混泥土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)--鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　課程名稱(chēng)：《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì) </p><p>　　題目名稱(chēng)：鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu) </p><p>　　班 級(jí)：20 10 級(jí) 水利水電工程 專(zhuān)業(yè) 一 班</p><p>　　姓 名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　評(píng)定成績(jī)：</b></p><p><b>　　教師評(píng)語(yǔ)：</b></p>

3、;<p>　　指導(dǎo)老師簽名： </p><p>　　2012 年 月 日</p><p>　　水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p><b>　　內(nèi)容</b></p><p>　　鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋</p><p><b>　

4、　設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　　某多層工業(yè)建筑樓蓋平面如圖（附圖1）采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋</p><p><b>　　1樓層平面</b></p><p>　　L1=18m L2=30m 墻體厚度：370mm</p><p>　　板擱置長(zhǎng)度：120mm 次梁擱置長(zhǎng)度：240

5、mm 主梁擱置長(zhǎng)度：240mm</p><p>　　2.建筑位于非地震區(qū)</p><p>　　3.結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為Ⅱ級(jí)</p><p>　　4.結(jié)構(gòu)環(huán)境類(lèi)別為一類(lèi)</p><p>　　5.建筑材料等級(jí)：混凝土：梁、板 C20/ C25</p><p>　　鋼 筋：板中鋼筋、梁中箍筋、構(gòu)造鋼筋Ⅰ級(jí)、梁中受力筋Ⅱ

6、級(jí)</p><p><b>　　6.荷載：</b></p><p>　　鋼筋混凝土重力密度： 25kN/m3</p><p>　　水磨石面層： 0.65kN/m2</p><p>　　石灰砂漿抹面15mm： 17kN/m3 </p><

7、p>　　樓面活荷載： 4kN/m2 </p><p>　?。ńㄗh尺寸：柱=350mm×350mm）</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　板的設(shè)計(jì)：按考慮塑性?xún)?nèi)力重分布方法計(jì)算</p><p>　　次梁的設(shè)計(jì)：按考慮塑性?xún)?nèi)力重分布方法計(jì)算<

8、;/p><p>　　主梁的設(shè)計(jì)：按彈性理論分析方法計(jì)算</p><p><b>　　設(shè)計(jì)成果</b></p><p><b>　　計(jì)算書(shū) 1份</b></p><p>　　板的平面配筋圖 （比例自擬）</p><p>　　次梁配筋圖 （比例自擬）</p><p

9、>　　主梁材料圖與配筋圖（比例自擬）</p><p><b>　　要求</b></p><p>　　參考現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范，認(rèn)真、獨(dú)立、按時(shí)完成</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　趙魯光 主編，《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)習(xí)題與課程設(shè)計(jì)》，中國(guó)水利水電出版社，1998<

10、;/p><p>　　海河大學(xué) 等合編，《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》，中國(guó)水利水電出版社，1996</p><p>　　沈蒲生 主編，《鋼筋混凝圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》，高等教育出版社，2010</p><p><b>　　設(shè)計(jì)時(shí)間</b></p><p><b>　　一周</b></p><p&g

11、t;<b>　　圖1 樓蓋平面圖</b></p><p>　　Fig.1 floor system plan</p><p>　　鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　?。?）樓面構(gòu)造層做法：15mm石灰砂漿抹面，重力密度25kN/m3

12、 ；水磨石面層荷載0.65kN/m2。</p><p>　?。?）樓面活荷載：標(biāo)準(zhǔn)值4kN/m2 。</p><p>　?。?）永久荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.05；活荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.20。</p><p>　?。?）混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力安全系數(shù)：K=1.20</p><p><b>　　（4）材料選用：</b></p&g

13、t;<p>　　混凝土 板采用C25(fc=11.9N/mm2)，梁采用C20(fc=9.6N/mm2)。</p><p>　　鋼筋 板中鋼筋、梁中箍筋、構(gòu)造鋼筋采用HPB235級(jí)(fy=210N/mm2);</p><p>　　梁中受力筋采用HPB335級(jí)（fy=300N/mm2)。</p><p>　　柱尺寸 350mm×

