朱厚江钢筋混凝土整体现浇双向板楼盖结构设计.doc

朱厚江钢筋混凝土整体现浇双向板楼盖结构设计 塔里木大学混凝土结构课程设计 钢筋混凝土整体现浇双向板楼盖结构设计 1设计资料 本设计为单层工业厂房。设计时，只考虑竖向荷载作用，要求完成钢筋混凝土整体现浇双向板楼盖的结构设计。 根据初步设计成果，提出设计资料及数据如下： 1、墙体厚度370mm，结构横向长L1m，结构纵向长L 2m。楼梯位于该层平面的外部，本设计不予考虑。楼盖采用整体式单向（板道桥方向），双向板（房建方向）肋形结构； 2、该建筑位于非地震区； 3、建筑物安全级别为二级； 4、结构环境类别二类； 5、建筑材料等级： 混凝土强度等级：见表中所给； 钢筋：板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋HPB235级，梁中受力筋HRB335级； 6、荷载：钢筋混凝土重力密度为25kNm3，楼面面层为水磨石(25mm厚水泥砂浆，自重为20kNm2)；梁板天花为混合砂浆抹灰(15mm，重力密度为17kNm3)，楼面活荷载标准值见表1所示； 7、结构平面布置及初估尺寸：板的支承长度为120mm，梁的支承长度为240mm。柱：bh400mm400mm，柱子的高度为4m； 8、使用要求：梁、板允许挠度、最大裂缝宽度允许值见混凝土结构学课本附录； 9、地基承载力为250KN/m2； 10、采用的规范：混凝土结构设计规范(GB50010-2010)，建筑结构荷载规范(GB50092001)。 1 塔里木大学混凝土结构课程设计 1.1 楼面做法 水泥砂浆面层（25mm厚，容重20kN/m3） 钢筋混凝土现浇板（容重25kN/m3） 板底混合砂浆抹灰（15mm15mm厚，容重17kN/m3） 1.2 楼面荷载 永久荷载分项系数?G=1.2，可变荷载标准值为?Q=3.0KN/m2，分项系数1.4。 1.3 材料选用 22 混凝土C30（fc?11.9N/mm,ft?1.27N/mm）钢筋采用HPB235 （fy?210N/mm2 ）级钢筋。 1.4 结构平面布置 由上图可知，支承梁纵向布置，跨度为10000mm，支承梁横向布置，跨度为8000mm。按塑性理论方法计算，板的长边与短边之比小于2故为双向板梁楼盖。 2 板 塔里木大学混凝土结构课程设计 2双向板计算 2.1 确定板厚h和梁截面 板的厚度h=（11）l0x,且h>80mm（l0x为双向板的短向计算跨度）得h=200mm。拟?3040 设梁截面b?h=450mm?1000mm。 2.2 荷载计算 25mm水泥砂浆面层 0.025 20 = 0.50 kNm2 200mm钢筋混凝土板 0.20 25 =5.0 kNm2 15mm混合砂浆天棚抹灰 0.015 17= 0.255 kNm2 恒载标准值 5.755 kNm2 永久荷载设计值 g = 1.2 5.7556.9 kNm2 可变荷载设计值 q = 1.4 3.04.20 kNm2 合计 11.1 kNm2 2.3 按塑性理论计算 2.3.1 弯矩计算 （1）中间区格板A 计算跨度： lox?8.0m?0.45m?7.55m loy?10.0m?0.45m?9.55m n?loy7.55 9.55?1.26?0.6?1 l? ox 取n2，?2 采用分离式配筋，故得跨内及支座塑性绞线上的总弯矩分别为: Mx? loymx?9.55mx My?loxmx?0.6*7.55mx?4.53mx M?x?M?x?loymx?2?9.55mx?19.1mx M?y?M?y?loxmx?2?0.6?7.55mx?9.06mx 由于区格板A四周与梁连接，内力折减系数为0.8，代入到下式，即 3 塔里木大学混凝土结构课程设计 plox?Mx?M?2Mx?2My?Mx?M?(3loy?lox)yy12 29.552mx+24.53mx+219.1mx+29.06mx 0.8?11.1?7.552 (3?9.55?7.55)12= mx=10.54kN?m/m my?mx?0.6?10.54?6.32kN?m/m ?mx?21.08kN?m/mm?x?m?x ?my?12.64KN?m/mm?y?m?y （2）边区格板B计算跨度： lox0.450.12m?0.12m?m?7.595m?8.0m?22 loy?10.0m?0.45m?9.55m n?loy lox?9.55?1.267.595 ?0.6? 