钢筋混凝土整体式单向板肋型楼盖设计书.doc
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目录设计要求 2钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计计算书 4 一、楼盖梁格布置及截面尺寸确定. 4二、 板的设计按考虑塑性内力重分布设计 4(1)、荷载计算. 4(2)、计算简图(采用五跨连续梁形式) 5(3) 弯矩设计值 5(4) 配筋计算正截面受弯承载力计算 6(5)板的配筋图绘制.6(6)抗裂验算7(7)挠度验算(按弹性简支梁考虑):. 7三、次梁的设计按考虑塑性内力重分布设计.7(1)、荷载设计值:.7(2)、计算简图.8(3) 弯矩设计值和剪力设计值的计算.8(4)配筋计算 .9(5)施工图的绘制. 10(6)抗裂验算 10(7)挠度验算(按弹性简支梁考虑):. 11四、主梁设计主梁内力按弹性理论设计:. 11(1)荷载设计值。. 11(2)计算简图. 11(3)集中荷载作用下的内力计算 11(4)均布荷载作用下的内力计算. 14(5) 最不利内力组合. 16(6)配筋计算承载力计算. 18(7)主梁正截面抗弯承载力图(材料图)、纵筋的弯起和截断 20(8)抗裂验算 21(9)挠度验算(按弹性简支梁考虑).23设计要求一、设计目的钢筋混凝土结构课程设计是水工专业教学的重要内容,通过课程设计一方面加深同学门对本课程所学内容的理解,做到理论联系实际,另一方面让同学们进行工程师的基本训练,为走向工作岗位打下一定基础。二、设计题目钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计三、设计资料某水电站生产副厂房为3级水工建筑物,采用钢筋混凝土现浇单向板肋形楼盖,其结构布置如图所示:楼盖设计条件如下:1) 厂房按正常运行状况设计;2) 楼面均布荷载标准值为5kN/m2;3) 楼面层用20mm厚水泥砂浆抹面(重度为20kN/m3),板底及梁用15mm厚混合砂浆粉底(重度为17kN/m3);4) 混凝土强度等级为C20,钢筋除主梁和次梁的主筋采用HRB335钢筋外,其余均采用HRB235钢筋;5) 结构环境类别为一类;6) 使用要求:梁、板允许挠度如下:楼盖允许挠度(以计算跨度计算)短期组合长期组合当7m时/200/250当7m9m时/300/400最大裂缝宽度允许值如下:短期组合:max=0.4mm; 长期组合: max=0.35mm7)采用的规范:水工混凝土结构设计规范(SL/T19196)。四、设计内容(1)完成设计计算书一份。内容包括:1)板、主梁和次梁的截面尺寸的拟定;2)板、主梁和次梁的荷载计算、内力计算(按弹性体系方法)主梁的弯矩包络图和剪力包络图;3)构件截面配筋计算。(2)绘制楼盖结构施工图。内容包括:1)梁板结构布置图;2)板的模板图及配筋图;3)次梁的模板图及配筋图;4)主梁模板图、配筋图及材料图;5)主梁钢筋表;6)设计说明,如混凝土强度等级、钢筋级别、混凝土保护层厚度、钢筋的制作及构件的抹面粉底等。钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计计算书一、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6.0m,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。图1: 楼盖结构的平面布置图按钢度要求多跨连续单向板的厚度hl/40=2000/40=50,单向板最小厚度,工业建筑楼板(水电站生产副厂房)为80mm,所以板厚可取h=80。次梁截面高度应满足(1/18 1/12)l=(1/18 1/12)6000=429 500mm,取h=500mm,截面宽b=(1/3.5 1/2)h=(1/3.5 1/2) 500=143 250mm,取b=200mm。主梁截面高度应满足h=(1/14 1/8 )l=(1/14 1/8) 6000=429750mm,取h=700mm,截面宽度b=(1/3.5 1/2)h=(1/3 .5 1/2) 700=200 350mm,取b=300mm。二、 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: 0.0825=2.0 kN/15mm厚混合沙浆天棚抹灰:0.01517=0.255 kN/小计 2.655 kN/ 活荷载标准值: 5 .0 kN/因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于,所以活荷载分项系数取, 恒荷载设计值:g=2.6551.2=3.168 kN/ 活荷载设计值:q=5.01.3=6.5kN/ 荷载设计总值:g+q=9.668kN/, 近似取10.0kN/(2)、计算简图(采用五跨连续梁形式)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: 故边跨板的计算跨度取=1820mm中间跨的计算跨度取=2000-200=1800mm由于两者差距较小(1.1%)简便起见,可取=1800mm。 图2:板的实际结构图图3:板的计算简图(3) 弯矩设计值由水工钢筋混凝土结构学表9-2查得:板的弯矩系数M,,板的弯矩设计值计算过程见下表表1 板的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)=1.8=1.8=1.8=1.8(kN.m)11=2.95-11=-2.9516=2.03-14=-2.32(4) 配筋计算正截面受弯承载力计算板厚80mm, =80-20=60mm,b=1000mm,C20混凝,=1.0,=9.6N/ mm2,HPB235钢筋,=210 N/ mm2。 对轴线间的板带,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。