鋼筋混凝土整體式單向板肋形樓蓋

1、鋼筋混凝土整體式單向板肋形樓蓋設(shè)計(jì)指導(dǎo)書水利水電工程 2011 級(jí)2013.12第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)目的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是水工專業(yè)教學(xué)的重要內(nèi)容， 通過課程設(shè)計(jì)一方面加深同學(xué)門對(duì)本課程所學(xué)內(nèi)容的理解， 做到理論聯(lián)系實(shí)際， 另一方面讓同學(xué)們進(jìn)行工程師的基本訓(xùn)練，為走向工作崗位打下一定基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)題目鋼筋混凝土整體式單向板肋形樓蓋設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)資料某水電站生產(chǎn)副廠房為 3 級(jí)水工建筑物，采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋形樓蓋，其結(jié)構(gòu)布置如圖 1 所示：0D215000006C000000柱300*300681B00060A2502120588060006000600015880123456圖

2、 1結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)樓蓋設(shè)計(jì)條件如下：1）廠房按正常運(yùn)行狀況設(shè)計(jì)；2）樓面均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為6kN/m2；3）樓面層用 20mm 厚水泥砂漿抹面（重度為 20kN/m3），板底及梁用 15mm 厚混合砂漿粉底（重度為17kN/m 3）；4）混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20,鋼筋除主梁和次梁的主筋采用HRB335 級(jí)鋼筋外，其余均采用 HPB235 鋼筋；5）結(jié)構(gòu)環(huán)境類別為一類；6）使用要求：梁、板允許撓度如下：樓蓋允許撓度（以計(jì)算跨度l 0 計(jì)算）當(dāng) l 0 <6m 時(shí)l0 /200( l 0 /250)當(dāng) 6m< l 0 <12ml 0 /300( l 0 /350)當(dāng) l 0 >12m

3、 時(shí)l 0 /400( l 0 /450)注：表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值適用于使用上對(duì)撓度有較高要求的構(gòu)件。最大裂縫寬度允許值如下:環(huán)境類別一二三四五最大裂縫寬0.40mm0.30mm0.25mm0.20mm0.15mm度限值7)采用的規(guī)范 : 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(SL191 2008)。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（ 1）完成設(shè)計(jì)計(jì)算書一份。內(nèi)容包括：1）板、主梁和次梁的截面尺寸的擬定；2）板、主梁和次梁的荷載計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算（按彈性體系方法）主梁的彎矩包絡(luò)圖和剪力包絡(luò)圖；3）構(gòu)件截面配筋計(jì)算。（2）繪制樓蓋結(jié)構(gòu)施工圖（2 號(hào)圖紙）。內(nèi)容包括：1）梁板結(jié)構(gòu)布置圖；2）板的模板圖及配筋圖；3）次梁的模板圖及配筋

4、圖；4）主梁模板圖、配筋圖及材料圖；5）主梁鋼筋表；6）設(shè)計(jì)說明，如混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋級(jí)別、混凝土保護(hù)層厚度、鋼筋的制作及構(gòu)件的抹面粉底等。1.廠房梁格布置及截面尺寸確定確定主梁的跨度是 6.0m,次梁的跨度是 6.0m，主梁每跨內(nèi)布置兩根次梁，板的跨度為 2.0m,廠房結(jié)構(gòu)的平面布置圖如圖所示。按高跨比條件要求板的厚度要求是 h120mm ,所以去 h120mmhl / 40 =2000/40=50 ，對(duì)于水電站廠房的次梁截面高度應(yīng)滿足 (1/18 1/12) l =(1/18 1/12) ×6000=333 500mm，取h=500mm，截面寬 b=(1/3 1/2)h=(1/

5、3 1/2) ×500=167 250mm，取 b=200mm。主梁截面高度應(yīng)滿足 h=(1/15 1/10 )l =(1/15 1/10) ×6000=400600mm,取h=600mm，截面寬度 b=(1/3 1/2)h=(1/3 1/2) × 600=200 300mm,取 b=250mm。2.板的設(shè)計(jì) -按考慮塑性內(nèi)力重新分布設(shè)計(jì)（1）.荷載計(jì)算恒載標(biāo)準(zhǔn)值20mm 厚水泥砂漿面層：g10.02200.4KN / m2120mm 厚鋼筋混凝土板： g20.12253KN / m215mm 厚混合砂漿粉底：g30.015 170.255KN / m2則恒載的大

