钢筋混泥土实践设计.docx

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钢筋混泥土实践设计

钢筋混凝土

-单向板肋梁楼盖设计

一、设计资料：

某民用建筑办公楼，采用框架结构，采用钢筋混凝土现浇整体式肋形楼盖，结构布置如附图。

1）楼面为水磨石地面，恒载标准值0.65kN/m2；板底抹灰20mm厚（容重为17kN/m3）；

2）钢筋除主梁和次梁的主筋采用HRB335钢筋外，其余均为HPB235钢筋；

3）楼面荷载为4KN/M2,柱网尺寸A=7.5M，B=5.0M,砼的等级为C35

二、.楼盖梁格布置及截面尺寸确定

确定主梁的跨度为7.5m，次梁的跨度5m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.5m。

楼盖结构的平面布置图如图所示

三、单向板设计

单向板按弹性理论计算内力.按高跨比条件要求板的厚度h≥l/40=2500/40=62.5㎜，对于民用建筑的楼板，要求h≥80㎜，所以板厚取h=80㎜。

次梁截面高度应满足（1/18~1/12）l=（1/18~1/12）×5000=280~420mm，取h=400mm，截面宽b=（1/3~1/2）h=（1/3~1/2）×450=150~225mm，取b=200mm.主梁截面高度应满足h=（1/14~1/8）l=（1/14~1/8）×7500=536~937mm,取h=900mm，截面宽度b=（1/3~1/2）h=（1/3~1/2）×900=300~450mm,取b=400mm。

1）、荷载计算

恒荷载标准值

楼面为水磨石地面：

0.65kN/㎡

80mm厚钢筋混凝土板：

0.08×25=2.0kN/㎡

20mm厚混板底抹灰：

0.02×17=0.34kN/㎡

小计2.99kN/㎡

活荷载标准值：

4.0kN/㎡

因为是民用办公楼盖且楼面活荷载标准值等于

，所以活荷载分项系数取1.4，

恒荷载设计值：

g=2.99×1.2=3.486kN/㎡

活荷载设计值：

q=4×1.4=5.60kN/㎡

荷载设计总值：

g+q=9.086kN/㎡,近似取9.1kN/㎡

（2）、计算简图

取1m板宽作为计算单元，板的实际结构如图所示，由图可知：

次梁截面宽为b=200m，现浇板在墙上的支承长度为a=

，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：

l01=ln+h/2=（2500-120-200/2）+80/2=2320mm

l011=ln+a/2=（2500-120-200/2）+120/2=2340mm

故边跨板的计算跨度取lo1=2350mm：

l02=ln=2500-200=2300mm

板的计算简图如图所示。

（3）弯矩设计值

因边跨与中跨的计算跨度相差（2350-2300）/2300=2.1%，可按等跨连续板计算

由资料可查得：

板的弯矩系数αM,，板的弯矩设计值计算过程见下表

 板的弯矩设计值的计算

截面位置

1

边跨跨中

B

离端第二支座

2

中间跨跨中

C

中间支座

弯矩系数

1/11

-1/11

1/16

-1/14

计算跨度l0（m）

l01=2.35

l01=2.35

l02=2.3

l02=2.3

（kN.m）

9.1×2.35×2.35/11=4.57

-4.57

9.1×2.3×2.3/16=3.0

-9.1×2.3×2.3/14=-3.44

（4）配筋计算——正截面受弯承载力计算

板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C35混凝土a1=1.0,fc=16.7N/mm2，HPB235钢筋，fy=210N/mm2。