表2 板的配筋计算截面位置1B2C 弯矩设计值()2.95-2.952.03-2.320.048-0.0480.033-0.038 0.049-0.0470.034-0.037轴线 计算配筋(mm2)13412994105实际配筋(mm2)6200620062506250=142=142=113=113轴线计算配筋(mm2)1341290.894=760.8105=84实际配筋(mm2)6200620062506250=134=134=113=113配筋率验算: =0.16% =0.16% =0.14% =0.14%(5)板的配筋图绘制由弯矩配筋计算表的其安全配筋量很小,故其配筋可按构造要求:,可得板的单宽配筋为:66,即其配筋为:6160,其中:。板中除配置计算钢筋(按构造要求)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。图4: 板的配筋图(6)抗裂验算由水工钢筋混凝土结构学附录5表1查得:=0.40mm。由表2得:其最大裂缝处为B处。 已知数据:=30+=33mm,b=6000mm,=80-33=47mm,=168,=2MPaB处裂缝验算:= =0.054= =377N/(30+c+0.07)=2.1(30+30+0.07)=0.27mm。符合要求:。(7)挠度验算(按弹性简支梁考虑):由梁板允许挠度得:=2/200=0.01m。均布荷载作用下的挠度计算:已知数据:q=10kN/m,=2m,=2MPa,I=8533, = =1.22m。符合条件:。三、次梁的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: 3.1862.0=6.372kN/m次梁自重: 0.2(0.5-0.08)251.2=2.52kN/m次梁粉刷: 20.015(0.5-0.08)171.2=0.257kN/m小计 g=9.149 kN/m活荷载设计值: q=6.52.0=13 kN/m荷载总设计值: q+g=13+9.149=22.149 kN/m 近似取荷载22.15 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: =(6000-120-300/2)+240/2=5850mm =1.025(6000-120-300/2)=5874mm故边跨板的计算跨度取=5850mm中间跨:=6000-300=5700mm(边跨净跨长近似取=5.7m)由于两者差距较小(3.0%)简便起见,可取=5800mm。 次梁的实际结构图图5:次梁计算简图(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3%小于10%,可按等跨连续梁计算。 由表可分别查得弯矩系数和剪力系数。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表:表3: 次梁的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)=5.8=5.8=5.8=5.8(kN.m)11=67.74-11=-67.7416=46.57-14=-53.23表4: 次梁的剪力设计值的计算截面位置A边支座 B(左) 离端第二支座B(右) 离端第二支座C中间支座剪力系数 0.450.60.550.55净跨度ln=5.7=5.7=5.7=5.7(kN)0.45=56.82kN0.6=75.76kN0.55=69.44kN0.55=69.44kN(4)配筋计算 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,由水工钢筋混凝土结构学表2-3得其翼缘宽度取下面二项的较小值: =6000/3=2000mm =b+=200+(2000-200)=2000mm 故取2000mm C20混凝,=1.0,=9.6N/ mm2,纵向钢筋采用HRB335,=300 N/ mm2 , 箍筋采用HPB235,=210 N/ mm2 , =-a=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。截面1B2C 弯矩设计值()67.74-67.7446.57-53.230.016-0.0160.011-0.0130.016-0.0160.011-0.013选配钢筋计算配筋(mm2)477477328387实际配筋(mm2)218218312216=509=509=339=402表5: 次梁正截面受弯承载力计算(=0.20%,=300) 注:为方便配筋,顶层和底层均配218。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: =465-80=385mm且/b=385/200=1.93 Vmax =75.76kN故截面尺寸满足要求表6: 次梁斜截面承载力计算表截 面ACV56.8275.7669.4469.44223.2V截面满足223.2V截面满足223.2V截面满足223.2V截面满足=71.61 71.61V无需配箍筋1.1 71.61V无需配箍筋71.61V无需配箍筋由该表得其箍筋可按够着要求选配,h=500,KV,=200mm,取6,s=250mm。(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,梁面纵筋的锚固长度按下式确定:=4018=720(mm),=750mm。梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l12d=1222=264mm,取300mm.纵筋的截断点距支座的距离: 1.2750=900(mm),取=900mm。 次梁横截面较狭高,还需配腰筋26。图6:次梁配筋图(6)抗裂验算由水工钢筋混凝土结构学附录5表1查得:=0.40mm。由表2得:其最大裂缝处为B处。 已知数据:=30+=39mm,b=300mm,=500-39=461mm,=509,=2MPaB处裂缝验算:= =0.022= =332N/(30+c+0.07)=2.1(30+30+0.07)=0.30mm。符合要求:。(7)挠度验算(按弹性简支梁考虑):由梁板允许挠度得:=2/200=0.01m。均布荷载作用下的挠度计算:已知数据:q=22.15kN/m,=6m,=2MPa,I=312500, = =6m。符合条件:。四、主梁设计主梁内力按弹性理论设计:(1)荷载设计值。