钢筋混凝土肋形楼盖设计.doc

南昌工程学院课 程 设 计CURRICULUM DESIGN设计名称钢筋混凝土肋形楼盖设计专业班级11水利水电工程3班学 号2011100913姓 名曾超指导老师鄢玉英吴帅兵教研室主任设计时间2014.06.03钢筋混凝土肋形楼盖设计第一章 设计资料某水力发电站生产副厂房为二层结构，层高为4.5m，采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，其平面尺寸为33m×19.5m，结构按单向板布置。结构布置无特殊要求.楼面用20mm水泥砂浆抹面，(重度为24kN/m3)，板底用12mm纸筋石灰抹底(重度为20kN/m3)。楼面均布活荷载标准值为5kN/m2。混凝土强度等级为C25，梁柱内受力主筋用HRB335钢筋，其它用HPB235钢筋。第二章 楼盖结构平面布置及截面尺寸确定确定主梁跨度为 6.5m，次梁跨度为 5.5m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.2m和2.1m。楼盖结构的平面布置图如下图所示： 楼盖结构平面布置图 按高跨比条件要求板的厚度h 1/40 2200/40=55mm, 对工业用建筑的楼板，要求h80mm, 所以板厚h=80mm。次梁截面高度应满足h=l/18l/12=(5500/185500/12)mm = 306458mm;并且，hl/15=220mm，故取h=400mm，截面宽度b=h/3h/2=133200mm,取b=160mm。主梁：多跨连续主梁的截面高度h=l/15l/10=(6500/156500/10)mm = 433.33650mm;hl/15=433mm，故取h=600mm，截面宽度b=h/3h/2=200300mm,取b=250mm。第三章 板的设计(按考虑塑性内力重分布设计)3.1 荷载计算恒荷载标准值： 20mm厚水泥砂浆面层：24×0.02 = 0.48kN/m280mm钢筋混凝土板 ：0.08×25 = 2 kN/m212mm厚纸筋石灰抹底：20×0.012 = 0.24kN/m2小 计 ：2.72kN/m2活荷载标准值 ：6kN/m2根据SL191-2008规范活荷载分项系数取 1.2，恒荷载分项系数取 1.05。恒荷载设计值：g = 2.72×1.05=2.856 kN/m2活荷载设计值：q = 6×1.6=8.0 kN/m2荷载总设计值：g + q =10.856 kN/m2 ,近似取10 kN/m2 。3.2 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：次梁截面宽度为b=160mm，现浇板在墙上的支承长度a=120mm，则可以按塑性内力重分布计算，板的计算跨度为：边跨两项中较小值确定： +l01=ln+h/2 = (2200-120-160/2)+ 80/2 =2040mm1.025 ln=2050mmln+a/2 = (2200-120-160/2)+120/2 =2060mm所以边跨板的计算跨度取l01 =2040mm中间跨：l02 =2200-160=1940mm板的计算简图3.3 弯矩设计值计算弯矩设计值因为边跨与中间跨的计算跨差(2040-1940)/1940=5.1%<10%，可按等跨连续板计算由水工混凝土结构设计规范表 查得板的弯矩系数 n ，板的弯矩设计值计算过程见下表:板 的 弯 矩 设 计 值 的 计 算截面位置1B2C边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座弯矩系数M0.0781-0.1050.0462-0.079计算跨度l0(m)2.042.041.941.94M=M(g+q)l02(kN·m)3.25-4.371.74-2.973.4 配筋计算（正截面受弯承载力计算）板厚80mm，保护层c=20mm，h0=8025=55mm，b=1000mm。C25 混凝土1= 1.0。fc=11.9N/m2 ,HPB235级钢筋，fy= 210N/m2。 