單向板肋梁樓蓋課程設計

1、單向板肋梁樓蓋課程設計目錄一、 設計任務書.(2)（一） 設計題目.(2)（二） 設計資料.(2)（三） 設計內(nèi)容.(2)二、樓蓋的結構平面布置.(2)三、內(nèi)力計算.(3)（一）板的設計.(3)（1）荷載.(3)（2）計算簡圖.(4)（3）內(nèi)力計算.(4)（4）正截面受彎承載力計算.(4)（5）斜截面受彎承載力計算.(5)（6）裂縫寬度驗算.(5)（二）次梁的設計.(5)（1）荷載.,.(5)（2）計算簡圖.(5)（3）內(nèi)力計算.(6)（4）正截面受彎承載力計算.(6)（5）斜截面受彎承載力計算.(7)（6）裂縫寬度驗算.(7)（三）主梁的設計.(8)（1）荷載.(8)（2）計算簡圖.(8)（

2、3）內(nèi)力計算及包絡圖.(8)（4）正截面受彎承載力計算.(9)（5）斜截面受彎承載力計算.(11)（6）裂縫寬度驗算.(12)四、繪制施工圖.(12)參考文獻.(14) 一、設計任務書說明：該課設所屬此次課程設計統(tǒng)一編號55號。（一）設計題目 單向板肋梁樓蓋課程設計（二）設計資料某4層框架房屋，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土柱承重，柱截面尺寸400×400。結構柱網(wǎng)平面布置如附圖所示。柱網(wǎng)軸線尺寸l1=6.6m，l2=7.8m。其中2、3、4層樓面建筑標高分別為4.200m、8.400m、12.600m。樓面均布活荷載標準值為6.5 KN/m2。樓面做法：10mm水磨石面層；

3、鋼筋混凝土現(xiàn)澆板；20mm水泥砂漿抹底，60mm焦渣混凝土墊層。頂棚做法：V型輕鋼龍骨吊頂（一層石膏板，無保溫層）。（0.12KN/m2）隔墻：150mm陶?？招钠鰤K（56 KN/m2），20mm石灰砂漿雙面抹灰。每道處于軸線上的梁均按設置隔墻考慮。材料：混凝土強度等級C35；梁鋼筋采用HRB400級鋼筋，板采用HPB300級鋼筋。環(huán)境類別：一類。（三）設計內(nèi)容（1）確定結構布置方案，包括樓蓋結構體系承重方式的確定，梁格布置，梁板截面尺寸的選定。（2）按照選定的結構方案，用手算進行樓板設計，包括荷載計算、內(nèi)力分析和配筋計算。 （3）按照選定的結構方案，用手算進行梁的設計，包括荷載計算、內(nèi)力分析

4、和配筋計算（包括正截面和斜截面）。 （4）繪制結構施工圖。圖紙內(nèi)容包括： 1、結構平面布置（包括梁、板、柱布置及編號） 2、樓板結構施工詳圖。 3、梁結構施工詳圖。主梁要畫出內(nèi)力包絡圖和抵抗彎矩圖，并以此確定鋼筋的截斷、彎起等布置。 （5）結構設計計算書一份（包括必要的文字說明在內(nèi)）。 裝訂順序：任務書，目錄，正文，參考文獻，(自選)軟件分析結果 （6）課設總結：包括收獲、體會、創(chuàng)新點和建議等。二、樓蓋的結構平面設置主梁沿橫向布置，縱梁沿縱向布置。主梁的跨度為6.6m，次梁的跨度為7.8m，主梁每跨內(nèi)布置兩根次梁，板的跨度為2.2m，l02/l01=3.55>3，因此按單向板設計。為了保

5、證剛度，單向板的厚度應不小于跨度的1/30，即要求板厚h2200/30=73mm，同時對于工業(yè)建筑，板厚不宜小于70mm，故取板厚為80mm。次梁截面高度應滿足h= l0/18 l0/12=7800/187800/12=434650mm。考慮到樓面荷載比較大，取h=550mm。截面寬度取為b=200mm。主梁截面高度應滿足h= l0/15 l0/10=6600/156600/10=440660mm，同時考慮到梁柱的線剛度比值大于4時主梁近似按連續(xù)梁計算，取截面高度h=850mm，截面寬度取為b=300mm。構件寬（m）高（m）Fcu(N/mm2)EC(KN/mm2)L(m)Ic=bh3/12(

