混凝土单向板肋梁楼盖课程设计计算书 吴强

'混凝土单向板肋梁楼盖课程设计计算书一、设计题目及资料题目：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，计算配筋并绘制出结构施工图。1、活荷载：本车间类别为四类金工车间，车间内无侵蚀性介质。结构平面及柱网布置如图1-1所示。其中，Ix=6000mm，Iy=6900mm。经查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）知：板跨≥1.2m时，楼面均布活荷载标准值为10.0kN/m2；板跨≥2.0m时，楼面均布活荷载标准值为8.0kN/m2；次梁（肋）间距≥1.2m时，楼面均布活荷载标准值为8.0kN/m2；次梁（肋）间距≥2.0m时，楼面均布活荷载标准值为6.0kN/m2；对于主梁，楼面均布活荷载标准值为5.0kN/m2。2、楼面构造：采用20mm厚水泥砂浆抹面，15mm厚混合砂浆天棚抹灰。3、屋面构造（计算柱内力用）：三毡四油防水层，20厚水泥砂浆找平层、150厚（平均）炉渣找坡层、120厚水泥珍珠岩制品保温层；一毡二油隔气层，60厚钢筋混凝土屋面板、15厚混合砂浆天棚抹灰。4、梁、柱用15mm厚混合砂浆抹灰。5、材料：混凝土采用C30；主梁、次梁、板受力筋采用HRB400级钢筋，其它可采用HRB335级或HPB300级钢筋。6、查规范《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）知各材料自重分别为：水泥砂浆20kN/m3，混合砂浆17kN/m3，钢筋混凝土25kN/m3。二、楼盖的结构平面布置1、主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁跨度为6m，次梁跨度为6.9m。主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为6/3=2m，，因此按单向板设计。2、按跨高比条件，要求板厚，对于工业建筑的楼盖板，要求，取板厚。3、次梁截面高度应满足，考虑到楼面可变荷载比较大，取，截面宽度应满足，取。4、主梁的截面高度应满足，取。截面宽度应满足，取。5、楼盖结构平面布置图（见图1-2）。（此处有楼盖结构平面布置图1-2）三、板的设计——按考虑塑性内力重分布设计1、荷载统计（1）板的永久荷载标准值20mm厚水泥砂浆面层：80mm厚钢筋混凝土板： 15mm厚混合砂浆天棚抹灰：小计（2）板的可变荷载标准值：永久荷载分项系数取1.2，因为楼面可变荷载标准值大于4.0kN/m2，所以可变荷载分项系数应取1.3。（3）板的永久荷载设计值：（4）板的可变荷载设计值：（5）板的荷载总设计值：，近似取为。2、计算简图按塑性内力重分布设计。次梁截面尺寸为200mm×500mm，板的计算跨度为：边跨中间跨因跨度相差，可按等跨连续板计算。取1m宽板为计算单元，计算简图如图1-3所示。（此处有板的计算简图1-3）3、弯矩设计值不考虑板拱作用截面弯矩的折减。查教材《混凝土结构（中册）》（第五版，中国建筑工业出版社）表11-1得板的弯矩系数分别为：边支座-1/16；边跨跨中1/14；离端第二支座-1/11；中跨跨中1/16；中间支座-1/14。则4、正截面受弯承载力计算——配筋计算已知车间内无侵蚀性介质，环境类别为一级，C30混凝土，板的最小保护层厚度 。假定纵向钢筋直径d为10mm，板厚80mm，则截面有效高度；板宽。C30混凝土，，，。HRB400级钢筋，。板配筋计算列于表1-1。表1-1板的配筋计算截面A1B2C弯矩设计值（kN·m）-3.163.61-4.592.84-3.240.0610.0700.0890.0550.0630.063<0.350.0730.093<0.350.0570.065<0.35计算配筋（mm2）150.2174.0221.7135.9154.9实际配筋（mm2）C8@200As=196C8@200As=196C8/10@200As=251C6@200As=141C8@200As=196计算结果表明，支座截面的ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则。，同时大于0.2%，满足最小配筋率要求。四、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的可变荷载不考虑从属面积的荷载折减。1、荷载设计值（1）永久荷载设计值板传来的永久荷载：次梁自重：次梁粉刷：小计：（2）可变荷载设计值：（3）荷载总设计值：，近似取为。2、计算简图按塑性内力重分布设计。主梁截面尺寸为250mm×550mm，计算跨度为： 边跨中间跨因跨度相差，故可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图见图1-4。（此处有次梁的计算简图1-4）3、内力计算（1）弯矩设计值查教材《混凝土结构（中册）》（第五版，中国建筑工业出版社）表11-1得弯矩计算系数分别为：边支座-1/24；边跨跨中1/14；离端第二支座-1/11；中间跨跨中1/16；中间支座-1/14。