钢筋混凝土双向板肋梁楼盖设计.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date钢筋混凝土双向板肋梁楼盖设计钢筋混凝土双向板肋梁楼盖设计钢筋混凝土双向板肋梁楼盖设计钢筋混凝土11-12学年第三学期课程设计设计学院：建设工程学院班级：09级3班学号：63090305姓名：王国超目录一、钢筋混凝土双向板肋梁楼盖设计任务书31 设计题目：32 设计目的33 设计内容34 设计资料35 设计要求4二、板的设计51.平面布置和截面尺寸52.荷载计算53.按弹性理论设计板71)计算跨度72)支座最大弯矩值83)按弹性理论配筋计算，如表2所示94.按塑性理论设计板91)A区格板弯矩计算102)B区格板弯矩计算。113)C区格弯矩计算。124)D角区格弯矩的计算。125)配筋计算。13三、支承梁的设计141.纵向支承梁L-1设计141)跨度计算142)荷载计算153)内力计算164)正截面承载力计算195)斜截面受剪承载力结算202.横向支承梁L-2设计211)计算跨度212)荷载计算213)内力计算224)正截面承载力计算255)斜截面受剪承载力结算26一、钢筋混凝土双向板肋梁楼盖设计任务书1 设计题目设计某多层工业厂房的中间楼面，采用现浇钢筋混凝土双向板肋梁楼盖。2 设计目的（1）了解钢筋混凝土结构设计的一般程序和内容；（2）了解梁、板结构的荷载传递途径及计算简图；（3）熟悉受弯构件梁和板的设计方法；（4）了解内力包络图及材料图的绘制方法；（5）掌握钢筋混凝土结构的施工图表达方式。3 设计内容 3.1 结构平面布置图：柱网、板、及支承梁的布置。 3.2 板的强度计算(按弹性理论计算)。 根据楼面荷载，按弹性理论计算板的内力，进行板的正截面承载力计算，并进行板的钢筋配置。3.3 板的强度计算(按塑性理论计算)。 3.4 支承梁强度计算(按弹性理论计算)。计算梁的内力，进行梁的正截面、斜截面承载力计算，并对此梁进行钢筋配置。3.5 绘制结构施工图： （1） 结构平面布置图； （2） 板的配筋图(按弹性理论计算)； （3） 板的配筋图(按塑性理论计算)； （4） 支承梁的配筋详图及其抵抗弯矩图； （5） 钢筋明细表及图纸说明。 4 设计资料 4.1 厂房平面示意图 生产车间的四周外墙均为承重砖墙，内设钢筋混凝土柱，其截面尺寸为400mm×400mm，层高4.5m。建筑四周采用370mm承重墙，平面示意图见下图（暂不用考虑楼梯）。建筑四周采用370mm承重墙。支承梁短边跨度为5000mm，支承梁长边跨度为6000mm。4.2建筑构造楼盖面层做法：30mm厚水磨石地面（12mm厚面层，18mm厚水泥砂浆打底），板底采用15mm厚混合砂浆天棚抹灰。现浇钢筋混凝土楼板。4.3 荷载参数永久荷载：包括梁、楼板及构造层的自重。钢筋混凝土的容重为25kN/m3，水泥砂浆的容重为20 kN/m3，石灰砂浆的容重为17 kN/m3，水磨石的容重为0.65 kN/m2。分项系数（当对结构有利时）。可变荷载：楼面均布活荷载标准值6 kN/m2，分项系数（由于活荷载标准值4 kN/m2大于等于4 kN/m2。所以取。）4.4建筑材料 （1） 混凝土：C30。 （2） 钢筋：主梁及次梁受力筋可采用HRB400级或HRB500级钢筋，板内及梁内的其他钢筋可以采用HPB300级钢筋或HRB335级。5 设计要求 要求完成全部设计内容，编写设计计算书一份：包括封面、设计任务书、目录、计算书、参考文献、附录。要求概念清楚，计算完整、准确，成果尽量表格化，并装订成册。绘制设计图纸一套，一张手绘图，其他CAD绘图。采用1号或2号图纸，选择适当比例。要求内容完整，表达规范，字体工整，图面整洁。二、板的设计1.平面布置和截面尺寸双向板肋梁楼盖由板和支承梁构成。双向板肋梁楼盖中，双向板区格一般以35m为宜。支承梁短边的跨度为，支承梁长边的跨度为。根据任务书所示的柱网布置，选取的结构平面布置方案如图1所示。1图板厚的确定：连续双向板的厚度一般大于或等于,且双向板的厚度不宜小于，故取板厚为。 支承梁截面尺寸：根据经验，支承梁的截面高度，梁截面高度为 故取；截面宽度 故取；2.荷载计算100mm厚钢筋混凝土楼板： 18mm厚水泥砂浆打底： 15mm厚混合砂浆天棚抹灰： 12mm水磨石： 恒荷载标准值： 活荷载标准值： 作用在板上恒荷载均匀布置，活荷载按棋盘式布置。如图二所示图二3.按弹性理论设计板 此法假定支承梁不产生竖向位移且不受扭，并且要求同一方向相邻跨度比值,以防误差过大。 