混凝土结构课程设计指导书.doc

《混凝土结构课程设计指导书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土结构课程设计指导书.doc（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流混凝土结构课程设计指导书.精品文档.一、课程设计的性质与目的该课程设计是土木工程专业课。钢筋混凝土课程设计的一个重要环节，是全面检验和巩固钢筋混凝土结构课程学习效果的一个有效方式。通过课程设计，可以使学生进一步加深对所学混凝土理论课程的理解和巩固：可以综合所学的混拟稿土课程的相关知识解决实际问题；可以使学生得到工程实践的实际训练，提高其应用能力及动手能力。其任务是：了解混凝土结构设计的主要过程；锻炼和提高钢筋混凝土结构的计算、设计及构造处理、绘制结构施工图的能力；培养学生设计过程中的配合意识。加深对所学理论课程的理解和巩固。培养正确、熟练运用

2、结构设计规范、手册、各种标准图籍及参考书的能力。通过实际工程训练，初步建立结构设计、施工、经济全面协调同统一的思想。二、设计内容安排与要求1、设计内容：结构平面布置，荷载及内力计算，承载力计算，绘制施工图（断面法和平法两种）。 2、设计过程：单向肋梁楼盖：（1）板、次梁和主梁的截面尺寸拟定；（2）板、次梁和主梁的荷载计算、内力计算，主梁的弯距包络图和剪力包络图；（3）构件截面配筋计算；（4）板结构布置图；（5）次梁结构布置图；（6）主梁结构布置图；（7）必要的施工说明。双向板肋梁楼盖：计算任意一块板3、基本要求：结构布置合理，设计计算正确。4、相关资料：1）该房屋为商场，查阅相关规范进行荷载选

3、用；2）主梁、次梁受力钢筋采用HRB400级钢筋，其他均用HPB300级钢筋，混凝土C30；3）学号尾数a为09的同学，其跨度L选择为。图1 楼盖柱子布置三、计算书要求1、计算书格式采用A4打印纸。要求表达清楚，文字简洁，计算正确，有必要的配图，最后装订整齐。2、计算书内容 (1) 封面；(2) 目录；(3) 工程概况；(4) 计算书正文；3、结构施工图内容(1) 结构构件（墙、柱）截面；(2) 轴线及其编号、尺寸；(3) 构件平法标注；(4) 标高；(5) 说明。四、进度安排 结构计算 4天 计算书、图纸整理 1天 合计教学周一周 5天附：1 设计指导书一 肋梁楼盖的计算简图在进行内力分析前

4、，必须先把楼盖实际结构抽象成为一个计算简图，在抽象过程中要忽略一些次要因素，并做如下假定：1板的竖向荷载全部沿短跨方向传给次梁，且荷载板次梁主梁主梁支承的传递过程中，支承条件简化为集中于一点的支承链杆，忽略支承构件的竖向变形，即按简支考虑。2板视为以次梁为铰支座的连续梁，可取1m宽板带计算。3跨数超过5跨的等截面连续梁（板），当各跨荷载基本相同，且跨度相差不超过10时，可按5跨连续梁（板）计算，所有中间跨的内力和配筋均按第三跨处理。当梁板实际跨数小于5跨时，按实际跨数计算。4板梁的计算跨度应取为相邻两支座反力作用点之间的距离，其值与支座反力分布有关，也与构件的支承长度和构件本身的刚度有关。在实

5、用计算中，计算跨度可按表3取值。 表3 梁、板的计算跨度 按弹性理论计算单跨两端搁置l0=ln+a且 l0ln+h （板）l01.05ln（梁）一端搁置、一端与支承构件整浇l0=ln+a/2 且 l0ln+h/2 （板） l01.025ln （梁）两端与支承构件整浇l0=ln多跨边跨l0=ln+a/2+b/2且 l0ln+h/2+b/2 （板） l01.025ln+b/2 （梁）中间跨l0=lc且 l01.1ln （板） l01.05ln （梁）按塑性理论计算两端搁置l0=ln+a且 l0ln+h （板）l01.05ln （梁）一端搁置、一端与支承构件整浇l0=ln+a/2且 l0ln+h/2

6、 （板）l01.025ln （梁）两端与支承构件整浇l0=ln注：l0板、梁的计算跨度； lc支座中心线间距离； ln板、梁的净跨； h板厚； a板、梁端支承长度； b中间支座宽度二 按弹性方法计算内力按弹性理论计算的楼盖内力，首先要假定楼盖材料为均质弹性体。根据前述的计算简图，用结构力学的方法计算梁板内力，也可利用静力计算手册中的图表确定梁、板内力。在计算内力时应注意下列问题：1荷载及其不利组合楼盖上作用有永久荷载和可变荷载，永久荷载按实际考虑，可变荷载根据统计资料折算成等效均布活荷载，可由建筑结构荷载规范查得。板通常取1m板宽的均布荷载（包括自重），次梁承受板传来的均布荷载和次梁自重，主梁

