混合结构房屋设计.docx
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混合结构房屋设计
混合结构房屋设计
1工程概况
1.1设计题目
多层仓库(三层)采用混合结构方案,楼盖为现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖,现浇混凝土柱及砖墙承重体系,现浇钢筋混凝土柱下单独基础及墙下条形基础。
1.2设计任务
1.2.1按建筑平、立、剖面图进行结构平面布置。
1.2.2按选定的结构方案进行结构计算。
Ⅰ估算钢筋混凝土柱截面尺寸
Ⅱ楼盖结构计算
a板及次梁按塑性计算
b主梁按弹性计算
Ⅲ钢筋混凝土楼梯计算
Ⅳ承重外墙验算
a确定结构静力计算方案
b验算墙体高厚比
c验算底层墙体承载力
Ⅴ墙下条形基础计算
1.2.3绘制施工图(2号图纸两张)
Ⅰ基础平面布置图及基础配筋图
Ⅱ楼盖结构平面布置图(包括连续板配筋)
Ⅲ次梁配筋图
Ⅳ主梁配筋图
1.3设计资料
1.3.1三层房屋主梁沿纵向布置
1.3.2荷载
二毡三油加绿豆砂0.35KN/m2
水泥砂浆容重20KN/m3
钢筋混凝土容重25KN/m3
细石混凝土容重24KN/m3
树脂珍珠岩容重2KN/m3
砖墙容重19KN/m3
钢窗自重0.45KN/m3
屋面活载0.5KN/m2
楼面活载5.5KN/m2
2结构设计
2.1结构平面布置
2.2结构设计
2.2.1材料选用
混凝土:
C30(fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2)
钢筋:
梁中受力钢筋HRB400
其余钢筋HPB235
2.2.2截面尺寸选择
柱:
400×400
H0=4mh=400mmβ=H0/h=10满足要求
板:
h≥l/40=2500/400=62.5按构造要求取h=80mm
次梁:
h=(1/18~1/12)l=330~500mm取h=400mm
b=(1/3~1/2)h=130~200mm取b=200mm
主梁:
h=(1/14~1/8)l=357~625mm取h=600mm
b=(1/3~1/2)h=200~300mm取b=250mm
2.2.3屋面板设计
Ⅰ永久荷载标准值
40mm细石混凝土(配筋)0.04×25=1.0KN/m2
20mm1:
3水泥砂浆找平0.02×20=0.4KN/m2
树脂珍珠岩2%找坡(平均厚度)0.5×﹙0.08+0.08+18×2%﹚×2=0.52KN/m2
20mm1:
3水泥砂浆找平0.02×20=0.4KN/m2
80mm厚钢筋混凝土结构层0.08×25=2KN/m2
20mm厚板底抹灰0.02×17=0.34KN/m2
水管电线等设备0.5KN/m2
合计5.16KN/m2
永久荷载设计值g=1.2×5.16=6.19KN/m2
可变荷载设计值q=1.4×0.5=0.7KN/m2
g+q=6.89KN/m2
Ⅱ正截面内力计算及配筋
计算跨度:
板两端与梁固结与墙搁置视为铰接
边跨:
L0=Ln+a/2=2.3+0.12/2=2.36>Ln+h/2=2.34m取L0=2.34m
中间跨:
L0=Ln=2.5-0.2=2.3m
b=1000mmh=80mmh0=80-20=60mm
ξb=0.614ρmin=0.45ft/fy=0.3%xb=ξbh=49mm
Asmin=ρminbh=245mm2
截面内力及配筋计算,见表1表1
截面
边跨跨中
离端第二支座
中间支座
中间跨跨中
αm
1/11
-1/11
(-1/14)×0.8
(1/16)×0.8
M(KN*m)
3.31
-3.31
-2.08
1.82
X(mm)
3.99
-3.99
-2.48
2.16
As(mm2)
272
272
169
147
ρ(10-3)
3.4
3.4
2.11
1.84
选配
Φ6@100
Φ6@100
Φ6@100
Φ6@100
实际As
283
283
283
283
以上xAs由下式计算
M=α1fcbx(h0-x/2)α1fcbx=fyAs
