钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书与计算书

一、设计题目及目的

题目：设计某三层轻工厂房车间的整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。

目的：1、了解单向板肋梁盖的荷载传递关系及其计算简图的确定。

    2、通过板及次梁的计算，掌握考虑塑性内力重分布的计算方法。

    3、通过主梁的计算，掌握按弹性理论分析内力的方法，并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法。

    4、了解并熟悉现浇梁板的有关构造要求。

    5、掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式，制图规定，进一步提高制图的基本技能。

6、学会编制钢筋材料表。

二、设计内容

1、结构平面布置图：柱网、主梁、次梁及板的布置

2、板的强度计算（按塑性内力重分布计算）

3、次梁强度计算（按塑性内力重分布计算）

4、主梁强度计算（按弹性理论计算）

5、绘制结构施工图

（1）、结构平面布置图（1：200）

（2）、板的配筋图（1：50）

（3）、次梁的配筋图（1：50；1：25）

（4）、主梁的配筋图（1：40；1：20）及弯矩M、剪力V的包络图

（5）、钢筋明细表及图纸说明

三、设计资料

1、车间类别为三类金工车间，车间内无侵蚀性介质，结构平面及柱网布置如图。经查规范资料：板跨≥1.2m时，楼面的活荷载标准值为16.0kN/㎡；板跨≥2.0m时，楼面的活荷载标准值为10.0kN/㎡；次梁（肋梁）间距≥1.2m时，楼面的活荷载标准值为10.0kN/㎡；次梁（肋梁）间距≥2.0m时，楼面的活荷载标准值为8.0kN/㎡。数据：Lx=6000, Ly=6300。

2 楼面构造。采用20mm厚水泥砂浆抹面，15mm厚混合砂浆天棚抹灰。

3 屋面构造（计算柱内力用）。三毡四油防水层，20厚水泥砂浆找平层、150厚（平均）炉渣找坡层、120厚水泥珍珠岩制品保温层、一毡二油隔气层、60厚钢筋混凝土屋面板、15厚混合砂浆天棚抹灰。

4 梁、柱用15厚混合砂浆抹灰。

5 混凝土采用C25；主梁、次梁受力筋采用HRB335级钢筋，其他均采用HPB235级钢筋。

钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书

1、楼盖梁格布置及截面尺寸确定

确定主梁的跨度为5.8m，次梁的跨度为5.4m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.0m。楼盖结构的平面布置图如图所示。

按高跨比条件要求板的厚度h≥l/40=2000/40=50㎜，对工业建筑的楼板，要求h≥80㎜，所以板厚取h=80㎜。

次梁截面高度应满足(1/18 ~ 1/12)l=(1/18 ~ 1/12)×5400=300 ~450mm，取h=400mm，截面宽b=(1/3 ~ 1/2)h=(1/3 ~ 1/2) ×400=133 ~200mm，取b=200mm。

主梁截面高度应满足h=(1/14 ~ 1/8 )l=(1/14 ~ 1/8) ×5800=441~725mm,取h=650mm，截面宽度b=(1/3 ~ 1/2)h=(1/3 ~ 1/2) ×650=217 ~ 325mm,取b=300mm。

3、 板的设计——按考虑塑性内力重分布设计

（1）、荷载计算

恒荷载标准值

20mm厚水泥沙浆面层：0.02 ×20=0.4kN/㎡

80mm厚钢筋混凝土板：0.08×25=2.0kN/㎡

15mm厚混合沙浆天棚抹灰：0.015×17=0.255kN/㎡

小计                               2.655kN/㎡

活荷载标准值：                      2.0kN/㎡

                  恒荷载设计值：g=2.655×1.2=3.168kN/㎡

              活荷载设计值：q=2×1.3=2.6kN/㎡

              荷载设计总值：g+q=5.768kN/㎡,  近似取6.0kN/㎡

（2）、计算简图

取1m板宽作为计算单元，板的实际结构如图所示，由图可知：次梁截面宽为b=200mm，现浇板在墙上的支承长度为a=120mm，则按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：

