混凝土结构设计原理课程设计自己.docx

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混凝土结构设计原理课程设计自己

《混凝土结构设计》课程设计

——整体式单向板肋梁楼盖

设

计

任

务

书

适用专业：

建筑工程专业（本科）

使用班级：

2010级建筑1、2、3班

设计时间：

2013年5月

学院土木工程系土木工程教研室

《混凝土结构设计》课程设计

整体式单向板肋梁楼盖设计任务书

一、设计任务：

设计某三层轻工厂房车间的楼盖，拟采用整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。

要求进行第

二层楼面梁格布置，确定梁、板、柱截面尺寸，计算梁板配筋，并绘制结构施工图。

、设计目的

《建筑结构》课程设计是教育计划中一个重要的实践性教学环节，对培养和提高学生的基本技能，启发学生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识具有重要作用。

1•了解钢筋混凝土结构设计的一般程序和容，为毕业设计以及今后从事实际设计、管理工

作奠定初步基础。

2•复习巩固加深所学的基本构件中受弯构件和钢筋混凝土梁板结构等章节的理论知识。

3•掌握钢筋混凝土肋梁楼盖的一般设计法，诸如：

（1）进一步理解单向板肋梁楼盖的结构布置、荷载传递途径和计算简图;

（2）掌握弹性理论和塑性理论的设计法；

（3）掌握力包络图和抵抗弯矩图的绘制法；

（4）了解构造设计的重要性，掌握现浇梁板的有关构造要求；

（5）掌握现浇钢筋混凝土结构施工图的表示法和制图规定；

（6）学习书写结构计算书；

（7）学习运用规。

三、设计资料

1、结构平面及柱网布置如图所示（楼梯间在此平面外），按不同用途的车间工业楼面活荷

载标准值见表1,车间无侵蚀性介质，柱网尺寸见表二。

每位学生按学号顺序根据表3选取一

组数据进行设计。

活荷载标准值表1

序号

①

②

③

④

⑤

⑥

活何载标准值（kN/mm2）

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

序号

①

6600

5400

②

6600

③

6900

5700

④

6900

6300

⑤

7200

6000

⑥

7500

6300

分组编号表3

跨度序号

跨组号-

活载序号

-①

②

③

④

⑤

⑥

①

②

③

④

⑤

⑥

2、楼面构造

楼面面层为水磨（底层20mm厚水泥砂浆，10mm面层），自重为0.65kN/m2;顶棚为15mm厚混合砂浆抹灰；梁用15mm厚混合砂浆抹灰。

3、材料

1混凝土：

采用C25的混凝土。

2钢筋：

主、次梁受力纵筋采用HRB400级钢筋，其他钢筋均用HPB300级钢筋。

四、设计容及要求

1.结构布置

柱网尺寸给定，要求了解确定的原则。

梁格布置，要求确定主、次梁布置向及次梁间距。

2.按塑性理论法设计楼板和次梁，按弹性理论法设计主梁。

3.提交结构计算书一份。

要求：

步骤清楚、计算正确、书写工整。

4.绘制结构施工图11号图。

容包括

（1）结构平面布置；

（2）板、次梁配筋图；

（3）主梁配筋图；

（4）主梁画钢筋分离图；

（5）必要的施工说明。

要求真正做到施工图深度，交给工地即能付诸于施工。

图面必须按“制图

专业资料

标准”规定绘制，要求布图匀称、表达正确、线条清晰、图面整洁。

五、成绩考核及评定

根据结构计算书、施工图、答辩三面综合按优、良、中、合格、不及格五个等

级评定成绩。

答辩容：

所抽考签题目、图纸、计算书三面

六、参考资料

l.《建筑结构》教材，益斌王编，中国建筑工业出版社。

2•《混凝土结构设计》教材，蒲生主编，，高等教育出版社。

3，《混凝土结构设计》教材，彦鹏主编，，同济大学出版社＜

4.建筑结构荷载规GB50009-2001

5.混凝土结构设计规GB50010-2010

6.建筑结构制图标准

整体式单向板肋梁楼盖计算书

学号为25号。

相应的组合为：

活荷载标准值：

6.5kN/m2，柱网布置如图1:

图1:

轴网平面图

环境类别为二a类，则保护层厚度板：

c20mm梁：

c25mm混凝土等级C25，保护层厚度增加5mm。

所以最终保护层厚度；板：

c25mm梁：

c30mm

结构平面布置及构件尺寸选择

建筑物的楼盖平面为矩形，轴线尺寸为30m21.6m。

按肋梁楼盖的板、梁合理

跨度，主梁为6:

12m，次梁为4:

6m，单向板为1.7:

3m。

由此确定主梁跨度为7.2m，次梁跨度为6m，主梁每跨布置两根次梁，板的跨度为2.4m。

根据要求，初定截面尺寸如下：

板厚：

按h丄，I2400，且h80，取h100mm；

次梁：

梁面按h丄：

丄240:

333mm;估算并考虑建筑模数，取梁高

1825

h450mm，梁宽按b-:

-150:

225mm估算，取b200mm；

主梁：

梁高按h-:

—514:

900mm估算，取h700mm，梁宽取b300mm。

814

柱截面为400mm400mm。

楼盖的梁板结构平面布置及构件尺寸如图：

1-1

图1-1:

梁板结构平面布置及构件尺寸图

、板的计算

（按塑性理论法设计楼板）

1•荷载计算

G99kQgPk

荷载设计值

1.23.4051.36.5

12.536kN/m2

每米板宽

取q12.536kN/m

2.计算简图

板为多跨连续板，对于跨数超过五跨的等截面连续板，其各跨受荷相同，且跨

差不超过10%时，均可按五跨等跨度连续板计算。

bh200mm450mm，板厚100mm。

板的计算跨度为

边跨

l0ln—2400100

1201002230mm

I。

ln-24001001201202240mm

取小值

l02230mm

可以采用等跨度连续板退出的弯矩系数计算板的弯矩。

板的计算简图如图2-1：

1亦

q=12.536kN/m

2400

图2-1:

板计算简图

3.力计算

表2.0

用塑性力重分布理论计算，则有a系数如下

支承情况

截面位置

端支座

边跨支座

离端第二支座

离端第二跨中

中间支座

中间跨中

梁板搁支在墙上

1/11

两跨连续：

-1/10

三跨以上连续：

-1/11

1/16

-1/14

1/16

板

与梁整浇连接

-1/16

1/14

梁

-1/24

梁与柱整浇连接

-1/16

1/14

板的力计算见表2.1

表2.1板弯矩计算

截面位置

边跨中

B支座

中间跨中

中间支座

弯矩系数

丄

Mqlo

—12.5362.23

—12.5362.2

（kNgm）

5.667

3.792

4.334

正截面强度计算

fc11.9N/mm2，fy360N/mm2。

考虑中间区格板穹顶作用，其弯矩折减20%o这是因为板的支座在负弯矩作用

下上边缘开裂，跨中截面则由于正弯矩作用下边缘开裂，这使板的实际轴线成拱形

因而在荷载作用下将产生平面的推力，该推力对板的承载力来说是有利的。

为计算简便，在力计算时，对中间支座及四与梁整体连接板的中间跨的跨中截面的弯矩乘以0.8的折减系数以考虑此有影响。

对四与梁整体连接的单向板的边跨跨中截面及支座截面，角区格和边区格的跨中及支座截面弯矩不予折减。

表2.2正截面强度计算

截面

边跨中

B支座

中间跨中

中间支座

在平面图

上的位置

①：

②

⑤：

⑥

②：

⑤

①：

②

⑤：

⑥

②：

⑤

M/（kNgm）

5.667

3.792

3.7920.8

4.334

4.3340.8

Sifch。

0.097

0.065

0.052

0.074

0.059

0.949

0.966

0.973

0.961

0.970

1J2s

fysh3

237.0

155.8

123.7

179.0

141.8

选用钢筋

A8@200

实际配筋

面积/mm

251

5.板的配筋

板的构造按构造要求配。

分布钢筋的布置为A8@250，满足要求

因为q6.5kN2.143，所以a山550mm。

g3.04kN4

板的配筋图见图2-2:

图2-2:

板的配筋图

三、次梁的计算

（按塑性理论法设计次梁）

1•荷载计算

有板传来的恒载

3.405kN/m22.4m8.172kN/m

次梁自重

25kN/m0.2m（0.450.1）m1.75kN/m

次梁粉刷

17kN/m30.015m0.450.1m20.1785kN/m

恒荷载标准值

gk10.1005kN/m

活荷载标准值

pk6.52.415.6kN/m

何载设计值

q1.210.10051.315.632.4006kN/m

2.计算简图

次梁为五跨连续梁，主梁截面尺寸为bh300mm700mm

计算跨度：

边跨

a250

l0In60001501205855mm

1.025l01.025（6000150120）5873.25mml0

取

l05855mm

中间跨

l0ln60003005700mm

跨度差

58555700

2.7%10%

5700

可以采用等跨度连续梁推出的弯矩系数计算梁的弯矩

次梁计算简图如图3-1所示。

图3-1:

次梁计算简图

3.力计算

次梁弯矩计算见表3-1

截面位置

边跨中

B支座

中间跨中

中间支座

弯矩系数

MqlO2

—32.40065.855

—32.40065.7

—32.40065.72

（kNgm）

100.98

65.79

75.19

表3-1

次梁弯矩计算

表3-2

次梁剪力见表3-2（剪力使用量的净跨In）

次梁剪力计算

截面位置

A支座

B支座左

B支座右

C支座

剪力系数

0.4

0.6

0.55

Vqln

0.432.40065.73

0.632.40065.73

0.5532.40065.7

（kN）

83.54

111.39

101.58

4.正截面强度计算

（1）确定翼缘宽度。

次梁工作时，板可作为翼缘参与工作。

在跨中截面，翼缘

受压，可按T行梁计算，翼缘的计算宽度取下列值得小值。

22h0has45045405mm，fc11.9N/mm，fy360N/mm

ft1.27N/mm2HPB300:

fy270N/mm2

I因上I000.240.1，所以仅按跨度I和次梁净距Sn考虑。

h0405

边跨：

按计算跨度考虑

bf丄1

58551950mm

按次梁净跨考虑

bfb

200（2400120

100）2380mm

取bf1950mmo

中间跨：

按计算跨度考虑

bf】l

57001900mm

按次梁净跨考虑

Sn2002200

2400mm

取bf1900mm。

（2）判断次梁的截面类型。

''hf100

边跨中：

1fcbfhf（h0-）1.011.91950100（405）

823.78kNgm100.98kNgm

''hf100

中间跨中：

1fcbfhf（h0-）1.011.91900100（405）

802.66kNgm65.79kNgm

属于第一类T形截面，按梁宽为bf的矩形截面计算。

（3）次梁正截面强度计算见表3-3

截面

边跨中

B支座

中间跨中

中间支座

M/（kNgm）

5.667

3.792

4.334

bf或b（mm）

1950

200

1900

200

sifcbho

0.027

0.259

0.018

0.193

1J2ss2

0.986

0.847

0.991

0.892

fysho

702.0

817.3

455.3

578.1

选用钢筋

3C18

2C221C18

3C18

2C22

实际配筋

面积/mm

763

1014.5

763

760

表3-3

次梁正截面强度计算

5.次梁斜截面强度计算

次梁斜截面强度计算见表3-4

表3-4次梁斜截面强度计算

截面

A支座

B支座左

B支座右

C支座

V/kN

83.54

111.39

101.58

0.25cfcbh0/kN

0.2511.9200405=240.98kNV满足要求

Vc0.7ftbh°/kN

72.00V

需配箍筋

箍筋肢数、直径

双肢箍2A6

AsvnAsv1

fygAsvg

V0.7ftbh0

540.12

158.24

210.72

实配箍筋间距

/mm

150

6.次梁构造

次梁的构造应满足：

①次梁的构造应符合受弯构件的所有构造要求；②次梁

、1111

伸入墙的长度不小于240mm;③当截面尺寸满足咼跨比（一:

