钢筋混凝土梁板结构设计 20页

'钢筋混凝土梁板结构设计一．课程设计的目的该课程设计是学完《混凝土结构》课程,掌握了一定的专业基础知识后的第一次实践性教学环节，该课程设计每人一题，每人每题的设计依据祥见表一、表二与表三。该课程设计的目的在于使学生熟悉结构设计的全过程，学会利用目前国内土木行业中应用最广泛也最先进的PMCAD结构设计软件进行工程结构设计，初步培养学生综合运用所学专业知识分析和解决实际工程问题的能力。1、了解单向板和双向板肋形楼盖的荷载传递路线及其计算简图的确定；通过板和次梁的计算，熟练掌握单向板和次梁按考虑塑性内力重分布计算方法和双向板按弹性理论的内力计算方法。2、通过主梁的计算，掌握主梁按弹性理论分析内力的计算方法和内力包络图及材料抵抗弯矩图的绘制方法。3、正确理解和应用我国现行有关设计规范和规程，了解并熟悉梁板的有关构造要求。学会绘制钢筋材料表，掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图标准的规定，训练学生手工和计算机绘图的基本技能。二．设计资料某三层地下综合体民用建筑的负二层平面如图所示，柱网尺寸为7.2m×7.2m。采用钢筋砼现浇单向板肋梁楼盖，楼面活载标准值及楼面构造做法等设计资料如下：1、楼面活载标准值为8.0kN/m2，楼面面层采用大理石贴面，自重1.16kN/m2，板底和梁表面均采用20mm厚水泥砂浆粉刷，自重20kN/m3。2、梁板均采用强度等级为C20的混凝土，主梁和次梁的纵向受力钢筋为HRB335级钢筋或HRB335级钢筋，其余均采用HPB235级钢筋。3、板伸入墙内120mm，次梁伸入墙内240mm，主梁伸入墙内370mm；钢筋砼柱截面尺寸为350mm×350mm。4、参考资料（1）《混凝土结构》上、中册，东南大学，同济大学，天津大学合编。（2）《砌体结构》施楚贤主编；混凝土结构设计规范GB50010-2002。（3）建筑结构制图标准GB/T50105-2001。（4）砌体结构设计规范GB50003-2001。（5）建筑结构荷载规范GB50009-2001。（6）混凝土结构设计规范GB50010-2002.。三．设计内容和要求1、合理地确定楼盖结构类型，进行楼盖结构平面布置。20 2、单向板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力；双向板按弹性理论计算内力；主梁按弹性理论计算内力，绘制出弯矩包络图和剪力包络图。3、绘制下列结构施工图（可用一张1#图或用两张2#图）。（1）二层楼面结构平面布置图（标注墙、柱定位轴线编号和梁、柱定位尺寸及构件编号）。（2）楼面板的模板图及配筋平面图（标注板厚、钢筋的直径、间距、编号及定位尺寸）。（3）次梁的模板图及配筋图，（标注次梁截面尺寸、梁底标高、钢筋的直径、根数、编号及定位尺寸）。（4）主梁的材料抵抗弯矩图，模板图及配筋图（按同一比例绘出主梁的弯矩包络图和材料抵抗弯矩图，标注主梁截面尺寸、梁底标高、钢筋的直径、根数、编号及定位尺寸）。（5）列出主梁的钢筋材料表，写出有关设计说明，如混凝土强度等级、钢筋级别、混凝土保护层厚度等。4、编写设计计算书一本。四.课程设计时间：第17－18周在规定的设计教室进行，6月28日前提交全部课程设计成果――两张2＃图纸（或一张1＃图纸）和一本设计计算书。20 设计计算书正文1、设计资料（1）楼面做法：大理石贴面；钢筋混凝土现浇板；20mm水泥砂浆粉刷（2）材料：混凝土强度等级C20；梁内受力纵筋为HRB335，其他为HPB235钢筋。2、楼盖的结构平面布置主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁的跨度为7.2m、次梁的跨度为7.2m,主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.4m。l02/l01=7.2/2.4=3,按单向板设计。按跨高比条件，要求板厚h≥2400/40=60mm，对民用建筑的楼盖板，要求h≥60mm，但考虑荷载较大，取板厚h=70mm。次梁截面高度应满足h=l0/18~l0/12=7200/18~7200/12=400~600mm，考虑到楼面活荷载比较大，取h=600mm。截面宽度取为b=300mm。主梁截面高度应满足h=l0/15~l0/10=7200/15~7200/10=480~720mm，取h=700mm。截面宽度取为b=350mm。楼盖结构平面布置图见图2。20 3、板的设计（1）荷载计算板的恒荷载标准值：大理石贴面1.16kN/m280mm钢筋混凝土板0.8×25=2.0kN/m220mm水泥砂浆0.02×20=0.4kN/m2小计3.56kN/m2板的活荷载标准值：8.5kN/m2恒荷载分项系数取1.2；因楼面活载标准值大于kN/m2,且为民用建筑,故活荷载分项系数取1.4。