14、;350mm</p><p>　?。?）在圖1中選著其中一種為樓面布置圖，詳細(xì)見(jiàn)圖2。</p><p>　　圖2 樓面梁、柱、板布置圖</p><p><b>　　2.板的計(jì)算</b></p><p>　　板按考慮塑性?xún)?nèi)力重分布方法計(jì)算。板的l2/l1=6000/2000=3,則按沿短邊受力的單項(xiàng)板設(shè)計(jì)。短邊方向受力的

15、單向板計(jì)算時(shí)，應(yīng)沿長(zhǎng)邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。</p><p>　　板的厚度按構(gòu)要造求取h=100mm(板的常用厚度為60~120mm,且h/l2=100/2000=0.05>1/40)。次梁截面高度去h=500mm(h/l2的高垮比在1/12~1/8范圍內(nèi)），截面寬度b=200(高寬比滿(mǎn)足2~2.5的范圍）。板尺寸及支承情況如圖3所示。</p><p><b>　　圖

16、3 板的尺寸</b></p><p><b>　?。?）荷載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p>　　在正常使用時(shí)板承受的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：</p><p>　　均布永久荷載（材料重量）：gk=0.10m×25kN/m3+0.15×17kN/m3+0.65kN/m2</p><p>　　=5.7

17、 kN/m2 </p><p>　　均布可變荷載（樓面活荷載）：qk=4kN/m2</p><p>　　恒載設(shè)計(jì)值：g=1.05×5.7 kN/m2=5.99kN/m</p><p>　　活載設(shè)計(jì)值：q=1.20×4kN/m2=4.8kN/m</p><p>　　合計(jì)：g+q=10.79kN/m</p>

18、<p><b>　　(2)內(nèi)力計(jì)算</b></p><p><b>　　計(jì)算跨度</b></p><p>　　邊跨 ln+h/2=2m-0.12m-0.2m/2+0.10/2=1.83m</p><p>　　ln+a/2=2m-0.12m-0.2m/2+0.12/2=1.84m﹥1.

19、83m</p><p><b>　　取l0=1.83m</b></p><p>　　中間跨 l0=2m-0.2m=1.80m </p><p>　　計(jì)算跨度差（1.83m-1.80m）/1.80m=1.16%﹤10%,說(shuō)明可按等跨連續(xù)計(jì)算內(nèi)力（為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，統(tǒng)一取l0=1.83m）。取1m寬板作為計(jì)算單元，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4所示

20、。</p><p>　　圖4 板的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　連續(xù)板各截面的彎矩計(jì)算見(jiàn)表1</p><p>　　表1 連續(xù)板各截面彎矩計(jì)算</p><p><b>　　截面承載力計(jì)算</b></p><p>　　板寬b=1000mm；板厚h=100mm；板的保護(hù)層厚度c=20,按薄板考慮，

21、則a=c+5=25,所以有效計(jì)算厚度h0=75，連續(xù)板各截面的配筋計(jì)算見(jiàn)表2。</p><p>　　表2 連續(xù)板正截面配筋計(jì)算 </p><p>　　由于各內(nèi)區(qū)格板的四周與梁整體連接，故各跨跨內(nèi)和中間支座考慮板的內(nèi)拱作用，計(jì)算彎矩可降低20%。并且對(duì)于普通薄板，由于其截面高度甚小，承載力主要取決于正截面受彎。因此斜截面受剪不會(huì)發(fā)生問(wèn)題，故不做驗(yàn)算。</p><

22、p>　　連續(xù)板的部分配筋示意圖如圖5所示。</p><p>　　圖5 板的局部配筋示意圖</p><p>　?。╝)邊區(qū)板帶；（b）中間區(qū)板帶</p><p><b>　　3.次梁的計(jì)算</b></p><p>　　次梁按考慮塑性?xún)?nèi)力重分布方法計(jì)算。</p><p>　　取主梁的梁高h(yuǎn)=7

