中南大学混凝土与砌体结构课程设计.pdf
中南大学混凝土与砌体结构课程设计Revised on November 25,2020中南大学土木工程学院中南大学土木工程学院土木工程专业（本科）建筑工程方向土木工程专业（本科）建筑工程方向混凝土结构及砌体结构设计混凝土结构及砌体结构设计课程设计任务书课程设计任务书题题 目：目：钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖设计姓姓 名：名：班班 级：级：学学 号：号：一、设计目的一、设计目的 1、掌握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、设计资料二、设计资料某多层工业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“六六 附图附图”；2、楼面为水磨石地面(包括 10mm 面层和 20mm厚水泥砂浆打底)，其自重标准值为m2；板底及梁用 15mm厚混合砂浆抹面，其自重标准值为 20kN/m3；3、混凝土强度等级 C20，钢筋除梁主筋采用 HRB335钢筋(抗拉强度设计值为fy=300 MPa)外，其余均采用 HPB300钢筋(抗拉强度设计值为 fy=270MPa)，钢筋混凝土容重标准值为 25kN/m3。三、设计内容和要求三、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（一号图）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）封面（2）设计任务书（3）目录（4）正文，包括：本梁板结构系统布置的优缺点评述；板厚及梁系截面尺寸的确定；板、梁计算简图；荷载计算；内力分析及内力组合；配筋计算；构造要求。（5）设计体会（6）参考文献（7）封底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和板的配筋图楼盖结构平面布置要注明定位轴线尺寸和编号，板、梁、柱等构件要进行定位尺寸标注和编号；板的配筋图可绘于楼盖结构平面布置图上，并注明板的厚度；板的配筋可采用分离式或弯起式，钢筋（包括受力钢筋、分布钢筋和其它构造钢筋）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；可以利用对称性只画四分之一楼面。（2）次梁模板及配筋图绘制次梁配筋和模板图，以及足够数量的控制截面配筋详图；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；绘制次梁抽出钢筋图；可以利用对称性只画一半。（3）主梁模板及配筋图根据内力包络图确定主梁钢筋的弯起、截断、搭接和锚固位置和长度；其余绘制要求与次梁相同。（4）整个楼盖主梁钢筋材料表对整个楼盖主梁钢筋材料用量进行列表计算（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。四、注意事项四、注意事项1、计算书文本规范、层次分明、字体工整，图表准确整洁，装订成册；2、施工图图面布置合理，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。五、参考文献五、参考文献1、混凝土结构设计规范（GB50010 2002）2、建筑结构荷载规范（GB50009 2001）3、建筑结构制图标准（GB/T50105 2001）4、房屋建筑制图统一标准（GB/T50001 2001）5、袁锦根、余志武，混凝土结构设计基本原理，中国铁道出版社，6、余志武、袁锦根，混凝土结构与砌体结构设计，中国铁道出版社，六、附图六、附图结构布置柱网尺寸及楼面活载大小结构布置柱网尺寸及楼面活载大小组别12345678910次梁跨度(mm)BB75007200660063006600660072007200630060006600630066006600600060006300600066006300主梁跨度(mm)LL60006000540054006000570066006300540054005700570063006000570054005400540057005700楼面活载标准值(kN/m2)目目录录一、本梁板结构系统布置的优缺点评述 6二、板厚及梁系截面尺寸的确定 6三、板的计算 6四、次梁计算 8五、主梁的计算 12六、设计体会 16七、参考文献 17正正文文（一）本梁板结构系统布置的优缺点（一）本梁板结构系统布置的优缺点优点：本梁板结构采用整体式现浇混凝土结构，是混凝土结构最基本的结构形式之一，其整体性好，使用机械少。