7、承受次梁传来得集中荷载和均布的自重荷载。为简化计算，可将主梁的自重按就近集中的原则化为集中荷载，作用在集中荷载作用点和支座处（支座处的集中荷载在梁中不产生内力）。由于可变荷载在各跨的分布是随机的，如何分布会在各截面产生最大内力是活荷载不利布置的问题。图2所示为5跨连续梁，当活荷载布置在不同跨间时梁的弯矩图及剪力图。由图可见，当求1，3，5跨跨中最大正弯矩时，活荷应布置在1，3，5跨；当求2，4跨跨中最大正弯矩或1，3，5跨跨中最小弯矩时，活荷载应布置在2，4跨；当求B支座最大负弯矩及支座最大剪力时，活荷载应布置在1，2，4跨，如图3。由此看出，活荷载在连续梁各跨满布时，并不是最不利情况。图2

8、5跨连续梁弯矩图及剪力图图3 活载不利位置（a） 活1+活3+活5 （b） 活2+活4 （c） 活1+活2+活4从以上分析可得，确定截面最不利内力时，活荷载的布置原则如下：（1）欲求某跨跨中最大正弯矩时，除将活荷载布置在该跨以外，两边应每隔一跨布置活载；（2）欲求某支座截面最大负弯矩时，除该支座两侧应布置活荷载外，两侧每隔一跨还应布置活载；（3）欲求梁支座截面（左侧或右侧）最大剪力时，活荷载布置与求该截面最大负弯矩时的布置相同；（4）欲求某跨跨中最小弯矩时，该跨应不布置活载，而在两相邻跨布置活载，然后再每隔一跨布置活载。2内力包络图以恒载作用在各截面的内力为基础，在其上分别叠加对各截面最不利的

9、活载布置时的内力，便得到了各截面可能出现的最不利内力。将各截面可能出现的最不利内力图叠绘于同一基线上，这张叠绘内力图的外包线所形成的图称为内力包络图。它表示连续梁在各种荷载不利组合下，各截面可能产生的最不利内力。无论活荷载如何分布，梁各截面的内力总不会超出包络图上的内力值。梁截面可依据包络图提供的内力进行截面设计。图4为五跨连续梁的弯矩包络图和剪力包络图。图4 内力包络图（a） 弯矩包络图 （b） 剪力包络图3支座抗扭刚度对梁板内力的影响由于计算简图假定次梁对板、主梁对次梁的支承为简支，忽略了次梁对板、主梁对次梁的弹性约束作用，即忽略了支座抗扭刚度对梁板内力的影响。从图5可以看出实际结构与计算

10、简图的差异。在恒载g作用下，由于各跨荷载基本相等，0，支座抗扭刚度的影响较小，如图5a、b示。在活荷载p作用下，如求某跨跨中最大弯矩时，某跨布置p，邻跨不布置p，如图5c、d示，由于支座约束，实际转角小于计算转角，使得计算的跨中弯矩大于实际跨中弯矩。精确地考虑计算假定带来的误差是复杂的，实用上可用调整荷载的方法解决。减小活荷载，加大恒荷载，即以折算图5 梁抗扭刚度的影响荷载代替实际荷载。对板和次梁，折算荷载取为：板： 折算恒载：g=g 折算活载：p= 次梁： 折算恒载：g=g折算活载：p= 式中 g ，p为实际的恒载、活载 g，p为折算的恒载、活载这样调整的结果，对作用有活荷载的跨gp gp，

11、总值不变，而相邻无活荷载的跨，g=gp/2g，或g=gp /4g；邻跨加大的荷载使本跨正弯矩减小，以此调整支座抗扭刚度对内力计算的影响。当板或梁搁置在砖墙或钢梁上时，不需要调整荷载。4弯矩和剪力设计值由于计算跨度取支承中心线间的距离，未考虑支座宽度，计算所得支座处Mmax、Vmax均指支座中心线处的弯矩、剪力值。支座处截面较高，一般不是危险截面，故设计中可取支座边缘内力值进行计算（见图6），按弯矩、剪力在支座范围内为线性变化，可求得支座边缘的内力值：M=McV0b/2 当连续梁搁置于砖墙上时：M=Mc 6均布荷载： =Vc（gq）b/2 集中荷载：Vc=V 式中 Mc、Vc支承中的弯矩、剪力值

