19号钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书.docx
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19号钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书
钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书
1、楼盖梁格布置及截面尺寸确定
(1)、楼盖梁格布置:
根据任务要求,L1×L2=6.6m×6.0m,确定主梁的跨度为6.6m,次梁的跨度为6.0m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.2m。
按高跨比条件要求板的厚度h≥L/40=2200/40=55㎜,对工业建筑的楼板,要求h≥80㎜,所以板厚取h=80㎜。
(2)、次梁截面高度:
次梁截面高度满足:
h=(1/18~1/12)l=(1/18~1/12)×6000=333~500mm,取h=500mm
截面宽:
b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×500=167~250mm,取b=200mm。
次梁截面尺寸为:
200mm×500mm
主梁截面高度应满足:
h=(1/14~1/8)l=(1/14~1/8)×6600=6600/14=471~825mm,取h=650mm
截面宽度b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×650=217~325mm,取b=300mm。
主梁截面尺寸为:
300mm×650mm
楼盖结构的平面布置图如图所示。
2、板的设计——按考虑塑性内力重分布设计
(1)、荷载计算
恒荷载标准值
20mm厚水泥沙浆面层:
0.02×20=0.4KN/㎡
10mm厚水磨石面层:
0.65KN/㎡
80mm厚钢筋混凝土板:
0.08×25=2.0KN/㎡
20mm厚混合沙浆天棚抹灰:
0.02×17=0.34KN/㎡
小计3.39KN/㎡
活荷载标准值:
5.5KN/㎡
因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于
,所以活荷载分项系数取
,
恒荷载设计值:
g=3.39×1.2=4.068KN/㎡
活荷载设计值:
q=5.5×1.3=7.15KN/㎡
荷载设计总值:
g+q=11.218KN/㎡
(2)、计算简图
取1m板宽作为计算单元,板的实际结构如图所示,由图可知:
次梁截面宽为b=200mm,现浇板在墙上的支承长度为a=
,则按塑性内力重分布设计,板的计算跨度为:
边跨按以下二项较小值确定:
l01=ln+h/2=(2200-120-200/2)+80/2=2020mm
l011=ln+a/2=(2200-120-200/2)+120/2=2040mm
故边跨板的计算跨度取l01=2020mm
中间跨:
l02=ln=2200-200=2000mm
板的计算简图如图所示。
(3)、弯矩设计值
因边跨与中跨的计算跨度相差(2020-2000)/2100=1.3%<10%,可按等跨连续板计算。
由资料可查得:
板的弯矩系数αM,,板的弯矩设计值计算过程见下表:
板的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
l01=2.02
l01=2.02
l02=2.00
l02=2.00
(kN.m)
11.218×2.02×2.02/11=4.16
-11.218×2.02×
2.02/11=-4.16
11.218×2.00×
2.00/16=2.80
-11.218×2.00×
2.00/14=-3.21
(4)、配筋计算——正截面受弯承载力计算
板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C25混凝土a1=1.0,fc=11.9N/mm2,HPB235钢筋,fy=210N/mm2。
对轴线②~⑤间的板带,考虑起拱作用,其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%,为了方便,近似对钢筋面积折减20%。
板配筋计算过程见下表
板的配筋计算
截面位置
1
B
2
C
弯矩设计值(
)
4.16
4.16
2.80
3.21
αs=M/α1fcbh02
0.097
0.097
0.065
0.075
0.102
0.102
0.068
0.078
轴线
①~②⑤~⑥
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc/fy
348
348
230
265
实际配筋(mm2)
10@200
10@200
8@200
8@180
As=393
As=393
As=251
As=279
轴线②~⑤
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc/fy
278
278
0.8×230=184
0.8×265=212
10@200
10@200
8@200
8@180
配筋率验算pmin=0.45ft/fy=0.45×1.27/210=0.27%
0.51%
0.51%
0.45%
0.45%
(5)板的配筋图绘制
板中除配置计算钢筋外,还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。
板的配筋图如图所示。
3、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计
(1)荷载设计值:
恒荷载设计值
板传来的荷载:
4.068×2.2=7.458KN/m
次梁自重:
0.2×(0.5-0.08)×25×1.2=2.52KN/m
次梁粉刷:
2×0.015×(0.5-0.08)×17×1.2=0.257KN/m
小计g=10.235KN/m
活荷载设计值:
q=7.15×2.2=15.73KN/m
荷载总设计值:
q+g=15.73+10.235=25.965KN/m
(2)、计算简图
由次梁实际结构图可知,次梁在墙上的支承长度为a=240mm,主梁宽度为b=300mm。
