混凝土单向板楼盖设计

课程名称：《混凝土及砌体结构》设计题目：钢筋混凝土现浇楼盖设计院系：土木系专业：年级：姓名：指导教师：西南交通大学峨眉校区2013年12月12日课程设计任务书专业建工卓班姓名学号开题日期：2013年10月25日完成日期：2013年12月12日题目钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖一、设计的目的1、了解单向板肋梁楼盖的荷载传递关系及其计算简图的确定；2、掌握板厚及梁系截面尺寸的确定方法；3、通过板及次梁的计算，掌握按考虑塑性内力重分布分析内力的计算方法；4、通过主梁的计算，掌握按弹性理论分析内力的计算方法，并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法；5、掌握板、梁的配筋计算；6、了解并熟悉现浇梁板结构的有关构造要求；7、掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方法、制图规定，进一步提高制图的基本技能；8、学会编制钢筋材料表。二、设计的内容及要求（一）设计资料某多层厂房，采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖，结构布置如附图所示。1、结构布置柱网尺寸及楼面活载大小详见“附图”；2、楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面，容重20KN/m3，板底及梁用15mm厚混合砂浆抹面，容重17KN/m3；3、混凝土强度等级C20，钢筋除梁纵向主筋采用HRB335钢筋外，其余均采用HPB300钢筋，钢筋混凝土容重25KN/m3。（二）设计内容和要求进行楼盖梁板系统结构设计，并绘制施工图。要求：提交设计说明书一本，楼盖结构施工图（autoCAD绘图或手画图）一张；板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算；主梁按弹性理论计算内力。1、对设计说明书的要求设计说明书应包括下列内容：（1）板厚及梁系截面尺寸的确定；（2）板、梁计算简图；（3）荷载计算；（4）内力分析及内力组合；（5）配筋计算；（6）构造要求。2、对图纸的要求楼盖结构施工图应包括下列内容：（1）楼盖结构平面布置图（板的配筋绘于此图上）板、梁、柱均要编号且注明定位尺寸；板的配筋可采用分离式或弯起式，钢筋要编号，同一编号的钢筋至少有一根钢筋要注明直径、间距及截断或弯起位置。（2）次梁模板及配筋图要求绘出次梁立面和足够数量的断面模板及配筋图；要求几何尺寸，钢筋编号、型号、直径、间距、弯起和截断位置、搭接长度、锚固长度等标注全面；要求绘出抽出钢筋图；可以利用对称性只画一半。（3）主梁模板及配筋图要求同次梁。（4）整个楼盖主梁钢筋材料表（5）设计说明包括混凝土强度等级、钢筋级别、混凝土保护层厚度、钢筋搭接长度、锚固长度等需要说明的问题。（三）注意事项1、计算书书写认真，字迹工整，装订成册；2、施工图用白图纸铅笔绘制，图面布置合理，比例适当，图面整洁，线条清楚，文字采用仿宋体，符合制图标准，达到施工图要求。（四）参考文献1、混凝土结构设计规范（GB50010－2010）2、建筑结构荷载规范（GB50009－2012）3、建筑结构制图标准（GB/T50105－2010）4、房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2010）5、混凝土结构与砌体结构设计中南大学余志武中国铁道出版社附图240240L'/213037012L-1主梁240120B'B34567柱300×400370L-1L-1L-1BL-2L-2a1304*B+2*B'BL-2次梁L-2L-2aL-2L-2aL-1BL'/2B'120240L'/2L/2L/2L/2L/2L'/2120120AB2*L+2*L'CDE结构布置柱网尺寸及楼面活载大小学号次梁跨度(mm)主梁跨度(mm)楼面活载标准值(kN/m2)BB′LL′建筑三班/重修60005500540050004.0建筑二班66006000600054005.0建筑一班70006600630060006.0三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日一、设计资料某多层厂房，采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖1.楼面活载=4KN/m2；2.楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面，容重20KN/m3，板底及梁用15mm厚混合砂浆抹面，容重17KN/m3；3.混凝土强度等级C20（fc=9.6N/mm2），钢筋除梁纵向主筋采用HRB335（fy=300N/mm2）钢筋外，其余均采用HPB300（fy=270N/mm2）钢筋，钢筋混凝土容重25KN/m3。4.按高跨比条件，要求板厚h≥2500/40=62.5mm,但对于工业建筑露面最小板厚h=80mm，则取板厚h=80mm；次梁截面高度应满足h=lo/18～lo/12=6000/18～6000/12=333～500mm,取次梁高h=450mm，则取次梁宽b=200mm。5.主梁的截面高度应满足h=lo/14～lo/8=6000/14～6000/8=428～750mm,取h=650mm，截面宽度取300mm。二、设计要求1．板、次梁按塑性内力重分布方法计算；主梁按弹性理论计算内力。2．设计说明书，楼盖结构施工图（楼盖结构平面布置图、次梁模板及配筋图、主梁模板及配筋图、整个楼盖主梁钢筋材料表、设计说明）。三、板的设计（1）荷载板的永久荷载标准值20mm水泥砂浆抹面0.02×20=0.4KN/m280mm钢筋混凝土板0.08×25=2.0KN/m215mm混合砂浆抹面0.015×17=0.26KN/m2小计2.66KN/m2板的可变荷载标准值4.0KN/m2永久荷载分项系数取1.2；楼面可变荷载为4KN/m2,取分项系数1.3。于是板的永久荷载设计值g=2.66×1.2=3.19KN/m2可变荷载设计值q=4×1.3=5.2KN/m2荷载总设计值g﹢q=8.39KN/m2,取近似值8.40KN/m2（2）计算简图按塑性内力重分布设计。