钢筋混凝土单向板肋形楼盖课程设计.docx
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钢筋混凝土单向板肋形楼盖课程设计
混凝土单向板肋形楼盖课程设计
1初步选择梁、板的截面尺寸
(1)板的尺寸除满足承载力、刚度、裂缝宽度要求外,尚应满足施工要求。
板厚取
;按施工要求,一般楼板厚度不少于60mm,密肋板厚度不少于50mm,工业建筑楼板厚度不少于70mm,本设计楼板厚度选80mm。
(2)次梁截面尺寸:
次梁高度取
,宽度取
。
本设计次梁截面尺
寸选b×h=200×450mm2。
(3)主梁截面尺寸:
主梁高度取
,宽度取
。
本设计主梁截面尺寸选b×h=300×600mm2。
2在计算书上绘出结构平面布置图
在计算书上画出图1,并标注出柱、主梁、次梁和板的名称(或编号),布置上板、次梁和主梁的计算单元及荷载的取值范围。
确定主梁的跨度为6.3m,次梁的跨度为6.6m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.2m。
楼盖结构的平面布置图如图所示。
图1
3板的设计
本设计采用单向板整浇楼盖,按塑性内力重分布方法计算内力。
对多跨连续板沿板的长边方向取1米宽的板带作为板的计算单元。
3.1计算简图(见图2)
取1m板宽作为计算单元,板的实际结构如图所示,由图可知:
次梁截面宽为b=200mm,现浇板在墙上的支承长度为a=120mm,则按塑性内力重分布设计,板的计算跨度为:
边跨:
l0=ln+h/2=(2200-100-120)+80/2=2020mm
<1.025ln=2030mm,取l0=2020mm
中间跨:
l0=ln=2200-200=2000mm
因跨度偏差小于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
g+q
图2
3.2板的荷载计算(见表一)
荷载种类
荷载标准值
(kN/mm2)
荷载分项系数
荷载设计值
(kN/mm2)
永久
荷载
20mm厚水泥砂浆面层
80mm厚现浇板自重
15mm厚板底抹灰
0.02×20=0.4kN/㎡
0.08×25=2.0kN/㎡
0.015×17=0.255kN/㎡
1.2
0.48
2.4
0.306
小计(g)
2.655kN/㎡
1.2
3.168
可变荷载(q)
7.0kN/㎡
1.3
9.1
总荷载(g+q)
9.655
12.268
板的荷载计算表表一
3.3板的内力计算
板考虑塑性内力重分布后,各跨中及支座截面的弯矩系数α值按图3采用,各跨中及支座截面的弯矩按式
计算。
图3
板一般均能满足斜截面抗剪承载力要求,所以只进行正截面承载力计算。
计算B支座负弯矩时,计算跨度取相邻两跨的较大值。
板的弯矩计算见表二。
表二板的弯矩计算表
截面
边跨中M1
B支座MB
中间跨中M2、M3
中间支座MC
弯矩系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
=2.0
=2.0
=2.0
=2.0
(kN.m)
4.46
-4.46
3.07
-3.51
3.4板的配筋计算(见表三)
b=1000mm,h0=h-20=60mm。
各截面配筋计算过程见下表,中间板带内区格四周与梁整体连接,故M2、M3及MC应降低20%,计算结果应填在表三括号内。
混凝土强度等级C25(fc=11.9N/mm2);主梁、次梁主筋采用HRB335级钢筋(fy=300N/mm2);其余钢筋采用HPB300级钢筋(fy=270N/mm2)。
表三板的配筋计算表
截面位置
1
B
2
C
弯矩设计值(
)
4.46
-4.46
3.07
-3.51
α1fcbh02(kN*m)
1*11.9*10-3*1*602=42.84
αs=M/(α1fcbh00)
0.104
-0.104
0.072
-0.072
0.11
-0.099
0.075
-0.07
轴线
①~②⑤~⑥
计算配筋(mm2)
291
261.8
198.3
185.1
实际配筋(mm2)
Φ8@150
Φ8@150
Φ8@200
Φ8@200
335
335
251
