钢筋砼肋梁楼盖设计报告详解.docx
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钢筋砼肋梁楼盖设计报告详解.docx
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钢筋砼肋梁楼盖设计报告详解
一、设计题目及设计条件
1、设计题目
某金工车间及某办公楼钢筋混凝土楼盖设计
2、课程设计目的
1)掌握楼面结构平面布置的原则;
2)掌握钢筋混凝土连续梁板结构设计方法;
(1)了解单向板肋梁楼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,熟练掌握塑性内力重分布的计算方法;
(3)通过主梁的计算,熟练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结构的相关构造要求。
3)进行结构施工图绘制的训练。
3、设计参数
1)某机械工厂金工车间多层厂房层高4.8m,楼盖结构平面布置简图如图1所示。
板、次梁和主梁伸入墙的深度分别为120mm、240mm和370mm。
楼梯设置在旁边的附属房屋内。
楼盖拟采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。
2)楼面构造:
120厚钢筋混凝土现浇板(钢筋混凝土的容重为25kN/m3);20mm厚水泥砂浆面层(水泥砂浆的容重为20kN/m3);20mm厚石灰砂浆抹底(石灰砂浆的容重为17kN/m3)。
3)楼面可变荷载标准值为qkN/m2,其分项系数为1.3。
4)主梁沿房屋的横向布置,跨度为L1,次梁沿纵向布置,跨度为L2。
5)板、梁的混凝土强度等级为C25;主梁跨度L1为7.8m、次梁跨度L2为6.3m;楼面活载q为5.0kN/m2;主、次梁纵筋采用HRB335级或HRB400级钢筋;主、次梁的箍筋和架立钢筋,板的受力钢筋和构造钢筋均采用HPB235级钢筋。
4、设计要求及工作量
1)设计要求
(1)确定柱网尺寸,布置主次梁,选择构件截面尺寸,绘制楼盖结构平面布置图。
(柱:
500mmX500mm)
(2)按考虑塑性内力重分布的方法计算板的内力,进行板的正截面承载力计算,绘制板的配筋图;按考虑塑性内力重分布的方法计算次梁的内力,计算次梁的正截面、斜截面承载力,绘制次梁的配筋图。
(3)按弹性方法计算主梁的内力,绘制主梁的弯矩、剪力包络图,根据包络图计算主梁正截面、斜截面承载力,并绘制主梁的配筋图。
(4)绘制楼盖结构平面布置图,板配筋布置图及主梁、次梁配筋详图,主梁的内力包络图,并作钢筋明细表,最后完成楼盖施工图两张。
2)工作量
(1)图纸要求
a)楼盖结构平面布置及板的配筋图、次梁配筋详图;(2号图纸一张)
b)主梁材料抵抗弯矩图及配筋详图。
(2号图纸一张)
c)在图中标注有关设计说明,如混凝土强度等级、钢筋的种类、混凝土保护层厚度及其他相关注意事项等。
d)图纸要求图面布局合理、线型分明、干净整洁、表达规范完整,所有尺寸标注必须采用仿宋体。
另外,绘图比例自定,但须合乎规范要求。
(2)计算书要求
a)要求计算准确,步骤完整,内容清晰,层析分明;
b)计算书要求字迹端正,清晰;计算书中的图表要求进行编号;
c)计算书中的计算简图要求线条清楚,尺寸详细,字体端正。
二、楼盖的结构平面布置
内容
计算
结果
1、布置
主梁沿横向布置,跨度为7.8m;次梁沿纵向布置,跨度为6.3m。
主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.6m
l2/l1=6.3/2.6
宜按双向板处理,为了简化计算,按单向板的情况计算,并在长跨方向考虑构造钢筋
2、板
两端连续单向板,按跨高比条件,要求板厚h》2600/40=58mm,对于工业建筑楼板,板厚h》80mm,因此120mm板厚符合要求。
3、次梁
多跨连续次梁,按跨高比条件,h=630000/18~630000/12=350~525mm。
考虑到楼面可变载荷比较大,截面高度取h=550mm,截面宽度b=300mm。
(h/b=1.5~3.0)
4、主梁
多跨连续主梁,按跨高比条件,取h=7800/14~7800/8=557~975mm。
截面高度h=1000mm,截面宽度b=400mm。
(h/b=1.5~3.0)
5、以上确定了柱网尺寸,布置主次梁,确定了构件截面尺寸。
绘制楼盖结构平面布置图如下图所示:
三、板的设计
内容
计算
结果
板的计算厚度为120mm
板按塑性内力重分布方法计算,取每米宽板为计算单元,有关尺寸及计算简图如下图所示。
1、
载荷
20mm水泥砂浆面层20kN/m^3×0.02=0.4kN/m^2
