单向板肋梁楼盖课程设计报告-算例

课 程 设 计

课程名称： 混凝土结构课程设计 设计题目： 整体式混凝土单向板肋梁楼盖设计 班 级： 20130211 学 号： 20130211** 姓 名： 指导教师： 完成时间： 2016.5.30

计算说明书 正确性 施工图 答 辩 综合成绩 A优秀□ A优秀□ A优秀□ A优秀□ A优秀□ B良好□ B良好□ B良好□ B良好□ B良好□ C中等□ C中等□ C中等□ C中等□ C中等□ D及格□ D及格□ D及格□ D及格□ D及格□ E不及格□ E不及格□ E不及格□ E不及格□ E不及格□

哈尔滨工程大学教务处 制

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目 录

1.设计资料 ................................................. 3 2.楼盖梁格布置及截面尺寸确定 ............................... 4 3.板的设计 ................................................. 5 3.次梁的设计 ............................................... 8 4.主梁的设计 .............................................. 14 5．参考文献 ............................................... 21

Word 资料

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整体式单向板肋梁楼盖设计

1.设计资料

（1）设计任务

某多层工业厂房，拟采用钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖，标准层建筑平面图如图2所示。

1）采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。

2）进行板、次梁和主梁的承载力计算。要求板、次梁的内力按塑性内力重分布方法计算;主梁内力按弹性理论计算，主梁支座负弯矩考 虑调幅，调幅值15%。

3）绘制结构施工图：板平面配筋图、板剖面配筋图；次梁及主梁配筋图。 (2)楼面做法：厂房楼盖四周支承在砖砌体墙上；楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面（容重为20kN/m3），板底及梁用20mm厚混合砂浆粉底（容重为17kN/m3）。

图1 楼面做法

'2（3）选用材料：钢筋除主梁和次梁的主筋采用HRB335级钢筋fyfy300N/mm'2外，其余均为HPB300级钢筋fyfy270N/mm。混凝土强度等级为22C30fc14.3N/mm,ft1.43N/mm。

图2 建筑平面图布置

Word 资料

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（4）楼面均布可变荷载标准值为6.5kN/m；建筑物的结构安全级别为Ⅱ级，重要性系数01.0。

2.楼盖梁格布置及截面尺寸确定

楼盖尺寸为（21.6×30）m，如果梁下不设钢筋砼柱，主梁跨度21.6米，截面尺寸太大，因此在设计中主梁下设置柱子，拟定尺寸（400×400）mm，主梁横向布置，次梁沿纵向布置，整体现浇肋形楼盖结构平面布置图如附图3所示。梁、板支承长度为：板120 mm，次梁240 mm，主梁360 mm。按板周边支撑条件，将板区分为中间区格板（4)、边区 格板(B、C)和角区格板(D)。梁、板尺寸确定如下。

（1）确定主梁的跨度为7.2m，次梁的跨度为6m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.4m，这样主梁的弯矩图较为平缓。

（2）估计梁、板尺寸：

1）按高跨比条件，要求板的厚度h≥L/30≥2400/30＝80mm，对工业建筑的楼板，要求h≥80mm，所以取板厚取h=80mm。

2）次梁截面尺寸：

高度应满足h=L/18～L/12= （1/18～1/12）x6000=333～429.7mm，取h=400mm，截面宽b=(l/2～l/3)h，取b=200mm。

3）主梁截面尺寸

高度应满足h=L/14～L/8＝（1/12～1/8）x7200=600～900mm，取h=700mm，截面宽度取为b=300mm。

图3 结构平面布置图

Word 资料

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3.板的设计

本设计中，板区格长边与短边之比5.1/2.4 =2.125>2.0但<3.0，按规范要求， 宜按双向板计算，当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数量的构造钢筋。本例题按单向板计算，并采取必要的构造措施。