251
轴线②~⑤
计算配筋(mm2)
291
261.8
198.3
185.1
实际配筋(mm2)
Φ8@150
Φ8@150
Φ8@200
Φ8@200
335
335
251
251
配筋率验算:
0.36%
0.32%
0.25%
0.23%
经验算,配筋率满足要求。
4次梁的设计
4.1次梁计算简图
次梁在砖墙上的支承长度为240mm,主梁截面积为300mm*600mm。
边跨l01=ln+α/2=(6600-120-300/2)+240/2=6450mm
<1.025ln=1.025*6450=6611mm,取l01=6450mm
中间跨:
l0=ln=6600-300=6300mm
次梁采用塑性内力重分布方法计算。
本设计次梁仅为五跨,按五跨连续梁计算内力。
边跨与中间跨计算跨度相差不超过10%,可按等跨连续梁计算内力。
次梁的构造简图如图4所示,计算简图如图5所示。
图4
g+q
图5
4.2次梁荷载计算(见表四)
荷载种类
荷载标准值(kN/m)
荷载分项系数
荷载设计值(kN/m)
永久
荷载
由板传来
3.168
2.2
6.97
次梁自重
0.2*(0.45-0.08)*25=1.85
1.2
2.22
梁侧抹灰
17×0.015×(0.45-0.08)×2=1.89
1.2
2.27
小计(g)
6.91
11.46
可变荷载(q)
9.1
2.2
20.02
总荷载(g+q)
31.48
表四次梁荷载计算表
4.3次梁内力计算(见表五)
考虑塑性内力重分布后,跨中及支座截面的弯矩系数α值、剪力系数β值按图6采用。
α值
β值
图6
由M=αm(g+q)l02可计算出弯矩M1、M2、MB、MC,计算结果如下表
截面位置
1
B
2
C
α
1/11
-1/11
1/16
-1/14
M=αm(g+q)l02
(kN·m)
1/11*31.48*6.452
=119.06
-1/11*31.48*6.452=-119.06
1/16*31.48*6.32
=78.09
-1/14*31.48*6.32
=-89.25
由V=β(g+q)ln可计算出剪力VA、VBl、VBr、VC,计算结果如下表
截面位置
A
Bl
Br
C
β
0.45
0.60
0.55
0.55
V=β(g+q)ln(kN)
0.45*31.48*6.45
=91.37
0.60*31.48*6.45
=121.83
0.55*31.48*6.3
=109.08
0.55*31.48*6.3
=109.08
4.4次梁配筋计算
(1)次梁正截面承载力计算
次梁跨中按T形截面设计,T形截面的翼缘宽度b'f,按
b'f≤l/3=6600/3=2200mm=b+s0=200+2000=2200mm,取b'f=2200mm
梁高:
h=450mm,h0=450-35=415mm
翼缘厚:
h'f=80mm
判定T形截面类型
α1fcb'fh'f(h0-h'f/2)=1*11.9*2200*80*(415-80/2)=785.4*106N·mm
=785.4kN·m,785.4kN·m大于101.59kN·m(边跨中)且大于66.63kN·m中间跨中,故各跨中截面第一类T形截面
(2)支座截面按矩形截面计算,离端第二支座B按布置两排纵向钢筋考虑,取h0=450-60=390mm,其他中间支座按布置一排纵向钢筋考虑,取h0=415mm。
(3)次梁正截面承载力计算见下表
截面位置
1
B
2
C
弯矩M(N·mm)
119.06*106
-119.06*106
78.09*106
-89.25*106
α1fcbh02或
α1fcb’fh02
1.0*11.9*2200*4152=4508.85*106
1.0*11.9*200*3902
=361.998*106
1.0*11.9*220*4152=4508.85*106
1.0*11.9*200*4152
=409.895*106
as=M/α1fcb’fh02
或as=M/α1fcbh02
0.023
0.281
0.015
0.186
ξ=1-(1-2αs)1/2
(≤ξb=0.350)
0.023
0.34
0.015
0.208
As=ξbh0α1fc/fy或
