混凝土結構設計原理課程設計.doc

混凝土結構設計原理課程設計 鋼筋混凝土現澆主次梁結構設計學 校：南 昌 大 學 班 級：姓 名：學 號：指導教師：設計時間： 南昌大學建筑工程學院土木工程系一、設計資料本結構采用鋼筋混凝土砼現澆單向板肋梁（建筑標高+9.00），其結構布置圖如附圖1-1所示，板深入墻內120mm，次梁深入墻內240mm，主梁伸入墻柱內370mm，樓面面層為20mm厚水泥砂漿面層（容重為20 KNm2），板底及梁用20mm厚石灰砂漿粉刷（容重17 KNm2）。樓面可變荷載標準值=6 KNm2?；炷翉姸鹊燃墳镃35。主次梁受力鋼筋采用HRB335或HRB400鋼筋，板采用R235級鋼筋。板厚取70mm，次梁尺寸為200400mm，主梁尺寸為250650mm。圖1-1 單向板肋梁結構平面圖二、設計內容和要求（一）板和次梁按考慮塑性內力重分布方法計算內力，主梁按彈性理論計算內力并給出彎矩及剪力圖。（二）繪結構施工圖1.結構平面布置圖（1：150），圖上需標注墻、柱定位軸線編號，梁柱定位尺寸及構件編號，并標出板的結構標高。2.板模板及配筋平面圖（1：60），圖上需標注板厚、板中鋼筋的直徑、間距及其定位尺寸。3.次梁模板及配筋圖（1：40，1：20），圖上需標注次梁截面及幾何尺寸、梁底標高、鋼筋的直徑、根數、編號其定位尺寸。4.主梁模板及配筋（1：40，1：20），彎矩包絡圖及抵抗彎矩圖，圖上需標注主梁截面及幾何尺寸、梁底標高，鋼筋的直徑、根數、編號其定位尺寸。5.有關設計說明，如混凝土強度等級、鋼筋級別、混凝土保護層厚度等。三、樓面板結構平面布置主梁沿橫向布置，次梁沿縱向布置。確定主梁的跨度為4800mm，次梁的跨度為4800mm，主梁每跨內設置兩根次梁，板的跨度為1600mm。l02/l01=3，按單向板設計。四、板的設計1、荷 載（1）板的永久荷載標準值：20mm水泥砂漿面層 0.02X20=0.4 KNm270mm鋼筋混凝土板 0.07X25=1.75 KNm220mm板底石灰砂漿 0.02X17=0.34 KNm2-小 計 2.49KNm2（2）板活荷載標準值： 6 KNm2永久荷載分項系數去1.2，可變荷載分項系數取1.4，故板的：永久荷載設計值 g=2.491.2=2.99 KNm2可變荷載設計值 q=61.4=8.4 KNm2（3）荷載總設計值 g+p=11.39 KNm2近似取為：g+p=11.4 KNm22、計算簡圖（1）板的實際跨度：邊跨=1600-60-100=1440mm中跨=1600-100-100=1400mm（2）邊跨計算跨度：=60+=60+1440+=1600mm=60+=60+1440+=1535mm取較小值，邊跨的計算跨度為L=1535mm。（3）中跨計算跨度：= +b =1400+200=1600mm=+t =1400+70=1470mm取較小值，中跨的計算跨度為L=1470mm。因跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)板計算。取1m寬板帶作為計算單元，計算簡圖如圖1-2。圖1-2板的計算簡圖3、彎矩設計值邊跨彎矩：=11.4*1.535*1.535*1/8=3.36 中跨彎矩：=11.4*1.47*1.47*1/8=3.08大致根據實踐規(guī)范可以取1、支點彎矩 =-0.72、跨中彎矩 1）板厚與梁肋高度比等于或大于1/4時 =+0.72）板厚與梁肋高度比小于1/4時候 =+0.5=0.5=0.53.08=1.54 =-0.7=-0.7*3.08=-2.16=-0.7=-0.7()=-2.25=+0.5=3.36-0.52.25=2.244、正截面承載能力計算板厚h=70mm，取=30mm（規(guī)范中板的保護層厚度最小為30mm），=70-30=40mm。C35混凝土，混凝土抗壓強度設計值=16.1KPa。鋼筋采用R235,=195KPa。板的配筋計算見表1-1。表1-1 板的配筋計算截 面1B2C彎矩設計值2.24-2.251.54-2.160.0870.08700600.0840.0910.0910.0620.088 =300.5300.5204.76290.6實際配筋8165（305）8165（305）8165（305）8165（305）五、次梁設計按考慮內力重分布設計。1、荷 載（1）永久荷載荷載板傳來的恒載 2.991.6=4.78 次梁自重 0.2（0.4-0.07）251.2=1.98 次梁粉刷 0.02（0.4-0.07）2171.2=0.27小 計 g=7.03 （2）可變荷載設計值 q=8.42=16.8（3）荷載總設計值 g+q=242、計算簡圖次梁在磚墻上的支承長度為240mm，主梁的截面為250650mm。