鋼筋混凝土雙向板肋梁樓蓋設計

1、鋼筋混凝土雙向板肋梁樓蓋設計鋼筋混凝土11-12學年第三學期課程設計設計學院：建設工程學院班級：09級3班學號：63090305姓名：王國超目錄一、鋼筋混凝土雙向板肋梁樓蓋設計任務書31 設計題目：32 設計目的33 設計內容34 設計資料35 設計要求4二、板的設計51.平面布置和截面尺寸52.荷載計算53.按彈性理論設計板71)計算跨度72)支座最大彎矩值83)按彈性理論配筋計算，如表2所示94.按塑性理論設計板91)A區(qū)格板彎矩計算102)B區(qū)格板彎矩計算。113)C區(qū)格彎矩計算。124)D角區(qū)格彎矩的計算。125)配筋計算。13三、支承梁的設計141.縱向支承梁L-1設計141)跨度計

2、算142)荷載計算153)內力計算164)正截面承載力計算195)斜截面受剪承載力結算202.橫向支承梁L-2設計211)計算跨度212)荷載計算213)內力計算224)正截面承載力計算255)斜截面受剪承載力結算26一、鋼筋混凝土雙向板肋梁樓蓋設計任務書1 設計題目設計某多層工業(yè)廠房的中間樓面，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土雙向板肋梁樓蓋。2 設計目的（1）了解鋼筋混凝土結構設計的一般程序和內容；（2）了解梁、板結構的荷載傳遞途徑及計算簡圖；（3）熟悉受彎構件梁和板的設計方法；（4）了解內力包絡圖及材料圖的繪制方法；（5）掌握鋼筋混凝土結構的施工圖表達方式。3 設計內容 3.1 結構平面布置圖：柱網(wǎng)、板

3、、及支承梁的布置。 3.2 板的強度計算(按彈性理論計算)。 根據(jù)樓面荷載，按彈性理論計算板的內力，進行板的正截面承載力計算，并進行板的鋼筋配置。3.3 板的強度計算(按塑性理論計算)。 3.4 支承梁強度計算(按彈性理論計算)。計算梁的內力，進行梁的正截面、斜截面承載力計算，并對此梁進行鋼筋配置。3.5 繪制結構施工圖： （1） 結構平面布置圖； （2） 板的配筋圖(按彈性理論計算)； （3） 板的配筋圖(按塑性理論計算)； （4） 支承梁的配筋詳圖及其抵抗彎矩圖； （5） 鋼筋明細表及圖紙說明。 4 設計資料 4.1 廠房平面示意圖 生產車間的四周外墻均為承重磚墻，內設鋼筋混凝土柱，其截面

4、尺寸為400mm×400mm，層高4.5m。建筑四周采用370mm承重墻，平面示意圖見下圖（暫不用考慮樓梯）。建筑四周采用370mm承重墻。支承梁短邊跨度為5000mm，支承梁長邊跨度為6000mm。4.2建筑構造樓蓋面層做法：30mm厚水磨石地面（12mm厚面層，18mm厚水泥砂漿打底），板底采用15mm厚混合砂漿天棚抹灰?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板。4.3 荷載參數(shù)永久荷載：包括梁、樓板及構造層的自重。鋼筋混凝土的容重為25kN/m3，水泥砂漿的容重為20 kN/m3，石灰砂漿的容重為17 kN/m3，水磨石的容重為0.65 kN/m2。分項系數(shù)（當對結構有利時）?？勺兒奢d：樓面均布活荷

5、載標準值6 kN/m2，分項系數(shù)（由于活荷載標準值4 kN/m2大于等于4 kN/m2。所以取。）4.4建筑材料 （1） 混凝土：C30。 （2） 鋼筋：主梁及次梁受力筋可采用HRB400級或HRB500級鋼筋，板內及梁內的其他鋼筋可以采用HPB300級鋼筋或HRB335級。5 設計要求 要求完成全部設計內容，編寫設計計算書一份：包括封面、設計任務書、目錄、計算書、參考文獻、附錄。要求概念清楚，計算完整、準確，成果盡量表格化，并裝訂成冊。繪制設計圖紙一套，一張手繪圖，其他CAD繪圖。采用1號或2號圖紙，選擇適當比例。要求內容完整，表達規(guī)范，字體工整，圖面整潔。二、板的設計1.平面布置和截面尺寸