As=ξb’fh0α1fc/fy
0.023*2200*415*1*11.9/300=832.96
0.34*200*390*1.0*11.9/300=1051.96
0.015*2200*415*1*11.9/300=543.24
0.208*200*415*1*11.9/300=684.81
选配钢筋(mm2)
2Ф16+1Ф20(弯)
875.2
4Ф18(弯1)
1017
2Ф16+1Ф12(弯)
515.1
2Ф18+1Ф14(弯)
662.9
(4)次梁斜截面承载力计算
截面位置
A
Bl
Br
C
V(kN)
91.37
121.83
109.08
109.08
0.25βcfcbh0(kN)
0.25*1*11.9*200*415*10-3=246.9kN>91.37kN
截面满足
0.25*1*11.9*200*390*10-3=232.1kN>121.83kN
截面满足
0.25*1*11.9*200*390*10-3=232.1kN>109.08kN
截面满足
0.25*1*11.9*200*415*10-3=246.9kN>109.08kN
截面满足
Vc=0.7ftbh0(kN)
0.7*1.1*200*415*10-3
=63.9kN 需配箍筋 0.7*1.1*200*390*10-3 =60.06kN 需配箍筋 0.7*1.1*200*390*10-3 =60.06kN 需配箍筋 0.7*1.1*200*415*10-3 =63.9kN 需配箍筋 箍筋支数、直径 2φ6 2φ6 2φ6 2φ6 Asv=nAsv1 56.6 56.6 56.6 56.6 s=1.25fyvAsvh0/(V-Vc) 1.25*210*56.6*415*10-3/(91.37-63.9)=224.46 1.25*210*56.6*390*10-3/(121.83-60.06)=93.81 1.25*210*56.6*390*10-3/(109.08-60.06)=118.2 1.25*210*56.6*415*10-3/(109.08-63.9)=136.47 实配箍筋间距 150 150不足用Asb补充 150 150不足用Asb补充 Vcs=Vc+1.25fyvh0Asv/s 63.9+1.25*210*10-3*415*56.6/150=105.01>V 满足 60.06+1.25*210*10-3*390*56.6/150=98.69 不满足 60.06+1.25*210*10-3*390*56.6/150=98.69 不满足 63.9+1.25*210*10-3*415*56.6/150=105.01 不满足 Asb=(V-Vcs)/0.8fysinα / (121.83-98.69)*103/(0.8*300*sin45。 )=31.01mm2 (109.08-98.69)*103/(0.8*300*sin45。 )=61.22mm2 (121.83-105.01)*103/(0.8*300*sin45。 )=99.11mm2 选配弯起钢筋 由于纵向钢筋充足,可弯起1Ф20 1Ф18 1Ф16 1Ф18 实配钢筋面积 314.2mm2 254.5mm2 174.32mm2 253.01mm2 5主梁的设计 主梁的荷载较大,且结构的重要性超过板和次梁,为保证主梁具有足够的可靠性,主梁内力按弹性理论方法计算。 (按弹性理论计算)主梁尺寸300mm*600mm 5.1主梁计算简图 计算跨度主梁按连续梁计算,端部支承在砖墙上,支承长度为370mm,中间支承在400mm*400mm的混凝土柱上,其计算跨度为: 边跨: ln=6300-400/2-120=5980mm, 则0.025ln=5980*0.025=149.5mm l01=ln+b柱/2+0.025ln=5980+400/2+149.5=6329.5mm ≤ln+b柱/2+α/2=5980+400/2+370/2=6365mm,取近似值l01=6630mm 中跨: l0=6300mm 主梁计算跨度相差小于10%,计算内力时可采用等跨连续梁的弯矩及剪力系数。 主梁构造简图如图7所示,计算简图如图8所示。 