次梁截面为200mm×450mm，板的计算跨度：边跨l01=2500−120−100+802=2320mm第二跨l02=2500−200=2300mm中间跨l03=2700−200=2500mm因跨度相差小于10%，可按照等跨连续板计算，取五跨。以1m宽板作为计算单元，计算简图如图1-1所示。图1-1板的计算简图（3）弯矩设计值查弯矩系数表得：板的弯矩系数α分别为：边跨中1/11;离端第二支座-1/14;第二、三跨跨中1/16;中间支座-1/16。故M1=(g+q)l01211=8.40×2.32211=4.11kN·mMB=−(g+q)l01214=8.40×2.32214=−3.23kN·mM2=−MC=(g+q)l02216=8.40×2.3216=2.78kN·mM3=(g+q)l03216=8.40×2.5216=3.28kN·m（4）配筋计算取ho=80-20=60mm，各截面配筋计算如下表1-1表1-1计算结果表明，支座截面的ζ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；Asbh=2511000×80=0.35%,此值大于0.45ftfy=0.45×1.10270=0.16%,同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。四、次梁设计次梁的计算单元宽度为2.7m，按塑性内力重分布设计。（1）次梁荷载计算永久荷载设计值：板传来的永久荷载3.19×2.7=8.61KN/m2次梁自重0.2×（0.45-0.08）×25×1.2=2.22KN/m2次梁侧面抹灰0.015×（0.45-0.08）×2×17×1.2=0.23KN/m2小计g=11.06KN/m2可变荷载设计值：q=5.2×2.7=14.04KN/m2合计g﹢q=25.10KN/m2（2）次梁的计算简图按塑性内力重分布设计。主梁的截面为300mm×650mm。计算跨度：边跨l01=5500−120−150+120=5350mml01=1.025×(5500−120−150)=5361mm取边跨l01=5350mm中跨l02=6000−300=5700mm因跨度相差小于10%，故可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图见图1-2图1-2（3）次梁内里计算查表得次梁的弯矩系数和剪力系数弯矩系数：边跨中1/11；B支座-1/11；中跨中1/16；中间支座-1/16；剪力系数：B支座左边0.6、右边0.55；中间支座0.55。M1=−MB=(g+q)l01211=25.10×5.35211=65.31kN·mM2=−MC=(g+q)l02216=25.10×5.70216=50.97kN·mVA=0.45(g+q)l01=0.45×25.10×5.35=60.43kNVBl=0.60(g+q)l01=0.60×25.10×5.35=80.57kNVBr=VC=0.55(g+q)l02=0.55×25.10×5.7=78.69kN（4）正截面抗弯承载力计算支座按矩形截面计算，跨中按T型截面计算，翼缘宽度取bf′=lo3=60003=2000mm又bf′=b+Sn=200+2500=2700mm两者中取小，故取bf′=2000mm。取h0=450−35=415mm。判断各跨跨中截面类型bf′hf′fc(h0−hf′2)=2000×80×9.6×(415−802)=582kN·m＞65.31kN·m因此各跨跨中截面均属于第一类T型截面梁。第一内支座截面弯矩较大，钢筋净距至少为30mm，按两排布筋考虑，取h0=450−60=390mm。其他中间支座按一排布筋考虑，取h0=450−35=415mm。各截面配筋计算表如下表1-2。表1-2支座截面受压区高度系数均小于0.35，满足调幅要求；Asbh=509200×450=0.57%＞ρmin=(0.2%,45ftfy)max=0.2%,满足最小配筋率要求。（5）次梁斜截面抗剪承载力计算结算结果见下表表1-3表1-3配箍率验算：ρsv=Asvb·S=57200×200=0.14%＞ρsv,min=0.24ftfyv=0.24×1.10270=0.10%,满足要求。五、主梁设计主梁的计算单元宽度为5.4m，按弹性方法设计。（1）主梁荷载设计值计算次梁传来的恒载11.06×6=66.36kN主梁自重1.2×0.3×（0.65-0.08）×2.7×25=13.85kN主梁侧面抹灰1.2×0.015×（0.65-0.08）×2.7×17×2=0.94kN小计G=81.15kN次梁传来的活载Q=14.04×6=84.24kN合计G+Q=165.39kN（2）主梁的计算简图主梁端部支承在砌体墙上，支撑长度为370mm，中间支承在300mm×400mm的混凝土柱子上。主梁的计算跨度：边跨l01=5000−4002−130+3702+4002=5055mml01=1.025(5000−4002−130)+4002=4986.75mm≈4990mm故取边跨l01=4990mm中跨l02=5400mm各跨跨度相差不超过10%，可按等跨连续梁计算。简图如下图1-3。图1-3（3）内力计算表1-4表1-5（4）主梁正截面抗弯承载力计算取ho=650-35=615mm。主梁跨中截面按T形截面计算，其翼缘计算宽度取bf′=lo3=54003=1800mmbf′=b+Sn=300+5700=6000mmb+12hf′=300+12×80=1260mm三者取小bf′=1260mm判别T形截面类型bf′hf′fc(h0−hf′2)=1260×80×9.6(615−802)=556.416×106N·mm=556.416kN·m故主梁跨中截面均属于第一类T形梁。中间支座截面ho=650-70=580mm。各截面配筋（由对称性，简化成一半）表见表1-6。表1-6（5）主梁斜截面康健承载力计算表1-7（6）集中荷载处附加钢筋计算由次梁传给主梁的全部集中荷载设计值为F=G次+Q=66.36+84.24=150.60kN设附加钢筋全部为吊筋，则Asb=F2fysinα=1506002×300×sin45o=355mm2吊筋选用2φ16，Asb=402mm2六、施工图（见附录）