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1、混凝土结构设计课程设计 整体式单向板肋梁楼盖设计任务书适用专业： 建筑工程专业（本科）使用班级： 2010 级建筑 1、 2、3 班设计时间： 2013 年 5 月学院土木工程系 土木工程教研室混凝土结构设计课程设计整体式单向板肋梁楼盖设计任务书一、设计任务：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，计算梁板配筋，并绘制结构施工图。、设计目的建筑结构课程设计是教育计划中一个重要的实践性教学环节，对培养和提高学生的基 本技能，启发学生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识具有重要作用。1了解钢筋混凝土结构设计的
2、一般程序和容，为毕业设计以及今后从事实际设计、管理工作奠定初步基础。2复习巩固加深所学的基本构件中受弯构件和钢筋混凝土梁板结构等章节的理论知识。3掌握钢筋混凝土肋梁楼盖的一般设计法，诸如：（1）进一步理解单向板肋梁楼盖的结构布置、荷载传递途径和计算简图；（2）掌握弹性理论和塑性理论的设计法；（3）掌握力包络图和抵抗弯矩图的绘制法；（4）了解构造设计的重要性，掌握现浇梁板的有关构造要求；（5）掌握现浇钢筋混凝土结构施工图的表示法和制图规定；（6）学习书写结构计算书；（7）学习运用规。三、设计资料1、结构平面及柱网布置如图所示（楼梯间在此平面外），按不同用途的车间工业楼面活荷载标准值见表 1，车间
3、无侵蚀性介质，柱网尺寸见表二。每位学生按学号顺序根据表3 选取一组数据进行设计。活荷载标准值 表 1序号活荷载标准值 （kN/mm 2）4.55.05.56.06.57.0序号LxLy660054006600660069005700690063007200600075006300分组编号 表 3跨度序号跨度组序号号活载序号1234531678910321112131415331617181920342122232425352627282930362、楼面构造楼面面层为水磨 （底层 20mm 厚水泥砂浆， 10mm 面层），自重为 0.65kN/m 2； 顶棚为 15mm 厚混合砂浆抹灰；梁用
4、15mm 厚混合砂浆抹灰。3、材料混凝土：采用 C25 的混凝土。钢 筋：主、次梁受力纵筋采用 HRB400 级钢筋，其他钢筋均用 HPB300 级 钢筋。四、设计容及要求1结构布置柱网尺寸给定，要求了解确定的原则。梁格布置，要求确定主、次梁布置向及次梁间距。2按塑性理论法设计楼板和次梁，按弹性理论法设计主梁。3提交结构计算书一份。要求：步骤清楚、计算正确、书写工整。4绘制结构施工图 11号图。容包括（1）结构平面布置；（2）板、次梁配筋图；（3）主梁配筋图；（4）主梁画钢筋分离图；（5）必要的施工说明。要求真正做到施工图深度，交给工地即能付诸于施工。图面必须按“制图 专业资料标准” 规定绘制
5、，要求布图匀称、表达正确、线条清晰、图面整洁。五、成绩考核及评定根据结构计算书、施工图、答辩三面综合按优、良、中、合格、不及格五个等 级评定成绩。答辩容：所抽考签题目、图纸、计算书三面六、参考资料l 建筑结构教材，益斌主编，中国建筑工业出版社。2. 混凝土结构设计教材，蒲生主编， ,高等教育出版社。 3，混凝土结构设计教材，彦鹏主编， ,同济大学出版社 4建筑结构荷载规 GB50009-20015混凝土结构设计规 GB50010-20106建筑结构制图标准整体式单向板肋梁楼盖计算书学号为 25 号。相应的组合为：活荷载标准值： 6.5kN / m2 ，柱网布置如图 1：图 1：轴网平面图环境类
6、别为二 a 类，则保护层厚度 板： c 20mm 梁： c 25mm 混凝土等级 C25 ，保护层厚度增加 5mm。所以最终保护层厚度；板： c 25mm 梁： c 30mm结构平面布置及构件尺寸选择建筑物的楼盖平面为矩形， 轴线尺寸为 30m 21.6m 。按肋梁楼盖的板、 梁合理 跨度，主梁为 6: 12m，次梁为 4: 6m，单向板为 1.7: 3m。由此确定主梁跨度为 7.2m ，次梁跨度为 6m ，主梁每跨布置两根次梁 ,板的跨 度为 2.4m 。根据要求，初定截面尺寸如下：板厚：按 h l ，l 2400，且 h 80，取 h 100mm；40次梁： 梁面按h l : l 240:
7、 333mm ；估算 并考虑 建筑模数，取 梁高 18 25h 450mm ，梁宽按 b h : h 150 : 225mm 估算，取 b 200mm；32主梁：梁高按 h l : l 514: 900mm估算，取h 700mm，梁宽取 b 300mm。 8 14柱截面为 400mm 400mm。楼盖的梁板结构平面布置及构件尺寸如图： 1-1图 1-1：梁板结构平面布置及构件尺寸图、板的计算（按塑性理论法设计楼板）宜按单向板设计，按沿在这里按单向板设计。板按考虑塑性力重分布法计算。板的 ll21 62400000 2.5 3，短边向受力的单向板计算时， 应沿长边向布置足够的构造筋。1. 荷载计
8、算20mm厚水泥砂浆和 10mm厚的面层0.65kN /m2100mm厚现浇钢筋混凝土板25kN /m3 0.1 2.500kN /m215mm厚混合砂浆抹灰顶棚3217kN /m3 0.015 0.255kN / m2恒荷载标准值gk23.045kN / m2活荷载标准值pk6.500kN / m2Gggk Q gpk取 1m板宽作为计算单元，将 9 跨连续板视为5 跨连续板计算，次梁截面尺寸荷载设计值1.2 3.405 1.3 6.512.536kN / m2每米板宽取 q 12.536kN / m2. 计算简图板为多跨连续板，对于跨数超过五跨的等截面连续板，其各跨受荷相同，且跨 差不超过
9、 10% 时，均可按五跨等跨度连续板计算。b h 200mm 450mm ，板厚 100mm 。板的计算跨度为边跨hl0 l n h 2400 1002120 100 2230mm2l0 ln a 2400 100 120 120 2240mm取小值22l0 2230mm中间跨l0 ln 2400 200 2200mm平均跨度为2230 22002215mm2跨度差2230 2200 1.4%220010%可以采用等跨度连续板退出的弯矩系数计算板的弯矩。板的计算简图如图 2-1：图 2-1：板计算简图表 2.03. 力计算用塑性力重分布理论计算，则有 系数如下支承情况截 面 位 置端支座边跨支
10、 座离端第二支座离端第二 跨中中间支 座中间跨 中A1B2C3梁板搁支在 墙上01/11两跨连续： -1/10 三跨以上连续：-1/111/16-1/141/16板与梁 整浇 连接-1/161/14梁-1/24梁与柱整浇 连接-1/161/14板的力计算见表 2.1表 2.1 板弯矩计算截面位置边跨中B 支座中间跨中中间支座弯矩系数111111111614Mql021212.536 2.2321212.536 2.2321212.536 2.221212.536 2.2211111614(kNgm)5.6675.6673.7924.3344. 正截面强度计算取 b 1000mm ， as10c
11、225 5 30mm ， h0100 30 70mm 。fc 11.9N / mm2， fy 360N / mm2。考虑中间区格板穹顶作用， 其弯矩折减 20% 。这是因为板的支座在负弯矩作用下上边缘开裂， 跨中截面则由于正弯矩作用下边缘开裂， 这使板的实际轴线成拱形因而在荷载作用下将产生平面的推力，该推力对板的承载力来说是有利的。为计算 简便，在力计算时，对中间支座及四与梁整体连接板的中间跨的跨中截面的弯矩乘 以 0.8 的折减系数以考虑此有影响。对四与梁整体连接的单向板的边跨跨中截面及 支座截面，角区格和边区格的跨中及支座截面弯矩不予折减。表 2.2 正截面强度计算截面边跨中B 支座中间跨
12、中中间支座在平面图上的位置 : : : : : :M /(kNgm)5.6675.6673.7923.792 0.84.3344.334 0.8M1 fch020.0970.0970.0650.0520.0740.0590.9490.9490.9660.9730.9610.9701 1 2 ss2AsMs fy sh0237.0237.0155.8123.7179.0141.8选用钢筋A8200A8200A8200A8200A8200A8200实际配筋面积/ mm2512512512512512515. 板的配筋板的构造按构造要求配。分布钢筋的布置为 A8250 ，满足要求 因为 q 6.5k
