钢筋砼单向板肋梁楼盖设计计算书本课程设计的内容是某多层民用建筑的楼盖系统(楼梯间在此平面外),楼盖拟采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖(如下图所示),主要采用横向主梁承重,周边以砖砌体为支座,在中间设置490×490mm独立砖柱,按照此要求进行设计。
板、次梁按照考虑塑性内力重分布设计,主梁按照弹性理论设计。
设计资料如下:1) 楼面作法如下:陶瓷地砖面层 50mm厚(容重22KN/m3)钢筋混凝土现浇板(容重25KN/m3)板下混合砂浆抹面 20mm厚(容重17KN/m3)2)楼面活荷载 q=3.5KN/ m23)、材料:混凝土,C25;钢筋,梁内受力钢筋为HRB335,其余采用HPB235钢筋。
4)、梁板入墙长度:板为120mm,次梁为240mm,主梁为370mm。
5)柱截面尺寸 b×h=490mm×490mm1、根据构造确定板厚及主、次梁的截面尺寸本设计采用横梁承重,确定主梁跨度为6.0m,次梁为6.6m,主梁每跨内布置两根次梁,板跨度为2.0m。
按照高跨比条件,要求板厚h≥2000/40=50mm,对民用建筑的楼盖板,要求h≥60mm,在这里统一取板厚h=70mm。
次梁截面尺寸: h=l/18~l/12=367~550mm ,取h=450mm;b= h/3~h/2=167~250, 取 b=200mm。
主梁截面尺寸: h=l/14~l/8=429~750mm ,取h=600mm;b= h/3~h/2=200~300, 取 b=250mm。
2、板的设计(塑性内力重分布法)1)确定板的计算跨度次梁截面200mm×450mm,板在墙上支乘宽度为120,板跨长如平面布置图所示。
边跨: l01= l n+h/2= 1780+70/2=1815mml01= l n+a/2= 1780+120/2=1840mm取较小值1815mm,近似取1820mm。
中间跨: l0= l n= 2000-200=1800mm两跨跨度相差小于10%,可按照等跨连续板计算,取1m宽板带为计算单元,计算简图如附图1所示。
2)荷载计算板的永久荷载标准值:50mm厚陶瓷地砖面层 0.05×22=1.1KN/ m270mm厚钢筋混凝土现浇板 0.07×25=1.75KN/ m220mm厚板下混合砂浆抹面 0.02×17=0.34KN/ m2合计 3.19 KN/ m2活荷载标准值为3.5 KN/ m2,取分项系数为1.4。
永久荷载设计值 g=3.19×1.2=3.83 KN/ m2可变荷载设计值 p=3.5×1.4=4.9 KN/ m2荷载总设计值 g+p=3.83+4.9=8.73 KN/ m2近似取 8.7 KN/ m23)内力及配筋计算查表,得板的弯矩系数a: 边跨中为1/11,离端第二支座为-1/11,中间支座为-1/14,中跨中为1/16。
M1= -M B=1/11(p+g)l20=8.7/11×1.822=2.62 KN·mM2=1/16(p+g)l20=8.7/16×1.82=1.76 KN·mM C=-1/14(p+g)l20=-8.7/14×1.82=-2.01 KN·m板厚h=70mm,h0=70-20=50mm;混凝土C25,a1=1,f c=11.9 N/ mm2;HPB235钢筋,f y=210 N/ mm2;板按考虑塑性内力重分布计算,取1m宽板带作为计算单元(b=1000mm),板的配筋计算见表1。
对轴线2~5间的板带,考虑穹顶作用,其跨内截面2和支座截面的弯矩设计值可折减20%。
为了方便,近似对钢筋截面面积折减20%。
为防止施工中负弯矩钢筋被踩弯,故C支座钢筋选取了较大直径钢筋,这里取φ8@200。
分布钢筋取φ6@250,A s=113mm2板配筋见板配筋平面图。
3、次梁设计(塑性内力重分布法)1)确定次梁的计算跨度主梁截面为250mm×600mm,次梁在砖墙上的支承长度为240mm,次梁的跨长如附图2所示。
边跨 l01= 1.025l n= 1.025×6.355=6510mml01= l n+b/2=6.355+240/2=6475mm取较小值6475mm,近似取6480mm。
中间跨 l02= l n=6600-250=6350mm两跨跨度相差〈10%,可按等跨连续梁进行计算。
2)荷载计算板传来永久荷载 3.83×2.0=7.66 KN/m次梁自重 0.2×(0.45-0.07) ×25×1.2=2.28 KN/m次梁粉刷(0.45-0.07)×2×0.02×17×1.2=0.31KN/m永久荷载设计值 g=10.25 KN/m可变荷载设计值 p=4.9×2.0=9.8 KN/m荷载总设计值 g+p=10.25+9.8=20.05 KN/m近似取g+p=20.1KN/m,次梁的计算简图详附图2。