板 的 配 筋 计 算截面位置1B2C弯矩设计值(kN·m)3.25 -4.37 1.74 -2.97 s=M/1fcbho20.135 0.181 0.072 0.123 =1-0.145 0.202 0.075 0.132 轴线计算配筋（mm2）As=1fcbho/fy370.91 514.25 191.16 336.88 实际配筋（mm2）81201015082008150402550 302402 轴线计算配筋（mm2）As=1fcbho/fy370.91 514.25 152.93 269.51 实际配筋（mm2）402.00 550.00 170.00 265.00 81201015082008200验算配筋率：min=0.45ft/fy=0.2%0.50%0.69%0.21%0.33%3.5 板的配筋图绘制(1)分布筋选用6200。(2)嵌入墙内的板面附加钢筋选用8200。a=l0/7=291mm，取 300mm。(3)垂直于主梁的板面附加钢筋选用8200。a=l0/4=510mm, 取 550mm。(4)板角构造钢筋:选用8200,双向配置板四角的上部。a=l0/4=510mm, 取 550mm。 板的配筋图如下图所示: 板的配筋图第四章 次梁的设计（按考虑塑性内力重分布设计）4.1 荷载设计 恒载设计值板来的荷载: 2.856×2.2=6.28kN/m次梁自重 ：0.16×(0.400.08)×25×1.05=1.34kN/m次梁粉刷 ：2×0.012×(0.400.08)×20×1.05=0.16kN/m小 计 ：g =7.78N/m活荷载设计值：q = 7.2×2.2=15.84kN/m荷载总设计值：q + g = 15.84+7.45 =23.32kN/m，取荷载23.3 kN/m4.2 计算简图次梁的实际结构图边跨： +l01=ln+a/2 =(5500-120-250/2)+240/2=5375m1.025ln=5386mm所以次梁边跨的计算跨度取l01=5375mm中间跨：l02=5500-250=5250mm计算简图如下图所示：4.3 弯矩设计值和剪力设计值的计算次 梁 的 弯 矩 设 计 值 的 计 算截面位置1B2C边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座弯矩系数M0.0781-0.1050.0462-0.079计算跨度l0(m)5.3755.3755.255.25M=M(q+g)ln2(kN·m)52.57 -70.68 29.67 -50.73 次 梁 的 剪 力 设 计 值 的 计 算截面位置AB（左）B（右）C边支座离端第二支座离端第二支座中间支座剪力系数v0.394-0.6060.5260.500计算跨度ln(m)5.2555.2555.255.25V=v (q+g)ln(kN·m)48.24 -74.20 64.34 61.16 4.4 次梁的配筋计算：4.4.1 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，其翼缘宽度取下面两项中较小值：bf=l0/3=5250/3=1750mmbf=b+Sn=150+2200-160=2200mm故取bf=1750mmC25 混凝土，1 = 1.0，fc = 11.9N/m2,纵向钢筋采用HRB335级钢筋，fy=300N/m2，箍筋采用HPB235级钢筋fy= 210N/m2，h0 =400 35 = 365mm。判断跨中截面属于哪类 T 形截面1 fc bf hf (h0- bf/2)=1.0×11.9×1750×80×（365-80/2）=541.5kN·mM1M2故属于第一类 T 形截面支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于下表：次 梁 正 截 面 受 弯 承 载 力 计 算截面1B2C弯矩设计值(kN·m)52.57 -70.68 29.67 -50.73 s=M/1fcbho20.207 0.279 0.117 0.200 =1-1-0.235 0.335 0.125 0.225 选配钢筋计算配筋（mm2）As=1fcbho/fy777.13 1107.41 412.83 745.97 实际配筋（mm2）2252282182229821232509760支座截面 0.1<<0.35,跨中截面<b=0.55配筋率验算：=As/bh=509/160×400 = 0.79%>0.2%4.4.2 斜截面受剪承载力计算（包括符合截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验 算）。