混凝土單向板肋梁樓蓋課程設計

1、<p><b>　　課程設計</b></p><p>　　某工業(yè)廠房現(xiàn)澆鋼筋混凝土</p><p><b>　　單向板肋梁樓蓋設計</b></p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學 院： </p><p&g

2、t;　　專業(yè)班級： </p><p><b>　　專業(yè)課程： </b></p><p>　　指導教師： </p><p>　　2014 年 6 月 27 日</p><p>　　某工業(yè)廠房現(xiàn)澆鋼筋混</p><p>　　凝土單向板肋梁樓蓋設計計算書<

3、;/p><p>　　某工業(yè)廠房的建筑平面如圖1所示，環(huán)境類別為一類，樓梯設置在旁邊的附屬房屋內(nèi)。樓面均布可變荷載標準值為6.5 kN/m2，樓蓋擬采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋。試進行設計，其中板、次梁按考慮塑性內(nèi)力重分布設計，主梁內(nèi)力按彈性理論計算。</p><p><b>　　圖1 建筑平面</b></p><p><b>　　一、

4、設計資料</b></p><p><b>　　1. 樓面做法</b></p><p>　　水磨石面層，鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，20mm混合砂漿抹底。</p><p><b>　　2. 材料</b></p><p>　　混凝土強度等級C30；梁鋼筋采用HRB400級鋼筋，板采用HPB300級鋼筋

5、。</p><p>　　二、樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置</p><p>　　1.主梁沿橫向布置，次梁沿縱向布置。</p><p>　　主梁的跨度為6.6 m，次梁的跨度為6.0m，主梁每跨內(nèi)布置兩根次梁，板的跨度為6.6/3=2.2 m，l02/l01=6.0/2.2=2.7，因此可按單向板設計。</p><p><b>　　2. 板厚&l

6、t;/b></p><p>　　按跨高比條件，要求板厚h≥2200/30=73mm，對工業(yè)建筑的樓蓋板，要求h≥70mm，取板厚=80mm。</p><p><b>　　3. 次梁截面</b></p><p>　　次梁截面高度應該滿足h=l0/18~l0/12=6000/18~6000/12=334~500mm?？紤]到樓面的可變荷載比較大

7、，取h=450mm。截面面寬度取b=200mm。</p><p><b>　　4. 主梁截面</b></p><p>　　主梁截面高度應滿足h=l0/15~l0/10=6600/15~6600/10=440~660mm，取h=650mm。截面面寬度取b=300mm。</p><p>　　樓面結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖2所示。</p>&l

8、t;p>　　圖2 結(jié)構(gòu)平面布置圖</p><p><b>　　三、板的設計</b></p><p><b>　　1. 荷載</b></p><p><b>　　板的永久荷載標準值</b></p><p>　　水磨石面層 0.65 kN

9、/m2</p><p>　　80mm鋼筋混凝土板 0.08×25＝2.0 kN/m2</p><p>　　20mm混合砂漿 0.02×17＝0.34 kN/m2</p><p>　　小計 2.99 kN/m2</p><

10、;p>　　板的可變荷載標準值 6.5 kN/m2</p><p>　　永久荷載分項系數(shù)取1.2；因樓面可變荷載標準值大于4.0 kN/m2，所以可變荷載分項系數(shù)應取1.3。于是板的</p><p>　　永久荷載設計值 g＝2.99×1.2＝3.59 kN/m2 </p><p>　　可變荷載設計值

11、 q＝6.5×1.3＝8.45 kN/m2 </p><p>　　荷載總設計值 g＋q＝12.04 kN/m2 </p><p><b>　　2. 計算簡圖</b></p><p>　　按塑性內(nèi)力重分布設計。次梁截面為200 mm×500 mm，板的計算跨度：</p>&

12、lt;p>　　邊跨 ＝＝2200－200/2＝2100 mm </p><p>　　中間跨 ＝＝2200－200＝2000 mm</p><p>　　因跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)板計算。取1m寬板帶作為計算單元，計算簡圖如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 板的計算簡圖</b></p><p>&l