对轴线②~⑤间的板带，考虑起拱作用，其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20%。

板配筋计算过程见表

板带部位截面

边区板带（①~②、⑤~⑥轴线间）

中间区板带（②~⑤轴线间）

边跨跨内

离端第二支座

离端第二支座内中间跨跨内

中间

支座

边跨跨内

离端第二支座

离端第二支座内中间跨跨内

中间

支座

M/

4.57

-4.57

3.0

-3.44

4.57

-4.57

2.4

-2.75

αs=M/α1fcbh022

0.076

0.076

0.049

0.057

0.076

0.076

0.039

0.046

0.079

0.079

0.051

0.059

0.079

0.079

0.041

0.047

AS=ξbh0α1fc/fy

377

377

243

281

377

377

194

225

选配钢筋

10

@200

10

@200

8

@200

8

@200

10

@200

10

@200

8

@200

8

@200

实配钢筋面积（mm2）

411

411

279

314

411

411

251

251

（5）板的配筋图绘制

板中除配置计算钢筋外，还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。

板的筋图如图所示

五、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计

（1）荷载设计值：

恒荷载设计值

板传来的荷载：

3.486×2.5=8.715kN/m

次梁自重：

0.2×（0.4-0.08）×25×1.2=1.92kN/m

次梁粉刷：

2×0.015×（0.4-0.08）×17×1.2=0.196kN/m

小计g=10.831kN/m

活荷载设计值：

q=5.6×2.5=14kN/m

荷载总设计值：

q+g=24.831kN/m近似取荷载25.00kN/m

（2）、计算简图

由次梁实际结构图可知，次梁在墙上的支承长度为a=240mm，主梁截面高度应满足h=（1/14~1/8）l=（1/14~1/8）×7500=536~937mm,取h=900mm，截面宽度b=（1/3~1/2）h=（1/3~1/2）×900=300~450mm,取b=400mm。

次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：

l01=ln+h/2=（5000-120-400/2）+240/2=4800mm

l011=1.025ln=1.025×5000=5125mm

故边跨板的计算跨度取lo1=4800mm

中间跨：

l02=ln=4600mm

计算简图如图所示。

（3）弯矩设计值和剪力设计值的计算

因边跨和中间跨的计算跨度相差（7300-7100）/7100=2.8%小于10%，可按等跨连续梁计算。

由表可分别查得弯矩系数

和剪力系数

。

次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表：

次梁的弯矩设计值的计算

截面位置

1

边跨跨中

B

离端第二支座

2

中间跨跨中

C

中间支座

弯矩系数

1/11

-1/11

1/16

-1/14

计算跨度l0（m）

l01=7.3

l01=7.3

l02=7.1

l02=7.1

（kN.m）

25×4.82/11=121.1

-25×4.82/11=-121.1

25×4.62/16=66.2

-25×4.62/14=-75.4

连续次梁剪力计算

截面位置

A

边支座

B（左）

离端第二支座

B（右）

离端第二支座

C

中间支座

剪力系数

0.45

0.6

0.55

0.55

净跨度ln

ln1=7.3

ln1=7.3

ln2=7.1

ln2=7.1

（kN）

0.45x25x7.3

=82.3kN

0.6x25x7.3

=109.5kN

0.55x25x7.1

=97.63kN

0.55x25.x7.1

=97.63kN

（4）配筋计算

①正截面抗弯承载力计算

次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面二项的较小值：

b’f=lo/3=5000/3=1667mm

b’f=b+Sn=200+2500-200=2300mm

故取b’f＝2300mm

C35混凝土a1=1.0,fc=16.7N/mm2,ft=1.57N/mm2;纵向钢筋采用HRB335，fy=300N/mm2,箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2,ho=400-35=365mm。

判别跨中截面属于哪一

支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表。

截面

边跨跨内

离端第二支座

离端第二支座内中间跨跨内

中间支座

弯矩设计值（

）

121.1

-121.1

66.2

-75.4

αs=M/α1fcbh02

121.1x106/（1x16.7

x2300x3652）=

0.12

121.1x106/（1x16.7

x2300x3652）=

0.12

66.2x106/（1x16.7

x2300x3652）=

0.16

75.4x106/（1x16.7

x2300x3652）=

0.18

0.12

0.1<0.12<0.35

0.16

0.1<0.009<0.35

选

配

钢

筋

计算配筋（mm2）

AS=ξbh0α1fc/fy

0.12x2300x365

x1x16.7/300

=1040

0.12x2300x365

x1x16.7/300

=1040

0.16x2300x365

x1x16.7/300

=748

0.18x2300x365

x1x16.7/300

=840

实际配筋（mm2）

2Ф22+2Ф18

2Ф22+2Ф18

2Ф18+1Ф22

2Ф18+1Ф22

As=1269

As=1269

As=889.1

As=889.1

次梁正截面受弯承载力计算

②斜截面受剪承载力计算（包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算）。

复核截面尺寸：

hw=ho-b’f=365-80=285mm且hw/b=365/200=1.825<4,故截面尺寸按下式计算：

0.25bcfcbho=0.25x1.0x16.7x200x365=304.8kN>Vmax=109.5kN

故截面尺寸满足要求

次梁斜截面承载力计算见下表：

截面

端支座

内侧

离端第二支座外侧

离端第二支座内侧

中间支座内外侧

V

82.13

109.5

97.63

97.63

304.8>V

截面满足

304.8>V

截面满足

304.8>V

截面满足

304.8>V

截面满足

80.23>V

构造配筋

80.23

需配箍筋

80.23

需配箍筋

80.23

需配箍筋

选用钢筋

2Ф10

2Ф10

2Ф10

2Ф10

157

157

157

157

构造配筋

734

1235

1235

实配箍筋间距

200

200

200

200

（5）施工图的绘制

次梁配筋图如图所示，其中次梁纵筋锚固长度确定：

伸入墙支座时，梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定：

l=la=afyd/ft=0.14×300×22/1.57=588取600mm.