6、m4)ic=ECIc/l(103xKN.m)梁0.30.85C3531.56.615.35x10-373.28柱0.40.4C3531.54.22.133x10-316.00此時ic梁/ic柱=4.58>4，滿足要求。樓蓋的結構平面設置圖見圖1：圖1 樓蓋的平面布置示意圖三、 內(nèi)力計算（一）板的設計（1）荷載 板的永久荷載標準值 10mm水磨石層（20mm水泥砂漿打底） 0.65KN/m2 60mm焦渣混凝土墊層 0.06X16.5=0.99 KN/m280mm鋼筋混凝土板 0.08X25=2.0 KN/m2吊頂 0.12KN/m2小計 3.76 KN/m2 可變荷載標準值 6.50 K

7、N/m2永久荷載分項系數(shù)取1.2或1.3；因樓面可變荷載標準值大于4.0 KN/m2，所以可變荷載分項系數(shù)應取1.3。于是板由可變荷載控制的組合： 1.2X3.76+1.3X6.5=12.962 KN/m2由恒荷載控制的組合： 1.35X3.76+1.3X0.7X6.5=10.991 KN/m2<12.962 KN/m2因此按由可變荷載控制的組合設計，則板的永久荷載設計值 g=3.76X1.2=4.512 KN/m2可變荷載設計值 q=6.50X1.3=8.45 KN/m2荷載總設計值 g+q=4.512+8.45=12.962 KN/m2近似取g+q=13.0 KN/m2（2）計算簡圖

8、按塑性內(nèi)力重分布設計。次梁截面為200mmX550mm，板的兩端與梁整體連接，根據(jù)教材表11-4可得板的計算跨度：邊跨：l01= ln=2200-200/2=2100mm中間跨：l02= ln=2200-200=2000mm因跨度相差（2100-2000）/2000X100%=5%<10%，可按等跨連續(xù)板計算。取1m寬板帶作為計算單元，計算簡圖如下：（3）內(nèi)力計算由教材中表11-1可查得，連續(xù)單向板考慮塑性重分布的彎矩計算系數(shù)m分別為：邊支座1/16；邊跨中1/11；離端第二支座1/11；中跨中1/16；中間支座1/14。同時為了考慮四邊與梁整體連接的中間區(qū)格單向板拱作用的有利因素，對中

9、間區(qū)格的單向板，其中間跨的跨中截面彎矩及支座截面彎矩可各折減20%，但邊跨的跨中截面彎矩及第一支座截面彎矩則不折減。則MA=-(g+q) l01/16=-13.0X2.12/16=-3.58KN.mM1=(g+q) l01/14=-13.0X2.12/14=4.10KN.mMB=-(g+q) l01/11=-13.0X2.12/11=-5.21KN.mMC=-0.8X(g+q) l02/14=-0.8x13.0X2.02/14=-2.97KN.mM2= M3=0.8X (g+q) l02/16=-0.8x13.0X2.02/16=2.60KN.m（4）正截面受彎承載力計算環(huán)境類別為一類，C35

10、混凝土，板的最小保護層厚度為c=15mm。假定縱向鋼筋的直徑d為10mm，板厚80mm，則截面的有效高度h0=h-c-d/2=80-15-5=60mm；板寬b=1000mm。C35混凝土，1=1.0，fc=16.7 N/mm2；ft=1.57 N/mm2；ftk=2.20；HPB300鋼筋，fy=270 N/mm2。塑性鉸的轉動能力與該截面的配筋率有關，為保證調幅20%的內(nèi)力重分布，則規(guī)定0.10.35；跨中正截面受彎承載力最小配筋率為=max0.45 ft / fy ,0.2%=0.26%。則跨中配筋最小截面積為：As=0.26%×1000×80=210 mm2。板的配筋

11、計算過程見如下表：板的配筋計算截面A1B2C彎矩設計值-3.584.10-5.212.60-2.970.0600.0680.0870.0430.0500.062<0.350.070<0.5760.091<0.350.044<0.5760.051<0.35計算配筋（mm2）231260338164190構造配筋（mm2）371210371210371實際配筋（mm2）A10200As =393A8190As =265A10200As =393A8200As =251A10200As =393以上實際配筋顯然滿足正截面受彎承載力的配筋率要求。（5）在相同荷載作用下，由

