单向板肋梁楼盖设计

单向板肋梁楼盖设计

摘 要：建筑设计是指建筑物在建造之前，设计者按照建设任务，把施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题，事先作好通盘的设想，拟定好解决这些问题的办法、方案，用图纸和文件表达出来充分满足建筑物的各种使用要求。

按课程设计任务书的要求（确定的柱网参数和荷载条件），合理确定结构布置及截面尺寸，并对其进行受力计算（板和次梁按照弹性理论计算，主梁则考虑塑性调幅），考虑主梁承重墙结构，对主梁下承重墙进行设计；参考相关图集确定配筋及做了相关的构造处理，达到了实际施工的的深度；设计成果主要包括课程设计说明书一份（包括选择的参数说明，板、次梁、主梁构件以及砌体的计算过程，构件配筋图等）。

关键词：现浇楼盖设计、结构布置、受力计算、配筋、塑性调幅、承重墙、砌体、荷载

目 录

一、

设计资料..................................... 错误!未定义书签。

1.1 楼面做法 ................................... 错误!未定义书签。 1.2 楼面活荷载： ............................... 错误!未定义书签。 1.3 材料： ..................................... 错误!未定义书签。 二、

楼面梁格布置及截面尺寸....................... 错误!未定义书签。 2.1 楼面梁格布置 ............................... 错误!未定义书签。 2.2 截面尺寸 ................................... 错误!未定义书签。 三、

板的设计..................................... 错误!未定义书签。 3.1 荷载设计 ................................... 错误!未定义书签。 3.2 总荷载设计值 ............................... 错误!未定义书签。 3.3 计算简图 ................................... 错误!未定义书签。 3.4 弯矩设计值 ................................. 错误!未定义书签。 3.5 配筋计算 ................................... 错误!未定义书签。 四、

次梁设计..................................... 错误!未定义书签。 4.1 荷载设计 ................................... 错误!未定义书签。 4.2 总荷载设计值 ............................... 错误!未定义书签。 4.3 计算简图 ................................... 错误!未定义书签。 4.4 内力计算 ................................... 错误!未定义书签。 4.5 正截面承载能力计算 ......................... 错误!未定义书签。 4.6 斜截面强度计算 ............................. 错误!未定义书签。 五、

主梁设计..................................... 错误!未定义书签。 5.1 荷载计算 ................................... 错误!未定义书签。 5.2 总荷载设计值 ............................... 错误!未定义书签。 5.3 计算简图 ................................... 错误!未定义书签。 5.4 内力计算 ................................... 错误!未定义书签。 5.5 主梁正截面承载能力计算 ..................... 错误!未定义书签。 5.6 主梁斜截面承载能力计算 ..................... 错误!未定义书签。 5.7 主梁吊筋计算 ............................... 错误!未定义书签。 5.8 抵抗弯矩图 ................................. 错误!未定义书签。

钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书

一、平面结构布置：

柱网及梁格布置应根据建筑物使用要求确定，因本厂房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、柱网布置可为正方形或长方形。

2、板跨一般为1.7～2.7m，次梁跨度一般是4.0～6.0m，主梁跨度则为5.0～8.0m，同时宜为板跨的3倍（二道次梁）。

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，但跨差不得超过10%。

确定主梁的跨度为6m，次梁的跨度为5.4m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2m。楼盖结构的平面布置图如图所示。

2、初步确定构件截面尺寸

1、板、次梁、主梁的截面尺寸确定。

1板厚 hB80mm，（当hl时，满足刚度要求，可不验算挠度）。

401111次梁 hc(～)L， b(～)hc。

1218231111主梁 hz(～)L， b(～)hz。

81423

按高跨比条件要求板的厚度h≥l/40=2000/40=50㎜，对工业建筑的楼板，要求h≥60㎜，所以板厚取h=80㎜。

次梁截面高度应满足(1/18 ~ 1/12)l=(1/18 ~ 1/12)×5400=250~500mm，取h=400mm，截面宽取b=200mm。

主梁截面高度应满足h=(1/14 ~ 1/8 )l=(1/14 ~ 1/8) ×6000=430~750mm,取h=600mm，截面宽度取b=250mm。

3、 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

单位面积水磨石重度：0.65 kN/㎡

80mm厚钢筋混凝土板：0.08×25=2.0 kN/㎡ 板底粉刷重度：0.25 kN/㎡

小计 0.65+2+0.25+2=2.9 kN/㎡

活荷载标准值： 5.0 kN/㎡

因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于4.0KN/m2，所以活荷载分项系数取1.3，

1.2组合荷载设计总值：1.2×2.9+1.3×5=9.98 kN/㎡

1.35组合荷载设计总值：1.35×2.9+1.3×5×0.7=8.465 kN/㎡ 荷载设计总值：9.98 kN/㎡（取两者之间最大值） （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=180mm，现浇板在墙上的支承长度为a=250mm，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=(2000-250-200/2)+80/2=1690mm 中间跨： l02=ln=2000-200=1800mm 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（1820-1700）/1700=7.1%小于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

