单向板肋梁楼盖课程设计任务书.docx
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单向板肋梁楼盖课程设计任务书
课
程
设
计
院系:
建筑工程学院
课程:
混凝土结构
题目:
钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计
指导教师:
张丽娜
设计人:
李亚飞胡斌赵夙平汪隆旺孙建辉
专业班级:
10303403
成绩:
二0一二年十二月
钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书
1设计题目及目的
题目:
某多层工业仓库,采用钢筋砼内框架承重,楼盖采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖。
1.1目的:
1.1.1了解单向板肋梁盖的荷载传递关系及其计算简图的确定。
1.1.2通过板及次梁的计算,掌握考虑塑性内力重分布的计算方法。
1.1.3通过主梁的计算,掌握按弹性理论分析内力的方法,并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法。
1.1.4了解并熟悉现浇梁板的有关构造要求。
1.1.5掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式,制图规定,进一步提高制图的基本技能。
1.1.6学会编制钢筋材料表。
1.2设计内容
1.2.1、结构平面布置图:
柱网、主梁、次梁及板的布置
1.2.2、板的强度计算(按塑性内力重分布计算)
1.2.3、次梁强度计算(按塑性内力重分布计算)
1.2.4、主梁强度计算(按弹性理论计算)
1.2.5、绘制结构施工图
(1)结构平面布置图(1:
200或1:
100);
(2)板的配筋图(1:
50)(优先采用分离式配筋方式);
(3)次梁的配筋图(1:
50;1:
25)(优先采用分离式配筋方式);
(4)主梁的配筋图(1:
40;1:
20)(包括弯矩包络图和剪力包络图并利用弯矩包络图和抵抗弯矩图绘制主梁配筋图,要求用坐标格纸绘制弯矩包络图)。
1.3设计资料
1.3.1、某多层工业仓库,采用钢筋砼内框架承重,楼盖采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖,.结构平面及柱网布置如图。
。
数据:
L1=6000,L2=6600,其中纵向尺寸为5×L2,横向尺寸为3×L1。
图1-1+5.00建筑平面
生产车间的四周外墙均为承重砖墙,墙厚为370mm,内设钢筋混凝土柱,其截面尺
寸为350mm×350mm。
(1)楼面活荷载标准值为8.0kN/m2
(2)楼面层做法:
20mm厚水泥砂浆找平层,后做10mm厚水磨石面层。
板底(天棚
处)及梁表面采用15mm厚混合砂浆抹灰。
(3)楼面面层:
水磨石地面0.65kN/m2
(4)钢筋混凝土容重为25kN/m3,水泥砂浆容重为20kN/m3,混合砂浆容重为17kN/m3
(5)混凝土采用C25;主梁、次梁受力筋采用HRB335级钢筋,其他均采用HPB300级钢筋。
图1-2钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书
楼盖的结构平面布置
确定主梁的跨度为6.0m,次梁的跨度为6.6m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.0m。
楼盖结构的平面布置图如图所示。
按高跨比条件要求板的厚度h≥l/40=2000/40=50㎜,对工业建筑的楼板,要求h≥80㎜,所以板厚取h=80㎜。
次梁截面高度应满足(1/18~1/12)l=(1/18~1/12)×6600=367~550mm,取h=500mm,截面宽b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×500=167~250mm,取b=200mm。
主梁截面高度应满足h=(1/18~1/12)l=(1/18~1/12)×6000=367~550mm,取h=500mm,截面宽度b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×650=180~275mm,取b=200mm。
2、板的设计——按考虑塑性内力重分布设计
2.1荷载计算
2.1.1恒荷载标准值
20mm厚水泥沙浆面层:
0.02×20=0.4kN/㎡
水磨石面层:
0.65kN/m2
80mm钢筋混泥土板:
0.08×25=2.0kN/㎡
15mm厚混合沙浆天棚抹灰:
0.015×17=0.255kN/㎡
小计3.305kN/㎡
活荷载标准值:
8.0kN/㎡
因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于4.0kN/㎡,所以活荷载分项系数取1.3,
恒荷载设计值:
g=3.305×1.2=3.966kN/㎡
活荷载设计值:
q=8×1.3=10.4kN/㎡
荷载设计总值:
g+q=14.366kN/㎡,近似取14.5kN/㎡
2.2计算简图
次梁截面200mm×500mm,则按塑性内力重分布设计,板的计算跨度为:
边跨l01=ln=2000-200/2=1900mm
中间跨:
l02=ln=2000-200=1800mm
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。
2-1弯矩设计值
由资料可查得:
板的弯矩系数αM,,板的弯矩设计值计算过程见下表
板的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数αm
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
