混凝土梁板课程教学设计.doc

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1、-!钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计学生姓名： 学 号： 所在学院： 专 业： 指导教师： 2015年1月目录1. 设计任务书21.1 设计资料21.2 设计要求21.3 参考资料21.4 附图22. 计算书32.1 结构平面布置32.2 板的设计42.2.1 荷载计算42.2.2 计算简图42.2.3 内力计算52.2.4 正截面承载力计算52.3 次梁的设计62.3.1 荷载计算62.3.2 计算简图72.2.3 内力计算72.3.4 正截面承载力计算82.3.5 斜截面承载力计算92.4 主梁的计算102.4.1 荷载计算102.4.2 计算简图102.4.3 内力计算112.4.4 正

2、截面承载力计算122.4.5 斜截面受剪承载力计算142.4.6 主梁吊筋计算142.5 正常使用极限状态的裂缝和挠度验算142.5.1 板的裂缝和挠度验算141. 设计任务书1.1 设计资料某民用建筑二层楼盖平面示意图如图1-1所示，楼面标高为H=5m，采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。四周墙体为承重砖墙，厚度为370mm，钢筋混凝土柱截面尺寸为400mm400mm，楼板周边支承在砖墙上。楼面活荷载标准值qk=5kN/m2。楼面采用20mm厚水泥砂浆抹面（=20 kN/m3），梁板的天花抹灰为15mm厚石灰砂浆粉刷（=17 kN/m3），混凝土容重为25kN/m3 。混凝土强度等级采用C30

3、；钢筋中受力筋采用HRB400；箍筋采用HPB300。图1-1 二层楼盖平面示意图（重新作图，标上A=36m，B=21.6m）1.2 设计要求 按单向板肋梁楼盖的要求对楼面梁板进行结构布置； 对板、次梁、主梁分别进行受力分析、计算及配筋，并完成设计计算书一份，包括封面、设计任务书、目录、计算书、参考文献、附录； 绘制楼盖施工图（2号图纸两张），内容包括：楼盖平面布置图；板配筋施工图；梁配筋施工图（各1张，配相应施工说明。其中梁的施工图用平法绘制）主梁设计弯矩包络图、抵抗弯矩图（1张）注： 图纸采用交通工程学院课程设计标准图签； 计算书应包括标准封面、目录、设计任务书、设计计算完整过程，并装订成

4、册。1.3 参考资料1 GB50010-2010混凝土结构设计规范S.2 GB50009-2012 建筑结构荷载规范S.3叶列平.混凝土结构M.北京:中国建筑工业出版社,2012(8)1.4 附图2. 计算书钢筋混凝土柱截面尺寸为400mm400mm，楼面活荷载标准值qk=5kN/m2。楼面采用20mm厚水泥砂浆抹面（=20 kN/m3），梁板的天花抹灰为15mm厚石灰砂浆粉刷（=17 kN/m3），混凝土容重为25kN/m3 。混凝土强度等级采用C30，钢筋中受力筋采用HRB400，箍筋采用HPB300。环境类别取类别一，使用年限设为50年。2.1 结构平面布置单向板肋梁楼盖由板、次梁和主梁

5、构成。其中，次梁的间距决定板的跨度，主梁的间距决定次梁的跨度，柱网尺寸决定主梁的跨度。单向板、次梁和主梁的常用跨度为：单向板：1.82.7m，荷载较大时取较小值，一般不宜超过3m；次梁：46m；主梁：58m。根据1-1所示的柱网布置，选取主梁横向布置，次梁纵向布置的结构平面布置方案如图2-1所示。主梁的跨度为7200mm，间距为6000mm；次梁的跨度为6000mm，间距2400mm。板厚的确定：按高跨比要求，板厚hl/40=60mm，按构造要求，民用建筑楼板的最小厚度为60mm。故取板厚h=60mm。次梁：根据经验，多跨连续次梁的截面高度h=l18l12=600018600012mm=333

6、.3500mm并且hl25=600025mm=240mm故取h=450mm截面宽度b=h3h2=45034502mm=150225mm取b=200mm主梁：根据经验，多跨连续主梁的截面高度h=l14l8=72001472008mm=514.29900mm并且hl15=720025mm=480mm故取h=700mm截面宽度b=h3h2=70037002mm=233.33350mm取b=350mm图2-1 单向板肋梁楼盖结构平面布置图2.2 板的设计（按考虑塑性内力重分布的方法计算）2.2.1 荷载计算20mm厚水泥砂浆面层：200.02=0.400 kN/m2；60mm厚现浇钢筋混凝土板：250