则有（2）剪力设计值查教材《混凝土结构（中册）》（第五版，中国建筑工业出版社）表11-3得剪力计算系数分别为：A支座0.50；离端第二支座0.55；中间支座0.55。则有4、承载力计算（1）正截面受弯承载力正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度取，，三者中的最小值，故取。除B支座截面纵向钢筋按两排布置外，其余截面均布置一排。环境类别为一级，C30混凝土，梁的最小保护层厚度为。假定箍筋直径10mm，纵向钢筋直径20mm，则一排纵向钢筋 ，二排纵向钢筋。C30混凝土，，，，；纵向钢筋采用HRB400级钢筋，，。判别各跨中T形截面类型：该值大于次梁中各弯矩最大值，所以各跨中的截面均按第一类T形截面计算。正截面承载力计算过程列于表1-2。表1-2次梁正截面受弯承载力计算截面A1B2C弯矩设计值（kN·m）-46.4179.56-101.2669.10-78.97或0.080<0.350.0230.209<0.350.0200.141<0.35或292.4487.5722.3423.9515.3选配钢筋（mm2）2C14As=3082C18As=5095C14As=7693C14As=4612C14+1C18As=563计算结果表明，支座截面的ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则。，同时大于0.2%，满足最小配筋率要求。（2）斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率验算。①验算截面尺寸：，因为，属于厚腹板，截面尺寸按下式验算，故截面尺寸满足要求。②腹筋计算：采用C6双肢箍筋，计算支座B左侧截面。 由得箍筋间距为对于截面高度在300~500mm的梁，最大箍筋间距为200mm，最终取箍筋间距。为方便施工，沿梁长不变。③验算最小配箍率弯矩调幅时要求的最小配箍率为，实际配箍率，故满足要求。五、主梁设计——按弹性方法设计1、荷载设计值（为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载）（1）永久荷载设计值次梁传来的永久荷载：主梁自重（含粉刷）：小计：（2）可变荷载设计值2、计算简图竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算，按弹性理论设计，计算跨度取支承中心线之间的距离，。主梁的计算简图见图1-5。（此处有主梁的计算简图1-5）3、内力设计值及包络图（1）弯矩设计值弯矩，式中系数k1、k2由教材《混凝土结构（中册）》（第五版，中国建筑工业出版社）附表6-2相应栏内查得。（2）剪力设计值剪力，式中系数k3、k4由上述教材附表6-2相应栏内查得。 （3）弯矩包络图①第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载由上述教材附表6-2知，在第1跨内：以支座弯矩，的连线为基线，作，的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：（与前面计算的接近）在第2跨内：以支座弯矩，的连线为基线，作，的简支梁弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：②第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载在第1跨内：以支座弯矩，的连线为基线，作，的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：在第2跨内：。以支座弯矩，的连线为基线，作，的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为： 在第3跨内：以支座弯矩，的连线为基线，作，的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处的弯矩值分别为：③第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载第2跨两集中荷载作用点处的弯矩为：（与前面计算的接近）第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：弯矩包络图如图1-6所示。（此处有主梁的弯矩包络图图1-6）（4）剪力包络图①第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载由上述教材附表6-2知，在第1跨内，，得第1个集中荷载和第2个集中荷载处剪力值分别为：，在第2跨内，，得第1、2两个集中荷载处剪力值分别为：，在第3跨内， ，得第1、2两个集中荷载处剪力值分别为：，②第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载在第1跨内，，得第1、2两个集中荷载处剪力分别为：，在第2跨内，，得第1、2两个集中荷载处剪力分别为：，在第3跨内，，得第1、2两集中荷载处剪力分别为：，③第1、3跨没有可变荷载，第2跨有可变荷载在第1跨内，，得第1、2两个集中荷载处剪力分别为：，在第2跨内，，得第1、2两个集中荷载处剪力分别为：，在第3跨内，，得第1、2两个集中荷载处剪力分别为：，主梁的剪力包络图如图1-7所示。