取1n2，?2 由于B区格板为三边连续一边简支，无边梁，内力不作折减。又由于长边支座弯距为已 m?0 ?知，mx?21.08KN?m/m x Mx?loymx?9.55mx My?loxmx?0.6*7.595mx?4.56mx M?x?loym?x?9.55?21.08?201.31?m ?0Mx ?M?loxmx?2?0.80?5.845mx?9.36mxy?My? 2plox?Mx?M?2Mx?2My?Mx?M?(3loy?lox)yy12代入 29.55mx+24.56mx+201.31+29.11mx 4 塔里木大学混凝土结构课程设计 0.8?11.1?7.5952 (3?9.55?7.595)=12 mx?15.89kN?m/m my?mx?0.6?15.89?9.53kN?m/m m?y?m?y?my?19.07kN?m/m （3）边区格板C 计算跨度： lox?8.0m?0.45?7.55m 0. loy?10.0m?0.45 2m?0.12m?0.12 2m?9.595m n?loy9.595 l?7.55?1.26?1.5 ox 则内力折减20% ?0.6?1 取n2，?2 由于短边支座弯距为已知，m?y?12.64kN?m/m m?y?0 Mx? loymx?9.59mx My?loxmx?0.6?7.55mx?4.53mx M?x?M?x?loymx?2?9.595mx?19.19mx M?y?loxm?y?7.55?12.64?95.43 M?y?0 2 2Mx?2My?M?x?M?M?plox x?M?(3loy?l 代入yy12ox) 29.595mx+24.53mx+219.19mx+95.43 0.8?11.1?7.552 (3?9.595?7.55)=12 mx?12.30KN.m/m my?mx?0.6?12.30?7.38kN?m/m 5 塔里木大学混凝土结构课程设计 ?mx?24.59kN?m/mm?x?m?x （4）角区格板D l?9.595m 计算跨度： lox?7.595m oy n? loylox?9.595?1.267.595 ?0.6? 取1n2，?2 ?m?x?24.59kN?m/m mx?0 m?y?19.07kN?m/m ?m?y?0 Mx?loymx?9.595mx My?loxmx?0.6?7.595mx?4.56mx M?x?loym?x?9.595?24.59?235.94 ?0Mx M?y?loxm?y?7.595?19.07?144.84 ?M?y?0 2plox?Mx?M?2Mx?2My?Mx?M?(3loy?lox)yy12代入 29.595mx+27.595mx+235.94+144.84 11.1?7.5952 (3?9.595?7.595)12= mx?21.81kN?m/m my?mx?0.6?21.81?13.09kN?m/m 2.3.2配筋计算 各区格板跨内及支座弯距已求得，取截面有效高度hox=200mm-25mm=175mm, hoy?165As? mm,即可以近似按m0.95fyh0计算钢筋截面面积，计算结果如表2.1，表2.2。 6 塔里木大学混凝土结构课程设计 表2.1 双向板跨中弯矩配筋 表2.2 双向板支座配筋 7 塔里木大学混凝土结构课程设计 3支承梁计算（按弹性理论） 梁的尺寸取为450mm1000mm，柱的尺寸为600mm600mm。双向板传给支承梁的荷载分布为:双向板长边支承梁上荷载承梯形分布，短边支承梁上荷载呈三角形分布。支承梁结构自重及抹灰荷载为均匀分布。如下图所示。 3.1 纵向支承梁 3.1.1荷载计算 梁自重 1.2250.45（1-0.2）=10.8kN/m 梁侧抹灰 21.2170.015(1-0.2)=0.49kN/m 梁传来的均布荷载 g1=10.8+0.49=11.29kN/m 板传来的恒载（三角形荷载） g2=6.9kN/m28m=55.2kN/m 板传来的活荷载 q=4.2kN/m28m=33.6kN/m 3.1.2计算跨度 主梁端部搁置在壁柱上，其支撑长度为370mm，柱的截面尺寸为400mm400mmm。