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1、混凝土结构课程设计-双向板楼盖丽水学院课 程 设 计设计题目：钢筋混凝土现浇楼盖设计课程名称： 钢筋混凝土结构设计 院 系：_ _工学院土木工程学系_ 班 级:_ 土木092 _ 姓名学号:_ 张波30 _ 组别成员：D组 谢尚照 杨金龙 张波 杨坚 彭勃 杨汉设计时间：2012年6月21日至 7月3日共计2周二零一二年七月三日目 录一、设计任务书-2 1、设计目的和方法-2 2、设计资料-2 3、设计内容-3 4、设计任务-3 5、设计要求-3二、 设计计算书 -4 1、结构布置及构件尺寸选择-4 2、荷载设计值-5 3、板的计算-5 4、梁的计算-175、绘制施工图-32三、参考资料 -3
2、3四、小 结-34一、设计任务书（一）设计目的和方法 通过本设计对所学课程内容加深理解，并利用所学知识解决实际问题；培养学生正确的设计观点、设计方法和一定的计算、设计能力，使我们掌握钢筋混凝土现浇楼盖的设计方法和步骤；培养用图纸和设计计算书表达设计意图的能力,进一步掌握结构施工图的绘制方法。根据某多层建筑平面图，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构的要求，并考虑支承结构的合理性确定支承梁的结构布置方案.确定板的厚度和支承梁的截面尺寸及钢筋和混凝土强度等级。分别按照塑性计算方法和弹性理论计算方法进行板、支承梁的内力和配筋的计算.（二)设计资料（1）结构形式：某多层工业厂房，采用现浇钢筋混凝土结构,
3、内外墙厚度均为300mm，设计时只考虑竖向荷载作用,要求完成该钢筋混凝土整体现浇楼盖的设计，其平面如图1。1所示. 楼盖结构平面布置图1.1(2)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。 （3)荷载:永久荷载主要为板、面层以及粉刷层自重,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Rg=1。2，分项系数Rq=1.3或1。4。 （4）材料：平面尺寸lx=4。8m，ly=6。6m.楼面均布活荷载q=4.0kN/m。混凝土强度等级为C25.采用HRB335钢筋.（三）设计内容（1)双向板肋梁楼盖结构布置:确定板厚度
4、，对板进行编号，绘制楼盖结构布置图。（2）双向板设计: 1按弹性理论进行板的设计以及绘制板的配筋图。 2按塑性理论进行板的设计以及绘制板的配筋图。(3）支承梁的设计.（四）设计任务（1）设计书一份，包括封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计施工图、参考文献、设计心得、成绩评定表.（2）施工图纸 1结构平面布置图 2板的配筋图 3支承梁的配筋图（五）设计要求施工图要求做到布图合理，图面整洁,按比例作图并符合“建筑制图统一标准”中关于线型、符号、图例等各项规定;图中书写字体一律采用仿宋体；同一张施工图中各截面编号及钢筋编号均不得重复.二、设计计算书（一）结构布置及构件尺寸选择双向板肋梁盖由板和支
5、撑梁构成,支撑梁短边的跨度为4800mm，支撑梁长边的跨度为6600mm。根据柱网布置，选取的结构平面布置方案如图2。1所示.结构平面布置图2.1板厚的确定：连续双向板的厚度一般大于或等于l/50=4800/50=96mm，且双向板的厚度不宜小于80mm，故取板厚为100mm。 支撑梁截面尺寸：根据经验，支撑梁的截面高度h=l/14l/8, 长跨梁截面高度h=（6600/146600/8）=471。43825mm,故取h=600mm。 长跨梁截面宽 b=h/3h/2=（600/3600/2）=200300mm，故取b=250mm。 短跨梁截面高 h=（4800/144800/8)mm=342.