于是板的恒荷载设计值g=3.56×1.2=4.27kN/m2活荷载设计值q=8.50×1.4=11.9kN/m2荷载总设计值g+q=4.27+11.9=16.17kN/m2，近似取为g+q=16.17kN/m220 （2）计算简图按内力重分布设计，板的计算跨度：边跨l0=ln+h/2=2300-100-125+80/2=2115mm＜1.025ln=2127mm,取l0=2115mm,中间跨l0=ln=2300-250=2050mm按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图3所示：（3）弯矩设计值由表11-1可查得，板的弯矩系数αm分别为：边跨中，1/11;离端第二支座，-1/11;中跨中，1/16;中间支座，1/14。故M1=-MB=（g+q）l²01/11=16.17×2.115²/11=6.58kN·mMC=-（g+q）l²01/14=-16.17×2.05²/14=-4.85kN·mM2=（g+q）l²01/16=16.17×2.05²/16=4.25kN·m(4)正截面受弯承载力计算板厚：80mm，h0=h-20=80-20=60mm；板宽b=1000mm。C20混凝土，α1=1.0，ƒc=9.6N/mm2;HPB235钢筋，ƒy=210N/mm2。板的配筋计算过程见下表：板的配筋计算截面1B2C弯矩设计值（kN·m）6.58-6.584.25-4.8520 αs=M/α1ƒcbh²00.1900.1900.1230.140ξ=1-0.2130.2130.1320.151轴线~~计算配筋(mm2)As=ξbh0ƒc/ƒy584584362414实际配筋（mm2）Φ8/10＠110As=585Φ8/10＠110As=585Φ8＠130As=387Φ8＠110As=457轴线~计算配筋(mm2)As=ξbh0ƒc/ƒy5845840.8×362=289.60.8×414=331.2实际配筋（mm2）Φ8/10＠110As=585Φ8/10＠110As=585Φ6/8＠110As=357Φ6/8＠110As=357计算结果表明，ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；=0.36%，此值大于=0.24%，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。4、次梁设计按考虑内力重分布设计。根据本楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。（1）荷载设计值恒荷载设计值板传来恒荷载4.27×2.3=9.82kN/m次梁自重0.25×（0.55-0.08）×25×1.2=3.53kN/m次梁粉刷0.02×（0.55-0.08）×2×20×1.2=0.45kN/m小计g=13.8kN/m活荷载设计值q=11.9×2.3=27.37kN/m荷载总设计值20 g+q=13.8+27.37=41.17kN/m（2）计算简图次梁在砖墙上的支承长度为240mm。主梁截面为300mm×700mm。计算跨度：边跨l0=ln+a/2=6900-120-300/2+240/2=6750mm<1.025ln=1.025×6630=6795.75mm，取l0=6750mm中间跨l0=ln=6900-300=6600mm按等跨连续梁计算。次梁的计算简图见图4所示。（3）内力计算由表11-1、表11-3可分别查得弯矩系数和剪力系数。板的弯矩系数αm分别为：边跨中1/11，离端第二支座-1/11，中跨中1/16，中间支座1/14；板的剪力计算系数αv分别为：A支座内侧0.45，离端第二支座外侧0.60，内侧0.55，中间支座0.55。弯矩设计值：M1=-MB=（g+q）l²0/11=41.17×6.75²/11=170.53kN·mM2=（g+q）l²0/16=41.17×6.6²/16=112.09kN·mMC=-（g+q）l²0/14=-41.17×6.6²/14=-128.10kN·m剪力设计值：VA=0.45（g+q）ln1=0.45×41.17×6.75=125.05kNVBl=0.60（g+q）ln1=0.60×41.17×6.75=166.74kNVBr=0.55（g+q）ln1=0.55×41.17×6.60=149.45kNVC=0.55（g+q）ln1=0.55×41.17×6.60=149.45kN(4)承载力计算1）正截面受弯承载力20 正截面受弯承载力计算时，跨内按T型截面计算，翼缘宽度取b´f==6900/3=2300mm;又b´f=b+sn=250+2100=2350mm，故取b´f=2300mm。除跨内1截面纵向钢筋按两排布置外，其余截面均布置一排。环境类别为一类，C20混凝土，最小保护层厚度C=30mm。