****

本科生课程设计

长城机械厂现浇整体式单向板肋形楼盖设计

 

学    院    建筑工程学院    

学科门类    工 学              

专    业    土木工程          

学    号    00000000               

姓    名    ********                

指导教师    范**            

                            20##年12月31日

现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计

1．设计资料

              1、荷载

楼面面层采用20mm厚水泥砂浆，重度20kN/m³；

板底、梁侧及梁底抹灰层15mm厚混合砂浆，重度17kN/m³；

钢筋混凝土重度25kN/m³。

 二楼楼面可变荷载6.0kN/m²
        材料：混凝土强度等级C25；

主梁、次梁主筋采用HRB335级钢筋；

其余钢筋采用HRB300级钢筋

 柱断面尺寸400×400mm

均布荷载 6kN/m

 L1×L2=6600×7500

2．楼盖的结构平面布置

主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁跨度为6.6m，次梁的跨度为7.5m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.2m，/=7.5/2.2=3.41>3，因此按单向板设计。

按跨高比条件，要求板厚h2200/30=73mm，对工业建筑的楼盖板，要求h70mm，取板厚h=80mm。

次梁截面高度应满足h=/18～/12=7500/18～7500/12=416.67～625mm。考虑到楼面可变荷载比较大，取h=550mm。截面宽度取b=200mm

主梁截面高度应满足h=/15～/10=6600/15～6600/10=440～660mm。取h=650mm截面宽度为b=300mm

梁板布置简图

3．板的设计

3.1荷载

板的永久荷载标准值

20mm厚水泥砂浆                          20×0.02=0.4kN/

80mm钢筋混凝土板                     0.08×25=2kN/

15mm厚混合砂浆                     0.015×17=0.255kN/

小计                                       2.655kN/

板的可变标准荷载值                         6kN/

永久荷载分项系数取1.2，因楼面可变荷载标准值大于4.0kN/，所以可变荷载分项系数应取1.3。于是板的

永久荷载设计值   g=2.655×1.2=3.186 kN/

可变荷载设计值   q=6×1.3=7.8 kN/

荷载总设计值  g+q=3.186+7.8=10.986 kN/ ，近似地取为11kN/

3.2 计算简图

按塑性内力重分布设计，次梁截面为200mm×550mm，板的计算跨度：

边跨==2200-200/2=2100mm

中间跨==2200-200=2000mm

因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图所示。

3.3弯矩设计值

不考虑板拱作用截面弯矩的折减，由表11-1可查得，板的弯矩系数分别为：边支座，-1/16；边跨中，1/14；离端第二支座，-1/11；中跨中，1/16；中间支座，-1/14。故

   =-（g+q）/16=-11×2.1²/16=-3.03kN·m

=（g+q）/14=11×2.1²/14=3.465kN·m

=-（g+q）/11=-11×2.1²/11=-4.41kN·m

=-（g+q）/14=-11×2.0²/14=-3.14kN·m

==（g+q）/16==11×2.0²/16=2.75kN·m

3.4正截面受弯承载力计算

环境类别为一级，C25混凝土，板的最小保护层厚度c=20mm。假设纵向钢筋直径d为10mm，板厚80mm，则截面有效高度=h-c-=80-20-10/2=55mm；板宽b=1000mm。C25混凝土，=1.0，=11.9N/；HRB300钢筋，=270N/。板配筋计算的过程于下表。

板的配筋计算

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；/bh=252/（1000×80）=0.31%，此值大于0.45/=0.45×1.27/270=0.21%，同时大于0.2%，满足最小配筋率。

4.次梁设计

按考虑塑性内力重分布设计。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考虑梁从属面积的荷载折减。

4.1荷载设计值

永久荷载设计值

     板传来的永久荷载：                      3.186×2.2=7.0092kN/m

     次梁自重：            25×0.2×1.2×（0.55-0.08）=2.82kN/m

     次梁粉刷：        17×0.015×（0.55-0.08）×2×1.2=0.28764 kN/m

           小计                                      g=10.12kN/m

 可变荷载设计值                             q=7.8×2.2=17.16kN/m

   荷载总设计值                                    g+q=27.28kN/m

4.1计算简图

按塑性内力重分布设计。主梁截面为300mm×650mm，计算跨度

边跨 ==7500-200/2-300/2=7250mm，

中间跨==7500-300=7200mm

因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。计算简图如图所示

4.3内力计算

由表可得弯矩系数和剪力系数。

弯矩设计值：

   =-（g+q）/24=-27.28×7.25²/24=-59.75kN·m

=（g+q）/14=27.28×7.25²/14=102.42kN·m

=-（g+q）/11=-27.28×7.25²/11=-130.36kN·m

=-（g+q）/14=-27.28×7.2²/14=-101.01kN·m

==（g+q）/16=27.28×7.2²/16=88.39kN·m

剪力设计值：

=0.5（g+q）=0.5×27.28×7.25=98.89kN

=0.55（g+q）=0.60×27.28×7.25=108.78kN

==0.55（g+q）=0.55×27.28×7.2=108.03kN

4.4承载力计算

4.4.1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，翼缘宽度取=/3=7500/3=2500mm；=b+=200+2000=2200mm；=b+12=200+12×80=1160mm。故取=1160mm。

