混凝土结构设计原理课程设计自己 1

《混凝土结构设计》课程设计
――整体式单向板肋梁楼盖
设
计
任
务
书
适用专业：建筑工程专业（本科）
使用班级： 2010级建筑1、2、3班
设计时间： 2013年5月
长沙学院土木工程系
土木工程教研室
《混凝土结构设计》课程设计
――整体式单向板肋梁楼盖设计任务书
一、设计任务：
设计某三层轻工厂房车间的楼盖，拟采用整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。

要求进行第二层楼面梁格布置，确定梁、板、柱截面尺寸，计算梁板配筋，并绘制结构施工图。

二、设计目的
《建筑结构》课程设计是教育计划中一个重要的实践性教学环节，对培养和提高学生的基本技能，启发学生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识具有重要作用。

1．了解钢筋混凝土结构设计的一般程序和内容，为毕业设计以及今后从事实际设计、管理工作奠定初步基础。

2．复习巩固加深所学的基本构件中受弯构件和钢筋混凝土梁板结构等章节的理论知识。

3．掌握钢筋混凝土肋梁楼盖的一般设计方法，诸如：
（1）进一步理解单向板肋梁楼盖的结构布置、荷载传递途径和计算简图；
（2）掌握弹性理论和塑性理论的设计方法；
（3）掌握内力包络图和抵抗弯矩图的绘制方法；
（4）了解构造设计的重要性，掌握现浇梁板的有关构造要求；
（5）掌握现浇钢筋混凝土结构施工图的表示方法和制图规定；
（6）学习书写结构计算书；
（7）学习运用规范。

三、设计资料
1、结构平面及柱网布置如图所示（楼梯间在此平面外），按不同用途的车间工业楼面活荷载标准值见表1，车间内无侵蚀性介质，柱网尺寸见表二。

每位学生按学号顺序根据表3选取一组数据进行设计。

活荷载标准值表1
结构平面及柱网布置图
柱网尺寸表2
分组编号表3
2、楼面构造
楼面面层为水磨石（底层20mm厚水泥砂浆，10mm面层），自重为0.65kN/m2；顶棚为15mm厚混合砂浆抹灰；梁用15mm厚混合砂浆抹灰。

3、材料
①混凝土：采用C25的混凝土。

②钢筋：主、次梁受力纵筋采用HRB400级钢筋，其他钢筋均用HPB300级钢筋。

四、设计内容及要求
1．结构布置
柱网尺寸给定，要求了解确定的原则。

梁格布置，要求确定主、次梁布置方向及次梁间距。

2．按塑性理论方法设计楼板和次梁，按弹性理论方法设计主梁。

3．提交结构计算书一份。

要求：步骤清楚、计算正确、书写工整。

4．绘制结构施工图1张1号图。

内容包括
（1）结构平面布置；
（2）板、次梁配筋图；
（3）主梁配筋图；
（4）主梁画钢筋分离图；
（5）必要的施工说明。

要求真正做到施工图深度，交给工地即能付诸于施工。

图面必须按“制图
标准”规定绘制，要求布图匀称、表达正确、线条清晰、图面整洁。

五、成绩考核及评定
根据结构计算书、施工图、答辩三方面综合按优、良、中、合格、不及格五个等级评定成绩。

答辩内容：所抽考签题目、图纸、计算书三方面。

六、参考资料
l．《建筑结构》教材，何益斌主编，中国建筑工业出版社。

2.《混凝土结构设计》教材，沈蒲生主编，,高等教育出版社。

3，《混凝土结构设计》教材，朱彦鹏主编，,同济大学出版社。

4．建筑结构荷载规范GB50009-2001
5．混凝土结构设计规范GB50010-2010
6．建筑结构制图标准
整体式单向板肋梁楼盖计算书
学号为25号。

相应的组合为：活荷载标准值：26.5kN /m ，柱网布置如图1：
图1：轴网平面图
环境类别为二a 类，则保护层厚度 板：20c mm = 梁：25c mm = 混凝土等级C25，保护层厚度增加5mm 。

