钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计任务书

钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计任务书

项目名称

姓 名

学 号

专业班级

指导教师

一、设计任务：

某二层内框架承重的仓库，采用钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖，结构布置详见附图。

二、设计条件：

屋面用 20 厚 1 ：2 水泥砂浆，1.5 厚三元一丙卷材防水层。40 厚细石混凝土，聚苯板隔热找平层， 最薄处 25 。20 厚 1 ：3 水泥砂浆。钢筋混凝土现浇板，15 厚 1 ：1 ：4 水泥砂浆板底找平。乳化 胶二度。

楼面面层用：20 厚水磨石，20mm 厚水泥砂浆找平（容重为 20kN/m3 ），板底及梁用 15mm 厚 1 ：1 ： 4 混合砂浆粉底（容重为 17kN/m3 ）；钢筋除主梁和次梁的主筋采用Ⅱ级钢筋外， 其余均为Ⅰ级钢筋。 按以下数据进行设计：（1）楼面均布可变荷载标准值为（见分组情况）；混凝土强度等级为 C20 。

楼梯：20 厚水磨石，钢筋混凝土现浇板，15 厚 1 ：1 ：4 水泥砂浆板底找平。楼梯活荷载 3.0 kN/m2 。 雨篷：20 厚防水砂浆，钢筋混凝土现浇板，15 厚 1 ： 1 ：4 水泥砂浆板底找平。

三、设计参数：

1、楼面均布活荷载标准值：

qk= （见分组情况），重要性系数γ0=1.0 。

2、楼面做法：

楼面面层用 20mm 厚水泥砂浆抹面（γ=20kN/m3 ），板底及梁用 15mm 厚石灰砂浆抹底（γ=17kN/m3）。 3、材料：

混凝土强度等级采用 C20，主梁和次梁的主筋采用Ⅱ级钢筋，其余均采用Ⅰ级钢筋。

（一） 整体式肋形楼盖的结构平面布置及构件基本尺寸的确定：

1 、 根据所学知识对该工程的整体式楼盖进行平面布置，主要确定主梁、次梁的布置位置，

2 、

3 、

从而确定板的基本规格。注意要使所划分出的板为单向板（长边/短边大于 2）；根据各构件的布置位置进一步确定各构件的基本截面尺寸；主要确定板的厚度、次梁的高和宽、主梁的高和宽；撰写设计说明部分：设计说明是本课程设计的一个组成部分。设计说明中应包括工程 概况，设计依据，计算方法，设计方法、配筋注意事项以及其他需要补充说明的注意事项。