求得
构造配筋:
1沿板长方向Φ6@200
2板中垂直于主梁的构造筋Φ8@200,伸出主梁边缘2500/4=625取为650mm
3嵌固于承重墙内板上部Φ8@200,角板伸出长650mm其余400mm
楼板配筋图
2.2.4次梁设计
Ⅰ荷载
1永久荷载设计值
由板传来6.19×2.5=15.48KN/m
次梁自重1.2×25×0.2×(0.4-0.08)=1.92KN/m
20mm梁侧及板底抹灰
1.2×17×0.02×(0.4-0.08)+1.21.2×17×0.02×0.24=0.23KN/m
合计g=17.63KN/m
2可变荷载设计值
由板传来q=0.7×2.5=1.75KN/m
g+q=19.38KN/m
Ⅱ正截面抗弯承载力及配筋
1计算跨度:
次梁与主梁整浇,一侧搁置于墙上
边跨:
L0=Ln+a/2=5.75+0.12/2=5.81>1.025Ln=5.89m
取L0=5.81m
中间跨:
L0=Ln=6-0.25=5.75m
b=200mmh=400mm
h0=400-35=365mmξb=0.518
ρmin=0.45ft/fy=0.18%<0.2%
取ρmin=0.2%
Asmin=ρminbh0=146mm2
2截面选取
支座处选择矩形截面设计,边跨及中间跨跨中等处采用T形截面计算
≤L0/3=1920mm
≤b+Sn=2500mm
/h0=0.22>0.1
故可采用
=1920mm
正截面计算汇总表表2
截面
边跨跨中
离端第二支座
中跨跨中
αm
1/11
-1/11
1/16
M(KN*m)
59.47
-59.47
40.89
*h0或b*h0
1920×365
200×365
1920×365
X(mm)
5.98
62.28
4.10
As(mm2)
456
495
313
选配
218
218
216
实际As
509
509
402
Ⅲ斜截面受剪承载力及箍筋计算
1hω=h0-hf=285mm
hω/b<4故v=0.25βcfcbh0=0.25×1.0×14.3×200×365=261KN
ρsvmin=0.24ft/fy=0.00163
斜截面抗剪承载力计算及配筋
截面
端支座内侧
离端第二支座内侧
离端第二支座外侧
αv
0.45
0.60
0.55
V(KN)
50.67
67.56
61.29
Asv/s
-0.19
-0.052
-0.11
选配
Φ6@200
Φ6@200
Φ6@200
实际Asv/s
0.283
0.283
0.283
计算结果表明只需要构造配筋且满足最小配筋率
次梁配筋图
2.2.5主梁设计(弹性方法)
Ⅰ荷载
永久荷载设计值
由次梁传来17.63×6=105.78KN
主梁自重1.2×25×0.25×(0.6-0.08)×2.5×2=9.75KN
梁侧及底部抹灰
1.2×17×0.02×(0.6-0.08)×2.5×2+1.2×17×0.02×25×(0.25+0.04)=1.36KN
g=116.89KN
可变荷载设计值q=1.75×6=10.5KN
合计g+q=127.39KN
Ⅱ内力计算
梁与柱整浇,计算跨度取柱中距
边跨:
L0=Ln+a/2+b/2=4.86m
中间跨:
L0=Ln=5.0m
计算简图(取活载在2、3跨布置)
Ⅲ正截面受弯承载力及配筋
其中边跨以及边跨中宜取T形截面计算,支座处宜取矩形截面计算。
/h0>0.1
≤L0/3=1670mm
≤b+Sn>1670mm
ho=h-as=565mm
故可采用
=1920mm
又Mu=fc
(ho-
)=14.3×1670×80×(565-80/2)=1003KN·m
Mu远远大于前面以求得的弯矩值,故可以按第一类T形截面计算
下面计算活载在不同跨布置下的剪力,弯矩
2、3跨布置表3
截面
恒载系数
弯矩大小
活载系数
弯矩大小
总弯矩
M1
0.169
96.01
96.01
M2
0.116
67.80
0.142
7.46
75.25
M3
0.116
67.80
0.142
7.46
75.25
M4
0.169
98.77
0.00
98.77
MB
-0.161