6、9600mm,故取h=600mm。 短跨梁截面宽 b= h/3h/2=166.7250mm，故取b=250mm.(二）荷载设计值 由于活荷载标准值等于4。0kN/m2，则取rQ =1。4。 20mm原水泥砂浆地面 0。0220kN/m3=0.4kN/m2100mm原钢筋砼现浇板 0。125kN/m3=2.5kN/m2 15mm原石灰砂浆抹底 0。01517kN/m3=0.255kN/m2 恒荷载设计值：g= 0。4+2。5+0。255=3。155kN/m2活荷载设计值:q=4.0kN/m2 g+q/2=1。23。155+1.44。0/2=6.586kN/m2 q/2=1。44。0/2=2.8k
7、N/m2； g+q=1。23.155+1。44。0=9。386kN/m2；（三） 按弹性理论设计板 此法假定支撑梁不产生竖向位移且不受扭，并且要求同一方向相邻跨度比值lmin /lmax 0.75，以防误差过大。当求各区格跨中最大弯矩时，活荷载应按棋盘式布置，它可以简化为当内支座固支时g+q/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时q/2作用下的弯矩之和。所有区格板按其位置与尺寸分为A、B、C、D 四类，计算弯矩时，考虑混凝土的泊松比u=0。2(查混凝土结构设计规范（GB500102002）第4。1.8条）弯矩系数可查混凝土结构设计附表2.g+qgg+qgg+qgg+qgg+qgg+qgg+qgg
8、+q=g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2g+q/2+q/2-q/2q/2-q/2q/2q/2q/2-q/2q/2q/2q/2-q/2q/2q/2q/2荷载布置图2。2（1） A区格板计算。 1) 计算跨度。 中间跨:lx=4。8m1。05lo=1。05（4。80.25）=4.78m ly=6。6m1。05lo=1.05(6。6-0。25)=6。67m lx/ly=4.8/6。6=0.73 2)跨中弯矩. A区格板是中间部位区格板，在 g+q/2作用下，按四边固定板计算；在q/2作用下按四边
9、简支计算.A区格板弯矩系数查混凝土结构设计附表2，结果如表2。3所示。表2.3 A区格板弯矩系数 lx/lymxmymxmy四边固定0。730.03060。0123-0.07150。0567四边简支0。730.06450.0309 Mxu=Mx1u+Mx2u =（mx1+0.2my1）(g+q/2)lx2+（mx2+0.2my2）(q/2）lx2 =（0。0306+0。20.0123)6。5864.82+（0。0645+0。20。0309）2。84。82=9.58kN。m/m Myu=My1u+My2u =（my1+0。2mx1)（g+q/2）lx2+(my2+0.2mx2）（q/2）lx2
10、=（0。0123+0。20。0306)6.5864。82+（0.0309+0。20。0645）2.84.82 =5。62kN。m/m 3）支座弯矩。 a支座:Mxa=mx(g+q/2）lx2=0.07156。5864。82=10.85kN。m/m b支座:Myb=my（g+q/2）lx2=-0。05676.5864。82=-8。60kN。m/m 4）配筋计算。截面有效高度：由于是双向配筋，两个方向的截面有效高度不同.考虑到短跨方向的弯矩比长跨方向的大，故应将短跨方向的跨中受力钢筋放置在长跨方向的外侧.因此,跨中截面h0x=100-20=80mm(短跨方向），h0y=10030=70mm(长跨方
11、向)；支座截面h0=h0x=80mm。对A区格板,考虑到该板四周与梁整浇在一起，整块板内存在穹顶作用，使板内弯矩大大减小，故其弯矩设计值应乘以折减系数0.8,近似取rs为0。95，fy=300N/mm2。跨中正弯矩配筋计算: Asx=0.8Mxu/rsh0fy =0.89。58106/（3000。9580）=336mm2 Asy=0.8Myu/rsh0fy =0.85.62106/（3000。9570)=225mm2 支座配筋见B、C区格板计算，因为相邻区格板分别求得的同一支座负弯矩不相等时，取绝对值的较大值作为该支座的最大负弯矩.（2） B区格板计算. 1） 计算跨度. 边跨：lx=ln+h
12、/2+b/2=(4.80.150。25/2)+0。1/2+0。25/2=4。7m 1。05lo=1.05（4.8-0。15-0.25/2）=4。75m 中间跨：ly=6.6m1.05lo=1.05(6。60。15）=6。77m lx/ly=4.7/6。6=0.71 2）跨中弯矩. B区格板是边区格板,在 g+q/2作用下，按三边固定一边简支板计算；在q/2作用下按四边简支计算。B区格板弯矩系数查混凝土结构设计附表2,结果如表2.4所示。表2.4 B区格板弯矩系数lx/lymxmymxmy三边固定，一边简支0.710.03460.00960。07690.0572四边简支0。710.06700。0
