1、建筑结构与受力分析课程实训任务书、指导书（钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计）钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书一、设计题目设计某多层工业建筑(某生产车间)的中间楼面(采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖)。二、设计内容(1)结构平面布置图：柱网、板、次梁及主梁的布置。(2)板的强度计算(按塑性内力重分布计算)。(3)次梁强度计算(按塑性内力重分布计算)。(4)主梁强度计算(按弹性理论计算)。(5)绘制结构施工图：1)结构平面布置图(1：200 或 1：100)。2)板的配筋图(1：50)。3)次梁的配筋图(1：50 或 1：25)。4)主梁的配筋图(1：40 或 1：20)及弯矩 M、剪力 V 的
2、包络图。5)钢筋明细表及图纸说明。三、设计资料1题号：题号见表 2.1，表中有 48 道题目，学生可以选择不同的题目。表 2.1 钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务表题号 活载标准值（Kn/m 2）楼盖大小（L1L2）(mm)4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.531.218.9 1 2 3 4 5 6 7 833.019.8 9 10 11 12 13 14 15 1633.620.7 17 18 19 20 21 22 23 2434.821.6 25 26 27 28 29 30 31 3236.022.5 33 34 35 36 37 38 39 4037.223.4 41
3、42 43 44 45 46 47 48四周为 370mm 砖墙承重，内设钢筋混凝土柱，截面尺寸为 400mm400mm，层高 4.5m。楼盖面层做法：20mm 厚水泥砂浆找平后做 10mm 厚水磨石面层。板底采用 20mm 厚混合砂浆天棚抹灰。3荷栽(1)楼面活荷载，见表 2.1。(2)楼面面层：水磨石地面 0.65kNm 2。 (3)钢筋混凝土容重：25kNm 3。(4)混合砂浆容重：17kNm 2。(5)水泥砂浆容重：20kNm 2。4材料(1)混凝土：C20、C25 或 C30。(2)钢筋：主梁及次梁受力筋可采用级或级钢筋，板内及梁内的其他钢筋可以呆用I 级或级。四、设计要求要求完成全
4、部的设计内容，完成设计计算书一份，设计图纸一套，建议手工画图和计算机画图各占一半。课程设计时间为 2 周。钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计指导书在现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖中，板、次梁、主梁的计算模型为连续板或连续梁，其中，次梁是板的支座，主梁是次梁的支座。柱或墙是主梁的支座。为了简化计算，通常作如下简化假定：(1)支座可以自由转动，但没有竖向位移。(2)不考虑薄膜效应对板内力的影响。(3)在确定板传给次梁的荷载以及次梁传给主梁的荷载时，分别忽略板、次梁的连续性，按简支构件计算支座竖向反力。(4)跨数超过五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差不超过 10时，可按五跨的等跨连续梁、板计算
5、。一、结构平面布置柱网及梁格布置应根据建筑物使用要求确定，因本题目中的某多层工业建筑生产车间在使用上无特殊要求，故结构布置应满足实用经济的原则，并注意以下问题：(1)梁格及柱网布置应力求简单、规整，以减少构件类型，便于设计和施工。(2)单向板的经济跨度一般为 1727m，次梁的经济跨度一般为 4o60m，主梁的经济跨度一般为 5O80m，同时宜为板跨的 3 倍(即设置二道次梁)，这样主梁的受力均匀，弯矩变化较为平缓，有利于主梁的受力。(3)对于板、次梁和主梁，实际上不宜得到完全相同的计算跨度，故可将中间各跨布置成等跨，而两边跨可布置得稍小些，但跨度相差不得超过 10。(4)使用要求中的大型设备
6、应直接由梁来支承，在大的孔洞边也应布置有梁，隔断墙下也宜布置有梁。(5)为了提高建筑物的侧向刚度，主梁宜沿建筑物的横向布置。(6)在混合结构中，梁的支承点尽量避开门窗洞口。二、板的设计(按塑性内力重分布计算)1板的分类单向板与双向板楼盖结构中每一区格的板一般在四边都有梁或墙支承，形成四边支承板。为了设计上的方便， 混凝土结构设计规范(GB 500102002)第 1012 条规定：(1)当长边与短边长度之比小于或等于 2o 时，应按双向板计算。(2)当长边与短边长度之比大于 2o，但小于 3o 时，宜按双向板计算；当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。(3)当长