12、；V0按简支梁计算的支座剪力设计值（取绝对值）；b支承宽度。三 按塑性内力重分布的方法计算内力钢筋混凝土是一种弹塑性材料，连续梁板是超静定结构，当梁板的一个截面达到极限承载力时，并不意味着整个结构的破坏。钢筋达到屈服后，还会产生一定的塑性变形，结构的实际承载能力通常大于按弹性理论计算的结果。再则，混凝土构件截面设计时，考虑了材料的塑性，若内力分析按弹性理论，与截面设计的理论不统一，因此有必要研究塑性理论的内力分析方法。连续梁板考虑塑性内力重分布的计算方法较多，例如：极限平衡法、塑性铰法及弯矩调幅法等。目前工程上应用较多的是弯矩调幅法。弯矩调幅法的概念是：先按弹性分析求出结构各截面弯矩值，再根据

13、需要将结构中一些截面的最大（绝对值）弯矩（多数为支座弯矩）予以调整，按调整后的内力进行截面配筋设计。(1)弯矩调幅法简称调幅法，调幅的基本原则是：1）为尽可能节约钢材，宜使用调整后的弯矩包络图做为设计配筋依据。2）为方便施工，通常调整支座截面，并尽可能使调整后的支座弯矩与跨中弯矩接近。3）调幅需使结构满足刚度、裂缝要求，不使支座截面过早出现塑性铰，调幅值一般25。调幅后，所有支座及跨中弯矩的绝对值M，当承受均布荷载时应满足：M（gq）l2 当p/g1 /3时，调幅值15，这是考虑长期荷载对结构变形的不利影响。4) 调幅后应满足静力平衡条件，即调整后的每跨两端支座弯矩平均值与跨中弯矩之和（均为绝

14、对值），不小于该跨满载时（恒+活）按简支梁计算的跨中弯矩M0（见图7）。MCM0 图7 M0 示意图5)为保证塑性铰具有足够的转动能力，设计中应满足0.35，钢筋宜使用HRB335级和HRB400级热轧钢筋，也可采用HPB235级热轧钢筋，宜选用C20C45强度等级混凝土。6) 考虑塑性内力重分布后，抗剪箍筋面积增大20，增大范围l见图8。为避免斜拉破坏，配筋下限值应满足：图8 抗剪箍筋增大范围示意图（a）集中荷载作用 （b） 均布荷载作用（2）用弯矩调幅法计算等跨连续梁板根据调幅法的原则，并考虑到设计的方便，对均布荷载作用下的等跨连续梁板，考虑塑性内力重分布后的弯矩和剪力的计算公式为：M=（

15、gp）l02 V=（gp）ln2 式中，弯矩和剪力系数，分别见表4，表5 l0，ln计算跨度和净跨 g，p均布恒载和活载的设计值梁板弯矩系数 表4 截面支承条件梁板边支座梁、板搁置在墙上00梁、板与梁整浇1/241/16梁与柱整浇1/16边跨中梁、板搁置在墙上1/11梁、板与梁整浇1/14第一内支座两跨连续1/10三跨及三跨以上连续1/11中间支座1/16中间跨中1/16梁剪力系数 表5 截面支承条件梁端支座内侧搁置在墙上045与梁或柱整浇05第一支内座外测搁置在墙上06与梁或柱整浇055第一支内座内测055中间支座两侧055（3）不等跨连续梁板的计算当不等跨连续梁板的跨度差不大于10时，仍可

16、采用等跨连续梁板的系数。计算支座弯矩时，l0取相邻两跨中的较大跨度值；计算跨中弯矩时，l0取本跨跨度值。当不等跨连续梁板的跨度差大于10时，连续梁应根据弹性方法求出恒载及活荷载最不利作用的弯矩图，经组合叠加后形成弯矩包络图，再以包络图作为调幅依据，按前述调幅原则调幅。剪力可取弹性方法的计算结果，连续板可按下述步骤计算：1) 确定最大跨跨内弯矩值边 跨：M中间跨：M2）按已知最大跨跨中弯矩，在本跨（gp）作用下，由静力平衡条件求该跨支座弯矩，再以支座弯矩为已知，同理求得邻跨跨中弯矩，以此类推，求得所有跨中及支座弯矩，该弯矩均应符合内力平衡条件及大于（gp）l2。（4） 塑性内力重分布方法的适用范

17、围考虑塑性内力重分布的方法与弹性理论计算结果相比，节约材料，方便施工，但在结构正常使用时，变形及裂缝偏大，对下列情况不适合采用塑性内力重分布的计算方法：承受动力荷载的结构构件；使用阶段不允许开裂的结构构件；轻质混凝土及其它特种混凝土结构；受侵蚀气体或液体作用的结构；预应力结构和二次受力迭合结构；主梁等重要构件不宜采用。四 截面设计及构造要求确定了连续梁板的内力后，可根据内力进行构件的截面设计。一般情况下，强度计算后再满足一定的构造要求，可不进行变形及裂缝宽度的验算。梁板均为受弯构件，作为单个构件的计算及构造已在第三章中述及，此处仅对受弯构件在楼盖结构中的设计和构造特点简要叙述。1板的计算及构造