计算跨度计算如下。 边跨 ln=8?0.37?0.2?7.615m 2 8 塔里木大学混凝土结构课程设计 l0?ln? ab0.370.4?7.615?8m 2222 ?1.025ln?7.805m则取l0?7.805m 中间跨 ln=8-0.4=7.6m l0?ln?7.6 则取l0?7.6m 跨度差 （7.805-7.6）/7.805=2.6%<10% 则可以按等跨连续梁计算 计算简图如下 3.1.3弯矩及剪力计算 在各种不同分布的荷载作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系表进行，支座截面最大弯矩计算，通过查表知其中求M时。其结果如下： 9 塔里木大学混凝土结构课程设计 横梁弯矩包络图（单位：KN/m） 10 塔里木大学混凝土结构课程设计 横梁剪力包络图（单位：KN） 3.1.4截面支承梁计算 主梁跨内截面按T形截面计算，其翼缘计算宽度为 11 b?f?l0?7805?2602mm 33边跨 11 b?f?l0?7600?2533mm 33中间跨 取 h0?1000mm?70mm?930mm 判别T形截面类型 边跨 ?1fcb?fh?f(h0? h?f2 )?1.0?14.3?2602?200?(930? 200 )?6176.6kN?m?Mmax2 中 跨 ?1fcb?fh?f(h0? h?f 2 均属于第一类T形截面 )?1.0?14.3?2533?200?(930? 200 )?6012.8kN?m?Mmax2 支座截面按矩形截面计算，支座与跨中均按一排钢筋考虑，取h0=930mm 11 塔里木大学混凝土结构课程设计 3.2 纵向支承梁 3.2.1荷载计算 梁自重 1.2250.25（1-0.2）=6kN/m 梁侧抹灰 21.2170.015(1-0.2)=0.49kN/m 梁传来的均布荷载 g1=6+0.49=6.49kN/m 板传来的恒载（T形荷载） g2=6.49kN/m28m=51.92kN/m 板传来的活荷载 q=4.2kN/m28m=33.6kN/m 3.2.2计算跨度 主梁端部搁置在壁柱上，其支撑长度为370mm，柱的截面尺寸为400mm400mmm。计算跨度计算如下。 边跨 ln= 10? 0.370.4 ?9.615m 22 ab0.370.4?9.615?102222m l0?ln? l ?1.025ln?1.025?9.615?9.855m 则取0=9.855m 12 塔里木大学混凝土结构课程设计 中间跨 ln?10?0.4?9.6m l0?ln?9.6m 则取l0?9.6m 跨度差 （9.855-9.6）/9.855=2.6%<10% 则可以按等跨连续梁计算 计算简图如下 3.2.3弯矩及剪力计算 将支承梁上的梯形荷载根据支座截面弯矩相等的原则换算为等效均布荷载，如图 通过等效转换计算得板传来的T形恒荷载（g2=28.14kN/m）转换为均布荷载为19.64kN/m,板传来的T形活荷载（q=31.2kN/m0转换为均布荷载为21.78kN/m. 按等效均布荷载确定支座截面弯矩值，然后再按单跨梁在梯形荷载作用下按结构力学的方法求得梁跨内截面弯矩和支 13 塔里木大学混凝土结构课程设计 纵梁弯矩包络图（单位：KN/m） 纵梁的剪力包络图（单位：KN） 3.2.4截面支承梁计算 主梁跨内截面按T形截面计算，其翼缘计算宽度为 11b?f?l0?9855?3285mm33边跨 11b?f?l0?9600?3200mm33中间跨 取 h0?1000mm?700mm?930mm 判别T形截面类型 14 塔里木大学混凝土结构课程设计 边跨 ?1fcb?fh?f(h0? h?f2 h?f2 )?1.0?14.3?3285?200?(930? 200 )?7797.9kN?m?Mmax2 中 跨 ?1fcb?fh?f(h0? )?1.0?14.3?3200?200?(930? 