混凝土课程设计最终版

课 程 设 计

题目 现浇钢筋混凝土楼盖设计

系 别：土木工程与建筑学院 专业年级： 12级土木工程卓越 姓 名： 赵清辉 学 号： 1209022139 指导教师： 孟洁平

2015年1月10日

1. 设计任务

某四层建筑结构办公楼，,环境类别为一类,楼梯和电梯设置在旁边的附属房屋内。楼面均布可变荷载标准值为1.95KN/m2采用钢筋混凝土框架承重，内外墙为240mm砖墙。设计时，只考虑竖向荷载作用，采用单向板肋梁楼盖，要求完成钢筋混凝土整体现浇楼盖的结构设计。

2. 设计资料

2.1. 楼面做法：20mm厚水泥砂浆地面，钢筋混凝土现浇板，15mm厚石灰

砂浆抹底。

2.2. 材料：梁、板混凝土强度等级C30。主梁、次梁受力钢筋采用HRB400

级钢筋，其他均用HPB335级钢筋。

2.3. 荷载：永久荷载，包括梁、柱、板及构造层自重，钢筋混凝土容重25kN/m3，

水泥砂浆容重20kN/m3，石灰砂浆容重17kN/m3，分项系数可变荷载，楼面均布荷载标准值为1.95KN/m2。分项系数

=1.2。= 1.4。

3. 楼盖结构平面布置

主梁沿横向分布，次梁沿纵向分布。主梁的跨度为6.9m和6.6m，次梁跨度为6.3m，主梁每跨布置两根次梁，板的跨度为2.3m，l02/l01=6.9/2.3=3,因此按单向板设计。

按跨高比条件，要求板厚h≥2300/30=77mm,对屋面板，要求h≥60，取板厚h=80mm.

次梁截面高度应满足h=l0/18~l0/12=6900/18~6900/12=383~575mm。考虑到楼面荷载比较小，取h=400mm。截面宽度取为b=200mm。

主梁的截面高度应满足h=l0/15~l0/10=6900/15~6900/10=460~690mm。取h=600mm。截面宽度取b=300mm。

楼盖结构平面布置如图3.1：

4. 板的设计

4.1. 荷载

4.1.1. 板的永久荷载标准值

20mm厚水泥砂浆地面 0.0280mm钢筋混凝土现浇板 0.082025 /m0.4K2N /m2.0K2N2 N/m0.255K15mm厚石灰砂浆抹底 0.01517小计 2.655KN/m2 4.1.2. 板的可变荷载标准值 1.5+92 N/m0.05=1.95K永久荷载分项系数取1.2；可变荷载分项系数取1.4。于是板的

2永久荷载设计值 g2.65 51.2=3.19KN/m可变荷载设计值 q1.9 N/m51.4=2.732K荷载总设计值 g+q=5.92KN/m2 4.2. 计算简图

按塑性内力重分布设计。次梁截面为200mmX400mm,板的计算跨度： 边跨 l01ln2300200/22200mm 中间跨 l02ln23002002100mm

220021005%10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单

2100元，计算简图如图4.1所示。

图4.1板计算简图

4.3. 弯矩设计值

不考虑板拱作用截面弯矩的折减。由表可查得，板的弯矩系数m分别为：边支座1/16；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

2MA(gq)l01/165.922.22/161.79KNm 2M1(gq)l01/145.922.22/142.05KNm 2MB(gq)l01/115.922.22/112.60KNm 2MC(gq)l01/145.922.12/141.86KNm 2M2(gq)l01/165.922.12/161.63KNm

4.4. 正截面受弯承载力计算

环境类别一级，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。假定纵向钢筋的直径d为10mm, 板厚 80mm,截面有效高度h0hcd10801560mm,22板宽b=1000mm,C30 混凝土， 11.0， fc14.3KN/mm2;HRB335 钢筋，

fy300N/mm2。板配筋计算过程如下表4-1。 板的配筋计算 表4-1

计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；

As/bh251/(100080)0.31%，此值大于0.45ft/fy0.451.43/3000.21%,同时大于0.2%，满足最小配筋率要求。

5. 次梁设计（次梁按塑性方法设计）

根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的可变荷载不用考虑梁的从属面积的荷载折减。 5.1. 荷载设计值 永久荷载设计值

