混凝土专业课程设计.docx

1. 设计资料（1） 楼面荷载：均布活荷载标准值=7.0kN/。（2） 楼面做法：楼面采取20mm厚水泥砂浆抹面（=20kN/m），板底及梁采取15mm厚石灰砂浆抹底（=17kN/m）。（3） 材料：混凝土强度采取C30，梁内受力纵筋采取HRB400；其它采取HRB300。（4） 柱截面尺寸b*h=400mmx400mm。2. 楼盖结构平面位置主梁沿横向部署，次梁沿纵向部署。主梁跨度为6.3m，次梁跨度为4.8m，主梁每跨内部署两根次梁，板跨度为6.3/3=2.1m，所以按单向板设计。按跨高比条件，要求板厚h2100/30=70mm，对工业建筑楼盖板，要求h70mm，取板厚h=80mm。次梁截面高度满足h=4800/184800/12=267400mm，考虑到楼面可变荷载比较大，取h=400mm，截面宽度取b=200mm。主梁截面高度应满足h=6300/156300/10=420630mm，取h=600mm，截面宽度取b=300mm。3. 板设计（1） 荷载板永久荷载标准值20mm厚水泥砂浆 0.02x20=0.4kN/80mm钢筋混凝土板 0.02x25=2.0kN/15mm厚石灰砂浆 0.015x17=0.255kN/小计 2.655kN/板可变荷载标准值 7.0kN/永久荷载分项系数取1.2；因楼板可变荷载标准值大于4.0kN/，所以可变荷载分项系数应取1.3。于是板永久荷载设计值 g=2.655x1.2=3.186kN/可变荷载设计值 q=7x1.3=9.1kN/荷载总设计值 g+q=12.286kN/，近似取为g+q=12.3kN/（2） 计算简图按塑性内力重分布设计。次梁截面为200mmx400mm，板设计跨度：边跨 =2100-200/2=mm中间跨 =2100-200=1900mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板作为计算单元，计算简图以下图。（3） 弯矩设计值不考虑板拱作用截面弯矩折减。查表可得板弯矩系数分别为：边支座1/16；边跨中，1/11；离端第二支座，1/11；中跨中，1/16；中间支座，1/14.故 =（g+q）/16=12.3x2.0/16=3.075kNm =（g+q）/14=12.3x2.0/14=3.51kNm =（g+q）/11=12.3x2.0/11=4.47kNm =（g+q）/14=12.3x1.9/14=3.17kNm =（g+q）/16=12.3x1.9/16=2.77kNm（4） 正截面受弯承载力计算环境类别为一级，C30混凝土，板最小保护层厚度c=15mm。假定纵向钢筋直径d为10mm，板厚80mm，则截面有效高度=hcd/2=801510/2=60mm；板宽1000mm。C30混凝土，=1.0，=14.3kN/mm；HRB300钢筋，=270N/mm。板配筋计算过程列于下表。板配筋计算截面A1B2C弯矩设计值（kNm）3.0753.514.472.773.17=M/()0.0600.0680.0870.0540.0620.0620.350.0700.0910.350.0560.0640.35计算配筋=b197.0222.5289.2178.0203.4实际配筋（mm）6/8200=1968200=2518/10200=3226/8200=1966/8200=196计算结果表明，支座截面均小于0.35，符合塑性内力重分布标准；/bh=196/（1000x80）=0.245%，此值大于0.45/=0.45x1.43/270=0.24%，同时大于0.2%，满足最小配筋率要求。4.次梁设计很据本车间楼盖实际使用情况，楼盖次梁和主梁可变荷载不考虑梁隶属面积荷载折减。（1）荷载设计值 永久荷载设计值板传来永久荷载 3.186x2.1=6.70kNm次梁自重 0.2x（0.4-0.08）x25x1.2=1.92kNm次梁粉刷 0.015x（0.4-0.08）x2x17x1.2=0.20kNm小计 g=8.82kNm可变荷载设计值 q=9.1x2.1=19.11kNm荷载总设计值 g+q=27.93kNm（2）计算简图 按塑性内力重分布设计。主梁截面为300mmx600mm。计算跨度：边跨 =4800-100-300/2=4550mm中间跨 =4800-300=4500mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。次梁计算简图以下图。（3）内力计算 查表可分别查得弯矩系数和剪力系数。 