—）和咼宽比（-：

-）

181232

要求时，一般可以不做使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。

次梁沿全长配置封闭式箍筋，第一根箍筋距支座边50mm处开始布置，在简

支端的支座围各布置一根箍筋；次梁伸入墙250mm。

次梁配筋图见结构施工图1

专业资料

四、主梁的计算（按弹性理论计算）

1•荷载计算

主梁自重为均布荷载，但此荷载值与次梁传来的集中荷载值相比很小。

为计算面，采取就近集中地法，把集中荷载作用点两边的主梁自重集中荷载作用点，将主梁视为承受集中荷载的梁来计算。

由次梁传来的恒载

10.1005kN/m6=60.603kN

主梁自重

25kN/m0.3（0.70.1）m2.4m10.8kN

主梁粉刷抹灰

17kN/m0.015m（0.70.1）m2.420.7344kN

恒荷载标准值

Gk72.1374kN

活荷载标准值

Pk15.6kN/m6m93.6kN

恒荷载设计值

G1.272.137486.565kN

活何载设计值

P1.393.565121.635kN

2.计算简图

主梁为三跨连续梁，柱截面尺寸为bh400mm400mm

计算跨度：

边跨

250400

ln2

-7200120200

7205mm

1.025ln

1.025（7200

120200）

400

7253.25mm

取

l07205mm。

中跨

lc7200mm

1.05ln

1.05

（7200400）

7140mm

取

平均跨度

l07140mm。

7205

7140

7172.5mm

跨度差

72057140

0.09%10%

7140

可以采用等跨度连续梁推出的弯矩系数计算梁的弯矩

计算简图见图4-1

图:

4-1主梁计算简图

3•力计算

（1）弯矩计算

有弯矩系数及剪力系数计算弯矩及剪力。

弯矩设计值：

MkGk2PI。

其中，k!

k2为弯矩系数，I。

为计算跨度，对于B支座，计算跨度可取相邻两跨的平均值。

边跨

GI。

86.565

7.205

623.7kNgm

Plo

121.635

7.025

854.5kNgm

中跨

Glo

86.565

7.14

618.7kNgm

Plo

121.635

7.14

868.5kNgm

平均跨

Glo

86.565

7.173

62O.9kNgm

Plo

121.635

7.173

872.5kNgm

主梁弯矩计算见表4-1

项次

荷载简图

弯矩图

①

恒

载

11'

a4a.

A'B」

0.244

152.18

0.267

165.78

0.067

41.45

0.267

165.78

②活载

1I1J

0.289

0.133

ABCD

246.95

116.04

③活载

0.133

116.04

0.200

173.70

0.133

116.04

aa?

ABCD

38.68

④活载

11n

0.229

0.311

0.089

77.65

已a,qh

ABCD

195.68

271.35

83.43

⑤活载

111.

0.089

0.17

0.311

ABCD

25.88

77.65

147.65

271.35

力组合

①+②

399.13

281.82

74.59

281.82

备注

①③

190.86

281.82

215.15

281.82

“””表示该点弯矩利用截面法求出

①④

347.86

437.13

124.88

243.43

①⑤

126.30

243.43

189.10

437.13

最不利组合

Mmin组合项次

①⑤

①④

①+②

①⑤

Mmin组合值

126.30

437.13

74.59

437.13

Mmax组合项次

①+②

①⑤

①③

①④

Mmax组合值

399.13

243.43

215.15

243.43

表4-1

主梁弯矩计算

单位：

kNgm

（2）剪力计算

Vk3Gk4P

剪力计算见表4-2

表4-2主梁剪力计算单位：

项次

荷载简图

Vb,左

Vb,右

剪力图

①

恒

载

111、

I1*

0.773

1.267

1.000

A1B2C1D

66.92

109.68

86.57

②活载

J1V1

0.866

1.134

a1qq1吐

A0CD

105.34

137.93

③活载

0.133

1.000

a4翦aA

ABCD

16.18

121.64

④活载

JtJt1J

0.689

1.311

1.222

Qia-a吐

ABCD

83.81

159.46

148.64

⑤活载

111

0.089

0.778

aa,aa

ABCD

10.83

94.63

力组合

①+②

172.25

247.61

86.57

备注

①③

50.74

125.86

208.20

跨中剪力由静力平衡条件求出

①④

150.72

269.14

235.20

①⑤

56.09

120.50

181.20

最不利组合

Vmin组合项次

①③

①④

①+②

Vmin组合值

50.74

269.14

86.57

Vmax组合项次

①+②

①⑤

①④

Vmax组合值

172.25

120.50

235.20

4.正截面强度计算

（1）强度翼缘宽度。

主梁跨中按T形截面计算，翼缘宽度取下列值中的小者。

考虑布置两排钢筋时：

h0has70070630mm，—排钢筋时h0has70045655mm。

fc11.9N/mm2，fy360N/mm2ft1.27N/mm2HPB300:

fy270N/mm2

因虹I000.1530.1,所以仅按跨度I和次梁净距Sn考虑。

h0655

边跨：

按计算跨度考虑

72052402mm

按主梁净跨考虑

300（6000120150）6030mm

取bf2402mm。

中间跨：

按计算跨度考虑

69002300mm

按主梁净跨考虑

30057006000mm

取bf2300mm。

支座截面翼

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