13、N 2.14 3 ，所以 a ln 550mm 。g 3.04kN 4板的配筋图见图 2-2 ：图 2-2 ：板的配筋图三、次梁的计算（按塑性理论法设计次梁）1. 荷载计算有板传来的恒载3.405kN / m2 2.4m 8.172kN / m次梁自重325kN / m3 0.2m (0.45 0.1)m 1.75kN / m次梁粉刷317kN / m3 0.015m 0.45 0.1 m 2 0.1785kN / m恒荷载标准值gk 10.1005kN /m活荷载标准值pk 6.5 2.4 15.6kN /m荷载设计值q 1.2 10.1005 1.3 15.6 32.4006kN / m2
14、. 计算简图次梁为五跨连续梁，主梁截面尺寸为 b h 300mm 700mm计算跨度：边跨a250l0 ln 6000 150 120 5855mm0 n 221.025l0 1.025 (6000 150 120) 5873.25mm l0取l0 5855mm中间跨l0 ln 6000 300 5700mm跨度差5855 57002.7% 10%5700可以采用等跨度连续梁推出的弯矩系数计算梁的弯矩次梁计算简图如图 3-1 所示。图 3-1：次梁计算简图3. 力计算次梁弯矩计算见表 3-1截面位置边跨中B 支座中间跨中中间支座弯矩系数111111111614Mql021232.4006 5.
15、85521232.4006 5.85521232.4006 5.721232.4006 5.7211111614( kN gm)100.98100.9865.7975.19表 3-1次梁弯矩计算次梁剪力见表 3-2 （剪力使用量的净跨 ln ）表 3-2次梁剪力计算截面位置A 支座B 支座左B 支座右C 支座剪力系数0.40.60.550.55Vqln0.4 32.4006 5.730.6 32.4006 5.730.55 32.4006 5.70.55 32.4006 5.7(kN)83.54111.39101.58101.584. 正截面强度计算1）确定翼缘宽度。次梁工作时，板可作为翼缘参
16、与工作。在跨中截面，翼缘受压，可按 T 行梁计算，翼缘的计算宽度取下列值得小值。22 h0 h as 450 45 405mm ，fc 11.9N / mm2 ，fy 360N /mm2ft 1.27N / mm2 HPB300: fy 270N /mm2因 hf 100 0.24 0.1，所以仅按跨度 l和次梁净距 Sn 考虑。 h0 405边跨：按计算跨度考虑bf 1l15855 1950mmf33按次梁净跨考虑bf bSn200 (2400 120100) 2380mm取 bf 1950mm。中间跨：按计算跨度考虑bf 1l15700 1900mmf33按次梁净跨考虑bf bSn 200
17、 22002400mm取 bf 1900mm 。(2)判断次梁的截面类型。 hf100边跨中 ：1fcbfhf(h0 f ) 1.0 11.9 1950 100 (405 )22823.78kNgm 100.98kNgm hf100中间跨中：1fcbf hf (h0f ) 1.0 11.9 1900 100 (405 )22 802.66kNgm 65.79kNgm 属于第一类 T形截面，按梁宽为 bf 的矩形截面计算。3)次梁正截面强度计算见表 3-3截面边跨中B 支座中间跨中中间支座M /(kNgm)5.6675.6673.7924.334bf 或b( mm)19502001900200M
18、 s1 fcbh020.0270.2590.0180.1931 1 2 s s20.9860.8470.9910.892AsMs fy sh0702.0817.3455.3578.1选用钢筋3C182C22 1C183C182C22实际配筋面积/ mm7631014.5763760表 3-3次梁正截面强度计算5. 次梁斜截面强度计算次梁斜截面强度计算见表 3-4表 3-4 次梁斜截面强度计算截面A 支座B 支座左B 支座右C 支座V /kN83.54111.39101.58101.580.25 c fcbh0 /kN0.25 11.9 200 405=240.98kN V 满足要求Vc 0.7