次梁斜截面受剪承载力计算截面ABLBRCV (kN)48.2474.2064.3461.160.25cfcbho(kN)173.74173.74173.74173.74验算173.74>V173.74>V173.74>V173.74>VVc=0.7ftbho(kN)51.9251.9251.9251.92验算51.92>V不需箍筋51.92<V需要箍筋51.92<V需要箍筋51.92<V需要箍筋计算所需箍筋如下：采用双肢6 箍筋Asv=57mm2。SR=196.10mm调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围将计算箍筋的面积增加20%，SR=0.8 SR=0.8×196.10=157mm为满足最小配筋率要求，最后箍筋间距SR = 150mm 弯矩调幅时，要求配筋率下限为=1.451×103实际配筋率SV=2.375×103>1.45×103,满足要求。因为各个支座间的剪力相差不大，为施工方便，沿梁长方向不变，取取双肢6150箍筋。4.5 施工图的绘制深入墙支座时，梁顶面纵向钢筋的锚固长度按下式确定：l=la=648mm,取650mm。由于超过截面高度在锚固末端加焊接钢板，故取 430mm。伸入墙支座时，梁底纵向筋伸入纵筋的锚固长度：l=12d=12×28=336mm，取340mm梁地面纵筋伸入中间支座的长度应满足：l>12d=12×28=336mm，取340mm纵筋的截面断点距支座的距离：l=ln/5+20d=5500/5+20×25=1600mm，取l=1650mm次梁的配筋图第五章 主梁设计（主梁内力按弹性理论设计）5.1 荷载设计值。（为化简计算，将主梁的自重等效为集中荷载）次梁传来的恒载：7.45×5.5=40.98kN主梁的自重（含粉刷）：(0.60.08)×0.25×2.2×25+2×(0.60.08)×0.012×2.2×17×1.05=8.0 kN恒荷载：G = 40.98 +11.57 =48.98kN ,取G = 49.0kN活荷载：Q = 15.84× 5.5 = 87.12kN ，取Q = 87.2kN5.2 计算简图主梁的实际结构如下图所示：由图可知，主梁的端部支承在墙上的支承长度为a= 370mm，中间支承在400 × 400mm的混凝土柱上，其计算跨度按以下方法确定：边跨ln1= 6500 200 120 = 6180mm因为0.025ln1=154.5mm<a/2=185mm所以边跨取l01=1.025 ln1+b/2=1.025×6180+200=6534.5中间跨l= 6500mm计算简图如下图所示：主梁的计算简图5.3 内力设计值计算及包络图因为跨度相差(6535 6500)6500 = 0.54% < 10%，按等跨连续梁计算。弯矩设计值：弯矩：M=k1Gl+k2Ql,式中k1和k2由混凝土结构设计附表 1-2 查得，计算结果如下表所示：项次荷载简图M1MaMBM2MbMc恒载198.66 109.42 -224.69 42.49 42.49 -224.69 活载232.13 187.51 -113.14 -112.34 -112.34 -113.14 活载-33.46 -78.08 -111.55 154.84 154.84 -111.55 活载187.51 83.40 -260.28 61.09 135.45-74.3652活载-22.31 -52.06 -74.37 135.45 61.08-260.278组合项次Mmin（kN·m）+165.20 31.34 -336.24 197.33 197.33 -336.24 组合项次Mmax（kN·m）+430.79 296.93 -337.83 -69.85 -69.85 -337.83 剪力设计值：剪力：V=k3G+k4Q，式中系数k3、k4由附表1-2查得，不同截面的剪力值经过计算如下表所示： 主梁的剪力计算 项次荷载简图VAVB1VBr恒载101.88-170.52136.2活载119.04-153.360活载96.16-176.24164.80活载-11.44-11.448114.95组合项次Mmin（KN·m）+220.92-181.96301.00组合项次Mmax（KN·m）+90.44-346.77136.20弯矩、剪力包络图绘制如下：5.4 配筋承载力计算C25混凝土，1= 1.0，fc=11.9N/mm2 ；ft= 1.27N/mm2 ；纵向钢筋采用 HRB335级钢筋，其中fy= 300N/mm2 ，箍筋采用 HPB235级钢筋，fyv=210N/mm2 。