课程设计
某工业厂房现浇钢筋混凝土
单向板肋梁楼盖设计
学生姓名：
学 院：
专业班级：
专业课程：
指导教师：
2015 年 12 月25日
某工业厂房现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计
一、设计资料
1.楼盖梁格布置
楼盖梁格布置如图1所示（楼梯间在此平面外），主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置，主梁、次梁的跨度见表1。
图1 楼盖梁格布置平面图
表1 楼面活荷载、主梁、次梁跨度
| 序号 | 楼面活荷载标准值（kN/m2） | 次梁跨度（mm） | 主梁跨度（mm） |
| 8 | 6 | 6000 | 6300 |
水磨石，钢筋混凝土现浇板，20mm混合砂浆抹底。
3.楼面荷载
均布活荷载标准值见表1。
4.材料
混凝土强度等级C30；梁钢筋采用HRB400级钢筋，板钢筋采用HPB300级钢筋。
二、楼盖的结构平面布置
主梁沿着横向布置，次梁沿着纵向布置。主梁跨度为6.3m，次梁跨度为6.0m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为
,
,
,则板按照单向板设计，但应适当增加沿长跨方向的分布钢筋，以承担长跨方向的弯矩。
按跨高比条件，要求板厚
，对工业建筑的楼盖板，要求
，从安全角度考虑，取板厚
。
次梁截面高度应满足：
。考虑到楼面可变荷载比较大，取
。次梁的截面宽度：
，取
。
主梁的截面高度应该满足：
，取
。主梁截面宽度取
。楼盖结构平面布置图如图2所示。
图2 结构平面布置图
三、板的设计
1.荷载
板的永久荷载标准值
水磨石面层 
80mm钢筋混凝土板 
20mm混合砂浆 
小计 0.65+2.0+0.34=2.99kN/m2
板的可变荷载标准值 
永久荷载分项系数取1.2；
因楼面可变荷载标准值为 
，
所以可变荷载分项系数应取1.3。于是有板的
永久荷载设计值 g=2.99×1.2=3.59kN/m2
可变荷载设计值 q=6×1.3=7.8kN/m2
荷载总设计值 g+q=3.59+7.8=11.39kN/m2
近取 g+q=11.40kN/m2
2.计算简图
按塑性内力重分布设计。次梁截面为
，板的设计跨度为：
边跨 
中间跨 
因为跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图3所示。
图3 板的计算简图
3.弯矩设计值
不考虑板拱作用截面弯矩的折减。
由《混凝土结构-中册》表11-1可查得，板的弯矩系数
分别为：端支座-1/16；边跨中，1/14；离端第二支座，-1/11；离端第二跨跨中1/16；中间支座-1/14；中跨中1/16。故有各弯矩值：
4.正截面受弯承载力计算
环境类别一类，
混凝土，板的最小保护层厚度
。假定纵向钢筋直径d为10mm,板厚80mm,则截面有效高度：
；板宽
。
混凝土，
，
；HPB300钢筋，
,
。板配筋计算的过程见表2。
表2 板的配筋计算
| 截 面 | A | 1 | B | 2 | C |
 |  | 3.26 | -4.16 | 2.57 | -2.94 |
 | 0.055 | 0.063 | 0.081 | 0.050 | 0.057 |
 | 0.056 | 0.07 | 0.084 | 0.052 | 0.059 |
 | 190.7 | 222.4 | 270.1 | 165.2 | 187.4 |
| 实际配筋 （mm2） |  |  |  |  | Φ8@200 As=251 |
均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；且
,满足最小配筋率的要求。四、次梁设计
根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的可变荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。
1.荷载设计值
永久荷载设计值
板传来的永久荷载 
次梁自重 
次梁粉刷 
小计 
可变荷载设计设计值
荷载总设计值
2.计算简图
按塑性内力重分布设计。主梁截面为300mm×500mm。计算跨度：
边跨: 
中间跨: 
因跨度相差小于10%可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图如图4所示。
图4次梁计算简图
3.内力计算
由《混凝土结构-中册》表11-1，表11-3可查得，板的弯矩系数
分别为：端支座-1/24；边跨中1/14；离端第二支座-1/11；离端第二跨跨中1/16；中间支座-1/14；中跨中1/16。剪力系数
