现浇整体式的钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计

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课程：现浇整体式的钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计题目：
指导教师：
设计人：
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成绩：
目录
1设计题目及目的 (1)
1.1 设计题目 (1)
1.2 设计目的 (1)
1.3 设计内容 (1)
1.4 设计资料 (2)
2 板的设计——按考虑塑性内力重分布设计 (3)
2.1 荷载计算 (3)
2.2 计算简图 (4)
2.3弯矩设计值 (4)
2.4截面承载力计算 (5)
2.5配筋示意图 (5)
3 次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计 (6)
3.1 荷载设计值： (6)
3.2 计算简图 (6)
3.3弯矩、剪力设计值 (7)
3.4截面承载力计算 (7)
3.5配筋示意图 (9)
4 主梁设计——主梁内力按弹性理论设计： (10)
4.2 计算简图 (10)
4.3 内力设计值计算及包络图绘制 (11)
4.4 弯矩、剪力包络图绘制 (12)
4.5 配筋计算承载力计算 (13)
4.6 两侧附加横向钢筋的计算： (14)
4.7 主梁正截面抗弯承载力图（材料图）、纵筋的弯起和截断： (14)
单向板肋梁楼盖课程设计任务书
1设计题目及目的
1.1 设计题目
现浇整体式的钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计。

1.2 设计目的
○1.掌握现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖结构布置的一般原则。

○2.掌握板、次梁、主梁等构件截面尺寸的确定。

○3.掌握单向板肋梁楼盖的计算方法和配筋构造。

○4.掌握工程设计计算书的书写格式。

○5.学习现浇单向板肋梁楼盖结构施工图的绘制。

○6.进行结构工程师的基本训练，为此要求:
a）.算书必须字迹端正，书面整洁，条理清楚，便于查询校核。

b）.施工图力求正确，图画布置均匀美观，线条清晰，字迹工整清楚，尺寸无误，用工程字体书写，能基本上符合施工图的要求。

1.3 设计内容
1、完成设计说明书一份，其内容如下：
(1) 结构平面布置：墙体、柱网、主梁、次梁、板、过梁、圈梁;
(2) 板的承载力计算（内力按塑性内力重分布计算)；
(3) 次梁承载力计算（内力按塑性内力重分布计算)；
(4) 主梁承载力计算（内力按弹性理论计算)；
2、绘制结构施工图（1#图纸一张）：
(1)二层结构平面布置图比例1: 100
(2) 扳的配筋图比例1: 50~1： 100
(3) 次梁配筋图比例1: 30~1： 50
(4) 主梁配筋图比例1: 20~1: 50
(5) 结构设计说明。

说明：1.板、次梁和主梁的配筋图要求用分离式配筋表示：
2.主梁钢筋的截断、搭接及锚固等要求参考请依据弯矩包络图和材料
图决定：
1.4 设计资料
某使用年限为50年的两层仓库，采用外砖墙与钢筋混凝土内柱共同承重的内框架承重体系。

该仓库层高为 4.2m，建筑平面为规则矩形，其纵横两方向的轴线距离分别为36m和18m；外墙采用MU10的烧结多孔砖，M5.0混合砂浆砌筑，墙宽为240，设砖壁柱，壁柱尺寸自定。

内框架采用现浇钢筋混凝土柱，柱网尺寸见图1-1。

楼盖采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，楼面粉20mm厚的水泥砂浆，顶棚粉15mm厚的纸筋灰，楼面的活荷载标准值5.5KN/m2。

混凝土强度等级采用C25。

梁受力筋采用HRB400级钢筋，其他均采用HPB300级钢筋。

图1-1 柱网尺寸布置
仓库的四周外墙均为承重砖墙，墙厚为 240mm，内设钢筋混凝土柱，其截面尺寸为 400mm×400mm。

（1）楼面活荷载标准值为5.5kN/m2。

（2）楼面层做法：20mm 厚水泥砂浆找平层。

板底（天棚处）及梁表面采用15mm 厚的纸筋灰。

（3）钢筋混凝土容重为 25 kN/m3，水泥砂浆容重为 20 kN/m3，纸筋灰容重为 34 kN/m3
(4) 混凝土采用C25；梁受力筋采用HRB400级钢筋，其他均采用HPB300级钢
筋。

图1-2 梁板结构平面布置
楼盖的结构平面布置（见图1-2）
确定主梁的跨度为6.0m，次梁的跨度为6.0m，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h=(1/18 ~ 1/12 )l=(1/18 ~ 1/12)×6000=333~550mm，取h=450mm，截面宽b=(1/3 ~ 1/2)h=(1/3 ~ 1/2)×500=150 ~225mm，取b=200mm。

