钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计书

钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计书

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。

LLL

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6.0m，次梁的跨度为6.3m，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)×6300=350 ~525mm，取h=500mm，截面宽b=(1/3 ~ 1/2)h=(1/3 ~ 1/2) ×500=167 ~250mm，取b=200mm。

主梁截面高度应满足h=(1/14 ~ 1/8 )l=(1/14 ~ 1/8) ×6000=429~750mm,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=0.4 kN/㎡ 80mm厚钢筋混凝土板：0.08×25=2.0 kN/㎡

15mm厚混合沙浆天棚抹灰：0.015×17=0.255 kN/㎡

小计 2.655 kN/㎡

活荷载标准值： 10.0 kN/㎡

2

因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于4.0kN/m，所以活荷载分项系数取1.3， 恒荷载设计值：g=2.655×1.2=3.168 kN/㎡ 活荷载设计值：q=10×1.3=13.0kN/㎡

荷载设计总值：g+q=16.186kN/㎡, 近似取16.2kN/㎡ （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lo1=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 1 B 2 C 截面位置 边跨跨中 离端第二支座 中间跨跨中 中间支座 弯矩系数M 计算跨度l0(m) 2MM(gq)l01/11 l01=1.82 -1/11 l01=1.82 1/16 l02=1.80 -1/14 l02=1.80 16.2×1.82×-16.2×1.82× 1.82/11=4.88 1.82/11=-4.88 16.2×1.80×-16.2×1.80×1.80/16=3.28 1.80/14=-3.75 (kN.m)

（4） 配筋计算——正截面受弯承载力计算

板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C25混凝土 a1=1.0,fc=11.9N/ mm2，HPB235钢筋，fy=210 N/ mm2。 对轴线②~⑤间的板带，考虑起拱作用，其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20%。板配筋计算过程见表。

板的配筋计算 1 B 2 C 截面位置 弯矩设计值（kNm） αs=M/α1fcbh02 4.88 0.114 0.121 -4.88 -0.114 0.1<-0.121<0.35 -411 10@190 As=413 3.28 0.077 0.08 272 8@180 As=279 -3.75 -0.088 0.1<-0.092<0.35 313 8@160 As=314 ξ112s轴线 ①~② ⑤~⑥ 计算配筋（mm2） 411 AS=ξbh0α1fc/fy 实际配筋10@190 （mm2） As=413

轴线②~⑤ 计算配筋（mm2） 411 AS=ξbh0α1fc/fy 实际配筋（mm2） 配筋率验算pmin= 10@190 As=413 411 10@190 As=413 0.8×272=218 0.8×313=250 8@180 As=279 8@180 As=279 0.45ft/fy=0.45P=As/bh =0.52% ×1.27/210=0.27% P=As/bh =0.52% P=As/bh =0.47% P=As/bh =0.47% （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

板传来的荷载：3.186×2.0=6.372kN/m

次梁自重： 0.2×（0.5-0.08）×25×1.2=2.52 kN/m

次梁粉刷： 2×0.015×（0.5-0.08）×17×1.2=0.257 kN/m

小计 g=9.149 kN/m 活荷载设计值： q=13×2.0=26 kN/m

荷载总设计值： q+g=26+9.149=35.149 kN/m 近似取荷载35.15 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=(6300-120-300/2)+240/2=6150mm l011=1.025ln=1.025×6300=6181mm 故边跨板的计算跨度取lo1=6150mm 中间跨： l02=ln=6300-300=6000mm 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（6150-6000）/6000=2.5%小于10%，可按等跨连续梁

计算。 由表可分别查得弯矩系数M和剪力系数V。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 1 B 2 C 截面位置 边跨跨中 离端第二支座 中间跨跨中 中间支座 弯矩系数M 计算跨度l0(m) 1/11 l01=6.15 -1/11 l01=6.15 1/16 l02=6.0 -1/14 l02=6.0 MM(gq)l02(kN.m)

截面位置 剪力系数V 净跨度ln 35.15×-35.15×35.15×-35.15×22226.15/11=120.86 6.15/11=-120.86 6.0/16=79.1 6.0/14=-90.4 次梁的剪力设计值的计算 A B(左) 边支座 离端第二支座 0.45 ln1=6.03 0.6 ln1=6.03 B(右) 离端第二支座 0.55 ln2=6.0 C 中间支座 0.55 ln2=6.0 0.6x25.15x6.03 0.55x25.15x6.0 0.55x25.15x6.0 VV(gq)ln 0.45x35.15x6.03 =95.38kN =127.17kN =116kN =116kN (kN) （4）配筋计算

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=6000/3=2000mm

b’f=b+Sn=200+2000-2000=2000mm ’

故取bf＝2000mm

C25混凝土 a1=1.0, fc=11.9 N/ mm2, ft=1.27 N/ mm2 ; 纵向钢筋采用HRB335，fy=300 N/

mm2 , 箍筋采用HPB235，fyv=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。

次梁正截面受弯承载力计算 截面 弯矩设计值（kNm） αs=M/α1fcbh02 1 120.86 B -120.86 2 79.1 C -90.4 120.86x106/(1x11.9 120.86x106/(1x11.9 x2000x4652)= x200x4652)= 0.023 0.235 0.023 0.1<0.272<0.35 0.272x200x465 x1x11.9/300 =1003.4 2Ф22+1Ф18 As=1014.5 79.1x106/(1x11.9 90.4x106/(1x11.9 x2000x4652)= x2000x4652)= 0.0154 0.176 0.0155 0.1<0.195<0.35 ξ112s选 配 钢 筋 0.023x2000x465 计算配筋（mm2） x1x11.9/300 AS=ξbh0α1fc/fy =848.5 2Ф18+1Ф22 实际配筋（mm2） As=889.1 0.195x2000x465 0.0155x2000x465 x1x11.9/300 x1x11.9/300 =719.4 =571.8 1Ф22+ 2Ф12 As=606.1 2Ф20+1Ф12 As=741.1