7、边与短边长度之比大于或等于 3o 时，可按沿短边方向受力的单向板计算。2板的厚度板的厚度可根据表 22 确定。板厚的模数为 10mm。3板的计算简图板为多跨连续板，对于跨数超过五跨的等截面连续板，其各跨受荷相同，且跨度相差不超过 10时，均可按五跨等跨度连续板计算，也就是说，所有中间跨的内力和配筋都按第三跨来处理，如图 22(6)所示。板的受荷范围如图 21 所示，一般取 1m 板带宽进行计算，板的计算简图如图 22(a)所示，图中的 l1 为板的计算跨度，注意区别按弹性理论计算和按考虑塑性内力重分布计算时，计算跨度取值的不同。在计算假定中忽略了支座对被支承构件的转动约束，这对等跨连续梁、板在
8、恒荷载作用下带来的误差是不大的，但在活荷载不利布置下，次梁的转动将减小板的内力。为了使计算结果比较符合实际情况，采取增大恒荷载、相应减小活荷载，保持总荷载不变的方法来计算内力，以考虑这种有利影响。同理，主梁的转动也将减小次梁的内力，故对次梁也采用折算荷载来计算次梁的内力，但折算得少些。式中 g 和 q分别为单位长度上恒荷载和活荷载设计值；g和 q分别为单位长度上折算恒荷载和折算活荷载设计值。当板或梁搁置在砌体或钢结构上时，则荷载不作调整。4最不利活荷载布置的原则连续梁或板所受荷载包括恒荷载和活荷载两部分，其中活荷载的位置是变化的，所以在计算内力时，要考虑荷载的最不利组合和截面的内力包络图。活荷
9、载可能出现在某一跨或某几跨，也可能出现在每一跨。最不利活荷载布置的原则如下：(1)求某跨跨中最大正弯矩时，应在该跨布置活荷载，然后向两侧每隔一跨布置。(2)求某跨跨中最大负弯矩(即最小弯矩)时，应在该跨不布置活荷载，而在两相邻跨布置活荷载，然后每隔一跨布置。(3)求某支座截面最大负弯矩时，应在该支座相邻两跨布置活荷载，然后向两侧每隔一跨布置。 (4)求某支座截面最大剪力时，其活荷载布置与求该截面最大负弯矩时的布置相同。根据以上原则可确定活荷载最不利布置的各种情况，它们分别与恒荷载(满布各跨)组合在一起，就得到荷载的最不利组合。5用调幅法计算等跨连续梁、板在相等均布荷载和间距相同、大小相等的集中
10、荷载作用下，等跨连续板、连续梁各跨跨中和支座截面的弯矩设计值可分别按下列公式计算：承受均布荷载时： M=a m(g+q)l02承受集中荷载时： M=a m(G+Q)l0。式中 g 和 q分别为沿梁单位长度上的恒荷载设计值和活荷载设计值；G 和 Q分别为一个集中恒荷载设计值和一个集中活荷载设计值；am连续梁考虑塑性内力重分布的弯矩计算系数，按表 23 采用；集中荷载修正系数，按表 24 采用；lo计算跨度。在均布荷载和间距相同、大小相等的集中荷载作用下，等跨连续梁支座边缘的剪力设计值可分别按下列公式计算：式中 av考虑塑性内力重分布梁的剪力计算系数，按表 25 采用；n跨内集中荷载的个数；ln净
11、跨度。b配筋计算(1)正截面承载力计算。根据连续板各截面的最大弯矩进行正截面承载力计算，确定纵向受力钢筋面积、直径和根数。计算方法和普通受弯构件相同，可以按表 26 的格式进行计算。 b为混凝土的相对界限受压区高度，是指在适筋梁与超筋梁的界限破坏时，等效受压区高度与截面有效高度之比。 混凝土结构设计规范(GB 500102002)第 714 条规定： b=1(1+f y cuEs)。 cu为正截面的混凝土极限压应变，当处于非均匀受压，混凝土强度等级不超过 C50 时， cu =o0033 一(f cuk一 50)10-5，若按此式计算的 cu值大于 00033，取为 00033。当混凝土强度等
12、级不超过 C50 时， 1取为 10， 1取为08；当混凝土强度等级为 C80 时， 1取为 094， 1取为 074，其间按线性内插法确定。对有屈服点的钢筋， b的计算结果列于表 27，设计时可直接查用。(2)斜截面承载力计算。钢筋混凝土板在均布荷载作用下由于剪力较小而板截面面积较大，通常不会出现斜截面破坏，因此可以不计算斜截面承载力，也不必配置抗剪钢筋。 注 1位于次梁内跨上的板带，其内区格四周与梁整体连接，故其中间跨的跨中截面(M2、M3)和中间支座(Mc)计算弯矩可以减少 20，其他截面则不予减少。2为了便于施工，在同一板中，钢筋直径的种类不宜超过两种，并注意相邻两跨跨中及支座钢筋宜取
13、相同的间距或整数倍。b 混凝土强度等级cu 1 1HPB235HRB335HRB400C15 O0033 0.8 1O O614 0.550 O518C20 O0033 O8 1O O614 O550 O518C25 O0033 O8 1O O614 O550 O518C30 0.0033 O8 1O O614 O550 O518C35 0.0033 0.8 1O O614 O550 0.518C40 O0033 O8 1O O614 O550 O518C45 O0033 O8 1.0 O614 0.550 0.518C50 O0033 O8 1.0 O614 0.550 O518C55 0.