施工技术简单，该布局在满足建筑物使用的前提下，柱网和梁格划分规整，结构布置简单、整齐、统一，符合经济和美观的要求。梁板结构划分为等跨度，便于设计和施工。缺点：结构末班用量大，施工周期长，施工时手冬季和雨季的影响大，活荷载较大。（二）板厚及梁系截面尺寸的确定（二）板厚及梁系截面尺寸的确定根据单向板及其楼盖的次梁、主梁不需挠度验算的要求确定板厚、梁系截面尺寸：板厚：l0/40=2850/40=，考虑到工业房屋楼面的最小厚度 hmin=80mm，故取板厚h=80mm。次梁：截面高 h 按（1/121/18）l0=6000/186000/8=333mm750mm，考虑活荷载较大，取次梁截面高 h=650mm，次梁截面宽 b=（1/31/2）h=217mm325mm，取b=250mm。主梁：截面高 h 按 l/8l/14=5700/145700/8=407mm713mm 估算，取 h=650mm，主梁宽按 h/3h/2 估算，取 b=300mm。（三）板的计算（三）板的计算1、计算简图板按考虑塑性内力重分布设计。根据梁、板的构造要求，故不需做挠度验算的最小厚度为l0/40=2850/40=，考虑到工业房屋楼面的最小厚度 hmin=80mm，故取板厚h=80mm。次梁截面高 h 按（1/121/18）l0=6000/186000/12=333500mm，考虑活荷载较大，取次梁截面高 h=500mm，次梁截面宽 b=250mm。板伸入墙体 120mm。各跨的计算跨度为:边跨l0=2700-120-250/2+80/2=2495mmAB,DE 之间中跨l0=2700-250=2450mmBD 之间中跨l0=2850-250=2600mm边跨与中跨的计算相差小于 10%，按等跨连续板计算。荷载楼面、面层 KN/m2板自重 KN/m2板底抹灰 KN/m2 g=KN/m2楼面活荷载 q=KN/m2合计 g+q=KN/m故板的计算简图见图 1 所示。2、内力计算111122（q+g）l0=22（q+g）l0=21111161611122l0=2C（q+g）l0=2配筋计算1416161（q+g）1423、M1=B取 h0=80-25=55mm，各截面配筋计算见表 1，板的配筋图见一号图纸。表 1 板正截面承载力计算截面板带位置M(KNm）1-B-2-C-（mm）970697565435720546配筋（mm214150A=102614150A=102612160A=707）1212160190A=707A=59510170A=46212150A=75410140A=561说明：轴线间中间跨中及中间支座弯矩考虑推力的有利影响，弯矩可减少 20%。（四）次梁计算（四）次梁计算1、计算简图主梁截面高 h 按 l/8l/14=5700/145700/8=407mm713mm 估算，取 h=650mm，主梁宽按 h/3h/2 估算，取 b=300mm。次梁伸入墙中 240mm，按考虑塑性内力重分布计算，各跨计算跨度为边跨l0=6000-150-120+240/2=5850mml0=（6000-150-120）=5873mm取边跨l0=5850mm中跨l0=6000-300=5700mm边跨与中跨相差小于 10%，故可以按等跨连续梁计算。荷载板传来恒载 KN/m次梁自重（）25=KN/m次梁侧面抹灰）220=KN/m g=KN/m板传来活荷载 q=KN/m合计 q+g=KN/m故次梁的计算简图见图 2:内力计算111122（q+g）l0=22（q+g）l0=21111161612（q+g）l0=2A（q+g）l0=m16112（q+g）l0=21111116M1=BCVlB=（q+g）l0=mVrB=（q+g）l0=mlVC=（q+g）l0=m2、正截面抗弯承载力计算取 h0=650-40=610mm次梁跨中截面上不受压，按 T 形截面计算抗弯承载力，其翼缘计算宽度取bf=l0=3=3或bf=b+Sn=+=3.05m两者中取小值，即取bf=。判别各跨跨中截面类型。