《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程設(shè)計(總17頁)

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1、. 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程設(shè)計 現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土單向板肋形樓蓋 指導教師： 學生姓名： 學 號： 班 級： 一、設(shè)計題目：現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土單向板肋形樓蓋 某輕工業(yè)廠房，二樓包裝車間樓面結(jié)構(gòu)擬采用現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土單向板肋形樓蓋，要求按所設(shè)定的結(jié)構(gòu)支承條件、尺寸關(guān)系、材料與荷載作用等情況，進行樓蓋結(jié)構(gòu)的板、次梁、主梁的內(nèi)力計算與配筋設(shè)計，并繪制施工圖。 二、設(shè)計條件 1. 結(jié)構(gòu)形式： 樓蓋的縱向為4個柱距，主梁橫向為4跨，支承形式是周邊

2、為240厚的承重砌體墻，在擱置主梁處墻體設(shè)壁柱承重，中間支座為鋼筋混凝土柱（300mm300mm）。 圖一 梁板結(jié)構(gòu)平面布置 2. 材料： 混凝土采用C25（fc=11.9 N/mm2，ft=1.27 N/mm2，fck=16.7 N/mm2，Ec=2.80104 N/mm2） 鋼筋采用HPB235（fy=210N/mm2，Es=2.1105 N/mm2）或HRB335（fy=300N/mm2，Es=2.0105 N/mm2） 3. 荷載： 1) 恒載 樓面構(gòu)造層做法：采用20mm厚水泥砂漿找平，面層用10mm耐磨砂漿壓關(guān)抹平；板底梁側(cè)與頂棚均采用20厚混合砂漿抹面（參考

3、標準容重可分別取20kN/m3，22 kN/m3，18 kN/m3）。 2) 活載 標準值為7.0 kN/m2。 恒載分項系數(shù)為1.2，活載分項系數(shù)為1.3。 三、板的計算 板按考慮塑性內(nèi)力重分布方法計算。板的=，宜按雙向板設(shè)計，按沿短邊方向受力的單向板計算時，應(yīng)沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。本設(shè)計按單向板設(shè)計。 板的厚度按構(gòu)造要求取h=80>=。次梁截面高度取h=450mm>，截面寬度b=200mm。板尺寸及支承情況如圖下： 圖二 板的尺寸 圖三 計算簡圖 1) 荷載 恒荷載標準值 20㎜厚水泥砂

4、 0.02m20 kN/m3=0.4 kN/㎡ 80mm鋼筋混凝土板 0.08m25 kN/m3=2.0 kN/㎡ 10mm耐磨砂漿 0.01m22 kN/m3=0.22 kN/㎡ 20mm厚混合砂漿 0.02m18 kN/m3=0.36 kN/㎡ 線恒載設(shè)計值 g=1.22.98 kN/㎡=3.58 kN/㎡ 線活載設(shè)計值 q=1.37.00 kN/㎡=9.10kN/㎡ g+q=3.58 kN/㎡+9.10kN/㎡=12.68 kN/㎡

5、 即每米板寬 12.68 kN/㎡ 2) 內(nèi)力計算 板計算跨度為： 邊跨 取l0=2.02m 中間跨 l0=2.2m-0.20m=2.0m 跨度差 （2.02m-2.0m）/2.0m=0.01<10% 因此可以采用等跨連續(xù)梁板計算內(nèi)力（為簡化計算，統(tǒng)一取l0=2.02m）。取1m寬板帶作為計算單元，計算簡圖如上所示，連續(xù)板各截面的彎矩計算見下表 表 1 連續(xù)板各截面彎矩計算 截 面 邊跨跨內(nèi)

6、離端第二支座 離端第二跨跨內(nèi)中間跨跨內(nèi) 中間支座 彎矩計算系數(shù) /（kN.m） 4.7 -4.7 3.2 -3.7 3) 截面承載力計算 b=1000 mm，h=80 mm，h0=（80-20）=60㎜，，連續(xù)板各截面的配筋計算見下表： 表2 連續(xù)板各截面配筋計算 邊區(qū)板帶（①~②，⑤~⑥軸線間） 中間區(qū)板帶（②~⑤軸線間） 板帶部位截面 邊跨跨內(nèi) 離端第二支座 中間跨跨內(nèi) 中間支座 邊跨跨內(nèi) 離端第二支座 中間跨跨內(nèi) 中間支座 M/(KNm) 4.7 -

7、4.7 3.2 -3.7 4.7 -4.7 2.56 2.96 0.11 0.11 0.075 0.086 0.11 0.11 0.06 0.069 0.117 0.117 0.078 0.09 0.117 0.117 0.062 0.072 /(㎜2) 398 398 266 306 398 398 211 245 選配鋼筋 實配鋼筋/mm2 436 436 279 314