所以最终保护层厚度； 板：25c mm = 梁：30c mm =
一、 结构平面布置及构件尺寸选择
建筑物的楼盖平面为矩形，轴线尺寸为3021.6m m ⨯。

按肋梁楼盖的板、梁合理 跨度，主梁为612m ，次梁为46m ，单向板为1.73m 。

由此确定主梁跨度为7.2m ，次梁跨度为6m ，主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.4m 。

根据要求，初定截面尺寸如下：
板厚：按40
l
h >，2400l =，且80h ≥，取100h mm =；
次梁：梁面按2403331825l l
h mm >
=；估算并考虑建筑模数，取梁高450h mm =，梁宽按15022532h h
b mm =
=估算，取200b mm =； 主梁：梁高按514900814
l l
h mm ==估算，
取700h mm =，梁宽取300b mm =。

柱截面为400400。

mm mm
楼盖的梁板结构平面布置及构件尺寸如图：1-1
图1-1：梁板结构平面布置及构件尺寸图
二、板的计算
（按塑性理论方法设计楼板）
板按考虑塑性内力重分布方法计算。

板的
216000 2.532400
l l ==≤，宜按单向板设计，按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够的构造筋。

在这里按单向板设计。

1.荷载计算
20mm 厚水泥砂浆和10mm 厚的面层 20.65kN /m
100mm 厚现浇钢筋混凝土板 3225kN /m 0.1 2.500kN /m ⨯= 15mm 厚混合砂浆抹灰顶棚 3217kN /m 0.0150.255kN /m ⨯= 恒荷载标准值 23.045kN /m k g = 活荷载标准值 26.500kN /m k p = 荷载设计值 G k Q k q g p γγ=+
1.2 3.405 1.3 6.5=⨯+⨯
212.536kN /m =
每米板宽 取12.536kN /m q
=
2.计算简图
板为多跨连续板，对于跨数超过五跨的等截面连续板，其各跨受荷相同，且跨 差不超过10%时，均可按五跨等跨度连续板计算。

取1m 板宽作为计算单元，将9跨连续板视为5跨连续板计算，次梁截面尺寸
200450b h mm mm ⨯=⨯，板厚100mm 。

板的计算跨度为
边跨 01002400100120223022
n h l l mm =+
=--+= 或 01202400100120224022
n a l l mm =+
=--+= 取小值 02230l mm =
中间跨 024*********n l l mm ==-=
平均跨度为 22302200
22152l mm +=
= 跨度差 22302200
1.4%10%2200
-=<
可以采用等跨度连续板退出的弯矩系数计算板的弯矩。

板的计算简图如图2-1：
图2-1：板计算简图
3.内力计算
用塑性内力重分布理论计算，则有α系数如下 表2.0
板的内力计算见表2.1。

表2.1 板弯矩计算 )m
4.正截面强度计算
取1000b mm =，10
255302
s a c mm =+
=+=，01003070h mm =-=。

211.9/c f N mm =，2360/y f N mm =。

考虑中间区格板穹顶作用，其弯矩折减20%。

这是因为板的支座在负弯矩作用下上边缘开裂，跨中截面则由于正弯矩作用下边缘开裂，这使板的实际轴线成拱形。

因而在荷载作用下将产生平面内的推力，该推力对板的承载力来说是有利的。

为计算简便，在内力计算时，对中间支座及四周与梁整体连接板的中间跨的跨中截面的弯矩乘以0.8的折减系数以考虑此有影响。

对四周与梁整体连接的单向板的边跨跨中截面及支座截面，角区格和边区格的跨中及支座截面弯矩不予折减。

①②
⑤⑥
②⑤
①②
⑤⑥
②⑤
)m
2
M
f h
5.板的配筋
板的构造按构造要求配。

分布钢筋的布置为8@250
A，满足要求。

因为
6.5
2.143
3.04
q kN
g kN
==<，所以550
4
n
l
a mm
==。

板的配筋图见图2-2：
图2-2：板的配筋图
三、次梁的计算
（按塑性理论方法设计次梁）
1.荷载计算
有板传来的恒载 23.405kN /m 2.48.172kN /m m ⨯=
次梁自重 325kN /m 0.2(0.450.1) 1.75kN /m m m ⨯⨯-= 次梁粉刷 ()317kN /m 0.0150.450.120.1785kN /m m m ⨯⨯-⨯= 恒荷载标准值 10.1005kN /m k g = 活荷载标准值 6.5 2.415.6kN /m k p =⨯=
荷载设计值 1.210.1005 1.315.632.4006kN /m q =⨯+⨯=
2.计算简图
次梁为五跨连续梁，主梁截面尺寸为300700b h mm mm ⨯=⨯。

