混凝土结构课程设计——钢筋混凝土双向板肋形楼盖设计

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1、混凝土结构课程设计设计题目:钢筋混凝土双向板肋形楼盖设计 学院: 土木与环境工程学院 班级： 姓名： 学号: 指导教师： 北京科技大学 14年6月目 录一、设计任务书11、设计目的和方法12、设计任务13、设计资料14、设计要求、设计成果6、设计要求2二、设计说明书31、结构布置及构件尺寸选择32荷载设计值4 板的计算43.1按弹性理论设计板43.11 A区格板计算3。1。2 B区格板计算.1。3 C区格板计算7。1。4 D区格板计算3.。选配钢筋13.2按塑性理论设计板:103。1 区格板计算123.2 B区格板计算13.23 C区格板的计算53.4 D区格板的计算双向板支承梁设计14。1纵

2、向支承梁L1设计20.1计算跨度20.1。2荷载计算41.3内力计算.14。1。4正截面承载力计算54。. 斜截面受剪承载力计算264.2 横向支承梁L2设计24.2.1计算跨度。2。2。2荷载计算24.23内力计算。294.。正截面承载力计算32。 斜截面受剪承载力计算34三、参考文献5四、设计心得3636 / 41一、设计任务书1、设计目的和方法 通过本设计对所学课程内容加深理解，并利用所学知识解决实际问题；培养学生正确的设计观点、设计方法和一定的计算、设计能力,使我们掌握钢筋混凝土现浇楼盖的设计方法和步骤；培养用图纸和设计计算书表达设计意图的能力，进一步掌握结构施工图的绘制方法。 根据某

3、多层建筑平面图,楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构的要求，并考虑支承结构的合理性确定主、次梁的结构布置方案。确定板的厚度和主、次梁的截面尺寸及钢筋和混凝土强度等级.按照塑性内力重分布的方法进行板、次梁的内力和配筋的计算。按照弹性理论进行主梁的内力和配筋的计算。2、设计任务某二层建筑物,为现浇混凝土内框架结构(中间为框架承重，四周为墙体承重)，建筑平面示意图见下图。试对楼盖（包括标准层和顶层)进行设计。图1-1 楼盖结构平面布置3、设计资料（1）建设地点:北京市(2)楼面做法：水磨石地面、钢筋混凝土现浇板,2mm 石灰砂浆抹底。（3)荷载：永久荷载主要为板、面层以及粉刷层自重，钢筋混凝土容重25

4、kNm3，水泥砂浆容重203，石灰砂浆容重17kNm，恒载分项系数=.。活载分项系数=。3或1。4。（4）材料：平面尺寸ly5.1m,lx4.5m。楼面均布活荷载q=50kNm。混凝土强度等级为C25。采用HRB335钢筋。4、设计要求（)楼盖、屋盖的结构平面布置。（2)楼盖板的内力分析与配筋计算(考虑内力重分布）.次梁的内力分析与配筋计算(考虑内力重分布）。（3） 主梁的内力分析与配筋计算。、设计成果(1）设计计算说明书一份，包括封面、设计任务书、目录、计算书、参考文献、附录、设计心得。(2)楼板配筋图、次梁配筋图、主梁的弯矩包络图和配筋图。6、设计要求(1）独立完成，严禁抄袭.（2)设计计

5、算书要完整、计算过程及结果正确，表达清晰。（3)配筋图要达到施工图的要求,施工图上的配筋应与计算书的计算结果一致。原则要打印.二、设计说明书1、结构布置及构件尺寸选择双向板肋梁楼盖由板和支承梁构成。双向板肋梁楼盖中,本双向板肋梁楼盖设计双向板区格平面尺寸ly=。1,l=4。5m,即支承梁短边的跨度为4500mm，支承梁长边的跨度为500m,根据图1所示的柱网布置,选取的结构平面布置方案如图12所示。图2- 双向板肋梁楼盖结构平面布置图板、次梁和主梁的截面尺寸拟定：板厚的确定：连续双向板的厚度一般大于或等于l/50=5105002mm，且双向板的厚度不宜小于80m，故取板厚为120mm. 支撑梁

6、截面尺寸：根据经验，支撑梁的截面高度h=l14/8,长跨梁截面高度h=（100/14510/8)364。3637.5mm，故取h500mm。长跨梁截面宽 =h/3h2=（50/35/2）=16250mm，故取b=20m。短跨梁截面高 h=（45014450/8）mm=321462.m,故取h=500mm 短跨梁截面宽 b= /3h/240/340/2=3.320mm，故取b=0m.由于板面的载荷沿短跨方向传递程度要大于沿长跨方向的传递程度,故取得短跨梁尺寸要偏大一点.2荷载设计值由于活荷载标准值大于4kNm,则取 =1。3。恒荷载设计值：=1.3=6。5k/m2活荷载设计值:= 1.30mm厚