要求：各构件位置布置合理，主、次梁的方向和跨度满足基本要求和规范规定。

（二） 各构件的内力及配筋计算：

1 、 根据所要求的不同的计算内力的方法，确定各构件的计算简图和计算跨度；（注意大于5 跨的连续梁的计算跨数的选取）；

2 、 利用塑性内力重分布理论对板进行内力计算 ：

（1） 弯矩计算公式：M= α（g+q）lo2 ；

（2） 剪力计算公式：V= β （g+q）ln；

（3） 根据计算的跨中和支座弯矩值对构件进行配筋计算；

（4） 注意板的计算单元的选取（沿长边取 1 米宽的板带作为计算单元）；

（5） 对于中间跨中和中间支座（第一内支座除外） 其弯矩值因拱的效应可按 80%计算；

（6） 在跨中和支座配筋时，要注意钢筋直径和间距的协调；

（7） 可选用弯起式和分离式两种配筋形式，建议选用分离式。

3 、 利用塑性内力重分布理论对次梁进行内力计算 ：

（1） 弯矩计算公式：M= α（g+q）lo2 ；

（2） 剪力计算公式：V=β （g+q）ln；

（3） 根据计算的跨中和支座弯矩值对构件进行纵筋配筋计算；

（4） 根据计算的支座剪力值对构件进行箍筋配筋计算；

（5） 纵筋计算时，跨中采用 T 形截面，支座采用矩形截面；

（6） 各纵筋的弯起和切断的位置可由构造图得出具体位置。

4 、 利用弹性理论对主梁进行内力计算 ：

（1） 弯矩计算公式：M=K 1Glo+K2Qlo；

（2） 剪力计算公式：V= K 3G+K4Q；

（3） 利用活荷载的最不利布置求出各控制截面的最大内力（M 、V）；作出内力包络图；

（4） 根据计算的跨中和支座弯矩值对构件进行纵筋配筋计算；

（5） 根据计算的支座剪力值对构件进行箍筋配筋计算；

（6） 纵筋计算时，跨中采用 T 形截面，支座采用矩形截面；

（7） 各纵筋的弯起和切断的位置可由构造图得出具体位置。

（8） 注意主梁的计算跨度与次梁计算跨度的计算方法是不同的；主梁计算时的截面有效高度也有特殊的要求；

5、汇总设计计算书；

要求：（1） 设计计算思路与过程清晰、明了；

（2）各构件的内力计算方法一定要选取正确；

（3）注意板的弯矩值的折减；

（4）书写工整，计算步骤正确、清楚、详细。

（三） 各工程图的绘制：

1 、 楼层结构平面布置及板的配筋图：

（1） 绘制出该单向板肋形楼盖的结构平面布置，并在此图上标注板的各种配筋；

（2） 用粗实线表示各种钢筋；中粗线表示各次要构件的轮廓；用细线表示尺寸线、尺寸界线、符号等；

（3） 图纸： 3#图纸，比例：1 ： 100

2 、 次梁模板配筋图：

（1） 绘制出该单向板肋形楼盖的次梁的模板配筋图，并在此图上标注次梁的各种配筋；

（2） 作出次梁的至少三个断面的结构断面图和四个主梁的结构断面图；

（3） 用粗实线表示各种钢筋；中粗线表示各次要构件的轮廓；用细线表示尺寸线、尺寸界线、符号等；

（4） 图纸： 3#图纸，比例：自定；

3 、 主梁的配筋图：

（1） 绘制出该单向板肋形楼盖的主梁的模板配筋图，并在此图上标注主梁的各种配筋；

（2） 作出主梁的各截面的内力包络图，并和主梁的配筋图位置相对应；

（3） 用粗实线表示各种钢筋；中粗线表示各次要构件的轮廓；用细线表示尺寸线、尺寸界线、符号等；

（4） 图纸： 3#图纸，比例：自定；

（四） 各工程图的描图：

（五） 撰写设计总结。要求总结两周设计的基本思路与过程， 以及设计的收获与心得， 字数不得少于 1200 字。

分组情况 ：

43 号以后从 1 号开始重复循环。

钢筋混凝土单向板肋形楼盖设计计算

（示例）

1.设计资料

一、设计任务：

某二层内框架承重的仓库，采用钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖，结构布置详见附图。

二、设计条件：

屋面用 20 厚 1 ：2 水泥砂浆，1.5 厚三元一丙卷材防水层。40 厚细石混凝土，聚苯板隔热找平层， 最薄处 25 。20 厚 1 ：3 水泥砂浆。钢筋混凝土现浇板，15 厚 1 ：1 ：4 水泥砂浆板底找平。乳化 胶二度。

楼面面层用：20 厚水磨石，20mm 厚水泥砂浆找平（容重为 20kN/m3 ），板底及梁用 15mm 厚 1 ：1 ： 4 混合砂浆粉底（容重为 17kN/m3 ）；钢筋除主梁和次梁的主筋采用Ⅱ级钢筋外， 其余均为Ⅰ级钢筋。 按以下数据进行设计：（1）楼面均布可变荷载标准值为4.5kN/m2 ；混凝土强度等级为 C20 。

楼梯：20 厚水磨石，钢筋混凝土现浇板，15 厚 1 ：1 ：4 水泥砂浆板底找平。楼梯活荷载 2.5 kN/m2 。 雨篷：20 厚防水砂浆，钢筋混凝土现浇板，15 厚 1 ： 1 ：4 水泥砂浆板底找平。

三、设计参数

1、楼面均布活荷载标准值： qk=4.5kN/m2 ，重要性系数γ0=1.0 。

2、楼面做法：

楼面面层用 20mm 厚水泥砂浆抹面（γ=20kN/m3 ），板底及梁用 15mm 厚石灰砂浆抹底（γ=17kN/m3）。 3、材料：

混凝土强度等级采用 C20，主梁和次梁的主筋采用Ⅱ级钢筋，其余均采用Ⅰ级钢筋。

2.楼盖梁格布置及截面尺寸确定

楼盖尺寸为（20.7×30）m，在设计中主梁下设置柱子，拟定柱尺寸（400×400）mm 。

1、确定主梁的跨度 L2 为 6.9m，次梁的跨度 L1 为 6m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为 2.3m，这样主梁的弯矩图较为平缓。