-94.10
-0.054
-2.84
-96.93
MC
-0.107
-62.54
-0.161
-8.45
-70.99
MD
-0.161
-94.10
-0.054
-2.84
-96.93
VA
0.339
39.63
0.054
0.57
40.19
VBL
-0.661
-77.26
-0.054
-0.57
-77.83
VBR
0.554
64.76
0.393
4.13
68.88
VCL
-0.446
-52.13
-0.607
-6.37
-58.51
VCR
0.446
52.13
0.607
6.37
58.51
VDL
-0.554
-64.76
-0.393
-4.13
-68.88
VDR
0.661
77.26
0.054
0.57
77.83
VE
-0.339
-39.63
-0.054
-0.57
-40.19
1、2、4跨布置表4
截面
恒载系数
弯矩大小
活载系数
弯矩大小
总弯矩
M1
0.169
96.01
0.159
8.11
104.12
M2
0.116
67.80
0.143
7.51
75.30
M3
0.116
67.80
0.00
67.80
M4
0.169
98.77
0.206
10.82
109.59
MB
-0.161
-94.10
-0.181
-9.50
-103.60
MC
-0.107
-62.54
-0.027
-1.42
-63.95
MD
-0.161
-94.10
-0.087
-4.57
-98.66
VA
0.339
39.63
0.319
3.35
42.98
VBL
-0.661
-77.26
-0.681
-7.15
-84.41
VBR
0.554
64.76
0.654
6.87
71.62
VCL
-0.446
-52.13
-0.346
-3.63
-55.77
VCR
0.446
52.13
-0.06
-0.63
51.50
VDL
-0.554
-64.76
-0.06
-0.63
-65.39
VDR
0.661
77.26
0.587
6.16
83.43
VE
-0.339
-39.63
-0.413
-4.34
-43.96
活载1、3跨布置表5
截面
恒载系数
弯矩大小
活载系数
弯矩大小
总弯矩
M1
0.169
96.01
0.21
10.72
106.72
M2
0.116
67.80
0.00
67.80
M3
0.116
67.80
0.183
9.61
77.40
M4
0.169
98.77
0.00
98.77
MB
-0.161
-94.10
-0.08
-4.20
-98.30
MC
-0.107
-62.54
-0.054
-2.84
-65.37
MD
-0.161
-94.10
-0.08
-4.20
-98.30
VA
0.339
39.63
0.42
4.41
44.04
VBL
-0.661
-77.26
-0.58
-6.09
-83.35
VBR
0.554
64.76
0.027
0.28
65.04
VCL
-0.446
-52.13
0.027
0.28
-51.85
VCR
0.446
52.13
0.473
4.97
57.10
VDL
-0.554
-64.76
-0.527
-5.53
-70.29
VDR
0.661
77.26
0.08
0.84
78.10
VE
-0.339
-39.63
0.08
0.84
-38.79
活载2、4跨布置表6
截面
恒载系数
弯矩大小
活载系数
弯矩大小
总弯矩
M1
0.169
96.01
96.01
M2
0.116
67.80
0.183
9.61
77.40
M3
0.116
67.80
0.00
67.80
M4
0.169
96.01
0.21
10.72
106.73
MB
-0.161
-94.10
-0.08
-4.20
-98.30
MC
-0.107
-62.54
-0.054
-2.84
-65.37
MD
-0.161
-94.10
-0.08
-4.20