7、.06=1.500 kN/m2；15mm厚石灰砂浆抹底：170.015=0.255 kN/m2；恒荷载标准值：gk=0.4+1.5+0.255=2.155 kN/m2；活荷载标准值：qk=5.000 kN/m2；根据建筑结构荷载规范（GB50009-2010）的规定，荷载设计值为由可变荷载控制的效应设计值：q1=Ggk+Qqk=1.22.155+1.45.000=9.586kN/m2由永久荷载控制的效应设计值：q2=Ggk+cQqk=1.352.155+0.71.45.000=7.809kN/m2取q=9.586kN/m2。2.2.2 计算简图取1m宽板带作为计算单元，各跨的计算跨度为：中间跨

8、：l0=ln=2400-200=2200mm；边跨：l0=ln+a2=2400-100-120+1202=2240mmln+h2=2400-100-120+602=2210mm取小值l0=2210mm平均跨度：l=2200+22102=2205mm边跨与中间跨的计算跨度相差2210-22002200=0.45%10%图2-2 板的计算简图故可按等跨连续板计算内力。板的计算简图如图2-2所示。2.2.3 内力计算表2-1 板的弯矩计算各截面的弯矩计算见表2-1。截面边跨中第一内支座中间跨度中间支座弯矩系数+1/11-1/11+1/16-1/14跨度 (m)2.212.212.22.2荷载 (kN

9、)9.5869.5869.5869.586M=ql02(kNm)1/119.5862.212=4.26-1/119.5862.212=-4.261/169.5862.22=2.90-1/149.5862.22=-3.312.2.4 正截面承载力计算板的钢筋采用HRB400，混凝土为C30，查规范得：fy=360N/mm2，fc=14.3N/mm2，1=1.0，h0=60-20=40mm正截面承载力计算见表2-2。A 截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座在平面图上的位置轴向轴向轴向轴向轴向轴向M (kNm)4.26-4.262.900.8*2.90-3.31-0.83.31s=M1fcbh020

10、.1860.1860.1270.1010.1450.116s=0.5(1+1-2s)0.8960.8960.9320.9460.9210.938As=Mfysh0 (mm2)329.80329.80216.06170.22249.77196.23选用钢筋C 8140C 8140C 8180C 8200C 8180C 8200实际配筋面积 (mm2)359359279251279251min=0.45ftfy=0.179%0.2%0.598%0.598%0.465%0.418%0.465%0.418%表2-2 板的正截面承载力计算* 0.8是为了考虑四边与梁整体连接的中间区格单向板拱的有利作用而

11、取的折减系数。2.3 次梁的设计（按考虑塑性内力重分布的方法计算）2.3.1 荷载计算板传来的恒载：2.1552.4=5.172 kN/m；次梁自重：250.2(0.45-0.06)=1.950 kN/m；次梁粉刷抹灰：17 0.015(0.45-0.06) 2=0.199 kN/m；恒荷载标准值：gk=5.172+1.950+0.199=7.321 kN/m；活荷载标准值：qk=5.0002.4=12.000 kN/m；根据建筑结构荷载规范（GB50009-2010）的规定，荷载设计值为由可变荷载控制的效应设计值：q1=Ggk+Qqk=1.27.321+1.412.000=25.59kN/m

12、由永久荷载控制的效应设计值：q2=Ggk+cQqk=1.357.321+0.71.412.000=21.64kN/m取q=25.59kN/m。2.3.2 计算简图各跨的计算跨度为：中间跨：因梁亮度与主梁整体连接，故计算跨度取为净跨即：l0=ln=6000-350=5650mm；边跨：l0=ln+a2=6000-175-120+2502=5830mm1.025ln=5848mm取小值l0=5830mm平均跨度：l=5650+58302=5740mm边跨与中间跨的计算跨度相差5830-56505650=3.19%79.07kNm(51.06kNm)故属于第一类T形截面。表2-5 次梁的正截面承载力

13、计算次梁正截面承载力计算见表2-5截面边跨中B支座中间跨中中间支座M/(kNm)79.06-76.6351.05-58.34bf或b(mm)19432001883200h0 (mm)420420420420s=M1fcbbfh020.01610.15190.01070.1156=1-1-2s0.01630.16560.01080.1232s=0.5(1+1-2s)0.9920.9170.9950.938As=Mfysh0 (mm2)527.1552.6339.4411.2选用钢筋316414314314实际配筋面积(mm2)603616462462配筋率=Asbh0.718%0.733%0.5