13、300- Mxu=Mx1u+Mx2u =（mx1+0。2my1)（g+q/2)lx2+（mx2+0。2my2)（q/2）lx2 =（0。0346+0.20.0096）6.5864.72+（0。0670+0。20.0300)2。84。72=9。83kN.m/m Myu=My1u+My2u =(my1+0.2mx1）（g+q/2）lx2+（my2+0.2mx2）（q/2）lx2 =（0。0096+0。20.0346)6.5864。72+（0。0300+0。20。0670)2.84.72 =5。09kN。m/m 3)支座弯矩.a支座:Mxa=mx（g+q/2）lx2=0.07696。5864.72=
14、11。19kN。m/mc支座：Myc=my（g+q/2）lx2=0.05726。5864.72=8。32kN.m/m 4）配筋计算。近似取rs为0。95，fy=300N/mm2,h0x=80mm，h0y=70mm。跨中正弯矩配筋计算： Asx=Mxu/rsh0fy =9。83106/(3000.9580）=431mm2 Asy=Myu/rsh0fy =5.09106/(3000.9570)=255mm2支座截面配筋计算：a支座：取较大弯矩值为-11.19kN.m/m. Asxa=Mxmaxa/rsh0fy =11.19106/(3000。9580）=491mm2c支座配筋见D区格板计算.（3）
15、 C区格板计算。 1) 计算跨度。 中间跨：lx=4。8m 边跨：ly=6.6m-0。25+0。1/2=6。40m 1。05lo=1。05（6。60.15-0。25/2）=6。64m lx/ly=4.8/6。4=0.75 2)跨中弯矩。 C区格板是边区格板，在 g+q/2作用下，按三边固定一边简支板计算；在q/2作用下按四边简支计算。C区格板弯矩系数查混凝土结构设计附表2,结果如表2.5所示。表2。5 C区格板弯矩系数lx/lymxmymxmy三边固定，一边简支0.750。03310.0109-0.0750-0。0572四边简支0。750。06200。0317 Mxu=Mx1u+Mx2u =（
16、mx1+0.2my1）（g+q/2）lx2+（mx2+0.2my2）（q/2）lx2 =（0。0331+0.20.0109）6。5864。82+(0。0620+0.20.0317)2。84。82=9.76kN.m/m Myu=My1u+My2u =(my1+0。2mx1）(g+q/2)lx2+（my2+0.2mx2)(q/2）lx2 =（0.0109+0.20。0331）6.5864.82+（0。0317+0.20。0620）2。84.82 =5。50kN。m/m 3）支座弯矩。d支座：Mxd=mx（g+q/2)lx2=0.07506.5864.82=11。38kN.m/mb支座：Myb=my
17、（g+q/2)lx2=0。05726。5864。82=-8。68kN。m/m 4）配筋计算.近似取rs为0。95，fy=300N/mm2，h0x=80mm,h0y=70mm。跨中正弯矩配筋计算： Asx=Mxu/rsh0fy =9。76106/（3000。9580）=428mm2 Asy=Myu/rsh0fy =5。62106/(3000.9570)=282mm2支座截面配筋计算:b支座:取较大弯矩值为8.68kN。m/m。 Asxb=Mxmaxb/rsh0fy =8。68106/（3000.9580）=381mm2d支座配筋见D区格板计算.（4） D区格板计算. 1) 计算跨度。 lx=4。
18、7m(同B区格) ly=6.4m（同C区格) 2）跨中弯矩。 D区格板是角区格板，在 g+q/2作用下，按两邻边固定两邻边简支板计算;在q/2作用下按四边简支计算。D区格板弯矩系数查混凝土结构设计附表2，结果如表2.6所示.表2.6 D区格板弯矩系数lx/lymxmymxmy两邻边固定，两邻边简支0。730.04040。01820。09600。0764四边简支0。730。06490。0309 Mxu=Mx1u+Mx2u =(mx1+0.2my1）（g+q/2）lx2+（mx2+0。2my2）（q/2）lx2 =(0。0404+0.20.0182）6.5864。72+（0。0649+0。20.0
