《混凝土结构设计》课程设计---整体式单向板肋梁楼盖

湖南农业大学东方科技学院课程设计说明书课程名称：《混凝土结构设计》课程设计题目名称：现浇单向板肋梁楼盖结构设计班级：2009级土木工程专业4班姓名：学号：指导教师：评定成绩：教师评语：指导老师签名：2011年月日湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第2页共20页现浇整体式单向板肋梁楼盖课程设计任务书1、设计资料（1）某工业用仓库，设计使用年限为50年，楼面使用活荷载为29kN/m。（2）楼面面层为水磨石（底层20mm厚水泥砂浆，10mm厚面层），自重为20.65kN/m，梁板天花用混合砂浆抹灰15mm。（3）材料选用a.混凝土强度等级采用C20、C25或C30。b.钢筋采用受力纵筋HRB335或HRB400；其他钢筋均用HPB235。（4）板伸入墙内120mm，次梁伸入墙内240mm，主梁伸入墙内370mm。（5）二楼楼面结构平面布置图如图所示（楼梯间在此平面外）。（6）楼板厚度为80mm，次梁截面为200mm500mmbh，主梁截面250mm700mmbh，柱的截面尺寸350mm350mmbh（或400mm400mm或自定）。2、设计内容和要求（1）板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力；主梁按弹性理论计算内力，并绘出弯矩包络图。（2）绘制楼盖结构施工图1．楼面结构平面布置图（标注墙、柱定位轴线编号和梁、柱定位尺寸及构件编号）．（比例1：100～1：200）；2．板模板图及配筋平面图（标注板厚、板中钢筋的直径、间距、编号及其定位尺寸）（比例1：100～1：200）；3．次梁模板及配筋图（标注次梁截面尺寸及几何尺寸、钢筋的直径、根数、编号及其定位尺寸）（比例1：50，剖面图比例1：15～1：30）；4、梁材料图、模板图及配筋图（按同一比例绘出主梁的弯矩包络图、抵抗弯矩图、模板图及配筋图），（标注主梁截面尺寸及几何尺寸、钢筋的直径、根数、编号及其定位尺寸）；（比例1：50，剖面图比例1：15～1：30）；5．在图中标明有关设计说明，如混凝上强度等级、钢筋的种类、混凝土保护层厚度等。（3）计算书要求计算准确，步骤完整，内容清晰。（4）主梁配筋图必须手工绘制，板、次梁配筋图不作规定。（5）第11周星期五之前提交设计成果。3、课程设计目的湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第3页共20页（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）通过板及次梁的计算，熟练掌握考虑塑性内力重分布的计算方法；（3）通过主梁的计算，熟练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和制图规定，进一步提高制图的基本技能；4、设计参考进度第一天：布置设计任务，阅读设计任务书、指导书及设计例题，复习有关课程内容。确定梁格布置、板计算及绘制板的配筋草图；第二天：次梁的计算及绘制配筋草图；第三天：主梁的计算及绘制配筋草图；第四至五天：绘制板、次梁和主梁的施工图。图1结构平面布置图湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第4页共20页现浇整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计资料：某设计使用年限为50年工业用仓库，采用整体式钢筋混凝土结构，楼盖梁格图1所示。图1结构平面布置图(1)楼面构造层做法：20mm厚水泥砂浆打底，10mm厚水磨石面层，γ=0.65KN/m215mm厚混合砂浆梁板天花抹灰。(2)活荷载：标准值为9KN/m2。(3)恒载分项系数为1.2；活载分项系数为1.3（因工业厂房楼盖活载标准值大于4KN/m2）。(4)材料选用：混凝土采用C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2）。钢筋梁中受力纵筋才采用HRB335级（fy=300N/mm2）；其余采用HPB235级（fy=210N/mm2）。湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第5页共20页一、板和次梁按塑性计算1.板的计算（按考虑塑性内力重分布方法计算）板的l2/l1=5400mm/2000mm=2.73，按沿短边方向受力的单向板计算，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。板的厚度按构造要求取h=80mm﹥L1/40=2000mm/40=50mm。次梁截面高度取h=500mm﹥L2/15=5400mm/15=360mm，截面宽度b=200mm，板尺寸支撑情况如图2所示。图2板的尺寸(1)荷载恒载标准值30mm面层0.65KN/m280mm钢筋混凝土板0.08m×25KN/m3=2.000KN/m215mm混合砂浆天棚抹灰0.015m×17KN/m3=0.255KN/m2gk=2.905KN/m2线恒载设计值g=1.2×2.905KN/m2=3.486KN/m线活载设计值q=1.3×9KN/m2=11.7KN/m合计15.186KN/m即每米板宽g+q=15.186KN/m(2)内力计算湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第6页共20页计算跨度边跨Ln+h/2=2m-0.12m-0.2m/2+0.08/2=1.820mLn+a/2=2m-0.12m-0.2m/2+0.12/2=1.840m﹥1.820m取L0=1.820m中间跨L0=2m-0.2m=1.800m计算跨度差（1.820m-1.800m）/1.800m=1.11%﹤10%,说明可按等跨连续计算内力（为简化起见，统一取L0=1.820m）。取1m宽板作为计算单元，计算简图如图3所示：图31m宽板的计算简图连续板各截面弯矩计算见表1。表1连续板各截面弯矩计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座弯矩计算系数αm1/11-1/111/16-1/14M=αm(g+q)L02/(KN·m)4.572-4.5723.144-3.593（3）截面承载力计算b=1000mm，h=80mm,h0=80mm-20mm=60mm,α1=1.0,连续板各截面配筋计算见表2。湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第7页共20页表2连续板各截面配筋计算板带部位截面边区板带（①—②，⑤—⑥轴线间）边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座M/(KN·m)4.572-4.5723.144-3.593αs=M/α1fcbh020.0890.0890.0610.070ζ0.0930.0930.0630.072As=ζα1bh0fc/fy/(mm2)380380260295选配钢筋φ10@200φ10@200φ8/10@200φ8/10@200实配钢筋面积/(mm2)393393322322板带部位截面中间区板带（②—⑤轴线间）边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座M/(KN·m)4.572-4.5723.144×0.8=2.515-3.593×0.8=-2.874αs=M/α1fcbh020.0890.0890.0510.056ζ0.0930.0930.0520.058As=ζα1bh0fc/fy/(mm2)380380213237选配钢筋φ10@200φ10@200φ8@200φ8@200实配钢筋面积/(mm2)393393251251湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第8页共20页中间区板带②—⑤轴线间，各区格板的四周与梁整体连接，故各跨跨内和中间支座考虑板的内拱作用，计算弯矩降低20%。连续板的配筋示意图如图4所示。（a）边区板带（b）中间区板带图4板的配筋示意图湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第9页共20页次梁计算（按考虑塑性内力重分布方法计算）取主梁的梁高h=700mm﹥L1/12=6000mm/12=500mm,梁宽b=250mm,次梁有关尺寸及支撑情况图5所示。图5次梁尺寸（1）荷载恒载设计值由板传来3.468KN/m2×2m=6.9KN/m次梁自重1.2×25KN/m3×0.2m×(0.5m-0.08m)=2.520KN/m梁侧抹灰1.2×17KN/m3×0.015m×(0.5m-0.08m)×2=0.257KN/mg=9.677KN/m活载设计值由板传来q=11.7KN/m2×2m=23.4KN/m合计g+q=33.077KN/m(2)内力计算计算跨度边跨Ln=5.4m-0.12m-0.25m/2=5.155mLn+a/2=5.155m+0.24m/2=5.275m1.025Ln=1.025×5.155m=5.284m﹥5.275m取L0=5.275m中间跨L0=Ln=5.4m-0.25m=5.150m跨度差（5.275m-5.150m）/5.150m=2.4%﹤10%,说明可按等跨连续梁计算内力，计算简图如图6所示。湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第10页共20页图6次梁的计算简图连续次梁各截面弯矩及剪力计算见表3和表4。表3连续次梁弯矩计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座弯矩计算系数αm1/11-1/111/16-1/14M=αm(g+q)L02/(KN·m)83.671-83.67154.380-62.663表4连续次梁剪力计算截面端支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧中间支座外侧、内侧剪力计算系数αv0.450.60.550.55V=αv(g+q)Ln/(KN)76.730102.30793.69093.690（3）截面承载力计算次梁跨内截面按T形截面计算，翼缘计算宽度为：边跨:bf`=L0/3=5275mm/3=1758mm﹤b+S0=200mm+1800mm=2000mm离端第二跨、中间跨:bf`=L0/3=5150mm/3=1717mm梁高h=500mm,h0=500mm-35mm=465mm翼缘厚hf`=80mm判别T形截面类型：跨内截面ζ=0.010﹤hf`/h0=60mm/465mm=0.172,故各跨内截面均属于第一类T形湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第11页共20页截面。支座截面按矩形截面计算，第一内支座按布置两排纵筋考虑，取h0=450mm-60mm=440mm，其他中间支座按布置一排纵筋考虑，h0=465mm，连续次梁正截面及斜截面承载力计算分别见表5和表6。表5连续次梁正截面承载力计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座M/(KN·m)83.671-83.67154.380-62.663201bhfMcs(b=bf`)0.0140.1510.0100.101s2110.0140.1650.0100.107As=ζα1bh0fc/fy(b=bf`)/(mm2)621692381475选配钢筋216+118118+314314214+116实配钢筋面积/(mm2)657761459509湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第12页共20页表6连续次梁斜截面承载力计算截面端支座内侧离端第二支座外侧离端支座内侧中间支座外侧、内侧V)(kN76.730102.30793.69093.690025.0bhfcc/)(kN332.475﹥V314.600﹥V314.600﹥V332.475﹥V07.0bhfVtc/)(kN93.093V88.088V88.088V93.093V选用箍筋2φ82φ82φ82φ81svsvnAA/(mm2)101101101101)/(25.10csvyvVVhAfs/(mm)按构造820867按构造实配箍筋间距S/(mm)200200200200次梁配筋示意图见图7。图7次梁配筋示意图湖南农业大学土木工程专业设计人：愚者第13页共20页三、主梁计算（按弹性理论计算）柱高H=4.5m，柱截面尺寸300mm×300mm,主梁的有关尺寸及支撑情况见图8。图8主梁尺寸（1）荷载恒载设计值由次梁传来9.677KN/m×5.4m=52.256KN主梁自重（折合为集中荷载）1.2×25KN/m3×0.25m×(0.7m-0.08m)×2m=9.3KN梁侧抹灰(折合为集中荷载)1.2×17KN/m3×0.015m×(0.7m-0.08m)×2m×2=0.760KNG=62.316KN活载设计值由次梁传来Q=23.4K