23、00mm(高垮比符合1/15~1/10的范圍），梁寬b=300mm(高寬比符合2~3.5的范圍）。次梁有關(guān)尺寸及支承情況如圖6所示。</p><p><b>　　圖6 次梁尺寸</b></p><p><b>　?。?）荷載</b></p><p>　　由板傳來(lái) 5.99kN/m2×2m=

24、11.98kN/m </p><p>　　次梁自重 1.05×20kN/m3×0.2m×0.5m=2.10kN/m</p><p>　　恒載設(shè)計(jì)值 g=11.98kN/m+2.10kN/m=14.08kN/m </p><p>　　由板傳來(lái) 4.8kN/m2×2m=9.

25、6kN/m</p><p>　　活載設(shè)計(jì)值 q=9.6kN/m</p><p>　　合計(jì) g+q=23.68kN/m</p><p><b>　?。?）內(nèi)力計(jì)算</b></p><p><b>　　計(jì)算跨度：</b></p><p>

26、;　　邊跨（一端與梁或柱整體連接，另一端擱支在墩墻上）</p><p>　　ln=6.0m-0.24m-0.3m/2=5.61m</p><p>　　ln+a/2=5.61m+0.24/2=5.76m</p><p>　　l0=1.025ln=1.025×5.61m=5.75m ( l0< ln+a/2)</p><p>　

27、　則取l0=5.75m</p><p>　　中間跨 l0=ln=6.0m-0.3m=5.7m</p><p>　　跨度差 （5.75m-5.7m）/ 5.7m=0.9%< 10%</p><p>　　說(shuō)明可按等跨連續(xù)梁計(jì)算內(nèi)力。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖7所示。 </p><p><

28、;b>　　圖7 計(jì)算簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　連續(xù)次梁各截面彎矩計(jì)算見(jiàn)表3.</p><p>　　表3 連續(xù)次梁彎矩計(jì)算</p><p>　　連續(xù)梁各截面剪力計(jì)算見(jiàn)表4。</p><p>　　表4 連續(xù)次梁剪力計(jì)算</p><p>　?。?）截面承載力計(jì)算</p><

29、;p>　　次梁跨內(nèi)截面按T形截面計(jì)算，翼緣計(jì)算寬度為</p><p>　　邊跨 bf`=l0/3=5750mm/3=1917mm﹤b+S0=250mm+1800mm=2050mm</p><p>　　第二跨和中間跨 bf`= l0/3=5700mm/3=1900mm</p><p>　　梁高 h=500mm，h0=500mm-40mm=

30、460mm</p><p>　　翼緣厚 hf`=80mm</p><p>　　判別T形截面類(lèi)型：由于結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為Ⅱ級(jí)，故K=1.20</p><p>　　KM=1.20×72.08kN/m=86.496kN/m</p><p>　　fcbf`hf`(h0-hf`/2)=9.6N/mm2×1900mm×80m

31、m×(460mm-80mm/2)</p><p>　　=620.16kN/m</p><p>　　KM<fcbf`hf`(h0-hf`/2) 屬于第一種T形截面，由于取中間垮bf`=1900mm以及中跨最大彎矩M1=72.08kN/m進(jìn)行計(jì)算，則邊跨同樣滿(mǎn)足，故各跨內(nèi)截面均屬于第一種截面類(lèi)型。</p><p>　　支座截面按矩形截面計(jì)算，所有支座統(tǒng)一

32、按一排縱筋考慮，取h0=500mm-40mm=460mm，b=200mm。</p><p>　　連續(xù)次梁正截面承載力計(jì)算見(jiàn)表5。</p><p>　　表5 連續(xù)次梁正截面配筋計(jì)算</p><p>　　取hw=h0=460mm，則hw/b=2.3<4.0，因此計(jì)算KV<0.25fcbh0，再計(jì)算Vc=0.7ftbh0,<KV，若滿(mǎn)足則需計(jì)算確定彎起