13、t;b>　　3. 彎矩設計值</b></p><p>　　不考慮板拱作用截面彎矩的折減。查表可知，板的彎矩系數(shù)分別為：邊支座－1/16；邊跨跨中，1/14；離端第二支座，－1/11；中間支座，－1/14；中間跨跨中，1/16。故</p><p><b>　　kN?m</b></p><p><b>　　kN?m<

14、;/b></p><p><b>　　kN?m</b></p><p><b>　　kN?m</b></p><p><b>　　kN?m</b></p><p>　　4. 正截面受彎承載力計算</p><p>　　環(huán)境類別一類，C30混凝土，板的

15、最小保護層厚度c＝15mm。假定縱向鋼筋直徑d為10mm,板厚80mm，則截面有效高度= 80－15－10/2=60mm；板寬b=1000mm。C30混凝土，，N/mm2 ；HPB300鋼筋，N/mm2。板配筋計算的過程見表1。</p><p>　　表1 板的配筋計算 </p><p>　　計算結(jié)果表明，支座截面的ξ均小于0.35，符合

16、塑性內(nèi)力重分布的原則；251/(1000×80)＝0.32%，此值大于0.45×1.43/270＝0.24%，同時大于0.2%，滿足最小配筋率的要求。 </p><p><b>　　四、次梁設計</b></p><p>　　根據(jù)本廠房樓蓋的實際使用情況，樓蓋的次梁和主梁的可變荷載不考慮梁從屬面積的荷載折減。</p><p>

17、<b>　　1. 荷載設計值</b></p><p><b>　　永久荷載設計值</b></p><p>　　板傳來永久荷載 3.59×2.2 = 7.90kN/m</p><p>　　次梁自重 0.2×(0.45-0.08)×25×1.2

18、= 2.22 kN/m</p><p>　　次梁粉刷 0.02×(0.45-0.08)×2×17×1.2 = 0.30kN/m</p><p>　　小計 g =10.42kN/m</p><p><b>　　可變荷載設計值</b>

19、;</p><p>　　q=8.45×2.2 = 18.59 kN/m</p><p><b>　　荷載總設計值</b></p><p>　　g＋q = 29.01 kN/m</p><p><b>　　2. 計算簡圖</b></p><p>　　按塑性內(nèi)力重分布設

20、計。主梁的截面為300mm×650mm。計算跨度：</p><p>　　邊跨：＝＝6000－100－300/2＝5750mm</p><p>　　中間跨：＝＝6000－300＝5700mm</p><p>　　因跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)梁計算。</p><p>　　次梁計算簡圖如圖4所示。</p><p&

21、gt;　　圖4 次梁的計算簡圖</p><p><b>　　3. 內(nèi)力計算</b></p><p><b>　　彎矩設計值：</b></p><p>　?。?9.96 kN?m</p><p>　　68.51 kN?m</p><p>　?。?7.20kN?m</p&g

22、t;<p>　　58.91 kN?m</p><p>　?。?7.32 kN?m</p><p><b>　　剪力設計值：</b></p><p><b>　　83.40 kN</b></p><p><b>　　91.74kN</b></p>&l

23、t;p><b>　　90.95 kN</b></p><p><b>　　4. 承載力計算</b></p><p>　?。?）正截面受彎承載力</p><p>　　正截面受彎承載力計算時，跨內(nèi)按T形截面計算，翼緣寬度取</p><p>　　6000/3 = 2000 mm、200 + 2000

24、 = 2200 mm，200 + 12×80 = 1160mm三者的較小值，故取1160mm。除支座B截面縱向鋼筋按兩排布置外，其余截面均布置一排。</p><p>　　環(huán)境類別一類，C30混凝土，梁的最小保護層厚度20mm。假定箍筋直徑為10mm，縱向鋼筋直徑為20mm，則一排縱向鋼筋410</p><p>　　mm，二排縱向鋼筋385mm。</p><p&

