电大混凝土结构课程设计作业.pdf

1/9 中央电大开放教育本科土木工程专业 混凝土结构课程设计 设计题目 指导教师 班级 学生 学号 重庆电大建筑工程学院 2010 年 3 月 2/9 钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖设计任务书 一、设计题目 钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖 二、基本资料 某多层厂房，采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，其二层楼面结构布置如下图所示，板伸入墙内 120mm，次梁伸入墙内 240mm，主梁伸入墙内 370mm，楼面面层为水磨石，自重为 0.65kn/m2,板底及梁侧用15mm 厚石灰砂浆粉刷。楼面活荷载标准值取 qk=3.0+0.1n(n：学号)。柱网尺寸为 l1l2,l1=l2=6+0.3m,其中 m 取值为：当学号 n=110 时，m=3；当学号 n=1120 时，m=2；当学号 n=2130 时，m=1；当学号 n=3140 时，m=0。混凝土强度等级为C20 或C25，主次梁纵向受力钢筋采用HRB335或HRB400其余钢筋均采用HPB235。三、基本任务及成果要求（一）撰写混凝土楼盖设计计算说明书 1.设计资料 2.板的设计（按可塑性内力重颁布理论进行设计）3.次梁的设计（按可塑性内力重颁布理论进行设计）4.主梁的设计（按弹性理论进行设计，要求满足承载力及裂缝宽度条件）5.设计总结（对设计的合理性方面及存在的不足进行总结）（二）绘制楼面结构施工图（2#图纸 2 张）1.楼面结构平面布置图（1：100）图中需标注墙、柱定位轴线编号，梁、柱定位尺寸及构件编号（建议代号：板Bn，次梁CLn，主梁ZLn）。2.板的配筋图（可直接绘在结构平面布置图上）3/9 图中需标明板厚、钢筋直径、间距及其长度定位尺寸。3.次梁模板及配筋图（1：50，1：20）图中需标注次梁截面尺寸，箍筋形式、直径及间距，纵向钢筋直径、根数、编号及纵向长度定位尺寸。4.主当模板及配筋图（1：30，1：20）包括主梁的弯矩包络图及材料抵抗弯矩图。图中需标注主梁截面尺寸、箍筋形式、直径及间距，纵向钢筋直径、根数、编号及纵向长度定位尺寸，其中纵筋的纵向长度定位应依据材料抵抗弯矩图进行。5.结构施工图说明 主要说明构件的确混凝土强度等级、钢筋代号与级别的对应（如代表 HPB235 等）、保护层厚度，尺寸单位以及楼面荷载值等。某工业厂房钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计 一、设计资料 图 1 是某多层工业厂房的楼盖建筑平面布置（楼梯间不在此平面内），楼盖拟 采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，试进行设计。其中板、次梁按考虑塑性内力重颁布设计，主梁按弹性理论设计。设计资料如下：楼面做法如下：水磨石面层 20mm 厚 （自重 0.65kn/m2）钢筋混凝土现浇板 （容重 25 kn/m2）板下混合砂浆抹面 15mm （容重 17 kn/m2）楼面活荷载 q=5.7 kn/m2 材料：混凝土，C25，钢筋，梁内受力钢筋为 HRB335，其余用 HPB235 钢筋。梁板入墙长度：板为 120mm；次梁为 240mm；主梁为 360mm。柱：bb=500mm500mm。恒载分项系数为 1.2；活荷载分项系数为 1.3（因为楼面活荷载标准值大于 4 kn/m2）。1.根据构造确定板厚及主、次梁的截面尺寸 确定主梁跨度为 6.3m，次梁跨度为 6.3m，主梁每跨跨内布置两根次梁，板 跨度为 2100mm。按高跨比条件，要求板厚 h2100/40=525mm，对工业建筑的楼盖板，要求 h70mm,取板厚 h=80mm。次梁截面尺寸：h=l/18l/12=350525mm 取 h=450mm b=l/3l/2=150225mm 取 b=200mm 主梁截面尺寸：h=l/14l/8=450787.5mm 取 h=650mm,b=300mm 4/9 2.板的设计（塑性内力重颁布法）（1）确定板的计算跨度 次梁截面 200450，板在墙上支承宽度为 120mm，板跨长如附图 1 边跨：lm=ln+h/2=1760+80/2=1800m 中跨：l02=ln=2100-200=-1900mm 边跨和中跨相差小于 10%，可按等跨连续板计算，取 1m 宽板带为计算单元，其计算简图如下：3.次梁设计（塑性内力重颁布法）4.主梁设计（弹性理论法）二、计算 1.