33、鋼筋，不滿(mǎn)足則不需計(jì)算彎起鋼筋。箍筋間隔根據(jù)h≤500，KV>Vc查表可得S=200。</p><p>　　連續(xù)次梁正截面承載力計(jì)算見(jiàn)表6。</p><p>　　表6 連續(xù)次梁斜截面配筋計(jì)算</p><p>　　由于端支座QA所計(jì)算的鋼筋間隔距離S過(guò)大，不宜計(jì)算彎起鋼筋，則端支座的彎起鋼筋直接由邊跨縱筋直接彎起，用以克服受剪承載力。</p>

34、<p>　　因此次梁局部配筋示意圖見(jiàn)圖8。</p><p>　　圖8 次梁局部配筋示意圖</p><p><b>　　4.主梁計(jì)算</b></p><p>　　主梁按彈性理論分析方法計(jì)算。</p><p>　　柱的截面尺寸為350mm×350mm。主梁的尺寸如圖9所示。</p>&

35、lt;p>　　圖9 主梁尺寸</p><p><b>　?。?） 荷載</b></p><p>　　主梁自重 (均布荷載） g=1.05×20kN/m3×0.3m×0.7m=4.41kN/m</p><p>　　次梁傳來(lái)（集中荷載) 14.08kN/m×6.0m=84.48kN<

36、;/p><p>　　恒載設(shè)計(jì)值 G=84.48kN</p><p>　　由次梁傳來(lái)(集中荷載） 9.6kN/m×6.0m=57.6kN</p><p>　　活載設(shè)計(jì)值 Q=57.6kN</p><p><b>　　(2)內(nèi)力計(jì)算</b></p><

37、;p>　　對(duì)于梁，當(dāng)兩端擱支在墩墻上時(shí)，取l0=1.05ln，且l0≤lc；當(dāng)一端與梁或柱整體連接，另一端擱支在墩墻上時(shí)，取l0=1.025ln，且l0≤ln+a/2。</p><p>　　則邊跨 ln=6.0m-0.24m-0.35/2m=5.585m</p><p>　　l0=1.025ln+0.35/2=5.90m</p><p&

38、gt;　　l0≤ln+a/2+b/2=5.585m+0.24/2+0.35/2=5.90m</p><p>　　中間跨 l0=6.0m</p><p>　　跨度差 （6.0m-5.90m)/6.0=1.7%<10%，則可按等跨連續(xù)梁計(jì)算。</p><p>　　主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖10所示。</p><p

39、>　　圖10 主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　?、倬己奢d作用下的內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　在均布恒荷載作用下的彎矩值和剪力值，可查找《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄6得到相應(yīng)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，再與集中荷載作用下的彎矩值和剪力值組合。</p><p>　　彎矩值計(jì)算公式 M= αgl02=α158.76kN·m</p>

40、<p>　　剪力值計(jì)算公式 V = αgln =β26.46kN</p><p>　　計(jì)算結(jié)果列入表7。 </p><p>　　表7 主梁均布荷載彎矩、剪力計(jì)算</p><p>　　②集中荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　主梁上作用的集中活荷載Q與集中恒荷載G，Q和G都作用在梁跨度三等分點(diǎn)上。恒荷載

41、只有一種作用方式，而活荷載則要考慮各種可能的不利布置方式。參考《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄8，查找相應(yīng)系數(shù)進(jìn)行彎矩值和剪力值的計(jì)算，進(jìn)行組合計(jì)算出最不利荷載組合，得出各截面最大值與最小值，在與均布荷載作用下的彎矩值與剪力值相疊加。</p><p>　　彎矩值計(jì)算公式 M=αGl0=α506.88kN·m ； M=αQl0=345.6kN·m</p><p>

42、　　剪力值計(jì)算公式 V=βG=β84.48kN ； V=βQ=β57.6kN </p><p>　?。?)最不利內(nèi)力組合</p><p>　　各截面的最不利內(nèi)力，是由集中荷載和均布荷載產(chǎn)生的最不利內(nèi)力相疊加后而得。查找附錄8找到力所在截面經(jīng)過(guò)3次內(nèi)插便可得到系數(shù)α，β值，具體系數(shù)值見(jiàn)表8。</p><p><b>　　表8 計(jì)算系數(shù)&