14、50%0.550%根据混凝土结构设计规范（GB50010-2010）第8.5.1条的规定，纵向受力钢筋的最小配筋率为0.2%和0.45ftfy中的较大值，即0.2%.表2-5中的配筋率满足要求。配筋形式采用弯起式。根据计算所得钢筋面积，查规范来选用钢筋。次梁的钢筋有弯起式和连续式两种，因次梁高度一般较小，所以选用连续式较为方便。2.3.5 斜截面承载力计算表2-6 次梁斜截面强度计算斜截面受剪承载力计算包括验算截面最小尺寸、腹筋计算和箍筋最小配筋率盐酸。次梁截面强度计算见表2-6。根据混凝土结构设计规范（GB50010-2010）第9.2.9条的规定，该次梁中箍筋最大间距为300mm，箍筋最小

15、配筋率如下式计算：sv0.24ftfyv=0.241.43270=0.13%截面A支座B支座左B支座右C支座V (kN)65.787.5979.5279.520.25cfcbh0 (kN)0.251.014.3200420=300.30kNV 截面满足要求0.7ftbh0 (kN)0.71.43200420=83.50kNV 除B支座外按构造配筋箍筋直径和肢数A 6 双肢Asv (mm2)56.656.656.656.6s=1.25fyvAsvh0V-0.7fybh0 (mm)-2191.1-实际间距 (mm)200200200200svmin=0.24ftfyv=0.13%sv=Asvbs=

16、56.6200200=0.1415%svmin=0.13%2.4 主梁的计算（按弹性理论计算）考虑塑性内力重分布的构件在使用荷载作用下变形较大，应力较高，裂缝较宽。因主梁是楼盖的重要构件，要求有较大的强度储备，且不宜有较大的挠度，因此采用弹性方法设计。2.4.1 荷载计算主梁自重实际为均布荷载，但此荷载值与次梁传来的集中荷载值比很小，为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载，其作用点与次梁的位置相同。即采用就近集中的方法，把集中荷载作用点两边的主梁自重集中到集中荷载作用点，主梁视为仅承受集中荷载的梁。次梁传来的恒荷载：7.3216.0= 43.93 kN；主梁自重：250.35(0.7-0.06)

17、 2.4=13.44 kN；梁侧抹灰：17 0.015(0.7-0.06) 22.4=0.783 kN；恒荷载标准值：Gk=43.93+13.44+0.783=58.149 kN；活荷载标准值：Qk=12.06.0=72.000 kN；恒荷载设计值：G=1.2 Gk =1.258.149=69.779 kN；活荷载标准值：Q=1.4 Qk =1.472.000=100.800 kN。2.4.2 计算简图主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为370mm，中间支承在400mm400mm的混凝土柱上，其各跨的计算跨度为：边跨：l0=ln+a2+b2=7200-120-200+3702+400

18、2=7265mml0=1.025ln+b2=1.025(7200-120-200)+4002=7252mm取较小值 l0=7252mm中间跨：l0=ln+b=7200-400+400=7200mm平均跨度：l=(7252+7200)/2=7226mm图2-4 主梁的计算简图跨度差：7252-72007200=0.72%334.7kNm(178.8kNm)属于第一类T形截面。2.4.4.3 正截面承载力计算表2-9 主梁正截面受弯承载力计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

19、控制截面在支座边缘，计算配筋时，应将其换算到截面边缘。主梁正截面承载力计算见表2-9。截面边跨中B支座中间跨中M/(kNm)334.7 -361.2 178.8 -62.9 VbZ2 (kN)-220.10.4/2=44.0-Mb=M-VbZ2 (kNm)334.7-322.6178.8-62.9bf或b (mm)241735024002400h0640610640640s=Mb1fcbbfh020.02360.17320.01270.0045=1-1-2s0.02390.19150.01280.0045s=0.5(1+1-2s)0.9880.9040.9940.998As=Mfysh0 (m

20、m2)1470.41624.4781.1273.5选用钢筋3C18+2C222C18+4C202C18+2C162C18实际配筋面积(mm2)15241766911509配筋率=Asbh0.62%0.72%0.37%0.21%根据混凝土结构设计规范（GB50010-2010）第8.5.1条的规定，纵向受力钢筋的最小配筋率为0.2%和0.45ftfy中的较大值，即0.2%.表2-9中的配筋率满足要求。配筋形式采用连续式。2.4.5 斜截面受剪承载力计算表2-10 主梁斜截面受剪承载力计算主梁斜截面受剪承载力计算见表2-10.根据混凝土结构设计规范（GB50010-2010）第9.2.9条的规定，