边跨按以下二项较小值确定：

    l01=ln+h/2=(2000-120-200/2)+80/2=1820mm

    l011=ln+a/2=(2000-120-200/2)+120/2=1840mm

故边跨板的计算跨度取l01=1820mm

中间跨： l02=ln=2000-200=1800mm

板的计算简图如图所示。

    （3） 弯矩设计值

 因边跨与中跨的计算跨度相差（1820-1800）/1800=1.1%小于10%，可按等跨连续板计算

由资料可查得：板的弯矩系数αM,，板的弯矩设计值计算过程见下表

板的弯矩设计值的计算

板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C20混凝土 α1=1.0, fc=9.6N/ mm2，HPB235钢筋，fy=210 N/ mm2。  

                       板的配筋计算

（5）板的配筋图绘制

板中除配置计算钢筋外，还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。板的配筋图如图所示。

4、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计

（1）荷载设计值：

恒荷载设计值 

次梁传来的恒载：G=(20×0.02+0.015×17+80×25)×2×5.8+2.52×5.8=23.22kN

次梁传来的活载：  Q=  2×2×5.8=23.2kN

均布                        g=9.149 kN/m

活荷载设计值：       q=2×2.0=4 kN/m

荷载总设计值：       q+g=4+9.149=13.149 kN/m   近似取荷载13.15 kN/m

（2）、计算简图

由次梁实际结构图可知，次梁在墙上的支承长度为a=240mm，主梁宽度为b=300mm。次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：

  l01=ln+h/2=(5800-120-300/2)+240/2=5650mm

    l011=1.025ln=1.025×5800=5945mm

故边跨板的计算跨度取lo1=5650mm

中间跨： l02=ln=5650-300=5350mm

计算简图如图所示。

（3） 弯矩设计值和剪力设计值的计算

因边跨和中间跨的计算跨度相差5%小于10%，可按等跨连续梁计算。 由表可分别查得弯矩系数和剪力系数。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表：

次梁的弯矩设计值的计算

次梁的剪力设计值的计算

①正截面抗弯承载力计算

次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面二项的较小值：

b’f=lo/3=5800/3=2000mm

b’f=b+Sn=200+2000-200=2000mm

 故取b’f＝2000mm   

C20混凝土  a1=1.0, fc=9.6N/ mm2, ft=1.1N/mm2; 纵向钢筋采用HRB335，fy=300 N/ mm2 , 箍筋采用HPB235，fyy=210 N/ mm2 ,ho=500-35=465mm。 判别跨中截面属于哪一

支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表。

②斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。

复核截面尺寸：

 hw =ho- b’f=465-80=385mm且hw/b=465/200=1.93<4,故截面尺寸按下式计算：

0.25bcfcbho=0.25x1.0x9.6x200x465=223.2kN > Vmax =38.94kN

故截面尺寸满足要求

次梁斜截面承载力计算见下表：

（5）施工图的绘制

次梁配筋图如图所示，其中次梁纵筋锚固长度确定：

伸入墙支座时，梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定：l=la =a fy d/ft=0.14×300×22/1.27=727.6,取750mm.

伸入墙支座时，梁底面纵筋的锚固长度按确定：l=12d=1218=216mm,取250mm.

梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=1222=2mm，取300mm.

纵筋的截断点距支座的距离:   l=ln/5+20d=6022/5+20x22=14.4mm,  取1650mm.

5、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计：

（1）荷载设计值。（为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载）

次梁传来的恒载：  （20×0.02+0.015×17+80×25）×2×5.8+2.52×5.8=23.22kN

次梁传来的活载：2×2×5.8=23.2KN

    均布荷载

    主梁自重（含粉刷）g=（0.8-0.08）×0.3×25+（0.8-0.08）×0.015×17=5.91KN/m 取g=6KN/M

恒荷载设计值：     G=23.22kN

活荷载设计值：     Q=23.2kN

（2）计算简图

主梁的实际结构如图所示,主梁端部支承在墙上的支承长度a=370mm,中间支承在300mm×300mm的混凝土柱上,其计算跨度按以下方法确定:

边跨: lo1= ln+a/2+b/2=(5800-150-120)+370/2+300/2=5865mm

      Lo1=1.025ln+b/2=(5800-150-120)×1.025+150=5818mm

故lo1取5818mm

中跨 lo2=5800mm

计算简图如图所示。

（3）、内力设计值计算及包络图绘制

因跨度相差不超过10%，可按等跨连续梁计算。

①弯矩值计算：

，式中k1和k2由附表1查得

 主梁的弯矩设计值计算（）

不同截面的剪力值经过计算如表所示。

                         主梁的剪力计算（kN）

荷载组合①+②时，出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩，此时，MA=0，  MB=-110.3-130.95=-241.25 kN . m，以这两个支座的弯矩值的连线为基线，叠加边跨载集中荷载G+Q=68.6+163.8=232.4kN作用下的简支梁弯矩图：

则第一个集中荷载下的弯矩值为1/3(G+Q) l01 -1/3×MB=386.1 kN . m≈ Mmax  ,

第二集中荷载作用下弯矩值为1/3(G+Q) l01 -2/3×MB=305.7 kN·m。

中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为－241.25kN·m，以此支座弯矩连线叠加集中荷载。则集中荷载处的弯矩值为1/3 G l02 －  MB =-104.05 kN·m.