8、 436 436 279 279 四、次梁計算 次梁按考慮塑性內(nèi)力重分布方法計算. 主梁的高度按，梁寬b=250 mm。次梁有關(guān)尺寸及支撐情況如下圖所示 1) 荷載 恒載設(shè)計值 由板傳來 3.58 kN/㎡2.2m=7.88 kN/m 次梁自重 1.225 kN/m30.2m（0.45m-0.08m）=2.22 kN/m 梁側(cè)抹灰 1.218 kN/m30.02m（0.45m-0.08m）2=0.32 kN/m g=10.42 kN/m

9、活荷載設(shè)計值 由板傳來 q=9.10 kN/㎡2.2m=20.02 kN/m g+q=30.44 kN/m 合計 2) 內(nèi)力計算 計算跨度： 邊跨 ln=6.0m－0.12m－0.25/2=5.755m 取 l0=5.875 m 中間跨 l0= ln=6.0m－0.25m=5.75 m 跨度差 （5.875m－5

10、.75m）/5.75m=2.2%<10% 說明可以按等跨連續(xù)梁計算內(nèi)力。計算簡圖如下圖 圖4 次梁尺寸 圖5 計算簡圖 連續(xù)次梁的彎矩及剪力計算分別見表3和表4： 表 3 連續(xù)次梁彎矩計算 截面 邊跨跨內(nèi) 離端第二支座 離端第二跨跨內(nèi) 中間支座 彎矩計算系數(shù) /（kN.m） 95.51 -95.51 62.90 -71.89 表 4 連續(xù)次梁剪力計算 截面 邊跨跨內(nèi) 離端第二支座 離端第二跨跨內(nèi) 中間支座 剪力計算系數(shù) 0.45 0.6 0.55 0.55

11、 /kN 78.83 105.11 96.27 96.27 3) 截面承載力計算 次梁跨內(nèi)截面按T形截面計算，翼緣計算寬度為： 邊跨 離端第二跨、中間跨 梁高 h=450mm，h0=450mm－35mm=415mm 翼緣厚 判別T形截面類型：按第一類T形截面試算。 跨內(nèi)截面，故各跨內(nèi)截面均屬于第一類T形截面。 支座截面按矩形截面計算，第一內(nèi)支座按布置兩排縱筋考慮，取h0=450mm-60mm=390mm，其他中間支座按布置一排縱筋考慮，取h0=415mm。 表 5 連續(xù)次梁正截面承載力計算 截面 邊跨

12、跨內(nèi) 離端第二支座 離端第二跨跨內(nèi) 中間支座 M 95.51 -95.51 62.90 -71.89 0.024 0.264 0.016 0.199 0.024 0.313 0.016 0.224 /(㎜2) 774.4 968.4 505.7 693.1 選配鋼筋 3φ20 3φ18+1φ20 2φ16+1φ18 4φ16 實配鋼筋面積/mm2 942 1077.2 603 804 4) 斜截面強度計算 表 6 連續(xù)次梁斜截面承載力計算 截 面 端支座

13、內(nèi)側(cè) 離端第二支座外側(cè) 離端第二支座內(nèi)側(cè) 中間支座外側(cè)、內(nèi)側(cè) V/kN 78.83 105.11 96.27 96.27 246.9>V 232.0>V 232.0V 246.9>V 73.8

14、200 200 200 五、主梁計算 主梁按彈性理論計算。 由已知條件得，柱截面尺寸為300㎜300㎜.主梁的有關(guān)尺寸及支承情況如圖示。 1) 荷載計算 恒載設(shè)計值 由次梁傳來 10.42 KN/m6.0 m= 62.52 kN 主梁自重 1.225KN/m30.25m（0.65m-0.08m）2.2m=9.41 kN 梁側(cè)抹灰 1.218KN/m30.02m（0.65m-0.08m）22.2m=1.08 kN

15、 G=73.01 kN 活載設(shè)計值 由次梁傳來 Q=20.02KN/m6.0m=120.12 kN G+Q=193.13 kN 合計 圖6 主梁的尺寸 圖7 計算簡圖 2) 內(nèi)力

16、計算 計算跨度： 邊跨 ln=6.60m－0.12m－=6.33m 中間跨 ln=6.60m－0.30m=6.30m 取 l0= ln +b=6.30m+0.30=6.60m 跨度差 （6.64m－6.6m）/6.6 m=0.61%<10%，則可按等跨連續(xù)梁計算。 由于主梁線剛度較柱的線剛度大得多，故主梁可視為鉸支柱頂上的連續(xù)梁，計算簡圖如上所示。 在各種不同分布分布的荷載下作用下的內(nèi)力計算可采用等跨連續(xù)梁的內(nèi) 力系數(shù)表進行，跨內(nèi)和支座截面最大彎矩及剪力按下式計算，則 M=KGl0+KQl0 V

