混凝土課程設(shè)計------樓蓋設(shè)計計算書

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1、 福建農(nóng)林大學(xué)交通學(xué)院 課 程 設(shè) 計 課 程 名 稱 　　房屋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計　 設(shè) 計 題 目 單向板肋梁樓蓋設(shè)計 姓 名 專 業(yè) 年 級 2010土木工程 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 謝 成 新 成 績

2、 日 期 2013年 6 月 29 日 評 語 評閱人： 《房屋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》 課程設(shè)計任務(wù)書 土木工程專業(yè)、2010級 一、設(shè)計目的 通過本課程的設(shè)計實踐，使學(xué)生了解并熟悉有關(guān)鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓蓋的設(shè)計方法和設(shè)計步驟，培養(yǎng)其獨立完成設(shè)計和解決問題的能力，提高繪圖能力。 二、設(shè)計資料 1.工程概況： 某內(nèi)框架結(jié)構(gòu)工業(yè)倉庫，二層建筑平面如下圖所示（樓面標(biāo)高4.00m），墻厚370mm，混凝土柱300×300mm（第1組用）、350×3

3、50mm（第2組用）、400×400mm（第3組用）。板伸入墻內(nèi)120mm，次梁伸入墻內(nèi)240mm，主梁伸入墻內(nèi)370mm。房屋的安全等級為二級，擬采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋形樓蓋。 2.板底做20mm厚石灰砂漿粉刷，板面按使用要求不同，分兩種情況： (1) 20mm厚水泥砂漿樓面（第1、2組用）； (2) 30mm厚水磨石樓面（標(biāo)準值0.65kN/m2）（第3組用）。 3.柱網(wǎng)尺寸和樓面活荷載標(biāo)準值見附表。 4.材料：混凝土強度等級采用C20（第1組用）；C25（第2、3組用），梁內(nèi)受力主筋采用HRB400級鋼筋，其余均采用HPB300級鋼筋。 5.該廠房無特

4、殊要求，樓梯位于樓蓋外部的相鄰部分。本設(shè)計不考慮。 三、設(shè)計內(nèi)容 1.確定結(jié)構(gòu)平面布置； 2.板的設(shè)計(按塑性理論)； 3.次梁設(shè)計(按塑性理論)； 4.主梁設(shè)計(按彈性理論)； 5.繪制施工圖，包括： (1) 結(jié)構(gòu)平面布置圖； (2) 板、次梁、主梁配筋圖； (3) 主梁彎矩包絡(luò)圖及抵抗彎矩圖； (4) 設(shè)計說明； (5) 次梁鋼筋材料表。 四、成果要求 1.本課程設(shè)計在1周內(nèi)完成。 2.計算書必須統(tǒng)一格式，并用鋼筆抄寫清楚（或打印）。計算書（施工圖）裝訂順序：封面、評語頁、目錄、任務(wù)書、設(shè)計說明、計算書正文和施工圖。 3.施工圖統(tǒng)一為A

5、3圖紙。要求圖面布局勻稱、比例適當(dāng)、線條流暢、整潔美觀，嚴格按照建筑制圖標(biāo)準作圖。 4.在完成上述設(shè)計任務(wù)后方可參加設(shè)計答辯及成績評定。 五、參考資料 1.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》，梁興文主編，中國建筑工業(yè)出版社 2. GB50010-2002，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 3. GB50009-2001，《建筑荷載設(shè)計規(guī)范》 附表　柱網(wǎng)尺寸和樓面活荷載標(biāo)準值 活載（kN/m2） l1×l2(mm) 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 5100×6000 1 2

6、3 4 5 6 7 8 9 5100×6300 10 11 12 13 14 15 16 17 18 5400×6300 19 20 21 22 23 24 25 26 27 5400×6600 28 29 30 31 32 33 34 35 36 5700×6600 37 38 39 40 41 42 43 44 45 　　　　　 注：1、第1組為點名冊中序號1-45，從上表相應(yīng)選取1-45對應(yīng)的柱網(wǎng)尺寸和活荷載； 2、第2組為點名冊中序號46-90，從上表