43、lt;/b></p><p>　　計(jì)算出相應(yīng)系數(shù)，則可對(duì)主梁進(jìn)行彎矩計(jì)算，并考慮各種最不利情況，具體集中荷載情況如表9所示。</p><p>　　表9 主梁彎矩、剪力計(jì)算</p><p>　　計(jì)算出集中荷載作用下彎矩與剪力的最不利荷載值，與均布荷載下的彎矩及剪力值對(duì)應(yīng)疊加，得出總的最不利荷載值，具體數(shù)值如表10所示。</p><p>

44、　　表10 最不利內(nèi)力設(shè)計(jì)值組合表</p><p>　　彎矩包絡(luò)圖與剪力包絡(luò)圖可根據(jù)表8各截面的最大、最小彎矩和剪力設(shè)計(jì)值繪制而得，如圖11，圖12所示。</p><p>　　圖11 彎矩包絡(luò)圖</p><p>　　圖12 剪力包絡(luò)圖 </p><p>　　(4)截面承載力計(jì)算</p><p>　　

45、主梁跨內(nèi)截面按T形截面計(jì)算，其翼緣計(jì)算寬度為b'f=l0/3=6000mm/3=2000mm；估計(jì)截面受壓區(qū)的翼緣高度h'f=80m;由于結(jié)構(gòu)環(huán)境為一類(lèi)，因此保護(hù)層厚度C=30mm,考慮布置一層縱筋，則a=c+10=40mm，所以截面有效計(jì)算高度h0=700mm-40mm=660mm。</p><p><b>　　判別T形截面類(lèi)型：</b></p><p&

46、gt;　　跨取截面最大彎矩Mmax=214.33kN/m</p><p>　　fcbf`hf`(h0-hf`/2)=9.6N/mm2×2000mm×80mm×(635mm-80mm/2)</p><p>　　=913.92kN/m</p><p>　　KM<fcbf`hf`(h0-hf`/2) 屬于第一種T形截面，由于跨中最大彎矩

47、M=238.29kN/m進(jìn)行計(jì)算，則中跨同樣滿(mǎn)足，故各跨內(nèi)截面均屬于第一種截面類(lèi)型。</p><p>　　支座截面按矩形截面計(jì)算，因到彎矩較大，考慮布置兩層縱筋?？鐑?nèi)截面在負(fù)彎矩作用下按矩形截面計(jì)算，兩者截面有效高度h0=700mm-65mm=635mm。則主梁正截面承載力如表11所示。</p><p>　　表11 主梁正截面承載力計(jì)算</p><p>　　取hw

48、=h0=635mm，則hw/b=2.1<4.0，因此計(jì)算KV<0.25fcbh0，再計(jì)算Vc=0.7ftbh0,<KV，若滿(mǎn)足則需計(jì)算確定彎起鋼筋，不滿(mǎn)足則不需計(jì)算彎起鋼筋。箍筋間隔根據(jù)500<h≤800，KV>Vc查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》可得Smax=250。</p><p>　　連續(xù)次梁正截面承載力計(jì)算見(jiàn)表12。</p><p>　　表12 主梁斜截面

49、承載力計(jì)算</p><p><b>　　(5)主梁吊筋計(jì)算</b></p><p>　　由次梁傳至主梁的全部集中力為：G+Q=142.08KN</p><p>　　則As=（G+Q）/(2fysinα) =142.08kN/(2×300N/mm2×0.707)=335mm2</p><p>　　選用1

50、Φ22（As=380.1mm2）。</p><p>　　主梁的局部配筋示意圖如圖13所示。</p><p>　　圖13 主梁局部配筋示意圖</p><p><b>　　5.施工圖</b></p><p>　　板、次梁和主梁配筋及材料表分別見(jiàn)圖14、圖15、圖16和表13。</p><p>