（此处有主梁的剪力包络图图1-7）4、承载力计算 （1）正截面受弯承载力跨内按T形截面计算，因跨内设有间距小于主梁间距的次梁，翼缘计算宽度按和中较小值确定，取。主梁混凝土保护层厚度的要求以及跨内截面有效高度的计算方法同次梁，支座截面因存在板、次梁、主梁上部钢筋的交叉重叠，截面有效高度的计算方法有所不同。板混凝土保护层厚度15mm、板上部纵筋10mm、次梁上部纵筋直径18mm。假定梁上部纵筋直径25mm，则一排钢筋时，；二排钢筋时，。纵向受力钢筋除B支座截面为二排外，其余均为一排。判别各跨中T形截面类型：该值大于主梁中各弯矩最大值，所以各跨中的截面均按第一类T形截面计算。B支座的弯矩设计值。正截面受弯承载力的计算过程列于表1-3。表1-3主梁正截面受弯承载力计算截面1B2弯矩设计值（kN·m）181.39-167.3982．27-7.62或0.9870.8790.9940.9951031.41125.5464.5142.9选配钢筋（mm2）3C22As=11404C20As=12562C20As=6282C20As=628主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。（2）斜截面受剪承载力①验算截面尺寸：，因，属于厚腹梁，截面尺寸按下式验算： ，故截面尺寸满足要求。②计算所需腹筋：采用C10@200双肢箍筋，则不需要配置弯起钢筋。③验算最小配筋率：，满足要求。5、次梁两侧附加横向钢筋的计算（1）次梁传来的集中力，，附加箍筋布置范围。取附加箍筋C10@200双肢，则在长度s内可布置附加钢筋的排数排，次梁两侧各布置3排。由，满足要求。（2）因主梁的腹板高度小于450mm，不需在梁两侧设置纵向构造钢筋。六、板、次梁和主梁的裂缝宽度及挠度验算1、板的裂缝宽度和挠度验算板的永久荷载标准值，可变荷载标准值。调整后，取；。（1）荷载标准值作用下板的内力计算（见表1-4）表1-4荷载标准值作用下板的内力计算控制截面组合值边跨中——3.32B支座1.01-4.24 中间跨跨中——1.74中间支座1.03-3.14（2）板的裂缝宽度验算（见表1-5）表1-5板的裂缝宽度验算项次边跨中B支座中间跨中中间支座Mk（kN·m）3.32-4.241.74-3.14As（mm2）159.720583.5150.2deq885840000400004000040000324.5323.6339.4306.90.0049<0.01取0.010.0063<0.01取0.010.0025<0.01取0.010.005<0.01取0.010.6970.6960.7150.674102102781020.2090.2080.1710.191由表可知，，满足最大裂缝宽度限值要求。（3）由于板厚，根据规范要求和经验可以不做挠度验算，即认为该板厚已满足挠度要求。2、次梁的裂缝宽度和挠度验算次梁的永久荷载标准值，可变荷载标准值。调整后， 。（1）荷载标准值作用下次梁的内力计算（见表1-6）表1-6荷载标准值作用下次梁的内力计算控制截面组合值边跨中——53.23B支座9.35-67.49中间跨跨中——32.69中间支座8.73-56.09（2）次梁裂缝宽度验算（见表1-7）表1-7次梁裂缝宽度验算项次边跨中B支座中间跨中中间支座Mk（kN·m）52.23-67.4932.69-56.09As（mm2）339461226380deq1214121450000——50000————126800——126800385386.8361.4368.80.00680.0036<0.010.00450.003<0.010.6010.1620.2970.200 179.2349.1251.3411.30.3750.1980.2440.275由表可知，，满足最大裂缝宽度限值要求。（3）次梁挠度验算验算次梁边跨跨中的截面挠度：，，，挠度为故挠度满足要求，其余截面不再验算。3、主梁的裂缝宽度和挠度验算，（1）荷载标准值作用下主梁内力计算（见表1-8）表1-8荷载标准值作用下主梁内力计算控制截面组合值边跨中——146.16B支座43.67-158.85中间跨中——65.11（2）主梁的裂缝宽度验算（见表1-9）表1-9主梁的裂缝宽度验算 项次边跨中B支座中间跨中Mk（kN·m）146.16-158.8565.11As（mm2）9421140380deq（mm）20222268750——68750——208750——360.3340.8397.90.0140.0060.0060.8410.4610.553152.3297.1331.30.3270.3220.359由表可知，，符合最大裂缝宽度限值要求。（3）主梁挠度验算主梁作为作用有两个集中力的连续梁，在离端支座1/3跨度的截面是控制截面，该截面挠度验算如下：，挠度为 满足要求，其余截面不再验算。'