分别为：A支座内侧
：0.50;离端第二支座外侧
：0.55；离端第二支座内侧
：0.55；中间支座外侧
：0.55；中间支座内侧
：0.55。故有弯矩设计值：
剪力设计值：
4.承载力计算
1）正截面受弯承载力
正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度取
，
，
三者中的较小值，故取
。所有截面钢筋均布置一排。
环境类别一级，
混凝土，梁的最小保护层厚度
。假定箍筋直径
,纵向钢筋直径
，则一排纵向钢筋
。
混凝土，
，
，
，
；纵向钢筋采用HRB400钢，
，
。
截面均属于第一类T形截面。正截面承载力计算过程见表3。
| 截 面 | A | 1 | B | 2 | C |
 | -36 | 61.64 | -78.45 | 53.0 | -60.57 |
 |  =0.097 |  =0.029 |  =0.212 |  =0.025 |  =0.163 |
 |  | 0.029 |  | 0.025 |  |
 | 291.72 | 481.10 | 689.26 | 414.70 | 494.80 |
 | 2 18As=509 | 2 18As=509 | 3 18As=763 | 3 14As=461 | 2 18As=509 |
计算结果表明支座截面的
均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则，并且有：
。及同时大于0.2%，即次梁配筋满足最小配筋率的要求。
2）斜截面受剪承载力
斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率验算。
应配箍筋：
验算截面尺寸：
，因
，故截面尺寸按照下式验算：
截面尺寸满足要求。
计算所需腹筋：
采用C6双肢箍筋，计算B支座左侧截面。
因
，得到箍筋间距。
S=
/(Vbc-
)=700mm
调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围内将计算的箍筋面积增加20%或者箍筋的间距减小20%。现调整箍筋间距，
，由《混凝土结构-上册》表4-1查得，当
，梁高
时，梁中箍筋最大间距为200mm。最后取箍筋间距
。
验算配箍率下限值：
上面已经算出配箍率的下限值
，而次梁中实际配箍率
，配箍率下限值满足要求。
五、主梁设计
主梁按弹性方法设计。
1.荷载设计值
为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。
次梁传来的永久荷载 
主梁重 
主梁粉刷 
永久荷载设计值 
可变荷载设计值 
2.计算简图
因主梁的线性刚度与柱线刚度之比大于5，竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算，按弹性理论设计，计算跨度取支承中心线之间的距离，
。主梁的计算简图如图5所示。可利用《混凝土结构-中册》表6-2计算内力。
主梁计算简图
3.内力设计值及包络图
1）弯矩设计值
弯矩
，式中系数
由《混凝土结构-中册》表6-2相应栏内查得。
2）剪力设计值
剪力
，式中系数
由《混凝土结构-中册》表6-2相应栏内查得。
3）弯矩包络图
第1、3跨有可变荷载，第二跨没有可变荷载
由《混凝土结构-中册》表6-2可知，支座B或者支座C的弯矩值为：
在第1跨内：以支座弯矩
的连线为基线，作
的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：
（与前面计算的
接近）
在第2跨内：以支座弯矩
，
的连线为基线，作
的简支梁弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：
。
第1、2跨内有可变荷载，第3跨内没有可变荷载
在第1跨内：以支座弯矩
的连线为基线，作
的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：
在第2跨内：
。
以支座弯矩
，
的连线为基线，作
的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处的弯矩值分别为：
+
第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载
第2跨两集中荷载作用点处的弯矩为：
（与前面计算的
接近）
第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：
弯矩包络图如图6所示。
