土木工程專業(yè)本科生課程設(shè)計-鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋設(shè)計計算書

鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋設(shè)計計算書一、設(shè)計材料題目某多層工業(yè)建筑（某生產(chǎn)車間）的中間樓面（采用現(xiàn)澆混凝土單向板肋梁樓蓋）,墻厚240mm，壁柱截面尺寸500mm×500mm；中柱為鋼筋混凝土柱，截面尺寸為400mm×400mm。樓蓋面層做法：20mm厚水泥沙漿找平后做10mm厚水磨石面層，板底采用20mm厚混合沙漿天棚抹灰1.2已知條件題號50號題，L1×L2=37.2×22.5m；活荷載=4.5kN/m2荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）eq\o\ac(○,1)樓面活荷載：4.5kN/m2,γQ=1.3eq\o\ac(○,2)鋼筋混凝土容重：γ=25kN/m2eq\o\ac(○,3)樓蓋面層：10mm水磨石地面0.65kN/m2，eq\o\ac(○,4)水泥沙漿容重：γ=20kN/m2，eq\o\ac(○,5)混合沙漿容重：γ=17kN/m2材料混凝土：C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2，α=1.0，β=0.8；ftk=2.01N/mm2，Es=3.0×104N/mm2）鋼筋：梁縱向受力筋采用HRB400級熱軋鋼筋（fy=360N/mm2,Es=2.0×105N/mm2），其余受力鋼筋均采用HPB235級熱軋鋼筋（fy==210N/mm2,Es=2.1×105N/mm2）1.3設(shè)計內(nèi)容結(jié)構(gòu)平面布置圖：柱網(wǎng)，板，次梁和主梁的布置板的強度計算（按塑形內(nèi)力重分布計算）次梁的強度計算（按塑形內(nèi)力重分布計算）主梁的強度計算（按彈性理論計算）繪制結(jié)構(gòu)施工圖eq\o\ac(○,1)結(jié)構(gòu)平面布置圖（1：100）eq\o\ac(○,2)板的配筋圖（1：50）eq\o\ac(○,3)次梁的配筋圖（1：50）eq\o\ac(○,4)主梁的配筋圖（1：40）及彎矩M、剪力V的包絡(luò)圖eq\o\ac(○,5)鋼筋明細(xì)表及圖紙說明二、結(jié)構(gòu)平面布置1)根據(jù)設(shè)計資料中50號題，L1×L2=37.2×22.5m;主梁橫向布置，跨度為6200mm，間距為6200mm；次梁縱向布置，其跨度為7500mm，間距為2500mm,區(qū)格長邊與短邊之比為2.48，故按單向板考慮且在沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。其中板伸入墻內(nèi)120mm，次梁伸入墻內(nèi)240mm，主梁伸入370mm。2)結(jié)構(gòu)平面布置如圖—附1所示三、板的設(shè)計根據(jù)最小板厚的要求，取板厚80mm(板按塑性內(nèi)力重分布方法設(shè)計)3.1、荷載板自重：1.2×0.08×25=2.4kN/m2樓面面層：1.2×（0.02×20+0.01×25）=0.78kN/m2天棚抹灰：1.2×0.02×17=0.41kN/m2恒荷載：g=2.4+0.78+0.41=3.59kN/m2活荷載：q=1.3×4.5=5.85kN/m2總荷載：q+g=3.59+5.85=9.44kN/m23.2、計算簡圖a)次梁截面高度按（1/8~1/12）l初估，取h=500mm,截面寬按(1/3~1/2)h初估，取b=200mm結(jié)構(gòu)平面布置，板的幾何尺寸如圖3.21所示。b)取1m板寬作為計算單元，各跨的計算跨度為：中間跨計算跨長：l0=ln=2.5-0.2=2.3m邊跨計算跨長：l0=ln+h/2=2.5-0.12-0.2/2+0.08/2=2.32m邊跨與中間跨相差：（2.32-2.3）/2.3×100%=0.87%<10%，故可按等跨連續(xù)梁計算，設(shè)計跨數(shù)為六，可按五跨計算。板的計算簡圖如圖3.22所示圖3.21板的剖面圖圖3.221B1B1A2C2B3C23202300230023002320板的計算簡圖g+q=9.44kN/m3.3、內(nèi)力（彎矩）計算（見表3-1）表3-1內(nèi)力（彎矩）計算截面位置1B2C3彎矩系數(shù)1/11-1/111/16-1/141/16M=(g+q)4.62-4.543.12-3.573.123.4、配筋計算板的截面有效高度h0=80-20=60mm配筋計算截面1B2C3在平面中位置eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)彎矩折減系數(shù)1.01.01.01.01.00.81.00.81.00.8M（kN.m）4.624.62-4.54-4.543.122.50-3.57-2.683.122.50αs=M/α1fcbh020.0900.0900.0880.0880.0610.0490.0690.0560.0610.049??