板的计算：（1）荷载计算：恒载标准值：20mm 水磨石面层 0.020.650.013 kn/m2 80mm 钢筋混凝土板 0.08252.0 kn/m2 20mm 混合砂浆顶棚抹灰 0.02170.34 kn/m2；gk2.35 kn/m2 恒载设计值 g=1.22.352.82 kn/m2;活荷载设计值 p=1.35.7=7.41 kn/m2；合计 10.23 kn/m2；即每米板宽 g+p=10.23 kn/m2。（2）内力及配筋计算：板弯短系数：力跨为 1/11，离端第二支座为-1/11，中跨中为 1/16，中间支座为了-1/14，固有 M1=-MB=1/11（p+g）(l01)2=(10.12/11)1.82=3.01knm M2=M3=1/16(p+g)(l02)2=(10.23/16)1.92=2.31knm MC=-1/14(p+g)(l01)2=-(10.23/14)1.92=-2.64 knm 板厚 h=80mm,h0=80-20=60mm；混凝土 C25，=1fc=11.9n/mm2；HPB235 钢筋，fy=210n/mm2；板按考塑性内力重颁布方法计算，取 1m 宽板带作为计算单元(b=1000mm)，板的配筋计算见下表。板的配筋计算 板带部位截面 1 B 2 C M（knm）30.1-3.01 2.31-2.64 s=M/(1fcbh02)0.07 0.07 0.054 0.062 5/9 s=0.51+(1-2s)-0.5 0.964 0.964 0.972 0.968 As=M/fysh0(mm2)248 248 189 216 选配钢筋 8200 8200 8200 8200 实配钢筋面积（mm2）251 251 251 251 板配筋如下图：2.次梁的计算：次梁按考虑塑性内力重颁布方法计算。（1）荷载计算：恒载设计值：由板传来永久荷载：2.822.1=5.92kn/m；次梁自重：1.2250.2（0.45-0.08）=2.22kn/m；梁侧抹灰：1.2170.02（0.45-0.08）2=0.30kn/m；g=8.44kn/m；活荷载设计值：由板传来：p=7.412.1=15.56kn/m；合计：g+q=24kn/m。（2）内力计算：计算跨度：边跨：l01=1.025ln=1.0255910=6058mm；l01=ln+/2=5910+240/2=6030mm；取较小值 6030mm 中间跨：l0=ln=6000mm；跨度斋戒：（6058-6000）/605810%；按等跨连续梁计算内力。查得弯矩系数值；边跨中为 1/11，离端第二支座为-1/11，中跨中为 1/16，中间支座为-1/14，故弯矩设计值为：M1=-MB=(g+q)l012/11=246.032/11=79.32knm M2=(g+q)l022/16=2462/16=54knm Mc=-(g+q)l022/14=-2462/14=-61.71knm 剪力设计值为 VA=0.45(g+q)l01=0.45245.91=63.81kn VBL=0.6(g+q)ln1=0.6245.91=85.10kn VBr=0.55(g+q)ln2=0.55246=79.20kn VC=0.55(g+q)l02=0.55246=79.20kn（3）承载力计算 6/9 1）正截面受弯承载力计算 支座 B、C 按 200450 的矩形截面计算，跨内按 T 形截面计算，其翼缘宽度取下面二都是较小值：bf=1/36000=2000mmb+sn=200+1900=2100mm 取 bf=2000mm 梁高：h=450mmh0=450-35=415mm 翼缘厚：bf=80mm 判别 T 形截面类型：1fcbfhf(h0-hf/2)=1.011.9200080(415-80/2)=714knmM1M2；故各跨中截面均属于第一类 T 形截面。支座截面按矩形截面计算，按布置一排纵筋考虑，h0=415mm，混凝土 C25，1=1，fc=11.9n/mm2，fy=300n/mm2 次梁正截面及斜截面承载力计算分别见下表：次梁正截面承载力计算 截面 1 B 2 C M（knm）79.32-79.32 54-61.71 s=M/(1fcbh02)0.019 0.0193 0.013 0.150 s=0.51+(1-2s)-0.5 0.990 0.892 0.994 0.918 As=M/fysh0(mm2)643.5 714.2 436.4 540.0 选配钢筋 218+114 222 314 216+14 实配钢筋面积（mm2）662.9 760 461 555.9 2)斜截面承载力计算 混 凝 土C25，ft=1.27n/mm2；箍 筋 采 用HPB235，fyv=210n/mm2；hw/h=(465-80)/2004，属厚腹梁。