12、于板的跨度遠遠大于截面高度，決定了板的彎曲破壞一定先于剪切破壞，即在滿足了正截面受彎承載力的條件下，板的斜截面受剪承載力一般不需再計算即可滿足。（6）裂縫寬度驗算內(nèi)容，取工業(yè)建筑樓面活荷載的準永久值系數(shù)q=0.85，根據(jù)混凝土結構設計規(guī)范（GB50010-2010）中條例3.4.5得一類環(huán)境下鋼筋混凝土結構，裂縫控制等級為三級，板底的裂縫寬度控制值為0.4mm。Mq=k1gl02+qk2ql02sq= Mq/( Ash0)te= As /Ate,若te<0.01,則取te =0.01 ftk/(tesq)且0.2<<1.0max=crsq(1.9cs+0.08deq/te)/

13、Es截面K1K2Mq（KN.m）sqtemaxlim >max邊跨中0.0780.1004.72340.90.010.680.24滿足B支座-0.105-0.119-5.8528530.010.600.18滿足中間跨中0.0460.0853.27249.60.010.530.14滿足中間支座-0.079-0.111-4.61224.80.010.460.11滿足即板的裂縫寬度驗算滿足要求。另外，由于板的厚度h=80>l/35=63mm，根據(jù)規(guī)范可不作撓度驗算，即認為該板厚已滿足撓度要求。（二）次梁設計根據(jù)樓蓋的實際使用情況，樓蓋的主梁和次梁的可變荷載不考慮從屬面積的荷載折減。（1）

14、荷載設計值 板傳來永久荷載 4.512X2.2=9.926 KN/m 次梁自重 0.2X(0.55-0.08)X25X1.2=2.4 KN/m 次梁粉刷 0.02X(0.55-0.08)X2X17X1.2=0.384 KN/m 小計 g=12.71 KN/m 可變荷載設計值 q=8.45x2.2=18.59 KN/m 荷載設計總值 g+q=31.30N/m（2）計算簡圖 按塑性內(nèi)力重分布設計。主梁截面為300mmX850mm，計算跨度為： 邊跨：l01= ln=7800-100-300/2=7550mm中間跨：l02= ln=7800-300=7500mm 因跨度差：（7550-7000）/7

15、000X100%=0.71%<10%，可按等跨連續(xù)梁計算。次梁的計算簡圖如下：（3）內(nèi)力計算由教材上的表11-1、11-3可查得彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)，彎矩設計值：MA=-(g+q) l01/24=-31.3X7.552/24=-74.34KN.mM1=(g+q) l01/14=31.3X7.552/14=127.44KN.mMB=-(g+q) l01/11=-31.3X7.552/11=-162.2KN.mM2=M3=(g+q) l02/16=31.3X7.502/16=110.04KN.mMC=-(g+q) l02/14=-31.3X7.502/14=-125.76KN.m剪力設計值：V

16、A=0.50(g+q) l01=0.5X31.3X7.55 =118.16KNVBl=0.55(g+q) l01=0.55X31.3X7.55 =129.97KNVBr= VC=0.55(g+q) l02=0.55X31.3X7.5 =129.11KN （4）正截面受彎承載力 正截面受彎承載力計算時，跨內(nèi)按T形截面計算，根據(jù)教材表4-9，翼緣寬度bf=l0/3=7500/3=2500mm，bf=b+sn=200+2000=2200mm，bf=b+ 12hf=200+12x80=1160mm，取三者中較小值，則bf=1160mm。除支座B截面處縱向鋼筋按兩排布置，其余截面按一排布置。環(huán)境類別為一

17、類，C35混凝土，梁的最小保護層厚度取c=20mm。取箍筋直徑為10mm，縱向鋼筋直徑為20mm，則一排縱向鋼筋h0=550-20-10-20/2=510mm，兩排縱向鋼筋h0=550-20-10-25-20/2=485mm。C35混凝土，1=1.0，fc=16.7N/mm2，c=1，ft=1.57N/mm2；縱向鋼筋采用HRB400級，fy=360 N/mm2，fyv=360 N/mm2。1 fc bf hf(h0- hf/2)=16.7x1160x80x(485-40)x10-6=689.643KN.m>Mmax=127.44 KN.m而當h0=510mm時，顯然上述不等式關系依然成