计算跨度：
边跨 0250
6000150120585522n a l l mm =+=--+=
001.025 1.025(6000150120)5873.25l mm l =⨯--=> 取 05855l mm =
中间跨 060003005700n l l mm ==-=
跨度差
58555700
2.7%10%5700
-=<
可以采用等跨度连续梁推出的弯矩系数计算梁的弯矩。

次梁计算简图如图3-1所示。

图3-1：次梁计算简图
3.内力计算
次梁弯矩计算见表3-1
)m
次梁剪力见表3-2（剪力使用量的净跨n l ）。

4.正截面强度计算
（1）确定翼缘宽度。

次梁工作时，板可作为翼缘参与工作。

在跨中截面，翼缘
受压，可按T 行梁计算，翼缘的计算宽度取下列值得小值。

045045405s h h a mm
=-=-=，
2
11.9/c f N mm =，
2360/y f N mm =
21.27/t f N mm = 2300:270/y HPB f N mm =
因
'0
100
0.240.1405
f h h =
=>，所以仅按跨度l 和次梁净距n S 考虑。

边跨：按计算跨度考虑 '11
5855195033
f b l mm ==⨯=
按次梁净跨考虑 '200(2400120100)2380f n b b S mm =+=+--=
取'1950f b mm =。

中间跨：按计算跨度考虑 '11
5700190033
f b l mm ==⨯=
按次梁净跨考虑 '20022002400f n b b S mm =+=+= 取'1900f b mm =。

（2）判断次梁的截面类型。

边跨中 ： ''
'10100
() 1.011.91950100(405)2
2
f c f
f
h f b h h α-
=⨯⨯⨯⨯-
823.78100.98kN m kN m =>
中间跨中： '''10100
() 1.011.91900100(405)2
2
f c f f h f b h h α-
=⨯⨯⨯⨯-
802.6665.79kN m kN m =>
属于第一类T 形截面，按梁宽为'f b 的矩形截面计算。

（3）次梁正截面强度计算见表3-3
)m
)mm
5.次梁斜截面强度计算
次梁斜截面强度计算见表3-4
00
0.7sv t A h f bh
实配箍筋间距6.次梁构造
次梁的构造应满足：①次梁的构造应符合受弯构件的所有构造要求；②次梁
伸入墙内的长度不小于240mm ；③当截面尺寸满足高跨比11
()1812
和高宽比
11()32
要求时，一般可以不做使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。

次梁沿全长配置封闭式箍筋，第一根箍筋距支座边50mm 处开始布置，在简支端的支座范围内各布置一根箍筋；次梁伸入墙内250mm 。

次梁配筋图见结构施工图1
四、主梁的计算（按弹性理论计算）
1.荷载计算
主梁自重为均布荷载，但此荷载值与次梁传来的集中荷载值相比很小。

为计算方面，采取就近集中地方法，把集中荷载作用点两边的主梁自重集中荷载作用点，将主梁视为承受集中荷载的梁来计算。

由次梁传来的恒载 10.1005kN /m 6=60.603kN ⨯
主梁自重
3
25/0.3(0.70.1) 2.410.8kN m m m kN ⨯⨯-⨯= 主梁粉刷抹灰
317/0.015(0.70.1) 2.420.7344kN m m m kN ⨯⨯-⨯⨯= 恒荷载标准值 72.1374k G kN
=
活荷载标准值
15.6/693.6k P kN m m kN
=⨯=
恒荷载设计值 1.272.137486.565G kN =⨯= 活荷载设计值 1.393.565121.635P kN =⨯=
2.计算简图
主梁为三跨连续梁，柱截面尺寸为400400b h mm mm ⨯=⨯
计算跨度：
边跨 0250400
720012020072052222
n a b l l mm =++=--++=
0400
1.025 1.025(7200120200)7253.2522n b l l mm
=+=⨯--+= 取 07205l mm =。