主梁截面高度应满足h=(1/18 ~ 1/12 )l=(1/18 ~ 1/12)×6000=333~550mm,取h=550mm，截面宽b=(1/3 ~ 1/2)h=(1/3 ~ 1/2)×550=167 ~250mm，取b=250mm。

2 板的设计——按考虑塑性内力重分布设计
2.1 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钢筋混泥土板： 0.08×25=2.0 kN/㎡
15mm厚纸筋灰天棚抹灰：0.015×34=0.51 kN/㎡
小计 2.91 kN/㎡
活荷载标准值： 5.5kN/㎡
因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于4.0kN/㎡，所以活荷载分项系数取1.3，
恒荷载设计值：g=3.305×1.2= 3.492 kN/㎡ 活荷载设计值：q=8×1.3= 7.15 N/㎡
荷载设计总值：g+q= 10.642 kN/㎡, 近似取10.7kN/㎡
2.2 计算简图
取1m 板宽作为计算单元，板的实际结构如图2-1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=120mm ，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：
200802000120182022
20012020001201()2(2802)42n n h l a l mm mm
--++
=+=-+==-
取01820 1.82l mm m ==。

中间跨： 020********* 1.8l mm m =-==
计算跨度差（1.82m-1.8m ）/1.8m=1.11%<10%，说明可按等跨连续板计算内力。

取1m 宽板带作为计算单元，计算简图如图2-2。

图2-1 板的尺寸
图2-2 计算简图
2.3弯矩设计值
由资料可查得：板的弯矩系数α
M,，板的弯矩设计值计算过程见下表
2.4截面承载力计算
板厚80mm,h0=80-20=60mm,b=1000mm,C25混凝土α1=1.0,fc=11.9N/ mm2，HPB300钢筋，fy=270 N/ mm2。

对轴线②~○6间的板带，考虑起拱作用，其跨内截面和中间支座截面的弯矩设计值可折减20%。

计算结果表明，支座截面ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；As/bh=251/（1000×80）=0.314%，大于0.45ft/fy=0.45×1.27/270=0.21%，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。

2.5配筋示意图
连续板的配筋示意图如图2-3所示
图2-3 板配筋示意图
（a）边区板带；（b）中间区板带
3 次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计
3.1 荷载设计值：
恒荷载设计值
板传来的荷载：3.492×2.0=6.984kN/m
次梁自重：0.2×（0.45-0.08）×25×1.2=2.22 kN/m
梁侧抹灰： 2×0.015×（0.45-0.08）×34×1.2=0.45288kN/m
小计g=9.65688 kN/m
活荷载设计值： q=7.15×2.0=14.3 kN/m
荷载总设计值： q+g=14.3+10.01808=23.95688kN/m 近似取荷载24.0kN/m 3.2 计算简图
由次梁的实际结构图(3-1)可知，由图可知：次梁在墙上的支承长度为a=240mm，主梁宽度为b=200mm。

则按塑性内力重分布设计，次梁的计算跨度为：
边跨按以下二项较小值确定：
a
(6)
2
1.025 1.025(
200240
0001205900=5.9m
22
200
0001205924.5=5.9245m
2
.
6)
59
n
n
mm
mm
l
l
l
m
--+=
--
+
=
=
=
=
⨯
取
中间跨：
60002005800 5.8
l mm m
=-==
计算跨度差（5.9m-5.8m）/5.8m=1.72%<10%，说明可按等跨连续梁计算内力。

计算简图如图3-2。

图3-1 板的尺寸
图3-2 计算简图
3.3弯矩、剪力设计值
由表可分别查得弯矩系数αm 和剪力系数αv 。

次梁的弯矩设计值和剪力设计值分别见
见表3-1和表3-2：
3-1 次梁的弯矩设计值的计算
3.4截面承载力计算
次梁跨内截面按T 形截面计算，翼缘计算宽度为：
边跨 '001
1590019672001800200033
f b l mm mm b s mm mm mm ==⨯=<+=+=
离端第二跨、中间跨 '0115800193333
f b l mm mm ==⨯=
梁高 0450,45035415h m m h m m m m m m
==-
= 翼缘厚 '80f h mm = C25混凝土; 221 1.0
1.011.9/ 1.27/c c t f N mm f N mm αβ====；
纵向钢筋采用HRB400，2360/y f N mm = ；
箍筋采用HPB300， 2270/yv f N mm =。

