混泥土结构课程设计--钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖结构

湖南农业大学东方科技学院

课程设计说明书

课程名称：《水工混凝土结构设计》课程设计

题目名称：钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖结构 班 级：20 10 级 水利水电工程 专业 一 班

姓 名： 全泱杨

学 号： 201041927129

指导教师： 汤 峰 评定成绩： 教师评语：

指导老师签名：

2012 年 月 日

精选文档

可修改可编辑

水工钢筋混凝土结构课程设计任务书

一． 内容

钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖 二． 设计资料

某多层工业建筑楼盖平面如图（附图1）采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖

1楼层平面

L1=18m L2=30m 墙体厚度：370mm

板搁置长度：120mm 次梁搁置长度：240mm 主梁搁置长度：240mm 2.建筑位于非地震区 3.结构安全级别为Ⅱ级 4.结构环境类别为一类

5.建筑材料等级：混凝土：梁、板 C20/ C25

钢 筋：板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋Ⅰ级、梁中受力筋Ⅱ级 6.荷载：

钢筋混凝土重力密度： 25kN/m3 水磨石面层： 0.65kN/m2 石灰砂浆抹面15mm： 17kN/m3 楼面活荷载： 4kN/m2 （建议尺寸：柱=350mm×350mm） 三． 设计要求

板的设计：按考虑塑性内力重分布方法计算 次梁的设计：按考虑塑性内力重分布方法计算 主梁的设计：按弹性理论分析方法计算 四． 设计成果

计算书 1份

板的平面配筋图 （比例自拟） 次梁配筋图 （比例自拟）

主梁材料图与配筋图（比例自拟） 五． 要求

参考现行设计规范，认真、独立、按时完成

六． 参考资料

赵鲁光 主编，《水工钢筋混凝土结构习题与课程设计》，中国水利水电出版社，1998

海河大学 等合编，《水工钢筋混凝土结构学》，中国水利水电出版社，1996 沈蒲生 主编，《钢筋混凝图结构设计》，高等教育出版社，2010

七． 设计时间 一周

精选文档

可修改可编辑

图1 楼盖平面图 Fig.1 floor system plan

精选文档

可修改可编辑

钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖结构

1.设计资料

（1）楼面构造层做法：15mm石灰砂浆抹面，重力密度25kN/m3 ；水磨石面层荷载0.65kN/m2。

（2）楼面活荷载：标准值4kN/m2 。

（3）永久荷载分项系数为1.05；活荷载分项系数为1.20。 （4）混凝土结构构件承载力安全系数：K=1.20 （4）材料选用：

混凝土 板采用C25(fc=11.9N/mm2)，梁采用C20(fc=9.6N/mm2)。 钢筋 板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋采用HPB235级(fy=210N/mm2); 梁中受力筋采用HPB335级（fy=300N/mm)。 柱尺寸 350mm×350mm

（6）在图1中选着其中一种为楼面布置图，详细见图2。

2

图2 楼面梁、柱、板布置图

精选文档

可修改可编辑

2.板的计算

板按考虑塑性内力重分布方法计算。板的l2/l1=6000/2000=3,则按沿短边受力的单项板设计。短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。

板的厚度按构要造求取h=100mm(板的常用厚度为60~120mm,且h/l2=100/2000=0.05>1/40)。次梁截面高度去h=500mm(h/l2的高垮比在1/12~1/8范围内），截面宽度b=200(高宽比满足2~2.5的范围）。板尺寸及支承情况如图3所示。

图3 板的尺寸

（1）荷载标准值

在正常使用时板承受的荷载标准值为：

均布永久荷载（材料重量）：gk=0.10m×25kN/m3+0.15×17kN/m3+0.65kN/m2

=5.7 kN/m2

均布可变荷载（楼面活荷载）：qk=4kN/m2 恒载设计值：g=1.05×5.7 kN/m2=5.99kN/m

活载设计值：q=1.20×4kN/m2=4.8kN/m 合计：g+q=10.79kN/m

(2)内力计算 计算跨度

边跨 ln+h/2=2m-0.12m-0.2m/2+0.10/2=1.83m ln+a/2=2m-0.12m-0.2m/2+0.12/2=1.84m﹥1.83m 取l0=1.83m

精选文档

可修改可编辑

中间跨 l0=2m-0.2m=1.80m

计算跨度差（1.83m-1.80m）/1.80m=1.16%﹤10%,说明可按等跨连续计算内力（为简化起见，统一取l0=1.83m）。取1m宽板作为计算单元，计算简图如图4所示。