截面位置 板的弯矩设计值的计算 1 B 边跨跨中 离端第二支座 2 中间跨跨中 C 中间支座

弯矩系数M 计算跨度l0(m) 2MM(gq)l01/11 l01=1.755 2.79 -1/11 l01=1.755 -2.79 1/16 l02=1.80 2.02 -1/14 l02=1.80 -2.31 (kN.m)

（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=210 N/ 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%。板配筋计算过程见表。

板的配筋计算 截面位置 1 弯矩设计值（kNm） αs=M/α1fcbh02 2.790 0.065 0.067 B -2.790 0.065 0.067 2 2.020 0.047 0.048 C -2.310 0.054 0.056 ξ112s轴线 ①~② ⑤~⑥ 计算配筋（mm2） AS=ξbh0α1fc/fy 227.8 227.8 8@200 As=251 227.8 8@200 As=251 163.2 6/8@200 As=196 130.56 8@200 As=251 190.4 6/8@170 As=196 152.32 8@2000 As=251 实际配筋8@200 （mm2） As=251 计算配筋（mm2） 227.8 AS=ξbh0α1fc/fy 实际配筋（mm2） 配筋率验算8@200 As=251 轴线②~⑤ pmin= P=As/bh 0.45ft/fy=0.45=0.314% ×1.27/210=0.27% P=As/bh =0.314% P=As/bh =0.314% P=As/bh =0.314% （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。

4、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：3.48×2.0=6.96kN/m

次梁自重： 0.2×（0.4-0.08）×25×1.2=1.92kN/m 次梁粉刷： 2×0.012×（0.4-0.08）×16×1.2=0.147 kN/m

小计 g=9.027kN/m 活荷载设计值： q=6.5×2.0=13 kN/m

1.2组合荷载设计总值：1.2×9.027+1.3×13=27.73 kN/㎡ 1.35组合荷载设计总值：1.35×9.027+1.35×13×0.7=24.47kN/㎡ 荷载设计总值：27.73kN/㎡（取两者之间最大值） （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=370mm，主梁宽度为b=250mm，梁高h=600mm。次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：

l01=ln+a/2=5400-250-250/2+370/2=5210mm l011=1.025ln=1.025(5400-250-250/2) =5150mm 故边跨板的计算跨度取lo1=5210mm 中间跨： l02=ln=5400-250=5150mm 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（5242-5150）/5150=1.8%小于10%，可按等跨连续梁计算。 由表可分别查得弯矩系数M和剪力系数V。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 1 B 边跨跨中 离端第二支座 1/11 l01=5.15 69.27 -1/11 l01=5.15 -69.27

截面位置 弯矩系数M 计算跨度l0(m) 2 中间跨跨中 1/16 l02=5.15 45.97 C 中间支座 -1/14 l02=5.15 -52.53 MM(gq)l02(kN.m)

截面位置 次梁的剪力设计值的计算 A B(左) B(右) 边支座 离端第二支座 离端第二支座 C 中间支座

剪力系数V 净跨度ln 0.45 ln1=5..15 0.6 ln1=5.15 0.55 ln2=5.15 0.55 ln2=5.15 VV(gq)ln 0.45x27.73x5.242 0.6x27.73x5.242 0.55x27.73x5.15 0.55x27.73x5.15=-78.55kN =65.41kN =-87.22kN =78.55kN (kN) （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：

b’f=lo/3=5150/3=1717mm b’f=b+Sn=200+1800=2000mm

因h ’f /ho=80/365=0.22>0.1,故b’f 不受此限制，取b’f=1717mm 计算。 b’f h ’f fc（ho- h ’f /2 ）=1717 x80 x11.9（400-35-80/2）=513.25 x106

N.m>50.31 x106 N.m 故取b’f＝1717mm

C25混凝土 a1=1.0, fc=11.9 N/ mm2, ft=1.27 N/ mm2 ; 纵向钢筋采用HRB335，fy=300 N/ mm2 , 箍筋采用HPB235，fyv=210 N/ mm2 ,ho=400-35=365mm。 判别跨中截面属于第一类T形截面，支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表。