20mm石灰砂浆抹底17kN/m^3×0.02=0.34kN/m^2
120mm钢筋混凝土现浇板25kN/m^3×0.12=3kN/m^2
可变载荷效应起控制作用p=10.99kN/m
恒载标准值=3.74kN/m^2
活载标准值=5.0kN/m^2
荷载标准值p=1.2×3.74+1.3×5.0=10.99kN/m^2
每米板宽p=10.99kN/m
2、
内力
计算跨度
板厚h=120mm,次梁b×h=300mm×550mm
边跨l01=2600-120-150+120/2=2390mm
中间跨l01=2600-300=2300mm
跨度差(2390-2300)/2300=3.9%<10%
故板可以按等跨连续梁计算
板的弯矩计算
截面位置
弯矩系数α
M=αpl0^2(kN*m)
边跨跨中
1/11
5.71
B支座
-1/14
-4.48
中间跨跨中
1/16
3.63
中间C支座
-1/16
-3.63
3、
配筋
b=1000mm,h=120mm,h0=120-20=100mm
fc=11.9N/mm^2,ft=1.27N/mm^2,fy=210N/mm^2
截面位置
M(kN*m)
αs=M/fcbh0^2
ζ=1-√(1-2αs)
As=ζfcbh0/fy(mm^2)
实配钢筋
边跨跨中
5.71
0.048
0.049
279
φ8-150,335
B支座
-4.48
0.0376
0.038
218
φ8-150,335
中间跨跨中
①~②⑤~⑥轴线间
3.63
0.0305
0.031
176
φ8-150,335
②~⑤轴线间
3.63×0.8
0.0244
0.025
140
φ8-150,335
中间C支座
①~②⑤~⑥轴线间
-3.63
0.0305
0.031
176
φ8-150,335
②~⑤轴线间
-3.63×0.8
0.0244
0.025
140
φ8-150,335
ρmin=max{0.002,0.45*1.27/300}=0.27%
ρ=140/1000/100=0.14%<ρmin,不满足条件。
As,min=ρminbh=0.27%×1000×120=324mm^2,故选择φ8-150,实际配筋面积335mm^2。
其中,ζmax=As,maxfy/fcbh0=0.059<0.35符合塑性内力重分布的条件。
板的模板图、配筋图及钢筋表见下图
编号
形状尺寸
直径
长度
数量
<1>
φ8
2690
1890
<2>
φ8
1580
1470
<3>
φ8
560
420
<4>
φ8
805
40
<5>
φ8
1680
468
<6>
φ8
560
520
板钢筋表
四、次梁设计
内容
计算
结果
次梁的计算
b=300mm
h=550mm
次梁按塑性内力重分布计算,截面尺寸及计算见图见图4
1、载荷
由板传来恒载
3.74kN/m^2×2.6m=9.724kN/m
次梁自重
25kN/m^3×0.3m×(0.55-0.12)m=3.225kN/m
次梁抹灰
17kN/m^3×0.02m×(0.55-0.12)m×2=0.2924kN/m
p=
32.79kN/m
恒载标准值gk=13.24kN/m
活载标准值gq=5kN/m^2*2.6m=13kN/m
荷载设计值p=1.2*13.24+1.3*13=32.79kN/m
2、内力
计算跨度
主梁b*h=400*1000
边跨净跨ln1=6300-120-200=5980mm
计算跨度l01=5980+240/2=6100mm
中间跨净跨ln2=6300-400=5900mm
计算跨度l02=ln2=5900mm
跨度差(6100-5900)/5900=3.4%<10%
故次梁可以按等跨连续梁计算
次梁的弯矩计算
截面位置
弯矩系数α
M=αpl0^2(kN*m)
边跨跨中
1/11
110.92
B支座
-1/11
-110.92
中间跨跨中
1/16
71.34
中间C支座
-1/16
-71.34
次梁的剪力计算
截面位置
剪力系数β
V=βpln(kN)
边支座A
0.4
78.43
B支座(左)
0.6
117.65
B支座(右)
0.5
96.73
中间C支座
0.5
96.73
3、配筋
正截面承载力计算
次梁跨中截面按T形截面计算,其翼缘宽度为
边跨b’f=6100/3=2033mm
中跨b’f=5900/3=1967mm
h=550mm,h0=550-40=510mm
h’f=120
fcb’fh’f(h0-h’f/2)=1264.0kN*m>111.32kN*m
故次梁跨中截面均按第一类T形截面计算
次梁支座截面按矩形截面计算
b=300mm,fc=11.9kN/mm^2,fy=300N/mm^2
ρmin=max{0.002,0.45*1.27/300}=0.002