图4 板的计算简图

连续板各截面的弯矩计算见表1

表1 连续板各截面弯矩计算 跨中弯矩 截面 M1 弯矩计算系数αmp M=αmp(g+q)l02 /(kN·m)

(3)截面承载力计算

M2 M3 MA MB MC 支座弯矩 1/11 1/16 1/16 0 -1/11 -1/14 3.28 2.26 2.26 0 -3.28 -2.58 精选文档

可修改可编辑

板宽b=1000mm；板厚h=100mm；板的保护层厚度c=20,按薄板考虑，则a=c+5=25,所以有效计算厚度h0=75，连续板各截面的配筋计算见表2。

表2 连续板正截面配筋计算

板带部位截面 M/( KN·m) KM/( KN·m) αs=KM/fcbh02 ζ As= fcbζh0/fy /(mm2) 选配钢筋 实配钢筋面积/(mm) 板带部位截面 M1 M2 2.26×82边区板带 M1 3.28 3.936 0.059 0.061 M2 2.26 2.712 0.041 0.042 M3 2.26 2.712 0.041 0.042 MA 0 0 0 0 MB -3.28 -3.936 0.059 0.061 MC -2.58 -3.096 0.046 0.047 259 179 179 0 259 200 Φ6@100 Φ6@140 Φ6@140 283 202 202 0 0 Φ6@100 283 Φ6@140 202 中间区板带 M3 2.26×8MA MB MC -2.58×80 -3.28 0% =-2.06 0 0 0 -3.936 0.059 0.061 -2.472 0.037 0.038 M/( KN·m) 3.28 0%=1.81 0%=1.81 2.172 0.032 0.033 2.172 0.032 0.033 KM/( KN·m) αs=KM/fcbh0 ζ As= fcbζh0/fy /(mm2) 23.936 0.059 0.061 259 140 140 0 259 162 精选文档

可修改可编辑

选配钢筋 实配钢筋面积/(mm) 2Φ6@100 Φ6@140 Φ6@140 283 202 202 0 0 Φ6@100 283 Φ6@140 202 由于各内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，计算弯矩可降低20%。并且对于普通薄板，由于其截面高度甚小，承载力主要取决于正截面受弯。因此斜截面受剪不会发生问题，故不做验算。

连续板的部分配筋示意图如图5所示。

图5 板的局部配筋示意图 （a)边区板带；（b）中间区板带

3.次梁的计算

次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。

取主梁的梁高h=700mm(高垮比符合1/15~1/10的范围），梁宽b=300mm(高宽比符合2~3.5的范围）。次梁有关尺寸及支承情况如图6所示。

图6 次梁尺寸

精选文档

可修改可编辑

（1）荷载

由板传来 5.99kN/m2×2m=11.98kN/m

次梁自重 1.05×20kN/m3×0.2m×0.5m=2.10kN/m 恒载设计值 g=11.98kN/m+2.10kN/m=14.08kN/m

由板传来 4.8kN/m2×2m=9.6kN/m 活载设计值 q=9.6kN/m

合计 g+q=23.68kN/m

（2）内力计算 计算跨度：

边跨（一端与梁或柱整体连接，另一端搁支在墩墙上） ln=6.0m-0.24m-0.3m/2=5.61m ln+a/2=5.61m+0.24/2=5.76m

l0=1.025ln=1.025×5.61m=5.75m ( l0< ln+a/2) 则取l0=5.75m

中间跨 l0=ln=6.0m-0.3m=5.7m

跨度差 （5.75m-5.7m）/ 5.7m=0.9%< 10%

说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图如图7所示。

图7 计算简图

连续次梁各截面弯矩计算见表3.

表3 连续次梁弯矩计算 跨中弯矩 截面 M1 弯矩计算系数αmb 1/11 M2 1/16 M3 1/16 MA 0 MB -1/11 MC -1/14 支座弯矩 精选文档

可修改可编辑

M=αmb(g+q)l0 2/(kN·m) 72.08 48.69 48.69 0 -72.08 -55.65

连续梁各截面剪力计算见表4。

表4 连续次梁剪力计算

支座剪力 截面 QA 剪力计算系数αvb V=αvb(g+q)ln /(KN)

（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=5750mm/3=1917mm﹤b+S0=250mm+1800mm=2050mm 第二跨和中间跨 bf`= l0/3=5700mm/3=1900mm 梁高 h=500mm，h0=500mm-40mm=460mm 翼缘厚 hf`=80mm

