钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书与计算书

'钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书一、设计题目及目的题目：设计某三层轻工厂房车间的整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。目的：1、了解单向板肋梁盖的荷载传递关系及其计算简图的确定。2、通过板及次梁的计算，掌握考虑塑性内力重分布的计算方法。3、通过主梁的计算，掌握按弹性理论分析内力的方法，并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法。4、了解并熟悉现浇梁板的有关构造要求。5、掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式，制图规定，进一步提高制图的基本技能。二、设计内容1、结构平面布置图：柱网、主梁、次梁及板的布置2、板的强度计算（按塑性内力重分布计算）3、次梁强度计算（按塑性内力重分布计算）4、主梁强度计算（按弹性理论计算）5、绘制结构施工图（1）、结构平面布置图（1：200）（2）、板的配筋图（1：50）（3）、次梁的配筋图（1：50；1：25）（4）、主梁的配筋图（1：40；1：20）三、设计资料1、车间类别为三类金工车间，车间内无侵蚀性介质，结构平面及柱网布置如图。经查规范资料：板跨≥1.2m时，楼面的活荷载标准值为16.0kN/㎡；板跨≥2.0m时，楼面的活荷载标准值为10.0kN/㎡；次梁（肋梁）间距≥1.2m时，楼面的活荷载标准值为10.0kN/㎡；次梁（肋梁）间距≥2.0m时，楼面的活荷载标准值为8.0kN/㎡。数据：Lx=6000,Ly=6300。 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15厚混合砂浆抹灰。5混凝土采用C25；主梁、次梁受力筋采用HRB400级钢筋，其他均采用HRB335级钢筋。 钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书1、楼盖梁格布置及截面尺寸确定确定主梁的跨度为6.0m，次梁的跨度为6.3m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.0m。楼盖结构的平面布置图如图所示。按高跨比条件要求板的厚度h≥l/40=2000/40=50㎜，对工业建筑的楼板，要求h≥80㎜，所以板厚取h=80㎜。次梁截面高度应满足(1/18~1/12)l=(1/18~1/12)×6300=350~525mm，取h=500mm，截面宽b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×500=167~250mm，取b=200mm。主梁截面高度应满足h=(1/14~1/8)l=(1/14~1/8)×6000=429~750mm,取h=650mm，截面宽度b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×650=217~325mm,取b=300mm。3、板的设计——按考虑塑性内力重分布设计（1）、荷载计算恒荷载标准值20mm厚水泥沙浆面层：0.02×20=0.4kN/㎡80mm厚钢筋混凝土板：0.08×25=2.0kN/㎡15mm厚混合沙浆天棚抹灰：0.015×17=0.255kN/㎡小计2.655kN/㎡活荷载标准值：10.0kN/㎡因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于，所以活荷载分项系数取，恒荷载设计值：g=2.655×1.2=3.168kN/㎡活荷载设计值：q=10×1.3=13.0kN/㎡荷载设计总值：g+q=16.186kN/㎡,近似取16.2kN/㎡（2）、计算简图取1m板宽作为计算单元，板的实际结构如图所示，由图可知：次梁截面宽为b=200mm，现浇板在墙上的支承长度为a=，则按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：边跨按以下二项较小值确定：l01=ln+h/2=(2000-120-200/2)+80/2=1820mml011=ln+a/2=(2000-120-200/2)+120/2=1840mm故边跨板的计算跨度取lo1=1820mm 中间跨：l02=ln=2000-200=1800mm板的计算简图如图所示。（3）弯矩设计值因边跨与中跨的计算跨度相差（1820-1800）/1800=1.1%小于10%，可按等跨连续板计算由资料可查得：板的弯矩系数αM,，板的弯矩设计值计算过程见下表 板的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)l01=1.82l01=1.82l02=1.80l02=1.80(kN.m)16.2×1.82×1.82/11=4.88-16.2×1.82×1.82/11=-4.8816.2×1.80×1.80/16=3.28-16.2×1.80×1.80/14=-3.75（4）配筋计算——正截面受弯承载力计算板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C25混凝土a1=1.0,fc=11.9N/mm2，HPB235钢筋，fy=210N/mm2。