截面 弯矩设计值（kNm） 支座：αs=M/α1fcbh0跨内：αs=M/α1fc b’f h02 2 1 69.27 69.27x106/(1x11.9 X1717x3652)= 0.0254 0.0257 B -69.27 69.27x106/(1x11.9 X200x3652)= 0.218 0.249<0.35 2 45.97 C -52.53 45.97x106/(1x11.52.53x106/(1x11.9 9 x200x3652)= 2X1717x365)= 0.166 0.0169 0.0170 0.183<0.35 ξ112s选 配 钢 筋 计算配筋（mm2） 0.0257x1717x365 0.249x200x365 支座： x11.9/300 x11.9/300 AS=ξbh0fc/fy =638.88 =721.021 跨内： 0.183x200x365 0.0170x1717x365 x11.9/300 x11.9/300 =529.907 =422.608

AS=ξb’f h0fc/fy 2Ф14+1Ф6 实际配筋（mm2） As=673 2Ф14+1Ф10 2Ф12 2Ф12+1Ф8 As=773 （超过5.34%） （超过7.21%） 次梁正截面受弯承载力计算 As=452 As=553 （超过6.95%） （超过4.35%）

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 =ho- b’f=365-80=285mm且hw/b=365/180=2.028<4,故截面尺寸按下式计算： 0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x200x365=217.18kN > Vmax =87.22kN 故截面尺寸满足要求

次梁斜截面承载力计算见下表：

截 面 V(kN) A 65.41 B左 87.22 B右 78.55 C 78.55 0.25cfcbh0(kN) Vc0.7ftbh0217>V 截面满足 217>V 截面满足 217>V 截面满足 217>V 截面满足 (kN) 选用钢筋 Ρsv,min ρsv 64.90.145% 满足要求 64.90.145% 满足要求 64.90.145% 0.189%>0.145% 满足要求 满足要求 （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 =a fy d/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=6022/5+20x22=1644.4mm, 取

1650mm.

5、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： 9.027×5.4 =48.75kN

主梁自重（含粉刷）：[（0.6-0.08）×0.25×2.0×25+2×（0.6-0.08）×0.012×16×2.0] =6.9kN

恒荷载设计值： G=48.75+6.9=55.65kN 活荷载设计值： Q=13×5.4=70.2 kN

1.2组合荷载设计总值：55.65×1.2+70.2×1.2 =151.02 kN/㎡ 1.35组合荷载设计总值：1.35×55.65+1.3×70.2×0.7=139kN/㎡ 荷载设计总值：151.02kN/㎡（取两者之间最大值） （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: lo1= ln+a/2+b/2=(6000-250-400/2)+370/2+400/2=5935mm

Lo1=1.025ln+b/2=1.025×(6000-200-250)+200=5888.75mm 故lo1取5888.75mm 中跨 lo2=6000mm 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。 ①弯矩值计算：

弯矩:Mk1Glk2Ql，式中k1和k2由附表1查得

且GL=55.65×6=333.9 kN/㎡ QL=70.2×6=421.2kN/㎡

主梁的弯矩设计值计算（kNm） 项次 1 恒载 荷载简图 kM1 kMB kM2 kMC 弯矩图示意图 0.244 -0.267 0.067 0.26720 ———— ———— ———— ———— 81.47 -89.15 22.37 89.15 2 活载 3 活载 4 活载 5 活载 组合项次 Mmin(kN·m) 组合项次 Mmax(kN·m) 0.289 -0.133 —— -0.133 ———— ———— ———— ———— 96.497 -44.41 —— -44.41 —— -0.133 0.200 0.133 ———— ———— ———— ———— —— -44.41 66.78 44.41 0.229 -0.311 0.170 -0.089 ———— ———— ———— ———— 76.46 -103.84 56.76 -29.72 0.229 -0.089 0.17 -0.331 ———— ———— ———— ———— 76.46 -29.72 59.1 -103.84 ①+③ ①+ ⑤ 81.47 -118.87 ①+② ①+⑤ 177.96 -192.99 ①+② 22.37 ①+⑤ -14.69 ①+③ ①+③ 89.15 133.56 ②、剪力设计值：