7、相應(yīng)選取1-45對應(yīng)的柱網(wǎng)尺寸和活荷載； 3、第3組為點名冊中序號91-135，從上表相應(yīng)選取1-45對應(yīng)的柱網(wǎng)尺寸和活荷載。 《房屋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計說明》 -------------設(shè)計說明 一、 概述 本設(shè)計師根據(jù)福建農(nóng)林大學(xué)交通學(xué)院土木工程專業(yè)課程設(shè)計的要求，設(shè)計某內(nèi)框架結(jié)構(gòu)工業(yè)倉庫鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓蓋，本設(shè)計由本人獨立完成，導(dǎo)師輔導(dǎo)，設(shè)計中根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準，綜合《混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)》（上冊）（第二版），《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《建筑荷載設(shè)計規(guī)范》進行設(shè)計。

8、 設(shè)計時間為1周 二、設(shè)計和施工相關(guān)說明 1、工程概況 結(jié)構(gòu)體系：內(nèi)框架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 計量單位：長度“mm” 2、設(shè)計依據(jù)： 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（上冊）（第二版） 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 《建筑荷載設(shè)計規(guī)范》 3、材料 樓蓋采用C25強度等級的混凝土 梁內(nèi)受力鋼筋采用HRB400級鋼筋，其余采用HRB300級鋼筋 板面做法：30mm厚水磨石樓面（標(biāo)準值0.65kN/m2） 鋼筋混凝土現(xiàn)澆板 板底做法：20mm厚石灰砂漿粉刷 4、構(gòu)造要求： 縱向受拉鋼

9、筋最小錨固長度滿足03G101的要求 鋼筋的連接采用綁扎連接 （未詳盡的要求，嚴格按照國家和地區(qū)規(guī)范的要求） 計算書 1.設(shè)計資料：某內(nèi)框架工業(yè)倉庫，才用鋼筋混凝土肋形樓面，樓蓋梁板布置如下： 圖1 樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置圖 （1） 板面做法：30mm厚水磨石樓面（標(biāo)準值0.65kN/m2） 板底做法：20mm厚石灰砂漿粉刷 （2） 活載標(biāo)準值為：3.5KN/m2 （3） 恒載分項系數(shù)為1.2；活載分項系數(shù)為1.4（因工業(yè)廠房樓蓋樓面活載標(biāo)準值不大于4KN/m2） （4） 材料選用：混凝土采用C25（fc =11.9N/mm2,ft =1.

10、27N/mm2） 鋼筋：梁中受力筋采用HRB400級（fy =360N/mm2） 其余用HPB300級（fy =270N/mm2） 2、 板的計算 板按考慮塑性內(nèi)力重分布計算。板的l1/l 2=5400/2100=2.57>2.0但3.0，宜按雙向板設(shè)計，當(dāng)按沿短邊方向受力的單向板計算時，應(yīng)沿長邊方向布置足夠的構(gòu)造鋼筋。本設(shè)計按單向板設(shè)計。 板的厚度按構(gòu)造要求取h≥l /30=2100/30=70mm<80mm,故取板厚h=80mm。 （1） 荷載計算 恒載標(biāo)準值 30mm

11、厚水磨石樓面 0.65KN/m3=0.65KN/㎡ 80mm厚鋼筋混凝土板 0.08m×25KN/m3=2.00KN/㎡ 20mm厚石灰砂漿粉刷 0.02m×17KN/m3=0.34KN/㎡ 故 恒荷載標(biāo)準值 gk=2.99KN/㎡ 活荷載標(biāo)準值 3.5 KN/m2 總荷載設(shè)計值

12、由可變荷載效應(yīng)控制的組合g+q=（1.2×2.99+1.4×3.5）×1.0=8.49 KN/m 由永久荷載效應(yīng)控制的組合g+q=（1.35×2.99+0.7×1.4×3.5）×1.0 =7.47KN/m 可見，對板而言，由可變荷載效應(yīng)控制的組合所得到的荷載設(shè)計值較大，所以板內(nèi)力計算時取g+q=8.49KN/m。 （1） 計算簡圖 次梁的截面高度取h=(1/18~1/12)×5400=(300~450)mm，可取h=350mm，截面寬度b=（1/3~1/2）×350=(117~175)mm，取b=150mm

