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课程设计答案
《混凝土结构与砌体结构》
课程设计
班级
学号:
姓名
整体式单向板肋梁楼盖设计
一、设计资料
(1)楼面做法:
30mm厚水磨石地面,(10厚面层,20厚水泥砂浆打底)板底15厚石灰砂浆抹灰,现浇钢混楼面梁板。
(2)恒荷载:
钢筋混凝土容重25KN/m3,水泥砂浆20KN/m3,水磨石容重0.65KN/m3,石灰砂浆抹灰17KN/m3,分项系数γG=1.2,楼面活荷载标准值8KN/m3,分项系数γQ=1.3
(3)材料:
混凝土采用C25,ft=1.27N/mm2,fc=11.9N/mm2,梁内受力钢筋为HRB335级,fy=300N/mm2,其余钢筋为HPB300级,fy=270N/mm2。
二、楼盖梁板结构平面布置及确定截面尺寸
(1)梁格布置:
楼盖的梁板结构平面布置见图1-1。
主梁、次梁的跨度都为6.0m,板的跨度为2.0m,跨长均处合理跨度范围内。
(2)截面尺寸
板厚按h=(1/40~1/30)l0=50~67mm
考虑到工业楼面最小板厚要求故取h=80mm
次梁h=(1/18~1/12)l0=334~500mm取h=450mm
b=(1/3~1/2)h=150~225mm取b=200mm
主梁h=(1/14~1/8)l0=429~750mm取h=700mm
b=(1/3~1/2)h=233-350mm取b=300mm
柱子截面尺寸为400×400mm
三、板的设计(按塑性内力重分布计算):
(1)荷载计算:
板的恒荷载标准值:
取1m宽板带计算:
水磨石面层
80mm钢筋混凝土板
15mm石灰砂浆抹灰
恒载:
活载:
恒荷载分项系数取1.2;因为工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于2,所以活荷载分项系数取1.3。
于是板的设计值总值:
=
(2)板的计算简图:
如图1-2所示
取1m宽板带作为计算单元,由于板两端与支撑构件整浇,所以跨度都为
==2000-200=1800mm
(3)内力计算及配筋
由于跨度差为零小于10%,故可按等跨连续板计算内力。
各截面的弯矩计算见表3-1。
表3-1
截面
边跨中
第一内支座
中间跨中
中间支座
弯矩计算系数
+1/11
4.1
-4.1
2.81
-3.21
(4)截面强度计算
由题知:
则
,
表3-2正截面强度计算
截面
边跨跨中
B支座
中间跨跨中
中间支座
M()
4.1
-4.1
2.81×0.8
-3.21×0.8
0.114
0.114
0.063
0.071
0.939
0.939
0.967
0.963
(mm2)
294
294
141
178
实际配筋
(mm2)
~⑨轴线
8@160
AS=314
8@160
AS=314
8@250
AS=201
8@250
AS=201
位于次梁内跨上的板带,其内区格四周与梁整体连接,故其中间跨的跨中截面(、)和中间支座()计算弯矩可以减少20%,其他截面则不予以减少。
为了施工方便,在同一板中钢筋直径的种类不宜超过两种,且相邻跨跨中及支座钢筋宜取相同的间距或整数倍。
且由于q/g=2.98<3,所以取a=ln/4=450
计算结果表明:
相对受压区高度均小于0.35,符合塑性内力重分布原则;板的全截面配筋率As/bh=201/1000×80=0.25%,大于0.45ft/fy=0.45×1.27/270=0.21%,同时大于0.2%,满足受弯构件最小配筋率的要求。
(5)确定各种构造钢筋:
1)分布筋选用6@200。
2)板面附加钢筋选用8@200。
3)垂直于主梁的板面附加钢筋选用8@200。
4)板角构造钢筋:
选用8@200,双向配置板四角的上部。
(6)绘制板的配筋示意图:
如图1-3所示
四、次梁设计(按塑性内力重分布计算):
(1)荷载计算:
由板传来:
次梁肋自重:
次梁粉刷重
恒载:
活载:
设计值总值:
=
(2)确定计算跨度及计算简图。
塑性内力重分布计算时,由于次梁与支撑构件整浇,所以其计算跨度:
因跨度相差小于10%,可按等跨连续梁计算,计算简图如图1-4所示:
(3)内力计算:
由可计算出、、、,计算结果如下表:
截面位置
边跨跨中
第一内支座
中间跨跨中
中间支座
α
1/11
-1/11
1/16
-1/14
由可计算出、、、,计算结果如下表:
截面位置
A支座
B支座左
B支座右
C支座
0.45
0.60
0.55
0.55
(4)正截面承载力计算:
次梁跨中按T形截面计算,T形截面的翼缘宽度,按,故取。
梁高:
翼缘厚:
判定T形截面类型:
故各跨中截面属于第一类T形截面。
次梁正截面承载力计算见下表:
截面
边跨跨中
B支座
中间跨跨中
中间支座
弯矩M
89.26
-89.26
61.37
-70.13
b或b(mm)
1900
200
1900
200
2
0.023
0.223
0.016
0.175
0.988
0.872