板传来永久荷载 3.186 次梁自重 0.2(0.42.32 N/m7.33K2 92KN/m1.0.08)251.2 次梁粉刷 0.015(0.40.08)2171.20.20KN/m2 小计 g=9.45KN/m2 可变荷载设计值 q2.732.302 N/m6.28K 荷载总设计值 g+q=15.73KN/m2 5.2. 计算简图

按塑性内力重分布设计。主梁截面为300mm*600mm。 计算跨度：边跨l01ln6300100300/26050mm 中间跨 l01ln63003006000mm

因跨度相差小于10%，可按等跨度连续梁计算。次梁的计算简图如图5.1

图5.1 次梁的计算简图

5.3. 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。 弯矩设计值：

2MA(gq)l01/2415.736.052/2423.99KNm 2 M1(gq)l01/1415.736.052/1441.13KNm 2MB(gq)l01/1115.736.052/1152.34KNm 2M2M3(gq)l02/1615.736.02/1635.39KNm 2MC(gq)l02/1415.736.02/1440.45KNm

剪力设计值：

VA0.5(gq)ln10.515.736.0547.58KN VBl0.55(gq)ln10.5515.736.0552.34KN VBrVC0.55(gq)ln20.5515.736.051.91KN 5.4. 承载力计算 5.4.1. 正截面受弯承载力

正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度

b'fl/32100mm、b'fbsn20020002200mm、

b'f12h'f20012801160mm,三者的较小值，故取b'f1160mm。

环境类别一级，C30混凝土，梁的最小保护层厚度c=20mm。假定箍筋直径10mm,纵向钢筋直径20mm,则h0400201020/2360mm。C30混凝土，

11.0，c1.0，fc14.3KN/mm2, ft1.43KN/mm2,纵向钢筋采用

HRB400钢，fy360N/mm2, fyv360N/mm2。正截面承载力计算过程列于表5-1，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 表5-1

计算结果表明，支座截面的ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则，

As/bh226/(100080)0.28%,此值大于0.45ft/fy0.451.43/3600.18%,同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。

5.4.2. 斜截面受剪承载力

斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率验算。验算截面尺寸：

hwh0h'f360802mm80,因hw/b360/2001.84，截面尺寸按下式

验算0.25cfCbh00.25114.3200360257.4KNVmax52.34KN截面尺寸满足要求。

计算所需腹筋： 由Vcs=0.7ftbh0+fyvAsvh0可得到箍筋间距S<0，因此不需按计算配置箍筋。 S构造上采用双肢箍 6@200

验算配筋率：0.3ft/fy0.451.43/3600.12% sv=Asvbs。符合 /56.6/2002000.14

6. 主梁设计（主梁按弹性方法设计）

6.1. 荷载设计值

为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。 次梁传来的永久荷载 9.456.92 N/m59.K （[0.6 主梁自重（含粉刷） 0.）080.32. 3250.0150.60.0822.317]1.211.5KN/m2

永久荷载设计值 59.+11.5=71.04KN/m2 可变荷载设计值 6.286.2. 计算简图

因主梁的线刚度与柱线刚度之比大于5，竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算，按弹性理论分析设计，计算跨度取支撑中心线之间的距离，l0=6600mm，主梁的计算简图如图6.1。

图6.1 主梁的计算简图

6.3. 内力设计值及包络图 6.3.1. 弯矩设计值

弯矩Mk1Gl0k2Ql0式中系数k1 ，k2由附表6-2可得分别

6.32 N/m39.56KM1,max0.24471.046.90.239.566.9198.49KNm MB,max0.26771.046.90.31139.566.9215.77KNm M2,max0.06771.046.90.20039.566.987.43KNm

6.3.2. 剪力设计值

剪力Vk3Gk4Q 错误！未找到引用源。 式中系数k3，k4由附表6-2相应栏内查得。 VA,ma371.04x0.77 0.86639.5K6Nm86.33 VBl,max1.26771.041.31139.56141.87KNm VBr,ma4x171.06.3.3. 弯矩包络图

