混凝土課程設(shè)計(jì)------樓蓋設(shè)計(jì)計(jì)算書

福建農(nóng)林大學(xué)交通學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課 程 名 稱 房屋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 題 目 單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì) 姓 名 專 業(yè) 年 級(jí) 2010土木工程 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 謝 成 新 成 績(jī) 日 期 2013年 6 月 29 日 評(píng) 語(yǔ)評(píng)閱人：房屋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書土木工程專業(yè)、2010級(jí)一、設(shè)計(jì)目的通過(guò)本課程的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使學(xué)生了解并熟悉有關(guān)鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓蓋的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)其獨(dú)立完成設(shè)計(jì)和解決問(wèn)題的能力，提高繪圖能力。二、設(shè)計(jì)資料1.工程概況：某內(nèi)框架結(jié)構(gòu)工業(yè)倉(cāng)庫(kù)，二層建筑平面如下圖所示（樓面標(biāo)高4.00m），墻厚370mm，混凝土柱300×300mm（第1組用）、350×350mm（第2組用）、400×400mm（第3組用）。板伸入墻內(nèi)120mm，次梁伸入墻內(nèi)240mm，主梁伸入墻內(nèi)370mm。房屋的安全等級(jí)為二級(jí)，擬采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋形樓蓋。2.板底做20mm厚石灰砂漿粉刷，板面按使用要求不同，分兩種情況： (1) 20mm厚水泥砂漿樓面（第1、2組用）； (2) 30mm厚水磨石樓面（標(biāo)準(zhǔn)值0.65kN/m2）（第3組用）。3.柱網(wǎng)尺寸和樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)附表。4.材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C20（第1組用）；C25（第2、3組用），梁內(nèi)受力主筋采用HRB400級(jí)鋼筋，其余均采用HPB300級(jí)鋼筋。5.該廠房無(wú)特殊要求，樓梯位于樓蓋外部的相鄰部分。本設(shè)計(jì)不考慮。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.確定結(jié)構(gòu)平面布置；2.板的設(shè)計(jì)(按塑性理論)；3.次梁設(shè)計(jì)(按塑性理論)；4.主梁設(shè)計(jì)(按彈性理論)；5.繪制施工圖，包括： (1) 結(jié)構(gòu)平面布置圖； (2) 板、次梁、主梁配筋圖； (3) 主梁彎矩包絡(luò)圖及抵抗彎矩圖；(4) 設(shè)計(jì)說(shuō)明；(5) 次梁鋼筋材料表。四、成果要求1.本課程設(shè)計(jì)在1周內(nèi)完成。2.計(jì)算書必須統(tǒng)一格式，并用鋼筆抄寫清楚（或打?。?。計(jì)算書（施工圖）裝訂順序：封面、評(píng)語(yǔ)頁(yè)、目錄、任務(wù)書、設(shè)計(jì)說(shuō)明、計(jì)算書正文和施工圖。3.施工圖統(tǒng)一為A3圖紙。要求圖面布局勻稱、比例適當(dāng)、線條流暢、整潔美觀，嚴(yán)格按照建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)作圖。4.在完成上述設(shè)計(jì)任務(wù)后方可參加設(shè)計(jì)答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定。五、參考資料1.