对轴线②~⑤间的板带，考虑起拱作用，其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20%。板配筋计算过程见表。板的配筋计算截面位置1B2C弯矩设计值（）4.88-4.883.28-3.75αs=M/α1fcbh020.114-0.1140.077-0.0880.1210.1<-0.121<0.350.080.1<-0.092<0.35轴线①~②⑤~⑥计算配筋（mm2）AS=ξbh0α1fc/fy411-411272313实际配筋（mm2）　10@19010@1908@1808@160As=413As=413As=279As=314 轴线②~⑤计算配筋（mm2）AS=ξbh0α1fc/fy4114110.8×272=2180.8×313=250实际配筋（mm2）10@19010@1908@1808@180As=413As=413As=279As=279 配筋率验算pmin=0.45ft/fy=0.45×1.27/210=0.27%P=As/bh=0.52%P=As/bh=0.52%P=As/bh=0.47%P=As/bh=0.47% （5）板的配筋图绘制板中除配置计算钢筋外，还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。板的配筋图如图所示。4、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计（1）荷载设计值：恒荷载设计值板传来的荷载：3.186×2.0=6.372kN/m次梁自重：0.2×（0.5-0.08）×25×1.2=2.52kN/m次梁粉刷：2×0.015×（0.5-0.08）×17×1.2=0.257kN/m小计g=9.149kN/m活荷载设计值：q=13×2.0=26kN/m荷载总设计值：q+g=26+9.149=35.149kN/m近似取荷载35.15kN/m（2）、计算简图由次梁实际结构图可知，次梁在墙上的支承长度为a=240mm，主梁宽度为b=300mm。次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：l01=ln+h/2=(6300-120-300/2)+240/2=6150mml011=1.025ln=1.025×6300=6181mm故边跨板的计算跨度取lo1=6150mm中间跨：l02=ln=6300-300=6000mm计算简图如图所示。 （3）弯矩设计值和剪力设计值的计算因边跨和中间跨的计算跨度相差（6150-6000）/6000=2.5%小于10%，可按等跨连续梁计算。由表可分别查得弯矩系数和剪力系数。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表：次梁的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)l01=6.15l01=6.15l02=6.0l02=6.0(kN.m)35.15×6.152/11=120.86-35.15×6.152/11=-120.8635.15×6.02/16=79.1-35.15×6.02/14=-90.4 次梁的剪力设计值的计算截面位置A边支座B(左)离端第二支座B(右)离端第二支座C中间支座剪力系数0.450.60.550.55净跨度lnln1=6.03ln1=6.03ln2=6.0ln2=6.0(kN)0.45x35.15x6.03=95.38kN0.6x25.15x6.03=127.17kN0.55x25.15x6.0=116kN0.55x25.15x6.0=116kN（4）配筋计算①正截面抗弯承载力计算次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面二项的较小值：b’f=lo/3=6000/3=2000mmb’f=b+Sn=200+2000-2000=2000mm故取b’f＝2000mmC25混凝土a1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2;纵向钢筋采用HRB335，fy=300N/ mm2,箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2,ho=500-35=465mm。判别跨中截面属于哪一支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表。截面1B2C弯矩设计值（）120.86-120.8679.1-90.4αs=M/α1fcbh02120.86x106/(1x11.9x2000x4652)=0.023120.86x106/(1x11.9x200x4652)=0.23579.1x106/(1x11.9x2000x4652)=0.015490.4x106/(1x11.9x2000x4652)=0.1760.0230.1<0.272<0.350.01550.1<0.195<0.35选配钢筋计算配筋（mm2）AS=ξbh0α1fc/fy0.023x2000x465x1x11.9/300=848.50.272x200x465x1x11.9/300=1003.40.0155x2000x465x1x11.9/300=571.80.195x2000x465x1x11.9/300=719.4实际配筋（mm2）2Ф18+1Ф222Ф22+1Ф181Ф22+2Ф122Ф20+1Ф12As=889.1As=1014.5As=606.1As=741.1次梁正截面受弯承载力计算②斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。