25、gt;　　C30混凝土，，，N/mm2 ，N/mm2 ；縱向鋼筋采用HRB400鋼筋，N/mm2 ，N/mm2 。正截面承載力計算過程見表2。 </p><p>　　表2 次梁正截面受彎承載力計算 </p><p><b>　　跨內(nèi)截面：</b></p><p>　　= 491kN?m>=68.5

26、1kN?m</p><p>　　經(jīng)判別跨內(nèi)截面均屬于第一類T形截面。</p><p>　　計算結(jié)果表明，支座截面的ξ均小于0.35，符合塑性內(nèi)力重分布的原則；308/(200×450)＝0.34%，此值大于0.45×1.43/360＝0.18%，同時大于0.2%，滿足最小配筋率的要求。</p><p>　　（2）斜截面受剪承載力</p>

27、;<p>　　斜截面受剪承載力計算包括：截面尺寸復核、腹筋計算和最小配箍率驗算。驗算截面尺寸：</p><p>　　=385-80=305mm，因=305/200=1.53<4,截面按下式驗算：</p><p>　　=0.25×1×14.3×200×385=275.28 kN >= 91.74 kN截面尺寸滿足要求。<

28、/p><p><b>　　計算所需腹筋：</b></p><p>　　采用C6雙肢箍筋，計算支座B左側(cè)截面。由，可得到箍筋間距mm</p><p>　　調(diào)幅后受剪承載力應加強，梁局部范圍內(nèi)將計算的箍筋面積增加20%或箍筋間距減小20%?，F(xiàn)調(diào)整箍筋間距，s＝0.8×535＝428mm，截面高度在300～500mm的梁，最大箍筋間距為200m

29、m最后取箍筋間距s＝200mm。為方便施工，沿梁長不變。</p><p><b>　　驗算配箍率下限值：</b></p><p>　　彎矩調(diào)幅時要求的配箍率下限為：，實際</p><p>　　配箍率56.6 /（200×200）＝0.14%>0.12%,滿足要求。</p><p><b>　　五

30、、主梁設計</b></p><p>　　主梁按彈性方法設計。</p><p><b>　　1. 荷載設計值</b></p><p>　　為簡化計算，將主梁的自重等效為集中荷載。</p><p>　　次梁傳來的永久荷載 10.42×6.0＝62.52 kN</p><p>

31、;　　主梁自重（含粉刷） [(0.65－0.08)×0.3×2.2×25＋0.02×(0.65－0.08)×2×2.2×17]×1.2＝12.31 kN</p><p>　　永久荷載設計值 G＝62.52＋12.31＝74.83 kN</p><p>　　可變荷載設計值 Q

32、＝18.59×6.0＝111.54 kN</p><p><b>　　2. 計算簡圖</b></p><p>　　因主梁的線剛度與柱剛度之比大于5，豎向荷載下主梁內(nèi)力近似按連續(xù)梁計算，按彈性理論設計，計算跨度去支承中心線之間的距離，6600mm。</p><p>　　主梁計算簡圖如圖5所示。</p><p>　

33、　圖5 主梁的計算簡圖</p><p>　　3. 內(nèi)力設計值及包絡圖</p><p><b>　　（1）彎矩設計值</b></p><p>　　彎矩式中系數(shù)、由表查出。</p><p><b>　　kN?m</b></p><p><b>　　kN?m</b&

34、gt;</p><p><b>　　kN?m</b></p><p><b>　?。?）剪力設計值</b></p><p>　　剪力 式中系數(shù)、由表查出。</p><p><b>　　kN</b></p><p><b>　　kN</b&

35、gt;</p><p><b>　　kN</b></p><p><b>　　（3）彎矩包絡圖</b></p><p>　　1）第1、3跨有可變荷載，第2跨沒有可變荷載</p><p>　　由表可知，支座B或C的彎矩值為：</p><p><b>　　kN?m<

36、;/b></p><p>　　在第1跨內(nèi)：以支座彎矩，kN?m的連線為基線，做G=74.83 kN，Q=111.54 kN的簡支梁彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處彎矩值分別為：</p><p>　　kN?m（與前面計算的kN?m接近）</p><p><b>　　kN?m</b></p><p>　