中跨 07200c l l mm ==
0 1.05 1.05(7200400)7140n l l mm ==⨯-=
取 07140l mm =。

平均跨度
72057140
7172.52
mm += 跨度差
72057140
0.09%10%7140
-=< 可以采用等跨度连续梁推出的弯矩系数计算梁的弯矩。

计算简图见图4-1
图:4-1 主梁计算简图
3.内力计算
（1）弯矩计算
有弯矩系数及剪力系数计算弯矩及剪力。

弯矩设计值：1020M k Gl k Pl =+
其中， 2 1k k 为弯矩系数，0l 为计算跨度，对于B 支座，计算跨度可取相邻两跨的平均值。

边跨 086.5657.205623.7Gl kN m =⨯=
0121.6357.025854.5Pl kN m =⨯=
中跨 086.5657.14618.7Gl kN m =⨯= 0121.6357.14868.5Pl kN m =⨯= 平均跨 086.5657.173620.9Gl kN m =⨯= 0121.6357.173872.5Pl kN m =⨯= 主梁弯矩计算见表4-1
表4-1 主梁弯矩计算 单位：kN m
34V
k G k P =+
剪力计算见表4-2
表4-2 主梁剪力计算 单位：kN
4.正截面强度计算
（1）强度翼缘宽度。

主梁跨中按T 形截面计算，翼缘宽度取下列值中的小者。

考虑布置两排钢筋时：070070630s h h a mm =-=-=，一排钢筋时070045655s h h a mm =-=-=。

211.9/c f N mm =，2360/y f N mm = 21.27/t f N mm = 2300:270/y HPB f N mm =
因
'0
100
0.1530.1655
f h h =
=>，所以仅按跨度l 和次梁净距n S 考虑。

边跨：按计算跨度考虑 '011
7205240233
f b l mm ==⨯=
按主梁净跨考虑 '300(6000120150)6030f n b b S mm =+=+--=
取'2402f b mm =。

中间跨：按计算跨度考虑 '11
6900230033
f b l mm ==⨯=
按主梁净跨考虑 '30057006000f n b b S mm =+=+=
取'2300f b mm =。

支座截面翼缘受拉，仍按矩形梁计算。

（2）判断主梁的截面类型。

边跨中 ： '''10100
() 1.011.92402100(655)22
f
c f
f
h f b h h α-
=⨯⨯⨯⨯-
1729.32399.13kN m kN m => 中间跨中： '''
10100()11.92300100(655)22
f c f f h f b h h α-=⨯⨯⨯-
1655.89215.15kN m kN m =>
属于第一类T 形截面，按梁宽为'f b 的矩形截面计算。

（3）、正截面强度计算。

因支座弯矩较大，考虑布置两排纵筋，次梁在上面，取070090610h mm =-=。

主梁正截面强度计算见表4-3. )m
/()2
z
kN m /()2
z
b V
kN m - ()b mm 或
/()mm
5.斜截面强度计算
斜截面强度计算见表4-4。

主梁构造应满足：①主梁的构造应符合受弯构件的所有构造要求，主梁受力钢筋的弯起和切断应由主梁的抵抗弯矩决定；②防止次梁作用处主梁受集中力冲击破坏，应在次梁下设吊筋；③主梁中纵筋的锚固由构造决定。

7.主梁吊筋计算
由次梁传给主梁的集中荷载为
1.261.3374 1.393.565195.24F kN =⨯+⨯=
次梁传给主梁的集中荷载k G 中应扣除主梁自重。

3
20
195.2410511.3942sin 4522700.707
s y F A mm f ⨯===⨯⨯ 选2220(628)mm φ
7.主梁配筋图见结构施工图1。