判别T 形截面类型：按第一类T 形截面试算。

跨内截面 '00.018/80/4150.193f h h mm mm ξ=<==，故各跨内截面均属于第一类T 形截面。

支座截面按矩形截面计算，第一内支座按布置两排纵筋考虑，取045060390h mm mm mm =-=，其他中间支座按布置一排纵筋考虑，0415h mm =。

连续次梁正截面及斜截面承载力计算分别见表3-3和3-4。

3.5配筋示意图
连续板的配筋示意图如图3-3所示
图3-3 连续次梁配筋示意图
4 主梁设计——主梁内力按弹性理论设计：
4.1 荷载计算
恒载设计值
次梁传来的荷载： 9.65688×6.0=57.94128kN 主梁自重（折算为集中荷载）： 1.2×25×0.25×（0.5-0.08）×2=5.04kN 梁侧抹灰（折算为集中荷载）： 1.2×34×0.015×（0.5-0.08）×2×2=1.02816kN
恒荷载设计值： G=57.94128+5.04+1.02816=64.00944kN ≈64.0kN 活荷载设计值： Q=14.3×6.0=85.8 kN 合计： G+Q=149.8kN
4.2 计算简图
主梁的实际结构如图4-1所示,主梁端部支承在墙上的支承长度a=180mm,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:
边跨按以下二项较小值确定：
400400000120602221.022
400180400600012059702225 1.025(6)2()22n n m b l a b l m mm
--+=--++=+
=⨯++=
取05970 5.97l mm m ==。

中间跨： 06000 6.0l mm m ==
计算跨度差（6.0m-5.97m ）/5.97m=0.5%<10%，说明可按等跨连续板计算内力，计算简图如图4-2。

图4-1 主梁尺寸
4.3 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。

4.3.1 弯矩值计算：
弯矩M=k1Gl+k2Ql，式中k1和k2由附表1查得
-0.2674
————
-130.9
-0.133
————
-89.34
-0.089 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，M A=0，
M B=-130.9-89.34=-220.2 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=81.6+111.54=193.14kN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×M B=314.3 kN . m≈M max ,
第二集中荷载作用下弯矩值为1/3(G+Q) l01 -2/3×M B=240.9 kN·m。

中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为－220.2kN·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－M B =-57 kN·m.
荷载组合①+④时支座最大负弯矩M B=-339.9 kN·m其它两个支座的弯矩为M A=0，M C=-190.68 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274.4kN·m，161.1kN·m。

同理，当-M c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M B= M C=- 220.2 kN·m，，第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为90.4kN·m，
17kN·m,第二跨在集中荷载Ｇ＋Ｑ作用下的弯矩值为167.5 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，V Amax=156.4kN，至第二跨荷载处剪力降为156.4-193.1=－36.7kN；
V最大，其至第二集中荷载处剪力降为―36.7―193.1=－229.8 kN，荷载组合①+④时，B
VBl=-249.6 kN，则第一跨中集中荷载处剪力顺次为（从左到右）136.6kN,－56.5kN,其余剪力值可按此计算。

主梁的剪力包络图见图。

4.5 配筋计算承载力计算
4.5.1正截面受弯承载力计算及纵筋的计算
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HPB300 ，fyv=270 N/ mm2 .
跨中正弯矩按Ｔ形截面计算，因h’f / ho=80/615=0.130﹥0.10
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-V0b/2=-339.9+193.5x0.35/2=-306.03 kN·m
判别跨中截面属于哪一类T形截面
a1fc b’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:
4.5.2箍筋计算——斜截面受剪承载力计算
验算截面尺寸：
h w =ho- b’f=580-80=500mm且h w/b=500/300=1.7<4,故截面尺寸按下式计算：
0.25βc f c bh o=0.25x1.0x11.9x300x580=446.25kN > V max =301.6kN
故截面尺寸满足要求
4-4 斜截面配筋计算
4.6 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=1.2x70.68+1.3x6.5x2x6.6=201.3kN
所需主梁内支撑次梁处附加吊筋面积为:
As=F/2f y sin α=232970/(2x300xsin45°)=474.4 mm 2
选用2φ18 (As=509)
4.7 主梁正截面抗弯承载力图（材料图）、纵筋的弯起和截断：
4.7.1 按比列绘出主梁的弯矩包络图
4.7.2 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S max ；钢筋的弯起点距充分利用点的距离应大于等于h 0/2。

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V c =0.7f t bh o 时，且其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于h 0或20d ，钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于02.1h l +α。

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 1.3h 0或20d 。

钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于
07.12.1h l +α。

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=l a =αf y d/f t =0.14×300×20/1.27取880mm.
梁底面纵筋的锚固长度：12d=12⨯22=264mm ，取300mm
4.7.3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。