图7 图8 5.2主梁荷载计算 为简化计算,将主梁自重折算成集中荷载,并作用在次梁位置。 主梁荷载计算见表八。 表八主梁荷载计算表 荷载种类 荷载标准值(kN) 荷载分项系数 荷载设计值(kN) 永久荷载 由次梁传来 11.46 6.6 75.64 主梁自重 (0.6-0.08)*0.3*2.1*25=8.19 1.2 9.83 主梁抹灰 2*(0.6-0.08)*0.015*2.1*17=0.56 1.2 0.67 小计(G) 20.21 86.14 可变荷载(Q) 20.02 6.6 132.13 总荷载(G+Q) 218.27 5.3主梁内力计算 弯矩 ,式中系数K1、K2由教材(参考书目)附表中相应的系数可查得。 应先将 及 值计算出来,在计算 及 值时B支座计算跨度取相邻两跨的平均值。 根据 及 值及相应的K1和K2系数可求得各跨中及支座弯矩值,主梁弯矩值计算见表九。 表九主梁弯矩计算表 项次 荷载简图 (1) 0.244 122.27 -0.267-133.39 0.067 33.37 -0.267 -133.39 (2) 0.289 248.95 -0.133-114.22 / -0.133 -114.22 (3) / -0.133 -114.22 0.200 171.24 -0.133 -114.22 (4) 0.229 197.26 -0.311 -267.09 0.170 145.55 -0.089 -76.43 组合项 (1)+ (2) 371.22 -247.61 (1)+(3) -247.61 204.61 (1)+(4) -380.48 178.92 (2)剪力 ,式中系数K3、K4由教材(参考书)附表中相应的系数可查得。 根据G、Q值及相应的K3和K4系数可求得各支座左、右剪力值,主梁剪力值计算见表十。 表十主梁剪力计算表 项次 荷载简图 (1) 0.733 55.32 -1.267 -95.62 1.00 75.467 (2) 0.866 112.35 -1.134 -147.11 0 0 (4) 0.689 89.38 -1.311 -170.08 1.222 158.53 组合项 (1)+ (2) 167.67 242.73 75.467 (1)+(4) 144.7 265.7 234 注: 项次(3)的活荷载布置对任何支座截面均不产生最大剪力,故不必计算。 5.4主梁配筋计算(主梁300*600次梁200*450) (1)主梁跨中按T形截面计算,T形截面的翼缘宽度b'f,按 b'f≤l/3=6300/3=2100 梁高: h=600,h0=600-35=565mm(边跨),h0=600-35=565mm(中间跨) 翼缘厚: h'f=80mm 判定T形截面类型 α1fcb'fh'f(h0-h'f/2)=1*11.9*2100*80*(565-80/2)*10-6=1049.58kN·m 1049.58kN·m>317.22kN·m(边跨)且1049.58kN·m>204.61kN·m(中间跨中),故各跨中截面属于第一类T形截面。 (2)支座截面按矩形截面计算,离端第二支座B按布置两排纵向钢筋考虑,取h0=600-70=530mm,其他中间支座按布置一排纵向钢筋考虑,取h0=565mm。 主梁正截面承载力计算见表十一。 (3)主梁按仅配箍筋进行斜截面承载力计算,主梁斜截面承载力计算见表十二 截面位置 1 B 2 弯矩M(N·mm) 371.22*106 -380.48*106 204.61*106 -101.06*106 α1fcbh02或 α1fcb’fh02 1.0*11.9*2100*5652=7977.43*106 1.0*11.9*300*5302 =1002.81*106 1.0*11.9*2100*5652=7977.43*106 1.0*11.9*300*5652 =1139.63*106 as=M/α1fcb’fh02 或as=M/α1fcbh02 0.047 0.379 0.026 0.089 ξ=1-(1-2αs)1/2 (≤ξb=0.55) 0.048 0.508 0.026 0.093 γs=1-0.5ξ 0.976 0.746 0.987 0.954 As=M/γsfyh0 