电大混凝土结构课程设计作业.doc

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

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l1×l2, l1= l2=6+0.3m,其中m取值为：当学号n=1～10时，m=3；当学号n=11～20时，m=2；当学号n=21～30时，m=1；当学号n=31～40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）
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Φ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：
① 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）
② 楼面活荷载q=5.7 kn/m2
③ 材料：混凝土，C25，钢筋，梁内受力钢筋为HRB335，其余用HPB235钢筋。
④ 梁板入墙长度：板为120mm；次梁为240mm；主梁为360mm。
⑤ 柱：b×b=500mm×500mm。
⑥ 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h≥2100/40=525mm，对工业建筑的楼盖板，要求h≥70mm,取板厚h=80mm。
次梁截面尺寸： h=l/18～l/12=350～525mm 取h=450mm
b=l/3～l/2=150～225mm 取b=200mm
主梁截面尺寸：h=l/14～l/8=450～787.5mm
取h=650mm,b=300mm
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200×450，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 0.02×0.65＝0.013 kn/m2
80mm钢筋混凝土板 0.08×25＝2.0 kn/m2
20mm混合砂浆顶棚抹灰 0.02×17＝0.34 kn/m2；
gk＝2.35 kn/m2
恒载设计值g=1.2×2.35＝2.82 kn/m2;
活荷载设计值p=1.3×5.7=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ɑ：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=3.01kn·m
M2=M3=1/16(p+g)(l02)2=(10.23/16) ×1.92=2.31kn·m
MC=-1/14(p+g)(l01)2=-(10.23/14) ×1.92=-2.64 kn·m
板厚h=80mm,h0=80-20=60mm；混凝土C25，ɑ=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（kn·m）
30.1
-3.01
2.31
-2.64
ɑs=M/(ɑ1fcbh02)
0.07
0.07
0.054
0.062
γs=0.5[1+(1-2ɑs)-0.5]
0.964
0.964
0.972
0.968
As=M/fyγsh0(mm2)
248
248
189
216
选配钢筋
Φ8@200
Φ8@200
Φ8@200
Φ8@200
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：2.82×2.1=5.92kn/m；
次梁自重：1.2×25×0.2×（0.45-0.08）=2.22kn/m；
梁侧抹灰：1.2×17×0.02×（0.45-0.08）×2=0.30kn/m；
g=8.44kn/m；
活荷载设计值：由板传来：p=7.41×2.1=15.56kn/m；
合计：g+q=24kn/m。
（2）内力计算：
计算跨度：
边跨：l01=1.025ln=1.025×5910=6058mm；
l01=ln+ɑ/2=5910+240/2=6030mm；
取较小值6030mm
中间跨：l0=ln=6000mm；
跨度斋戒：（6058-6000）/6058＜10%；
按等跨连续梁计算内力。
查得弯矩系数ɑ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=24×6.032/11=79.32kn·m
M2=(g+q)l022/16=24×62/16=54kn·m
Mc=-(g+q)l022/14=-24×62/14=-61.71kn·m
剪力设计值为
VA=0.45(g+q)l01=0.45×24×5.91=63.81kn
VBL=0.6(g+q)ln1=0.6×24×5.91=85.10kn
VBr=0.55(g+q)ln2=0.55×24×6=79.20kn
VC=0.55(g+q)l02=0.55×24×6=79.20kn
（3）承载力计算
1）正截面受弯承载力计算
支座B、C按200×450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=1/3×6000=2000mm＜b+sn=200+1900=2100mm
取b′f=2000mm
梁高：h=450mmh0=450-35=415mm
翼缘厚：b′f=80mm
判别T形截面类型：
ɑ1fcb′fh′f(h0-h′f/2)=1.0×11.9×2000×80×(415-80/2)=714kn·m＞M1＞M2；
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，ɑ1=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（kn·m）
79.32
-79.32
54
-61.71
ɑs=M/(ɑ1fcbh02)
0.019
0.0193
0.013
0.150
γs=0.5[1+(1-2ɑs)-0.5]
0.990
0.892
0.994
0.918
As=M/fyγsh0(mm2)
643.5
714.2
436.4
540.0
选配钢筋
2Φ18+1Φ14
2Φ22
3Φ14
2Φ16+Φ14
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)/200＜4，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
0.25βcfcbh0=246.9kn
0.7ftbh0=73.8kn
VA＜73.8kn

构造配筋
35.34kn＜VB1＜246.9kn
计算配筋
35.34kn＜VBr＜246.9kn
计算配筋
35.34kn＜VC＜246.9kn
计算配筋
选用箍筋
Φ8
Φ6
Φ6
Φ6
Asv=nAsv1(mm2)
100.6
100.6
100.6
100.6
S=1.25fyvAsvh0/V-0.7ftbh0
-
1349×0.8=1079
4486×0.8=3589
3589
实际配筋
Φ8@200
Φ8@200
Φ8@200
Φ8@200
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500×500mm，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：8.44×6.3=53.17kn
主梁自重（折算为集中荷载）
0.3×25×1.2×（0.65-0.08）×2.1=10.77kn；
梁侧抹灰（折算为集中荷载）
1.2×17×0.02×（0.65-0.08）×2×2.1=0.98kn；
G=53.17+10.77+0.98=64.92kn
活荷载设计值：
由次梁传来：P=15.56×6.3=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500×500，按连续梁计算
边跨：l01=ln1+(a+b)/2=5810+(360+500)/2=6240mm；
l01=1.025×ln+b/2=1.025×5810+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=64.92×6.3=409.00kn·m
P1=98.03×6.3=617.59kn·m
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=0.13＞0.1
所以b′f=1/3=6.3/3=2.1m＜b+sn=0.3+6=6.3m
取b′f=2100mm计算
判断1、2截面类型：
ɑ1fcb′fh′f(h0-h′f/2)=1.0×11.9×2100×80×(615-40)=1149.5kn·m＞M1＞M2
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=-244.79kn·m
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（kn·m）
262.16
-244.79
138.40
-42.02
ɑs=M/(ɑ1fcbh02)
0.0277
0.204
0.0146
0.0044
γs=0.5[1+(1-2ɑs)-0.5]
0.986
0.885
0.993
0.998
As=M/fyγsh0(mm2)
1441
1590
755
228
选配钢筋
2Φ22（直）+2Φ22（弯）
4Φ22（直）+2Φ22（弯）
2Φ22
2Φ18
实配钢筋面积（mm2）
1520
1777
760
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
0.25βcfcbh0=517.7kn
0.7ftbh0=154.7kn
VA＜154.7kn

154.7kn＜Vb1＜517.7kn

154.7kn＜Vbr＜517.7kn

选用箍筋
2Φ6@200
2Φ6@200
2Φ6@200
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
-
1Φ14
-
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=145.41×1000/(2×300×0.707)=342.8mm2
选2Φ16（AS=402mm2）；
也可配置附加箍筋，配附加箍筋范围为：
3b+2h1=3×200+2×200=1000mm
ASV=F1/fy=145.41×103/210=692.4mm2
在次梁两侧各附加4道Φ8箍筋，则
ASV=(4+4)×2×50.3=804.8mm2692.4mm2
主梁配筋图见附图4。
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