14、0033 0.79 O99 0.606 0.543 0.511C60 O0033 O78 0.98 O599 0.536 O505C65 O0033 O77 O97 O591 0.529 O498C70 O0033 O76 O96 0.583 O523 O492C75 O0033 O75 O95 O576 O516 O485C80 O0033 O74 O94 0.568 0.509 O479(3)纵向受力钢筋的最小配筋率。钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的配筋百分翠不应小于表 28 规定的数值。表 2.8 钢筋混凝土结构构件中纵向受力银筋的最小配筋百分率受力类型 最小配筋百分率()全部纵向钢筋
15、 O6受压构件 一侧纵向钢筋 0.2受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧的受拉钢筋 0.2 和 45ft/fy 中的较大值7板的构造要求(1)板的受力钢筋。由计算确定的受力钢筋有承受负弯矩的板面负筋和承受正弯矩的正筋两种。一般采用 HPB235 或 HRB335，直径为 6、8、10mm 或 12mm 的钢筋。支座负钢筋端部应做成直钩支撑在底模上，为了施工中不易被踩下，负钢筋直径一般不小于 8ram，宜采用 10mm 或 12mm。为了施工方便，选择板内正、负钢筋时，一般宜使它们的间距相同而直径不同，且直径不宜多手两种。连续板受力钢筋的配筋方式有弯起式和分离式两种。分离式配筋的钢筋锚固稍差，耗
16、钢量略高，但设计和施工都比较方便，是目前最常用的方式。当板厚超过 120mm 且所受动荷载不大时，可采用分离式配筋。当多跨单向板、多跨双向板采用分离式配筋时，跨中正弯矩钢筋宜全部伸入支座；支座负弯矩钢筋向跨内的延伸长度应覆盖负弯矩图并满足钢筋锚固的要求。当板厚超过 120mm，且承受的动荷载较大时，不宜采用分离式配筋，应采用弯起式配筋。弯起式配筋的钢筋锚固较好，可节省钢材，但施工较复杂。弯起钢筋弯起的角度一般采用 30。 ，当板厚超过 120mm 时，可采用 45。 。采用弯起式配筋，应注意相邻两跨跨中及中间支座钢筋直径和间距相互配合，间距变化应有规律。连续单向板分离式配筋形式中钢筋的截断，一
17、般可以按图 23 确定，图中口的取值为：当板上均布活荷载与均布恒荷载的比值 qg3 时，a=ln4；当 qg3 时，a=ln3。ln为板的净跨长。力方向布置分布钢筋。分布钢筋放在受力筋的内侧，以保证受力筋有足够的有效高度。单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的 15，且不宜小于该方向板截面面积的 015；分布钢筋的间距不宜大于 250ram，直径不宜小于 6mm；对集中荷载较大的情况，分布钢筋的截面面积应适当增加，其间距不宜大于 200mm。分布钢筋的主要作用为：浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置；承受混凝土收缩和温度变化所产生的内力；承受并分布板上局部荷载产生的内力；对
18、四边支承板，可承受在计算中未考虑但实际存在的长跨方向的弯矩。3)与承重砌体墙垂直的附加负筋。对 图 24 现浇板中与梁垂直的构造钢筋与支承结构整体浇筑或嵌固在承重砌体墙内 1 一主梁；2 一次梁；3 一板的受力钢筋；的现浇混凝土板，应沿支承周边配置上部构 c 4 一上部构造钢筋造钢筋，其直径不宜小于 8mm，间距不宜大于 200mm，并应符合下列规定： ； 。现浇楼盖周边与混凝土梁或混凝土墙整体浇筑的单向板或双向板，应在板边上部设置垂直予板边的构造钢筋，其截面面积不宜小于板跨中相应方向纵向钢筋截面面积的13；该钢筋自梁边或墙边伸入板内的长度，在单向板中不宜小于受力方向板计算跨度的15；在双向板
19、中不宜小于板短跨方向计算跨度的 14；在板角处该钢筋应沿两个垂直方向布置或按放射状布置；当柱角或墙的阳角突出到板内且尺寸较大时，亦应沿柱边或墙阳角边布置构造钢筋，该构造钢筋伸入板内的长度应从柱边或墙边算起。上述上部构造钢筋应按受拉钢筋配置，锚固在梁内、墙内或柱内。嵌固在砌体墙内的现浇混凝土板，其上部与板边垂直的构造钢筋伸入板内的长度，从墙边算起不宜小于板短边跨度的 17；在两边嵌固于墙内的板角部分，应配置双向上部构造钢筋，该钢筋伸入板内的长度从墙边算起不宜小于板短边跨度的 14；沿板的受力方向配置的上部构造钢筋，其截面面积不宜小于该方向跨中受力钢筋截面面积的 13；沿非受擞赣囱配景的上部构造钢