13、木板尺寸及支承情況如圖2（a）。 （a） （b） 圖2 板的計算簡圖 板的計算跨度為： 中間跨 l0= ln=2100-150=1950mm 邊 跨l0=ln+h/2=(2100-75-120)+80/2=1945mm≤ln+a/2=1905+120/2=1965mm 故邊跨取l0=1945mm。邊跨與中間跨的跨度差（1920-1900）/1900=1.05%<10%,故可按等跨連續(xù)板計算內(nèi)力。取1m寬板帶作為計算單元，板的計算簡圖如圖2（b）所示。 (3) 彎矩設(shè)計值計算 對于圖中的1-1板帶，板各控制截面的彎矩設(shè)計值按公式計算，即 M1=

14、1/11（g+q）=1/11×8.49×1.9452=2.92KN·m MB=－1/11（g+q）=－1/11×8.49×1.952=－2.93KN·m MC=－1/14（g+q）=－1/14×8.49×1.952=－2.31KN·m M2=1/16（g+q）=1/16×8.49×1.952=2.02KN·m (4) 截面配筋計算 板截面有效高度h0=80-20=60mm。因中間板帶的內(nèi)區(qū)格四周與梁整體連接，故M2 、M3和MC值可降低20%。板截面配筋計算過程見表1

15、 板截面配筋計算 表1 截面 1 B 2，3 C M/（kN·m） 2.92 -2.93 2.02（1.62） -2.31（-1.85） αs=M/(α1fcbh02) 0.068 0.068 0.047（0.038） 0.054（0.043） §=1- 0.070 0.070<0.1, 取0.1 0.048（0.039） 0.056<0.1,取0.1 （0.044<0.1, 取0.1） As=α1fcbh0§/fy （mm2） 185 264 127（10

16、3） 264（264） 實配鋼筋 (mm2) 邊板帶 φ6@150 As=226 φ8@150 As=335 φ6@150 As=189 φ8@150 As=335 中間板帶 φ6@150 As=226 φ8@150 As=335 φ6@150 As=189 φ8@150 As=335 (5) 板截面受剪承載力驗算 板截面剪力設(shè)計計算，最大剪力設(shè)計值發(fā)生在內(nèi)支座，其值為 V=0.55×8.49×1.95=9.11 KN 對于不配箍筋和彎起鋼筋的一般板類受彎構(gòu)件，其斜截面受剪承載力應(yīng)符合下列規(guī)定： V≤0.7βhftbh0

17、 本計算中，h0=60mm<800mm,故βh=1.0；b=1000mm，ft =1.27N/mm2，帶入上式得 0.7βhftbh0=0.7×1.0×1.27×1000×60=53.34KN>V=9.11KN 故板的斜截面受剪承載力滿足要求。 3、 次梁計算 主梁截面高度h=（1/14~1/8）×6300=(450~786)mm,取h=600mm，主梁寬度取b=250mm。次梁的幾何尺寸及支撐情況如圖3（a）所示。 （a） (b) 圖3次梁的計算簡圖 （1） 荷載計算 板傳來的恒荷載 2.99×2.

18、1=6.28 KN/m 次梁自重 25×0.2×（0.35-0.08）=1.35 KN/m 次梁粉刷 17×0.015×(0.35-0.08) ×2=0.14 KN/m 故 恒荷載標(biāo)準值 gk=7.77 KN/m 活荷載標(biāo)準值 3.5×2.1=7.35 KN/m 總荷載設(shè)計值 由可變荷載效應(yīng)控制的組合g

19、+q=1.2×7.77+1.4×7.35=19.61KN/m 由永久荷載效應(yīng)控制的組合g+q=1.35×7.77+0.7×1.4×7.35=17.69KN/m 所以，次梁內(nèi)力計算時取g+q=19.61KN/m。 （2）計算簡圖 次梁按考慮塑性內(nèi)力重分布方法計算內(nèi)力，故由表2-4可得次梁的計算跨度，即 中間跨 l0= ln=5400－250=5150mm 邊 跨 l0= 1.025ln=5284>ln +a/2=(5400－250/2－120)＋240/2=5275mm， 所以，取l0= 5275mm 邊跨