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，梁興文主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社2. GB50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范3. GB50009-2001，建筑荷載設(shè)計(jì)規(guī)范附表柱網(wǎng)尺寸和樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 活載（kN/m2） l1×l2(mm)3.54.04.55.05.56.06.57.07.55100×60001234567895100×63001011121314151617185400×63001920212223242526275400×66002829303132333435365700×6600373839404142434445注：1、第1組為點(diǎn)名冊(cè)中序號(hào)1-45，從上表相應(yīng)選取1-45對(duì)應(yīng)的柱網(wǎng)尺寸和活荷載；2、第2組為點(diǎn)名冊(cè)中序號(hào)46-90，從上表相應(yīng)選取1-45對(duì)應(yīng)的柱網(wǎng)尺寸和活荷載；3、第3組為點(diǎn)名冊(cè)中序號(hào)91-135，從上表相應(yīng)選取1-45對(duì)應(yīng)的柱網(wǎng)尺寸和活荷載。房屋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明 -設(shè)計(jì)說(shuō)明一、 概述本設(shè)計(jì)師根據(jù)福建農(nóng)林大學(xué)交通學(xué)院土木工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)某內(nèi)框架結(jié)構(gòu)工業(yè)倉(cāng)庫(kù)鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓蓋，本設(shè)計(jì)由本人獨(dú)立完成，導(dǎo)師輔導(dǎo)，設(shè)計(jì)中根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，綜合混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)（上冊(cè)）（第二版），混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和建筑荷載設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)間為1周二、設(shè)計(jì)和施工相關(guān)說(shuō)明1、工程概況結(jié)構(gòu)體系：內(nèi)框架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)量單位：長(zhǎng)度“mm”2、設(shè)計(jì)依據(jù)： 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（上冊(cè)）（第二版） 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 建筑荷載設(shè)計(jì)規(guī)范3、材料 樓蓋采用C25強(qiáng)度等級(jí)的混凝土 梁內(nèi)受力鋼筋采用HRB400級(jí)鋼筋，其余采用HRB300級(jí)鋼筋 板面做法：30mm厚水磨石樓面（標(biāo)準(zhǔn)值0.65kN/m2） 鋼筋混凝土現(xiàn)澆板 板底做法：20mm厚石灰砂漿粉刷4、構(gòu)造要求： 縱向受拉鋼筋最小錨固長(zhǎng)度滿足03G101的要求 鋼筋的連接采用綁扎連接 （未詳盡的要求，嚴(yán)格按照國(guó)家和地區(qū)規(guī)范的要求）計(jì)算書1.設(shè)計(jì)資料：某內(nèi)框架工業(yè)倉(cāng)庫(kù)，才用鋼筋混凝土肋形樓面，樓蓋梁板布置如下：圖1 樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置圖（1） 板面做法：30mm厚水磨石樓面（標(biāo)準(zhǔn)值0.65kN/m2） 板底做法：20mm厚石灰砂漿粉刷（2） 活載標(biāo)準(zhǔn)值為：3.5KN/m2（3） 恒載分項(xiàng)系數(shù)為1.2；活載分項(xiàng)系數(shù)為1.4（因工業(yè)廠房樓蓋樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值不大于4KN/m2）（4） 材料選用：混凝土采用C25（fc =11.9N/mm2,ft =1.27N/mm2） 鋼筋：梁中受力筋采用HRB400級(jí)（fy =360N/mm2） 其余用HPB300級(jí)（fy =270N/mm2）2、 板的計(jì)算 板按考慮塑性內(nèi)力重分布計(jì)算。板的l1/l 2=5400/2100=2.57>2.0但3.0，宜按雙向板設(shè)計(jì)，當(dāng)按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算時(shí)，應(yīng)沿長(zhǎng)邊方向布置足夠的構(gòu)造鋼筋。本設(shè)計(jì)按單向板設(shè)計(jì)。板的厚度按構(gòu)造要求取hl /30=2100/30=70mm<80mm,故取板厚h=80mm。