l01=1.90
l01=1.90
l02=1.80
l02=1.80
M=αM(g+q)l2
(kN.m)
14.5×1.90×1.90/11=4.76
-14.5×1.90×1.90/11=-4.76
14.5×1.80×1.80/16=2.94
-14.5×1.80×1.80/14=-3.36
配筋计算——正截面受弯承载力计算
板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C25混凝土α1=1.0,fc=11.9N/mm2,HPB300钢筋,fy=270N/mm2。
对轴线②~⑤间的板带,考虑起拱作用,其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%,为了方便,近似对钢筋面积折减20%。
板配筋计算过程见表2.3板的配筋计算
截面位置
1
B
2
C
弯矩设计值(kN.m)
4.76
-4.76
2.94
-3.36
αs=M/α1fcbh02
0.087
-0.111
0.068
-0.0780
ξ=1-(1-2αs)1/2
0.174<0.35
-0.222<0.35
0.136<0.35
0.16<0.35
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc/fy
342
-342
210
244
实际配筋(mm2)
Φ10@200
Φ12@200
Φ10@200
Φ10@200
As=357
As=357
As=229
As=251
计算结果表明,支座截面ξ均小于0.35,符合塑性内力重分布的原则;As/bh=393/(1000×80)=0.119%,大于0.45ft/fy=0.45×1.27/270=0.21%,同时大于0.2%,满足最小配筋率的要求。
2.4板的配筋图绘制
板中除配置计算钢筋外,还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。
板的配筋图如图所示。
3、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计
3.1荷载设计值:
恒荷载设计值
板传来的荷载:
3.966×2.0=7.932kN/m
次梁自重:
0.2×(0.5-0.08)×25×1.2=2.52kN/m
次梁粉刷:
2×0.015×(0.5-0.08)×17×1.2=0.257kN/m
小计g=10.71kN/m
活荷载设计值:
q=10.4×2.0=20.8kN/m
荷载总设计值:
q+g=20.8+10.71=31.51kN/m近似取荷载31.5kN/m
3.2计算简图
按塑性内力重分布设计。
主梁截面300mm×650mm。
计算跨度
边跨:
l01=ln=(6600-120-300*2)+120=6000mm
中间跨:
l02=ln=6600-300=6300mm
弯矩设计值和剪力设计值的计算
因边跨和中间跨的计算跨度相差(6300-6000)/6000=2.5%小于10%,可按等跨连续梁计算。
由表可分别查得弯矩系数αm和剪力系数αv。
次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表:
3-1次梁的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数αm
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
l01=6.33
l01=6.33
l02=6.3
l02=6.3
M=αM(g+q)l2
(KN.m)
27.61×6.332/11=100.57
-27.61×6.332/11=-100.57
27.61×6.32/16=68.49
-27.61×6.32/14=-78.28
3-2次梁的剪力设计值的计算
截面位置
A
边支座
B(左)
离端第二支座
B(右)
离端第二支座
C
中间支座
剪力系数αv
0.5
0.55
0.55
0.55
净跨度ln
ln1=6.33
ln1=6.33
ln2=6.3
ln2=6.3
V=αv(g+q)ln
(kN)
0.5x27.61x6.33
=87.39kN
0.55x27.61x6.33
=96.13kN
0.55x27.61x6.3
=95.67kN
0.55x27.61x6.3
=95.67kN
3.3配筋计算
3.3.1正截面抗弯承载力计算
次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算,其翼缘宽度取下面三项的较小值:
b’f=lo/3=6600/3=2200mm
b’f=b+Sn=200+2000=2200mm
b’f=b+12h’f=200+12x80=1160mm
故取b’f=1160mm
C25混凝土a1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2;纵向钢筋采用HRB335,fy=300N/mm2,箍筋采用HPB235,fyv=210N/mm2,ho=500-35=465mm。
判别跨中截面属于哪一
支座截面按矩形截面计算,正截面承载力计算过程列于表。
3-3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)
100.57
-100.57
68.49
-78.28
αs=M/α1fcbh02
100.57x106/(1x11.9
x200x4652)=
0.195
100.57x106/(1x11.9
x200x4652)=
0.195
68.49x106/(1x11.9
x200x4652)=
0.133
78.28x106/(1x11.9
x200x4652)=
0.152
ξ=1-(1-2αs)1/2
