《混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》.doc

10土木工程（專升本）混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算書 現(xiàn)澆單向板肋形樓蓋設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號： 完成日期： 混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計現(xiàn)澆單向板肋形樓蓋設(shè)計某多層工業(yè)建筑物平面如下圖所示：采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋。一、設(shè)計資料1） 樓面構(gòu)造層做法：水泥砂漿地面（0.65KN/ m2） 鋼筋混凝土現(xiàn)澆板（25kN/m2）； 20mm厚石灰砂漿抹底（17kN/m2）；2）可變荷載：Pk=6.0 kN/m23）永久荷載分項系數(shù)為1.2，可變荷載分項系數(shù)為1.4（當(dāng)樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值4kN/m2時,取1.3)；4）材料選用：混凝土：采用C25； 鋼筋：梁縱向受力鋼筋采用HRB400級鋼筋，其余采用HPB235級鋼筋；5） 本建筑物位于非地震區(qū)，建筑物安全級別為二級，結(jié)構(gòu)環(huán)境類別為一類。2、 樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置 主梁沿橫向布置，次梁沿縱向布置。主梁的跨度為6.3m,次梁跨度為6.6m，主梁每跨內(nèi)布置兩跟次梁，板的跨度為2.1m ,l02/l01=6.6/2.1=3.14,因此安單向板設(shè)計。 按跨高比條件，要求板厚h2200/40=55.0mm,對工業(yè)建筑的樓蓋板，要求h80mm，取板厚h=100mm。 次梁截面高度應(yīng)滿足h=l0/18l0/12=6600/186600/12=366550mm?？紤]到樓面活荷載比較大，取h=500mm。截面寬度取為b=200mm。 框架梁截面高度應(yīng)滿足h=l0/15l0/10=6600/156600/10=440660mm，取h=600mm。截面寬度取為b=300mm。 樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置圖如下圖所示：3、 板的設(shè)計1） 荷載板的恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：水泥砂漿地面（0.65KN/ m2） =0.65kN/m2 鋼筋混凝土現(xiàn)澆板： 0.1*25=2.5kN/m2 20mm厚石灰砂漿抹底： 0.020*17=0.34kN/m2 小計： 3.49 kN/m2取3.5 kN/m2板的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 60.0kN/m2 永久荷載分項系數(shù)為1.2，可變荷載分項系數(shù)為1.4，因當(dāng)樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值4kN/m2,所以取1.3。于是板的恒荷載設(shè)計值：g=1.2*3.5=4.2kN/m2 活荷載設(shè)計值：q=1.4*6.0=8.4kN/m2 荷載總設(shè)計值：g+q=4.2+8.4=12.6kN/m2 1)計算簡圖 次梁截面為200*500mm，現(xiàn)澆板在墻上的支承長度不小于100mm，取板在墻上的支承長度為120mm。按內(nèi)力重分布設(shè)計，板的計算跨度：邊跨：l=l0+h/2=2100-100-120+100/2=1930mm<1.025ln=1950mm，取l0=1950mm中間跨：l0=ln=2100-200=1900mm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，計算簡圖如下圖所示：2） 彎矩設(shè)計值 查表得，板的彎矩系數(shù)m分別為：邊跨中：1/11，離端第二支座：-1/11，中跨中：1/16，中間支座：1/14。故M1=-Mb=(g+q)l012/11=12.6*1.952/11=4.36kN.mMc=-(g+q)l012/14=12.6*1.92/14=3.25kN.mM2=(g+q)l012/16=12.6*1.92/16=2.85kN.m3） 正截面受彎承載力計算 板厚100mm，h0=100-20=80mm；板寬b=1000mm。