20、與中間跨的計算跨度相差（5275－5150)/5150=2.9%<10%,故可按等跨連續(xù)梁計算內(nèi)力。計算簡圖如下圖3（b）所示。 （3） 內(nèi)力計算 次梁各控制截面的彎矩設(shè)計值和剪力設(shè)計值分別按式（2-18）和式（2-20）計算，即 彎矩設(shè)計值：M1=－MB=1/11(g+q)l02 =1/11×19.61×5.2752=49.61KN·m Mc=－1/14(g+q)l02 =－1/14×19.61×5.152=－37.15KN·m M2=M3=1/16(g+q)l02 =1/16×19.61×5.152=32.51KN·m 剪力

21、設(shè)計值：VAin=0.45(g+q)ln=0.45×19.61×5.155=45.49KN VBex=0.6(g+q)ln=0.6×19.61×5.155=60.65KN VBin=VCex=VCin=0.55(g+q)ln=0.55×19.61×5.15=55.55KN (4) 截面配筋計算 次梁跨中截面按T形截面進行正截面受彎承載力計算。翼緣計算寬度，邊跨及中間跨均按下面的較小值采用。 b’f=l0/3=5150/3=1717mm，b’f =b+S0=150+1950=2100mm,故取b’f =1717mm。 跨中及支

22、座截面均按一排鋼筋考慮，故取h0=310mm，翼緣厚度h’f =80mm。 a1fcb’fh’f(h0－h(huán)’f/2)=1.0×11.9×1717×80×(310－80/2)=441.34KN·m，此值大于跨中彎矩設(shè)計值M1,M2,M3 ,故各跨跨中均屬第一類T形截面。支座按矩形截面計算。次梁正截面受彎承載力計算結(jié)果見表2。 次梁正截面受彎承載力計算 表 2 截面 1 B 2,3 C M(KN·m) 49.61 －49.61 32.51 －37.15 b或b’f(mm) 171

23、7 200 1717 200 αs=M/(α1fcbh02) 0.025 0.216 0.017 0.162 §=1- 0.025 0.246<0.35 >0.1 0.017 0.178<0.35 >0.1 As=α1fcbh0§/fy（mm2） 440 504 299 365 實配鋼筋A(yù)S(mm2) 2 16（直） 1 12（彎） （515） 2 16（直） 1 12（彎） （515） 2 12（直） 1 12（彎） （339） 2 14（直） 1 12（彎） （421） 次梁斜截面受剪承載力

24、計算見表3。按規(guī)定，考慮塑性內(nèi)力重分布時，箍筋數(shù)量應(yīng)增大20%，故計算時將Asv/s乘以1.2；配箍筋sv應(yīng)大于或等于0.36ft/fyv=0.0022，各截面均滿足要求。 次梁斜截面受剪承載力 表3 截面 Ain Bex Bin Cex Cin V(kN) 45.49 60.65 55.55 (kN) 243.950>V 243.950>V 243.950>V (kN) 72.898>V 72.898>V 72.898>V 按構(gòu)造配置箍筋 φ8@200

25、 由于次梁的q/g=7.35/7.77=0.95<3,且跨度相差小于20%，故可按圖2-20所示構(gòu)造要求確定縱向受力鋼筋的彎起和截斷。 3. 主梁設(shè)計 主梁按彈性理論計算內(nèi)力。設(shè)柱截面尺寸為400mm×400mm，主梁幾何尺寸及支撐情況如圖4（a）所示 （1）荷載計算 為簡化計算，主梁自重按集中荷載考慮。 次梁傳來的恒載 7.77×5.4=41.96KN 主梁自重 25×0.25×（0.6-0.08）×2.1=6.83KN 主梁粉刷

26、17×0.015×（0.6-0.08）×2×2.1=0.56KN 恒荷載標(biāo)準值 49.35KN 活荷載標(biāo)準值 3.5×5.4×2.1=39.69KN 恒載設(shè)計值 G=1.2×49.35=59.22KN 或 G=1.35×49.35=66.62KN 活載設(shè)計值 Q=1.4×39.69=55.57KN 或 Q=0.7×1.4×39.69=38.90KN （2）計算簡圖 由于主梁線剛度較柱線剛度大很多