6、小 :g4 g1g2g33.655KN / m2活載標(biāo)準(zhǔn)值 6KN / m2有查表可知恒載的分項(xiàng)系數(shù)為1.05，活載的分項(xiàng)系數(shù)為1.2則： 恒載的設(shè)計(jì)值g3.6551.05 3.83775KN / m2活載的設(shè)計(jì)值q61.27.2KN / m2荷載的總設(shè)計(jì)值 gq11.02775KN / m2此時(shí)取 11KN / m2（ 2） .計(jì)算簡(jiǎn)圖取 1m 板寬作為計(jì)算單元，板的實(shí)際結(jié)構(gòu)如圖所示，由圖可知：次梁截面寬200mm,現(xiàn)澆板在墻上的支持長(zhǎng)度 a=120mm,按塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)， 板的計(jì)算跨度為：邊跨按以下兩項(xiàng)較小的那個(gè)即可：l0l nh / 22000100120601840mml0l na

7、 / 22000100120601840mm此時(shí) l0l n 1840mm故 l 01840mm中間跨度 l01800mm板的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示。（3）.彎矩設(shè)計(jì)值因?yàn)榭缰袕澗嘏c跨邊彎矩的差值（1840-1800）/1800=2.2%小于 10%，故可以按等跨連續(xù)板進(jìn)行計(jì)算： 板的彎矩系數(shù)為M，板的彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算過程見下表：截面位置邊跨跨中離端第二支座中間跨跨中中間支座彎矩系數(shù)1/11-1/111/16-1/16M截面位置邊跨跨中離端第二支座中間跨跨中中間支座彎矩系數(shù)M1/11-1/111/16-1/16計(jì)算跨度l 0 1.84l 0 1.84l01.8l01.8MM (gq)l 0211 1.

8、841.84111.841.84111.81.811 1.81.8（）1/113.39-1/11-3.391/ 162.23（- 1/ 16） -2.23考慮中間拱起作用3.39-3.391.784-1.784（ 4） .配筋計(jì)算板厚 120mm,由于工作環(huán)境是一類，則保護(hù)層厚度為20mm,故板的有效高度 h012020100mm，C20混凝土，fc9.6N / mm2 ， HPB235鋼筋，f y210N / mm2。配筋計(jì)算過程如下表截面位置邊跨跨中離端第二支座中間跨跨中中間支座彎矩設(shè)計(jì)值3.39-3.391.784-1.784（ KNm）s KM / fcbh020.0420.0420.

9、02280.02281-1- 2 s0.0430.0430.0230.023計(jì)算配筋（ mm2 ） 196.6196.6105.1105.1Asbh0 fc / f y選用配筋面積8240824062606260（ mm2 ）209209109109最小配筋率0.240.240.240.24構(gòu)造要求8170817081708170鋼筋實(shí)際面積（ mm2 )288288288288有此時(shí) q / g3故 aln / 4（ 5） .板的配筋圖如圖所示（其中除了有計(jì)算鋼筋以外還有部分構(gòu)造鋼筋）。3. 次梁的計(jì)算（考慮塑性內(nèi)力重分布的方法計(jì)算）（1）.荷載的計(jì)算板傳來的恒載：3.655 27.31KN

10、 / m次梁的自重：250.2（0.5 - 0.1） 2KN / m次梁粉刷抹灰： 170.015 （0.5 - 0.1） 1.8 0.1836KN / m恒載的標(biāo)準(zhǔn)值：7.312 0.1836 9.4936 KN / m 取 9.5KN / m活載的標(biāo)準(zhǔn)值：6 212KN / m故荷載的效應(yīng)組合： 1.059.5121.224.375KN / m取 24.4KN / m（ 2）計(jì)算簡(jiǎn)圖各跨的跨長(zhǎng)：中間跨： l 0l n 6000 250 5750mm邊跨： l0l na / 26000 125 120 60 5815mml01.025l n5893.75mm故：取最小值 5815mm又：跨度

11、差（ 5815-5750）/5815=1%<10%故還是可以按照等跨進(jìn)行計(jì)算。次梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示：（3）內(nèi)力計(jì)算彎矩的計(jì)算截面位置邊跨跨中離端第二支 中間跨跨中座中間支座彎矩系數(shù)M1/11-1/111/16-1/16MM (gq)l 021/11 24.4- 1/ 11 24.41/16 24.4- 1/16 24.45.8152755.8152-755.75250.45.752-50.4（ KN m）剪力的計(jì)算截面位置墻支座第一支座左第一支座右中間支座建立系數(shù)0.450.60.550.55Vql n0.45 24.45.815 0.624.4 5.8150.55 24.45.81

12、5 0.55 24.4 5.815（KN）63.885.17878（ 4）正截面強(qiáng)度計(jì)算1.次梁跨中截面按T 形截面計(jì)算對(duì)邊梁： bf ,5815/ 31938mm1.94mbf ,bSn0.22.02.2m故： bf ,1.94m,對(duì)中間跨： bf5750 / 31916mm1.92mbf ,bSn0.22.02.2m故： bf ,1.92m支座截面按矩形截面計(jì)算。2. 判斷截面的類型已知 h0h35 465mm ， f y300N/ mm2 ，則：,hf / 2) 9.6 1920120(465 60) 895.8KN m > 75KNmfcbf hf (h0因此跨中截面屬于第一類