一排纵向钢筋h0=550-35=515mm，二排纵向钢筋h0=550-60=490mmC20混凝土，α1=1.0，ƒc=9.6N/mm2,ƒt=1.1N/mm2,纵向钢筋采用HRB335钢，ƒy=300N/mm2,箍筋采用HPB235钢，ƒyv=210N/mm2。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。次梁正截面受弯承载力计算截面1B2C弯矩设计值（kN·m）170.53-170.53112.09-128.10αs=M/α1ƒcbh²0或αs=M/α1ƒcb´fh²00.0290.2840.0190.201ξ=1-0.0290.3420.0190.227As=ξbh0α1ƒc/ƒy或As=ξb´fh0α1ƒc/ƒy1099.21340.6720.2935.2选配钢筋（mm2）计算结果表明，ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的设计原则；同时=0.52%>ρmin==0.165%,也大于0.2%，故符合要求。2）斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算合最小配箍率验算。验算截面尺寸：hw=h0-h´f=490-80=410mm，因hw/b=410/250=1.64<4,截面尺寸按下式验算：0.25βcƒcbh0=0.25×1×9.6×250×490=294KN>Vmax=166.74kN故截面尺寸满足要求。0.7ƒtbh0=0.7×1.1×250×490=94.33kN0.20%，满足要求。5、主梁设计主梁按弹性方法设计。（1）荷载设计值为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来恒荷载13.8×7.2=95.22kN主梁自重（含粉刷）[（0.7-0.08）×0.3×2.3×25+2（0.7-0.08）×0.02×2.3×20]×1.2=14.20kN恒荷载G=95.22+14.20=109.42kN，取G=110kN活荷载Q=27.37×7.2=188.85kN，取Q=189kN（2）计算简图主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为370mm；中间支承爱350mm×350mm的混凝土柱上。其计算跨度边跨：ln=6900-175-120=6605mm，因0.025ln=165.125mm0.1，翼缘计算宽度按=6.9/3=2.3m和b+sn=300+6900-350=6730mm,即6.73m，取较小值b´f=2.3m。B支座边的弯矩设计值=-612.63+299×0.35/2=-560.31kN·m。纵向受力钢筋除1跨和B支座截面为两排外，其余均为一排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。20 主梁正截面承载力计算截面1B2弯矩设计值（kN·m）566.16-612.63311.67-125.82αs=M/α1ƒcbh²00.0580.5360.0320.0990.9700.6340.9840.948As=M/γsƒyh02925.75112.71587.7665.3选配钢筋（mm2）主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。2）斜截面受剪承载力验算截面尺寸：hw=h0-h´f=630-80=550mm，因hw/b=550/300=1.8<4,截面尺寸按下式验算：0.25βcƒcbh0=0.25×1×9.6×300×630=453.6KN>Vmax=387.15kN故截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采用Φ10@120双肢箍筋，Vcs=0.7ƒtbh0+1.25ƒyvh0=0.7×1.1×300×630+1.25×210××630=361.90kNVA,max=244.30kNVcs，支座B截面左边尚需配置弯起钢筋，弯起钢筋所需面积（弯起角取αs=45º）Asb=(VBl,max-Vcs)/0.8ƒysinαs==148.80mm2主梁剪力图呈矩形，在B截面左边的2.3m范围内需布置三排弯起筋才能覆盖此最大剪力区段，现分三批弯起第一跨中的22钢筋，Asb=380mm2>148.80mm2。20 验算最小配箍率：ρsv==0.436%>=0.088%，满足要求.次梁传来的集中力，附加箍筋对应范围s=mm，取附加箍筋Φ10@160双肢，则在长度内可布置附加箍筋的排数:m=1050/160+1=8排，侧梁两侧各布置4排，另加吊筋1C18，mm2,由式得，，满足。因主梁腹板高度大于450mm,需加纵向构造筋，每侧构造筋的截面积不小于腹筋的0.1%，其间距不大于200mm。现每侧配置2C14，满足要求。主梁支座下需设置垫块，属砌体结构范畴，计算从略。20 20 20 20 20'