荷载组合①+④时支座最大负弯矩MB=-416.5 kN·m其它两个支座的弯矩为MA=0， MC=-197.9 kN·m，在这三个支座弯矩间连线，以此连线为基线，于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在G+Q时的简支梁弯矩图：

则集中荷载处的弯矩值依次为327.7kN·m，188.8kN·m。同理，当最大时，集中荷载下的弯矩倒位排列。

荷载组合①+③时，出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。此时MB= MC=-241.25 kN·m，第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为857.3kN·m，

-23.1kN·m,第二跨在集中荷载Ｇ＋Ｑ作用下的弯矩值为224.2 kN·m

    ①+5情况的弯矩按此方法计算。

所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异，是因为计算跨度并非严格等跨所致。主梁的弯矩包络图见下图。

荷载组合①+②时，VAmax=192.2kN，至第二跨荷载处剪力降为192.2-232.4=－40.2kN；至第二集中荷载处剪力降为 ―40.2―232.4=－272.6 kN，荷载组合①+④时，最大，其VBl=-301.6 kN，则第一跨中集中荷载处剪力顺次为（从左到右）163.2kN,－69.2kN,其余剪力值可按此计算。主梁的剪力包络图见图。

（4）配筋计算承载力计算

C25混凝土，a1=1.0,  fc=11.9N/ mm2  , ft=1.27 N/ mm2 ; 纵向钢筋HRB335 ，其中fy=300 N/ mm2 ,箍筋采用HPB235 ，fyv=210 N/ mm2 .

①正截面受弯承载力计算及纵筋的计算

跨中正弯矩按Ｔ形截面计算，因

翼缘计算宽度按lo/3=6.0/3=2.0m和b+Sn=0.3+6-0.3=6.0m，中较小值确定，取b’f=2000mmＢ支座处的弯矩设计值：

。MB= Mmax-Vob/2=-413.5+232.4x0.4/2=-370.02 kN·m

判别跨中截面属于哪一类T形截面                          

a1fcb’fh’f(ho-h’f/2)=1.0x11.9x2000x80x(615-40)=1094.8kN .m  >  M1 >M2 .

属于第一类T形截面.

正截面受弯承载力的计算过程如下:

表1-15      主梁正截面受弯承载力及配筋计算

②箍筋计算——斜截面受剪承载力计算 

验算截面尺寸：

hw =ho- b’f=580-80=500mm且hw/b=500/300=1.7<4,故截面尺寸按下式计算：

0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x300x500=446.25kN > Vmax =301.6kN

故截面尺寸满足要求

斜截面配筋计算：

由次梁传递给主梁的全部集中荷载设计值为:

F=1.2x57.+1.3x10x2x6.3=232.97kN

所需主梁内支撑次梁处附加吊筋面积为:

As=F/2fysina=232970/(2x300xsin45°)=549.2 mm2

选用220 (As=628)

（5）主梁正截面抗弯承载力图（材料图）、纵筋的弯起和截断

① 按比列绘出主梁的弯矩包络图

②按同样比列绘出主梁的抗弯承载力图（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。

按课本所述的方法绘材料图，并用每根钢筋的正截面抗弯承载力直线与弯矩包络图的交点，确定钢筋的理论截断点（即按正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面）。

当时，且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。

若按以上方法确定的实际截断点仍位于负弯矩的受拉区，其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于1.3h0或20d。钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于。

主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定：

梁顶面纵筋的锚固长度：

l=la =a fy d/ft=0.14×300×22/1.27取880mm.

梁底面纵筋的锚固长度：12d=1222=2mm，取300mm  

③检查正截面抗弯承载力图是否包住弯矩包络图和是否满足构造要求。

主梁的材料图和实际配筋图如图所示。