37、　在第2跨內(nèi)：以支座彎矩kN?m，kN?m的連線為基線，做G=74.83 kN，Q=0 的簡支梁彎矩圖，得集中荷載作用點處的彎矩值為：</p><p><b>　　kN?m</b></p><p>　　2）第1、2跨有可變荷載，第3跨沒有可變荷載</p><p>　　第1跨內(nèi)：在第1跨內(nèi)以支座彎矩，kN?m的連線為基線，做G=74.83 kN，

38、Q=111.54 kN的簡支梁彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處彎矩值分別為：</p><p><b>　　kN?m </b></p><p><b>　　kN?m</b></p><p>　　在第2跨內(nèi)：kN?m，以，kN?m的連線為基線，做G=74.83 kN，Q=111.54 kN 的簡支梁彎矩圖，得第

39、1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處彎矩值分別為：</p><p>　　3）第2跨有可變荷載，第1、3跨沒有可變荷載</p><p><b>　　kN?m</b></p><p>　　第2跨兩集中荷載作用點處的彎矩為：</p><p>　　kN?m（與前面計算的kN?m接近）</p><p>　　

40、第1、3兩集中荷載作用點處的彎矩分別為：</p><p><b>　　kN?m</b></p><p><b>　　kN?m</b></p><p>　　主梁的彎矩包絡圖如圖6所示，抵抗彎矩圖如圖7所示。</p><p>　　圖6 主梁的彎矩包絡圖</p><p>　　圖7

41、主梁的抵抗彎矩圖</p><p><b>　　4. 承載力計算</b></p><p>　?。?）正截面受彎承載力</p><p>　　跨內(nèi)按T形截面計算，因跨內(nèi)設有間距小于主梁間距的次梁，翼緣計算寬度按m，和m中較小值確定，取m。</p><p>　　主梁混凝土保護層厚度的要求以及跨內(nèi)截面有效高度的計算方法同次梁，支座

42、截面因存在板、次梁、主梁上部鋼筋的交叉重疊，截面有效高度的計算方法有所不同。板混凝土保護層厚度15mm、板上部縱筋10mm、次梁上部縱筋直徑16mm。假定主梁上部縱筋直徑25mm，則一排鋼筋時，650－15－10－16－25/2＝596.5，取600mm；二排鋼筋時，600-25-575mm。</p><p>　　縱向受力鋼筋除B支座截面為2排外，其余均為1排。</p><p><b

43、>　　跨內(nèi)截面：</b></p><p>　　=1409.4 kN?m>=333.26 kN?m</p><p>　　經(jīng)判別都屬于第一類T形截面。</p><p>　　B支座邊的彎矩設計值－360.81＋（74.83＋111.54）×0.4/2＝-323.54kN?m。正截面受彎承載力的計算過程見表3。</p><

44、;p>　　表3 主梁正截面承載力計算 </p><p>　　（2）斜截面受剪承載力</p><p><b>　　驗算截面尺寸：</b></p><p>　　mm，因<4，截面尺寸按下式驗算：=0.25×1×14.3×200×575=616.69 kN >=

45、241.04 kN截面尺寸滿足要求。</p><p><b>　　計算所需腹筋：</b></p><p>　　采用C10@200雙肢箍筋：</p><p>　　kN>，不需配置彎起鋼筋。</p><p><b>　　驗算最小配筋率：</b></p><p>　　157/

46、(300×200)＝0.26% > 0.24，滿足要求。</p><p>　　次梁兩側(cè)附加橫向鋼筋的計算：</p><p>　　次梁傳來的集中力kN，mm，附加箍筋布置范圍mm。取附加箍筋C10@200雙肢，則在長度為s內(nèi)可布置附加箍筋的排數(shù)，排，次梁兩側(cè)各布置3排。kN>，滿足要求。</p><p>　　因主梁的腹板高度大于450mm，需在梁

47、側(cè)設置縱向構(gòu)造鋼筋，每側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋的截面面積不小于腹板面積的0.1%，且其間距不大于200mm?，F(xiàn)每側(cè)配置2C14，308/（300×520）＝0.20%>0.1%，滿足要求。</p><p><b>　　六、繪制施工圖</b></p><p>　　樓蓋施工圖包括施工說明、結(jié)構(gòu)平面布置圖、板配筋圖、次梁和主梁配筋圖。</p><p