19、309）2。84.72=10.80kN.m/m Myu=My1u+My2u =（my1+0。2mx1）(g+q/2）lx2+（my2+0。2mx2)（q/2)lx2 =（0。0182+0。20。0404）6。5864。72+(0.0309+0。20。0649）2。84.72 =6。54kN.m/m 3）支座弯矩。d支座:Mxd=mx（g+q/2)lx2=0。09606。5864.72=13。97kN。m/mc支座：Myc=my（g+q/2）lx2=0.07646.5864。72=11。12kN。m/m 4）配筋计算。近似取rs为0.95，fy=300N/mm2，h0x=80mm，h0y=70m
20、m.跨中正弯矩配筋计算： Asx=Mxu/rsh0fy =10。8106/（3000。9580）=474mm2 Asy=Myu/rsh0fy =6.54106/（3000.9570)=328mm2支座截面配筋计算：d支座：取较大弯矩值为13。97kN。m/m。 Asxd=Mxmaxd/rsh0fy =13.97106/（3000。9580）=613mm2c支座：取较大弯矩值为11.12kN.m/m。 Asxc=Mxmaxc/rsh0fy =11.12106/（3000。9580）=488mm2(5) 选配钢筋。跨中截面配筋如表2。7所示，支座截面配筋如表2。8所示。表2。7 跨中截面配筋截面A
21、区格板跨中B区格板跨中C区格板跨中D区格板跨中X方向Y方向X方向Y方向X方向Y方向X方向Y方向计算钢筋面积/mm2336225428282431255474328选用钢筋81408200811081708110819081008150实际配筋面积/mm2359251457296457265503335表2。8 支座截面配筋截面a支座b支座c支座d支座计算钢筋面积/mm2491381488613选用钢筋810081258100880实际配筋面积/mm2503402503629（四)按塑性理论设计板 钢筋混凝土为弹塑性体,因而按弹性理论计算结果不能反映结构的刚度随荷载而改变的特点，与已考虑材料塑性
22、性质的截面计算理论也不协调。塑性铰线法是最常用的塑性理论计算方法之一。塑性铰线法，是在塑性铰线位置确定的前提下。利用虚功原理简历外荷载与作用在塑性铰线上的弯矩二者间的关系式,从而求出各塑性铰线上的弯矩值，并依次对各截面进行配筋计算.基本公式为 2MX+2My+Mx+Mx+My+My =1/12(g+q)lx2（3ly-lx)令 n=ly/lx ，=my /mx ，= mx/ my=mx /mx= my /my=my /my考虑到节省钢材和配筋方便，一般取=1.52.5。为使在使用阶段两方向的截面应力较为接近,宜取=（1/n）2。 采用通常配筋：MX=mxly ，Mx=mxly ，Mx=mxly
23、 My=mylx ，My=mylx ,My=mylx代入基本公式,得 mx=(g+q）lx2（n1/3）/8(n+n+）。1) A区格板弯矩计算. 计算跨度： lx=lo-b=4。8-0。25=4。55m（lo为轴线间距离,b为梁宽) ly=6。6-0。25=6.35m n= ly/lx=6.35/4。55=1。40 =（1/n)2=0.51，取为2。0，则 mx=（g+q)lx2（n1/3)/8（n+n+） =9.3864.552（1.401/3）/8（1。402.0+0.512.0+1.40+0。51) =4.52kNm/m my=mx=0。514.52=2.31kNm/m mx=mx=m
24、x=2。04.52=9。04kNm/m（负号表示支座弯矩） my=my=my=2.02.31=-4。62kNm/m2) B区格板弯矩计算。 计算跨度： lx=ln+h/2=4。8-0。150。25/2+0。1/2=4.58m ly=6.6-0.25=6。35m n= ly/lx=6.35/4.58=1.39 =(1/n）2=0.52，取为2。0，将A区格板算得的长边支座弯矩mx=9.04kNm/m作为B区格板的mx的已知值，则 mx=(g+q)lx2（n-1/3）/8-nmx/2/(+n+) =9。3864。582（1。39-1/3）/8-1。399。04/2/ （0.522。0+1.39+0
25、。52) =8。22kNm/m my=mx=0.524.52=2。35kNm/m mx=9.04kNm/m（负号表示支座弯矩) mx=0kNm/m my=my=my=2。02。35=4.7kNm/m3) C区格板弯矩计算. 计算跨度: lx=4。8-0。25=4。55m ly=6.60。150.25/2+0。1/2=6.38m n= ly/lx=6.38/4。55=1.40 =（1/n)2=0.51,取为2。0，将A区格板算得的长边支座弯矩my=4.62kNm/m作为B区格板的my的已知值，则 mx=(g+q)lx2（n-1/3）/8my/2/（n+n+) =9。3864.552（1.41/3