次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定:
l01=ln+h/2=(6000-120-300/2)+240/2=5850mm;l01=1.025ln=1.025×6000=6150mm
故边跨板的计算跨度取l01=5850mm;中间跨:
l02=ln=6000-300=5700mm
计算简图如图所示。
(3)、弯矩设计值和剪力设计值的计算
因边跨和中间跨的计算跨度相差(5850-5700)/5850=2.56%<10%,可按等跨连续梁计算。
由表可分别查得弯矩系数
和剪力系数
。
次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表:
次梁的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
l01=5.85
l01=5.85
l02=6.0
l02=6.0
(kN.m)
25.965×5.852/11=80.78
-25.965×5.852/11=-80.78
25.965×6.02/16=55.54
-25.965×6.02/14=-63.47
次梁的剪力设计值的计算
截面位置
A
边支座
B(左)
离端第二支座
B(右)
离端第二支座
C
中间支座
剪力系数
0.45
0.6
0.55
0.55
净跨度ln
ln1=5.73
ln1=5.73
ln2=5.7
ln2=5.7
(kN)
0.45×25.965×6.03=66.95KN
0.6×25.965×6.03=89.27KN
0.55×25.965×6.0
=81.40KN
0.55×25.965×6.0
=81.40KN
(4)、配筋计算
①正截面抗弯承载力计算
次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算,其翼缘宽度取下面二项的较小值:
bf=l0/3=6000/3=2000mm;bf=b+Sn=2000+2000-2000=2000mm
故取bf=2000mm
C25混凝土a1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2;纵向钢筋采用HRB335,fy=300N/mm2,箍筋采用HPB235,fyv=210N/mm2,ho=500-35=465mm。
判别跨中截面属于哪一支座截面按矩形截面计算,正截面承载力计算过程列于表。
②斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。
复核截面尺寸:
hw=h0-bf=465-80=385mm且hw/b=465/200=1.93<4,故截面尺寸按下式计算:
0.25bcfcbho=0.25×1.0×11.9×200×465=276.7KN>Vmax=89.27KN,故截面尺寸满足要求
次梁正截面受弯承载力计算
截面
1
B
2
C
弯矩设计值(
)
80.78
80.78
55.54
63.47
αs=M/α1fcbh02
0.015
0.157
0.011
0.123
0.015
0.172
0.011
0.132
选
配
钢
筋
计算配筋(mm2)AS=ξbh0α1fc/fy
551
633
378
487
实际配筋(mm2)
3Ф18
3Ф18
2Ф16+1Ф18
2Ф16+1Ф18
As=763
As=763
As=656
As=656
次梁斜截面承载力计算见下表:
截面
A
C
V
66.95
89.27
81.40
81.40
276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足
82.7>V
箍筋按构造配筋
82.7 需配箍筋 82.7>V 箍筋按构造配筋 82.7>V 箍筋按构造配筋 选用钢筋 2Ф8@200 2Ф8 2Ф8@200 2Ф8@200 —— 100.6 —— —— —— 276.1 —— —— 实配箍筋间距 —— 200 —— —— —— 144.1>V 满足 —— —— (5)施工图的绘制 次梁配筋图如图所示,其中次梁纵筋锚固长度确定: 伸入墙支座时,梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定: l=la=afyd/ft=0.14×300×22/1.27=727.6,取750mm. 伸入墙支座时,梁底面纵筋的锚固长度按确定: l=12d=12 18=216mm,取250mm. 梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=12 22=264mm,取300mm. 纵筋的截断点距支座的距离: l=ln/5+20d=5730/5+20x18=1506mm,取1550mm. 4、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计: (1)、荷载设计值(为简化计算,将主梁的自重等效为集中荷载) 次梁传来的荷载: 10.235×6.3=64.48KN 主梁自重(含粉刷): [(0.65-0.08)×0.3×2.2×25+2×(0.65-0.08)×0.015×17×2.2]×1.2=11.158KN 恒荷载设计值: G=64.48+11.158=75.64KN 活荷载设计值: Q=7.15×2.2×6.0=94.38KN 荷载总设计值: G+Q=75.64+94.38=166.95KN (2)、计算简图 主梁的实际结构如图所示,主梁端部支承在墙上的支承长度a=370mm,中间支承在400mm×400mm的混凝土柱上,其计算跨度按以下方法确定: 边跨: l0=ln+a/2+b/2=(6600-200-120)+400/2+400/2=6430mm l0=1.025ln+b/2=1.025×(6600-200-120)+200=6480mm 故l0取6430mm 中跨l0=6600mm 计算简图如图所示。 (3)、内力设计值计算及包络图绘制 因跨度相差不超过10%,可按等跨连续梁计算。 为方便计算,取l0=6600mm ①弯矩值计算: ,式中k1和k2由附表1查得。 