=????????????0.0940.0940.0920.0920.0630.0500.0720.0580.0630.050AS=ξbh0α1fc/fy384384376376257204294237257204選配鋼筋φ8@120φ8@120φ8@120φ8@120φ8@180φ8@200φ8@160φ8@200φ8@180φ8@200實配鋼筋/mm24194194194192792513142512792513.5、單向板的配筋示意圖如圖—附2所示四、次梁的設(shè)計4.1荷載板傳來的恒荷載：3.59×2.5=8.975kN/m次梁自重：1.2×25×0.2×（0.5-0.08）=2.52kN/m次梁梁側(cè)抹灰：1.2×17×0.02×2×（0.5-0.08）=0.34kN/m恒荷載：g=8.975+2.52+0.34=11.84kN/m活荷載：q=1.3×4.5×2.5=14.625kN/m總荷載：g+q=11.84+14.625=26.47kN/m4.2計算簡圖a)做法同板的設(shè)計中，取h=80mm,次梁高h(yuǎn)=500mm,次梁寬b=200mm,幾何尺寸如圖4.21所示b)主梁截面高度應(yīng)滿足h=(1/15~1/8)l,取h=650mm，截面寬度b=(1/3~1/2)h,取b=300mm。中間跨計算跨長：l0=ln=5.9m邊跨計算跨長：l0=ln+a/2=5.93+0.25/2=6.055<1.025ln=6.08m跨度相差：6.055-5.9故可按等跨連續(xù)梁計算，其計算簡圖如圖4.22所示圖4.21圖4.221B1B1A2B3C60555900590059006055次梁計算簡圖g+q=26.47kN/m2C4.3內(nèi)力計算a)彎矩計算（見表3-2）表3-2彎矩計算截面1B2C3彎矩系數(shù)1/11-1/111/16-1/141/16M=(g+q)88.22-83.7757.59-65.8257.59b)次梁剪力計算（見表3-3）表3-3次梁剪力計算截面AB(左)B(右)C(左)C(右)剪力系數(shù)0.450.600.550.550.55V=(g+q)70.6494.1885.9085.9085.904.4配筋計算次梁跨中截面按T形界面進行承載力計算，其翼緣下面較小值：b’f=l0/3=5.9/3=1.97mbf’=b+s0=0.2+2.3=2.5m取bf’=1.97m梁高h(yuǎn)=500mm，h0=500-35=465mm，h’f=80mm判斷T形截面：a1b′fh′ffc(h0-h′f/2)=14.3×1970×80×（465-80/2）=957.81kN.m大于表3-2中任一彎矩值，故各跨中截面為第一類型T形截面，支座為矩形截面。次梁正截面承載力計算見表3-4，次梁斜截面承載力計算見表3-5。表3-4次梁正截面承載力計算截面位置1B2C3M（kN.m）88.2283.7757.5965.8257.59αs=M/α1fcbh02(b′f)0.01440.1350.00950.1060.0095ξ0.01450.1460.00950.1120.0095AS=ξbh0α1fc/fy(b′f)528539346413346選配鋼筋414414114+212314114+212實配鋼筋（mm2）615615380461380表3-5次梁斜截面承載力計算截面AB(左)B(右)C(左)C(右)V（kN）70.6494.1885.9085.9085.900.25β332.5>v332.5>v332.5>v332.5>v332.5>vV93.1>v93.1<v93.1>v93.1>v93.1>v箍筋肢數(shù)、直徑2φ82φ82φ82φ82φ8A101101101101101S=1.25ASvh0fyv/(V-0.7)ftbh0—————實配箍筋間距3002003003003004.5次梁的配筋示意圖如圖—附3所示五、主梁的設(shè)計（按彈性理論計算）由題目已知柱的截面尺寸為400mm×400mm，主梁的幾何尺寸及支承情況如圖5.11所示。圖5.11主梁的幾何尺寸及支承情況5.1荷載由次梁傳來的集中荷載：11.84×6.2=73.41kN主梁自重：次梁間距為2.5m，可將主梁每2.5m為一段折算成集中荷載計算：1.2×25×（0.65-0.08）×0.3×2.5=12.83kN梁側(cè)抹灰：1.2×17×2×（0.65-0.08）×2.5×0.02=1.16kN每個恒荷載：G=73.41+12.83+1.16=87.4kN每個活荷載：Q=14.625×6.2=90.68kN總荷載：Q+G=87.4+90.68=171.08kN5.2計算簡圖由于主梁線剛度較柱剛度大得多，故主梁中間支座按鉸支撐考慮。