6、雙向板肋梁樓蓋由板和支承梁構成。雙向板肋梁樓蓋中，雙向板區(qū)格一般以35m為宜。支承梁短邊的跨度為，支承梁長邊的跨度為。根據(jù)任務書所示的柱網(wǎng)布置，選取的結構平面布置方案如圖1所示。1圖板厚的確定：連續(xù)雙向板的厚度一般大于或等于,且雙向板的厚度不宜小于，故取板厚為。 支承梁截面尺寸：根據(jù)經(jīng)驗，支承梁的截面高度，梁截面高度為 故取；截面寬度 故取；2.荷載計算100mm厚鋼筋混凝土樓板： 18mm厚水泥砂漿打底： 15mm厚混合砂漿天棚抹灰： 12mm水磨石： 恒荷載標準值： 活荷載標準值： 作用在板上恒荷載均勻布置，活荷載按棋盤式布置。如圖二所示圖二3.按彈性理論設計板 此法假定支承梁不產生豎向位

7、移且不受扭，并且要求同一方向相鄰跨度比值,以防誤差過大。 當要求各區(qū)格跨中最大彎矩時，活荷載應按棋牌式布置，它可以簡化為當支座固支時作用下的跨中彎矩與當內支座絞支時作用下的跨中彎矩之和。 支座最大負彎矩可近似按活荷載滿布求得，即內支座固支時作用下的支座彎矩。所有區(qū)格按其位置與尺寸分為A，B，C，D四類，如圖三所示，計算彎矩時，考慮鋼筋混凝土的泊松比為0.2.圖三1)計算跨度跨度計算規(guī)定：邊跨：且（板）（梁）中間跨且（板）（梁）A區(qū)格板計算：B區(qū)板計算： C區(qū)格板計算：D區(qū)格板計算：（同B區(qū)格板） （同C區(qū)格板）1) 跨中彎矩計算 （彎矩系數(shù)+彎矩系數(shù)）當=0.2時：計算結果如表1所示。2)支座

8、最大彎矩值AB支座：AC支座：BD支座：CD支座：3)按彈性理論配筋計算，如表2所示表2 按彈性理計算論板的配筋計算表截面選配鋼筋實配面積跨中A區(qū)格7.99803513524.9270247252 B區(qū)格8.1880359402 5.9770300302 C區(qū)格8.59803774024.6570229252D區(qū)格98270292302支座AB16.6280729791AC13.6270683791BD16.9770851904CD18.5680814904按塑性理論計算彎矩計算4.按塑性理論設計板鋼筋混凝土為彈塑性體，因而彈性理論計算結果不能反映結構剛度隨荷載而變化

9、的特點，與已考慮材料塑性性質的截面計算理論也不協(xié)調。塑性鉸線法是最常用的塑性理論設計方法之一。塑性鉸線法，是在塑性鉸線位置確定的前提下，利用虛功原理建立外荷載與作用在塑性鉸線上的彎矩二者之間的關系式，從而寫出各塑性鉸線上的彎矩值，并依次對各截面進行配筋計算?；竟綖椋毫睿嚎紤]到節(jié)省鋼筋和配筋方便，一般取。為方便使用階段兩個方向的截面應力較為接近，宜取。采用通長配筋方式。帶入基本公式，得：先計算中間區(qū)格板，然后將中間區(qū)格板計算得出的各支座彎矩值，作為計算相鄰區(qū)格板支座的已知彎矩值，依次由外向內直至外區(qū)格一一解出。對邊區(qū)格、角區(qū)格板，按實際的邊界支承情況進行計算。此處采用通長配筋方式（即分離式配

10、筋），對于連續(xù)板的計算跨度的計算公式：當兩端與梁整體連接時，；當一端擱支在墻上另一端與梁整體連接時，?。ǎ┡c（）的較小值。其中：板的計算跨度； 板的凈跨度； 板的厚度； 板在墻上的支承長度。1)A區(qū)格板彎矩計算計算跨度：，取為2.0（負號表示支座彎矩）2)B區(qū)格板彎矩計算。計算跨度：，取為2.0將A區(qū)格板算得的短邊支座彎矩，作為B區(qū)格板的的已知值，則：（負彎矩表示支座彎矩）3)C區(qū)格彎矩計算。 計算跨度：，取為2.0將A區(qū)格板算得的長邊支座彎矩作為B區(qū)格板的的已知值，則：（負彎矩表示支座彎矩）4)D角區(qū)格彎矩的計算。 計算跨度：，取為2.0該區(qū)格的支座配筋分別與B區(qū)格板和C區(qū)格板相同，故支座彎

