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混凝土梁板结构设计课程设计计算书 混凝土梁板结构课程设计计算书姓名： 学号： 专业： I目 录1 设计题目11.1 基本条件11.2 基本条件12 结构布置及截面尺寸12.1 结构的布置12.2 板的截面尺寸确定22.3 次梁截面尺寸确定23 板的设计计算34 次梁的设计计算55 主梁的设计计算76 施工图15混凝土梁板结构设计课程设计计算书单向板肋梁楼盖设计（第4组）1 设计题目本设计为第4组，题目为：整体式单向板肋梁楼盖1.1 基本条件梁板结构是由梁和板组成的水平承重结构结构体系，其支承体系一般由柱或墙等竖向构件组成。梁板结构在工程中应用广泛，如房屋建筑中的楼盖、楼梯、雨篷、筏板基础等，桥梁工程中的桥面结构等。图1楼盖的结构类型1.2 基本条件某企业多层工业厂房的楼盖，采用整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖结构形式。其露面构造层自上而下的做法为：10mm厚水磨石面层（24kN/m3）、20mm厚水泥砂浆找平层（23 kN/m3）、现浇混凝土楼板（厚度自定，25 kN/m3）和20mm厚混合砂浆天棚抹灰（21 kN/m3）。混凝土采用C30级，梁中的纵向受力钢筋和弯起钢筋采用HRB400，其他钢筋采用HPB300。活载组合值系数取0.7。楼面活荷载标准值为8.6 kNm2，建筑平面尺寸24.6m36m，边墙墙厚为300mm，中柱尺寸为钢筋混凝土柱，截面尺寸为400mm400mm。2 结构布置及截面尺寸2.1 结构的布置混凝土楼盖设计对于建筑隔热、隔声和建筑效果有直接的影响，对于保证建筑物的承载力、刚度、耐久性以及抗风、抗震性能起着十分重要的作用。单向板肋梁楼盖由板、次梁和主梁构成。其中，次梁的间距决定板的跨度，主梁的间距决定次梁的跨度，柱网尺寸决定主梁的跨度。单向板、次梁和主梁的常用跨度为：单向板常用跨度：1.82.7m次梁常用跨度：46m主梁：58m。根据图1所示的柱网布置，选取主梁横向布置次梁纵向布置的结构平面布置方法。主梁的跨度为6150mm，间距为6000mm；次梁的跨度为6000mm，间距为2050mm。图2楼盖结构平面布置图2.2 板的截面尺寸确定板厚的确定：按跨高比要求，板厚hl/40=2050/40=51.25mm，按构造要求，工业建筑楼板的最小厚度为80mm。故取板厚h=80mm。2.3 次梁截面尺寸确定根据经验，多跨连续次梁的截面高度h= l/18l/12=（6000/18）（6000/12）=333.33500mm并且 hl/25=6000/25=240mm取 h=450mm截面宽度 b=h/3h/2=(450/3)(450/2)mm=150225mm取 b=200mm2.4 主梁截面尺寸确定根据经验，多跨连续次梁的截面高度h= l/14l/8=（6150/14）（6150/8）=439.29768.75mm并且 hl/15=6150/15=410mm取 h=700mm截面宽度 b=h/3h/2=(700/3)(700/2)mm=233.33350mm取 b=300mm3 板的设计计算板的设计(按考虑塑性内力重分布的方法计算)(1)荷载计算10mm厚水磨石面层：240.01=0.24 kN/m220mm厚水泥砂浆找平层：230.02=0.46 kN/m280mm厚现浇混凝土楼板： 250.08=2.00 kN/m220mm厚混合砂浆天棚抹灰：210.02=0.42 kN/m2恒荷载标准值：gk=0.24+0.46+2+0.42=3.12 kN/m2活荷载标准值：qk=8.6kN/m2根据建筑结构荷载规范（GB50010-2010）的规定，荷载设计值为按可变荷载控制考虑：q1=Ggk+Qqk=1.23.12+1.38.6=14.924kN/m按永久荷载控制考虑：q2=Ggk+cQqk=1.353.12+0.71.38.6=12.038 kN/m取q =14.924 kN/m(2)计算简图取1m宽板带作为计算单元，各跨的计算跨度为：中间跨：l0=ln=2050-200=1850mm边跨：l0=l0+a/2=2050-100-120+120/2=1890mm ln+h/2=2050-100-120+80/2=1870mm取小值l0=1870mm 平均跨度：l =(1850+1870)/2=1860mm边跨与中间跨的跨度差（1870-1850）/1850=1.1%10%,且板的实际跨数为9跨，大于5跨，故可按5跨等跨连续板计算内力。