当要求各区格跨中最大弯矩时，活荷载应按棋牌式布置，它可以简化为当支座固支时作用下的跨中弯矩与当内支座绞支时作用下的跨中弯矩之和。 支座最大负弯矩可近似按活荷载满布求得，即内支座固支时作用下的支座弯矩。所有区格按其位置与尺寸分为A，B，C，D四类，如图三所示，计算弯矩时，考虑钢筋混凝土的泊松比为0.2.图三1)计算跨度跨度计算规定：边跨：且（板）（梁）中间跨且（板）（梁）A区格板计算：B区板计算： C区格板计算：D区格板计算：（同B区格板） （同C区格板）1) 跨中弯矩计算 （弯矩系数+弯矩系数）当=0.2时：计算结果如表1所示。2)支座最大弯矩值AB支座：AC支座：BD支座：CD支座：3)按弹性理论配筋计算，如表2所示表2 按弹性理计算论板的配筋计算表截面选配钢筋实配面积跨中A区格7.99803513524.9270247252 B区格8.1880359402 5.9770300302 C区格8.59803774024.6570229252D区格9.13804014025.8270292302支座AB16.6280729791AC13.6270683791BD16.9770851904CD18.5680814904按塑性理论计算弯矩计算4.按塑性理论设计板钢筋混凝土为弹塑性体，因而弹性理论计算结果不能反映结构刚度随荷载而变化的特点，与已考虑材料塑性性质的截面计算理论也不协调。塑性铰线法是最常用的塑性理论设计方法之一。塑性铰线法，是在塑性铰线位置确定的前提下，利用虚功原理建立外荷载与作用在塑性铰线上的弯矩二者之间的关系式，从而写出各塑性铰线上的弯矩值，并依次对各截面进行配筋计算。基本公式为：令：考虑到节省钢筋和配筋方便，一般取。为方便使用阶段两个方向的截面应力较为接近，宜取。采用通长配筋方式。带入基本公式，得：先计算中间区格板，然后将中间区格板计算得出的各支座弯矩值，作为计算相邻区格板支座的已知弯矩值，依次由外向内直至外区格一一解出。对边区格、角区格板，按实际的边界支承情况进行计算。此处采用通长配筋方式（即分离式配筋），对于连续板的计算跨度的计算公式：当两端与梁整体连接时，；当一端搁支在墙上另一端与梁整体连接时，取（）与（）的较小值。其中：板的计算跨度； 板的净跨度； 板的厚度； 板在墙上的支承长度。1)A区格板弯矩计算计算跨度：，取为2.0（负号表示支座弯矩）2)B区格板弯矩计算。计算跨度：，取为2.0将A区格板算得的短边支座弯矩，作为B区格板的的已知值，则：（负弯矩表示支座弯矩）3)C区格弯矩计算。 计算跨度：，取为2.0将A区格板算得的长边支座弯矩作为B区格板的的已知值，则：（负弯矩表示支座弯矩）4)D角区格弯矩的计算。 计算跨度：，取为2.0该区格的支座配筋分别与B区格板和C区格板相同，故支座弯矩，已知，则：5)配筋计算。由于双向配筋，两个方向的截面有效高度不同。考虑到短跨方向的弯矩比长跨方向的大，故应将短跨方向的跨中受力钢筋放置在长跨方向的外侧。因此，跨中截面：=（短跨方向）（长跨方向）支座截面：。对A区格板，考虑该板四周与梁整浇在一起，整块板内存在内拱作用，使板的内弯矩大大减小，故对其跨中弯矩设计值应乘以折减系数0.8。近似取。计算配筋截面面积的近似计算公式为。表3 按塑性理论计算板的配筋表截面选配钢筋实配面积跨中A区格4.3380189252 2.9470148252 B区格5.0180220252 3.4170171252 C区格5.92802603024.0870205 252D区格7.78803424025.3770270302支座AB8.6680379402AC5.8870284302BD5.8870284302CD8.6680379402三、支承梁的设计按弹性理论设计支承梁。双向板支承梁承受的荷载如图四所示。计算梁的内力，进行梁的正截面、斜截面承载力计算，并对此梁进行钢筋配置。 图四 双向板支承梁承受的荷载1.纵向支承梁L-1设计1)跨度计算边跨：取小值。中跨：取支乘中心线间的距离，平均跨度：,按等跨连续梁计算。2)荷载计算由板传来的恒荷载的设计值： 由板传来的活荷载的设计值： 梁自重： ；梁自重均布荷载设计值： 。纵向支承梁的计算图如图五所示。图五3)内力计算将g、q转化为均布荷载：a) 弯矩计算： (k值由附表查得)。边跨: 中跨:平均跨：纵向梁弯矩计算如表所示表4 纵向支承梁L-1弯矩计算表序号计算简图跨内弯矩支座弯矩最不利组合 +组合项次组合值组合项次组合值b) 剪力计算： (k值由附表查得)。