Gl=64.48×6.6=499.2 ;Ql=94.38×6.6=622.91 主梁的弯矩设计值计算( ) 项次 荷载简图 弯矩图示意图 1 恒载 0.244 -0.267 0.067 -0.267 116.864 -128.071 32.090 -128.071 2 活载 0.289 -0.133 -0.133 -0.133 180.020 -82.847 -82.847 -82.847 3 活载 -0.044 -0.133 0.200 -0.133 -27.408 -82.847 124.582 -82.847 4 活载 0.229 -0.311 0.096 -0.089 142.646 -193.724 59.799 -55.439 5 活载 -0.030 -0.089 0.170 -0.311 -18.482 -55.439 105.894 -193.724 组合项次 Mmin(kN·m) ①+③ ①+④ ①+② ①+⑤ 89.46 -321.80 -50.76 -321.80 组合项次 Mmax(kN·m) ①+② ①+⑤ ①+③ ①+④ 296.88 -183.51 156.67 -183.51 ②、剪力设计值: 不同截面的剪力值经过计算如表所示。 主梁的剪力计算(kN) 项次 荷载简图 ① 恒载 0.733 -1.267 1.000 53.192 -91.944 72.568 ② 活载 0.866 -1.134 0.000 81.733 -107.027 0.000 ④ 活载 0.689 -1.311 1.222 65.028 -123.732 115.332 ⑤ 活载 -0.089 -0.089 0.788 -8.400 -8.400 74.371组合项次 Vmax(kN)①+②①+⑤①+④134.93-100.34187.90组合项次 Vmin(kN)①+⑤①+④①+②44.79-215.6872.57③弯矩、剪力包络图绘制 EMBEDAutoCAD.Drawing.17 (4)、配筋计算承载力计算 C25混凝土,a1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2;纵向钢筋HRB335,其中fy=300N/mm2,箍筋采用HPB235,fyv=210N/mm2. ①正截面受弯承载力计算及纵筋的计算 跨中正弯矩按T形截面计算,因 翼缘计算宽度按lo/3=6.6/3=2.2m和b+Sn=0.3+6.6-0.3=6.6m,中较小值确定,取b’f=2200mmB支座处的弯矩设计值: MB=Mmax-Vob/2=-301+210.75×0.4/2=-342.26KN·m 判别跨中截面属于哪一类T形截面 a1fcb’fh’f(ho-h’f/2)=1.0×11.9×2200×80×(615-40)=1421.8KN.m>M1>M2. 属于第一类T形截面。 正截面受弯承载力的计算过程如下: 主梁正截面受弯承载力及配筋计算 截面 1 B 2 弯矩设计值(kN.m) 296.88 -321.80 156.67 αs=M/α1fcbh02 0.030 0.238 0.016 0.030<0.518 0.277<0.518 0.016<0.518 选配 钢筋 计算配筋(mm2)AS=ξbh0α1fc/fy 1634 2024 856 实际配筋(mm2) 6 20 6 22 4 18 As=1885 As=2285 As=1018 ②箍筋计算——斜截面受剪承载力计算 验算截面尺寸: hw=ho-b’f=580-80=500mm且hw/b=500/300=1.7<4 =0.25×1.0×11.9×300×500=446.25KN>Vmax=215.68KN故截面尺寸满足要求 斜截面配筋计算: 主梁斜截面配筋计算 截面 A V 134.93 -215.68 187.9 548.9>V 截面满足 517.7>V 截面满足 517.7>V 截面满足 164.02>V 构造配筋 154.69 需配箍筋 154.69 需配箍筋 箍筋肢数、直径 2 8 2 8 2 8 —— 100.6 100.6 Vcs= +1.25 fyvAsvho/s 272.3>V 256.8>V 256.8>V 实配箍筋间距 150 150 150 _____ _____ _____ 选配弯起钢筋 _____ _____ _____ 验算最小配筋率 Psv=Asv/bs=100.6/300×150=0.00224>0.24ft/fyv=0.00145,满足要求 说明 为了施工方便,除加密区箍筋间距一律为150 5、两侧附加横向钢筋的计算: 由次梁传递给主梁的全部集中荷载设计值为: F=1.2×64.48+1.3×8×2×6.3=208.04KN 所需主梁内支撑次梁处附加吊筋面积为: As=F/2fysina=215680/(2×300×sin45°)=491.0mm2 选用2 20(As=628) (5)主梁正截面抗弯承载力图(材料图)、纵筋的弯起和截断 ①按比列绘出主梁的弯矩包络图 ②按同样比列绘出主梁的抗弯承载力图(材料图),并满足以下构造要求: 弯起钢筋之间的间距不超过箍筋的最大容许间距Smax;钢筋的弯起点距充分利用点的距离应大于等于h0/2。 按课本所述的方法绘材料图,并用每根钢筋的正截面抗弯承载力直线与弯矩包络图的交点,确定钢筋的理论截断点(即按正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面)。 当 时,且其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于h0或20d,钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于 。 若按以上方法确定的实际截断点仍位于负弯矩的受拉区,其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于1.3h0或20d。 钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于 。 主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定: 梁顶面纵筋的锚固长度: l=la=afyd/ft=0.14×300×22/1.27取880mm. 梁底面纵筋的锚固长度: 12d=12 22=264mm,取300mm ③检查正截面抗弯承载力图是否包住弯矩包络图和是否满足构造要求。 主梁的材料图和实际配筋图如图所示。
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