C25混凝土，1=1.0，fc=11.9N/mm2，fy=210N/mm2 ；板配筋計算的過程如下表： 板的配筋計算表 截面1B2C彎矩設(shè)計值（kN.m）4.36-4.362.853.25s=M/a1fcbh020.0650.0650.030.034=1-(1-2s) 1/20.0670.0670.030.035軸線 ， 計算配筋(mm2) AS=bh0fc/fy304304136159實際配筋(mm2) 8150 As=3358150 As=3358180 As=2798180 As=279 軸線 計算配筋(mm2) AS=bh0fc/fy3043040.8*136=1090.8*305=127實際配筋(mm2) 8150 As=3358150 As=3358180 As=2798180 As=279 計算結(jié)果表明，均小于0.35，符合塑性內(nèi)力重分布的原則；As/bh=279/(1000*80)=0.34%，此值比0.45ft/fy=0.45*(1.43/210)=0.30%大，同時大于0.2%，符合要求。四、次梁設(shè)計 按考慮內(nèi)力重分布設(shè)計。根據(jù)本車間樓蓋的實際使用情況，樓蓋的次梁和主梁的活荷載不考慮梁從屬面積的荷載折減。1） 荷載設(shè)計值恒荷載設(shè)計值：板傳來恒荷載： 4.2*2.1=8.82kN/m 次梁自重： 0.2*（0.5-0.1）*25*1.2=2.4kN/m 次梁粉刷： 0.02*（0.5-0.1）*2*17*1.2=0.32kN/m 小計： 11.6kN/m活荷載設(shè)計值：q=6*2.1*1.4=17.64kN/m荷載總設(shè)計值：g+q=29.3kN/m2） 計算簡圖 次梁在磚墻上的支承長度為270mm。主梁截面為250*650mm。計算跨度：邊跨：l=l0+a/2=6600-120-250/2+240/2=6475mm<1.025ln=6508mm，取l0=6475mm中間跨：l0=ln=6600-250=6350mm因跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)梁計算，次梁計算簡圖如下圖所示：3） 內(nèi)力計算彎矩設(shè)計值：M1=-Mb=(g+q)l02/11=29.3*6.4752/11=111.68kN.m2Mc=-(g+q)ln2/14=29.3*6.3502/14=85.05kN.m2M2=(g+q)l012/16=29.3*6.3502/16=73.85kN.m2剪力設(shè)計值：VA=0.45*(g+q)l01=0.45*29.3*6.475=86.3kN.mVBL=0.60*(g+q)l01=0.6*29.3*6.475=115.06kN.mVBR=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.mVC=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m4) 承載力計算 正截面受彎承載力計算時，跨內(nèi)按T形截面計算，翼緣寬度取bf=l/3=6600/3=2200mm，又bf=b+sn=300+2000=2200mm，故bf=2200mm。除支座B截面縱向鋼筋按兩排布置外，其余截面均布置一排。 C25混凝土，1=1.0，fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2 ，縱向鋼筋采用HRB400鋼，fy=360N/mm2，箍筋采用HPB235鋼，fyv=210N/m2。經(jīng)判別跨內(nèi)截面均屬于第一類T形截面。 次梁正截面受彎承載力計算截面1B2C彎矩設(shè)計值（kN.m）111.68-111.6873.8585.05s=M/1fcbh02或 s=M/1fcbfh020.01220.01220.0080.009=1-(1-2s)1/20.0120.0120.0080.009 As=bfh0fc/fy As=bh0fc/fy529529353397選配配筋(mm2) 318As=763318 As=763316As=603316 As=603 計算結(jié)果表明，均小于0.35，符合塑性內(nèi)力重分布的原則；As/bh=762/(200*500)=0.762%，此值比0.45ft/fy=0.45*(1.43/360)=0.1787%大，同時大于0.2%，滿足要求。