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- bf=465-80=385mm且hw/b=465/200=1.93<4,故截面尺寸按下式计算： 0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x200x465=276.7kN > Vmax =127.17kN 故截面尺寸满足要求

次梁斜截面承载力计算见下表： 截 面 V(kN) A 95.38 276.7>V 截面满足 82.7V 满足 B左 127.17 276.7>V 截面满足 82.7V 满足 B右 116 276.7>V 截面满足 82.7V 满足 C 116 276.7>V 截面满足 82.7V 满足 0.25cfcbh0(kN) Vc0.7ftbh0(kN) 选用钢筋 AsvnAsv1 s1.25fyvAsvh0/(VVc) 实配箍筋间距 VcsVc1.25fyvAsvh0 s

（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=1218=216mm,取250mm. 梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=1222=264mm，取300mm. 纵筋的截断点距支座的距离: l=ln/5+20d=6022/5+20x22=1644.4mm, 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）

次梁传来的荷载： 9.149×6.3=57.64kN 主梁自重（含粉刷）：[（0.65-0.08）×0.3×2.0×25+2×（0.65-0.08）×0.015×17×2.0] ×1.2 =10.958kN

恒荷载设计值： G=57.64+10.958=68.6kN 活荷载设计值： Q=26×100.86.3=163.8 kN （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400mm×400mm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=(6000-200-120)+400/2+400/2=6080mm Lo1=1.025ln+b/2=(600-200-120)+200=6022mm 故lo1取6022mm 中跨 lo2=6000mm 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：

弯矩:Mk1Glk2Ql，式中k1和k2由附表1查得

主梁的弯矩设计值计算（kNm） 项次 1 恒载 荷载简图 kM1

kMB kM2 kMC 弯矩图示意图 0.244 -0.2674 0.067 -0.2674 ———— ———— ———— ———— 100.8 -110.3 27.6 -110.3 0.289 -0.133 -0.133 -0.133 ———— ———— ———— ———— 285.1 -130.95 -130.7 -130.95 -0.044 -0.133 0.200 -0.133 ———— ———— ———— ———— -43.4 -130.95 196.6 -130.95 0.229 -0.311 0.096 -0.089 ———— ———— ———— ———— 225.9 -306.2 94.3 -87.6 -0.089/-0.089 0.17 -0.311 3 ———— ———— ———— ———— -87.6 167.1 -306.2 -29.3 ①+③ 57.4 ①+④ ①+② -416.5 -103.1 ①+⑤ -416.5 2 活载 3 活载 4 活载 5 活载 组合项次 Mmin(kN·m)

组合项次 Mmax(kN·m) ①+② ①+⑤ ①+③ ①+④ 385.9 -197.9 224.2 -197.9 ②、剪力设计值： 剪力:Vk3GK4Q,式中系数k3,k4,由附录1中查到，不同截面的剪力值经过计算如表所示。 主梁的剪力计算（kN） k项次 荷载简图 VA① 恒载 ② 活载 ④ 活载 ⑤ 活载 组合项次 Vmax(kN) 0.733 50.3 0.866 141.9 0.689 112.9 -0.089 -14.6 ①+② 192.2 kVBl kVBr-1.267 -86.9 -1.134 -185.7 -1.311 -214.7 -0.089 -14.6 ①+⑤ -101.5 1.00 68.6 0 0 1.222 200.2 0.788 127.4 ①+④ 268.8 组合项次 ①+⑤ ①+④ ①+② Vmin(kN) 35.7 -301.6 68.6 ③弯矩、剪力包络图绘制 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MC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，VB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

0跨中正弯矩按Ｔ形截面计算，因f

’

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bf=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 ’’’

a1fcbfhf(ho-hf/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

h/h80/6150.1300.10截面 弯矩设计值（kN.m） αs=M/α1fcbh02 385.9 1 －370 B 224.2 0.025 0.025<0.518 1219.8 2 －103.1 0.08 0.083<0.518 592.6 0.047 0.048<0.518 2246.7 0.308 0.380<0.518 3622.8 6Ф22 1Ф20 As=2595.2 112s 计算配筋（mm2） AS=ξbh0α1fc/fy 实际配筋(mm2) 选配 钢筋 6Ф22 As=2281 4Ф20 As=1256 2Ф20 As=628

②箍筋计算——斜截面受剪承载力计算 验算截面尺寸：

’

hw =ho- bf=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： 截 面 V(kN) A 192.2 548.9>V 截面满足 164.02V 截面满足 254.69V 截面满足 254.69V 150 _____ 256.8V 100 _____ AsbVVcs 0.8fysina选配弯起钢筋 _____ 120 _____ (As=314.2) 验算最小配筋率 说明 Psv=Asv/bs=100.6/300x150=0.00224>0.24 ft/fyv=0.00145,满足要求 为了施工方便，除加密区箍筋间距一律为150mm 5、两侧附加横向钢筋的计算：

由次梁传递给主梁的全部集中荷载设计值为:

F=1.2x57.64+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Vc0.7ftbh0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1.2lh0。

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

1.2l1.7h0。

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=1222=264mm，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。