21、该次梁中箍筋最大间距为mm。截面A支座B支座左B支座右V (kN)138.4220.6193.00.25cfcbh0 (kN)0.251.014.3350610=763.26 kNV 截面满足要求0.7ftbh0 (kN)0.71.43350610=213.71 kN 除B支座外按构造配筋箍筋直径和肢数A8 双肢Asv (mm2)100.5100.5100.5s=1.25fyvAsvh0V-0.7fybh0 mm-3001.2-实际间距 (mm)220220220svmin=0.24ftfyv=0.13%sv=Asvbs=100.5350220=0.1305%svmin=0.13%2.4.6

22、主梁吊筋计算由次梁传给主梁的集中荷载为F=1.243.93+1.472.0=153.5kN次梁传给主梁的全部集中荷载Gk中，应扣除主梁自重部分，因为这部分是假定为集中荷载的，实际为均布荷载。若集中荷载全部由吊筋承担，则AsF2fysin45=153.5100023600.707=301.57mm2选用2C16(402mm2)。也可以用附加箍筋来承受集中荷载，则附加箍筋布置的长度s=2h1+3b=2700-450+3200=1100mm选用箍筋为双肢，间距为180mm，则在长度s内可布置附加箍筋的排数为m=1100/180+1=8排，次梁两侧各布置4排，则需要的单肢箍筋的截面面积为Asv1Fmn

23、fyv=153.5100082270=35.49mm2选用A8(50.3mm2)。2.5 正常使用极限状态的裂缝和挠度验算2.5.1 板的裂缝和挠度验算恒荷载标准值：gk=2.155kN/m2；活荷载标准值：qk=5.000kN/m2；2.5.1.1 由荷载标准值计算板的内力表2-11 板的弯矩计算计算过程如表2-11所示。截面边跨中第一内支座中间跨度中间支座弯矩系数+1/11-1/11+1/16-1/14跨度 (m)2.212.212.22.2荷载 (kN)7.1557.1557.1557.155Mk=(gk+qk)l02(kNm)1/117.162.212=3.18-1/117.162.2

24、12=-3.181/167.162.22=2.16-1/147.162.22=-2.472.5.1.2 板的裂缝宽度验算对于受弯构件，按荷载标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度（单位：mm）可按下列公式计算：Wmax=2.1skEs(1.9c+0.08deqte)其中，c为保护层厚度，该板的保护层厚度为15mm，c20时，取c=20mm。Es为钢筋的弹性模量，查规范，得Es=2.1105N/mm2。=1.1-0.65ftktesk，查规范，得ftk=2.01。要求te0.01。deq=nidi2nividi，钢筋的相对黏结特性系数vi根据混凝土结构设计规范（GB50010-2010）第7.

25、1.2条，查得vi=1.0。要求0.21.0。表2-12 板的裂缝宽度验算表其他参数计算如表2-12所示。截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座在平面图上的位置轴向轴向轴向轴向轴向轴向M (kNm)3.18-3.182.161.73-2.47-1.98As (mm2)359359279251279251deq (mm2)8.008.008.008.008.008.00Ate=0.5bh (mm2)300003000030000300003000030000te=AsAte0.01200.01200.00930.00840.00930.0084sk=Mk0.87h0As (mm2)254.2925

26、4.29222.92198.23254.77226.550.6710.6710.4700.3120.5490.4111.9c+0.08deqte91.4891.48106.82114.49106.82114.49Wmax (mm)0.164 0.164 0.117 0.074 0.157 0.112 * 0.8是为了考虑四边与梁整体连接的中间区格单向板拱的有利作用而取的折减系数。从表中结果可以看出，最大裂缝宽度Wmax均小于最大裂缝宽度极限值Wlim=0.3mm(0.4mm)( Wlim查混凝土结构设计规范（GB50010-2010）第3.4.5条)。由此看出，板的裂缝宽度满足正常使用要求。2.5.1.3 板的裂缝宽度验算当板厚大于l/40时，且满足混凝土结构设计规范（GB50010-2010）第9.1.2条规定的板的最小厚度要求时，可不作挠度要求。该板厚度为60mm，满足此要求，因此可不作挠度验算。