2） 斜截面受剪承載力計算包括：截面尺寸的復(fù)核，腹筋計算和最小配箍率驗算。 驗算截面尺寸：hw=h0-hf=465-100=365mm，hw/b=365/200=1.8<4，截面尺寸按下式驗算：0.25cfcbh0=0.25*1*9.6*200*465=223.2kN>Vmax=115.06kN。故截面尺寸滿足要求。 0.7ftbh0=0.7*1.27*200*465=82.7kN>VA=73.34kN。僅需按造配置箍筋，選配8200，SV=2*50.24/（250*150）=0.26%>0.3*ft/fyv=0.3*1.27/210=0.18%，滿足要求。5、 主梁設(shè)計主梁按彈性方法設(shè)計1、荷載設(shè)計值 為簡化計算，將主梁自重等效為集中荷載。恒荷載：次梁傳來恒荷載： 11.6*6.6=76.6kN 主梁自重： 0.3*（0.60-0.1）*25*1.2*6.3=28.35kN 主梁粉刷： 0.02*（0.6-0.1）*2*17*1.2*6.3=2.142kN 小計： 取106.55kN活荷載：17.64*6.6=116.45kN 取152.0kN2、計算簡圖 主梁按連續(xù)梁計算，端部支承在磚墻上，支承長度為370mm，中間支承在400*400mm的混凝土柱子上，其計算跨度邊跨：ln=6300-120-200=5980mm，因1.025ln=150mm<a/2=185mm，取l01=1.025ln+b/2=1.025*5980+300/2=6300mm中間跨：l0=6000mm主梁的計算簡圖如下圖： 3、內(nèi)力設(shè)計值及包絡(luò)圖A） 彎矩設(shè)計值彎矩M=k1Gl0+k2Ql0公式中系數(shù)k1，k2 查表得M1，max =0.244*106.55*6.3+0.289*155*6.3=446kN.mMB，max =-0.267*106.55*6.3-0.311*155*6.3= -483kN.mM2，max =0.067*106.55*6 +0.200*155*6=229kN.mB）剪力設(shè)計值剪力V=k3G+k4Q公式中系數(shù)k3，k4 查表得VA，max =0.733*106.55+0.822*155=210kNVBL，max =-1.267*106.55-1.311*155= -338kNVBR，max =1.0*106.55+1.222*155=296kNC）彎矩、剪力包絡(luò)圖第1、3跨有活荷載，第2跨沒有活荷載由附表19知，支座B或C的彎矩值為MB=MC=-0.267*106.55*6.64-0.133*155*6.64=-287kN.m 在第1跨內(nèi)以支座彎矩MA=0，MB=-287kN.m的連線為基線，作G=86kN，Q=152kN的簡支梁彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處彎矩值分別為：1/3(G+Q)l0+MB/3=1/3*(86+152)*6.64-287/3=431kN.m（與前面計算的M1max=431kN.m相近。）1/3(G+Q)l0+2MB/3=1/3*(86+152)*6.64-2*287/3=335.1kN.m 在第2跨內(nèi)以支座彎矩MB=MC=-287kN.m的連接為基線，作G=86kN，Q=152kN的簡支彎矩圖，得集中荷載作用點處的彎矩值：1/3Gl0+MB=1/3*86*6.6-287=-97.8kN.m第1、2跨有活荷載，第3跨沒有活荷載 第1跨內(nèi)：在第1跨內(nèi)以支座彎矩MA=0，MB=-287kN.m的連線為基線，作G=86kN，Q=152kN的簡支梁彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處彎矩值分別為：1/3(G+Q)l0+MB/3=1/3*(86+152)*6.64-466/3=371.0kN.m1/3(G+Q)l0+2MB/3=1/3*(86+152)*6.64-2*466/3=216kN.m 在第2跨內(nèi)以支座彎矩MC=-0.267*86*6.64-0.089*152*6.64=-242.3kN.m。