26、）/84。62/2/(1。42.0+1.4+0.51） =5。01kNm/m my=mx=0.515。01=2。56kNm/m my=4。62kNm/m(负号表示支座弯矩） my=0kNm/m mx=mx=mx=-2。05.01=-10。02kNm/m4) D区格板弯矩计算。计算跨度： lx=4.58m（同B区格板) ly=6.38m(同C区格板） n= ly/lx=6。38/4。58=1。39 =(1/n）2=0。52，取为2。0，该区格板的支座配筋分别与B区格板和C区格板相同，故支座弯矩弯矩mx，my已知，则 mx=(g+q）lx2（n1/3）/8my/2nmx/2/(n+) =9。386
27、4。582(1.39-1/3)/84。7/2-1。3910。02/2/(1。39+0。52) =8.74kNm/m my=mx=0。528。74=4.54Nm/m my=4.70kNm/m（负号表示支座弯矩） my=0kNm/m mx=0kNm/m mx=-10.02kNm/m5) 配筋计算。由于是双向配筋,两个方向的截面的有效高度不同。考虑到短跨方向的弯矩比长跨方向的大，故应将短跨方向的跨中受力钢筋放置在长跨方向的外侧.因此，跨中截面h0x=100-20=80mm（短跨方向），h0y=100-30=70mm（长跨方向）;支座截面h0=h0x=80mm.对A区格板，考虑到该板四周与梁整浇在一起
28、,整块板内存在穹顶作用，使板内弯矩大大减小，故对其跨中弯矩设计值应乘以折减系数0.8。近似取rs为0。95.计算配筋截面面积的近似计算公式为As=M/rsh0fy。跨中正弯矩配筋计算:钢筋选用HRB335，跨中截面配筋如表4.1所示。根据混凝土结构设计规范（GB500102002）第10。1。4构造规定,受力钢筋的间距不宜大于200mm。跨中截面配筋如表4.1所示， 支座负弯矩配筋计算:钢筋选用HRB335，截面配筋如表4。2所示。表4。1 跨中截面配筋截面A区格板跨中B区格板跨中C区格板跨中D区格板跨中X方向Y方向X方向Y方向X方向Y方向X方向Y方向M/kNm/m0。84。520.82.31
29、8。222.355。012。568.744。54h08070807080708070计算钢筋面积/mm215993361118220128383228选用钢筋82008200812582008200820081258200实际配筋面积/mm2251251402251251251402251表4。2 支座截面配筋截面a支座b支座c支座d支座MkNm/m9。048。224。7010.02h080808080计算钢筋面积mm2396361206439选用钢筋8120813082008110实际配筋面积mm2419387251457（五)双向板支承梁设计按弹性理论设计支承梁。双向板支承梁承受的荷载如图
30、4所示：图4 双向板支承梁承受的荷载（1）纵向支承梁L1设计1）计算跨度.由于此结构属于内框架结构，梁在外墙上的支撑长度为墙厚a=300mm,内柱子的尺寸为400mm400mm.故：边跨计算跨度 =+a/2+b/2=4.8m； =1。025+b/2=4。763m取最小值=4。763m。中跨计算跨度 =4.8m。平均计算跨度 =4。782m所以跨度差（4。8-4.763)/4.8=0。007769.91kN。m属于第一类T形截面。正截面承载力计算。按弹性理论计算连续梁内力时,本设计资料图中中间跨和边跨的计算跨度都取为支座中心线间的距离，故所求的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线间的.而实际上正截
31、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，所以计算配筋时，将其换算到截面边缘。纵梁正截面承载力计算见表5。根据混凝土设计规范GB50010-2002第9.5.1条的规定,纵向受力钢筋的最小配筋率为0。2%和0。45中的较大值，这里即0。2%。表5中的配筋率满足要求,配筋形式采用分离式.表5 纵向支承梁L1正截面受弯承载力计算 计算截面计算过程跨中1、5支座B、E跨中2支座C、D中间跨中lx69.91-50。7148。033.1770.7455.08-3。17V-69.91-69。1148。03-3.1786。755。03-3.170.0130.0890.0090.00060。0560。0100.00060。0130。0930.0090.00060。0580。0100。00060。9930.95309950.99970.97109950。99974354742982058434120选配钢筋220220218218220220218实配As(mm2)628628509509628628509配筋率0。420。420.340。34%0.42%0.42%0。34斜截面受剪承载力计算纵向支承梁L