图6 主梁弯矩包络图
4.承载力计算
1）正截面受弯承载力
跨内按T形截面计算，因跨内设有间距小于主梁间距的次梁，翼缘计算宽度按
。取较小值：
。
主梁混凝土保护层厚度的要求以及跨内截面有效高度的计算方法同次梁，支座截面因存在板、次梁、主梁上部钢筋的交叉重叠，截面有效高度的计算方法有所不同。混凝土保护层厚度15mm、板上部纵筋直径10mm、次梁上部纵筋直径18mm。假定主梁上部纵筋直径22mm，则一排钢筋时，
；两排钢筋时，
。纵向受力钢筋均设置为1排。由
判别跨内截面均属于第一类T形截面。B支座边的弯矩设计值
。正截面受弯承载力的计算过程见表4。主梁纵向钢筋的弯起和切断按抵抗弯矩图确定。
表4 主梁正截面受弯承载力计算
| 截 面 | 1 | B | 2 | |
 | 294.02 | -283.88 | 159.17 | -57.62 |
 |  =0.033 |  =0.245 |  =0.018 |  =0.043 |
 | 0.984 | 0.857 | 0.991 | 0.978 |
 | 1482.1 | 1769.5 | 796.7 | 292.2 |
 | 4 22
| 4 18+2 22 | 3 22
| 2 22
|
验算截面尺寸：
，因
，
需配箍筋：
截面尺寸按照下式验算：
，截面尺寸满足要求。
计算所需腹筋：采用C10@200双肢箍筋，
=303.108KN>Vmax，不需要配置弯起钢筋。
验算最小配箍率：
，配箍率满足要求。
次梁两侧附加横向钢筋的计算：
次梁传来的集中力
，
，附加箍筋布置范围
。取附加箍筋C10@200双肢，则在长度s内可以布置附加箍筋的排数
排，次梁两侧各布置3排。由《混凝土结构-中册》式（11-22），
，满足要求。
因主梁的腹板高度大于450mm，需要在梁侧设置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%，且其间距不大于200mm。现每侧配置2C14纵向构造钢筋，则有：
，满足要求。
六、绘制施工图
楼盖施工图包括施工说明、结构平面布置图、板配筋图、次梁和主梁配筋图。
1.施工说明
本设计施工说明详见结构施工图1。
2.结构平面布置图
结构平面布置图见图2。
3.板配筋图
板配筋采用分离式，板面钢筋从支座边伸出长度
。板配筋图详见结构施工图1。
4.次梁配筋图
次梁支座截面上部钢筋的第一批切断点要求离支座边
，现取1500；切断面积要求小于总面积的二分之一，B支座切断1C18，切断面积小于总面积的二分之一，B支座剩余两根做架立筋，满足要求。端支座上部钢筋伸入主梁长度
。下部纵向钢筋在中间支座的锚固长度
。次梁配筋图详见结构施工图2。
5.主梁配筋图
主梁纵向钢筋的弯起和切断需按弯矩包络图确定。底部纵向钢筋伸入支座，不配置弯起钢筋，下部纵向钢筋在中间支座处的锚固长度
。确定B支座上部钢筋的切断点：截取负弯矩的抵抗弯矩图如图7所示。将B支座的⑤、⑥、⑦号钢筋按钢筋面积比确定各自抵抗的弯矩：
⑤号钢筋（2C18，
）抵抗弯矩为
；
⑥号钢筋（2C18，
）的抵抗弯矩为；
⑦号钢筋（2C22，
）的抵抗弯矩为
。钢筋的充分利用点和不需要点的位置可按几何关系求得，见计算书图6。第一批拟截断⑦号钢筋（2C22），因截断点位于受拉区，离该钢筋充分利用点的距离应大于
；截断点离该钢筋不需要点的距离应大于
和
。⑦号钢筋截断点离B支座中心线的距离：按第一个条件时
；按第二个条件时
，由第一个条件控制。同理可求得⑥号钢筋的截断点位置。
，B支座左侧远离B制作中心线的距离
，右侧距离
主梁配筋图详见结构施工图2。
图7 抵抗弯矩图
因主梁的腹板高度大于450mm，需要在梁侧设置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%，且其间距不大于200mm。现每侧配置2C14纵向构造钢筋，则有：308/(300×510)=0.20%>0.1%,满足要求。
参考文献
[1] GB/T 50104-2010，建筑制图标准 [S].
[2] GB 50068-2001，建筑结构可靠度统一标准 [S].
[3] GB 50009-2012，建筑结构荷载规范 [S].
[4] GB 50010-2010，混凝土结构设计规范 [S].
[5]程文瀼，李爱群，王铁成.混凝土结构（上册）—混凝土结构设计原理（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社,2012.
[6]程文瀼，李爱群，颜德姮.混凝土结构（中册）—混凝土结构与砌体结构设计（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社,2012.