2、估计梁、板尺寸：

（1）按高跨比条件，要求板的厚度 h≥L/40＝2000/40＝50mm，对工业建筑的楼板，要求h≥80mm ， 所以取板厚取h=80mm 。

（2）次梁截面尺寸：

高度应满足 h=L/18～L/12≈277.8～416.7mm，取h=400mm ，

截面宽b=(l/2～l/3)h，取b=200mm 。则次梁截面尺寸为 200×400 。

（3）主梁截面尺寸

高度应满足 h=L/15～L/10＝400～600mm,取h=600mm ，

截面宽度取为b=250mm 。则主梁截面尺寸为 250×600 。

3.板的计算

考虑内力重分布设计标准要求单向板的边长比满足 L2/L1 ≥3,本次设计板的边长比为 2.6,但考 虑以往工程经验，仍然采用考虑内力重分布方法的连续单向板进行设计。

3.1 荷载

恒荷载标准值：

20mm 水泥砂浆面层：0.02×20 ＝0.4kN/m2

80mm 钢筋砼板： 0.08×25 ＝2 kN/m2

15mm 板底石灰砂浆：0.015×17＝0.255 kN/m2

小计

活荷载标准值：

2.655 kN/m2

4.5kN/m2

考虑恒荷载分项系数为 1.3,活荷载分项系数取 1.5,则板上的

恒荷载设计值：g＝2.655×1.3=3.452 kN/m2

活荷载设计值：q＝4.5×1.5=6.75 kN/m2

荷载总设计值：g＋q＝9.036kN/m2 ，

取 g＋q＝10.202 kN/m2

3.2 计算简图

次梁截面（200×400）mm，次梁截面为 b=200mm， 现浇板在墙上支撑宽度 120mm，板的长度见 附图。

板的计算跨度为：

1 、边跨 l01＝ln+a/2=2300-100-120+120/2=2160mm l01＝ln+h/2=2300-100-120+80/2=2140mm 边跨的计算跨度取：l01＝2140mm

2、中跨

l02=ln=2300-200=2100mm

跨度相差(2140-2100)/1800=2.2%，小于 10%，按照等跨连续板计算，取 1m 板宽作为计算单元 ， 计算简图见。

附图

3.3 弯矩设计值

查《混凝土结构（上）》（中国建筑工业出版社 1994）表 11-4 或教材 P129 图 4- 17,板的弯矩系 数 α分别为：边跨中，1/11；第一内支座，－1/11；中跨中，1/16；中间支座，－1/14。故

M1=－Mb ＝（g＋q）L012/11=4.247kN.m

Mc=- （g＋q）L022/14=-3.214kN.m

M2=M3= （g＋q）L022/16=2.812kN.m

板的弯矩设计值计算过程见表：

板的弯矩设计值的计算

3.4 配筋计算——正截面受弯承载力计算

板厚 80mm ，h0=80-20=60mm,b=1000mm,C20 砼，fc=9.6N/mm2, Ⅰ级钢筋 fy=270 N/mm2 。

对轴线②～⑤间的板带，考虑起拱作用，其跨内 2 、3 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%。板配筋计算过程见板的配筋计算。

板的配筋计算

3.5 绘制施工图

板中除配置计算钢筋外，还应配置构造钢筋,如分布钢筋和嵌墙边、墙角和主梁上部的构造负筋。 板的配筋图详见附图。

4.次梁计算

按考虑塑性内力重分布设计

4.1 荷载设计值：

按考虑内力重分布设计， 根据厂房的实际情况， 楼盖的次梁和主梁的活荷载一律不考虑梁从属 面积的荷载折减。

（住宅、办公楼等楼面梁，当梁的从属面积超过 25m2 ；会议室、商场等楼面梁，当梁的从属面

积超过 50m2 ；其活荷载折减系数为0.9）

恒荷载设计值： 板传来的恒荷载： 次梁自重：

次梁粉刷（两侧）：

3.452 （板面的恒载设计值）×2.3 （板宽）＝7.940kN/m

0.2 （次梁宽） ×(0.4-0.08) （次梁高-板厚） ×25 （砼重度） ×1.3＝2.08kN/m 2×0.015 （粉刷厚）×(0.4-0.08)×17×1.3＝0.212kN/m

小计 g＝10.232 kN/m

活荷载设计值：q=6.75×2.3 （板宽）＝15.525 kN/m

荷载总设计值：q+g＝25.757 kN/m

4.2 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=（250×600)mm，次 梁的跨长见附图。

取计算长度为：

l01＝ln+h/2=(6000- 120-250/2)+240/2=5875mm

又 1.025ln=1.025×5755=5898mm>5875mm,边跨的计算跨度取：l01＝5875mm； 中跨取：l01=ln=6000-250=5750mm；计算简图所示。