19、 ftbh0 /kN72.00 V72.00 V72.00 V72.00 V需配箍筋需配箍筋需配箍筋需配箍筋箍筋肢数、直径双肢箍 2A6AsvnAsv157575757fy gAsvgh0 sV 0.7 ftbh0540.12158.24210.72210.72实配箍筋间距/mm1501501501506. 次梁构造次梁的构造应满足：次梁的构造应符合受弯构件的所有构造要求；次梁1 11 1伸入墙的长度不小于 240mm；当截面尺寸满足高跨比 ( 1 : 1 ) 和高宽比 (1 : 1)18 123 2要求时，一般可以不做使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。次梁沿全长配置封闭式箍筋，第一根箍筋距支座边
20、 50mm 处开始布置，在简 支端的支座围各布置一根箍筋；次梁伸入墙 250mm。次梁配筋图见结构施工图 1专业资料四、主梁的计算（按弹性理论计算）1. 荷载计算主梁自重为均布荷载，但此荷载值与次梁传来的集中荷载值相比很小。为计算 面，采取就近集中地法，把集中荷载作用点两边的主梁自重集中荷载作用点，将主 梁视为承受集中荷载的梁来计算。由次梁传来的恒载10.1005kN / m 6=60.603kN主梁自重325kN /m3 0.3 (0.7 0.1)m 2.4m 10.8kN主梁粉刷抹灰317kN /m3 0.015m (0.7 0.1)m 2.4 2 0.7344kN恒荷载标准值Gk 72.
21、1374kN活荷载标准值Pk 15.6kN /m 6m 93.6kN恒荷载设计值G 1.2 72.1374 86.565kN活荷载设计值P 1.3 93.565 121.635kN2. 计算简图主梁为三跨连续梁，柱截面尺寸为 b h 400mm 400mm计算跨度：边跨ab250 400l0ln 27200 120 2002227205mml01.025lnb21.025 (7200120 200)4007253.25mm2取l0 7205mm 。中跨l0lc 7200mml01.05ln1.05(7200 400)7140mm取平均跨度l0 7140mm 。720571407172.5 mm
22、2跨度差7205 71400.09% 10%7140可以采用等跨度连续梁推出的弯矩系数计算梁的弯矩计算简图见图 4-1图 :4-1 主梁计算简图3. 力计算（1）弯矩计算 有弯矩系数及剪力系数计算弯矩及剪力。弯矩设计值： M k1Gl0 k2Pl0其中， k1 k2 为弯矩系数， l0为计算跨度，对于 B 支座，计算跨度可取相邻 两跨的平均值。边跨Gl086.5657.205623.7kNgmPl0121.6357.025854.5kN gm中跨Gl086.5657.14618.7kN gmPl0121.6357.14868.5kN gm平均跨Gl086.5657.173620.9kN gmP
23、l0121.6357.173872.5kN gm主梁弯矩计算见表 4-1项 次荷载简图kM1k MBkM2k MC弯矩图恒载0.244152.180.267165.780.06741.450.267165.78活载0.2890.1330.133246.95116.04116.04116.04 活 载0.133116.040.200173.700.133116.0438.68活载0.2290.3110.08977.65195.68271.3583.43 活 载0.0890.170.31125.8877.65147.65271.35力 组 合+399.13281.8274.59281.82备注19
24、0.86281.82215.15281.82“ ”表示该点弯矩利用截 面法求出347.86437.13124.88243.43126.30243.43189.10437.13最 不 利 组 合M min 组合项次+M min 组合值126.30437.1374.59437.13M max 组合项次+M max 组合值399.13243.43215.15243.43表 4-1主梁弯矩计算2）剪力计算单位： kNgmV k3G k4P剪力计算见表 4-2表 4-2 主梁剪力计算 单位： kN项 次荷载简图k VAk VB,左k VB,右剪力图 恒 载0.7731.2671.00066.92109.