（1）次梁實際跨度：邊跨=4800-120-125=4555mm中跨=4800-125-125=4550mm（2）邊跨計算跨度：=+0.5墻上支承長度+b/2=4555+0.5240+125=4800mm=1.025+b/2=1.0254555+125=4794mm取較小值，邊跨的計算跨度為L=4794mm。（3）中跨計算跨度：= +250=4800mm因話中相差小于10%，可按等跨連續(xù)梁計算，次梁的計算簡圖如1-3。 圖1-3 次梁的計算簡圖3、內力計算彎矩和剪力根據簡支梁靜定平衡方程計算（1）彎矩設計值： =24*4.794*4.794*1/8=68.94 =24*4.8*4.8*1/8=69.12=0.5=0.569.12=34.56=-0.7=-0.7*69.12=48.38=-0.7=-0.7()=-48.32=+0.5=68.94-0.548.32=44.78（2）剪力設計值：=3ql/8=3*24*4.794/8=43.15KN， =-5ql/8=-5*24*4.794/8=-71.91KN=ql/2=24*4.8/2=57.6KN,=-57.6KN =57.6KN4、承載力計算(1）正截面受彎承載力正截面受彎承載力計算時，跨內按T形截面計算，翼緣寬度按以下公式取最小值： 正彎矩中跨：0.2*4800=960mm正彎矩邊跨：0.27*4794=1294mm負彎矩中跨：0.07*(4794+4800)=672mm1600mm200+0+1270=1040mmC35混凝土，=40mm，=400-40=360mm。C35混凝土， =16.1KPa，鋼筋采用HRB335, =280KPa。經判別跨內截面均屬于第一類T形截面。正截面受彎承載力計算見表1-2。表1-2 次梁正截面受彎承載力計算截 面1B2C彎矩設計值44.78-48.3234.56-48.3896020010402000.0220.1160.0160.1160.0220.1240.0160.124=437.2513.4344.4513.4實際配筋218(509)112+218(622.1)218(509)112+218(622.1)（2）斜截面受剪承載力圖1-4 板的剪力圖=30+=39.2mm，=360.8mm驗算上限值、下限值：上限值：=（0.51）200360.8=217.72KN，符合上限值。下限值： =11.52200360.8=54.84KN不符合下限值，所以設計中不需要依靠箍筋來承擔剪力，箍筋的布置只需要滿足設計構造要求，因此箍筋的布置如下：在4004082.8mm、49099479mm和959411994mm段：按照構造要求配置箍筋，H/2=200mm且不大于400mm，取200mm。 在0400mm、43945194mm、91949994mm段：按要求，取100mm在4082.84394mm段：=（-）=67.11KN P=622.1(200360.8)100=0.86=67.11=111200360.8=0.147% 雙支箍，直徑為8=,=211.5mm,取210mm。為施工方便，在離支座距離大于400mm處箍筋間距均取200mm，小于400mm處箍筋間距均取100mm。六、主梁設計主梁按彈性理論設計.1、荷載設計值：為簡化計算，將主梁自重等效為集中荷載。次梁傳來恒載 7.034.8=33.7KN主梁自重（含粉刷）(0.65-0.07)0.251.625+2(0.65-0.07)0.021.6171.2=7.7KN-永久荷載 G=33.7+7.7=41.4KN近似取G=42KN可變荷載 Q=16.84.8=80.6KN近似取Q=81KN2、計算簡圖主梁端部支撐在帶壁柱墻上，支承長度為370mm，中間支承在300mm300mm的混凝土柱上。主梁按連續(xù)梁計算，其計算跨度如下。（1）計算跨度：邊跨=4800-0.5370-150=4465mm 中跨=4800-150-150=4500mm（2）邊跨：=+0.5a+0.5b=4465+0.5370+0.5300=4800mm =1.025+0.5b=1.0254465+0.5300=4727mm （3）中跨：=+b=4500+300=4800mm因跨度相差不超過10%，可利用附表計算內力。主梁的計算簡圖見圖1-5。 圖1-5 主梁的計算簡圖3、內力設計值及包絡圖1）彎矩設計值彎矩 M=GL+QL式中系數、由附表相應欄內查得。不同荷載組合下各截面的彎矩計算結果見表1-3。2）剪力設計值剪力 V=G+Q式中系數、由附表相應欄內查得。