板的计算简图如图3所示。图3板的计算简图(3)内力计算各截面的弯矩计算见表3-1。表3-1 板的弯矩计算截面1B2、3C弯矩系数-111+116-114M=ql02kN/m1/1114.921.872=4.74-1/1114.921.872= -4.741/1614.921.852=3.19-1/1414.921.852= -3.65(4)正截面承载力计算板的钢筋采用HPB300级，混凝土为C30,查表知，fy=270N/mm2, fc=14.3N/mm2, 1=1.0, h0=8020=60mm。因中间板带的内区格四周与梁整体连接，故M2 、M3 和Mc值可降低20%。板截面配筋计算过程见表3-2。表3-2 板截面配筋计算截面1B2、3CM(kNm)4.74-4.743.19(2.552)-3.65(-2.92)s=|M|a1fcbh020.0920.0920.062(0.050)0.071(0.057)=1-1-2s0.0970.0970.064(0.051)(0.0740.1，取0.1)(0.0580.1，取0.1)As=1fcbh0fy(mm2)307.47307.47203.42(161.64)317.78(317.78)实配钢筋(mm2)边板带A8160As=314mm2A8160As=314mm2A8240As=209mm2A8150As=335mm2中间板带A8160As= 314mm2 A8160As=314mm2A8240As=164mm2A8150As=335mm24 次梁的设计计算次梁的设计（按考虑塑性内力重分布的方法计算）(1)荷载计算板传来的荷载：3.122.05=6.396kN/m次梁的自重：250.2（0.45-0.08）=1.85 kN/m恒荷载标准值：gk=6.396+1.850=8.246kN/m活荷载标准值：qk=8.62.05=17.63 kN/m根据建筑结构荷载规范（GB50010-2010）荷载的设计值为按可变荷载控制考虑：q1=Ggk+Qqk=1.28.246+1.317.63=32.81kN/m按永久荷载控制考虑：q2=Ggk+cQqk=1.358.246+0.71.317.63=27.18 kN/m取q =32.81 kN/m(2)计算简图中间跨：l0=ln=6000-300=5700mm边跨：l0=l0+a/2=5820-150-120+180/2=5820mm 1.025ln=5842.5mm取小值l0=5820mm 平均跨度：l =(5820+5700)/2=5760mm边跨与中间跨的跨度差（5820-5700）/5700=2.1%99.48 kNm故属于第一类T形截面。次梁纵向受力钢筋采用HRB400（fy=360N/mm2），箍筋采用HPB300（fyv=270 N/mm2）次梁正截面承载力计算见表4-3。表4-3 次梁正截面承载力计算截面1BC2、3M(kNm)101.03-101.0366.62-76.14b或bf(mm)19402001900200s=|M|1fcbh020.0220.2100.0150.158=1-1-2s0.0220.2390.0150.173As=a1fcbh0fy(mm2)692777455565实配钢筋As(mm2)2C18(直)1C16(弯)(710)2C18(直)1C16(弯)(829)2C14(直)1C16(弯)(509)2C16(直)1C16(弯)(603)(5)斜截面承载力计算次梁斜截面受剪承载力如表4-4。按规定，考虑塑形内力重分布时，箍筋数量应增大20%，故计算时将Asv/s乘以1.2；配筋率应大于或等于0.36ft/fyv=0.19%,各截面均满足要求。表4-4 次梁斜截面受剪承载力计算截面A支座B支座左B支座右C支座V/kN84.6112.8102.86102.860.25cfcbh0(kN)0.251.014.3200410=293.15 kN V 截面满足要求0.7ftbh0(kN)0.71.43200410=82.08 kN 0.19%5 主梁的设计计算主梁的设计（按弹性理论计算）考虑塑性内力重分布的构件在使用荷载作用下变形较大，应力较高，裂缝较宽。因主梁是楼盖的重要构件，要求有较大的强度储备，且不宜有较大的挠度，因此采用弹性方法设计。(1)荷载计算主梁自重实际为均布荷载，但此荷载值与次梁传来的集中荷载值相比很小，为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载，其作用点与次梁的位置相同。