371.22*106/(0.976*300*565)=2243.9 380.48*106/(0.748*300*530)=3199.1 204.61*106/(0.987*300*565)=1223 101.06*106/(0.954*300*565)=625 选配钢筋(mm2) 6Ф22(弯4) 2281mm2 8Ф22(弯4) 3041mm2 4Ф22(弯2) 1520mm2 2Ф20 628mm2 斜截面配筋计算 截面 A B左 B右 V(kN) 167.67 248.44 104.267 hw=h0-h'f=530-80=450mm,因hw/b=450/300=1.5<4,则截面尺寸按下面公式计算 0.25βcfcbh0 (kN) 0.25*1*11.9*300*565*10-3 =504.3>V,截面满足 0.25*1*11.9*300*530*10-3 =473V,截面满足 0.25*1*11.9*300*530*10-3 =473>V,截面满足 剪跨比: λ λ=2000/565=3.54>3.0取λ=3.0 Vc=1.75ftbh0/(λ+1)(kN) 1.75*1.1*300*565*10-3/(3+1) =81.57 1.75*1.1*300*530*10-3/(3+1) =76.52 76.52 箍筋肢数、直径 2φ8 2φ8 2φ8 Asv=nAsv1 101 101 101 s=1.0fyvAsvh0/(V-Vc) 1.0*210*101*565*10-3/(167.67-81.57)=139.2 1.0*210*101*530*10-3/(248.44-76.52)=69.7 1.0*210*101*530*10-3/(104.267-76.52)=431.89 实配箍筋间距 150不足用Asb补充 150不足用Asb补充 150 Vcs=Vc+1.0fyvh0Asv/s 81.57+1.0*210*10-3*565*101/150=160.19V 不满足 76.52+1.0*210*10-3*530*101/150=151.46 不满足 76.52+1.0*210*10-3*530*101/150= 151.46>V 满足 Asb=(V-Vcs)/0.8fysinα (167.67-160.19)*103/(0.8*300*sin45。 )=44.1m2 (248.44-151.46)*103/(0.8*300*sin45。 )=571.46mm2 / 选配弯起钢筋 1Ф22 1Ф25 由于纵向钢筋充足,可弯起1φ20 实配钢筋面积 380.1mm2 490.9mm2 314.2mm2 验算最小配筋率 ρsv=Asv/bs=101/(300*150)=0.0024>0.24ft/fyv=0.24*1.1/210=0.00126,满足要求。 说明 由于剪力图呈矩形,在支座A截面右边的2.2m范围内需要布置两排弯起钢筋,而且要使箍筋加密为100mm,即可满足要求。 由于剪力图呈矩形,在支座B截面左边的2.2m范围内需要布置三排弯起钢筋,而且要使箍筋加密为100mm,即可满足要求。 由于剪力图呈矩形,在支座B截面右边的2.2m范围内需要布置两排弯起钢筋,而且要使箍筋加密为100mm,即可满足要求。 为了施工方便,除加密区箍筋间距一律为150mm 5.5主梁附加横向钢筋的计算 次梁传来的集中力: Fl=75.64+132.13=207.77kN,hl=600-500=100mm 附加箍筋布置范围: s=2hl+3b=2*100+3*200=800mm 取附加箍筋φ8@200mm,则在长度范围内可以布置箍筋的排数: m=800/200+1=5排,次梁两侧各布置三排,另加吊筋1Ф18,Asb=254.5mm2,则由: 2fyAsbsinα+m·nfyvAsv1=2*300*254.5*0.707+6*2*210*50.3=234.7kN>Fl,满足要求。 6平法施工图绘制 按照11G101-1图集进行制图,A2图幅。 钢筋混凝土单向板肋形楼盖 课程设计书 学校: 院系: 专业: 班级: 姓名: 学号:
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