7、水磨石地面：0.65kN/m20mm厚钢筋混凝土现浇板：12m2kN/m3=3kN/20mm厚石灰砂浆抹底：.020m1k/m30。4k/m2 =0.65+0。34=3.9kN/m2 g=3.991.248kN/m2折算恒载设计值:=g+q/2。99+6./2=7.2km2折算活荷载设计值：p=q2=.5/23。25kNm2荷载设计值：p=g+=4。788+.5=11。28kN/m2。 板的计算3。1按弹性理论设计板此法假定支撑梁不产生竖向位移且不受扭，并且要求同一方向相邻跨度比值lmin /lmax 0。75,以防误差过大。当求各区格跨中最大弯矩时，活荷载应按棋盘式布置,它可以简化为当内支座

8、固支时g+/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时作用下的弯矩之和。所有区格板按其位置与尺寸分为A、B、C、D四类，计算弯矩时,考虑混凝土的泊松比u0.2(查混凝土结构设计规范(50002002）第4.条）弯矩系数可查混凝土结构设计附表.图2- 荷载布置图。1 A区格板计算(1）计算跨度中间跨：l4.51。05lo=1.（4.5-。2）=4515 ly=5.1m1.05o=10(5.10。2）=5.4m lxly=4.5/5。=0.8(2)跨中弯矩区格板是中间部位区格板，在 g+q/2作用下，按四边固定板计算；在作用下按四边简支计算。A区格板弯矩系数查混凝土结构设计附表2,结果如表1所示。表2。

9、1 A区格板弯矩系数 lx/lymxmxy四边固定880.100110.06030。044四边简支0.880.05700354- Mxu=x1uMx2 (x1+0。my1）（q/)x2+（x22y)（q/2）lx =（023+0.20。061)。44.52+(0.0578+2。354）3.25。5=8。13kNm/m Mu=MyuM2 =（my1+0。mx1)(g/2）lx2（my+0.x2）（q2)lx2 （0.01020。01).24。52+(。03540。0。57)3.。56.3k.m/m(3)支座弯矩 a支座:xa=mx（+/)x2-0067.244.52=8。84kN。m/m b支座

10、：Myb=m（gq/)l2=-0447.244。52=-798kNm/m（）配筋计算截面有效高度：由于是双向配筋，两个方向的截面有效高度不同。考虑到短跨方向的弯矩比长跨方向的大，故应将短跨方向的跨中受力钢筋放置在长跨方向的外侧。因此，跨中截面h0=12025=5mm（短跨方向),0y=1203=85m(长跨方向)；支座截面h0=0x=95m.对A区格板，考虑到该板四周与梁整浇在一起,整块板内存在穹顶作用,使板内弯矩大大减小，故其弯矩设计值应乘以折减系数.,近似取r为0.95，f0N/m。跨中正弯矩配筋计算： Asx=0.Mxu/rsfy =88.30/（3000.959）=240。2mmAsy

11、=。8My/rsh0fy =0。6.1316/（3000。955）=202。4mm2 支座配筋见B、C区格板计算,因为相邻区格板分别求得的同一支座负弯矩不相等时，取绝对值的较大值作为该支座的最大负弯矩.3。12 B区格板计算。（1)计算跨度。边跨：lx=lnh/2b=（4。-0150./)0.12/2+0。/2=4.9。05l=1。5（。0。1。2/）=4.4m中间跨:ly=51m1。05lo1.05(5.11）=5.20l/y=4。395.1=0.86（2）跨中弯矩. 区格板是边区格板，在 +q2作用下,按三边固定一边简支板计算;在q/2作用下按四边简支计算。B区格板弯矩系数查混凝土结构设计

12、附表2,结果如表2。2所示。表2B区格板弯矩系数lx/lmxmymxy三边固定，一边简支.800285.01420。068700566四边简支.860960。050-Mx=x1uMx2u （x1+0.2my1)（+q/）lx2+(mx2+0。m2)(2)lx2 （。02+0.20。012)7。4。32+（。046+0.20.035）3。254.392=792N./myu=1u+My =（my1+0.2mx1)（g+q/）l2(my2+2mx2）(q/2）lx2 =（0.0142+020。0285)。24.9(0.0350+0.0。046).254.9 =5。59N。m/m（）支座弯矩。a支座:

13、Mx=mx（+q2)lx2=00687744。392.5k。m/m b支座：Myby（+q/2）lx2=-0.566。44。392=-7。90kN.m/m(4)配筋计算.近似取为0.95,y=30Nmm2,hx=95m，y=85mm。跨中正弯矩配筋计算: A=Mxu/rsh0fy =。906/(30009595)=22.5syM/rsh0fy =5。510/（3000.955)=230.75mm支座截面配筋计算:支座：取较大弯矩值为.k。m/m。Asxaxa/fy=9。506/（30。95）=354。20mm2c支座配筋见区格板计算。3。1。 区格板计算(1)计算跨度。中间跨：x.5边跨:y=

14、5.1025+1/2490m 674kN.属于第一类形截面.（）正截面承载力计算。按弹性理论计算连续梁内力时,本设计资料图中中间跨和边跨的计算跨度都取为支座中心线间的距离，故所求的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线间的。而实际上正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的控制截面在支座边缘，所以计算配筋时,将其换算到截面边缘。纵向支撑梁-1正截面承载力计算见表9。根据混凝土设计规范GB001200第9.5.1条的规定，纵向受力钢筋的最小配筋率为0。2和0.45中的较大值，这里即0.。表中的配筋率满足要求，配筋形式采用分离式。表9 纵向支承梁L-正截面受弯承载力计算 计算截面计算过程跨中、5支座B、跨中

15、2支座、D中间跨中ly.3-9。324。1-4.2567532.66-31V-4-。607.3-72.844604。25-61.932.3。20。080.170.09.000。091.0670.000.0900。1130.0610.0050.0960.0690.000。9530.930.0970.920.960。98536。0362。9936。432。2928.41。412。68选配钢筋528161514222实配As（mm2)5568022265645222配筋率0。7%0630。00。230。570。40234。5 斜截面受剪承载力计算纵向支承梁L1斜截面受剪承载力计算见表1,根据混凝土设

16、计规范B50010002第10。21条的规定该梁中箍筋最大间距为200mm.表10 纵向支承梁L2斜截面受剪承载力计算 计算截面计算过程A支座B支座左B支座右C支座左C支座右l4。3067。664。54.45.1截面满足要求22.02334 按构造配筋。119.170。003箍筋直径和肢数HR33 8 双肢321214212实配间距/mm200020200220配筋率0.25=03纵向支撑梁配筋图如图2-8所示:.2 横向支承梁L-设计取横向支撑梁截面尺寸为200mm50mm，符合设计要求。横向支撑梁有关尺寸以及支撑情况如图4图5所示:图20横向支撑梁计算简图4。2.1 计算跨度。由于此结构属

17、于内框架结构,梁在外墙上的支撑长度为墙厚a=30mm,内柱子的尺寸为30mm300mm。故：边跨计算跨度：=+/2+/2=.495m; 1.0+b2=4。528m,取最小值=4.495m.中跨计算跨度:=45。平均计算跨度:=4.498m所以跨度差（.5-4。49）/45=0040可按等跨连续梁计算.2。2荷载计算由板传来的恒荷载设计值：= kN/m ；由板传来的活荷载设计值： kN/ ； 梁自重： kN/m ; 梁粉刷抹灰:1.2=0.3 k/m ; 梁自重及抹灰产生的均布荷载设计值: k/m.横向支承梁L-2的计算简图如图6所示：4.2.3内力计算。图211 三角形荷载计算简图按弹性理论设

18、计计算梁的支座弯矩时，可按支座弯矩等效原则，按下列式将三角形载荷和梯形载荷等效为均布载荷.对于三角形载荷作用时： （）弯矩计算:（k值由附表查得）边跨：N.m kN。m N。m 中跨：kN. .m kN。m平均跨（计算支座弯矩时取用） kN. N.m N。m 横向支承梁弯矩计算如表11所示：表1横向支承梁L弯矩计算项次荷载简图恒荷载恒荷载活荷载0.48活荷载4活荷载活荷载5.4内力组合+5。7-49.6618。224966+942-9。5549。6+1.8274。44.743.37+9。855.952。3-24。88最不利内力组合项次+组合值（k.m）19。427.442。34.6组合项次+组

19、合值/（kN.m)9.58-5。955。5024。88注：无k值系数的弯矩是根据结构力学的方法由比例关系求出的。由以上最不利荷载组合的弯矩叠画出包络图如下图212所示:图10 纵向支撑梁弯矩包络图（2)剪力计算:(k值由附表查得）边跨： kNm km kN. 中跨: kN kN。m N。m表12 横向支承梁L2剪力计算项次荷载简图恒荷载恒荷载活荷载活荷载活荷载活荷载内力组合+64.6-6。77。61+317-456387251392。834。1+2.98.14.44最不利内力Vmin组合项次+Vmin组合值/（k.）3.9.28461Vmax组合项次+Vmax组合值/(Nm)4.645。42。