11、矩，已知，則：5)配筋計算。由于雙向配筋，兩個方向的截面有效高度不同?？紤]到短跨方向的彎矩比長跨方向的大，故應將短跨方向的跨中受力鋼筋放置在長跨方向的外側。因此，跨中截面：=（短跨方向）（長跨方向）支座截面：。對A區(qū)格板，考慮該板四周與梁整澆在一起，整塊板內存在內拱作用，使板的內彎矩大大減小，故對其跨中彎矩設計值應乘以折減系數(shù)0.8。近似取。計算配筋截面面積的近似計算公式為。表3 按塑性理論計算板的配筋表截面選配鋼筋實配面積跨中A區(qū)格4.3380189252 2.9470148252 B區(qū)格5.0180220252 3.4170171252 C區(qū)格5.92802603024.0870205 2

12、52D區(qū)格7.78803424025.3770270302支座AB8.6680379402AC5.8870284302BD5.8870284302CD8.6680379402三、支承梁的設計按彈性理論設計支承梁。雙向板支承梁承受的荷載如圖四所示。計算梁的內力，進行梁的正截面、斜截面承載力計算，并對此梁進行鋼筋配置。 圖四 雙向板支承梁承受的荷載1.縱向支承梁L-1設計1)跨度計算邊跨：取小值。中跨：取支乘中心線間的距離，平均跨度：,按等跨連續(xù)梁計算。2)荷載計算由板傳來的恒荷載的設計值： 由板傳來的活荷載的設計值： 梁自重： ；梁自重均布荷載設計值： ?？v向支承梁的計算圖如圖五所示。圖五3)內

13、力計算將g、q轉化為均布荷載：a) 彎矩計算： (k值由附表查得)。邊跨: 中跨:平均跨：縱向梁彎矩計算如表所示表4 縱向支承梁L-1彎矩計算表序號計算簡圖跨內彎矩支座彎矩最不利組合 +組合項次組合值組合項次組合值b) 剪力計算： (k值由附表查得)。邊跨：中跨：平均跨：縱向支承梁L-1剪力計算如表4-2所示。表5 縱向支承梁L-1剪力計算表序號計算簡圖剪力33.37-51.3244.55-40.1542.35-42.3540.15-44.55-51.32-33.376.54-11.369.86-8.899.38-9.388.89-9.86-11.36-6.5443.36-53.641.261

14、.2648.5-48.5-1.26-1.2653.64-43.36-5.14-5.1449.76-47.240047.24-49.765.145.1436.86-60.1450.01-38.99-2.23-2.2347.82-49.185.045.04-3.40-3.441.13-55.8757.33-39.07-3.59-3.5954.03-42.9742.97-55.008.258.25-2.23-2.230.580.58-0.10-0.10-4.75-4.7548.02-48.996.606.60-1.75-1.750.390.391.261.26-6.40-6.4048.5-48.56

15、.46.4-1.26-1.26內力組合+83.27-116.3255.67-47.82100.23-100.2347.28-55.67116.32-83.27+34.77-67.82104.17-96.2851.73-51.7396.28-104.1767.82-34.77+76.77-122.82104.42-88.0349.5-53.9696.86-103.59-57.62-34.87+36.51-66.0895.54-104.91109.06-90.8045.45-58.00-8.65-82.88+82.88-117.6862.66-40.7949.5-53.9649.62-53.83-

16、62.78-40.01+35.16-67.43102.43-98.0358.33-45.1347.29-56.16-63.07-39.52+41.17-61.4248.01-55.44100.23-100.2355.44-48.0163.94-41.17組合項次組合值83.27-122.82104.42-104.91109.06-100.2396.86-104.17116.32-83.27組合項次組合值34.77-61.4248.01-40.7949.5-45.1345.45-48.01-8.65-34.774)正截面承載力計算a) 確定翼緣寬度?？缰薪孛姘碩形截面計算。根據(jù)混凝土設計規(guī)范（G