复核截面尺寸：hw=ho-b’f=465-80=385mm且hw/b=465/200=1.93<4,故截面尺寸按下式计算：0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x200x465=276.7kN>Vmax=127.17kN故截面尺寸满足要求次梁斜截面承载力计算见下表：截面ACV95.38127.17116116276.7>V截面满足276.7>V截面满足276.7>V截面满足276.7>V截面满足82.7V满足144.1>V满足144.1>V满足144.1>V满足 （5）施工图的绘制次梁配筋图如图所示，其中次梁纵筋锚固长度确定：伸入墙支座时，梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定：l=la=afyd/ft=0.14×300×22/1.27=727.6,取750mm.伸入墙支座时，梁底面纵筋的锚固长度按确定：l=12d=1218=216mm,取250mm.梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=1222=264mm，取300mm.纵筋的截断点距支座的距离:l=ln/5+20d=6022/5+20x22=1644.4mm,取1650mm.5、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计：（1）荷载设计值。（为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载）次梁传来的荷载：9.149×6.3=57.64kN主梁自重（含粉刷）：[（0.65-0.08）×0.3×2.0×25+2×（0.65-0.08）×0.015×17×2.0]×1.2=10.958kN恒荷载设计值：G=57.64+10.958=68.6kN活荷载设计值：Q=26×100.86.3=163.8kN（2）计算简图主梁的实际结构如图所示,主梁端部支承在墙上的支承长度a=370mm,中间支承在400mm×400mm的混凝土柱上,其计算跨度按以下方法确定:边跨:lo1=ln+a/2+b/2=(6000-200-120)+400/2+400/2=6080mmLo1=1.025ln+b/2=(600-200-120)+200=6022mm故lo1取6022mm中跨lo2=6000mm计算简图如图所示。 （3）、内力设计值计算及包络图绘制因跨度相差不超过10%，可按等跨连续梁计算。①弯矩值计算：，式中k1和k2由附表1查得 主梁的弯矩设计值计算（）项次荷载简图    弯矩图示意图1恒载0.244————100.8-0.2674————-110.30.067————27.6-0.2674————-110.32活载　0.289————285.1-0.133————-130.95-0.133————-130.7-0.133————-130.953活载　-0.044————-43.4-0.133————-130.950.200————196.6-0.133————-130.95 4活载0.229————225.9-0.311————-306.20.096————94.3-0.089————-87.65活载-0.089/3————-29.3-0.089————-87.60.17————167.1-0.311————-306.2 组合项次Mmin(kN·m)①+③57.4①+④-416.5①+②-103.1①+⑤-416.5  组合项次Mmax(kN·m)①+②385.9①+⑤　-197.9①+③224.2　①+④-197.9 ②、剪力设计值：不同截面的剪力值经过计算如表所示。主梁的剪力计算（kN）项次荷载简图①恒载0.73350.3-1.267-86.91.0068.6②活载0.866141.9-1.134-185.700④活载　0.689112.9-1.311-214.71.222200.2⑤活载-0.089-14.6-0.089-14.60.788127.4组合项次Vmax(kN)①+②192.2①+⑤-101.5①+④268.8组合项次Vmin(kN)①+⑤35.7①+④-301.6①+②68.6③弯矩、剪力包络图绘制荷载组合①+②时，出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩，此时，MA=0，MB=-110.3-130.95=-241.25kN.m，以这两个支座的弯矩值的连线为基线，叠加边跨载集中荷载G+Q=68.6+163.8=232.4kN作用下的简支梁弯矩图：则第一个集中荷载下的弯矩值为1/3(G+Q)l01-1/3×MB=386.1kN.m≈Mmax,第二集中荷载作用下弯矩值为1/3(G+Q)l01-2/3×MB=305.7kN·m。中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为－241.25kN·m，以此支座弯矩连线叠加集中荷载。则集中荷载处的弯矩值为1/3Gl02－MB=-104.05kN·m.荷载组合①+④时支座最大负弯矩MB=-416.5kN·m其它两个支座的弯矩为MA=0，MC=-197.9kN·m，在这三个支座弯矩间连线，以此连线为基线，于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在G+Q时的简支梁弯矩图：则集中荷载处的弯矩值依次为327.7kN·m，188.8kN·m。