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《混凝土结构课程设计》
10土木工程(专升本)
混凝土结构课程设计计算书
——现浇单向板肋形楼盖设计
姓名:
学号:
完成日期:
混凝土结构课程设计
现浇单向板肋形楼盖设计
某多层工业建筑物平面如下图所示:
采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。
一、设计资料
1)楼面构造层做法:
水泥砂浆地面(0.65KN/m2)
钢筋混凝土现浇板(25kN/m2);
20mm厚石灰砂浆抹底(17kN/m2);
2)可变荷载:
Pk=6.0kN/m2
3)永久荷载分项系数为1.2,可变荷载分项系数为1.4(当楼面可变荷载标准值≥4kN/m2时,取1.3);
4)材料选用:
混凝土:
采用C25;
钢筋:
梁纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋,其余采用HPB235级钢筋;
5)本建筑物位于非地震区,建筑物安全级别为二级,结构环境类别为一类。
2、楼盖的结构平面布置
主梁沿横向布置,次梁沿纵向布置。
主梁的跨度为6.3m,次梁跨度为6.6m,主梁每跨内布置两跟次梁,板的跨度为2.1m,l02/l01=6.6/2.1=3.14,因此安单向板设计。
按跨高比条件,要求板厚h≥2200/40=55.0mm,对工业建筑的楼盖板,要求h≥80mm,取板厚h=100mm。
次梁截面高度应满足h=l0/18~l0/12=6600/18~6600/12=366~550mm。
考虑到楼面活荷载比较大,取h=500mm。
截面宽度取为b=200mm。
框架梁截面高度应满足h=l0/15~l0/10=6600/15~6600/10=440~660mm,取h=600mm。
截面宽度取为b=300mm。
楼盖结构平面布置图如下图所示:
3、板的设计
1)荷载
板的恒荷载标准值:
水泥砂浆地面(0.65KN/m2)=0.65kN/m2
钢筋混凝土现浇板:
0.1*25=2.5kN/m2
20mm厚石灰砂浆抹底:
0.020*17=0.34kN/m2
小计:
3.49kN/m2取3.5kN/m2
板的活荷载标准值:
60.0kN/m2
永久荷载分项系数为1.2,可变荷载分项系数为1.4,因当楼面可变荷载标准值≥4kN/m2,所以取1.3。
于是板的恒荷载设计值:
g=1.2*3.5=4.2kN/m2
活荷载设计值:
q=1.4*6.0=8.4kN/m2
荷载总设计值:
g+q=4.2+8.4=12.6kN/m2
1)计算简图
次梁截面为200*500mm,现浇板在墙上的支承长度不小于100mm,取板在墙上的支承长度为120mm。
按内力重分布设计,板的计算跨度:
边跨:
l=l0+h/2=2100-100-120+100/2=1930mm<1.025ln=1950mm,取l0=1950mm
中间跨:
l0=ln=2100-200=1900mm
因跨度相差小于10%,可按等跨连续板计算。
取1m宽板带作为计算单元,计算简图如下图所示:
2)弯矩设计值
查表得,板的弯矩系数αm分别为:
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
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)正截面受弯承载力计算
板厚100mm,h0=100-20=80mm;板宽b=1000mm。
C25混凝土,α1=1.0,fc=11.9N/mm2,fy=210N/mm2;板配筋计算的过程如下表:
板的配筋计算表
截面
1
B
2
C
弯矩设计值(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
轴线
①~②,
⑤~⑥
计算配筋(mm2)AS=ξbh0fc/fy
304
304
136
159
实际配筋(mm2)
φ8@150As=335
φ8@150As=335
φ8@180As=279
φ8@180As=279
轴线
②~⑤
计算配筋(mm2)AS=ξbh0fc/fy
304
304
0.8*136=109
0.8*305=127
实际配筋(mm2)
φ8@150As=335
φ8@150As=335
φ8@180As=279
φ8@180As=279
计算结果表明,ξ均小于0.35,符合塑性内力重分布的原则;As/bh=279/(1000*80)=0.34%,此值比0.45ft/fy=0.45*(1.43/210)=0.30%大,同时大于0.2%,符合要求。
四、次梁设计
按考虑内力重分布设计。
根据本车间楼盖的实际使用情况,楼盖的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。
1)荷载设计值
恒荷载设计值:
板传来恒荷载:
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
小计:
11.6kN/m
活荷载设计值:
q=6*2.1*1.4=17.64kN/m
荷载总设计值:
g+q=29.3kN/m
2)计算简图
次梁在砖墙上的支承长度为270mm。
主梁截面为250*650mm。
计算跨度:
边跨:
l=l0+a/2=6600-120-250/2+240/2=6475mm<1.025ln=6508mm,取l0=6475mm
中间跨:
l0=ln=6600-250=6350mm
因跨度相差小于10%,可按等跨连续梁计算,次梁计算简图如下图所示:
3)内力计算
弯矩设计值:
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
剪力设计值:
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)承载力计算
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b'f=l/3=6600/3=2200mm,又b'f=b+sn=300+2000=2200mm,故b'f=2200mm。
除支座B截面纵向钢筋按两排布置外,其余截面均布置一排。
C25混凝土,α1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2,纵向钢筋采用HRB400钢,fy=360N/mm2,箍筋采用HPB235钢,fyv=210N/m2。
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
1
B
2
C
弯矩设计值(kN.m)
111.68
-111.68
73.85
85.05
αs=M/α1fcbh02或αs=M/α1fcb'fh02
0.0122
0.0122
0.008
0.009
ξ=1-(1-2αs)1/2
0.012
0.012
0.008
0.009
As=ξb'fh0fc/fyAs=ξbh0fc/fy
529
529
353
397
选配配筋(mm2)
3φ18
As=763
3φ18As=763
3φ16
As=603
3φ16As=603
计算结果表明,ξ均小于0.35,符合塑性内力重分布的原则;As/bh=762/(200*500)=0.762%,此值比0.45ft/fy=0.45*(1.43/360)=0.1787%大,同时大于0.2%,满足要求。
2)斜截面受剪承载力计算包括:
截面尺寸的复核,腹筋计算和最小配箍率验算。
验算截面尺寸:
hw=h0-h'f=465-100=365mm,hw/b=365/200=1.8<4,截面尺寸按下式验算:
0.25βcfcbh0=0.25*1*9.6*200*465=223.2kN>Vmax=115.06kN。
故截面尺寸满足要求。
0.7ftbh0=0.7*1.27*200*465=82.7kN>VA=73.34kN。
仅需按造配置箍筋,选配φ8@200,ρSV=2*50.24/(250*150)=0.26%>0.3*ft/fyv=0.3*1.27/210=0.18%,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。
恒荷载:
次梁传来恒荷载:
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
小计:
取106.55kN
活荷载:
17.64*6.6=116.45kN取152.0kN
2、计算简图
主梁按连续梁计算,端部支承在砖墙上,支承长度为370mm,中间支承在400*400mm的混凝土柱子上,其计算跨度
边跨:
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