20、74.正截面承载力计算（1)确定翼缘宽度。跨中截面按T形截面计算。根据混凝土设计规范GB50010-202第7.2.3条的规定,翼缘宽度取较小值.边跨： 取较小值中间跨: 取较小值支座截面仍按矩形截面计算。(2）判断截面类型。在纵横梁交接处,由于板,横梁及纵梁的负弯矩钢筋相互交叉重叠，短跨方向梁的钢筋一般均在长跨方向梁钢筋的下面，梁的有效高度减小。因此进行短跨方向梁支座截面承载力计算时，应根据其钢筋的实际位置来确定截面的有效高度。一般取值为:单排钢筋时,;双排钢筋时，。此处按单排钢筋考虑，取(跨中)，(支座) =81。87 kNm59.58Nm属于第一类形截面。（3）正截面承载力计算。按弹性理

21、论计算连续梁内力时，本设计资料图中中间跨和边跨的计算跨度都取为支座中心线间的距离,故所求的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线间的。而实际上正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的控制截面在支座边缘，所以计算配筋时，将其换算到截面边缘。横向支撑梁L1正截面承载力计算见表13根据混凝土设计规范GB500-2002第9。5.条的规定，纵向受力钢筋的最小配筋率为0.和。45中的较大值，这里即.表1中的配筋率满足要求，配筋形式采用分离式.表13 横向支承梁-21正截面受弯承载力计算 计算截面 计算过程边跨中1、3支座B中间跨中x59.5874。4435。50966V-9。235。85235。049.6608

22、60。94。5。072。90.099.0520。0750.90.9480.4。96342.63559。242。1390.67选配钢筋52512410510实配A（mm2)5655531 39配筋率0510。570。30。4025 斜截面受剪承载力计算纵向支承梁L-斜截面受剪承载力计算见表4,根据混凝土设计规范GB5000-2002第10。2条的规定该梁中箍筋最大间距为200mm。表14 横向支承梁L-2斜截面受剪承载力计算 计算截面计算过程A支座B支座左支座右y64.6。882.57V 截面满足要求22.0.0.4V 按计算配筋0.10010。00箍筋直径和肢数HR5 双肢2123122121

23、278 159实配间距/mm200020配筋率=0.5%=0。3%横向支撑梁配筋图如图2-11所示：三、参考文献1. 混凝土结构设计规范（GB-501002)中国建筑工业出版社。混凝土结构荷载规范（B500-00）中国建筑工业出版社 。混凝土结构设计中国建筑工业出版社 梁兴文、史庆轩编4.混凝土结构设计原理中国建筑工业出版社 梁兴文、史庆轩编5。混凝土结构武汉理工大学出版社张保善编6.混凝土结构基本原理中国建筑工业出版社 同济大学编7。混凝土及砌体结构中国建筑工业出版社 王振东编8。钢筋混凝土原理清华大学出版社 过镇海编四、设计心得本次课程设计历时两周,除了可能是我们对于知识掌握的不牢靠，很大

24、部分却是第一次接触这种运用上的恐惧.似乎总是不相信自己能做好,要不停的翻书，不停的观摩其他人，不停论证，最后才畏首畏尾的下手。不过这却也可以从另外一个方面看出来大家对这次的重视，未尝不是一件好事。设计时，双向板设计是有例题的，依葫芦画瓢自然被用了上来，可一碰到有出入的地方却又是要研究一番。 一些看起来很简单的东西,可是操作起来就是很麻烦，出的错一次又一次,“纸上得来终觉浅，知是此事要躬行有些东西确是需要熟能生巧的.而我们千万不要总是觉得自己看着表面知道便懒得动手，其实你只要一动手会发现，很多细节东西自己都是模棱两可，要完完整整的做出一个设计不是一件容易的事情,有时候不仅知其然，还要知其所以然.我们要学的不仅仅是做一件事的能力，更多的是静下心来做出一件成果,不达目的不罢休的职业态度.通过这次课程设计,我也让我有足够的时间对这学期所学的知识有一个整理，明白这些知识的具体应用.双向板肋梁楼盖设计只是混凝土结构设计中的冰山一角，而其包含知识之多、过程的繁琐足以让我知道,要掌握好混凝土结构设计这门课,还需要对书本知识的充分理解和以后多进行实际运用。文中如有不足，请您见谅！