0.219<0.35
0.1<0.219<0.35
0.143<0.35
0.1<0.166<0.35
选
配
钢
筋
AS=ξbh0α1fc/fy
0.219x200x465
x1x11.9/300
=807.9
0.219x200x465
x1x11.9/300
=807.9
0.143x200x465
x1x11.9/300
=527.5
0.166x200x465
x1x11.9/300
=612.4
钢筋型号及面积
1Ф16+2Ф20
1Ф16+2Ф20
2Ф16+1Ф14
2Ф16+1Ф18
As=829.1
As=829.1
As=555.9
As=656.5
3.3.2斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。
复核截面尺寸:
hw=ho-b’f=465-80=385mm且hw/b=465/200=1.93<4,故截面尺寸按下式计算:
0.25βcfcbho=0.25x1.0x11.9x200x465=276.7kN>Vmax=96.13kN
故截面尺寸满足要求
3-4次梁斜截面承载力计算见下表
截面
A
B(左)
B(右)
C
V(KN)
87.39
96.13
95.67
95.67
0.25βcfcbho(KN)
276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足
Vc=0.7ftbho(KN)
82.7 需配箍筋 82.7 需配箍筋 82.7 需配箍筋 82.7 需配箍筋 选用钢筋 2Ф8 2Ф8 2Ф8 2Ф8 Asv=nAsvl 100.6 100.6 100.6 100.6 S=1.25fyvAsvh0/(V-Vc) 968.4 276.1 368.8 368.8 实配箍筋间距 200 200 200 200 Vcs=Vc+1.25fyvAsvh0/s 144.1>V 满足 144.1>V 满足 144.1>V 满足 144.1>V 满足 3.4施工图的绘制 次梁配筋图如图所示,其中次梁纵筋锚固长度确定: 伸入墙支座时,梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定: l=la=αfyd/ft=0.14×300×22/1.27=727.6,取750mm. 伸入墙支座时,梁底面纵筋的锚固长度按确定: l=12d=12×18=216mm,取250mm. 梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=12×22=264mm,取300mm. 纵筋的截断点距支座的距离: l=ln/5+20d=6022/5+20x22=1644.4mm,取1650mm. 4、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计: 4.1荷载设计值(为简化计算,将主梁的自重等效为集中荷载) 次梁传来的荷载: 10.709×6.6=70.68kN 主梁自重(含粉刷): [(0.65-0.08)×0.3×2.0×25+2×(0.65-0.08)×0.015×17×2.0]×1.2=10.958kN 恒荷载设计值: G=70.68+10.958=81.6kN 活荷载设计值: Q=16.90×6.6=111.54kN 4.2计算简图 主梁的实际结构如图所示,主梁端部支承在墙上的支承长度a=370mm,中间支承在350mm×350mm的混凝土柱上,其计算跨度按以下方法确定: 边跨: lo1=ln+a/2+b/2=(6000-175-120)+350/2+350/2=6055mm Lo1=1.025ln+b/2=1.025×(6000-175-120)+175=6022mm 故lo1取6022mm 中跨lo2=6000mm 计算简图如图所示。 4.3内力设计值计算及包络图绘制 因跨度相差不超过10%,可按等跨连续梁计算。 4.3.1弯矩值计算: 弯矩M=k1Gl+k2Ql,式中k1和k2由附表1查得 4-1主梁的弯矩设计值计算(KN.m) 项次 荷载简图 K/M1 K/Mb K/M2 K/Mc 弯矩图示意图 1 恒载 0.244 ———— 123.8 -0.2674 ———— -130.9 0.067 ———— 32.8 -0.2674 ———— -130.9 2 活载 0.289 ———— 194.12 -0.133 ———— -89.34 -0.133 ———— -89.0 -0.133 ———— -89.34 3 活载 -0.044 ———— -29.55 -0.133 ———— -89.34 0.200 ———— 133.85 -0.133 ———— -89.34 4 活载 0.229 ———— 153.82 -0.311 ———— -208.96 0.096 ———— 64.25 -0.089 ———— -59.78 5 活载 -0.089/3 ———— -19.93 -0.089 ———— -59.78 0.17 ———— 113.77 -0.311 ———— -208.90 组合项次 Mmin(kN·m) ①+③ 94.3 ①+④ -339.9 ①+② -56.2 ①+⑤ -339.9 组合项次 Mmax(kN·m) ①+② 317.9 ①+⑤ -190.7 ①+③ 166.7 ①+④ -190.7 4.3.2剪力设计值: V=k3G+k4Q式中k3k4查表得,不同截面的剪力值经过计算如表所示。 