1)集中荷载:次梁传来的恒载: G=(200.02+0.01517+8025)26+2.326=45.78kN次梁传来的活载: Q=526=60kN 2)均布荷载:主梁自重(含粉刷):g=(0.70-0.08)0.325+2(0.70-0.08)0.01517 =4.97kN/m 取g=5kN/m恒荷载设计值: G=45.78kN ,g=5kN/m活荷载设计值: Q=60kN (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(假设其墙厚为370),中间支承在300mm300mm的混凝土柱上,其计算跨度按以下方法确定:边跨: =+a/2+b/2=(6000-150-120)+370/2+300/2=6065mm =1.05=1.055730=6017mm由于b=30080/700=0.1140.10(一层钢筋:a=30+10,=40;两层钢筋:a=65,=65)翼缘计算宽度按/3=6.0/3=2.0m和b+=0.3+6-0.3=6.0m,中较小值确定,取=2000mm,B支座处的弯矩设计值:= -b/2=-232.22+40.80.3/2=-226.10 kNm判别跨中截面属于哪一类T形截面 (-/2)=1.09.6200080(700-65)-40)=1072.09,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11 主梁正截面受弯承载力及配筋计算(=0.20%,=363)截面B15弯矩设计值(kN.m)203.14-232.22113.64-32.760.025 -0.029 0.014 -0.004 0.025 -0.028 0.014 -0.004 选配钢筋计算配筋(mm2)10391157578165实际配筋(mm2)12211821626122218214261221182621426=1093=1254=691=365 注:纵向箍筋采用46(部分26充当纵向箍筋)。由表可得配配一层钢筋即可,即:=700-40-=6602)箍筋计算斜截面受剪承载力计算 验算截面尺寸:=-=640-80=560mm且/b=560/300=1.87 =157.76kN故截面尺寸满足要求斜截面配筋计算:表12 斜截面配筋计算表截 面AV115.36-128.64157.760.25(kN)403.20 V截面满足403.20 V截面满足403.20 V截面满足147.84V按构造要求配箍筋147.84V按构造要求配箍筋147.841.1 V按构造要求配箍筋箍筋肢数、直径262626575757+=0.7b+1.25=147.84+159.60 =307.44kN307.44 V307.44 V307.44 V实配箍筋间距200200200验算最小配筋率100%=0.095%或20d,钢筋的实际切断点到充分利用点的距离。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1.3或20d。钢筋的实际截断点到充分利用点的距离 。主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定:由水工钢筋混凝土结构学附录4,表2得:梁顶面受拉纵筋的锚固长度:=40d=4018=720(mm),取=800mm。由水工钢筋混凝土结构学得:梁底面纵筋的锚固长度:=12d=1216=192mm,取=200mm。 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。图9:主梁模板图、配筋图及材料图表13 主梁钢筋表编号形状直径长度根数总长(m)质量(kg)1618440236.88 25.74 2618360236.72 25.62 31411440111.44 43.46 41410660110.66 40.50 51819386119.39 121.75 62219554119.55 183.45 718888418.88 55.79 816505215.05 25.07 916462014.62 22.93 10618000236.00 25.12 1161700120204.00 142.35 12636012043.20 30.15 (8)抗裂验算由水工钢筋混凝土结构学附录5表1查得:=0.40mm。由表2得:其最大裂缝处为、B、15处。1)处裂缝验算:已知数据:=30+10=40mm,b=300mm,=700-40=660mm,=1093,=2MPa= =0.0455= =323N/(30+c+0.07)=2.1(30+30+0.07)=0.32mm。符合要求:。 2)B处裂缝验算:已知数据:=30+10=40mm,b=300mm,=700-40=660mm,=1254,=2MPa= =0.0522= =324N/(30+c+0.07)=2.1(30+30+0.07)=0.30mm。符合要求:。2)15处裂缝验算:正弯矩时:已知数据:=30+10=40mm,b=300mm,=700-40=660mm,=691,=2MPa= =0.0288= =286N/(30+c+0.07)=2.1(30+30+0.07)=0.34mm。符合要求:。负弯矩时:已知数据:=30+10=40mm,b=300mm,=700-40=660mm,=365,=2MPa= =0.0152= =156N/(30+c+0.07)=2.1(30+30+0.07)=0.20mm。符合要求:。(9)挠度验算(按弹性简支梁考虑):由梁板允许挠度得:=2/200=0.01m。均布荷载g作用下的挠度计算:已知数据:=1.25=6kN/m,=6m,=2MPa,I=857500, = = =6m。集中荷载、作用下的挠度计算:已知数据:+ =1.260+1.145.78=122.36kN/m,=6m,=2MPa,I=857500, =2= =2.7m。=+=8.7m。符合条件:。钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计书学校:青海大学院系:水利电力学院专业:水利水电工程 班级:09水2 姓名:陈笑彭 学号:0903105032 日期:2011年12月13日- 配套讲稿:
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