hfb h f（h0）=（460-80/2）=8mm2=645KMmmffc因此，各跨跨中截面均属于第一类 T 形截面。支座截面按矩形截面计算，两排布筋，取 h0=650-40=610mm。各截面配筋计算见表 2：表 2 次梁正截面承载力计算截面M(KMm）1B2CVA117425VBL117425VBr117425VCl117425sv，min 0.24t=，满足要求。b*Sfyv4、绘制次梁配筋图次梁模板及配筋施工图见 1 号图纸（五）主梁的计算（五）主梁的计算1、计算简图主梁按照弹性理论计算内力。已知柱的截面尺寸为 300mm400mm，主梁伸入墙体240+130=370mm。由于主梁线刚度较柱线刚度大得多，考虑按简支在柱上计算。各跨计算跨度边跨L0=5400+370/2-130=5455mmL0=（5400-400400-120-130）+=5274mm22取边跨L0=5274mm中跨L0=5700-400=5300mm，可以按照等跨连续梁计算。荷载次梁传来恒载主梁自重（折成集中荷载）（）=主梁侧面抹灰（）=g=次梁传来活荷载 q=合计 q+g=故主梁的计算简图如图 32、内力计算主梁弯矩、剪力计算结果见表 4、表 5。表 4 主梁弯矩计算顶次1荷载简图M1MBM2MC（kNm）（kNm）（kNm）（kNm）（1 项+2 （1 项+3项）（1 项+5项）（1 项+4项）最不利弯矩项）表 5 主梁剪力计算顶次1荷载简图VA（kN）VBl（kN）VBr（kN）VCl（kN）VCr（kN）最不利剪力（1 项+2项）3、正截面抗弯承载力计算（1 项+3项）（1 项+3项）（1 项+4项）（1 项+4项）取h0=650-40=610mm。主梁跨中截面按照 T 形截面计算，其翼缘计算宽度取bf=l0=2=2或bf=b+Sn=+=取两者中较小者，即取bf=。判断 T形截面类型hfbfhff（）=（610-80/2）=mmch02故主梁梁中截面均属于第一类 T 形梁。中间支座截面h0=650-70=580mm。各截面配筋计算见表 6表 6 主梁正截面承载力计算截面弯矩值（kNm）b2（kNm）V01B2C弯矩设计值M（kNm）实配钢筋2（实配Asmm）21193+322（直）3VAVA构造 2-8B 截面左VBlVBrVClVClVBl-S=190VBr-S=250S=250-实配弯起筋面积-5、绘制主梁模板及配筋图按计算结果，作出主梁弯矩包络图及材料图，并满足以下构造要求：弯起钢筋之间的间距不超过箍筋的最大容许间距 Smax；钢筋的弯起点距充分利用点的距离应大于等于 h0/2,当 V0.7ftbh0=时，其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于 h0或20d，钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于1.2l h0,V0.7ftbh0=时，其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于 20d，钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于，并据此绘出主梁模板及配筋施工图。梁顶面纵筋的锚固长度：la=840mm 取 840mm.梁底面纵筋的锚固长度：12d=1222=264mm，取 300mm（五）设计体会（五）设计体会混凝土与砌体设计是我们工民建专业课的主干核心，与混凝土结构基本原理一脉相承，特点都是计算相对容易，构造要求相对难掌握，课堂学习虽然掌握了很多理论性的东西，把计算问题搞得很清楚，但构造要求很多都被忽视。经过了这次课程设计，我不仅对梁板结构的设计程序从宏观上有了一个了解，会设计一个楼盖，而且很多细节的处理也让我印象相当的深刻。结构布置，梁和板尺寸的拟定，钢筋的弯起与截断，包络图的绘制，都不是只靠计算就能得到的，更多的是对规范的了解，以及经验的选择。另外也非常感谢贺老师对我们的悉心指导，在我构造不满足要求的时候，老师告诉了我可以将次梁的宽度放大，放大到 1/201/8，甚至可以等于主梁的高度，最后我选择了次梁高度与主梁高度相等，满足了构造要求。设计过程是相当艰苦的，但是我始终严格要求自己，在此过程中我获益匪浅，很感谢学校给我们提供了这次难得的机会，我在会努力学习其他各种结构的设计，更上一层楼。