（1）荷载 恒荷载标准值：

20mm水泥砂浆面层： 0.02×20 ＝0.40kN/m2 80mm钢筋混凝土板： 0.08×25 ＝2.00kN/m2 15mm板底石灰砂浆： 0.015×17＝0.26kN/m2 恒荷载标准值 gk2.66kN/m2

板的可变荷载标准值： qk6.50kN/m2考虑恒荷载分项系数为1.2，因楼面活荷载标准值大于4.0kN/m2，所以活荷载分项系数取1.3，则板上的荷载设计值荷载设计值应取下列两种 情况的较大者。

1)当恒载起控制作用时，恒载分项系数为1. 35，活载组合系数为0. 7， q1.352.661.30.76.59.51kN/m2

g

2)当活载起控制作用时，恒载分项系数为1. 20，活载组合系数1. 0， q1.202.661.306.511.64kN/m2

k因此，荷载设计值取qmaxq,q11.64kN/m2

kg（2）计算简图

次梁截面为200mm400mm，现浇板在墙上的支承长度不小于100mm，取板在墙上的支承长度为120mm。按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：

边跨：ll1/2h240010012080/22220mm ，取l2220mm

0101nln1/2a2400100120120/22240mm(a120mm)

中跨： l24002002200mm

02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。

计算简图如下图：

Word 资料

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图4 板的几何尺寸和计算简图

（3）弯矩计算值

根据端支座支撑情况，按表1确定各控制截面的弯矩系数，计算各控制截面的弯矩设计值。计算边跨跨中弯矩时，l0取本跨跨度；计算离端第二支座负弯矩时，l0取相邻两跨跨度的较大值。中间区格板(4)考虑内拱作用，除边跨跨中和离端第二支座外，相应的弯矩设计值均降低20% (括号内数）。

1 边跨跨中 1/11 B 离端第二 支座 -1/11 2/3 中间跨跨中 1/16 1/16 l02=2200 0.8x11.642×2.2/16=2.816 C 中间支座 -1/14 l03=2200 -1/14 l03=2200 截面位置 弯矩系数M 计算跨度l0(mm) 2MM(gq)l0 l01=2220 11.64×2.222/11=5.220 l01=2200 -11.64×2.22/11=-5.121 l02=2200 11.64×2.22/16=3.519 (kN.m) -11.64×2.2-0.8 22/14=-4.021 x13.69×2.2/14=-3.220 表1 板的弯矩设计值的计算 （4）正截面受弯承载力计算

板厚80mm，板截面的有效高度ho=80-20=60mm；板宽b=1000mm。C30混凝土， =1.0，

fc14.3N/mm2,ft1.43N/mm2； HPB300级钢筋，fyfy'270kN/mm2。板配筋计算

的过程于下表2。 表2 楼面板的配筋计算 截面 边跨中 第一内支座 ①～⑥ 轴线 -5.121 0.0995 中间跨中 中间支座 ①～② 轴线 ⑤～⑥ 轴线 -4.021 0.0781 在平面的位置 ①～⑥ 轴线 5.220 0.1014 ①～② ⑤～⑥轴线 3.519 0.0684 ②～⑤ 轴线 2.816 0.0547 ②～⑤ 轴线 -3.220 0.0626 M（kNm） sM 1fcbh02Word 资料

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112s 0.1071 AS0.1050 0.0709 0.0562 0.0814 0.0647 1fcbh0fy 341 334 226 179 259 Փ206 选配钢筋 实际配筋 8@140 8@140 359 0.6% 359 0.6% 8@200 251 0.42% 满足要求 8@250 200 0.33% 8@180 279 0.47% 8@200 250 0.42% Asbh0 是否满足要求满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 计算结果表明，支座截面的0.35，板如果要求满足0.1规定，将导致用钢量比按弹性方法计算还多，不合理，因此不考虑此项要求，认为该调幅符合塑性内力重分布的原则；