20、筋，可根据经验适当减少。8绘制板的配筋示意图详见第 23 节钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计实例。三、次梁的设计(按塑性内力重分布计算)1次梁的截面尺寸确定，次梁的截面高度可根据表 29 确定。次梁的截面宽度一般可取为其截面高度的121/3。项次 构件种类 简支 一端连续 两端连续 悬臂次梁 L/20 L/18.5 L/25 L/81 整体肋形梁主梁 l12 l13.5 l15 l62 独立梁 112 113.5 115 l6注 1表中 l 为梁的计算跨度。2当 l9m 时，表中数值乘系数 12。3表中数值适用于普通混凝土和 fy400Nmm2 的钢筋。2计算简图当多跨连续次梁的跨数超过五跨，
21、并且各跨受荷相同，且跨度相差不超过 10时，可按五跨等跨度连续梁计算，所有中间跨的内力和配筋都按第三跨来处理，如图 25 所示。图中的 Zz 为次梁的计算跨度，注意区别按弹性理论计算和按考虑塑性内力重分布计算时计算跨度取值的不同。3荷载计算次梁所受荷载主要由板传来，即板的面荷载次梁间距，就是次梁所受的主要线荷载，另外要考虑次梁的自重和粉刷重量。注意计算次梁自重时只需考虑次梁肋的自重。4内力计算次梁的内力计算可以参考前面所讲用调幅法计算等跨连续梁、板的内容。5配筋计算(1)正截面承载力计算。在现浇板肋梁楼盖中，板可作为次梁的上翼缘。在次梁跨中正弯矩区段，板位于受压区，故应按 T 形截面计算；在支
22、座附近韵负弯矩区段，板处于受拉区，应按矩形截面计算。当次梁考虑塑性内力重分布时，调幅截面的相对受压区高度应满足O35h。的限制。根据次梁各截面的最大弯矩进行正截面承载力计算，确定纵向受力钢筋面积、直径和根数，可以参考表 26 的格式进行计算。(2)斜截面承载力计算。钢筋混凝土次梁斜截面承载力的计算方法与普通受弯构件相同，建议参考表 26 的形式，列表进行计算。在斜截面受剪承载力计算中，为避免梁因出现剪切破坏而影响其内力重分布，应将计算所需的箍筋面积增大 20。增大范围是：当为集中荷载时，取支座边至最近一个集中荷载之间的区段；当为均布荷载时，取 105h。 ，矗。为梁截面的有效高度。6配筋构造次
23、梁的配筋方式有弯起式和连续式，一般连续式配筋形式施工方便，应用广泛。沿梁长纵向钢筋的弯起和切断，原则上应按弯矩及剪力包络图确定。但对于相邻跨跨度相差不超过 20，活荷载和恒荷载的比值 qg3 的连续染，可参考图 26 布置钢筋。钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋，其伸入梁支座范围内的锚固长度 k 应符合下列规定：当 V0.7f tbh0时，l as5d；当 V0.7ftbh0时，带肋钢筋 las12d，光面钢筋乙15d，d 为纵向受力钢筋的直径。若纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固长度不符合上述要求时，应采取在钢筋上加焊锚固钢板或将钢筋端部焊接在梁端预埋件上等有效锚固措施。对截面
24、高度 h800mm 的梁，其箍筋直径不宜小于 8mm；对截面高度矗800mm 的梁，其箍筋直径不宜小于 6mm。梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径尚不应小于纵向受压钢筋最大直径的 o25 倍。当梁中配有按计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋应做成封闭式；此时，箍筋的间距不应大于 15d(d 为纵向受压钢筋的最小直径)，同时不应大于400mm；当一层内的纵向受压钢筋多于 5 根且直径大于 18mm 时，箍筋间距不应大于 10d；当梁的宽度大于 400mm 且一层内的纵向受压钢筋多于 3 根时，或当梁的宽度不大于 400mm但一层内的纵向受压钢筋多于 4 根时，应设置复合箍筋。梁内架立钢筋的直径
