钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书

　 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。

　 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/㎡ 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=2.655×1.2=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=，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 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 -1/11 1/16 -1/14 计算跨度l0(m) l01=1.82 l01=1.82 l02=1.80 l02=1.80

　(kN.m) 16.2×1.82×1.82/11=4.88 -16.2×1.82×1.82/11=-4.88 16.2×1.80×1.80/16=3.28 -16.2×1.80×1.80/14=-3.75

　 （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 截面位置 1 B 2 C

　弯矩设计值（） 4.88 -4.88 3.28 -3.75 αs=M/α1fcbh02 0.114 -0.114 0.077 -0.088

　0.121 0.1<-0.121<0.35 0.08 0.1<-0.092<0.35 轴线

　 ①~②

　⑤~⑥ 计算配筋（mm2） AS=ξbh0α1fc/fy 411 -411 272 313 实际配筋（mm2）　 10@190 10@190

　8@180

　8@160

　As=413 As=413 As=279 As=314 轴线②~⑤ 计算配筋（mm2） AS=ξbh0α1fc/fy 411 411 0.8×272=218

　 0.8×313=250 实际配筋（mm2） 10@190 10@190

　8@180 8@180

　As=413 As=413 As=279 As=279   配筋率验算pmin= 0.45ft/fy=0.45×1.27/210=0.27%

　P=As/bh =0.52% 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和剪力系数。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 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 -1/11 1/16 -1/14 计算跨度l0(m) l01=6.15 l01=6.15 l02=6.0 l02=6.0 (kN.m) 35.15×6.152/11=120.86 -35.15×6.152/11=-120.86 35.15×6.02/16=79.1 -35.15×6.02/14=-90.4  

　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

　0.45 0.6 0.55 0.55 净跨度ln ln1=6.03 ln1=6.03 ln2=6.0 ln2=6.0

　(kN) 0.45x35.15x6.03 =95.38kN 0.6x25.15x6.03 =127.17kN 0.55x25.15x6.0 =116kN 0.55x25.15x6.0 =116kN

　（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b’f＝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。

　 ⚾⚾⚾⚾⚾ԅ(¯㉨¯ԅ) 截面 1 B 2 C

　弯矩设计值（） 120.86 -120.86 79.1 -90.4 αs=M/α1fcbh02 120.86x106/(1x11.9 x2000x4652)= 0.023 120.86x106/(1x11.9 x200x4652)= 0.235 79.1x106/(1x11.9 x2000x4652)= 0.0154 90.4x106/(1x11.9 x2000x4652)= 0.176

　0.023 0.1<0.272<0.35 0.0155 0.1<0.195<0.35 选 配 钢 筋 计算配筋（mm2） AS=ξbh0α1fc/fy 0.023x2000x465 x1x11.9/300 =848.5 0.272x200x465 x1x11.9/300 =1003.4 0.0155x2000x465 x1x11.9/300 =571.8 0.195x2000x465 x1x11.9/300 =719.4

　实际配筋（mm2） 2Ф18+1Ф22 2Ф22+1Ф18 1Ф22+ 2Ф12 2Ф20+1Ф12 As=889.1 As=1014.5 As=606.1 As=741.1

　次梁正截面受弯承载力计算

　 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- b’f=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 A

　 C V 95.38 127.17 116 116

　276.7>V 截面满足 276.7>V 截面满足 276.7>V 截面满足 276.7>V 截面满足

　82.7<V 需配箍筋 82.7<V 需配箍筋 82.7<V 需配箍筋 82.7<V 需配箍筋 选用钢筋 2Ф8 2Ф8 2Ф8 2Ф8

　100.6 100.6 100.6 100.6

　968.4 276.1 368.8 368.8 实配箍筋间距 200 200 200 200

　144.1>V 满足 144.1>V 满足 144.1>V 满足 144.1>V 满足

　（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=1218=216mm,取250mm. 梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=1222=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：

　，式中k1和k2由附表1查得  

　 主梁的弯矩设计值计算（） 项次 荷载简图

　     弯矩图示意图 1 恒载

　0.244 ———— 100.8 -0.2674 ———— -110.3 0.067 ———— 27.6 -0.2674 ———— -110.3

　2 活载 　 0.289 ———— 285.1 -0.133 ———— -130.95 -0.133 ———— -130.7 -0.133 ———— -130.95

　 3 活载 　 -0.044 ———— -43.4 -0.133 ———— -130.95 0.200 ———— 196.6 -0.133 ———— -130.95  

　 4 活载

　0.229 ———— 225.9 -0.311 ———— -306.2 0.096 ———— 94.3 -0.089 ———— -87.6

　5 活载

　-0.089/3 ———— -29.3 -0.089 ———— -87.6 0.17 ———— 167.1 -0.311 ———— -306.2   组合项次 Mmin(kN·m) ①+③ 57.4 ①+④ -416.5 ①+② -103.1 ①+⑤ -416.5   组合项次 Mmax(kN·m) ①+② 385.9 ①+⑤ 　-197.9 ①+③ 224.2 　①+④ -197.9  

　②、剪力设计值：

　不同截面的剪力值经过计算如表所示。

　 主梁的剪力计算（kN） 项次 荷载简图

　① 恒载

　0.733 50.3 -1.267 -86.9 1.00 68.6 ② 活载

　0.866 141.9 -1.134 -185.7 0 0 ④ 活载 　 0.689 112.9 -1.311 -214.7 1.222 200.2 ⑤ 活载

　-0.089 -14.6 -0.089 -14.6 0.788 127.4 组合项次 Vmax(kN)

　①+② 192.2 ①+⑤ -101.5 ①+④ 268.8 组合项次 Vmin(kN)

　①+⑤ 35.7 ①+④ -301.6 ①+② 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，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 跨中正弯矩按Ｔ形截面计算，因 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b’f=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

　 a1fcb’fh’f(ho-h’f/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 截面 1 B 2 弯矩设计值（kN.m） 385.9 －370 224.2 －103.1 αs=M/α1fcbh02 0.047 0.308 0.025 0.08

　0.048<0.518 0.380<0.518 0.025<0.518 0.083<0.518 选配 钢筋 计算配筋（mm2） AS=ξbh0α1fc/fy 2246.7 3622.8 1219.8 592.6 实际配筋(mm2) 6Ф22 6Ф22 1Ф20 4Ф20 2Ф20 As=2281 As=2595.2 As=1256 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- b’f=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 A

　 V 192.2 -301.6 368.8

　548.9>V 截面满足 517.7>V 截面满足 517.7>V 截面满足

　164.02<V 需配箍筋 254.69<V 需配箍筋 254.69<V 需配箍筋 箍筋肢数、直径 28 28 28

　100.6 100.6 100.6 Vcs=+1.25 fyv Asv ho/s 272.3>V 256.8<V 307.85>V 实配箍筋间距 150

　150

　100

　 _____ 264 _____ 选配弯起钢筋 _____ 120 (As=314.2) _____ 验算最小配筋率 Psv=Asv/bs=100.6/300x150=0.00224>0.24 ft/fyv=0.00145,满足要求 说明 为了施工方便，除加密区箍筋间距一律为150 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。

　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。

　 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=1222=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。