同理，当最大时，集中荷载下的弯矩倒位排列。荷载组合①+③时，出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。此时MB=MC=-241.25kN·m，，第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为857.3kN·m，-23.1kN·m,第二跨在集中荷载Ｇ＋Ｑ作用下的弯矩值为224.2kN·m①+5情况的弯矩按此方法计算。所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异，是因为计算跨度并非严格等跨所致。主梁的弯矩包络图见下图。荷载组合①+②时，VAmax=192.2kN，至第二跨荷载处剪力降为192.2-232.4=－40.2kN ；至第二集中荷载处剪力降为―40.2―232.4=－272.6kN，荷载组合①+④时，最大，其VBl=-301.6kN，则第一跨中集中荷载处剪力顺次为（从左到右）163.2kN,－69.2kN,其余剪力值可按此计算。主梁的剪力包络图见图。（4）配筋计算承载力计算C25混凝土，a1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2;纵向钢筋HRB335，其中fy=300N/mm2,箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2.①正截面受弯承载力计算及纵筋的计算跨中正弯矩按Ｔ形截面计算，因翼缘计算宽度按lo/3=6.0/3=2.0m和b+Sn=0.3+6-0.3=6.0m，中较小值确定，取b’f=2000mmＢ支座处的弯矩设计值：。MB=Mmax-Vob/2=-413.5+232.4x0.4/2=-370.02kN·m判别跨中截面属于哪一类T形截面a1fcb’fh’f(ho-h’f/2)=1.0x11.9x2000x80x(615-40)=1094.8kN.m>M1>M2.属于第一类T形截面.正截面受弯承载力的计算过程如下:表1-15主梁正截面受弯承载力及配筋计算截面1B2弯矩设计值（kN.m）385.9－370224.2－103.1αs=M/α1fcbh020.0470.3080.0250.080.048<0.5180.380<0.5180.025<0.5180.083<0.518选配钢筋计算配筋（mm2）AS=ξbh0α1fc/fy2246.73622.81219.8592.6实际配筋(mm2)6Ф226Ф221Ф204Ф202Ф20As=2281As=2595.2As=1256As=628  ②箍筋计算——斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸：hw=ho-b’f=580-80=500mm且hw/b=500/300=1.7<4,故截面尺寸按下式计算：0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x300x500=446.25kN>Vmax=301.6kN故截面尺寸满足要求斜截面配筋计算：截面AV192.2-301.6368.8548.9>V截面满足517.7>V截面满足517.7>V截面满足164.02V256.8V实配箍筋间距150150100_____264_____选配弯起钢筋_____120(As=314.2)_____验算最小配筋率Psv=Asv/bs=100.6/300x150=0.00224>0.24ft/fyv=0.00145,满足要求说明为了施工方便，除加密区箍筋间距一律为1505、两侧附加横向钢筋的计算：由次梁传递给主梁的全部集中荷载设计值为:F=1.2x57.64+1.3x10x2x6.3=232.97kN所需主梁内支撑次梁处附加吊筋面积为:As=F/2fysina=232970/(2x300xsin45°)=549.2mm2选用220(As=628)（5）主梁正截面抗弯承载力图（材料图）、纵筋的弯起和截断①按比列绘出主梁的弯矩包络图②按同样比列绘出主梁的抗弯承载力图（材料图），并满足以下构造要求：弯起钢筋之间的间距不超过箍筋的最大容许间距Smax；钢筋的弯起点距充分利用点的距离应大于等于h0/2。按课本所述的方法绘材料图，并用每根钢筋的正截面抗弯承载力直线与弯矩包络图的交点，确定钢筋的理论截断点（即按正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面）。 当时，且其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于h0或20d，钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于。若按以上方法确定的实际截断点仍位于负弯矩的受拉区，其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于1.3h0或20d。钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于。主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定：梁顶面纵筋的锚固长度：l=la=afyd/ft=0.14×300×22/1.27取880mm.梁底面纵筋的锚固长度：12d=1222=264mm，取300mm③检查正截面抗弯承载力图是否包住弯矩包络图和是否满足构造要求。主梁的材料图和实际配筋图如图所示。'