25、6886.57活载0.8661.13400105.34137.93 活 载0.1330.1331.00016.1816.18121.64 活 载0.6891.3111.22283.81159.46148.64 活 载0.0890.0890.77810.8310.8394.63力 组 合+172.25247.6186.57备注50.74125.86208.20跨中剪力由静力平衡条件求出150.72269.14235.2056.09120.50181.20最 不 利 组 合Vmin 组合项次+Vmin 组合值50.74269.1486.57Vmax 组合项次+Vmax 组合值172.25120.5
26、0235.204. 正截面强度计算（1）强度翼缘宽度。 主梁跨中按 T 形截面计算，翼缘宽度取下列值中的小者。考虑布置两排钢筋时： h0 h as 700 70 630mm，一排钢筋时 h0 h as 700 45 655mm 。 fc 11.9N / mm2， fy 360N / mm2 ft 1.27N / mm2HPB300: fy 270N /mm2因 hf 100 0.153 0.1，所以仅按跨度 l 和次梁净距 Sn 考虑。h0 655边跨：按计算跨度考虑bf1l017205 2402mm303按主梁净跨考虑bfbSn300 (6000 120 150) 6030mm取 bf 24
27、02mm 。中间跨：按计算跨度考虑bf1l16900 2300mm33按主梁净跨考虑bfbSn300 5700 6000mm取 bf 2300mm 。支座截面翼缘受拉，仍按矩形梁计算 (2)判断主梁的截面类型。 hf100边跨中 ：1fcbfhf(h0 f ) 1.0 11.9 2402 100 (655 )221729.32kNgm 399.13kNgm hf100中间跨中：1fcbf hf (h0f ) 11.9 2300 100 (655 )1655.89kNgm 215.15kNgm 属于第一类 T形截面，按梁宽为 bf 的矩形截面计算。 (3)、正截面强度计算。因支座弯矩较大，考虑布
28、置两排纵筋，次梁在上面，取 h0 700 90 610mm 。主梁正截面强度计算见表 4-3. 表 4-3主梁正截面强度计算截面边跨中中间支座中间跨中M / (kNgm)399.13437.13215.1574.59Vgbz / (kN gm)0.3235.20235.28M Vgbz /(kNgm)2399.13401.85215.1574.59bf 或b(mm)240230023002300h0 /(mm)630610655655M s1 fcbh020.0350.3030.01830.0061 1 2 s s20.9820.8140.9910.997AsMAs fy sh01791.92
29、247.4920.9317.3选用钢筋5C22(两排)6C22(两排)4C182C18实际配筋 面积 / mm1900228110175095. 斜截面强度计算斜截面强度计算见表 4-4表 3-4 主梁斜截面强度计算截面边支座B 支座左B 支座右V /kN172.25269.14235.200.25 c fcbh0 /kN0.25 1.0 11.9300 610=544.43kN V 满足要求Vc 0.7ftbh0 / kN162.7 V 需配箍筋162.7 V 需配箍筋162.7 V 需配箍筋箍筋肢数、直径双肢箍 2A8AsvnAsv1101101101实配箍筋间距 /mm150150150
30、Vcs( 0.7 ftbh0 fy Asv)/ N s344.5344.5344.5V VcsAsb(cs )/ mm0.8fy sin000弯起钢筋000实配面积0006.主梁构造主梁构造应满足：主梁的构造应符合受弯构件的所有构造要求，主梁受力钢筋的弯起和切断应由主梁的抵抗弯矩决定；防止次梁作用处主梁受集中力冲击破 坏，应在次梁下设吊筋；主梁中纵筋的锚固由构造决定。7. 主梁吊筋计算由次梁传给主梁的集中荷载为195.24 103F 1.2 61.3374 1.3 93.565 195.24kN次梁传给主梁的集中荷载 Gk 中应扣除主梁自重。2 511.394mm2 2 270 0.707FAs02fy sin 450选 2 20(628mm2)7.主梁配筋图见结构施工图