弯矩设计值： =（g+q）/24=27.93x4.55/24=24.09kNm =（g+q）/14=27.93x4.55/14=36.87kNm =（g+q）/11=27.93x4.55/11=52.57kNm =（g+q）/16=27.93x4.5/16=35.35kNm =（g+q）/14=27.93x4.5/14=40.36kNm剪力设计值 =0.50（g+q）=0.5x27.93x4.55=63.54kN =0.55（g+q）=0.55x27.93x4.55=69.89kN =0.55（g+q）=0.55x27.93x4.5=69.13kN（4）承载力计算1）正截面受弯承载力正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度取=L/3=4800/3=1600mm，=b+=200+1900=2100mm，b+12=200+12x80=1160mm三者较小值，故取=1160mm。环境类别为一类，C30混凝土，梁最小保护层厚度c=20mm，假定箍筋直径10mm，纵向钢筋直径20mm，则纵向钢筋=400-20-10-20/2=360mm。C30混凝土，=1，=1，=14.3N/mm，=1.43N/mm；纵向钢筋采取HRB400级钢筋，=360N/mm，=270N/mm。正截面承载力计算过程列于下表。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。次梁正截面受弯承载力计算截面A1B2C弯矩设计值（kNm）24.0936.8752.5735.3540.36=M/()或=M/()0.0650.0170.1420.0160.1090.0670.350.0170.1530.350.0160.1160.35=b或=197.6282.0437.6265.4331.8实际配筋（mm）212=226214=308314=461214=308312=339计算结果表明，支座截面均小于0.35，符合塑性内力重分布标准；/bh=226/（200x400）=0.28%，此值大于0.45/=0.45x1.43/360=0.18%，同时大于0.2%，满足最小配筋率要求。2）斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力计算包含：截面尺寸复核、腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面尺寸：=-=360-80=280mm，因/b=280/200=1.44，截面尺寸按下式验算：0.25=0.25x1x14.3x200x360=257.40kN=69.89kN，截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：0.7=0.7x1.43x200x360=72.07kN=69.89kN，故需按结构配置钢筋。选配双肢箍筋8200，符合最大箍筋间距要求。验算配箍率下限值：弯矩调幅时要求配箍率下限为：0.3=0.3x1.43/270=0.16%,实际配箍率=/（bs）=101/（200x200）=0.25%0.16%，满足要求。5.主梁设计主梁按弹性方法设计。（1）荷载设计值为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来永久荷载 8.82x4.8=42.34kN主梁自重（含粉刷）（0.60-0.08）x0.3x2.1x25+0.02x（0.60-0.08）x2x2.1x17x1.2=10.72kN永久荷载设计值 G=42.34+10.72=53.06kN可变荷载设计值 Q=19.11x4.8=91.73kN（2）计算简图因主梁线刚度和柱线刚度之比大于5，竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算，按弹性理论设计，计算跨度取支承中心线之间距离，=6300mm。主梁计算简图以下图。（3）内力设计值及包络图1）弯矩设计值弯矩 M=+，式中系数、由附表查得。=0.244x53.06x6.30+0.289x91.73x6.30=248.58kNm=-0.267x53.06x6.30-0.311x91.73x6.30=-268.98Nm=0.067x53.06x6.30+0.200x91.73x6.30=137.98kNm2）剪力设计值剪力 V=+，式中、由附表查得。=0.733x53.06+0.866x91.73=118.33kN=-1.267x53.06-1.311x91.73=-187.49kN=1.0x53.06+1.222x91.73=165.15kN3）弯矩包络图第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载由附表可知，支座B或C弯矩值为：=-0.267x53.06x6.3-0.133x91.73x6.3=-166.11kNm在第1跨内：以支座弯矩=0，=-166.11kNm连线为基线，作G=53.06kN,Q=91.73kN简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：（G+Q）/3+/3=(53.06+91.73)x6.3/3-166.11/3=248.69kNm（和前面计算=248.58kNm靠近）（G+Q）/3+