环境类别为一级，C25混凝土，梁的最小保护厚度c=25mm，假定箍筋直径10mm，纵向钢筋直径20mm，则一排纵向钢筋=550-25-10-20/2=505mm。二排纵向钢筋为=505-25=480mm

C25混凝土，=1.0，=1，=11.9N/，=1.27N/；纵向钢筋采用HRB335钢，=300N/。正截面承载力计算过程列于下表。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。505²

次梁正截面受弯承载力计算

  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；/(bh)=509/(200×550)=0.46%,此值大于0.45/=0.45×1.27/300=0.19%,同时大于0.2%，满足最小配箍率。

4.4.2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、腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面尺寸：

=-=480-70=400mm，因/b=400/200=2＜4，截面按下式验算：0.25b=0.25×1×11.9×200×480=285.6kN＞=108.78kN，截面尺寸满足要求。

计算所需腹筋：

采用C6双肢箍筋，计算支座B左侧截面：

由V_cs=0.7f_tb+f_yvA_sv/s*h₀

可得间距s= f_yvA_sv*h₀ /(V_bl -0.7f_tbh₀)=312.44mm

调幅后s=0.8*312.44=249.95mm所以最大箍筋直径为200mm

验算配箍筋率下限值：

弯矩调幅时要求的配箍率下限为：0.3ft/fyv=0.3*1.27/300=0.127%,实际配箍率P_sv=A_sv/(bs)=56.6/200/200=0.14%>0.127%,满足要求。

5.主梁设计

主梁按弹性方法设计

5.1荷载设计值

为了简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。

次梁传来的永久荷载                       10.12×7.5=75.9kN

主梁自重和粉刷自重      (0.65-0.08)×0.3×2.2×25×1.2+

（0.65-0.08）×0.015×2×17×2.2×1.2=12.05kN

永久荷载设计值           G=75.9+12.05=87.95kN

可变荷载设计值           Q=17.16×7.5=128.7kN

5.2计算简图

因主梁的线刚度与主线刚度之比大于5，竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算。按弹性理论设计，计算跨度取支承中心线之间的距离=6600mm。主梁的计算简图如下，因跨度相差不超过10%，故可利用附表6-2计算内力

5.3内力设计值及包络图

5.3.1弯矩设计值

弯矩M=G+Q式中系数、由附表6-2相应栏内查得

=0.244×87.95×6.6+0.289×128.7×6.6=387.12kN·m

=-0.267×87.95×6.6-0.311×128.7×6.6=-419.16kN·m

=0.067×87.95×6.6+0.200×128.7×6.6=208.78kN·m

5.3.2剪力设计值

剪力V=G+Q式中系数、由附表6-2相应栏内查得

=0.733×87.95+0.866×128.7=175.92kN

=-1.267×87.95-1.311×128.7=280.16kN

=1.0×87.95+1.222×128.7=245.22kN

5.3.3弯矩、剪力包络图

弯矩包络图：

①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

==-0.267×87.95×6.6-0.133×128.7×6.6=-267.96kN·m在第1跨内以支座弯矩=0，=-267.96kN·m的连线为基线。作G=87.95kN，Q=128.7kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：

（G+Q）+=（87.95+128.7）×6.6-267.96/3=387.31kN·m（与前面计算的=387.12kN·m接近）

（G+Q）+=（87.95+128.7）×6.6-2×267.96/3=297.99kN·m

在第2跨内以支座弯矩=-267.96kN·m，=-267.96kN·m的连线作为基线，作G=87.95kN，Q=128.7kN的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：G+=×87.95×6.6-267.96=-74.47kN·m

②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=0，=-419.16kN·m的连线为基线。作G=87.95kN，Q=128.7kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：

（87.95+128.7）×6.6-419.16/3=336.91kN·m

（87.95+128.7）×6.6-2×419.16/3=197.19kN·m

在第2跨内：=-0.267×87.95×6.6-0.089×128.7×6.6=-230.58kN·m以支座弯矩=-419.16kN·m，=-230.58kN·m的连线为基线，作G=87.95kN，Q=128.7kN的简支梁弯矩图，得