48、><b>　　1. 施工說明</b></p><p>　　本設計樓蓋僅僅是整體結(jié)構(gòu)的一部分，施工說明可以簡單些，詳見圖1。</p><p>　　2. 結(jié)構(gòu)平面布置圖</p><p>　　結(jié)構(gòu)平面布置圖上應表示梁、板、柱墻等所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面位置、截面尺寸、水平構(gòu)件的豎向位置以及編號，構(gòu)件編號由代號和序號組成，相同的構(gòu)件可以用一個序號。樓蓋

49、的平面布置圖見圖紙，圖中柱、主梁、次梁、板的代號分別用“Z”、“KL”、“L”、“B”表示，主、次梁的跨數(shù)寫在括號內(nèi)。</p><p><b>　　3. 板配筋圖</b></p><p>　　板配筋采用分離式，板面鋼筋從支座邊伸出長度。板的配筋圖見圖1。</p><p><b>　　4. 次梁配筋圖</b></p&g

50、t;<p>　　次梁支座截面上部鋼筋的第一批切斷點要求離支座邊： ；切斷面積要求小于總面積的二分之一，B支座切斷2C14，，C支座切斷1C16，，均滿足要求。B支座第二批切斷1C14，離支座邊；剩余2C14兼做架立筋。端支座上部鋼筋伸入主梁長度。下部縱向鋼筋在中間支座的錨固長度，取。次梁配筋圖見圖2。</p><p><b>　　5. 主梁配筋圖</b

51、></p><p>　　主梁縱向鋼筋的彎起和切斷需按彎矩包絡圖確定。底部縱向鋼筋全部伸入支座，不配置彎起鋼筋，所以僅需確定B支座上部鋼筋的切斷點。截取負彎矩的彎矩包絡圖。將B支座的④、⑤、⑥號筋按鋼筋面積比確定各自抵抗的彎矩，如④號筋（2C20，）抵抗彎矩為kN?m。鋼筋的充分利用點和不需要點的位置可按幾何關(guān)系求得。第一批擬截斷⑤號筋（2C20），因截斷點位于受拉區(qū)，離該鋼筋充分利用點的距離應大于；截斷點離

52、該鋼筋不需要點的距離應大于和。⑤號筋截斷點離B支座中心線的距離：按第一個條件 ；按第二個條件時 ，由第一個條件控制,取。⑥號筋截斷點離B支座中心線的距離：左側(cè)時， ；取。右側(cè)時， ，取。</p><p>　　主梁計算簡圖取為連續(xù)梁，忽略了柱對主梁彎曲轉(zhuǎn)動的約束作用，梁柱的線剛度比越大，這種約束作用越小。內(nèi)支座因節(jié)點不平衡彎矩較小，約束作用較小，可忽略；邊支座的約束作用不可忽略。</p><

53、p>　　主梁邊跨的固端彎矩：</p><p><b>　　kN?m </b></p><p>　　梁、柱線剛度比5.36，則梁端的最終彎矩：</p><p><b>　　kN?m</b></p><p>　　將④號筋貫通，可承受負彎矩kN?m>，滿足要求。</p>

54、<p>　　因主梁的腹板高度，需在梁的兩側(cè)配置縱向構(gòu)造鋼筋?，F(xiàn)每側(cè)配置2C14，配筋率％>0.1％，滿足要求。主梁配筋圖見圖2。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] GB/T 50104-2010，建筑制圖標準[S].</p><p>　　[2] GB 50068-2001，建筑結(jié)構(gòu)可靠度設

55、計統(tǒng)一標準[S].</p><p>　　[3] GB 50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].</p><p>　　[4] GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].</p><p>　　[5] 程文瀼等.混凝土結(jié)構(gòu)（上冊）—混凝土結(jié)構(gòu)設計原理（第五版）[M].北京：</p><p>　　中國建筑工業(yè)出版社,2012.<