13、T形截面，同樣跨中截面也是屬于第一類T 形截面。次梁正截面強(qiáng)度計(jì)算如下圖所示：截面位置邊跨跨中離端第二支座中間跨跨中中間支座彎矩設(shè)計(jì)值（ kN75-7550.4-50.4m ）s KM / f cbh01.275106 /(9.61.275106 /(9.61.250.4106 /(9.61.250.42106 /(9.6220.2162004652 )0.2162004652 )0.144200465 )0.144200 465 ) 112s0.2460.2460.160.16計(jì)算配筋（mm2 ）選 Abhf/ f0.2462004650.2462004650.162004650.16200

14、465cys09.6 / 300732.19.6 / 300732.19.6 / 300476.29.6 / 300476.2配鋼筋2222222 18218實(shí)際配筋（ mm2）As=603As=603As=509As=509As /bh 509/ 2005000.51%又最小配筋率：min(0.45 1.1) / 300 0.165%此時(shí)： 0.51%>0.165%故滿足最小配筋率的要求。（5） .斜截面強(qiáng)度驗(yàn)算,hwh0hf465 120345mm又 hw / b345 / 2001.7254故斜截面強(qiáng)度驗(yàn)算可以按下表進(jìn)行計(jì)算：截面位置邊跨支座離端第二支座左離端第二支座右中間支座V(

15、KN )63.885.178780.25 fc bh0 ( KN )223.2 >KV截面滿足Vc0.7 ft bh0(KN )71.6<KV需配箍筋選用鋼筋2 62 62 62 6AsvnAsv156.656.656.656.6s1.25 f yv Asv h0 /( KVVC )1390.35225.9314314實(shí)配箍筋間距200200200200此時(shí)箍筋的配筋率56.6 /(200200)0.142%0.15%故此時(shí)箍筋的配筋不合理，可以采用2 8. 其他參數(shù)不變。（ 6）根據(jù)計(jì)算結(jié)果及構(gòu)造要求，繪制次梁的配筋圖如圖所示。4. 主梁的計(jì)算（按彈性理論進(jìn)行計(jì)算）（1）. 荷載

16、的計(jì)算恒載的計(jì)算次梁傳來的恒載：9.5 6 57KN主梁的自重： 250.25 （0.6- 0.12） 2 6KN抹灰的重量： 170.015 22（0.6 - 0.12） 0.4896KN恒載的設(shè)計(jì)值：G1.05 （576 0.4896） 63.66KN可取 66.7KN活載的計(jì)算：次梁傳來的活載的標(biāo)準(zhǔn)值：12672 KN活載的設(shè)計(jì)值： Q1.27286.4KN（2）. 計(jì)算簡(jiǎn)圖各跨的跨度計(jì)算如下：中間跨 l0l c6000mm邊跨： l0lna / 2b / 2580060150 6010mml0lb/ 25945150mm1.025 n6095取較小值 l06010mm又跨度差（6010

17、 - 6000）/ 60000.17% 10%故可以按等跨進(jìn)行計(jì)算。主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所（3）. 內(nèi)力的計(jì)算1. 集中荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算由上面的計(jì)算過程可知， 在此題的計(jì)算過程中就只有集中荷載 G和 Q的作用的計(jì)算，可以把梁每跨等分為十份，此時(shí)恒載作用的點(diǎn)可以認(rèn)為是 點(diǎn)的分布如下圖所示。序號(hào)37支座13V1V2V315荷 載類型18547.3-92.318.449.934.467.718.4恒載2活載135.113.-65.3-65.75.5-97.30-65.39433活載-19.-45.-65.390.2-10.-10.986.490.26794活載109.48.8-152.35.861

18、-111.104.57.584855最不利設(shè)計(jì)=V=V=V =MmaxMmaxMmaxMmaxmaxmaxmaxMmax值220.160.-157.108.125.23.1172.108.5275642Mmin=Mmin= Mmin=Mmin=Vmin=Vmin=Vmin=Mmin=65.41.6-244.-46.39-77.467.7-46.979彎矩和剪力的計(jì)算公式如下：M1M GK2MQKV1VGK2VQK此時(shí) ： VGKGVQKQ此時(shí) MGKGl063.7 6 382.2KN mM QKQl 086.46 518.4KN m其中1212 可以通過查表的到。其系數(shù)如下：其中支座是指離端的