（1） 荷載計(jì)算 恒載標(biāo)準(zhǔn)值 30mm厚水磨石樓面 0.65KN/m³=0.65KN/ 80mm厚鋼筋混凝土板 0.08m×25KN/m³=2.00KN/ 20mm厚石灰砂漿粉刷 0.02m×17KN/m³=0.34KN/ 故 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 gk=2.99KN/ 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 3.5 KN/m2 總荷載設(shè)計(jì)值 由可變荷載效應(yīng)控制的組合g+q=（1.2×2.99+1.4×3.5）×1.0=8.49 KN/m 由永久荷載效應(yīng)控制的組合g+q=（1.35×2.99+0.7×1.4×3.5）×1.0 =7.47KN/m可見(jiàn)，對(duì)板而言，由可變荷載效應(yīng)控制的組合所得到的荷載設(shè)計(jì)值較大，所以板內(nèi)力計(jì)算時(shí)取g+q=8.49KN/m。（1） 計(jì)算簡(jiǎn)圖 次梁的截面高度取h=(1/181/12)×5400=(300450)mm，可取h=350mm，截面寬度b=（1/31/2）×350=(117175)mm，取b=150mm木板尺寸及支承情況如圖2（a）。（a）（b）圖2 板的計(jì)算簡(jiǎn)圖板的計(jì)算跨度為： 中間跨 l0= ln=2100-150=1950mm 邊 跨l0=ln+h/2=(2100-75-120)+80/2=1945mmln+a/2=1905+120/2=1965mm故邊跨取l0=1945mm。邊跨與中間跨的跨度差（1920-1900）/1900=1.05%<10%,故可按等跨連續(xù)板計(jì)算內(nèi)力。取1m寬板帶作為計(jì)算單元，板的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2（b）所示。(3) 彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算對(duì)于圖中的1-1板帶，板各控制截面的彎矩設(shè)計(jì)值按公式計(jì)算，即 M1=1/11（g+q）=1/11×8.49×1.9452=2.92KN·m MB=1/11（g+q）=1/11×8.49×1.952=2.93KN·mMC=1/14（g+q）=1/14×8.49×1.952=2.31KN·mM2=1/16（g+q）=1/16×8.49×1.952=2.02KN·m(4) 截面配筋計(jì)算 板截面有效高度h0=80-20=60mm。因中間板帶的內(nèi)區(qū)格四周與梁整體連接，故M2 、M3和MC值可降低20%。板截面配筋計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表1 板截面配筋計(jì)算 表1截面1B2，3CM/（kN·m）2.92-2.932.02（1.62）-2.31（-1.85）s=M/(1fcbh02)0.0680.0680.047（0.038）0.054（0.043） §=1-0.0700.070<0.1,取0.10.048（0.039）0.056<0.1,取0.1（0.044<0.1,取0.1） As=1fcbh0§/fy （mm2）185264127（103）264（264）實(shí)配鋼筋(mm2)邊板帶6150 As=2268150As=3356150As=1898150As=335中間板帶6150As=2268150As=3356150As=1898150As=335(5) 板截面受剪承載力驗(yàn)算 板截面剪力設(shè)計(jì)計(jì)算，最大剪力設(shè)計(jì)值發(fā)生在內(nèi)支座，其值為 V=0.55×8.49×1.95=9.11 KN對(duì)于不配箍筋和彎起鋼筋的一般板類受彎構(gòu)件，其斜截面受剪承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：V0.7hftbh0 本計(jì)算中，h0=60mm<800mm,故h=1.0；b=1000mm，ft =1.27N/mm2，帶入上式得 0.7hftbh0=0.7×1.0×1.27×1000×60=53.34KN>V=9.11KN故板的斜截面受剪承載力滿足要求。3、 次梁計(jì)算 主梁截面高度h=（1/141/8）×6300=(450786)mm,取h=600mm，主梁寬度取b=250mm。次梁的幾何尺寸及支撐情況如圖3（a）所示。