-98.30
VA
0.339
39.63
0.08
0.84
40.47
VBL
-0.661
-77.26
0.08
0.84
-76.42
VBR
0.554
64.76
-0.527
-5.53
59.22
VCL
-0.446
-52.13
0.473
4.97
-47.17
VCR
0.446
52.13
0.027
0.28
52.42
VDL
-0.554
-64.76
0.027
0.28
-64.47
VDR
0.661
77.26
-0.58
-6.09
71.17
VE
-0.339
-39.63
0.42
4.41
-35.22
正截面受弯承载力及配筋表表7
截面
边跨跨中
离端第二支座
中跨跨中
中间支座
M(KN·m)
106.72
89.28
77.4
59.29
*h0或b*h0
1670×565
250×565
1670×565
250×565
X(mm)
7.97
53.86
5.77
36.3
As(mm2)
529
535
383
361
选配
216+214
216+214
216
216
实际As
555
555
402
402
Ⅳ斜截面承载力及配筋
h/b<4故v≤0.25βcfcbh0=0.25×14.3×250×565=505KN截面满足要求
又由0.7ftbh0=0.7×1.43×250×565=141.4KN>v知
截面只需要按构造要求配置箍筋即可选配Φ6@200
Ⅴ集中荷载处附加箍筋
Asv=p/fyv=127.39×1000/210=607mm2
故可在次梁两侧布置Φ8双肢箍4道
Asv=16×50.3=805mm2>631mm2
满足承载力要求
主梁图
2.2.6楼盖设计(略)
2.2.7钢筋混凝土板式楼梯设计
Ⅰ材料选用
混凝土C30
钢筋:
梁中受力HRB400,其余HPB235
Ⅱ尺寸选择
如下图
1斜板水平计算跨度L0=2970mm斜向计算跨度为L1=3492mm
2板厚t=(1/25~1/35)L1=99.8~139.7mm取t=120mm
3平台梁计算跨度L=(2600-240)×1.05=2480mm截面高度
h≥L/12=206.7mm按构造要求可取h=350mmb=150mm
4平台板计算跨度Lo1=(6000-2970-150×2)×1/2-120+40=1285mm
板厚t取为80mm
5楼梯踏步取b=270mmh=167mm倾斜角度α=arctan(167/270)=31.74º
满足b+2h=604∈(600620)
b+h=437<450mm
Ⅲ斜板设计
1荷载
永久荷载设计值
200mm水泥砂浆面层1.2×0.02×20=0.48KN/m2
120mm钢筋混凝土板(水平向折算)1.2×0.12×25×cosα=4.24KN/m2
12级混凝土踏步1.2×0.167×0.27×0.5×11×25/2.97=2.5KN/m2
20mm纸筋灰粉刷1.2×0.02×17=0.41KN/m2
g=7.63KN/m2
可变荷载设计值q=1.4×2.5=3.5KN/m2
合计g+q=11.3KN/m2
2正截面受弯承载力及配筋
计算跨度L0=2970mmL1=3492mm
h0=120-20=100mmb=1000mm
跨中最大弯矩Mmax=1/10(g+q)
=0.1×11.13×2.972=9.82KN·m
αs=0.0687γs=
=0.964
As=Mmax/γsfyh0=485mm2选配Φ10@150实际As=523mm2
Ⅳ平台板设计
1荷载
永久荷载设计值
20mm水泥砂浆面层1.2×0.02×20=0.48KN/m2
80mm钢筋混凝土板1.2×0.08×25=2.4KN/m2
20mm纸筋灰粉刷1.2×0.02×17=0.41KN/m2
g=3.29KN/m2
可变荷载设计值q=1.4×2.5=3.5KN/m2
g+q=6.79KN/m2
2正截面受弯承载力及配筋
计算跨度Lo1=1285mmb=1000mmh0=80-20=60mm
Mmax=1/8(g+q)
=1.40KN·m
αs=M/fcb
=0.027