0.999
0.903
728
824
489.8
631.4
选用钢筋
318
418
218
416
实际钢筋截面面积(mm2)
763
1017
509
804
可知支座截面处的相对受压区高度均小于0.35,符合实现塑性内力重分布的要求,受拉区钢筋的全截面配筋率As/bh=509/200×450=0.56.6%大于=0.45ƒt/ƒy=0.45×1.27/300=0.19%,同时也大于0.2%,满足受弯构件最小配筋率的要求。
次梁斜截面承载力计算见下表:
截面
A支座
C支座
V
77.5
103.4
94.74
94.74
截面满足
需按计算配箍筋
箍筋肢数、直径
6双肢
(mm2)
56.6
56.6
56.6
56.6
1362
205
287
287
实配箍筋间距(mm)
150
150
150
150
验算最小配箍率:
sv=Asv/bs=56.6/200×150=0.19%>sv,min=0.24×1.27/270=0.11%符合要求
(5)根据计算结果及次梁的构造配筋要求,绘次梁配筋图,见图2-1。
架立钢筋,lo=6m,应≥10mm,选用216
梁侧构造钢筋,ho=410mm<450mm,故不需要设置。
五、主梁设计(按弹性理论计算):
(1)荷载计算:
为简化计算,主梁自重亦按集中荷载考虑。
次梁传来的荷载:
主梁自重:
主梁粉刷重:
恒载:
恒载设计值:
活载设计值:
(2)确定计算跨度及计算简图
主梁计算跨度:
由于主梁两端都支撑在柱子上,则
边跨:
,
取
中跨:
平均跨度:
=(6000-5940)/2=5970mm
跨度差:
(6000-5940)/6000=0.1%<10%
计算简图如下:
(3)内力计算:
1)、弯矩设计值:
其中,可由书中表查取,L为计算跨度,对于B支座,计算跨度可取相邻两跨的平均值。
边跨G=68.43×5.94=407kN·mQ=124.8×5.94=741.3kN·m
中间跨G=68.43×6=410.58kN·mQ=124.8×6=748.8kN·m
平均跨G=68.43×5.97=408.5kN·mQ=124.8×5.97=745.1kN·m
主梁弯矩计算
项次
荷载简图
①
62.93
②
181.03
-99.1
-99.1
③
-33.03
-66.1
④
92.6
73.03
⑤
-22.1
-44.2
73.03
内力组合
①+②
313.5
244
-208.2
-71.6
-71.6
-208.2
①+③
66.27
-3.17
-208.2
177.3
177.3
-208.2
①+④
269.17
155.53
-340.8
100.53
154.8
-175.4
①+⑤
77.2
19
-175.4
154.8
100.53
-340.8
组合项次
①+③
①+③
①+④
①+②
①+②
①+⑤
组合值
66.27
-3.17
-340.8
-71.6
-71.6
-340.8
组合项次
①+②
①+②
①+⑤
①+③
①+③
①+④
组合值
313.5
244
-175.4
177.3
177.3
-175.4
注、分别为第一、第二跨跨中对应于第二个集中荷载作用点处的弯矩值。
2)、剪力设计值:
,其中,可由书中表查可知。
主梁剪力计算
项次
荷载简图
①
②
③
④
⑤
组合项次
①+③
①+④
①+⑤
()
33.6
-250.3
165.53
组合项次
①+②
①+⑤
①+④
()
158.3
-97.8
221
主梁弯矩及剪力包络图如下
(4)主梁正截面和斜截面承载力计算:
1)确定翼缘宽度。
主梁跨中按T形截面计算:
边跨,故取
中间跨,故取。
支座截面仍按矩形截面计算
2)判断截面类型。
截面有效高度:
跨中截面,支座截面取
翼缘厚:
判定T形截面类型:
故各跨中截面属于第一类T形截面。
3)截面承载力计算
主梁正截面承载力计算
截面
边跨跨中
B支座
中间跨跨中
弯矩M
313.5
-340.8
177.3
-71.6
—
—
—
313.5
-296.6
177.3
-71.6
0.031
0.220
0.017
0.007
0.984
0.874
0.991
0.997
1621
1839
910.5
365.5
选用钢筋
425
818
225
216
实际钢筋截面面积(mm2)
1964
2036
982
402
(5)斜截面承载力计算:
截面
A支座
V
158.3
-250.3
221
截面尺寸按下面式验算
截面满足要求
按构造配筋
按计算配箍筋
箍筋肢数、直径
双肢8
100.6
—
194
293
实配箍筋间距
150
150
150
验算最小配筋率
满足要求
(6)主梁吊筋计算。
:
次梁传来的的集中荷载:
,
选用218(As=509mm2)
(7)根据构造要求选择构造筋
架立钢筋:
=6m,应≥12mm,为了施工方便选用218
梁侧构造钢筋:
=655mm>4
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