《混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》.doc

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10土木工程（專升本） 混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書 ——現(xiàn)澆單向板肋形樓蓋設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 完成日期： 混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 現(xiàn)澆單向板肋形樓蓋設(shè)計(jì) 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(jì)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/m2 3）永久荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.4（當(dāng)樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值≥4kN/m2時(shí),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(jí)鋼筋，其余采用HPB235級(jí)鋼筋； 5） 本建筑物位于非地震區(qū)，建筑物安全級(jí)別為二級(jí)，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(jì)。 按跨高比條件，要求板厚h≥2200/40=55.0mm,對(duì)工業(yè)建筑的樓蓋板，要求h≥80mm，取板厚h=100mm。 次梁截面高度應(yīng)滿足h=l0/18~l0/12=6600/18~6600/12=366~550mm?？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=l0/15~l0/10=6600/15~6600/10=440~660mm，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(jì) 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(jì)： 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(xiàng)系數(shù)為1.2，可變荷載分項(xiàng)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(jì)值：g=1.2*3.5=4.2kN/m2 活荷載設(shè)計(jì)值：q=1.4*6.0=8.4kN/m2 荷載總設(shè)計(jì)值：g+q=4.2+8.4=12.6kN/m2 1)計(jì)算簡(jiǎn)圖 次梁截面為200*500mm，現(xiàn)澆板在墻上的支承長(zhǎng)度不小于100mm，取板在墻上的支承長(zhǎng)度為120mm。按內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)，板的計(jì)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(jì)算。取1m寬板帶作為計(jì)算單元，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示： 2） 彎矩設(shè)計(jì)值 查表得，板的彎矩系數(shù)αm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.m Mc=-(g+q)l012/14=12.6*1.92/14=3.25kN.m M2=(g+q)l012/16=12.6*1.92/16=2.85kN.m 3） 正截面受彎承載力計(jì)算 板厚100mm，h0=100-20=80mm；板寬b=1000mm。C25混凝土，α1=1.0，fc=11.9N/mm2，fy=210N/mm2 ；板配筋計(jì)算的過(guò)程如下表： 板的配筋計(jì)算表 截面 1 B 2 C 彎矩設(shè)計(jì)值（kN.m） 4.36 -4.36 2.85 3.25 αs=M/a1fcbh02 0.065 0.065 0.03 0.034 ξ=1-(1-2αs) 1/2 0.067 0.067 0.03 0.035 軸線 ①~②， ⑤~⑥ 計(jì)算配筋(mm2) AS=ξbh0fc/fy 304 304 136 159 實(shí)際配筋(mm2) φ8@150 As=335 φ8@150 As=335 φ8@180 As=279 φ8@180 As=279 軸線 ②~⑤ 計(jì)算配筋(mm2) AS=ξbh0fc/fy 304 304 0.8*136=109 0.8*305=127 實(shí)際配筋(mm2) φ8@150 As=335 φ8@150 As=335 φ8@180 As=279 φ8@180 As=279 計(jì)算結(jié)果表明，ξ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(shí)大于0.2%，符合要求。 四、次梁設(shè)計(jì) 按考慮內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)。根據(jù)本車間樓蓋的實(shí)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(jì)值 恒荷載設(shè)計(jì)值：板傳來(lái)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(jì)： 11.6kN/m 活荷載設(shè)計(jì)值：q=6*2.1*1.4=17.64kN/m 荷載總設(shè)計(jì)值：g+q=29.3kN/m 2） 計(jì)算簡(jiǎn)圖 次梁在磚墻上的支承長(zhǎng)度為270mm。主梁截面為250*650mm。計(jì)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(jì)算，次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示： 3） 內(nèi)力計(jì)算 彎矩設(shè)計(jì)值： M1=-Mb=(g+q)l02/11=29.3*6.4752/11=111.68kN.m2 Mc=-(g+q)ln2/14=29.3*6.3502/14=85.05kN.m2 M2=(g+q)l012/16=29.3*6.3502/16=73.85kN.m2 剪力設(shè)計(jì)值： VA=0.45*(g+q)l01=0.45*29.3*6.475=86.3kN.m VBL=0.60*(g+q)l01=0.6*29.3*6.475=115.06kN.m VBR=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m VC=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m 4) 承載力計(jì)算 正截面受彎承載力計(jì)算時(shí)，跨內(nèi)按T形截面計(jì)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，α1=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(jì)算 截面 1 B 2 C 彎矩設(shè)計(jì)值（kN.m） 111.68 -111.68 73.85 85.05 αs=M/α1fcbh02或 αs=M/α1fcbfh02 0.0122 0.0122 0.008 0.009 ξ=1-(1-2αs)1/2 0.012 0.012 0.008 0.009 As=ξbfh0fc/fy As=ξbh0fc/fy 529 529 353 397 選配配筋(mm2) 3φ18 As=763 3φ18 As=763 3φ16 As=603 3φ16 As=603 計(jì)算結(jié)果表明，ξ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(shí)大于0.2%，滿足要求。 2） 斜截面受剪承載力計(jì)算包括：截面尺寸的復(fù)核，腹筋計(jì)算和最小配箍率驗(yàn)算。 驗(yàn)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(yàn)算：0.25βcfcbh0=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φ8@200，ρSV=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(jì) 主梁按彈性方法設(shè)計(jì) 1、荷載設(shè)計(jì)值 為簡(jiǎn)化計(jì)算，將主梁自重等效為集中荷載。 恒荷載：次梁傳來(lái)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(jì)： 取106.55kN 活荷載：17.64*6.6=116.45kN 取152.0kN 2、計(jì)算簡(jiǎn)圖 主梁按連續(xù)梁計(jì)算，端部支承在磚墻上，支承長(zhǎng)度為370mm，中間支承在400*400mm的混凝土柱子上，其計(jì)算跨度 邊跨：ln=6300-120-200=5980mm，因1.025ln=150mm0.1，翼緣計(jì)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(jì)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(jì)算過(guò)程如下表所示： 主梁正截面承載力計(jì)算 截面 1 B 2 彎矩設(shè)計(jì)值（kN.m） 367.7 -398.2 193.4 -68.4 αs=M/α1fcbh02或 αs=M/α1fcbfh02 0.036 0.042 0.019 0.007 γs=[1-(1-2αs)1/2]/2 0.98 0.98 0.99 0.996 AS=M/γsh0fy 1695 1913 882 310 選配配筋(mm2) 4φ25 As=1963 7φ20 As=2200 3φ20 As=942 2φ20 As=628 計(jì)算結(jié)果表明，ξ均小于0.518，滿足要求；取中間跨跨中截面驗(yàn)算，其承載負(fù)彎矩時(shí)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(shí)大于0.2%，滿足要求。 2）斜截面受剪承載力計(jì)算包括：截面尺寸的復(fù)核，腹筋計(jì)算和最小配箍率驗(yàn)算。 驗(yàn)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(yàn)算：0.25βcfcbh0=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=131.1kN0.3*ft/fyv=0.3*1.27/210=0.18%，滿足要求。 次梁傳來(lái)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8@200雙肢箍，則在長(zhǎng)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2fyAsbsinα+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(jì)算從略。