剪力:Vk3GK4Q,式中系数k3,k4,由附录1中查到，不同截面的剪力值经过计算如表所示。

主梁的剪力计算（kN） k项次 ① 恒载 ② 活载 荷载简图 VA kVBl kVBr0.733 40.79 0.866 60.79 -0.133 -9.34 0.689 48.37 0.089 组合项次 Vmax(kN) 6.25 ①+② 101.58 -1.267 -64.17 -1.134 -79.61 -0.133 -9.34 -1.311 -92.03 0.089 6.25 ①+④ -156.2 1.00 56.65 0 0 1.00 70.2 1.222 85.78 -0.778 -54.62 ①+④ 142.43 ③ 活载 ④ 活载 ⑤ 活载

组合项次 Vmin(kN) ①+③ 31.45 ①+⑤ -57.92 ①+⑤ 2.03 ③弯矩、剪力包络图绘制 荷载组合①+②时，出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩，此时，MA=0， MB=-64.17-92.03=-156.2kN . m，以这两个支座的弯矩值的连线为基线，叠加边跨载集中荷载G+Q=55.65+70.2=125.85kN作用下的简支梁弯矩图：

主梁的剪力包络图见图。

（4）配筋计算承载力计算

C25混凝土，a1=1.0, fc=11.9N/ mm2 , ft=1.27 N/ mm2 ; 纵向钢筋HRB335 ，其中fy=300 N/ mm2 ,箍筋采用HPB235 ，fyv=210 N/ 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hf/h0=80/565=1.4>0.1 所以不受此条限制，

翼缘计算宽度按lo/3=6.0/3=2.0m和b+Sn=0.3+6-0.3=6.0m，中较小值确定，取b’f=2000mmＢ支座处的弯矩设计值：

。MB= Mmax-Vob/2=-192.99+125.85x0.4/2=-167.85 kN·m

判别跨中截面属于哪一类T形截面

a1fcb’fh’f(ho-h’f/2)=1.0x11.9x2000x80x(565-40)=999.6kN .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:

表1-15 主梁正截面受弯承载力及配筋计算 截面 弯矩设计值（kN.m） 1 177.96 -167.85 B 2 89.15 0.012 一排，T形截面 αs=M/α1fcbh02 0.026 0.193 或αs=M/α1fc b’f h02 二排，T形截面 二排，矩形截面

112s 0.026<0.518 0.22<0.518 0.012<0.518 计算配筋（mm2） 1113.84 1178.1 537.88 AS=ξbh0α1fc/fy 选配 2Ф14（直）+2Ф22（弯） 钢筋 +1Ф12（弯） 1Ф12+2Ф18 实际配筋(mm2) 2Ф22+2Ф16 As=1140 As=1181.1 As=622.1 ②箍筋计算——斜截面受剪承载力计算 验算截面尺寸：

hw/b=485/250=1.94<4,故截面尺寸按下式计算：

0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x250x540=401.6kN > Vmax =156.2kN 故截面尺寸满足要求 斜截面配筋计算：

截 面 V(kN) A 101.58 401.625>V 截面满足 B左 -156.2 401.625>V 截面满足 120.0V 截面满足 120.0V Vc0.7ftbh0(kN) 应按构造配置横向钢筋 箍筋肢数、直径 2 8 AsvnAsv1 Vcs=Vc0.7ftbh0+1.5 101 101 101 215.1>V fyv Asv ho/s(kN) 实配箍筋间距 200 205.57>V 205.57>V 200 200 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: Fl=48.75+70.2=118.95kN

由Fl=mnFyAsv得，附加箍筋个数m=118.95×1000/2×210×50.3=5.63个

此箍筋的有效分布范围S=2h1+3b=2×150+3×250=1050mm,取8个Ф8@100,次梁两侧各4个。

（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Vc0.7ftbh0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1.2lh0。

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1.2l1.7h0。

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 =a fy d/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。

结论致谢：

两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，将课堂知识彻底实践化，也培养了我如何去投入学习，心无旁骛，同时，自己独立完成作业的能力也提高。在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督，也与老师互动。学会了合作，学会了宽容，学会了理解，掌握了一些学习和实践的宝贵方法，这些对我之后的生活学习都大有裨益。

通过这次课程设计，我掌握了房屋楼盖设计中的一些步骤过程及设计方法，了解了主体结构中的许多规范，再设计中学会了楼板、次梁、主梁以及承重墙的设计尺寸配筋和强度验算，进一步把课堂知识转化为实践能力。

参考文献

[1] 彭少民.混凝土结构（下册）[M].武汉工业大学出版社，2002. [2] 王黎怡 建筑结构 [M]。北京大学出版社，2007