次梁斜截面承载力计算 截面 A B1 Br C V（kn）63.83 85.10 79.20 79.20 0.25cfcbh0=246.9kn 0.7ftbh0=73.8kn VA73.8kn 构造配筋 35.34kn VB1246.9kn 计算配筋 35.34kn VBr246.9kn 计算配筋 35.34kn VC246.9kn 计算配筋 选用箍筋 8 6 6 6 Asv=nAsv1(mm2)100.6 100.6 100.6 100.6 7/9 S=1.25fyvAsvh0/V-0.7ftbh0-13490.8=1079 44860.8=3589 3589 实际配筋 8200 8200 8200 8200 验算 0.24（ft/fyv）=0.18%0.25%0.18%0.25%0.18%0.25%0.18%0.25%0.18%满足最小配筋率。次梁配筋图见附图 3。3.主梁的计算：主梁按弹性理论计算。主梁两端支承于砖墙，入墙 360mm，高柱截面尺寸为 500500mm，主梁的有关尺寸及支承情况如图所示。（1）荷载 恒载设计值：由次梁传来：8.446.3=53.17kn 主梁自重（折算为集中荷载）0.3251.2（0.65-0.08）2.1=10.77kn；梁侧抹灰（折算为集中荷载）1.2170.02（0.65-0.08）22.1=0.98kn；G=53.17+10.77+0.98=64.92kn 活荷载设计值：由次梁传来：P=15.566.3=98.03kn 合计：G+P=162.95kn （2）计算跨度 主梁两端支承于砖墙，入墙 360mm，中间支承柱 500500，按连续梁计算 边跨：l01=ln1+(a+b)/2=5810+(360+500)/2=6240mm；l01=1.025ln+b/2=1.0255810+500/2=6205mm；取 l01=6210mm 中间跨 ln=6300mm；跨度差10%，可按等跨连续梁计算。（3）内力计算 由于主梁线刚度较柱的线刚度大得多，故主梁可视为铰支柱顶上的连续梁。在各种不同颁布的荷载作用下的内力计算可采用等跨连续内力系数表进行，跨中和支座截面最大弯矩及剪力按下列公式计算，则：M=k1G1+k2Q1；G=64.92kn P=98.03kn V=k3G+k4P；G=64.92kn P=98.03kn 边跨：G1=64.926.3=409.00knm 8/9 P1=98.036.3=617.59knm 式中系数 k 值由查表得。（4）主梁承载力计算 1）正截面受弯承载力计算 跨内按 T 形截面计算，因为 hf/h0=80/615=0.130.1 所以 bf=1/3=6.3/3=2.1mb+sn=0.3+6=6.3m 取 bf=2100mm 计算 判断 1、2 截面类型：1fcbfhf(h0-hf/2)=1.011.9210080(615-40)=1149.5knmM1M2 属第一类 T 形截面。B 支座按矩形截面计算，其弯矩设计值 MB=MBmax-V0(b/2)=-284.08+157.160.25=-244.79knm 2）斜截面受力计算（h0=580mm）Hw/b=(h0-hf)/b=(580-80)/3004，属厚腹梁。将以上最不利内立纵使下的弯矩图及剪力图分别又叠画在同一坐标图上，即可得主梁的弯矩包络图及剪力包络图，参见图纸。主梁正截面及斜截面承载力计算分别见表 主梁正截面承载计算 截面 边跨跨中 中间支座 中间跨跨中 M（knm）262.16-244.79 138.40-42.02 s=M/(1fcbh02)0.0277 0.204 0.0146 0.0044 s=0.51+(1-2s)-0.5 0.986 0.885 0.993 0.998 As=M/fysh0(mm2)1441 1590 755 228 选配钢筋 222（直）+222（弯）422（直）+222（弯）222 218 实配钢筋面积（mm2）509 主梁斜截面承载力计算 截面 支座 Ar 支座 B1 支座 Br V（kn）126.64-207.01 176.25 0.25cfcbh0=517.7kn 0.7ftbh0=154.7kn VA154.7kn 154.7knVb1517.7kn 154.7knVbr517.7kn 9/9 选用箍筋 26200 26200 26200 Asv=nAsv1(mm2)56.6 56.6 56.6 VCS=0.7ftbh0+1.25fyvAsvh0/s(kn)197.8 197.8 197.8 Asb=V-VCS/0.8fy-54.3-选配弯筋-114-实际弯筋面积（mm2）-153.9-（5）主梁吊筋计算：由次梁传至主梁的全部集中力为：G+Q=59.41+86=145.41kn 则 AS=（G+Q）/2fysina=145.411000/(23000.707)=342.8mm2 选 216（AS=402mm2）；也可配置附加箍筋，配附加箍筋范围为：3b+2h1=3200+2200=1000mm ASV=F1/fy=145.41103/210=692.4mm2 在次梁两侧各附加 4 道8 箍筋，则 ASV=(4+4)250.3=804.8mm2692.4mm2 主梁配筋图见附图 4。