判别T形截面类型：由于结构安全级别为Ⅱ级，故K=1.20 KM=1.20×72.08kN/m=86.496kN/m

fcbf`hf`(h0-hf`/2)=9.6N/mm2×1900mm×80mm×(460mm-80mm/2) =620.16kN/m

KM支座截面按矩形截面计算，所有支座统一按一排纵筋考虑，取h0=500mm-40mm=460mm，b=200mm。

QlB QrB QlC QrC 0.45 0.55 0.55 0.55 0.55 60.54 73.99 73.99 73.99 73.99 精选文档

可修改可编辑

连续次梁正截面承载力计算见表5。

表5 连续次梁正截面配筋计算 跨中弯矩 截面 M1 M/( KN·m) KM/( KN·m) αs=KM/fcbh02 (b=bf`) 72.08 86.496 0.021 M2 M3 MA 0 0 0 MB -72.08 -86.496 0.213 MC -55.65 -66.78 0.157 48.69 48.69 58.428 0.015 58.428 0.015 支座弯矩 112s As= fcbζh0/fy /(mm) (b=bf`) 20.021 0.015 0.015 0 0.242 0.172 634 462 462 0 712 517 选配钢筋 2Φ18+ 1Φ16 实配钢筋面积/(mm) 2 2Φ16+ 1Φ12 515.1 0 0 2Φ18+ 1Φ16 710.1 2Φ16+ 1Φ12 515.1 2Φ16+ 1Φ12 515.1 710.1

取hw=h0=460mm，则hw/b=2.3<4.0，因此计算KV<0.25fcbh0，再计算Vc=0.7ftbh0,Vc查表可得S=200。

精选文档

可修改可编辑

连续次梁正截面承载力计算见表6。

表6 连续次梁斜截面配筋计算

支座剪力 截面 QA V(kN) KV(kN) 60.54 72.648 225.6>kv QlB 73.99 88.788 QrB 73.99 88.788 QlC 73.99 88.788 225.6>kv QrC 73.99 88.788 225.6>kv 72.38kv 225.6>kv 72.38可修改可编辑

ysin45/（mm） 选配弯筋 实配弯筋面积/(mm) 202 1Φ16 254.5

1Φ16 254.5 1Φ16 201.1 1Φ16 201.1 由于端支座QA所计算的钢筋间隔距离S过大，不宜计算弯起钢筋，则端支座的弯起钢筋直接由边跨纵筋直接弯起，用以克服受剪承载力。 因此次梁局部配筋示意图见图8。

图8 次梁局部配筋示意图

4.主梁计算

主梁按弹性理论分析方法计算。

柱的截面尺寸为350mm×350mm。主梁的尺寸如图9所示。

精选文档

可修改可编辑

图9 主梁尺寸

（1） 荷载

主梁自重 (均布荷载） g=1.05×20kN/m3×0.3m×0.7m=4.41kN/m

次梁传来（集中荷载) 14.08kN/m×6.0m=84.48kN 恒载设计值 G=84.48kN

由次梁传来(集中荷载） 9.6kN/m×6.0m=57.6kN 活载设计值 Q=57.6kN

(2)内力计算

对于梁，当两端搁支在墩墙上时，取l0=1.05ln，且l0≤lc；当一端与梁或柱整体连接，另一端搁支在墩墙上时，取l0=1.025ln，且l0≤ln+a/2。 则边跨 ln=6.0m-0.24m-0.35/2m=5.585m l0=1.025ln+0.35/2=5.90m