配筋率检验：最小配筋率：minmin(0.45ft/fy,0.2)%0.2% 对于HPB300：b0.576 满足最小配筋率。

（5）绘制施工图

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。板的配筋图详见附图5。

Word 资料

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图5 板的配筋图（分离式）

3.次梁的设计

主梁的梁高h=700mm，梁宽b=300mm，次梁的截面几何尺寸与支承情况见图6。

图6 次梁的几何尺寸和计算简图

（1）荷载 恒荷载

由板传来： 2.66×2.4=6.39kN/m

Word 资料

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次梁自重： 25×0.20×(0.40-0.08)=1.60kN/m 梁侧抹灰： 0.015x17×(0.40-0.08）×2=0.16kN/m

gk =8.15kN/m

楼

面

使

用

活

荷

载

qk=6.5×2.4=15.60kN/m

荷载设计值

次梁自重较小，因此荷载效应由活载控制，故取恒载分项系数1.20，活载分项系数1. 3， 活载组合系数1.0。荷载设计值为：

q1.2gk1.3qk1.28.151.315.601.2gk1.3qk30.06kN/m

（2）计算简图

次梁截面尺寸为200x450mm，主梁截面尺寸为300x700mm，按塑性内力重分布方法计算次梁内力。

计算跨度：

边跨： l01lna60002403002405730mm

2221.025ln1.02556105750mm，取l015730mm (a240mm)

中跨： l02ln60003005700mm

因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算，计算简图如上图6。 （3）内力计算：

根据次梁端支座支撑情况，按表3取用弯矩系数。计算边跨跨中弯矩时，l0取本跨跨度;计算离端第二支座负弯矩时l0取相邻两跨跨度的较大值。

由MM(gq)l02可计算出M1、MB、M2、Mc，计算结果如下表：

表3 次梁的弯矩设计值 截面位置 1 1/11 5730 11135.385.73 2B -1/11 5730 11135.535.7 22 1/16 5700 11635.534.7502C -1/14 5700 1/1435.534.7502M 计算跨度l0 MM(gq)l02 Word 资料

105.603 105.603 71.844 82.107 .

(kN/m) 由VV(gq)ln可计算出VA、VBL、VBR、Vc，计算结果如下表4：

表4 次梁的剪力设计值

（4）截面承载力计算：

次梁弯矩及正截面承载力计算结果见表5，其中计算参数取: b =200mm，

h0=450-35=415mm；C30级混凝土，fc14.3MPa；纵筋采用 HRB 335 级钢筋，fy300MPa;箍筋采 用 HPB 300 级钢筋，fy270MPa。

表5中，支座截面按矩形截面计算，跨中截面按T形截面计算。T形截面的翼缘计算宽度： 对边跨中

截面位置 A 0.45 5610 BL 0.60 5610 5700 BR 0.55 C 0.55 5700 V 按净跨度ln 梁跨考虑： b'f

l05730VV(gq)ln 1910mm33(kN) 0.4535.385.61 0.6035.385.61 0.5535.385.7 0.5535.385.7 89.317 119.089 110.916 110.916 '按净距Sn考虑 bfbsn20022002400mm

按翼缘高度hf考虑 h0=450-35=415 故应取b'f1910mm

'hfh0'=

80=0.19>0.1，故翼缘不受限制， 415对中间跨中

按梁跨考虑： b'f 按净距Sn考虑 b'f'l057001900mm 33bsn20022002400mm

按翼缘高度hf考虑 h0=450-35=415 故应取b'f1900mm

Word 资料

hfh0'=

80=0.19>0.1，故翼缘不受限制。 415 .

