钢筋混凝土楼盖设计共24页word资料Word格式.docx
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长江大学城市建设学院
2019年8月
第1节设计任务书
一、设计任务
二、设计内容
三、设计条件
四、进度安排
五、指导教师
第2节设计指导书
一肋梁楼盖的计算简图
二按弹性方法计算内力
三按塑性内力重分布的方法计算内力
四截面设计及构造要求
第3节设计例题
第4节答辩参考题
参考文献
编后
某多层工业厂房,采用钢筋混凝土内框架承重,外墙为370mm砖砌承重。
设计时,只考虑竖向荷载作用,采用单向板肋梁楼盖,要求完成钢筋混凝土整体现浇楼盖的结构设计。
1、结构布置
确定柱网尺寸,柱截面尺寸见表1,主次梁布置及截面尺寸,并进行编号,绘制楼盖结构布置图。
2、板设计
按塑性分析法计算内力,并绘制板配筋图。
3、次梁设计
按考虑塑性内力重分布的方法计算内力和正截面极限承载力,并绘制配筋图。
4、主梁设计
按弹性方法计算主梁内力,绘制主梁的弯距、剪力包络图,根据包络图计算正截面、斜截面的承载力,并绘制主梁的抵抗弯拒图及配筋图。
1、建筑尺寸见图1和表2。
2、学生由教师指定题号。
3、楼面做法:
20mm厚水泥砂浆地面,钢筋混凝土现浇板,15mm厚石灰砂浆抹底。
4、荷载:
永久荷载,包括梁、柱、板及构造层自重,钢筋混凝土容重25kN/m3,水泥砂浆容重20kN/m3,石灰砂浆容重17kN/m3,分项系数=1.2。
可变荷载,楼面均布荷载标准值见表1。
分项系数=1.3或1.4。
表1柱截面尺寸及混凝土强度等级
班级
柱截面尺寸(mm)
混凝土强度等级
土木01(04)
300×
300(350×
350)
C20(C25)
土木02(05)
350×
350(400×
400)
C20(C20)
土木03(06)
400×
400(300×
300)
C25(C30)
表2题号及可变荷载
L1×
L2
(m)
可变荷载(kN/m2)
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
22.5×
30.0
1
8
15
22
29
36
21.6×
28.5
2
9
16
23
30
37
21.4×
27.5
3
10
17
24
31
38
19.8×
27.3
4
11
18
25
32
39
19.6×
25.0
5
12
19
26
33
40
18.0×
24.8
6
13
20
27
34
41
17.1×
24.0
7
14
21
28
35
42
5、材料
梁、板混凝土强度等级见表1。
主梁、次梁受力钢筋采用HRB335级钢筋,其他均用HPB235级钢筋。
结构计算5天
绘制结构施工图3天
计算书、图纸整理1天
答辩1天
合计教学周二周10天
在进行内力分析前,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l0≤ln+h(板)
l0≤1.05ln(梁)
一端搁置、一端与支承构件整浇
l0=ln+a/2
且l0≤ln+h/2(板)
l0≤1.025ln(梁)
两端与支承构件整浇
l0=ln
多跨
边跨
l0=ln+a/2+b/2
且l0≤ln+h/2+b/2(板)
l0≤1.025ln+b/2(梁)
中间跨
l0=lc
且l0≤1.1ln(板)
l0≤1.05ln(梁)
塑
l0≤1.05ln(梁)
且l0≤ln+h/2(板)
l0≤1.025ln(梁)
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
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25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简图的差异。
在恒载g作用下,由于各跨荷载基本相等,θ≈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θ'小于计算转角θ,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:
折算活载:
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g'+p'=g+p,总值不变,而相邻无活荷载的跨,g'=g+p/2>g,或g'=g+p/4>g;
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=Mc-V0b/2
当连续梁搁置于砖墙上时:
M=Mc
均布荷载:
=Vc-(g+q)b/2
集中荷载:
Vc=V
式中Mc、Vc-支承中的弯矩、剪力值;
V0—按简支梁计算的支座剪力设计值(取绝对值);
b-支承宽度。
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
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