4.3 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(5875-5750)/5750=5.2%小于 10%，可按等跨连续梁计算。

查《混凝土结构（上）》（中国建筑工业出版社 1994）表 11-1 或教材 P129 图 4- 17,次梁的弯矩 系数 α, β分别为： 边跨中，1/11 ，0.45； 第一内支座， －1/11,0.6； 中跨中，1/16,0.55； 中间支

座，－1/14,0.55 。

故弯矩设计值：

M1= －Mb ＝（g＋q）L012/11=80.820kN.m

Mc=- （g＋q）L022/14=-60.828kN.m

M2=M3= （g＋q）L022/16=53.224kN.m

剪力设计值：

VA＝0.45(g＋q)Ln1=68.095kN

VBl＝0.6(g＋q)Ln1=90.793kN

VBr＝0.55(g＋q)Ln2=81.457kN

Vc ＝0.55(g＋q)Ln2=81.457kN

次梁的弯矩设计值的计算

次梁的剪力设计值的计算

4.4 承载力计算

一、正截面受弯承载力计算

跨中按 T 型梁计算，翼缘计算宽度

bf ‘=L/3=6000/3=2000mm，又 bf’=b+Sn=200+2000-200=2000mm，故取 bf ‘ ＝2000mm。除支座 B 截面

纵向受拉，钢筋按两排布置外，其余截面均布置成一排。

故取 bf’=2000mm ，C20 砼，fc=9.6N/mm2, ft=1.1N/mm2,纵向钢筋采用Ⅱ级钢筋 fy=300N/mm2 ，箍筋 采用Ⅰ级钢筋 fy=270 N/mm2 ，h0＝400-40＝360mm, hf’=80mm 。

判别跨中截面属于哪一类 T 形截面

fcbf’hf’ (h0- hf’/2)=9.6×2000×80×(360-80/2)=491.52kN.m ＞M1

支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表。

次梁正截面配筋计算

二、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) 。

1、复核截面尺寸：

hw=h0- hf’=365-80=285mm，且 hw/b＝285/200＝1.425＜4 ， 截面尺寸按下式验算： 0.25fcbh0=0.25×9.6×200×360＝172.80kN＞Vmax=90.793kN 0.7ftbh0＝0.7×1.1×200×360＝55.44kN＜VA 、VB 和 VC

故截面尺寸满足要求,保证不斜压

所以 A 、B 和 C 支座均需要按计算配置箍筋

三、计算所需箍筋

采用Ф6 双肢箍筋，计算 B 支座左侧截面。

Vcs=0.7ftbh0+fyvAsvh0/s，可得箍筋间距

S=fyvAsvh0/(VBL-0.7ftbh0)=270×28.3×2×360/(90.793×103-0.7×1.1×200×360)＝155.62mm

取箍筋间距 S=150mm 。

配箍筋率验算：要求配筋率下限为 0.24ft/fyv ＝0.24×1.1/270＝0.978×10-3

实际配箍率：ρsv=Asv/bs=2×28.3/(200×150)＝1.89×10-3 ＞0.978×10-3 ， 满足要求。

因各个支座处的剪力相差不大，为方便施工，沿梁长不变，取双肢Ф6@150 。

4.5 施工图的绘制

次梁配筋图详见附图，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=15d=15*20=300mm,取 300mm 。 伸入墙支座时，梁底面纵筋的锚固长度按确定：L=12d=12

纵筋的截断点距支座的距离:L=Ln/5+20d=4755/5+20×16=1271mm，取 L=1300mm 。

5.主梁设计

主梁内力按弹性理论设计 .

5.1 荷载设计值（为简化计算， 将主梁长度为 2.3m 的自重等效为集中荷载）

恒荷载设计值：

次梁传来的恒荷载： 10.232×6(次梁跨度)＝61.392kN

×25×1.3＝9.718kN

×17×1.3＝0.793kN

小计 G＝71.903 kN

设计取 G=71.903 kN

活荷载设计值：Q=15.525×6＝93.15kN

荷载总设计值：G+Q＝165.053kN

5.2 计算简图

主梁的实际结构如图所示， 由图可知， 主梁端部支承在墙内的内壁柱长 370mm 宽 500mm(墙宽为 240mm，墙内凸出 130mm 宽 500mm)，支承长度 a=370mm,中间支承在 400×400mm 的砼柱上，起跨度按 以下方法确定：边跨 l01=ln+b/2+a/2=(6900- 120-400 /2)+400 /2+370/2=6965mm

l01=1.025ln+b/2=1.025×（6900- 120-200）+400/2=6945mm＜6955mm，计算取 l01＝6.945m 中跨 L＝6.9m 。