2/3=(53.06+91.73)x6.3/3-2x166.11/3=193.32kNm在第2跨内：以支座弯矩=-166.11kNm，=-166.11kNm连线为基线，作G=53.06kN,Q=0简支梁弯矩图，得集中荷载作用点处弯矩值：G/3+=53.06/3x6.3-166.11=-54.68kNm第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载第1跨内：在第1跨内以支座弯矩=0，=-268.98kNm连线为基线，作G=53.06kN,Q=91.73kN简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：(53.06+91.73)x6.3/3-268.98/3=214.40kNm(53.06+91.73)x6.3/3-2x268.98/3=124.74kNm在第2跨内：=-0.267x53.06x6.3-0.089x91.73x6.3=-140.69kNm，以支座弯矩=-268.98kNm，=-140.69kNm连线为基线，作G=53.06kN，Q=91.73kNm简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：（G=Q）/3+2（-）/3=(53.06+91.73)x6.3/3-140.69+2x(-268.98+140.69)/3=77.84kNm（G=Q）/3+（-）/3=(53.06+91.73)x6.3/3-140.69+(-268.98+140.69)/3=120.61kNm第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载=-0.267x53.06x6.3-0.133x91.73x6.3=-166.11kNm第2跨两集中荷载作用点处弯矩为（G=Q）/3+=（53.06+91.73）x6.3/3-166.11=137.95kNm（和前面计算=137.98kNm相靠近）第1、3跨两集中荷载作用点处弯矩分别为：G/3+/3=53.06x6.3/3-166.11/3=56.06kNmG/3+2/3=53.06x6.3/3-2x166.11/3=0.686kNm弯矩包络图以下图。（4）承载力计算1）正截面受弯承载力跨内按T形截面计算。因跨内设有间距小于主梁间距次梁，翼缘计算宽度按L/3=6.3/3=2.1m和b+=6m中较小值确定，取=2.1m。主梁混凝土保护层厚度要求和跨内截面有效高度计算方法同次梁，支座截面因存在板、次梁、主梁上部钢筋交叉重合，截面有效高度计算方法有所不一样。板混凝土保护层厚度15mm、板上部纵筋10mm、次梁上部纵筋直径14mm。假定主梁上部纵筋直径25mm，则一排钢筋时，=600-15-10-14-25/2=545mm，二排钢筋时，=545-25=520mm。纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其它均为1排。跨内截面经判别全部属于第一类T形截面。B支座边弯矩设计值=-b/2=-268.98+144.79x0.40/2=-240.02kNm。正截面受弯承载力计算过程列于下表。主梁正截面承载计算力截面1B2弯矩设计值（kNm）248.58-240.02137.98-54.68=M/()或=M/()0.0260.2070.0150.0410.9870.8830.9920.979=M/（）1249.31452.1689.9277.0选配钢筋（mm）420=1256422=1520318=763214=308主梁纵向钢筋弯起和切断按弯矩包络图确定。2） 斜截面受剪承载力 验算截面尺寸：=-=520-80=440mm，因/b=440/300=1.474，截面尺寸按下式验算：0.25=0.25x1x14.3x300x520=557.7kN=187.49kN，截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采取10200双肢箍筋，=0.7+/s =0.7x1.43x300x520+270x157x520/200=266.37kN，不需配置弯起钢筋。验算最小配筋率：=157/(300x200)=0.26%0.24=0.13%，满足要求。次梁两侧附加横向钢筋计算：次梁传来集中力=42.34+91.73=134.07kN，=600-400=200mm，附加箍筋部署范围s=2+3b=2x200+3x200=1000mm。取附加箍筋10200双肢，则在长度s内可部署附加箍筋排数，m=1000/200+1=6排，次梁两侧各部署3排。m*n=6x2x270x78.5=254.34kN，满足要求。因主梁腹板高度大于450mm，需在梁侧设置纵向结构钢筋，每侧纵向结构钢筋截面面积大于腹板面积0.1%，且其间距小于200mm。现每侧配置214,308/（300x520）=0.20%0.10%，满足要求。