4-2主梁的剪力计算(kN) 项次 荷载简图 ① 恒载 0.733 59.8 -1.267 -103.4 1.00 81.6 ② 活载 0.866 96.6 -1.134 -126.5 0 0 ④ 活载 0.689 76.9 -1.311 -146.2 1.222 136.3 ⑤ 活载 -0.089 -9.9 -0.089 -9.9 0.788 87.9 组合项次 Vmax(kN) ①+② 156.4 ①+⑤ -113.3 ①+④ 217.9 组合项次 Vmin(kN) ①+⑤ 49.9 ①+④ -249.6 ①+② 81.6 4.4弯矩、剪力包络图绘制 荷载组合①+②时,出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩,此时,MA=0,MB=-130.9-89.34=-220.2kN.m,以这两个支座的弯矩值的连线为基线,叠加边跨载集中荷载G+Q=81.6+111.54=193.14kN作用下的简支梁弯矩图: 则第一个集中荷载下的弯矩值为1/3(G+Q)l01-1/3×MB=314.3kN.m≈Mmax, 第二集中荷载作用下弯矩值为1/3(G+Q)l01-2/3×MB=240.9kN·m。 中间跨跨中弯矩最小时,两个支座弯矩值均为-220.2kN·m,以此支座弯矩连线叠加集中荷载。 则集中荷载处的弯矩值为1/3Gl02-MB=-57kN·m. 荷载组合①+④时支座最大负弯矩MB=-339.9kN·m其它两个支座的弯矩为MA=0,MC=-190.68kN·m,在这三个支座弯矩间连线,以此连线为基线,于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在G+Q时的简支梁弯矩图: 则集中荷载处的弯矩值依次为274.4kN·m,161.1kN·m。 同理,当-Mc最大时,集中荷载下的弯矩倒位排列。 荷载组合①+③时,出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。 此时MB=MC=-220.2kN·m,,第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为90.4kN·m, 17kN·m,第二跨在集中荷载G+Q作用下的弯矩值为167.5kN·m ①+⑤情况的弯矩按此方法计算。 所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异,是因为计算跨度并非严格等跨所致。 主梁的弯矩包络图见下图。 荷载组合①+②时,VAmax=156.4kN,至第二跨荷载处剪力降为156.4-193.1=-36.7kN;至第二集中荷载处剪力降为―36.7―193.1=-229.8kN,荷载组合①+④时, 最大,其VBl=-249.6kN,则第一跨中集中荷载处剪力顺次为(从左到右)136.6kN,-56.5kN,其余剪力值可按此计算。 主梁的剪力包络图见图。 4.5配筋计算承载力计算 4.5.1正截面受弯承载力计算及纵筋的计算 C25混凝土,a1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2;纵向钢筋HRB335,其中fy=300N/mm2,箍筋采用HPB300,fyv=270N/mm2. 跨中正弯矩按T形截面计算,因h’f/ho=80/615=0.130﹥0.10 翼缘计算宽度按lo/3=6.0/3=2.0m和b+Sn=0.3+6-0.3=6.0m,中较小值确定,取b’f=2000mmB支座处的弯矩设计值: 。 MB=Mmax-V0b/2=-339.9+193.5x0.35/2=-306.03kN·m 判别跨中截面属于哪一类T形截面 a1fcb’fh’f(ho-h’f/2)=1.0x11.9x2000x80x(615-40)=1094.8kN.m>M1>M2. 属于第一类T形截面. 正截面受弯承载力的计算过程如下: 4-3主梁正截面受弯承载力及配筋计算 截面 1 B 2 弯矩设计值(kN.m) 317.9 -306 166.7 -56.2 αs=M/α1fcbh02 0.235 0.227 0.134 0.042 ξ=1-(1-2αs)1/2 0.272<0.518 0.261<0.518 0.144<0.518 0.042<0.518 选配 钢筋 计算配筋(mm2) AS=ξbh0α1fc/fy 1990.6 1910.1 1053.9 307.4 实际配筋(mm2) 6Ф20 1Ф16 6Ф20 1Ф16 4Ф20 2Ф16 As=2095.1 As=2095.1 As=1256 As=402 4.5.2箍筋计算——斜截面受剪承载力计算 验算截面尺寸: hw=ho-b’f=580-80=500mm且hw/b=500/300=1.7<4,故截面尺寸按下式计算: 0.25βcfcbho=0.25x1.0x11.9x300x580=446.25kN>Vmax=301.6kN 故截面尺寸满足要求 4-4斜截面配筋计算 截面 A B(左) B(右) V(KN) 156.4 -301.6 217.9 0.25βcfcbho(KN) 548.9>V 截面满足 517.7>V 截面满足 517.7>V 截面满足 Vc=0.7ftbho(KN) 164.02>V 不需计算配箍筋 254.69 需配箍筋 254.69>V 不需计算配箍筋 箍筋肢数、直径 2Φ8 2Φ8 2Φ8 Asv=nAsvl 100.6 100.6 100.6 Vcs=0.7ftbho+1.25 fyvAsvho/s 256.8>V 256.8 256.8>V 实配箍筋间距 150 150 150 Asb=(V-Vcs)/0.8fysinα _____ 264 _____ 选配弯起钢筋 _____ 1φ20(As=314.2) _____ 验算最小配筋率 Psv=Asv/bs=100.6/300x150=0.00224>0.24ft/fyv=0.00145,满足要求 说明 为了施工方便,除加密区箍筋间距一律为150 4.6两侧附加横向钢筋的计算: 由次梁传递给主梁的全部集中荷载设计值为: F=1.2x70.6
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