伸入墙支座时，梁底面纵筋的锚固长度按确定：

l=12d=12

18=216mm,取250mm.

梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=12

22=264mm，取300mm.

五、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计：

（1）荷载设计值。

（为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载）

次梁传来的荷载：

10.831×7.5=81.234kN

主梁自重（含粉刷）：

[（0.9-0.08）×0.3×2.5×25+2×（0.9-0.08）×0.015×17×2.5]×1.2=16.421kN

恒荷载设计值：

G=97.66KN

活荷载设计值：

Q=14×7.5=105KN

小计G+Q=202.66kN

（2）计算简图

主梁的实际结构如图所示,主梁端部支承在墙上的支承长度a=370mm,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:

lo1=ln+a/2+b/2=（7500-200-120）+400/2+400/2=7580mm

Lo1=1.025ln+b/2=（7500-200-120）+200=7380mm

故lo1取7380mm

中跨lo2=lo1=7380mm

计算简图如图所示

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。

①弯矩值计算：

，式中k1和k2由（

值由书中附表7.2查得）

（2）剪力计算

V=KG+KQ（

值由附表7.2查得）

主梁弯矩计算表

项次

荷载简图

①

恒载

0.222

160

-0.333

-249

②

活载

0.096

71.8

-0.063

-47.11

③

活载

0.070

52.35

-0.125

-93.5

内

力

组

合

①+②

237.8

-296.6

①+③

218.35

-342.5

表8主梁剪力计算表

项次

荷载简图

K

VB左（右）

K

Vc

①

恒载

0.667

67.58

-1.333（1.333）

-135（135）

-0.667

-67.58

②

活载

0.437

44.28

-0.536（0.063）

-54.31（6.385）

-0.063

-6.385

③

活载

0.375

76

-0.625（0.625）

-63.33（63.33）

-0.375

-76

最不利内

力

组

合

①+②

111.86

-189.315（141.39）

-73.97

①+③

143.6

-198.33（198.33）

-143.6

4、正截面强度计算

（1）主梁跨中按T形截面计算，确定翼缘宽度：

边跨：

=7.38/3=2.46m，取

=2.50m

中间跨：

=7.5/3=2.5，取

=2.5m

支座截面仍按矩形截面计算

（1）判断截面类型

取

=900-80=820mm（跨中），

=900-60=840mm（支座）

=1.0×16.7×2460×80×（820-80/2）

=2563.5kN·m＞396.66kN·m（396.66kN·m）

属于第一类T形截面

截面强度计算

主梁正截面强度计算见表9,主梁斜截面强度计算见表10

表9主梁正截面强度计算

截面

边跨中

B支座

中间跨中

M（kN·m）

237.8

-296.6

218.35

-342.5

（kN）

--

40.6

--

--

（kN·m）

--

-226.65

--

--

0.0396

0.1779

0.0243

0.0745

0.96

0.9126

0.9867

0.9685

（mm2）

2575.96

1280.16

1453.44

631.24

选用钢筋

2φ22+1φ25（弯）

1φ22+2φ25（直）

2φ22（弯）

2φ20（直）

2φ22（直）

2φ22（弯）

2φ16+1φ18（直）

实际配筋面积（mm2）

2613

1388

1520

656.5

表10主梁斜截面强度计算

截面

A支座

B支座左

B支座右

（kN）

143.6

198.33

143.6

（kN）

0.25×1.0×16.7×300×820=410.5kN>V

截面满足要求

（kN）

0.7×1.57×300×820=162.25kN

按计算配箍

箍筋直径和肢数

φ6@200双肢

162.25+1.25×300×2×28.3×820÷200=410kN

（mm2）

＜0

661.68

380.46

弯起钢筋

1φ25

2φ22

1φ25

实配弯起钢筋面积（mm）

490.9

760

490.9

六、主梁吊筋计算

由次梁传给主梁的集中荷载为:

=G+Q=1.2×52.46+1×1.4×120=228.82kN

则As=F/2fysina=228.82×1000/（2×300×0.707）=506.00mm2

选用2φ18（509mm2）

根据计算结果及主梁的构造要求，绘主梁配筋图,见附图