 第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载 由附表6-2知，支座B或C的弯矩值为

381.22239.56KN1m19.MBMc0.26771.046.90.13339.566.9167.18KNm

在第1跨内：以支座弯矩MA0KNm错误！未找到引用源。，MB167.18KNm的连线为基线，作G=71.04 KN，Q=39.56KN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：

1M1167.18(GQ)lB110.66.9198.65KNm 333312MB1167.182(GQ)l110.66.9142.93KNm 3333 在第2跨内：以支座弯矩MB167.18KNm，Mc167.18KNm的连线为基线，作G=71.04KN，Q=39.56KN的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯

11矩值：GlMB71.046.9167.18.633.79KNm

33 第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载

第1跨内：在第1跨内以支座弯矩MA0KNm，MB215.77KNm的连线为基线，作G=71.04KN，Q=39.56KN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：

1M1215.77(GQ)lB110.66.9182.46KNm 333312MB1215.772(GQ)l110.66.9110.53KNm 3333 在第2跨内：Mc0.26771.046.90.039.566.9=155.17KNm以

支座弯矩MB215.77KNm，MC155.17KNm的的连线为基线，作G=71.04KN，Q=39.56KN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：

12(GQ)l0MC+（M-M） BC3312（215.77+155.17）=110.66.9155.17+

33

=58.81KNm

11(GQ)l0MC+（M-M） BC3311（215.77+155.17）=110.66.9155.17+

33

=79.01KNm

 第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载

MBMc0.26771.046.90.13339.566.9167.18KNm 第2跨两集中荷载作用点处 的弯矩为：

11(GQ)lMB110.66.9167.1887.2KNm 33 第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：

1111Gl0+MB=71.046.9+167.18=107.67KNm 33331212Gl0+MB=74.6.9+173.63=51.94KNm 3333弯矩包络图如图6.2

图6.2 弯矩包络图

6.4. 承载力计算

6.4.1. 正截面受弯承载力

跨内按T型截面计算，因跨内设有间距小于主梁间距的次梁，翼缘计算宽度按l/3=6300/3=2100和b+Sn=6000中较小值确定，取b'f2.1m

主梁混凝土保护层厚度的要求以及跨内截面的有效高度的计算方法同次梁，支座截面因存在板、次梁、主梁上部钢筋的交叉重叠，截面有效高度的计算方法有所不同。板混凝土保护层厚度15mm、板上部纵筋10mm、次梁上部纵筋直径18mm。假定主梁上部纵筋直径25mm，则一排钢筋时，

。 h0600151825/25mm；二排钢筋时，错误！未找到引用源。

纵向受力钢筋出B支座截面为2排外，其余均为1排。跨内截面经判断都

属于第一类T型截面。B支座变的弯矩设计值错误！未找到引用源。 正截面受弯承载力的计算过程列于表6-1。

主梁正截面承载力 表6-1

主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。 6.4.2. 斜截面受剪承载力 验算截面尺寸：

hwh0hf52080440mm因错误！未找到引用源。 hw/b=440/300=1.474 截面尺寸按下式验算：

错误！未找到引用源。截面尺寸满足要求。 计算所需腹筋： 由Vcs=0.7ftbh0+fyvAsvh0可得到箍筋间距S<0，因此不需按计算配置箍筋。 S构造上采用双肢箍 8@200双肢箍筋， 验算配筋率：0.3ft/fyv0.241.43/3600.1% sv=Asvbs /101/2002000.1。符合7次梁两侧附加横向钢筋的计算：

次梁传来的集中力fl59.39.5699.1KN,h1600500100附加箍筋布置范围s21003200800mm。取附加箍筋 8@200双肢，则在长度s内可布置附加箍筋的排数，m=800/200+1=5排，次梁两侧各布置3排。由式，

mnfyvAsv15236050.3181.08KN99.1KN满足要求。

因主梁的腹板高度大于450mm，需在梁侧设置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%，且间距不大于200mm。现每侧配置2 ，308/(300520)0.20%0.1%,满足要求。

7. 施工图

该楼盖施工图包括施工说明、结构平面布置图、板配筋图、次梁和主梁配筋图。详见施工图纸。