17、=KG+KQ 式中系數(shù)K查表可得，具體計算結(jié)果以及最不利荷載組合見表7，表8。將以上最不利荷載組合下的彎矩及剪力圖分別疊畫在同一坐標圖下，即可得主梁的彎矩彎矩包絡(luò)圖及剪力包絡(luò)圖，如圖4示。 表 7 主梁彎矩計算 序號 計算簡圖 邊跨跨內(nèi) 第二支座 中間跨內(nèi) 中間支座 最 不利 荷載 組合 + 343.48 -251.18 116.39 -167.84 + 29

18、5.63 -392.3 207.29 -130.57 + 140.48 -213.13 192.23 -319.26 + 333.91 -278.93 -6.23 -54.47 + 80.75 -241.67 125.9 -205.89 最大值 343.48 -392.3 207.29 -319.26 表 8 主梁剪力計算 序號 計算簡圖 端支座 第二支座 中間支座

19、 最 不利 荷載 組合 + 155.1 -231.2 85.7 -71.84 180.4 + 133.7 -181.1 92.8 -153.3 78.92 + 63.5 -236.8 222.9 -209.0 209.0 + 150.9 -66.74 72.7 -38.9 58.9 + 36.39 -215.6 101.3 -187.8 87.5 最大值 155.1 -236.8 222.9 -209.0 209.0

20、圖8 主梁的彎矩包絡(luò)圖及剪力包絡(luò)圖 3) 截面承載力計算 主梁跨內(nèi)截面按T形截面計算，其翼緣計算寬度為： 并取h0=650mm-35mm=615mm。 判別T形截面類型，故各跨內(nèi)截面均屬于第一類T形截面。 支座截面按矩形截面計算，取h0=650mm-80mm=570mm（因支座彎矩較大考慮布置兩排縱筋，并布置在次梁主筋下面）。跨內(nèi)截面在負彎矩作用下按矩形截面計算，取h0=650mm-60mm=590mm。 表 9 主梁正截面承載力計算 截面 邊跨跨內(nèi) 第二支座 中間跨內(nèi) 中間支座 M/（kN.m） 343.48 -392.3 207

21、.29 -319.26 28.97 28.97 363.3 290.3 0.035 0.376 0.021 0.300 0.036 0.502 0.021 0.368 1932.1 2703.6 1127.0 2080.1 選配鋼筋 2φ22+2φ25 2φ22+4φ25 2φ22+2φ25 2φ22+4φ25 實配鋼筋面積/㎜2 1960 2720 1960 2720 表 9 主梁斜截面承載力計算 截 面 端支座內(nèi)側(cè) 離端第二支座外側(cè) 離端第二支座內(nèi)

22、側(cè) 中間支座外側(cè)、內(nèi)側(cè) V/kN 155.1 -236.8 222.9 209.0 /kN 457.41>V 423.94>V 423.94>V 423.94>V /kN 136.68

23、28 1φ28 實配彎筋面積/㎜2 615.8 615.8 615.8 4） 主梁吊筋計算 由次梁傳至主梁的全部集中力為: G+Q=62.52+120.12=182.64kN 則 選2φ18 六、裂縫寬度驗算 1）板的裂縫寬度驗算 截面 1 B 2 C 3 6.30 6.17 4.25 4.85 4.25 As(mm2) 436 436 279 314 279 276.8 271.1 291.8 295.9 291.8 0.011 0.011 0.007 0.008 0.

24、007 0.83 0.72 0.70 0.75 0.70 48 48 48 48 48 0.116 0.098 0.103 0.112 0.103 由于，所以板裂縫驗算滿足要求 由于板厚h=80mm>l/35=62.9mm.根據(jù)規(guī)范要求，可以不作繞度驗算。 2）次梁裂縫驗算 截面 1 B 2 C 95.51 -95.51 62.90 -71.89 As(mm2) 774.4 968.4 505.7 693.1 341.6 290.7 344.5 305.7 0.02 0.02

25、0.01 0.02 0.98 0.96 0.86 0.96 127.5 127.5 191.5 111.5 0.3 0.3 0.3 0.2 3）主梁裂縫及繞度驗算 截面 1 B 2 C kN.m 343.48 -392.3 207.29 -319.26 As(mm2) 1932.1 2703.6 1127.0 2080.1 332.3 292.6 370.9 309.5 0.02 0.03 0.01 0.03 0.98 1.00 0.88 1.01 147.5 114.2 247.5 114.2 0.36 0.25 0.38 0.27 .