l0≤ln+a/2+b/2=5.585m+0.24/2+0.35/2=5.90m 中间跨 l0=6.0m

跨度差 （6.0m-5.90m)/6.0=1.7%<10%，则可按等跨连续梁计算。

主梁的计算简图如图10所示。

图10 主梁计算简图

精选文档

可修改可编辑

①均布荷载作用下的内力计算

在均布恒荷载作用下的弯矩值和剪力值，可查找《水工钢筋混凝土结构学》附录6得到相应系数进行计算，再与集中荷载作用下的弯矩值和剪力值组合。

弯矩值计算公式 M= αgl02=α158.76kN·m

剪力值计算公式 V = αgln =β26.46kN 计算结果列入表7。

表7 主梁均布荷载弯矩、剪力计算 α 跨中、支座弯矩设计值 （kN·m) M1 0.080 0.025 M2 MB -0.100 -15.88 MC -0.100 -15.88 VA 0.400 β 支座剪力 (kN) VlB -0.600 -15.88 VrB 0.500 13.23 弯矩、剪力计算 12.70 3.97 10.58 ②集中荷载作用下的内力计算 主梁上作用的集中活荷载Q与集中恒荷载G，Q和G都作用在梁跨度三等分点上。恒荷载只有一种作用方式，而活荷载则要考虑各种可能的不利布置方式。参考《水工钢筋混凝土结构学》附录8，查找相应系数进行弯矩值和剪力值的计算，进行组合计算出最不利荷载组合，得出各截面最大值与最小值，在与均布荷载作用下的弯矩值与剪力值相叠加。

弯矩值计算公式 M=αGl0=α506.88kN·m ； M=αQl0=345.6kN·m

剪力值计算公式 V=βG=β84.48kN ； V=βQ=β57.6kN

（3)最不利内力组合 各截面的最不利内力，是由集中荷载和均布荷载产生的最不利内力相叠加后而得。查找附录8找到力所在截面经过3次内插便可得到系数α，β值，具体系数值见表8。

表8 计算系数 力所在截面 3.333 5 截面弯矩系数α 6.667 支座剪力系数β 13.333 15 B VA VlB VrB 精选文档

可修改可编辑

-0.0783.333 0.1701 0.1275 0.0588 4 -0.0976.667 0.0785 0.1179 0.1350 6 -0.03913.333 -0.0260 0 -0.02716.667 -0.0180 0 0 1 6 -0.0360 -0.054-0.052-0.076-0.0468 -0.0569 -0.0290.5883 4 -0.0360.2357 6 -0.078-0.4110.0980 7 -0.7640.1220 3 -0.0780.6907 0 -0.0540 -0.0540.3093 0 0 -0.1220.0244 0.0244 0 -0.0980.0196 0.0196 0 0.1300 0.1007 0.0491 0.1007 -0.01623.333 0.0081 0.0122 0.0163 0.0244 3 -0.01326.667 0.0065 0.0098 0.0130 0.0203 0 -0.0366 -0.0294

计算出相应系数，则可对主梁进行弯矩计算，并考虑各种最不利情况，具体集中荷载情况如表9所示。

表9 主梁弯矩、剪力计算

弯矩值（kN·m） 序号 计算简图 3.333 5 0.2010.21924×50×506.×506.6.88=88=68.102.0.11 9 0.26320.2674×345.6=90.2231×345.6=77.1-0.1313×345.6=-45-0.133×345.6=-45.-0.132×345.6=-45.0.868×57.6=50.-1.1320×57×57.6.6=0 6=90.9=-65.218 32.50 37 18 .18 .78 .48 4×506.88=-1×506.88=23.×506.88=35.×84.48=62×84.48=-106×84.48=840.1345-0.2610.04610.06940.736-1.2641.000剪力值（kN) 系数β 系数α 6.667 B 13.333 15 VA VlB VrB ① 88=111② ×345.精选文档

可修改可编辑

6 0.41 0 .38 96 62 00 0 精选文档

可修改可编辑

-0.044×345.-0.066×345.6= -22.81 0.2046×345.0.1794×345.6=62.00 ①+②①+②=①+②==192.202.07 145.28 5 ①+③①+③=①+③==79.237.56 8 9 ①+④=①+②=-238.2-22.59 -10.44 8 2 8 ①+②==54.5-182.1=87.48 -177.8=85.27 8 18 ①+③①+④=①+②38 75 0.1052×345.6=36.36 -0.3061×345.6=-105.79 ①+②=①+③ =104.7=112.=-114.=154.0.0754×345.6=26.06 0.1354×345.6=46.79 ①+③ 0.692×57.6=39.86 ①+②-1.308×57.6=-75.34 ①+③ 1.22×57.6=70.27 ①+④-0.0886×345.6=-30.62 -0.1301×345.6=-44.96 0.1791×345.6=61.90 0.2014×345.6=69.60 -0.13-0.1322×57×57.6.6=-7=-7.60 21 .60 6 ×57.6=57.1.000③ 6=-15.④ 6=70.71 最不利荷载 Mmax Mmim 95.9