19、第二個(gè)支座， V1 端上制作處的剪力， V2 是指離端第二個(gè)支座左邊的剪力， V3是指離端第二個(gè)支座右邊處的剪力。1 號(hào)恒載作用時(shí)的系數(shù) ：3 號(hào)點(diǎn)是7 號(hào)點(diǎn)是支座處13 號(hào)點(diǎn)是15 號(hào)點(diǎn)是V1 的系數(shù)V2 的系數(shù)V3 的系數(shù)111111110.18820.0614- 0.0231- 0.01470.0071 0.00360.22250.0390.1434- 0.0539 - 0.03430.01670.01270.1236-0.0728- 0.0952- 0.077 - 0.0490.02380.0182-0.252-0.0455- 0.05950.14140.0326- 0.0119 -

20、0.00910.048-0.0273- 0.03570.0870.087- 0.0357 - 0.02730.0480.62720.2048 - 0.077- 0.0490.02380.01820.748-0.3728- 0.7952 - 0.077 - 0.0490.02380.0182-0.50640.0910.1190.7280.272 - 0.119- 0.09112 號(hào)活載作用時(shí)3 號(hào)點(diǎn)是2 0.18820.06140.00710.00550.26227 號(hào)點(diǎn)是20.0390.14340.01670.01270.2188支座處2-0.0728- 0.0952 0.0238 0.018

21、2-0.12613 號(hào)點(diǎn)是2 -0.0455- 0.0595- 0.0119 - 0.0091-0.12615 號(hào)點(diǎn)是2-0.0273- 0.0357- 0.0357- 0.0273-0.126V1 的系數(shù)20.62720.20480.02380.01820.874V2 的系數(shù)V3 的系數(shù)22-0.3728- 0.79520.02380.0182-1.1260.0910.1190.1190.09103 號(hào)活載作用時(shí)3 號(hào)點(diǎn)是7 號(hào)點(diǎn)是支座處13 號(hào)點(diǎn)15 號(hào)點(diǎn)是V1 的系數(shù)V2 的系數(shù)2222222-0.0231- 0.0147-0.0378-0.0539- 0.0343-0.0882- 0.

22、077 - 0.049 -0.1260.1414 0.0326 0.1740.0870.0870.174-0.077 - 0.049-0.126-0.077 - 0.049-0.126V3 的系數(shù)20.7280.27214 號(hào)活載作用時(shí)3 號(hào)點(diǎn)時(shí)7 號(hào)點(diǎn)是220.18820.0614 - 0.0231- 0.01470.21180.0390.1434 - 0.0539- 0.03430.0942支座處2 -0.0728 - 0.0952- 0.077 - 0.049 -0.29413 號(hào)點(diǎn)是15 號(hào)點(diǎn)是V1 的系數(shù)V2 的系數(shù)2-0.0455-0.0595 0.1414 0.0326 0.06

23、92-0.0273- 0.0357 0.087 0.0870.11120.62720.2048 - 0.077- 0.0490.7062-0.3728- 0.7952 - 0.077 - 0.049-1.294V3 的系數(shù)2 0.091 0.119 0.728 0.272 1.21其彎矩包絡(luò)圖和剪力包絡(luò)圖如下圖所示：（4）正截面強(qiáng)度計(jì)算1.主梁跨中截面按T 形截面計(jì)算,6010/ 3取對(duì)邊梁： bf2003mm 2mbf,b Sn0.2 6 6.2m,2m故： bf對(duì)中間跨： bf,6000/ 3 2000mm 2m,bfbSn0.266.2m故： bf ,2m支座截面按矩形截面計(jì)算。2. 判

24、斷截面的類型主梁可能考慮是上下都得配筋，可能是雙筋配筋。已知 h0h70530mm， f y300N / mm2 ，則：fcbf , hf , (h0hf / 2)9.62000 120 (53060)1082.88KNm > 244.7KNm因此跨中截面屬于第一類T 形截面，同樣跨中截面也是屬于第一類T 形截面。此時(shí)中間支座的間支計(jì)算的支座設(shè)計(jì)值V0GQ66.786.4153.1KN其中中間支座的彎矩設(shè)計(jì)值：MM maxV0b / 2244.7153.1 0.32221.7KN截面位置邊跨跨中離端第二支座中間跨跨中彎矩設(shè)計(jì)值（ kN m ）220.2-221.7108.6-46.91.

25、2220.2106/(9.61.2221.7106 /(9.61.2108.66/(9.61.246.9106/(9.625020.39510s KM / f cbh02505302 )0.392530 )2505302 )0.1942505302 )0.0832 11 2 s0.535>0.4680.542 >0.4680.2180.087計(jì)算配筋 （ mm2）選 Asbh0 fc / f y0.2182505300.0872505309.6 / 300924.39.6 / 300368.9配鋼筋320216實(shí)際配筋 （ mm2）As=942As=402對(duì)于邊跨跨中和離端第二個(gè)支座要用雙筋配筋, 故其配筋過程如下。對(duì)于 HRB335 級(jí)鋼筋，受壓鋼筋考慮受壓為單層，故可以取a,45mm對(duì)于邊跨跨中：As, KM,21069.6 250 5302f cbh01.2 2