即采用就近集中的方法，把集中荷载作用点两边的主梁自重集中到集中荷载作用点，主梁视为仅承受集中荷载的梁。次梁传来的恒荷载：8.2466.0=49.476kN主梁自重：250.3(0.7-0.08)2.05=9.53kN恒荷载标准值：Gk=49.476+9.53=59.01kN活荷载标准值：Qk=17.636=105.78kN恒荷载设计值：G=1.2Gk=1.259.01=70.81kN活荷载设计值：Q=1.3Qk=1.3105.78=137.51kN(2)计算简图主梁按连续梁计算，端部支承在墙上，支承长度为300mm，中间支承在400mm400mm的混凝土柱上，其各跨的计算跨度为：中间跨：l0=6150mm边跨：l0=ln+a/2+b/2=6150-120-200+300/2+400/2=6180mm l0=1.025ln+b/2=1.025(6150-120-200)+400/2=6176mm取最小值6176mm平均跨度：l=(6176+6150)/2=6163mm跨度差：(6176-6150)/6150=0.42%10%,可按等跨连续梁计算。主梁的计算简图如图5所示图5主梁的计算简图(3)内力计算1)弯矩计算M=k1G l+k2Q l (k值由附表1-2查取)边跨：G l=70.816.176=437.32kNm Q l=137.516.176=849.26kNm中跨：G l=70.816.150=435.48kNm Q l=137.516.150=845.69kNm支座：G l=70.816.163=436.40kNm Q l=137.516.163=847.47kNm主梁弯矩计算如表5-1所示。表5-1 主梁弯矩计算主梁弯矩计算项次荷载简图跨内弯矩支座弯矩kM1kM2kM3kM4kMBkMCkMD0.238104.080.11148.330.11148.330.238104.08-0.286-124.81-0.191-83.35-0.286-124.810.286242.89-121.180.222187.74-121.18-0.143-121.18-0.095-80.51-0.143-121.180.226191.930.194164.06-0.282239.49-0.321-272.04-0.048-40.68-0.155-131.36-0.175148.000.175148.00-0.095-80.51-0.286-242.38-0.095-80.51+ +M1max、+M3max、 -M2max346.97-72.85236.07-16.38-245.99-163.86-245.99+ -MBmax296.01212.3948.33343.57-396.85-124.03-256.17+ -MCmax104.08196.33196.33104.08-205.32-325.73-205.32根据对称性可知： +M1max=+M4max +M3max =+M2max -M2max =-M3max -MBmax =-MDmax2)剪力计算V=k3G+k4Q (k值由附表1-2查取)剪力计算如表5-2所示。表5-2 主梁剪力计算项次荷载简图kVAkVB左kVB右kVC左0.71450.56-1.286-91.061.09577.54-0.905-64.080.857117.85-1.143-157.170.0486.600.0486.600.67993.37-1.321-181.651.274175.19-0.276-37.95-0.095-13.06-0.095-13.060.810111.38-1.190-163.64+ VAmax168.41-248.2384.1470.68+ VBmax143.93-272.71252.7326.13+ VCmax37.50-104.12188.92-228.44主梁弯矩及剪力包络图如图6所示。图6主梁弯矩包络图和剪力包络图(4)正截面承载力计算1)确定翼缘宽度。主梁跨中截面按T形截面计算，翼缘宽度取较小值。边跨：bf=l0/3=6176/3=2058.7mm bf=b+Sn=300+5700=6000mm取较小值bf=2058.7mm中间跨：bf=l0/36150/3=2050mm bf=b+Sn=300+5700=6000mm取较小值bf=2050mm支座截面仍按矩形截面计算。2)判断截面类型。在主梁支座处，由于板、次梁及主梁的负弯矩钢筋相互交叉重叠，主梁钢筋一般均在次梁钢筋下面，梁的有效高度减小。因此，进行主梁支座截面承载力计算时，应根据主梁负弯矩钢筋的实际位置来确定截面的有效高度h0。