18、立，即經(jīng)判斷跨內(nèi)截面均屬于第一類T形截面。支座處需滿足0.10.35；跨中正截面受彎承載力最小配筋率為=max0.45 ft / fy ,0.2%=0.2%,則跨中配筋最小截面積為：As=0.2%x200x550=220 mm2。正截面計算過程見下表：截面位置A1B2C彎矩設計值(KN.m)-74.34127.44-162.2110.04-125.760.08560.02530.20650.02180.14480.090<0.350.026<0.5180.234<0.350.022<0.5180.157<0.35計算配筋（mm2）425.85713.541052.

19、94603.76742.87構造配筋（mm2）473.2220450.0220473.2實際配筋（mm2）2C18As=509mm23C18As=763mm23C16+2C18As=1112mm23C16As=603mm24C16As=804mm2以上實際配筋顯然滿足正截面配筋率要求。（5）斜截面受剪承載力斜截面受剪承載力計算包括：截面尺寸的復核、腹筋計算和最小配筋率的驗算。hw= h0- hf=485-80=405mm。截面高度在500800mm的梁，最大箍筋間距為250mm。截面支座A支座B（左）支座B（右）支座C剪力V（KN）118.16129.97129.11129.11hw/b510

20、/200=2.55<4485/200=2.43<4485/200=2.43<4510/200=2.55<40.25cfcbh0=404.975KN>V>V>V>V截面尺寸符合要求0.7 ftbh0（KN）112.1<V106.6<V106.6<V112.1<V箍筋肢數(shù)，直徑2，62，62，62，6S= fyvAsvh0/(V-0.7 ftbh0)1714422.9439.1610.8實配箍筋C6200C6200C6200C6200驗算配箍率下限值： 彎矩調幅時要求的配箍率下限值為：0.3ft/ fyv=0.3x1.57/3

21、60=0.13%,而實際配箍率為yv=Asv/ bs=56.6/(200x200)= 0.14%>0.13%,滿足要求。（6）裂縫寬度驗算根據(jù)建筑結構荷載設計規(guī)范（GB50009-2012）中附錄D.0.1內(nèi)容，取工業(yè)建筑活荷載的準永久值系數(shù)q=0.85，裂縫寬度控制值為0.4mm，則：Mq=k1gl02+qk2ql02sq= Mq/( Ash0)te= As /Ate,若te<0.01,則取te =0.01 ftk/(tesq)且0.2<<1.0max=crsq(1.9cs+0.08deq/te)/Es截面K1K2Mq（KN.m）sqtemaxlim >max邊

22、跨中0.0780.100146.5432.80.0140.860.56不滿足B支座-0.105-0.119-183.239040.0210.930.42不滿足中間跨中0.0460.085108.4405.20.0110.780.51不滿足中間支座-0.079-0.111-155.1434.80.010.770.58不滿足由于該工業(yè)建筑次梁跨度非常大，以至于達到了7.8m，且工業(yè)建筑考慮動荷載等諸多不利因素取準永久值系數(shù)q=0.85，較一般民用建筑q=0.4明顯偏高，又考慮到次梁截面不變，且如今鋼材成本較低，所以考慮適當調整配筋，實配筋如下：截面位置A1B2C實際配筋（mm2）2C20As=62

23、8mm23C 22As=1140mm25C20As=1570mm21C 16+2C 22As=961mm22C20+1C 25As=1251mm2裂縫寬度驗算：截面K1K2Mq（KN.m）sqtemaxlim >max邊跨中0.0780.100144.6346.00.0170.860.32滿足B支座-0.105-0.119-180.8273.00.0290.920.26滿足中間跨中0.0460.085108.4254.30.0170.760.28滿足中間支座-0.079-0.111-155.1279.50.0220.870.31滿足表中單位：MqKN.m，sqMPa，te和單位均為1，m

