 2.1.1题目:某市轻工业厂房楼盖设计
图一
2.1.2设计条件
某市轻工业厂房承重体系为钢筋混凝土内框架，四周为370mm砖墙承重，厂房平面尺寸见下图，二楼可变荷载为7.0kN/mm2，设计只考虑竖向荷载，要求学生完成二层钢筋混凝土整浇楼盖的设计。二层平面尺寸见图一。
1.永久荷载：楼面面层采用20mm厚水泥砂浆，重度20kN/m3；板底、梁侧及梁底抹灰层15mm厚混合砂浆，重度17kN/m3；钢筋混凝土重度25kN/m3。
2.二楼楼面可变荷载7.0kN/m2。
3.材料：混凝土强度等级C25；主梁、次梁主筋采用HRB335级钢筋；其余钢筋采用HRB235级钢筋。
4.板伸入墙内120mm，次梁伸入墙内240mm，主梁伸入墙内370mm。
5.柱断面尺寸400×400mm。
2.1.3设计内容
1.学生承担的具体设计题号见表一。
2.设计计算书一份,内容包括:
（1）二层楼面结构平面布置：柱网、主梁、次梁及板的布置。
（2）现浇板、次梁的承载力计算（内力计算按塑性内力重分布考虑）。
（3）主梁的承载力计算（内力计算按弹性理论考虑）。
3.A2图纸一张,内容包括:
（1）二层楼面结构布置图，板的配筋图，板的配筋图画在结构布置图上（板采用分离式配筋）。
（2）次梁的配筋图，主梁的配筋图。
（3）必要的结构设计说明。
2.1.4时间安排（一周）
结构计算 2天
绘制结构施工图 2天
计算书整理、修改施工图 1天
2.2.1初步选择梁、板的截面尺寸
1.板的尺寸除满足承载力、刚度、裂缝宽度要求外，尚应满足施工要求。板厚
取h≥l0/40；按施工要求，一般楼板厚度不少于60mm，密肋板厚度不少于50mm，工业建筑楼板厚度不少于70mm，本设计楼板厚度选80mm。
2.
次梁截面尺寸：次梁高度取 ，宽度取 。本设计次梁截
面尺寸选b×h=200×450mm。
3. 主梁截面尺寸：主梁高度取 ，宽度取 。本设计主梁截面尺寸选
b×h=300×600mm。
2.2.2在计算书上绘出结构平面布置图
在计算书上画出图二，并标注出柱、主梁、次梁和板的名称（或编号），布置上板、次梁和主梁的计算单元及荷载的取值范围。
图二
2.2.3 板的设计
本设计采用单向板整浇楼盖，按塑性内力重分布方法计算内力。对多跨连续板沿板的长边方向取1米宽的板带作为板的计算单元。
1.计算简图（见图三）
计算跨度 边跨： 取  ，  两式较小值
中间跨：
边跨与中间跨计算跨度相差若不超过10%，可按等跨连续板计算内力。本设计为九跨连续板超过五跨按五跨计算内力。
图三
2 板的荷载计算（见表二）
荷 载 种 类 |
荷载标准值
（KN/mm2） |
荷载分项系数 |
荷载设计值
（KN/mm2） |
永 久
荷 载 |
20mm厚水泥砂浆面层
80mm厚现浇板自重
15mm厚板底抹灰 |
|
|
|
小 计（g） |
|
|
|
可 变 荷 载（q） |
|
|
|
总 荷 载（g+q） |
|
|
|
3. 板的内力计算
板考虑塑性内力重分布后，各跨中及支座截面的弯矩系数α值按图四采用，各跨中及支座截面的弯矩按式 计算。
图四
板一般均能满足斜截面抗剪承载力要求，所以只进行正截面承载力计算。计算B支座负弯矩时，计算跨度取相邻两跨的较大值。板的弯矩计算见表三。
板的弯矩计算表 表三
截 面 |
边跨中M1 |
B支座MB |
中间跨中M2、M3 |
中间支座Mc |
弯矩值（KN·m）
 |
|
|
|
|
4.板的配筋计算（见表四）
b=1000mm，h0=h-20=60mm。各截面配筋计算过程见下表，中间板带内区格四周与梁整体连接，故M2、 M3及Mc应降低20%，计算结果应填在表四括号内。
5.绘制板的配筋施工图
板采用分离式配筋，板的配筋图按1∶100的比例绘制在A2图纸上。
板正截面承载力计算表 表四
截面 |
边跨跨中
（1） |
第一内支座
（B） |
中间跨中（2）（3） |
中间支座（C） |
边板带 |
(中间板带) |
边板带 |
(中间板带) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
选配钢筋 |
|
|
|
|
|
|
验算配筋率 |
|
|
|
|
|
|
2.2.4 次梁的设计
1.次梁计算简图
计算跨度 边跨： 取  ，  两式较小值
中间跨：
次梁采用塑性内力重分布方法计算。本设计次梁仅为五跨，按五跨连续梁计算内力。边跨与中间跨计算跨度相差不超过10%，可按等跨连续梁计算内力。次梁的构造简图如图五所示，计算简图如图六所示。
图五
图六
2. 次梁荷载计算（见表五）
荷载种类 |
荷载标准值（KN/m） |
荷载分项系数 |
荷载设计值（KN/m） |
永久
荷载 |
由板传来 |
|
|
|
次梁自重 |
|
|
|
梁侧抹灰 |
|
|
|
小 计(g) |
|
|
|
可变荷载(q) |
|
|
|
总荷载(g+q) |
|
|
|
3.次梁内力计算（见表六）
考虑塑性内力重分布后，跨中及支座截面的弯矩系数α值、剪力系数β值分别按图七（1）和图七（2）采用。
图七
次梁内力计算表 表六
截 面 |
M1=－MB |
M2=M3 |
Mc |
截 面 |
VA |
VB左 |
VB右 |
弯矩值（KN·m）
 |
|
|
|
剪力值
 |
|
|
|
4. 次梁配筋计算
（1）次梁正截面承载力计算