一般取值为：单排配筋时，h0=h-（5060）；双排钢筋时，h0=h-(8090)。取h0=640mm(跨中)，h0=610mm(支座)。 1fcbfhf (h0-hf/2)=1.014.32058.780(640-80/2)=1413.09KN，此值大于M1和M2，故属于第一类T形截面。主梁纵向受力钢筋采用HRB400（fy=360N/mm2），箍筋采用HPB300（fyv=270 N/mm2）3)正截面承载力计算。按弹性理论计算连续梁内力时，中间跨的计算跨度取为支座中心线的距离，故所求的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线的，而实际上正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的控制截面在支座边缘，计算配筋时，应换算到截面边缘。主梁正截面承载力计算见表5-3表5-3 主梁正截面受弯承载力计算截面边跨中B支座中间跨中M(kN)346.97-396.85236.07-72.85s=|M|1fcbh020.1970.2490.1340.041=1-1-2s0.2220.2910.1340.041As=1fcbh0fy(mm2)1694.12114.81104.6323.0实配钢筋As (mm2)2C25(直)2C22(弯)(AS=1742)3C22(直)3C22(弯)(AS=2280)2C22(直)2C22(弯)(AS=1520)2C22(AS=760)(5)斜截面受剪承载力计算。主梁斜截面受剪承载力计算见表5-4。表5-4 主梁斜截面受剪承载力计算截面边支座AB支座(左)B支座(右)C支座(左)V(kN)168.41-272.71252.73228.440.25cfcbh0kN0.251.014.3300610=654.22 kN V 截面满足要求0.7ftbh0kN183.18V183.18V183.18V183.18V选用箍筋双肢A8200Vcs=0.7ftbh0+fyvAsvsh0183.181000+1.25270101610200=266.36kNAsbV-Vcs0.8fysin45（mm2）42实配弯起钢筋1C22(AS=380)(6)附加横向钢筋由次梁传给主梁的全部集中荷载设计值为 F=1.249.467+1.3105.78=196.87Kn则主梁内支承次梁处附加横向钢筋面积为 Asv=Ffyvsin=196870360sin45=773.4mm2则一侧所需附加吊筋的截面面积为773.4/2=386.7mm2,选2C16(AS=402mm2)。6 裂缝和挠度验算6.1板的裂缝和挠度演算恒荷载标准值：gk=3.12 kN/m2活荷载标准值：qk=8.6 kN/m21）由荷载标准值计算板的内力，如表6-1。表6-1 板的弯矩计算截面1B2、3C弯矩系数-111+116-114M=ql02kN/m1/1114.921.872=4.74-1/1114.921.872= -4.741/1614.921.852=3.19-1/1414.921.852= -3.652）板的裂缝宽度验算Wmax=2.1skEs(1.9c+0.08deqte)其中，c为混凝土保护层厚度，该板的保护层厚度为15mm，当20c65时，取c=20mm。Es为钢筋的弹性模量,查附表得Es=2.1105N/mm2，=1.1-0.65ftkdeqsk, ftk=2.01 N/mm2,要求te0.01。 deq=nidi2nividi,钢筋的相对黏结特性系数vi=0.7。要求0.21.0。其他参数如表6-2计算。 表6-2 板的裂缝宽度验算表项次1BC2、3边板带中间板带边板带中间板带Mk(kNm)4.74-4.74-3.65-3.650.83.193.190.8As(mm)314314335335209164deq(mm)11.43Ate=0.5bh(mm2)40000te=AsAte0.00780.010.00780.010.00840.010.00840.010.00520.010.00410.01sk=Mk0.87h0As(Nmm-2)289.19289.19208.73166.98292.40298.100.7540.7540.6200.5000.7580.7641.9c+0.08deqte129.44Wmax(mm)0.0010.2820.2390.1350.2840.289从表的结果中可以看出，最大裂缝宽度Wmax均小于最大裂缝宽度限值Wlin=0.3(0.4mm)