按表4取用剪力系数，次梁剪力及斜截面承载力计算见表6。按塑性内力重分布要求，支座边至距支座边1.05h0的区段内，应将箍筋计算面积增大20%后配置。

表5 次梁截面受弯承载力计算 截面 M（kNm） 边跨中 105.603 1910 第一内支座 -105.603 200 中间跨中 71.844 1900 中间支座 -82.107 200 b或b'f sM 21fcbh00.022 0.214 0.015 0.167 112s AS0.023 0.244 0.015 0.184 1fcbh0fy 858 220+118 882 966 220+122 1008 582 316 603 726 220+116 830 选用钢筋 实配AS (mm) 次梁纵筋最小配筋面积As,minminbh0.2145%x200x450=193mm2，表6中实配面积均满足。 表6 次梁斜截面承载力计算 截面 V(kN) 边支座 89.317 第一内支座（左） 第一内支座（右） 119.089 110.916 中间支座 110.916 0.25cfcbh0(kN) 0.7ftbh0(kN) 箍筋肢数、直径 0.25x1.0x14.3x200x415=296.725>V（截面满足要求） 0.7x1.43x200x415=83.083Word 资料

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0.3ft1.27t0.3x=0.14%fyv270

实际配箍率为：

vAsv57==0.19%>0.14%bs200x415

满足要求。

（5）施工图的绘制

次梁配筋图详见附图7。

Word 资料

Word 资料

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图筋配梁次 7图 .

4.主梁的设计

柱截面400×400，由于钢筋混凝土主梁抗弯刚度较钢筋混凝土柱大的多，故可将主梁视作铰支于钢筋混凝土柱的连续梁进行计算。主梁端部支承于砖壁柱上，其支承长度a=370mm。

（1）荷载 恒荷载

由次梁传来 8.68×6=52.08kN 主梁重（折算为集中荷载） 0.3×(0.7-0.08)×2.4×25=11.16kN 梁侧抹灰（折算为集中荷载） 2×(0.7-0.08)×2.4×0.02×17=1.01kN

Gk=64.25kN

使用活荷载 Qk=19.2×6=115.20kN

主梁上恒载较小，荷载效应由活载控制，故活载分项系数Q1.3，组合系数

c1.0。 恒载对效应不利时，恒载分项系数G1.2;恒载对效应有利时，恒载分项系数G1.0。

荷载组合设计值

GQ1.2Gk1.3Qk1.2x64.25+1.3x115.2=226.86kN其中，G=1.2x64.25=77.10kN，Q1.3Qk=1.3x115.2=149.76kN （2）计算简图

主梁计算跨度：

11边跨： l01b柱1.025ln4001.025(7200240200)7129mm

2211lnab柱(7200240200)370/2400/27145mm，

22近似取l017130mm。

11中跨： l0lnb柱b柱7200mm 。

22因跨度相差不超过10%，可按等跨梁计算，计算跨度均取l07200mm计算简图8，

如下：

Word 资料

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图8 主梁的几何尺寸和计算简图

（3）内力计算：

（1)弯矩设计值：Mk1GLk2QL

其中，k1 k2 可由书中表查取，L为计算跨度，对于B支座，计算跨度可取相邻两跨的平均值。

（2）、剪力设计值：Vk3Gk4Q，其中，k3 k4 可由书中附表查得。

表7 主梁弯矩计算 项次 荷载简图 弯矩图示意图 k/M1 k/MB k/M2 k/Mc 1 恒载 0.2440.2670.0670.267 135.44148.21237.188148.2122 活载 3 活载 4 活载 5 活载 ①+② 组合项①+③ 次 ①+④ Word 资料

0.2890.1330.1330.133 311.623143.416143.416143.4160.0450.1330.2000.133 49.933143.416215.657143.416 0.2290.3110.1700.089 249.922335.348183.30099.8660.0450.0890.1700.311 49.93399.866183.300335.348 447.067 85.511 382.366 -291.628 -106.228 -291.628 -291.628 252.845 -291.628 -483.56 220.488 -248.078 .