主梁支撐在磚墻上，支撐長度為370mm，計算跨度分別為：中間跨計算跨長：l0=lc=7.5m邊跨計算跨長：l0=1.025ln+b/2=1.025×7.18+0.4/2=7.5595ml0=7.5<1.025ln+b/2=7.5595m故取l0=7.5m主梁的計算簡圖如圖5.21所示：圖5.21主梁按彈性方法的計算簡圖5.3內(nèi)力計算1）主梁彎矩計算：M=Gl0=87.4×7.5=655.5kNQl0=90.68×7.5=680.1kN主梁的彎矩計算表如表3-6所示2）主梁剪力計算：V=主梁各截面的剪力計算見表3-7表3-6主梁彎矩計算項次荷載簡圖αm/M1αm/MBαm/M2αm/Mceq\o\ac(○,1)GGGGGGG0.244-0.2670.067-0.267eq\o\ac(○,2)0.289-0.133-0.133-0.133eq\o\ac(○,3)-0.045-0.1330.200-0.133eq\o\ac(○,4)0.229-0.3110.170-0.089Mmin組合項次①+③①+④①+②①+②組合值129.34-386.23-46.53-265.47Mmax組合項次①+②①+②①+③①+④組合值356.49-265.74179.94-235.55表3-7主梁剪力計算項次荷載簡圖αm/VAαm/VB（左）αm/VB（右）eq\o\ac(○,1)GGGGGGG0.733-1.00eq\o\ac(○,2)QQQ0.866-0eq\o\ac(○,3)0.689-1.222Vmin組合值126.54-229.6287.4Vmax組合值142.59-213.57198.215.4截面配筋計算主梁跨中截面在正彎矩的作用下按T形截面計算，其翼緣寬度取下列值較小值：b′f=l0/3=7.5/3=2.5mb′f=b+sn=0.3+5.9=6.2m故取b′f=2.5m，取h0=650-35=615mm判斷各跨中截面T形截面類型：a1fcb′fh′f(h0-h′f/2)=14.3×2500×80×（615-80/2）=1644.5kN.m大于表3-6中任一彎矩值，故屬于第一類T形截面。主梁支座截面及在負(fù)彎矩作用下的跨中截面按矩形截面來計算，取h0=650-70=580mm主梁正截面及斜截面配筋計算分別見表3-8和表3-9。主梁包絡(luò)圖如圖5.4所示：表3-8主梁正截面配筋計算截面位置1B2M（kN.m）356.49-386.23179.94Vbb/2—34.22—Mcal=M0-Vbb/2356.49-352.01179.94αs=Mcal/α1fcbh020.02630.21690.0133ξ0.02670.24750.0134AS=ξbh0α1fc/fy16311814818選配鋼筋422+218422+218418實配鋼筋面積（mm2）202820281016表3-9主梁斜截面配筋計算截面AB(左)B(右)V(kN)142.59229.62198.210.25659.6>V622.06>V622.06>VV184.7>V174.2<V174.2<V箍筋肢數(shù)、直徑2φ82φ82φ8A101101101每道彎起筋直徑—118118每道彎起筋面積/mm2—314.2314.2Vb=0.8fyAsbsin45o—63.99KN63.99KNS=1.25fyvAsvh0/(V-Vc-Vb)———實配箍筋間距350250250圖5.4主梁包絡(luò)圖5.5主梁吊筋計算由次梁傳遞給主梁的全部集中荷載設(shè)計值：F=G*+Q=73.41+90.68=164.09KN式中*表示G僅為次梁傳來的恒載則AS=吊筋選用220（628mm2）5.6.主梁配筋示意圖見圖—附4所示六、裂縫寬度驗算6.1板的裂縫寬度驗算板的裂縫寬度驗算表。板的裂縫寬度驗算如表3-10所示表3-10板的裂縫寬度驗算表項次1B2C3在平面中位置eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)Mk=αm(gk+qk)l023.58-3.492.41.92-2.75-2.22.41.92As419419279251314251279251deq88888888Ate=0.5bh4000040000400004000040000400004000040000ρte=As0.01050.01050.00700.00630.00790.00630.00700.0063σsk=M163.68159.57164.79146.54167.78167.91164.79146.54φ0.33980.3200.3070.2080.3210.3220.3070.208lm=1.9c+0.08deq9999102102102102102102ωmax=2.1φσsk0.0580.0530.0540.0330.0580.0580.0540.033注:1)取保護層厚度c=20mm。2)當(dāng)ρte<0.01時,取ρte=0.01計算。3)板中鋼筋均為HPB235,故Es=2.1×105N/mm2。4)ωlim規(guī)范規(guī)定一般情況下為0.3mm。由表3-10可知，ωmax<ωlim，符合要求。6.2次梁裂縫寬度驗算次梁的裂縫寬度驗算表。次梁的裂縫寬度驗算如表3-11所示表3-11考慮塑性內(nèi)力重分布時次梁的內(nèi)力驗算項次12CMk=αm(gk+qk)l0267.2244.3050.63As615380461deq1412.714Ate=0.5bh5000050000—Ate=0.5bh+(b’f-b)h’f——234000ρte=As0.01230.00760.00197σsk=M272.75288.17271.48φ0.7110.6470.619lm=1.9c+0.08deq129140150ωmax=2.1φσsk0.2630.2740