次梁支座按矩形截面计算，跨中按T形截面计算，取h0=415mm。次梁翼缘计算宽度取  ， 两式较小者。次梁跨中截面按  式判别T形截面类型。次梁正截面承载力计算见表七。
次梁正截面承载力计算表 表七
截 面 |
边跨跨中（1） |
第一内支座（B） |
中间跨跨中（2） |
中间支座（C） |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
选配钢筋（实配AS） |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
（2）次梁按仅配箍筋进行斜截面承载力计算，次梁斜截面承载力计算见表八。
次梁斜截面承载力计算表 表八
截 面 |
边支座A |
第一内支座B左 |
第一内支座B右 |
中间支座C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
选配箍筋肢数、直径 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
实配钢筋间距S（mm） |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 绘制次梁的配筋图
由于次梁的各跨跨度相差不超过20%，且q/g≤3，次梁纵筋的截断可直接按教材的次梁配筋构造要求图布置钢筋。次梁配筋图按1∶50、剖面图按1∶20的比例绘制在2#图纸上。
2.2.5 主梁的设计
主梁的荷载较大，且结构的重要性超过板和次梁，为保证主梁具有足够的可靠性，主梁内力按弹性理论方法计算。
1. 主梁计算简图
计算跨度 边跨： 取  ，  两式较小值
中间跨：
梁计算跨度相差小于10%，计算内力时可采用等跨连续梁的弯矩及剪力系数。主梁构造简图如图八，计算简图如图九所示。
图八
图九
2. 主梁荷载计算
为简化计算，将主梁自重折算成集中荷载，并作用在次梁位置。主梁荷载计算见表九。
主梁荷载计算表 表九
荷 载 种 类 |
荷载标准值（KN） |
荷载分项系数 |
荷载设计值（KN） |
永久荷载 |
由次梁传来 |
|
|
|
主 梁 自 重 |
|
|
|
主 梁 抹 灰 |
|
|
|
小 计（G） |
|
|
|
可变荷载（Q） |
|
|
|
总荷载（G+Q） |
|
|
|
3. 主梁内力计算
（1）弯矩  ，式中系数K1、K2由教材附录3中相应的系数可查得。应先将 及 值计算出来，在计算 及 值时B支座计算跨度取相邻两跨的平均值。
根据 及 值及相应的K1和K2系数可求得各跨中及支座弯矩值，主梁弯矩值计算见表十。
主梁弯矩计算表 表十
项 次 |
荷 载 简 图 |
|
|
|
|
（1） |
|
|
|
|
|
（2） |
|
|
|
|
|
（3） |
|
|
|
|
|
（4） |
|
|
|
|
|
组合项 |
（1）+（2） |
|
|
|
|
（1）+（3） |
|
|
|
|
（1）+（4） |
|
|
|
|
（2） 剪力  ，式中系数k3、k4由教材附录3中相应的系数可查得。根据G、Q值及相应的k3和k4系数可求得各支座左、右剪力值，主梁剪力值计算见表十一。
主梁剪力计算表 表十一
项 次 |
荷 载 简 图 |
|
|
|
（1） |
|
|
|
|
（2） |
|
|
|
|
（4） |
|
|
|
|
组合项 |
（1）+（2） |
|
|
|
（1）+（4） |
|
|
|
注：项次（3）的活荷载布置对任何支座截面均不产生最大剪力，故不必计算。
4. 主梁配筋计算
（1）主梁跨中按T形截面计算，取 mm，翼缘计算宽度取  ， 两式较小者，主梁跨中截面按  式判别T形截面类型。主梁支座截面按矩形截面计算，取 mm（两排钢筋）。主梁正截面承载力计算见表十二。
（2）主梁按仅配箍筋进行斜截面承载力计算，主梁斜截面承载力计算见表十三。
主梁正截面承载力计算表 表十二
截 面 |
边跨跨中（1） |
支座（B） |
中间跨跨中（2） |
|
|
|
|
|
|
|
|
 或 
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
选配钢筋（实配AS） |
|
|
|
|
|
|
|
主梁斜截面承载力计算表 表十三
截 面 |
VA |
VB左 |
VB右 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
选配箍筋肢数、直径、间距 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. 主梁附加横向钢筋的计算
由次梁传给主梁的集中荷载为： 
优先采用附加箍筋，本设计按每侧设置5根、直径同主梁抗剪箍筋，间距取 ， 然后按式 验算附加箍筋是否能够承担次梁传给主梁的集中荷载。
若附加箍筋不足以承受次梁传来的集中荷载，再按式  计算所需附加吊筋的面积。
6. 绘制主梁的配筋图
由于主梁是重要构件，主梁纵筋的截断需按弯矩包络图和抵抗弯矩图确定，考虑到学生毕业后基本上是面向施工单位，对绘制主梁配筋施工图进行简化，主梁纵筋的截断不按弯矩包络图和抵抗弯矩图确定，主梁纵筋的截断以及其他钢筋的设置要求按图十构造尺寸绘制。
主梁上部架立钢筋伸入支座的锚固长度不小于钢筋受拉的锚固长度 ，架立钢筋与负弯矩钢筋的搭接长度取150～200mm。下部钢筋伸入端支座的锚固长度 ，伸入中间支座的锚固长度 。
图十
|