3)内力计算查表,得次梁的弯矩系数a: 边跨中为1/11,离端第二支座为-1/11,中间支座为-1/14,中跨中为1/16。
截面弯矩 M1= -M B=1/11(p+g)l202=20.1/11×6.482=76.73 KN·mM2=1/16(p+g)l202=20.1/16×6.352=50.66KN·mM C=-1/14(p+g)l202=-20.1/14×6.352=-57.89 KN·m查表,得次梁的剪力系数β: 端支座内侧为0.45,离端第二支座外侧为0.6,离端第二支座内侧及中间支座均为0.55。
截面剪力 V A=0.45(p+g)l n1=0.45×20.1×6.36=57.53 KNV Bl=0.6(p+g)l n1=0.6×20.1×6.36=76.7 KNV Br= V C=0.55(p+g)l n2=0.55×20.1×6.35=70.2 KN4)承载力计算(1)正截面受弯承载力支座B、C按200 mm×450mm矩形截面计算,跨内按T型截面计算,其翼缘宽度取下面二者中的较小者:b'f =l/3=6600/3=2200mm按梁肋的净距取b'f =b+S n=200+1800=2000mm取较小值b'f =2000mm。
判断各跨内截面属于哪一类T型截面:取h0=450-35=415mm,则a1f c b'f h'f(h0- h'f/2)=1×11.9×2000×70×(415-70/2)= 633.08KN·m> M1> M2均属于第一类T型截面。
次梁正截面计算过程列于表2中,其中:混凝土C25,a1=1,f c=11.9N/mm2;纵向钢筋采用HRB335钢筋,f y=300 N/mm2。
表2 次梁正截面受弯承载力计算(2)斜截面承载力计算混凝土C25,f t=1.27 N/mm2;箍筋采用HPB235钢筋,f yv=210 N/mm2;h w/b=(450-70)/200=1.9<4,属于一般梁。
次梁斜截面承载力计算过程列于表3中。
表3 次梁斜截面承载力计算次梁配筋见梁配筋图。
4、主梁设计(弹性理论法)由于主梁是主要承重构件,需要有较大的强度储备,而且对使用荷载下的变形及裂缝要求较高,故采用弹性理论法进行设计。
1)计算跨度主梁两端支承于砖墙的墙垛上,入墙370mm,中间支承砖柱490mm×490mm,按连续梁进行计算。
边跨 l01= 1.025l n+b/2=1.025×5.505+490/2=5890mml01= l n+a/2+b/2=5.505+370/2+490/2=5940mm取较小值5890mm。
中间跨 l02= 6000mm两跨跨度相差〈10%,可按等跨连续梁进行计算,计算简图如附图3所示。
2)荷载计算次梁传来的永久荷载 10.25×6.6= 67.65KN 主梁自重 0.25×(0.60-0.07)×2.0×25×1.2=7.95 KN 主梁粉刷 (0.60-0.07)×2×2.0×0.02×17×1.2=0.86 KN 永久荷载合计 G= 76.46KN 可变荷载 P=9.8×6.6 =64.68 KN 3)内力计算(1)弯矩设计值M=k1Gl+ k2Pl边跨 Gl=76.46×5.89=450.35 KN·mPl=64.68×5.89=380.97 KN·m中间跨 Gl=76.46×6.0=458.76 KN·mPl=64.68×6.0=388.08 KN·m弯矩计算见表4所示。
(2)剪力设计值V=k3G+ k4P楼层主梁 G=76.46 KN P=64.68 KN剪力计算见表5所示。
表5 主梁的剪力计算(3)弯矩及剪力包络图如附图4所示。
荷载组合①+②时,V Amax=112.06KN,至第一跨集中荷载处剪力降为112.06-141.14=-29.08KN, 至第二集中荷载处剪力降为-29.08-141.14=-170.22KN;荷载组合①+④时,V B最大,其V Bl=-181.67KN,则第一跨集中荷载处剪力顺次(从右至左)为-40.53KN, 100.61KN;其余剪力值照此推算,从而可得主梁的剪力包络图。
4)主梁的承载力计算(1)正截面受弯承载力跨内按T型计算,因为h'f/h0=70/565=0.12>0.1,所以翼缘宽度取下面二者中的较小者: b'f =l/3=6000/3=2000mm按梁肋的净距取b'f =b+S n=250+6350=6600mm故取b'f =2000mm判定1、2截面类型:a1f c b'f h'f(h0- h'f/2)=1×11.9×2000×70×(565-70/2)= 882.98KN·m> M1> M2均属于第一类T型截面。
B支座截面按矩形计算,其弯矩设计值M B = M Bmax–V0·b/2=-238.72+141.14×0.25=-203.44 KN·m纵向受力钢筋除B、C支座为两排外,其余均为一排。
主梁的受弯承载力计算见表6。