不同荷載組合下各截面的彎矩計算結果見表1-4。表1-3 主梁的彎矩計算（KNm）項次147.75-52.2513.31-52.252110.11-50.67-51.46-50.673-16.76-50.6777.38-50.67487.25-118.4965.77-33.91(1+3)30.99(1+4)-170.74(1+2)-38.15(1+4)-86.16(1+2)157.86(1+3)90.69表1-4 主梁的剪力計算（KN）項次130.35-52.4541.40269.80-108.000455.53-105.6798.49(1+2)100.15(1+4)158.12(1+4)139.89 3）彎矩、剪力包絡圖彎矩包絡圖繪制荷載組合+時,出現第一跨跨內最大彎矩和第二跨跨內最小彎矩。此時=0, =-102.92KNm,以這兩個支座彎矩值的連線為基線,疊加邊跨在集中荷載G+Q=41.4+80.6=122KN作用下的簡支梁彎矩圖,則第一個集中荷載下的彎矩值為(G+Q)+ =157.92KNm；第二個集中荷載下的彎矩值為(G+Q)+=123.62KNm。中間跨跨中彎矩最小時，兩個支座彎矩值均為-102.92 KNm，以此支座彎矩連線為基線疊加中間荷載G=41.4KN作用下的簡支梁彎矩圖，則集中荷載處的彎矩值為(G+Q)+=-36.68KNm。荷載組合+時，支座最大負彎矩=-170.74 KNm,其他兩個支座的彎矩為=0，=-86.16KNm，在這三個支座彎矩間連直線，以此連續(xù)為基線，于第一跨、第二跨分別疊加集中荷載為G+Q時的簡支梁彎矩圖，則集中荷載處的彎矩值順次為135.32KNm、78.40KNm、52.65KNm、80.84KNm。荷載組合+時，出現邊跨跨內最小彎矩和中跨跨內最大彎矩。=-102.92 KNm,第一跨在集中荷載G作用下的彎矩值分別為30.93KNm、-3.38KNm；第二跨在集中荷載G+Q作用下的彎矩值為92.28KNm。剪力包絡圖繪制荷載組合+時, =100.15KN,至第一集中荷載處剪力降為100.15-122=-21.85KN,至第二集中點荷載處剪力降至-21.85-122=-143.85KN；組合+時，最大，=-158.12KN，則第一跨集中荷載處剪力順次（從右至左）-36.12KN、85.88KN。彎矩、剪力包絡圖見圖1-6。主梁的彎矩、剪力包絡圖如1-8所示。圖1-6 彎矩、剪力包絡圖 4、承載力計算（1）正截面受彎承載力 正彎矩中跨：0.2*4800=960mm正彎矩邊跨：0.27*4727=1276mm負彎矩中跨：0.07*（4800+4727）=671mm0.5*（4727+4800）=4764mm250+0+1270=1090mm1點和B點采用一排受拉鋼筋，取 =45mm，=605mm。2點采用一排受拉鋼筋，取=40mm，=610mm。C35混凝土， =16.1KPa。采用HRB335鋼筋，鋼筋抗拉強度=280KPa。表1-5 主梁正截面承載力計算1B2彎矩設計值157.92-170.7492.28-36.68bf10902509602500.0250.1160.0160.0250.9870.9380.9910.987944.51074.5545.2223.6實際配筋3C22(1140）3C22（1140）2C22(760)2C22(760)（2） 斜截面受剪承載力圖1-7 主梁剪力圖本設計主梁考慮構件的斜截面抗剪承載力由混凝土和箍筋共同承擔。箍筋設計：上、下限值驗算上限值：=250（）=458.24KN，上限值符合。下限值： =11.52250（）=115.43KN在0650mm、40925377mm段：按照構造要求設置箍筋間距，取=100mm。在31514092mm段：=650-=607.45mmP=100=0.75=158.12=111.1=0.16%，取=0.18% 雙支箍，直徑為8mm=,=224.4mm,取220mm。在6503151mm、63277127mm段：按構造要求配筋，=325mm且不大于400mm，取為320mm。在53776327mm段=650-（30+）=607.45mmP=1140/(607.75250)100=0.75=139.89=0.911=0.18%， 取=0.18% 雙支箍，直徑為8=,=224.4mm,取220mm。為方便施工，在離支座距離小于650mm段，箍筋間距均取100mm，其他短箍筋間距均取200mm。只設箍筋時，構件承載力能夠滿足要求，因此無需設置彎起鋼筋。六、施工圖繪制結構平面布置圖、板模板及配筋平面圖、次梁模板及配筋圖及主梁模板及配筋圖見附圖。