（a）(b)圖3次梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖（1） 荷載計(jì)算 板傳來(lái)的恒荷載 2.99×2.1=6.28 KN/m 次梁自重 25×0.2×（0.35-0.08）=1.35 KN/m 次梁粉刷 17×0.015×(0.35-0.08) ×2=0.14 KN/m 故 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 gk=7.77 KN/m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 3.5×2.1=7.35 KN/m 總荷載設(shè)計(jì)值 由可變荷載效應(yīng)控制的組合g+q=1.2×7.77+1.4×7.35=19.61KN/m 由永久荷載效應(yīng)控制的組合g+q=1.35×7.77+0.7×1.4×7.35=17.69KN/m 所以，次梁內(nèi)力計(jì)算時(shí)取g+q=19.61KN/m。（2）計(jì)算簡(jiǎn)圖 次梁按考慮塑性內(nèi)力重分布方法計(jì)算內(nèi)力，故由表2-4可得次梁的計(jì)算跨度，即 中間跨 l0= ln=5400250=5150mm 邊 跨 l0= 1.025ln=5284>ln +a/2=(5400250/2120)240/2=5275mm， 所以，取l0= 5275mm 邊跨與中間跨的計(jì)算跨度相差（52755150)/5150=2.9%<10%,故可按等跨連續(xù)梁計(jì)算內(nèi)力。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖3（b）所示。（3） 內(nèi)力計(jì)算 次梁各控制截面的彎矩設(shè)計(jì)值和剪力設(shè)計(jì)值分別按式（2-18）和式（2-20）計(jì)算，即 彎矩設(shè)計(jì)值：M1=MB=1/11(g+q)l02 =1/11×19.61×5.2752=49.61KN·m Mc=1/14(g+q)l02 =1/14×19.61×5.152=37.15KN·m M2=M3=1/16(g+q)l02 =1/16×19.61×5.152=32.51KN·m 剪力設(shè)計(jì)值：VAin=0.45(g+q)ln=0.45×19.61×5.155=45.49KN VBex=0.6(g+q)ln=0.6×19.61×5.155=60.65KN VBin=VCex=VCin=0.55(g+q)ln=0.55×19.61×5.15=55.55KN (4) 截面配筋計(jì)算次梁跨中截面按T形截面進(jìn)行正截面受彎承載力計(jì)算。翼緣計(jì)算寬度，邊跨及中間跨均按下面的較小值采用。 bf=l0/3=5150/3=1717mm，bf =b+S0=150+1950=2100mm,故取bf =1717mm?？缰屑爸ё孛婢匆慌配摻羁紤]，故取h0=310mm，翼緣厚度hf =80mm。a1fcbfhf(h0hf/2)=1.0×11.9×1717×80×(31080/2)=441.34KN·m，此值大于跨中彎矩設(shè)計(jì)值M1,M2,M3 ,故各跨跨中均屬第一類T形截面。支座按矩形截面計(jì)算。次梁正截面受彎承載力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。 次梁正截面受彎承載力計(jì)算 表 2截面1B2,3CM(KN·m)49.6149.6132.5137.15b或bf(mm)17172001717200s=M/(1fcbh02)0.0250.2160.0170.162§=1-0.0250.246<0.35>0.10.0170.178<0.35>0.1 As=1fcbh0§/fy（mm2）440504299365實(shí)配鋼筋A(yù)S(mm2) 2 16（直）1 12（彎）（515）2 16（直）1 12（彎）（515）2 12（直）1 12（彎）（339）2 14（直）1 12（彎）（421）次梁斜截面受剪承載力計(jì)算見(jiàn)表3。按規(guī)定，考慮塑性內(nèi)力重分布時(shí)，箍筋數(shù)量應(yīng)增大20%，故計(jì)算時(shí)將Asv/s乘以1.2；配箍筋sv應(yīng)大于或等于0.36ft/fyv=0.0022，各截面均滿足要求。 次梁斜截面受剪承載力 表3截面AinBexBin Cex CinV(kN)45.4960.6555.55(kN)243.950>V243.950>V243.950>V(kN)72.898>V72.898>V72.898>V按構(gòu)造配置箍筋8200由于次梁的q/g=7.35/7.77=0.95<3,且跨度相差小于20%，故可按圖2-20所示構(gòu)造要求確定縱向受力鋼筋的彎起和截?cái)唷?. 主梁設(shè)計(jì)主梁按彈性理論計(jì)算內(nèi)力。設(shè)柱截面尺寸為400mm×400mm，主梁幾何尺寸及支撐情況如圖4（a）所示（1）荷載計(jì)算為簡(jiǎn)化計(jì)算，主梁自重按集中荷載考慮。