24、axmm。即次梁的裂縫寬度驗算滿足要求。另外，當梁的高度h=550>l/20=390時，可不驗算梁的撓度。（三）主梁設計主梁按彈性方法設計。（1）荷載設計值為簡化計算，將主梁自重等效為集中荷載。次梁傳來的永久荷載 12.71X7.8=99.138 KN主梁自重（含粉刷） (0.85-0.08)X0.3X2.2X25+2X(0.85-0.08)XX1.2=16.84KN隔墻自重 ()x0.15x6+()x0.02x17x2x2.2x1.2=13.60KN永久荷載設計值 G=99.138+16.84+13.60=129.58KN可變荷載設計值 Q=18.59X7.8=145.0KN（2）計算

25、簡圖 因梁的線剛度與柱的線剛度之比大于4，豎向荷載下主梁內(nèi)力近似按連續(xù)梁計算，按彈性理論設計，計算跨度取支承中心線之間的距離，l0=6600mm。主梁的計算簡圖如下：利用書上附表6-2計算內(nèi)力。將1.2G看成G+0.2G的疊加。（3）內(nèi)力計算及包絡圖1） 彎矩設計值彎矩 M=k1G l0+ k2Q l0+0.2k10G l0，由最不利組合和系數(shù)查表可得，則組合值為：M1,max=0.244X129.58X6.6+0.289X145.0X6.6=485.2KN.mMB,max=-0.267X-0.311X145.0X6.6=-548.7KN.mM2,max=0.067X+0.200X145.0X

26、6.6+0.2x0.2x=282.9KN.m2） 剪力設計值剪力V=k3G+k4Q+0.2k30G，系數(shù)查表可得，則VA,max=0.733X129.58+0.866X145.0=220.55KNVBl,max=-1.267X129.58 -1.311X145.0-0.133x0.2x129.58=-357.72KNVBr,max=1.000X129.58+1.222X145.0=332.68KN3） 彎矩包絡圖 第1、3跨有可變荷載，第2跨沒有可變荷載 由書上附表知，支座B或C的彎矩值為： MB= MC= 在第1跨內(nèi)：以支座彎矩MA=0，MB=-378.4KN.m的連線為基線，作G=129.

27、58KN，Q=145KN的簡支梁彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處的彎矩值分別為： KN.m（與前面計算的M1,max=485.2KN.m接近）KN.m在第2跨內(nèi)：以支座彎矩MB= MC=-378.4KN.m的連線為基線，作G=129.58KN，Q=0KN 的簡支彎矩圖，得集中荷載作用點處的彎矩值分別為：KN.m 第1、2跨有可變荷載，第3跨沒有可變荷載 在第1跨內(nèi)：以支座彎矩MA=0，MB=-548.7KN.m的連線為基線，作G=129.58KN，Q=145KN 的簡支梁彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處的彎矩值分別為： KN.m KN.m在第2跨內(nèi)：MC=-0.

28、267XX6.6-0.133 =-336.27KN.m，以支座彎矩MB=，MC=-336.27KN.m的連線為基線，作G=129.58KN，Q=145KN 的簡支彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處的彎矩值分別為：KN.mN.m 第2跨有可變荷載，第1、3跨沒有可變荷載 MB= MC=-0.267XX6.6=-378.38KN.m 在第2跨內(nèi)兩集中荷載作用點處的彎矩值分別為：KN.m 在第1、3跨兩集中荷載作用點出的彎矩分別為： KN.m KN.m（4）正截面受彎承載力 主梁支座截面在負彎矩作用下按矩形截面計算?？鐑?nèi)按T形截面計算，因跨內(nèi)設有間距小于主梁間距的次梁，翼緣計算寬度按l

29、/3=2.2m和b+sn=6.6m的較小值確定，取bf=2.2m。主梁混凝土保護層厚度的要求及跨內(nèi)截面有效高度的計算方法同次梁，支座截面因存在板、次梁、主梁上部鋼筋的交叉重疊，截面有效高度的計算方法有所不同。板混凝土保護層厚度15mm、板上部縱筋10mm、次梁上部縱筋直徑20mm。假定主梁上部縱筋直徑25mm，則一排鋼筋時，h0=850-15-10-20-25/2=793mm，取h0=790mm；兩排鋼筋時，h0=790-25=765mm?？v向受力鋼筋除B支座截面為2排外，其余均為1排。C35混凝土，1=1.0，fc=16.7N/mm2，c=1，ft=1.57N/mm2；縱向鋼筋采用HRB40