计算出集中荷载作用下弯矩与剪力的最不利荷载值，与均布荷载下的弯矩及剪力值对应叠加，得出总的最不利荷载值，具体数值如表10所示。

表10 最不利内力设计值组合表

计算截面弯矩设计值 序号 计算简图 3.333 5 支座截面剪力设计值（kN) （kN·m） 6.667 B -15.88 13.333 15 VA 10.58 VlB -15.88 VrB 13.23 由均布荷载产生的内力 M 12.70 12.70 12.70 3.97 3.97 精选文档

可修改可编辑

145.2112.1-177.88 85.27 104.78 8 -114.38 -182.1154.75 Mmax 由集中荷载产生的内力 Mmim 202.07 192.5 8 95.9 79.28 37.56 -238.29 -22.59 -10.44 54.58 2 87.48 157.9122.7-193.76 89.24 108.75 6 -130.26 -182.1167.98 总的最不利内力 Mmax 214.77 205.2 8 Mmim 95.9 79.28 37.56 -238.29 -22.59 -10.44 54.58 2 87.48 弯矩包络图与剪力包络图可根据表8各截面的最大、最小弯矩和剪力设计值绘制而得，如图11，图12所示。

图11 弯矩包络图

精选文档

可修改可编辑

图12 剪力包络图

(4)截面承载力计算

主梁跨内截面按T形截面计算，其翼缘计算宽度为b'f=l0/3=6000mm/3=2000mm；估计截面受压区的翼缘高度h'f=80m;由于结构环境为一类，因此保护层厚度C=30mm,考虑布置一层纵筋，则a=c+10=40mm，所以截面有效计算高度h0=700mm-40mm=660mm。 判别T形截面类型：

跨取截面最大弯矩Mmax=214.33kN/m

fcbf`hf`(h0-hf`/2)=9.6N/mm2×2000mm×80mm×(635mm-80mm/2) =913.92kN/m

KM支座截面按矩形截面计算，因到弯矩较大，考虑布置两层纵筋。跨内截面在负弯矩作用下按矩形截面计算，两者截面有效高度h0=700mm-65mm=635mm。则主梁正截面承载力如表11所示。

表11 主梁正截面承载力计算

精选文档

可修改可编辑

截面 M/( kN·m) MB=0.025lnVrB /( kN·m) M-MB /( kN·m) kM/( kN·m) αs=kM/fcbh02 /mm2 (b=bf`) ζ As=fcbζh0/fy /mm2 (b=bf`) M1 214.77 MB -238.29 25.20 108.75 M2 -22.59 257.724 213.09 255.708 130.5 -27.108 0.031 0.220 0.016 0.023 0.031 0.252 0.016 0.023 1309 1536 676 140 2Φ22+ 选配钢筋 2Φ20 实配钢筋/(mm)

24Φ20+ 2Φ16 1658 2Φ16+ 2Φ14 910 2Φ14 1388 308

取hw=h0=635mm，则hw/b=2.1<4.0，因此计算KV<0.25fcbh0，再计算Vc=0.7ftbh0,Vc查《水工钢筋混凝土结构学》可得Smax=250。 连续次梁正截面承载力计算见表12。

表12 主梁斜截面承载力计算

精选文档

可修改可编辑

截面 V(kN) KV(kN) 0.25fcbh0/(kN) Vc=0.7ftbh0/(kN) 选用箍筋(双肢） AsvnAsv1 VA 122.76 147.312 457.2>KV 146.685KV 146.685KV 146.685(5)主梁吊筋计算

由次梁传至主梁的全部集中力为：G+Q=142.08KN

则As=（G+Q）/(2fysinα) =142.08kN/(2×300N/mm2×0.707)=335mm2 选用1Φ22（As=380.1mm2）。

1Φ20 314.2 1Φ16 201.1 21 <0 精选文档

可修改可编辑

主梁的局部配筋示意图如图13所示。

图13 主梁局部配筋示意图

5.施工图

板、次梁和主梁配筋及材料表分别见图14、图15、图16和表13。

精选文档

可修改可编辑

图14 次梁配筋图

表13 板的配筋表

编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 简图 布置方式 Φ6@200 Φ6@200 Φ6@280 Φ6@280 Φ6@100 Φ6@200 Φ6@200 Φ6 长度/mm 2560 1960 2560 1960 1140 690 6000 500 根数 630 100 693 126 708 546 450 40 总长/m 1612 196 1774 247 807 377 2700 20 钢筋用量/kg 597 72 657 92 299 138 1000 8

精选文档

可修改可编辑

精选文档

可修改可编辑

. .

精选文档