200 )?7596.2kN?m?Mmax2 均属于第一类T形截面 支座截面按矩形截面计算，支座与跨中均按二排钢筋考虑，取h0?930mm 跨内负截面在负弯矩作用下按矩形截面计算h0?930mm 15 塔里木大学混凝土结构课程设计 4在荷载效应的准永久组合作用下，受弯构件（A区格）的裂缝验算 4.1A区格梁的裂缝验算 Mgk?114.38KN?m Mqk?123.21KN?m 由结力求解器3种荷载组合的最大弯矩: 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ，按下列公式计算： 准永久荷载效应组合： Mq?MGK?qiSQik?114.38?0.7?123.21?200.6KN?m i?1 n ?1.1?0.65 ftk ?te?s ?sq? Mq0.87h0As Oy方向 200.6?106 ?s?197.40N/mm2 0.87h0As0.87?930?1256 Mq 2 T形截面，Ate?0.5bh?0.5?450mm?1000mm?225000mm ?te? As1256?0.56%?1%Ate225000 ftk ?1.1?0.65 取?te?0.01 ?1.1?0.65 ?te?s 2.01 ?0.438 0.01?197.40 16 塔里木大学混凝土结构课程设计 ?max?cr? ?sEs(1.9cs?0.08deq?te)?1.9?0.438?197.402.0?105(1.9?30?0.0820)?0.178?0.20.01 满足要求，可以。 Oy方向 准永久荷载效应组合： Mq?MGK?qiSQik?94.78?0.7?113.21?174.027KN?mi?1n ?EEs2.0?105 ?6.7Ec3.0?104 2 T形截面，Ate?0.5bh?0.5?450mm?1000mm?225000mm ?te? As1256?0.56%?1%Ate225000 ftk?1.1?0.65 取?te?0.01 ?1.1?0.65?te?s2.01?0.3490.01?174.027 ?max?cr? ?sEs(1.9cs?0.08deq?te)?1.9?0.349?197.402.0?105(1.9?30?0.0820)?0.142?0.20.01 满足要求，可以。 4.2A区格板的裂缝验算 同理：裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ，按下列公式计算 ?1.1?0.65 ftk?te?s ?sq? Mq0.87h0As Oy方向 10.54?106 ?s?41.49N/mm2 0.87h0As0.87?930?314 Mq 2 矩形截面，Ate?0.5bh?0.5?1000mm?200mm?100000mm 17 塔里木大学混凝土结构课程设计 ?te?As314?0.314%?1%Ate100000 ftk?1.1?0.65 取?te?0.01 ?1.1?0.65?te?s2.01?0.2取0.20.01?41.49 ?max?cr? ?sEs(1.9cs?0.08deq?te)?1.9?0.20?41.492.0?105(1.9?65?0.088)?0.015?0.20.01 满足要求，可以。 Ox方向 6.32?106 ?s?205.50N/mm2 0.87h0As0.87?175?202 Mq 2A?0.5bh?0.5?1000mm?200mm?100000mmte 矩形截面， ?te?As202?0.202%?1%Ate100000 ftk?1.1?0.65 ?te?0.01 ?1.1?0.65?te?s2.01?0.460.01?205.50 ?max?cr? ?sEs(1.9cs?0.08deq?te)?1.9?0.46?205.502.0?105(1.9?65?0.086)?0.154?0.20.01 满足要求，可以。 