边跨：中跨：平均跨：纵向支承梁L-1剪力计算如表4-2所示。表5 纵向支承梁L-1剪力计算表序号计算简图剪力33.37-51.3244.55-40.1542.35-42.3540.15-44.55-51.32-33.376.54-11.369.86-8.899.38-9.388.89-9.86-11.36-6.5443.36-53.641.261.2648.5-48.5-1.26-1.2653.64-43.36-5.14-5.1449.76-47.240047.24-49.765.145.1436.86-60.1450.01-38.99-2.23-2.2347.82-49.185.045.04-3.40-3.441.13-55.8757.33-39.07-3.59-3.5954.03-42.9742.97-55.008.258.25-2.23-2.230.580.58-0.10-0.10-4.75-4.7548.02-48.996.606.60-1.75-1.750.390.391.261.26-6.40-6.4048.5-48.56.46.4-1.26-1.26内力组合+83.27-116.3255.67-47.82100.23-100.2347.28-55.67116.32-83.27+34.77-67.82104.17-96.2851.73-51.7396.28-104.1767.82-34.77+76.77-122.82104.42-88.0349.5-53.9696.86-103.59-57.62-34.87+36.51-66.0895.54-104.91109.06-90.8045.45-58.00-8.65-82.88+82.88-117.6862.66-40.7949.5-53.9649.62-53.83-62.78-40.01+35.16-67.43102.43-98.0358.33-45.1347.29-56.16-63.07-39.52+41.17-61.4248.01-55.44100.23-100.2355.44-48.0163.94-41.17组合项次组合值83.27-122.82104.42-104.91109.06-100.2396.86-104.17116.32-83.27组合项次组合值34.77-61.4248.01-40.7949.5-45.1345.45-48.01-8.65-34.774)正截面承载力计算a) 确定翼缘宽度。跨中截面按T形截面计算。根据混凝土设计规范（GB50010-2002）第7.2.3条的规定，翼缘宽度取较小值。边跨：取较小值。中间跨：取较小值。支座截面仍按矩形截面计算。b) 判断截面类型。在纵横梁交接处，由于板、横向梁和纵向梁的负弯矩钢筋相互交叉重叠，短跨方向梁（横梁）的钢筋一般均在长跨方向梁（纵梁）钢筋的下面，梁的有效高度减小。因此，进行短跨方向梁（横梁）支座截面计算时，应根据其钢筋的实际位置来确定截面的有效高度。此处，取（跨中），（支座）属于第一类T形截面。c) 正截面承载力结算。按弹性理论计算连续梁内力时，中间跨的计算跨度取为支座中心线间的距离，故所求的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线的。而实际上正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的控制截面在支座边缘，所以计算配筋时，将其换算到截面边缘。横梁正截面承载力计算见下表。受力钢筋选用级，箍筋选用级。根据混凝土设计规范（）第条的规定，纵向受力钢筋的最小配筋率为和中的较大值，即。下表5中的配筋率满足要求。配筋形式采用分离式。表5 纵向支承梁L-1正截面受弯承载力计算表截面边跨中支座 中间跨中中间支座89.09-112.3265.23-94.98-89.09-91.4965.23-94.980.0240.0330.0180.0340.9880.9830.9910.983642.3718.2470.3745.6选用钢筋实际配筋面积（）763763509763配筋率5)斜截面受剪承载力结算所以，根据混凝土设计规范（GB50010-2002）第10.2.10条的规定，该梁中箍筋最大间距为200mm。横向支承梁L-1斜截面受剪承载力计算见下表6。