30、0級，fy=360 N/mm2，fyv=360 N/mm2。1 fc bf hf(h0- hf/2)=16.7x2200x80x(790-40)x10-6=2204.4KN.m>Mmax=127.44 KN.m。則跨內(nèi)截面經(jīng)判別屬于第一類T形截面。主梁的正截面受彎承載力的最小配筋率為=max0.45 ft / fy ,0.2%=0.2%,則跨中配筋最小截面積為：As=0.2%x300x850=510 mm2。正截面受彎承載力的計算過程如下表：主梁正截面配筋計算表截面位置1B支座2彎矩設計值(KN.m)485.2-548.7282.9-93.30.1550.1870.090.030.17&

31、lt;0. 5180.209<0.5180.095<0. 5180.03計算配筋（mm2）1864.12224.81044.3333.1構造配筋（mm2）510510510510實際配筋（mm2）3C22+2C25As=2122mm26C22As=2281mm23C22As=1140mm22C22As=760mm2構造要求：（1） 錨固要求：連續(xù)梁端部帶肋鋼筋的錨固長度，取=270mm。當充分利用其抗拉強度，鋼筋采用直線形式錨固時中間節(jié)點處的錨固長度。（2） 截斷要求：由下面的計算可知B支座處V<0.7 ftbh0，第一批擬截斷號鋼筋（2C22），截斷點離該鋼筋不需要點的20

32、d=440mm，且從該鋼筋強度充分利用截面伸出的長度不小于。取其延伸長度為850mm。但由于負彎矩相對區(qū)較大，按該方法確定的截斷點仍處于支座最大負彎矩對應的負彎矩受拉區(qū)，則其應延伸至按正截面受彎承載力計算不需要該鋼筋的截面以外不小于且不小于20d=440mm處截斷，且從該鋼筋充分利用截面伸出的延伸長度不應小于。由于566+995=1561<2071，則截斷點按到不需要點距離為2071mm確定。同理，第二批擬截斷號鋼筋（2C22），由于908+995=1903<2071，則截斷點按到不需要點距離為2071mm確定。彎矩包絡圖和抵抗彎矩圖如圖所示：（注：所有結果最終保留一位小數(shù)。）（5

33、）斜截面受剪承載力hw= h0- hf查教材上表格可得，截面高度在850mm的梁，當0.7 ftbh0<V時，最大箍筋間距為300mm。截面支座A支座B（左）支座B（右）剪力V（KN）118.16129.97129.11hw/b710/300=2.37<4685/300=3.43<4405/200=2.03<40.25cfcbh0(KN)989.5>V958.2>V958.2>V截面尺寸滿足要求0.7 ftbh0（KN）260.5>V252.2>V252.2>V構造配箍筋箍筋肢數(shù)，直徑2，82，82，8Asv101101101彎起筋3

34、C22每道彎起筋截面積(mm2)1140Vb=0.8fyAssin45°(KN)232.2S=fyvAsvh0/(V-0.7 ftbh0- Vb)實配箍筋C8200C8200C8200驗算配箍率下限值： 彎矩調幅時要求的配箍率下限值為：0.24ft/ fyv=0.24x1.57/360=0.104%,而實際配箍率為yv=Asv/ bs=101/(300x200)= 0.17%>0.104%,滿足要求。次梁兩側附加橫向鋼筋的計算： 次梁傳來的集中力Fl=129.58-16.84+145.0=257.774 KN，h1=850-550=300mm，附加箍筋布置范圍s=2 h1+3b=2x300+3x200=1200mm。取附加箍筋C8200雙肢，則在長度s內(nèi)可布置附加彎矩的排數(shù)m=1200/200+1=7排，則次梁兩側各布置4排。此時m.nfyvAsv1=8x360x101x10-3=290.88KN>Fl=257.774 KN，滿足要求。因主梁的腹高大于450mm，需在梁兩側布置縱向構造鋼筋，每次縱向構造鋼筋的截面積不小于腹板截面的0.1%，且間距不大于200mm，則每側布置3C14，此時462/(300x770)x100%=0.2%，滿足要求。（6）裂縫寬度驗算根據(jù)建