17、B50010-2002）第7.2.3條的規(guī)定，翼緣寬度取較小值。邊跨：取較小值。中間跨：取較小值。支座截面仍按矩形截面計算。b) 判斷截面類型。在縱橫梁交接處，由于板、橫向梁和縱向梁的負彎矩鋼筋相互交叉重疊，短跨方向梁（橫梁）的鋼筋一般均在長跨方向梁（縱梁）鋼筋的下面，梁的有效高度減小。因此，進行短跨方向梁（橫梁）支座截面計算時，應根據(jù)其鋼筋的實際位置來確定截面的有效高度。此處，取（跨中），（支座）屬于第一類T形截面。c) 正截面承載力結算。按彈性理論計算連續(xù)梁內力時，中間跨的計算跨度取為支座中心線間的距離，故所求的支座彎矩和支座剪力都是指支座中心線的。而實際上正截面受彎承載力和斜截面受剪承載

18、力的控制截面在支座邊緣，所以計算配筋時，將其換算到截面邊緣。橫梁正截面承載力計算見下表。受力鋼筋選用級，箍筋選用級。根據(jù)混凝土設計規(guī)范（）第條的規(guī)定，縱向受力鋼筋的最小配筋率為和中的較大值，即。下表5中的配筋率滿足要求。配筋形式采用分離式。表5 縱向支承梁L-1正截面受彎承載力計算表截面邊跨中支座 中間跨中中間支座89.09-112.3265.23-94.98-89.09-91.4965.23-94.980.0240.0330.0180.0340.9880.9830.9910.983642.3718.2470.3745.6選用鋼筋實際配筋面積（）763763509763配筋率5)斜截面受剪承載

19、力結算所以，根據(jù)混凝土設計規(guī)范（GB50010-2002）第10.2.10條的規(guī)定，該梁中箍筋最大間距為200mm。橫向支承梁L-1斜截面受剪承載力計算見下表6。表6橫向支承梁L-1斜截面受剪承載力計算截面83.27-122.82104.42-104.91109.06-100.2396.86-104.17116.32-83.27,滿足截面要求箍筋直徑和肢數(shù)HRB335，8200，雙肢100.6100.6100.6100.6100.6100.6按構造配筋按構造配筋按構造配筋按構造配筋按構造配筋按構造配筋實配間距/175175175175175175配筋率配筋圖見附圖4-6。2.橫向支承梁L-2設

20、計1)計算跨度邊跨：取小值。中跨：取支乘中心線間的距離。平均跨度：(5.955+6)/2=5.978m。跨度差：，可按等跨連續(xù)梁計算。2)荷載計算由板傳來的恒荷載的設計值： 由板傳來的活荷載的設計值： 梁自重： ；梁自重均布荷載設計值： 。橫向支承梁的計算圖如圖五所示。圖六 橫向支承梁L-2計算簡圖3)內力計算a) 彎矩計算：（k值由附表1-4-2查得）。 邊跨： 中跨： 平均跨（計算支座彎矩時取用）： 計算結果如表7所示。表7 橫向支承梁L-2彎矩計算表項次荷載簡圖恒荷載恒荷載活荷載活荷載活荷載活荷載內力組合+146.94-124.7520.98-124.75+125.95-180.1965

21、.99-110.68+66.11-124.7583.49-124.75+143.20-139.2320.98-69.21最不利內力組合項次+組合值/66.11-124.7520.98-69.21組合項次+組合值/146.94-180.1983.49-124.75 注：跨跨中彎矩時根據(jù)求得的支座彎矩按未等效前的實際荷載取悅離體求出的。b) 剪力計算：邊跨： 中跨： 平均跨（計算支座彎矩時取用）： 結果如表8所示。表8 橫向支承梁L-2剪力計算項次荷載簡圖00內力組合117.55-159.0969.66-117.46-69.66159.0962.40-90.15138.60-48.53-138.6

22、090.15108.32-168.33150.35-50.86-127.3987.81103.77-161.4481.15-57.76-81.1580.01組合項次 組合值62.40-90.1569.66-48.53-69.6680.01組合項次 組合值117.55-168.33150.35-117.46-138.60159.094)正截面承載力計算a) 確定翼緣寬度?？缰薪孛姘碩形截面計算。根據(jù)混凝土設計規(guī)范（GB50010-2002）第7.2.3條的規(guī)定，翼緣寬度取較小值。邊跨： 取較小值。中間跨： 取較小值。支座截面仍按矩形截面計算b) 判斷截面類型。在縱橫梁交接處，由于板、橫向梁和縱向梁的負彎矩鋼筋相互交叉重疊，短跨方向梁（橫梁）的鋼筋一般