As,min=bhρmin=330mm^2
截面位置
M(kN*m)
bf或b(mm)
αs=M/fcbh0^2
ζ=1-√(1-2αs)
As=ζfcbh0/fy(mm^2)
实配钢筋
边跨跨中
110.92
2033
1.8E-02
0.018
731
2φ18+2φ12(735mm^2)
B支座
-110.92
300
1.2E-01
0.128
774
2φ18+2φ14(817mm^2)
中间跨跨中
71.34
1967
1.2E-02
0.012
469
2φ14+2φ12(534mm^2)
中间C支座
-71.34
300
7.7E-02
0.080
486
2φ14+2φ12(534mm^2)
这里ζ均小于0.35,符合塑性内力重分布的条件
同时ρ=534/(300*550)=0.32%>0.2%
斜截面受承载力计算
b=300mm,h0=550-40=510mm,fc=11.9kN/mm^2,ft=1.27N/mm^2,fyv=210N/mm^2
hw/b=510/300=1.7<4
0.25βcfcbh0=0.25*11.9*300*510=455.2kN>V
截面合适
0.7ftbh0=0.7*1.27*300*510=136kN
截面位置
V(kN)
Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvnAsv1h0/s
实际配筋
边支座A
78.43
φ8-190,136+70.9=206.9
φ8-190
B支座(左)
117.65
φ8-190,136+70.9=206.9
φ8-190
B支座(右)
96.73
φ8-190,136+70.9=206.9
φ8-190
中间C支座
96.73
φ8-190,136+70.9=206.9
φ8-190
注1.25fyvnAsv1h0/s=1.25*210*2*50.3*510/190=70.9kN
ρsv=nAsv1/bs=2*50.3/(190*300)=0.176%>ρmin
=0.24ft/fyv=0.145%
V《0.7ftbh0,h《800mm
Smax=350mm,dmin=6mm
五、主梁设计
内容
计算
结果
主梁的计算
b=400mm
h=1000mm
主梁按弹性理论计算
主梁线刚度ib=bh^3/(12*lb)=4274mm^2
柱线刚度i0=bh^3/(12*lb)=1085mm^2
考虑现浇楼板的作用,主梁的实际刚度为单独梁的刚度的2倍。
ib/i0=2*4274/1085=7.9>5
故主梁视为铰支在柱顶上的连续梁,截面尺寸如下图所示:
1、荷载
由次梁传来恒载13.24kN/m*6.3m=84.412kN
主梁自重25kN/m^3*0.4m*(1.0-0.12)m*2.6m=22.88kN
主梁侧抹灰17kN/m^3*0.02m*(1.0-0.02)m*2.6m*2=1.56kN双面抹灰
G
=130.62kN
Q=
106.47kN
恒载标准值Gk=108.852kN
活载标准值Qk=13kN/m*6.3m=81.9kN
恒载设计值G=Gk*1.2=130.62kN
活载设计值Q=Qk*1.3=106.47kN
2、内力
计算跨度
边跨净跨ln1=7800-120-250=7430mm
计算跨度l01=7430+250+370/2=7865mm
中间跨净跨ln2=7800-500=7300
计算跨度l02=7300+500=7800mm
l01与l02相近,故按等跨连续梁计算
有附表12-2查得内力系数k如下表
项次
荷载见图
弯矩(kN*m)
剪力(kN)
边跨跨中
B支座
中间跨跨中
A支座
B支座
k/M1
k/M2
k/MB
k/M3
k/M4
k/VA
k/VB左
k/VB右
①
0.244
0.155
-0.267
0.067
0.067
0.733
-1.267
1.000
248.596
157.920
-272.029
68.262
68.262
95.744
-165.496
130.620
②
0.289
0.244
-0.133
-0.133
-0.133
0.866
-1.134
0.000
240.005
202.634
-110.452
-110.452
-110.452
92.203
-120.737
0.000
③
-0.044
-0.089
-0.133
0.200
0.200
-0.133
-0.133
1.000
-36.541
-73.911
-110.452
166.093
166.093
-14.161
-14.161
106.470
④
0.229
0.125
-0.311
0.096
0.170
0.689
-1.311
1.222
190.177
103.808
-258.275