25、，当梁的跨度小于 4m 时，不宜小于 8mm；当梁的跨度为 46m 时，不宜小于 lOmm；当梁的跨度大于 6m 时，不宜小于 12mm。7、绘制次梁的配筋图详见设计实例。四、主梁的设计（按弹性理论计算）1、 1、 主梁的截面尺寸确定主梁的截面高度也可根据表 2.9 确定。主梁的截面宽度一般可取其截面高度的 1/21/3。2计算简图及荷栽由于钢筋混凝土主梁的抗弯刚度比钢筋混凝土柱大得多，故可将主梁视作铰支于钢筋 混凝土柱的连续梁进行计算。主梁的计算简图如图 27 所示。主梁除承受自重和直接作用图 27 主梁计算简图 用结构力学中所述的方法进行。为了减轻计算工作量，对于等跨连续板、连续梁在各种不
26、同布置的荷载作用下的内力系数，已制成计算表格，设计时可直接从表中查得内力系数。4配筋计算(1)正截面承载力计算。根据主梁各截面的最大弯矩进行正截面承载力计算，确定纵向受力钢筋面积、直径和根数，可以参考表 26 的格式进行计算。因梁、板整体浇筑，板也可作为主梁的上翼缘。故主梁跨内截面按 T 形截面计算，支座截面按矩形截面计算。 受到次梁传来的集中荷载的作用。次梁顶部在负弯矩作用下将产生裂缝，如图 29(a)所示。因次梁传来的集中荷载将通过其受压区的剪切商传至主梁截面高度的中、下部，使其下部混凝土可能产生斜裂缝见图 29(b)，最后被拉脱而发生局部破坏。因此，为保证主梁在这些部位有足够的承载力，位
27、于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋(箍筋、吊筋)承担，如图 210 所示，附加横向钢筋宜优先采用附加箍筋。箍筋应布置在长度为 s 一 2。+36 的范围内。当采用吊筋时，其弯起段应伸至梁上边缘，且末端水平段长度在受拉区不应小于 20d，在受压区不应小于 lOd，d 为弯起钢筋的直径。附加横向钢筋所需的总截面面积应符合下式：fyv附加箍筋的抗拉强度设计值；Asb一根吊筋的截面面积；Asv1单肢箍筋的截面面积；m附加箍筋的排数；n在同一截面内附加箍筋的肢数；a一吊筋与梁轴线间的夹角。6绘制主梁配筋示意图根据计算结果及构造要求绘制主梁配筋示意图，详见第 23 节钢筋混凝土单向
28、板肋梁 楼盖课程设计实例。在绘制主梁配筋示意图时，需要注意钢筋混凝土梁支座截面负弯矩纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断。当必须截断时，应符合以下规定：构件类型 挠度限值手动吊车 lo500 吊车梁电动吊车 lo600当 lo9m 时 lo300(Zo400)2裂缝验算结构构件正截面的裂缝控制等级分为三级。裂缝控制等级的划分应符合下列规定：(1)1 一级严格要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。(2)二级一般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力大于混凝土轴心抗拉强度标准值；按荷载效应准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不宜
29、产生拉应力，当有可靠经验时可适当放松。(3)三级允许出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过表 211 规定的最大裂缝宽度限值。 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构环境类别 裂缝控制等级 wlim(mm) 裂缝控制等级 wlim(mm)一 三 O3(O4) 三 O2二 三 O2 二 一三 三 O2 一 一注 1表中的规定适用于采用热轧钢筋的钢筋混凝土构件和采用预应力钢丝，钢绞线及热处理钢筋的预应力混凝土构件当采用其他类别的钢丝或钢筋时，其裂缝控制要求可按专门标准确定。2对处于年平均相对湿度小于 60地区一类环境下的受弯构件，其最大裂缝宽度限值或采用括号内的数值。3在一类环境下，对钢筋混凝土屋架，托架及需作疲劳验算的吊车梁，其最大裂缝宽度限值应取为 o2mm；对钢筋混凝土屋面梁和托梁，其最大裂缝宽度限值应取为o3mm。4表中的最大裂缝宽度限值用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度。六、有关制图的一些说明1图纸采用 2 号或 2 号加长图纸。2字体及图线图纸上所有字体一律采用仿宋字，所有图线、图例及尺寸标注均须符合制图标准。3钢筋明细表钢筋明细表可以参考表 212 的形式。构件名称编号简图(mm)直径(mm)长度(mm)数量总长(m) 板 次粱 主粱