5挠度验算(以A区格为例） 5.1A区格梁的挠度验算 1)钢筋弹性模量与混凝土模量的比值 ?E： ?EEs2.0?105 ?6.7Ec3.0?104 2)受压翼缘面积与腹板有效面积的比值 T形截面： 18 ?f： 塔里木大学混凝土结构课程设计 Ox方向 ?f?2233?200?1.20930?400 3000?200?1.61930?400 Oy方向 ?f? 3)纵向受拉钢筋配筋率 ? Ox方向As1256?0.3%bh0450?930 ? Oy方向As2776?0.66%bh0450?930 4)钢筋混凝土受弯构件的 Bs 按公式计算: EsAsh02 Bs?61.15?0.2?1?3.5?f 2.0?105?1256?9302 Bs?3.48?105KN?m2 6?6.7?0.0031.15?0.349?0.2?1?3.5?1.2Ox方向 2.0?105?2776?9302 Bs?6.46?105KN?m2 6?6.7?0.00661.15?0.438?0.2?1?3.5?1.61Oy方向 5)考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数? 当?0时，?2.0 Bs 受弯构件的长期刚度 B，可按下列公式计算 B? Bs3.48?105 B?1.74?105KN?m2 ?2 Ox方向 6.46?105 B?3.23?105KN?m2 ?2Oy方向 Bs 6)挠度?f?5Mql0 48B Ox方向 ?f?5Mql048B?5?197.4?760048?1.74?105?0.89?7600?30.4250 可以满足规范要求 19 塔里木大学混凝土结构课程设计 Oy方向 ?f?5Mql0 48B?5?174.027?9600 48?3.23?105?0.54?9600?32300 可以满足规范要求 5.2A区格板的挠度验算 1)钢筋弹性模量与混凝土模量的比值 ?E： Es2.1?105 ?E?7.5Ec2.8?104 2)受压翼缘面积与腹板有效面积的比值 矩形截面： Ox方向 ?f： ?f?0 Oy方向 ?f?0 3)纵向受拉钢筋配筋率 ? Ox方向As314?0.2%bh01000?175 As202?0.2%bh01000?175 ? Oy方向 4)钢筋混凝土受弯构件的 Bs 按公式计算: EsAsh02 Bs?61.15?0.2?1?3.5?f 2.0?105?314?1752 Bs?3.77?103KN?m2 6?6.7?0.0021.15?0.2?0.2?1Ox方向 2.0?105?314?1752 Bs?3.77?103KN?m2 6?6.7?0.0021.15?0.2?0.2?1Oy方向 5)考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数? 当?0时，?2.0 受弯构件的长期刚度 B，可按下列公式计算 20 塔里木大学混凝土结构课程设计 B?Bs? Bs3.77?103 B?1.89?103KN?m2 ?2 Ox方向 3.77?103 B?1.89?103KN?m2 ?2Oy方向 Bs 6)挠度?f?5Mql0 48B Ox方向 ?f?5Mql0 48B?5?10.54?7600 48?1.89?103 ?4.41?7600?30.4250 可以满足规范要求 9600?32300可以满足规范要求 Oy方向 ?f?5Mql048B5?6.32?960048?1.89?103?3.34? 6柱的配筋计算 柱的平面布置图 6.1梁传至柱端的荷载 g?11.29KN/m?(10?8)m?55.2KN/m?10m?55.2KN/m?8m?1196.82KN q?33.60KN/m?10m?33.6KN/m?8m?604.8KN 由可变荷载效应控制组合 N?GNGK?QNQK?1.2?1196.82KN?1.4?604.8KN?2281.92KN 21 塔里木大学混凝土结构课程设计 (2)由永久荷载效应控制的组合 N?GNGK?Q?cNQK?1.35?1196.82KN?1.4?0.7?604.8KN?2208.41KN有以上可知，以可变荷载效应控制的组合为主 故取N?2281.92KN l04000?6.7?7N?0.9?(fyAs?fcA)b600柱子轴心受压： ?1 As?N?fcA0.9? fy2281.92?103?14.39?450?4501?0.99?0300 2则按构造配筋 As?minbh?0.6%?600mm?600mm?2160mm 24? 12?8?16(A?2060mm) s选 柱子截面配筋图 22