79.725
141.179
73.358
-139.582
130.106
⑤
-0.030
-0.059
-0.089
0.170
0.096
-0.089
-0.089
0.778
-24.914
-48.997
-73.911
141.179
79.725
-9.476
-9.476
82.834
内力不利组合
①+②
488.601
360.553
-382.481
-42.190
-42.190
187.947
-286.233
130.620
①+③
212.055
84.008
-382.481
234.355
234.355
81.584
-179.656
237.090
①+④
438.773
261.728
-530.304
147.987
209.441
169.102
-305.078
260.726
①+⑤
223.682
108.922
-345.941
209.441
147.987
86.269
-174.971
213.454
3、内力包络图
4、配筋
正截面承载力计算
主梁跨中按T型截面计算,其翼缘宽度为
bf=7800/3=2600mm
hf′=120mm,h=1000mm,h0=960mm
fcbf′hf′(h0-hf′/2)=
11.9*2600*120*(960-120/2)=3342kN>488.6kN
故主梁跨中截面均按第一类T形截面计算
主梁支座截面按矩形截面计算
b=400mm,h0=1000-55=945mm
B支座边M=530.304-0.5*0.5*260.726=465.12kN*m
fc=11.9kN/mm^2,fy=300N/mm^2
4、配筋
截面位置
M(kN*m)
bf或b(mm)
h0(mm)
αs=M/fcbh0^2
ζ=1-√(1-2αs)
As=ζfcbh0/fy(mm^2)
实配钢筋
边跨中
488.60
2600
960
0.017
0.017
1711
3φ22+2φ20,1768mm^2
B支座
-465.12
400
945
0.109
0.116
1742
3φ22+2φ20,1768mm^2
中间跨中
234.36
2600
960
0.008
0.008
817
2φ12+2φ20,854mm^2
-42.19
400
945
0.010
0.010
150
2φ12+2φ20,854mm^2
ρmin=max{0.002,0.45*1.27/300}=0.002
854mm^2>800mm^2=As,min=bhρmin
ξ均小于ξb,配筋率均大于0.2%,满足条件。
斜截面受剪承载力计算
b=400mm,h0=945mm,fc=11.9kN/mm^2,ft=1.27kN/mm^2,
fyv=210N/mm^2
0.25βcfcbh0=0.25*11.9*400*945=1125kN>V
故截面合适
0.7ftbh0=0.7*1.27*400*945=336kN>V,h》800mm
Smax=400mm,dmin=8mm
1.25fyvnAsv1h0/s=1.25*210*2*78.5*945/250=483kN
截面位置
V(kN)
Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvnAsv1h0/s
实配钢筋
支座A
187.95
φ10-250
327.2+155.8=483
φ10-250
B支座(左)
-305.09
φ10-250
327.2+155.8=483
φ10-250
B支座(右)
260.73
φ10-250
327.2+155.8=483
φ10-250
ρmin=0.24ft/fyv=0.145%
ρsv=nAsv1/bs=2*78.5/(250*400)=0.157%>ρmin
5、附加箍筋计算
次梁传来的集中力F=1.2*84.412+1.3*81.9=207.76kN
用箍筋,双肢φ8,Asv=2*50.3=100.6,fyv=210N/mm^2
m=F/(fyv*Asv)=9.8,取10个
如用吊筋,fy=300N/mm^2
Asb=F/(2fysinα)=490mm^2,2φ18(509mm^2)
附加箍
次梁两侧各5个φ8箍筋,或吊筋2φ18
6、抵抗弯矩图及钢筋布置
钢筋布置图如下图所示
(1)跨中正弯矩钢筋深入支座长度las≥12d
对φ12,12*12=144,取150
(2)支座A,构造要求负弯矩钢筋面积>1/4跨中钢筋,2φ20,As=628mm^2>1768/4=442mm^2,要求深入支座边la=33d,φ20,la=33d=33×20=660,伸至梁端340再下弯320。
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