①+⑤ 85.511 -248.078 220.488 -483.56 不同截面的剪力值经过计算如表8所示。 表8 主梁的剪力计算（kN） 项k/VB左 k/VA 次 荷载简图 1.267① 0.733恒97.680 56.520 载 ② 0.8661.134 活129.688169.832载 1.311④ 0.689 活196.339103.181 载 0.0890.089 ⑤ 13.32813.328活载 186.208 ①+④ ①+⑤ 43.192 159.701 ①+② ①+③ 36.604 -267.512 -117.596 -294.019 -111.008 k/VB右 1.00 77.100 01.222 183.0010.788 118.00777.100 226.860 260.101 195.107 绘制活载各种最不利布置工况的内力图，叠加后得到内力包络图（图9)。

Word 资料

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图9 弯矩包络图和剪力包络图 （a）剪力包络图；（b）弯矩包络图

（4）截面承载力计算

主梁跨中截面按T形截面进行计算，其翼缘宽度取三者最小值（以中间跨中为例） 按梁跨考虑： bf'= 按净距Sn考虑 b'f'lol=7200/3=2400mmbf'=o=7130/3=2377mm

；边跨 33bsn30057006000mm

按翼缘高度hf考虑 h0=700-35=665mm 故应取bf'2400mm

考虑弯矩值较大，故应按双排受力钢筋设置，则跨中h0=h-60=700-60=640mm； 判断各跨中截面属于哪一类T形截面，

hfh0'=

80=0.120>0.1，则翼缘不受限制. 6651bf'hf'fc(h0hf2'2400×80×14.3×(590-80/2)=1510.08kNm )=1.0×

该值均大于各跨跨中截面弯矩设计值，故各跨中截面均属于第一类T形截面。 支座处按矩形截面考虑，由于弯矩值较大，故应按双排受力钢筋设置，则跨中

h0=h-70=700-70=630mm；

主梁的正截面承载力及配筋计算见表9，斜截面承载力及配筋计算见表10；

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表9主梁正截面承载力计算 截面 M（kN·m） 边跨跨中 447.067 - 中间支座 -483.56 252.845 - 中间跨中 -106.228 V0b(kNm) 2b(kNm) 2 226.86x0.4/2 =45.37-483.19 2400 MV0- 2377 - 2400 2400 b(bf')sM1fcb(bf')h02 0.032 0.032 0.018 0.008 112s AS0.033 0.033 0.018 0.008 1fcbh0fy 2367 2357 1329 555 选配钢筋 实配钢筋面积（mm） 2220（弯/上排） 225+222（直/225+222（直上排） /下排） 220（弯/下排） 2370 0.156 是 2370 0.156 是 222（直） +220（弯） 1388 0.087 是 225（直） 982 0.036 As bh0（%）是否满足要求 注： ①最小配筋率min=(45ft/fy ， 0.2)max% = 0.2% ② HRB335 钢筋，b=0.55，

先按剪压比要求验算截面尺寸，按构造配置箍筋后，验算斜截面承载力，结果见表10。 表10主梁斜面承载力计算 截 面 V（kN） 边支座（VA） 186.208 640 686.4>VA(满足) 192.192675.675>VB左(满足) 675.675>VB右(满足) 189.189实配箍筋肢数、直径 双肢8@200 100.6 双肢8@150 100.6 303.269>VB左 双肢8@200 100.6 276.107>VB右 AsvnAsv1 VcsVcfyvAsvh0 s279.110>VA svAsv bs（%）0.167 是 0.223 是 0.167 是 是否满足要求 注： sv,min0.24ft=0.106%。 fyv（5）由次梁传给主梁的全部集中荷载设计值

F1.2x52.08+1.3x115.2=212.26kN 则

F212.26x103Asb1=250mm2 02nfysin2x2x300sin45选用18（As254mm2）。 （6）配筋图 配筋图见图10。

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图10 主梁配筋图 .

5．参考文献

[1] 沈蒲生. 混凝土结构设计（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社,2012. [2] 白国良,王毅红.混凝土结构设计[M].武汉:武汉理工大学出版社,2011. [3] 朱彦鹏.混凝土结构课程设计指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2011. [4] 唐兴荣.混凝土结构课程设计解析与实例[M].北京:机械工业出版社,2012. [5] GB50009-2012.建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012. [6] GB50010-2010.混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

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