5.4.1 正截面受弯承载力及纵筋计算跨中弯矩按 T 形截面计算，因为hf/h0=80/530=0.151>0.10翼缘计算宽度按l0/3 = 6.5/3 = 2.17m 和 b + Sn= 5.15m 中较小值确定，取bf=2200mm，B支座处的弯矩设计值：MB=Mmax-V0b/2=-484.97+301.0×0.4/2=-424.77kN·m判别跨中截面属于哪一类 T 形截面1fcbfhf(0-hf/2)=1.0×11.9×2200×80×（530-80/2）=1078.82kN·m>KM1>KM2均属于第一类T形截面正截面受弯承载力计算过程如下: 主梁正截面受弯承载力及配筋计算截面1B2C弯矩设计值(kN·m)430.79 -424.77 197.33 -69.85 h0(mm)530 530 530 530 s=KM/fcbfho20.07 0.07 0.03 0.01 =1-0.073 0.072 0.033 0.011 选配钢筋计算配筋（mm2）As=fcbfho/fy3374.34 3325.35 1514.06 530.21 实际配筋（mm2）428+225428+2254222203445344515206285.4.2 箍筋计算（斜截面受剪承载力计算）验算截面尺寸：𝑓hw=h0-hf=530-80=450mmhw/b=450/250=1.8<4截面尺寸按下式验算：0.25fcbh0= 0.25×11.9×250×530=394.2kN > 346.77kN可知道截面尺寸满足要求。验算是否计算配置箍筋：0.7ftbh0=0.7×1.27×250×530=117.8kN < V = 346.77kN故需进行配置箍筋计算。计算所需腹筋；采用8100 双肢箍SV= =0.40%>0.15%满足要求。VCS=0.7ftbfh0+1.25fyvh0=0.7×1.27×250×530+1.25×210××530=257.75<VA=220.92kN5.4.3 弯起钢筋由于257.75<(VBr=301.00kN, VBl=346.77kN)，因此在B支座处需要弯起钢筋帮助抗剪支座B左侧：KVBL =1.20×346.77=416.12 > 257.75，需要弯起钢筋帮助抗剪,取s=45o，取V1=VBL ,按公式Asb2=得Asb1=746.6mm2，由支座承担负弯矩的纵筋弯下225即可。第一排弯起钢筋起弯点离支座300mm，即s1=100mm第一排弯起钢筋的下弯点离支座边缘的距离为600-2×95+100=510mm,此处KV2=1.20×(346.77-136.2×0.51)=332.77>257.75,故需要弯起第二排钢筋。 Asb2=353.65mm2，由支座承担负弯矩的纵筋弯下128。第二排弯起钢筋的下弯点离支座边缘的距离为51.0+100+（6002×40）=1130mm,此处KV3=1.20×(346.77-136.2×1.13)=231.94<257.75,故不需要弯起第三排钢筋。B支座右侧弯起钢筋和左侧对称。如下图:弯起钢筋图示5.4.4 主梁正截面抗弯承载力图（材料图）及纵筋的弯起和截断 按比例绘出主梁的弯矩包络图按同样比例绘出主梁的抗弯矩承载力图（材料图），并满足一下构造要求： 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大于等于h0/2,当V>0.7ftbh0= 117.8kN时，且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1.2la+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1.2la+1.7h0主梁纵筋伸入强中的锚固长度的确定：l=la=925.98mm，取930mm。梁底面纵筋的锚固长度：12d=12×28=336mm，取340mm主梁的材料图和实际配筋图如下图所示：主梁材料图与配筋图第六章 柱的设计6.1 荷载的计算设柱截面形状为正方形，边长b=300mm,由于有八条次梁，五条主梁，十根柱子，房屋共两层。