次梁傳來(lái)的恒載 7.77×5.4=41.96KN主梁自重 25×0.25×（0.6-0.08）×2.1=6.83KN主梁粉刷 17×0.015×（0.6-0.08）×2×2.1=0.56KN恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 49.35KN活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 3.5×5.4×2.1=39.69KN恒載設(shè)計(jì)值 G=1.2×49.35=59.22KN 或 G=1.35×49.35=66.62KN活載設(shè)計(jì)值 Q=1.4×39.69=55.57KN 或 Q=0.7×1.4×39.69=38.90KN（2）計(jì)算簡(jiǎn)圖由于主梁線剛度較柱線剛度大很多，故中間支座按鉸支座考慮。主梁的支撐長(zhǎng)度為370mm。計(jì)算跨度為中間跨 l0=6300mm 邊 跨 l0=1.025ln+b/2=1.025×(6300-120-400/2)+400/2=6330mm l0=ln+a/2+b/2=(6300-120-400/2)+370/2+400/2=6365mm故邊跨的計(jì)算跨度取l0=6330mm。 邊跨與中間跨的平均跨度為l0=（6330+6300）/ 2=6315mm。 邊跨與中間跨的計(jì)算跨度相差（6330-6300）/6300=0.5%<10%，故計(jì)算時(shí)可采用等跨連續(xù)的彎矩和剪力系數(shù)。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示。（a）（b）圖4 主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖(3)內(nèi)力計(jì)算 上圖所示的三跨連續(xù)梁，可采用附表所示內(nèi)力系數(shù)計(jì)算各控制截面內(nèi)力，即彎矩 M=k1Gl0+k2Ql0 剪力 V=k3G+k4Q其中k1 、k2 、k3 、k4為內(nèi)力計(jì)算系數(shù)。主梁按彈性理論進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下表。 主梁彎矩和剪力計(jì)算 表4項(xiàng)次計(jì)算簡(jiǎn)圖彎矩（KN·m）邊跨跨內(nèi)中間支座中間跨跨中0.24491.47-0.267-99.850.06725.000.289101.66-0.133-46.67-0.133-46.56-0.044-15.48-0.133-46.670.20070.020.22980.55-0.311（-0.089）-109.14（-31.23）0.17059.52-10.44-0.089（-0.311）-31.23（-109.14）0.17059.52內(nèi)力不利組合+193.13-146.52-21.56+75.99-146.5295.02+172.02-208.99（-131.08）84.52+81.03-131.08（-208.99）84.52項(xiàng)次計(jì)算簡(jiǎn)圖剪力（KN）端支座中間支座0.73343.41-1.267-75.031.00059.220.86648.12-1.134-63.0200.68938.29-1.311-72.851.22267.91-0.089-4.95-0.089-4.950.77843.23內(nèi)力不利組合+91.53-138.0559.22+81.70-147.88127.13+38.46-79.98102.45(4)配筋計(jì)算在正彎矩作用下主梁跨中截面按T形截面計(jì)算配筋，邊跨及中間跨的翼緣寬度均按下列兩者中的較小值采用，即=/3=6330/3=2110mm, =b+=250+5150=5400mm,故取=2110mm，并取h0=600-40=560mm。因?yàn)?fc（h0-/2）=1.0×11.9×2110×80×(560-80/2)=1044.53 KN·m此值大于跨中彎矩設(shè)計(jì)值M1和M2，故各跨跨中截面均屬于第一類T形截。 主梁支座截面及負(fù)彎矩作用下的跨中截面按矩形截面計(jì)算，故取h0=600-80=520mm。支座B邊緣截面彎矩按式（2-9）計(jì)算，即 MB=208.99-114.79×0.4/2=186.03KN·m其中支座剪力V0=G+Q=59.22+55.57=114.79KN。主梁正截面及斜截面承載力計(jì)算結(jié)果分別見(jiàn)表5和表6 主梁正截面受彎承載力計(jì)算 表5截面邊跨跨中B支座中間跨跨中M/（kN·m）193.13186.0395.02-21.56b或bf(mm)21102502110250s=M/(1fcbh02)0.0250.2310.0120.027 §=1-0.0250.2670.0120.027As=1fcbh0§/fy（mm2）9761147469116實(shí)配鋼筋A(yù)s(mm2)2 22（直）1 20（彎）（1074）2 22（直）2 20（彎）（1388）2 20（直）（628）2 20（直）（628） 主梁斜截面受剪承載力計(jì)算 表6截面邊支座AB支座（左）B支座（右）V(kN)91.53147.88127.13(kN)416.50>V386.75>V386.75>V(kN)124.46>V115.57<V115.57<V選用箍筋雙肢8200雙肢8200雙肢8200實(shí)配彎起鋼筋14