18、特点（1） 支承在次梁或砖墙上的连续板，一般可按塑性内力重分布的方法计算。（2） 板一般均能满足斜截面抗剪要求，设计时可不进行抗剪计算。（3） 在承载能力极限状态时，板支座处在负弯矩作用下上部开裂，跨中在正弯矩的作用下部开裂，板的实际轴线成为一个拱形（图11）。当板的四周与梁整浇，梁具有足够的刚度，使板的支座不能自由移动时，板在竖向荷载作用下将产生水平推力，由此产生的支座反力对板产生的弯矩可抵消部分荷载作用下的弯矩。因此对四周与梁整体连接的单向板，中间跨的跨中截面及中间支座，计算弯矩可减少20，其它截面不予降低。图11 板的拱作用（4） 板的受力钢筋的配置方法有弯起式和分离式两种，钢筋弯起切断

19、位置见图12，图中当p/g3时，a=ln/4；当p/g3时，a=ln/3。ln为板的净跨。弯起式可一端弯起（图12（a）或两端弯起（图12（b）。弯起式配筋整体性好，节约钢材，但施工复杂；分离式配筋（图12（c）施工方便，但用钢量稍大。图12 板中受力钢筋的布置（5）板除配置受力钢筋外，还应在与受力钢筋垂直的方向布置分布钢筋，分布钢筋的作用是固定受力钢筋的位置；抵抗板内温度应力和混凝土收缩应力；承担并分布板上局部荷载产生的内力；在四边支承板中，板的长方向产生少量弯矩也由分布钢筋承受。分布钢筋的数量应不少于受力钢筋的10，且每米不少于3根，应均匀布置于受力钢筋的内侧。 由于计算简图与实际结构的差

20、异，板嵌固在砖墙上时，支座处有一定负弯矩，板角处也有负弯矩，温度、混凝土收缩、施工条件等因素也会在板中产生拉应力。 为防止上述原因在板中产生裂缝，沿墙长每米配56构造钢筋，伸出墙边长度l0/7。在角部l0 / 4范围内双向配6200的负筋，伸出长度l0/4。板靠近主梁处，部分荷载直接传给主梁，也产生一定的负弯矩，同理应配置每米56钢筋，伸出长度l0/4，板的构造钢筋配置见图13。图13 板的构造钢筋（6） 现浇板上开洞时，当洞口边长或直径不大于300且洞边无集中力作用时，板内受力钢筋可绕过洞口不切断；当洞口边长或直径大于300时，应在洞口边的板面加配钢筋，加配钢筋面积不小于被截断的受力钢筋面积

21、的50，且不小于212；当洞口边长或直径大于1000时，宜在洞边加设小梁。2次梁的计算及构造特点（1）次梁承受板传来的荷载，通常可按塑性内力重分布的方法确定内力。（2）次梁和板整浇，配筋计算时，对跨中正弯矩应按T型截面考虑,T形截面的翼缘计算宽度按混凝土结构设计规范中的规定取值；对支座负弯矩因翼缘开裂仍按矩形截面计算。（3）梁中受力钢筋的弯起和截断，原则应按弯矩包络图确定，但对相邻跨度不超过20，可承受均布荷载且活荷载与恒荷载之比 p / g3的次梁，可按图14布置钢筋。图14 次梁的钢筋布置（a）有弯起钢筋 （b）无弯起钢筋3主梁的计算与构造特点（1）主梁除承受自重外，主要承受由次梁传来的集

22、中荷载。为简化计算，主梁自重可折算成集中荷载计算；（2）与次梁相同，主梁跨中截面按T型截面计算，支座截面按矩形截面计算；（3）主梁支座处，次梁与主梁支座负钢筋相互交叉，使主梁负筋位置下移，计算主梁负筋时，单排筋h0=h（5060）mm，双排筋h0=h（7080）mm（如图15）；图15 主梁支座截面纵筋位置（4）主梁是重要构件，通常按弹性理论计算，不考虑塑性内力重分布；（5）主梁的受力钢筋的弯起和切断原则上应按弯矩包络图确定；（6）在次梁与主梁相交处，次梁顶部在负弯矩作用下发生裂缝，集中荷载只能通过次梁的受压区传至主梁的腹部。这种效应约在集中荷载作用点两侧各0.50.6倍梁高范围内，可引起主拉破坏斜裂缝。为防止这种破坏，在次梁两侧设置附加横向钢筋，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载应全部由附加横向钢筋（吊筋、箍筋）承担。附加横向钢筋应布置在长度为S=2h13b的范围内，见图16, 附加横向钢筋所需的总截面面积按下式计算：图16梁截面高度范围内有集中荷载作用时，附加横向钢筋的布置（a） 附加箍筋 （b）附加吊筋1传递集中荷载的位置 2附加箍筋 3附加吊筋