（G+Q）++（-）=（87.95+128.7）×6.6-230.58+（-419.16+230.58）=120.33kN·m

（G+Q）++（-）=（87.95+128.7）×6.6-230.58+（-419.16+230.58）=183.19kN·m

③第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载

==-0.267×87.95×6.6-0.133×128.7×6.6=-267.96kN·m

第2跨两集中荷载作用点处可变弯矩分别为：

（G+Q）+=（87.95+128.7）×6.6-267.96=208.67kN·m（与前面计算的=208.78kN·m接近）

第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：

G+=×87.95×6.6-×267.96=104.17kN·m

G+=×87.95×6.6-×267.96=14.85kN·m

剪力包络图

5.4承载力计算

5.4.1正面受弯承载力

跨内按T形截面计算，因跨内设有间距小于主梁间距的次梁，翼缘计算宽度按=6.6/3=2.2mm和b+=6m中较小值确定取=2.2m

主梁混凝土保护层厚度的要求以及跨内截面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20mm、板上部纵筋10mm、次梁上部纵筋直径20mm。假定主梁上部纵筋直径25mm,则一排钢筋时，=650-20-10-20-25/2=590mm，二排钢筋时，=590-25=565mm。

B支座边的弯矩设计值=-b/2=-419.16+216.65×10⁶0.4/2=-375.83kN·m。纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其余均1排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。正截面受弯承载力的计算过程列于下表。

主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定

5.4.2斜截面受剪承载力

验算截面尺寸：

=-=565-80=485mm，因/b=485/300=1.61＜4截面尺寸按下式验算：0.25b=0.25×1×11.9×300×565=504×kN＞=280.16kN，截面尺寸满足要求。

计算所需腹筋：

采用Φ10@200双肢箍筋，

=0.7×1.27×300×575+1.25×270×(157/200) ×575

=313.67kN>Vmax=280.16kN

因此支座B截面左右不需配置弯起钢筋。

验算最小配箍率：

==167/300/200=0.26%＞0.24=0.113%，满足要求

次梁两侧附加横向钢筋的计算：

次梁传来集中力=216.65kN，=650-550=100mm，附加箍筋布置范围s=2+3b=200+3×200=800mm。取附加箍筋Φ10@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mn=3×2×270×78.5=254.34×kN＞，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%，且其间距不大于200mm。现每侧配置2Φ14，308/（300×565）=0.18%＞0.1%，满足要求。

六、绘制施工图

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。

6、1施工说明

1、本工程设计使用年限为50年，结构安全等级为1.0的安全重要性系数，使用环境类别为一类。

2、采用下列规范

  （1）《混凝土结构设计规范》GB50010—2010，

  （2）《建筑结构荷载规范》GB5009—2001。

3、荷载取值：楼面可变荷载标准值6.0kN/。

4、楼板、次梁及主梁的混凝土强度等级均为C25; 主梁、次梁主筋采用HRB335级钢筋；其余钢筋采用HRB300级钢筋。板的纵向钢筋的混凝土保护层厚度为20mm,梁最外层钢筋的混凝土保护层厚度为25mm。

6、2结构平面布置图

   图中柱、主梁、次梁、板的代号分别用表示，主、次梁的跨数写在括号内。

6、3板配筋图

板配筋采用分离式，板面配筋从支座边伸出长度，板配筋图见附图（板配筋图）。

6、4 次梁配筋图

 次梁支座截面上部钢筋的第一批切断点要求离支座边ln/5+20d=6200/5+20×20=1840mm，取1850mm,d=18mm时取1800mm，切断面积要求小于总面积的二分之一，支座切断2Φ20,628/（509+628+509）=0.38<0.5，离支座边1850mm,C支座切断1Φ18，254.5/763=0.33<0.5，离支座边1800mm，剩余2Φ18兼做架立筋。端支座上部钢筋伸入主梁（0.14×300/1.27) d =595mm。下部纵向钢筋在中间支座的锚固长度12d=216mm。次梁配筋见附图（梁配筋图）

6、5主梁配筋图

主梁纵向钢筋的弯起和切断需按弯矩包络图确定。底部纵向钢筋全部伸入支座，不配置弯起钢筋，所以仅需确定B支座上部钢筋的切断点。相关切断点位置见主梁的配筋详图（梁配筋图）。截取负弯矩的弯矩包诺图和抵抗弯矩图见图（主梁的弯矩包诺图和抵抗弯矩图）。

结   论

课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。回顾起此次单向板的课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从理论到实践，在整整一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是我也学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。比如说在计算配筋的过程中有些细微的地方经常遗漏，这是在工程中所不允许的，因此我会吸取教训，努力做到最好。

致  谢

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的辛勤指导下和各位组员的帮助下，总算圆满解决了。同时，在老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！通过这次课程设计,我了解到自己在计算配筋和画图方面还有很多不足。不过在做设计过程中杨老师给了我很大的帮助和鼓励，是我克服这些困难。我将永远珍惜这段经历，同时这段实习生活也是我一生中最值得难忘的。

【参考文献】

[1] 教材《混凝土结构》上册、中册第五版、中国建筑工业出版社

[2] 《建筑结构静力计算手册》 中国建筑工业出版社

[3] 《混凝土结构设计规范》 GB 50010—2010

[4] 《建筑荷载设计规范》 GB 50009-2001

[5] 《工程结构设计原理》 东南大学出版社，2002.5