γs=
=0.986
As=Mmax/γsfyh0=113mm2选配Φ6@150实际As=188mm2
Ⅴ平台梁设计
1荷载
由板传来1/2×(11.13×2.97+6.79×1.285)=20.9KN/m
梁自重1.2×0.15×0.35×25=1.58KN/m
梁侧抹灰(仅一面)1.2×0.02×(0.35-0.08)×17=0.11KN/m
合计22.59KN/m
2正截面受弯承载力及配筋
截面尺寸及计算简图
Mmax=1/8(g+q)L2=17.37KN·mh0=350-35=315mm
αs=M/fcb
=0.082
γs=
=0.957
As=Mmax/γsfyh0=160mm2
选配212实际As=226mm2
3斜截面抗剪承载力及配筋
支座处Vmax=(g+q)L/2=28KN
h/b<4 0.25fcbh0=168.9KN>Vmax截面满足要求
Asv/s=
=-0.23<0故只需按构造配筋
选配Φ6@200(Asv/s=0.283)
4构造配筋垂直受力筋方向,斜板内每踏步一根Φ6,平台板内Φ6@200
平台梁箍筋处设架立筋4Φ6距离为l0/4=742.5mm≈750mm,作负弯矩受力筋考虑距离为L01/4=320mm作负弯矩构造筋
楼梯布置图
2.2.8承重外墙验算
Ⅰ材料选用
砖MU20机制粘土砖
砂浆M7.5混合砂浆
Ⅱ荷载标准值
屋面恒载5.45KN/m2屋面活载0.5KN/m2
楼面恒载2.74KN/m2楼面活载5.5KN/m2
三层楼面活载5.5×1.0=5.5KN/m2
二层楼面活载5.5×0.85=4.68KN/m2
主梁自重
25×0.25×(0.6-0.08)+17×0.02×(0.6-0.08)×2=3.6KN/m
次梁自重
25×0.25×(0.4-0.08)+17×0.02×(0.4-0.08)×2=1.82KN/m
Ⅲ静力计算方案
根据楼(屋)面类别及横墙间距(s=20m<32m)该房屋采用刚性方案
由于层高不超过4.0m,总高12.0m不超过24m,在基本风压0.55KN/m2下不考虑风荷载作用。
Ⅳ纵墙验算
1计算单元及截面性质
An=370×2600×+370×740=1235800mm2
Y1=(2600×370×185+740×370×555)/An=26mm
Y2=370+370-267=473mm
IA=1/12×2600×370³+2600×370×(267-185)²+1/12×740×370³+740×370×(473-185)²=4.327×1010
iA=
=187mmhT=3.5iA=655mm
2验算高厚比
1窗间墙[β]=26H0=4.0mμ1=1.0μ2=1.0-0.4×2.4/5=0.808
β=4000/655=6.1<μ1μ2[β]=21满足要求
2壁柱间墙s=5000mm>H=400mm
H0=0.4s+0.2H=2800mm
β=2800/370=7.57<μ1μ2[β]=21
3纵墙控制截面的内力计算和承载力计算
⑴控制截面每层取两个控制截面,I-I截面为墙上部梁底下截面,该截面弯矩最大,Ⅱ-Ⅱ截面为墙下部梁底稍上截面,底层为基础面截面
(2)荷载设计值计算
a屋面传来(板+次梁)
组合11.2×(5.45×5×3+1.82×3)+1.4×0.5×5×3=115.15KN
组合21.35×(5.45×5×3+1.82×3)+1.4×0.7×0.5×5×3=125.08KN
b每层楼面传来集中荷载
三层楼面
组合11.2×(2.74×5×3+1.82×3)+1.3×5.5×5×3=163.12KN
组合21.35×(2.74×5×3+1.82×3)+1.3×0.7×5.5×5×3=137.9KN
二层楼面
组合11.2×(2.74×5×3+1.82×3)+1.3×4.68×5×3=147.13KN
组合21.35×(2.74×5×3+1.82×3)+1.3×0.7×4.68×5×3=126.7KN
c每层墙重
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