以支座彎矩MB=-287kN.m,MC=-242.3kN.m的連接為基線，作G=86kN，Q=152kN的簡支彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處的彎矩設(shè)計值分別為：1/3(G+Q)l0+MC+2/3(MB-MC)=1/3*(86+152)*6.64-242.3-2/3*(287-242.3)=254.7kN.m1/3(G+Q)l0+MC+1/3(MB-MC)=1/3*(86+152)*6.64-242.3-1/3*(257.6-242.3)=280kN.m第2跨有活荷載，第1、3跨沒有活荷載 MB=MC=-0.267*86*6.64-0.133*152*6.64=-286.7kN.m，第2跨兩集中荷載作用點處的彎矩：1/3(G+Q)l0+MB=1/3*(86+152)*6.4-286.7=221kN.m 第1、3跨兩集中荷載作用點處的彎矩設(shè)計值分別為：1/3Gl0+1/3MB=1/3*86*6.64-1/3*286.7=94.8kN.m1/3Gl0+2/3MB=1/3*86*6.64-2/3*286.7=-0.8kN.m彎矩包絡(luò)圖如圖：剪力包絡(luò)圖：第1跨 VA，max =0.733*86+0.822*152=187.9kN；過第1個集中荷載后為：187.9-86-152= -50kN；過第2個集中荷載后為：-44.1-86-119=-249.1kN。VBL，max =-1.267*86-1.311*152=-308.3kN；過第1個集中荷載后為：-308.3+86+152=-70.3kN；過第2個集中荷載后為：-70.3+86+152=167.7kN。第2跨VBR，max =1.0*86+1.222*152=271.7kN；過第1個集中荷載后為：271.7-86=185.7kN；當(dāng)活荷載僅取作用在第2跨時，VBR =1.0*86+1.0*152=238kN；過第1個集中荷載后為：238-86-152=0kN，剪力包絡(luò)圖如圖所示：4、 承載力計算1） 正截面受彎承載力 跨內(nèi)按T形截面計算，因bf/h0=100/615=0.16>0.1，翼緣計算寬度按l/3=6.9/3=2.3m和b+sn=6. m中較小值確定，取bf=2.3m。 B支座邊的彎矩設(shè)計值MB=MBmax-V0b/2=398.2-231.4*0.40/2=351.7kN?？v向受力給你鋼筋除B支座截面為兩排外，其余均為一排?？鐑?nèi)截面經(jīng)判別都屬于第一類T形截面。正截面受彎承載力的計算過程如下表所示：主梁正截面承載力計算截面1B2彎矩設(shè)計值（kN.m）367.7-398.2193.4-68.4s=M/1fcbh02或 s=M/1fcbfh020.0360.0420.0190.007s=1-(1-2s)1/2/20.980.980.990.996 AS=M/sh0fy16951913882310選配配筋(mm2) 425 As=1963720 As=2200320 As=942220 As=628 計算結(jié)果表明，均小于0.518，滿足要求；取中間跨跨中截面驗算，其承載負(fù)彎矩時的最小配筋率，AS、bh=628/（250*650）=0.39%，此值比0.45ft/fy=0.45*(1.27/360)=0.158%大，同時大于0.2%，滿足要求。2）斜截面受剪承載力計算包括：截面尺寸的復(fù)核，腹筋計算和最小配箍率驗算。 驗算截面尺寸：hw=h0-hf=590-100=490mm，hw/b=490/250=1.96<4，截面尺寸按下式驗算：0.25cfcbh0=0.25*1*9.6*250*590=354.0kN>Vmax=265.0kN。故截面尺寸滿足要求。0.7ftbh0=0.7*1.27*250*590=131.1kN<VA=186.4kN。僅需按造配置箍筋，選配8200，SV=2*50.24/（250*150）=0.26%>0.3*ft/fyv=0.3*1.27/210=0.18%，滿足要求。次梁傳來的集中力Fl=62.5+80.8=143.3kN，h1=650-500=150mm，附加箍筋布置范圍s=2h1+3b=2*150+3*200=900mm。取附加箍筋8200雙肢箍，則在長度s內(nèi)可布置附加箍筋的排數(shù)，m=900/200+1=6排，次梁兩側(cè)各布置3排，另加吊筋216，Asb=402mm，由2fyAsbsin+mnfyvAsv1=2*360*402*0.707+6*2*210*50.24=331.24kN>Fl，滿足要求。 因主梁的腹板高度大于450mm ，需在梁側(cè)設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋，每側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋的截面面積不小于腹板面積的0.1%，且其間距不大于200mm?，F(xiàn)每側(cè)配置214，308/（300*570）=0.18%>0.1%，滿足要求。 主梁邊支座下需設(shè)置梁墊，計算從略。