6.1.1 活载的计算NQK=33×19.5×6×2/10=772.2 kN6.1.2 静载的计算 板的自重：G1=33×19.5×0.08×25=1287 kN板的抹面：G1=33×19.5×(0.02×24+0.012×20)=463.3 kN 次梁的自重：G2=0.4×0.16×33×25×8=422.4kN次梁的抹面：G2=2×33×0.4×0.012×8×17=43.1 kN 主梁的自重:G3=0.6×0.25×19.5×25×5=365.6 kN主梁的抹面：G3=2×19.5×0.6×5×20×0.012=28.1 kN 柱的自重G4=0.3×0.3×4.5×25×10=101.3 kN柱的抹面：G4=4×0.3×0.3×0.012×10×17=0.7 kN静载总计：NGK= (G1+ G1+ G2+ G2+ G3+ G3+ G4+ G4)×2/10=542.4 Kn6.2 配筋的计算N=1.05NGK+1.2NQK =1.05×526.5+1.2×772.2 =1496.2（kN）边长b=300mm；l0=0.7l=0.7×4500=3150（mm）=10.5>8，需考虑纵向弯曲的影响，查得0.97。 = =2531 mm2=2.81%>0.6%可以选用82钢筋(=3041mm2),排列于柱子四角以及柱边的中间点。箍筋选用8A120。因此b=300mm柱子满足设计要求6.3 配筋图 柱截面配筋图第七章 双向板设计7.1设计资料根据本设计，活荷载的标准值为6kN/m2，板的厚度。计算内力，配筋并画图，双向板如下图所示：7.2 初拟构件尺寸楼面的结构布置如上所示，板厚140mm。横向支撑截面尺寸取200 mm×500mm，纵向支撑截面取300 mm×500mm。7.3 荷载计算（取1m板宽计算）恒 荷 载 ：板自重0.14×1×2.5=3.5kN/m20mm厚抹面 ：0.02×1×24=0.48kN/m12mm厚抹底 ：0.012×1×20=0.24kN/m标 准 值 ：gk=4.220kN/m设 计 值 ：g=1.05×gk=4.431kN/m活荷载标准值：qk=5kN/m设 计 值 ：q=1.2×5=6.0kN/m由于结构的对称性，该平台可分为A、B两种校核，活荷载最不利如下：a.当制作重点最大弯矩时，活荷载满布：P=g+q=10.431KN/mb.当求跨度最大弯矩时，活荷载按棋盘式布置，分解如下：a.满布荷载 P=g+q/2=7431kN/mb.一上一下P'=3.6kN/m7.4 内力计算7.4.1计算跨度内跨l0=lc=6m边跨l0=lc-0.12+0.14/2=5.81m7.4.2 将连续双向板的内力计算化为单块双向板a. 板格转化为一边简支、三边固定和四边简支两种情况： 一边简支三边固定 四边简支 +b. 板格转化为四边简支和两边简支、两边固定 四边简支 两边简支 +两边固定7.4.3 弯矩计算钢筋混凝土板V=Vb，根据以上支撑情况，从附录十中查得各边界条件下lx/ly=0.67系数表格如下:弯 矩 系 数边界条件MxMyMxmaxMymaxMX0My0四边简支0.0770.04两边简支 两边固定0.04740.2340.4840.0263-0.263-0.0774三遍固定 一遍简支0.04250.02490.04630.026-0.0943-0.0756 弯矩M=表中系数×qlx2 式中 q作用于双向板上的均布荷载 lx板的跨度 求得数据如下表：板的弯矩计算板区格ABlx40004000ly60006000lx/ly0.670.67Mx8.679.24My5.834.46Mxmax5.35.66Mymax3.043.08Mx0-15.56-16.89My0-12.47-12.77注：Mx Mxmax 平行于Lx方向板中心点弯矩和板跨内最大弯矩My Mymax平行于Ly方向板中心点弯矩和板跨内最大弯矩7.5 截面设计相邻两板格支座弯矩取值较大者，板区格计算公式 As=m/rsh0fy式中 rs内力臂系数，可近似取0.90.95（本设计取0.93）当相邻两跨板的另一端支撑情况不一样,或跨度不相等，可取相邻两跨板的同一支座弯矩的平均值作为该支座的计算弯矩，截面配筋及实际配筋计算如下表所示：截面区格方向h0(mm)M（kN·m)As(mm2)配筋ALx1207.83226/8120(327)Ly1104.352026140(202)跨中BLx1209.243946/8100(393)Ly1104.662176130120-16.89721870支座120-12.485468120(537)120-14.01664875其中矩边Lx方向有效高度h0=h-20mm=120mm 长边Ly方向有效高度h0=h-30mm=110mm