27、，故中間支座按鉸支座考慮。主梁的支撐長度為370mm。計算跨度為 中間跨 l0=6300mm 邊 跨 l0=1.025ln+b/2=1.025×(6300-120-400/2)+400/2=6330mm l0=ln+a/2+b/2=(6300-120-400/2)+370/2+400/2=6365mm 故邊跨的計算跨度取l0=6330mm。 邊跨與中間跨的平均跨度為l0=（6330+6300）/ 2=6315mm。 邊跨與中間跨的計算跨度相差（6330-6300）/6300=0.5%<10%，故計算時可采用等跨連

28、續(xù)的彎矩和剪力系數(shù)。計算簡圖如下圖所示。 （a） （b） 圖4 主梁的計算簡圖 (3)內(nèi)力計算 上圖所示的三跨連續(xù)梁，可采用附表所示內(nèi)力系數(shù)計算各控制截面內(nèi)力，即 彎矩 M=k1Gl0+k2Ql0 剪力 V=k3G+k4Q 其中k1 、k2 、k3 、k4為內(nèi)力計算系數(shù)。 主梁按彈性理論進行計算，結(jié)果如下表。 主梁彎矩和剪力計算 表4 項次 計算簡圖 彎矩（KN·m） 邊跨跨內(nèi) 中間支座 中間跨跨中

29、 ① 0.244 91.47 -0.267 -99.85 0.067 25.00 ② 0.289 101.66 -0.133 -46.67 -0.133 -46.56 ③ -0.044 -15.48 -0.133 -46.67 0.200 70.02 ④ 0.229 80.55 -0.311（-0.089） -109.14（-31.23） 0.170 59.52 ⑤ -10.44 -0.089（-0.311） -31.23（-109.14） 0.170 59.52 內(nèi)力不利組合 ①+② 1

30、93.13 -146.52 -21.56 ①+③ 75.99 -146.52 95.02 ①+④ 172.02 -208.99（-131.08） 84.52 ①+⑤ 81.03 -131.08（-208.99） 84.52 項次 計算簡圖 剪力（KN） 端支座 中間支座 ① 0.733 43.41 -1.267 -75.03 1.000 59.22 ② 0.866 48.12 -1.134 -63.02 0 ④ 0.689 38.29 -1.311 -72.85 1.222 67.91 ⑤

31、 -0.089 -4.95 -0.089 -4.95 0.778 43.23 內(nèi)力不利組合 ①+② 91.53 -138.05 59.22 ①+④ 81.70 -147.88 127.13 ①+⑤ 38.46 -79.98 102.45 (4)配筋計算 在正彎矩作用下主梁跨中截面按T形截面計算配筋，邊跨及中間跨的翼緣寬度均按下列兩者中的較小值采用，即 =/3=6330/3=2110mm, =b+=250+5150=5400mm,故取=2110mm，并取h0=600-40=560mm。 因為α1fc（h0-/2）=1.0×11.9×2110

32、×80×(560-80/2)=1044.53 KN·m此值大于跨中彎矩設(shè)計值M1和M2，故各跨跨中截面均屬于第一類T形截。 主梁支座截面及負彎矩作用下的跨中截面按矩形截面計算，故取h0=600-80=520mm。支座B邊緣截面彎矩按式（2-9）計算，即 MB=208.99-114.79×0.4/2=186.03KN·m 其中支座剪力V0=G+Q=59.22+55.57=114.79KN。主梁正截面及斜截面承載力計算結(jié)果分別見表5和表6 主梁正截面受彎承載力計算

33、 表5 截面 邊跨跨中 B支座 中間跨跨中 M/（kN·m） 193.13 186.03 95.02 -21.56 b或b’f(mm) 2110 250 2110 250 αs=M/(α1fcbh02) 0.025 0.231 0.012 0.027 §=1- 0.025 0.267 0.012 0.027 As=α1fcbh0§/fy（mm2） 976 1147 469 116 實配鋼筋A(yù)s(mm2) 2 22（直） 1 20（彎） （1074） 2 22（直） 2 20（彎）

34、 （1388） 2 20（直） （628） 2 20（直） （628） 主梁斜截面受剪承載力計算 表6 截面 邊支座A B支座（左） B支座（右） V(kN) 91.53 147.88 127.13 (kN) 416.50>V 386.75>V 386.75>V (kN) 124.46>V 115.57