计算简图如图所示：

5.3 弯矩、剪力设计值及内力包络图绘制

跨度相差（6945-6900）/6900=0.65%<10%,故可按等跨计算内力。

1、弯矩设计值：

弯矩：M=k1Gl+k2Ql，式中 k1 和 k2 由附表 4-7 、8 、9 、10 相应栏查得。

2、剪力设计值：

剪力：V=k3G+k4Q，式中 k3 和 k4 由附表 4-7 、8 、9 、10 相应栏查得。

3、弯矩、剪力包络图

由表 5-1 的荷载组合和表内的支座弯矩来绘制弯矩叠合图。

表 5- 1 主梁的弯矩设计值计算（kN.m）

设计取 G=71.903 kN

活荷载设计值：Q=15.525×6＝93.15kN

荷载总设计值：G+Q＝165.053kN

2

活载

-0.267

0.244

/

/

-0.267*71.903*6.9

0.244*71.903*6.

55=

955=122.021

-133.523

V=k3G+k4Q

表 5-2 主梁的剪力计算（kN）

内力包络图

5.4 主梁承载力计算

C20 砼，fc=9.6N/mm2,ft=1.1N/mm2, 纵向钢筋采用Ⅱ级钢筋 fy=300N/mm2 ， 箍筋采用Ⅰ级钢筋 fy=270N/mm2 。

1 、正截面受弯承载力计算

h0=h-40=600-40=560

跨内按 T 形截面计算，因 hf’/h0=80/560=0.143 ＞0.10,所以翼缘计算宽度取

hf’ ＝L0/3=2.3m < b+Sn=6m，取 bf’=2300mm 。

Ｂ支座处的弯矩设计值：

h0=h-90=600-90=510

MB=Mmax-V0b/2=-277.09+166.75×0.4/2=-243.74kN.m 。

纵向受力钢筋布置除 B 支座截面为二排外，其余均为一排，且跨内截面经鉴别，都属于第一类 T 形截面。

主梁正截面受弯承载力及配筋计算

2、斜截面受剪承载力计算（箍筋计算）

（1）验算截面尺寸 ：

hw=h0-hf’=510-80=430mm

hw/b=430/250=1.72＜4 ，

截面尺寸按下式验算：

0.25fcbh0=0.25×9.6×250×510=306kN＞VBl=166.75 kN,截面尺寸满足要求。

验算是否需要计算配置箍筋。

0.07fcbh0=0.07×9.6×250×510=85.68 kN＜VBl=166.75kN，故需进行配置箍筋计算。

3、计算所需腹筋

采用Ф8@200mm 双肢箍。

Vcs=0.07fcbh0+fyvAsvh0/s=0.07×9.6×250×510+270×50.3×2×510/200

=85.68+69.26=154.94kN＞(VA=104.86kN 和 VBr=146.22 kN)

＜ VBl=166.75 kN

因此应在 B 支座截面左边应按计算配置弯起钢筋，主梁剪力图呈矩形，在 B 截面左边的 2.3m 范围内需布置弯起钢筋才能覆盖此最大剪力区段，现先后弯起第一跨跨中的 2Ф22 和支座处的一根 1Ф16 鸭筋），弯起角取αS=45°，As=201.1mm2

Vsb=0.8fyAsbsinα=0.8×300×201.1×sin45°=34.11kN

Vcs+ Vsb=154.94+34.11=189.05kN＞166.75 kN(满足要求)

4、次梁两侧附加横向钢筋计算。

次梁传来的集中力 F=G （次梁传来）+Q=61.329+93.15=154.48kN

现 h1=600-400=200mm

附加箍筋布置的范围：S=2h1+3b=2×200+3×200=1000mm

取附加箍筋Ф8@200mm 双肢， 则在长度 s 内可布置附加箍筋排数 m=1000/200=5， 次梁两侧各布 置 3 排，另加吊筋Ф18 ，As ＝254.5mm2 ，则由下式得： 2fyAsbsin α+mnfyvAsv1=2×300×254.5×0.707+6×2×270×50.3=270.93N＞154.48kN （可以）。 mnfyvAsv1=6×2×270×50.3=162.97KN＞154.48kN （可以）

5.5 绘制施工图

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= αfy/ftd=0.14×300/1.1×22＝840mm，取 840mm.

梁底面纵筋的锚固长度：12d=12

主梁配筋图详见附图。

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