表6横向支承梁L-1斜截面受剪承载力计算截面83.27-122.82104.42-104.91109.06-100.2396.86-104.17116.32-83.27,满足截面要求箍筋直径和肢数HRB335，8200，双肢100.6100.6100.6100.6100.6100.6按构造配筋按构造配筋按构造配筋按构造配筋按构造配筋按构造配筋实配间距/175175175175175175配筋率配筋图见附图4-6。2.横向支承梁L-2设计1)计算跨度边跨：取小值。中跨：取支乘中心线间的距离。平均跨度：(5.955+6)/2=5.978m。跨度差：，可按等跨连续梁计算。2)荷载计算由板传来的恒荷载的设计值： 由板传来的活荷载的设计值： 梁自重： ；梁自重均布荷载设计值： 。横向支承梁的计算图如图五所示。图六 横向支承梁L-2计算简图3)内力计算a) 弯矩计算：（k值由附表1-4-2查得）。 边跨： 中跨： 平均跨（计算支座弯矩时取用）： 计算结果如表7所示。表7 横向支承梁L-2弯矩计算表项次荷载简图恒荷载恒荷载活荷载活荷载活荷载活荷载内力组合+146.94-124.7520.98-124.75+125.95-180.1965.99-110.68+66.11-124.7583.49-124.75+143.20-139.2320.98-69.21最不利内力组合项次+组合值/66.11-124.7520.98-69.21组合项次+组合值/146.94-180.1983.49-124.75 注：跨跨中弯矩时根据求得的支座弯矩按未等效前的实际荷载取悦离体求出的。b) 剪力计算：边跨： 中跨： 平均跨（计算支座弯矩时取用）： 结果如表8所示。表8 横向支承梁L-2剪力计算项次荷载简图00内力组合117.55-159.0969.66-117.46-69.66159.0962.40-90.15138.60-48.53-138.6090.15108.32-168.33150.35-50.86-127.3987.81103.77-161.4481.15-57.76-81.1580.01组合项次 组合值62.40-90.1569.66-48.53-69.6680.01组合项次 组合值117.55-168.33150.35-117.46-138.60159.094)正截面承载力计算a) 确定翼缘宽度。跨中截面按T形截面计算。根据混凝土设计规范（GB50010-2002）第7.2.3条的规定，翼缘宽度取较小值。边跨： 取较小值。中间跨： 取较小值。支座截面仍按矩形截面计算b) 判断截面类型。在纵横梁交接处，由于板、横向梁和纵向梁的负弯矩钢筋相互交叉重叠，短跨方向梁（横梁）的钢筋一般均在长跨方向梁（纵梁）钢筋的下面，梁的有效高度减小。因此，进行短跨方向梁（横梁）支座截面计算时，应根据其钢筋的实际位置来确定截面的有效高度。属于第一类T形截面。c) 正截面承载力结算。按弹性理论计算连续梁内力时，中间跨的计算跨度取为支座中心线间的距离，故所求的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线的。而实际上正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的控制截面在支座边缘，所以计算配筋时，将其换算到截面边缘。横梁正截面承载力计算见下表。受力钢筋选用HRB400级，箍筋选用HRB335级。根据混凝土设计规范（GB50010-2002）第9.5.1条的规定，纵向受力钢筋的最小配筋率为0.2%和中的较大值，即0.2%。下表9中的配筋率满足要求。配筋形式采用分离式。表9 横向支承梁L-2正截面受弯承载力计算截面边跨中B支座 中间跨中146.94180.1983.49-146.94146.5283.490.0310.0310.0180.9840.9840.99110121009573选用钢筋实际配筋面积（）11401140760配筋率5)斜截面受剪承载力结算纵向支承梁L-2斜截面受剪承载力计算见下表4-8。根据混凝土设计规范（GB50010-2002）第10.2.10条的规定，该梁中箍筋最大间距为200mm。表10 横向支承梁L-2斜截面受剪承载力计算截面 117.35168.37150.35138.60159.09,满足截面要求箍筋直径和肢数HRB335，8200，双肢100.6100.6100.6100.6100.6按构造配筋按构造配筋按构造配筋按构造配筋按构造配筋实配间距/175175175175175配筋率配筋图见附图-区格ABCD跨内简图 + + + + 支座简图