工业厂房楼盖结构设计说明.docx
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工业厂房楼盖结构设计说明
1基本资料2
2楼面梁格布置及截面尺寸3
1梁格布置:
3
2截面尺寸:
4
3板设计4
1荷载4
2计算简图5
3弯矩设计值6
4正截面受弯承载力计算6
4次梁计算7
1荷载设计值7
2计算简图8
3内力计算9
4承载力计算10
5主梁的计算12
1荷载设计值12
2计算简图13
3弯矩、剪力设计值及内力包络图14
4主梁的承载力计算18
5绘制抵抗弯矩图形20
6墙体计算21
1确定房屋静力计算方案21
2墙体高厚比验算21
3纵墙承载力计算22
4主梁梁端支承处局部受压承载力计算28
5墙体的构造措施31
7设计小结31
主要参考书目:
32
附:
课程设计施工图
工业厂房楼盖结构设计说明书
本次设计的题目是某多层工业厂房中间层楼盖。
其采用现浇钢筋
混凝土单向板肋梁楼盖,并要求对墙体进行计算。
设计时间从2007
年1月到2004月完成。
指导老师是四川省江油市江汇水利电力建筑勘察设计所副所长谭兵工程师。
—一基本资料
本次设计题目是某多层工业厂房,楼盖平面如附图1(题号1)。
采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁盖。
根据设计任务书,本说明书只是设计了中间层楼盖。
附图1
建筑平面尺寸为18x30m,房屋层高为4.2m,女儿墙高度为
800mm;楼梯在室外单独设置,与主体结构脱开。
楼面可变荷载标准值为5.0kN/m2;屋面永久荷载标准值为5.3kN/m2;可变荷载标准值为0.7kN/m2;墙体厚度为370mm;墙面为双面抹灰砖墙。
混凝土强度等级为C20;主梁、次梁受力主筋采用H级,板及梁内其他钢筋采用I级。
二楼面梁格布置及截面尺寸
1梁格布置:
布置见附图2(未标出的尺寸单位为mm,下同)。
主梁、次梁的跨度分别为6m和5.0m。
板的跨度为2m,跨长均较适宜。
主梁沿横向布置,梁上承受两个由次梁传来的集中力,梁的弯矩图比较平缓。
对梁的工作有利。
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;ir1 111 IF——d1F——d 1一H—匸」——匸_ ” ■12•34567 附图2 2截面尺寸: 板: 按刚度要求,连续板的厚度 对一般的板厚应大于60mm,现考虑楼盖活荷载较大,故取 h=80mm。 1111 次梁: 截面高h=(-~-)i=(丄~丄)x5000=278~416mm,取 18121812 h=400mm;截面宽b=200mm。 1111 主梁: 截面高人=(丄~丄)1=(丄~丄)x6000=430~750mm,取148J148' h=600mm;截面宽b=250mm。 三板设计 按塑性内力重分布的方法计算板的内力 1荷载 荷载种类 荷载标准值N/m2 水磨石面层 0.65kN/m2 恒载 80mm钢筋混凝土板 0.08X25=2.00kN/m2 板底粉刷 0.25kN/m2 小计 2.90kN/m2 活何载 均布活荷载 5.0kN/m2 考虑恒荷载分项系数1.2;因为楼面均布活荷载标准值大于 4.0kN/m2,所以活荷载分项系数取为1.3。 板上的 恒荷载设计值g=2.90x1.2=3.48kN/m2 活荷载设计值q=5.0X1.3=6.50kN/m2 荷载总设计值g+q=9.98kN/m2 取g+q=10.0kN/m2 2计算简图 次梁截面200mmx400mm,板在墙上支承宽度120mm,板的 跨长见附图3 1 1370 2( — L 17S0 200 1800 ►」 200 »Jl im 1 • • ■V f ■f D 附图3板的跨度 附图4板的计算简图 边跨|01=ln2000—100—12080=1820mm 22 中间跨1。 2=In=2000一200=1800mm 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,计算简图如附图4。 3弯矩设计值 由武汉大学出版社出版的《混凝土及砌体结构》(程文瀼主编) 所附的板的弯矩系数表查得: 板的弯矩系数a分别为边跨中,丄;离 11 端第二支座,-丄;中跨中,丄;中间支座,-丄。 故 111614 M1__MB=: igql01/11=10.01.822/11=3.01KNm Me二-gqI02/14二-10.01.802/14=-2.31KNm M2二M3二gqI02/16=10.01.802/16=2.03KNm 4正截面受弯承载力计算 板厚80mm,ls=80-20=60mmG°混凝土fem=11N/mm;I级钢筋 fy=210N/mnio板的配筋计算见附表1。 对轴线②-⑥间的板带,其跨内截面2、3和支座截面C的弯矩值可减少20% 轴线②-⑥间板带的中间支座(支座C)截面配筋量较计算值低4.5%,在允许范围之内。 而且跨内截面(截面2)的配筋略有富余,考虑内力重分布因素,支座C不再增加钢筋。 板的分布钢筋采用©600@250其他附加钢筋详见板的配筋图。 四次梁计算 按考虑内力重分布设计。 根据设计资料,楼盖的次梁和主梁的活荷载一律不考虑梁从属面积的折减。 附表1板的配筋计算 截面 1 B 2 C 2.03 -2.31 弯矩设计值(kNm) 3.01 3.01 (1.624) (-1.848) 0.051 0.058 C(s=M/fcmbh。 0.076 0.076 (0.041) (0.046) 0.052 0.060 J1-J1-2% 0.079 0.079 (0.042) (0.047) 计算(mni) 轴线 248.3 248.3 163.4 188.6 As=■-bh0fcm/fy ①-② 08@200 08@200 06/8@200 06/8@200 ⑥-⑦实配As(mm) As=251 As=251 As=196 As=196 计算(mmi) 248.3 248.3 132 147.7 As=Eh。 口/fy 轴线 ②-⑥ 08@200 06@200加 06@200 06@200 实配As(mnm) 上08@400 As=251 As=141 As=141 As=266.5 1荷载设计值 次梁粉刷(040.08)x2X0.25X1.2=0.19kN/m 恒荷载设计值 g=9.07kN/m2 活何载设计值 q=6.5X2.0=13.0kN/m2 何载总设计值 g+q=22.07kN/m2 取 2 g+q=22.1kN/m 2计算简图 次梁的截面250mmx600mm,次梁在砖墙上的支承长度为 240mm。 次梁的跨长见附图5。 T 1 n 1= 11 - a r. 讪— 5 沆- 城5 1750 5000 1 5蚀0 附图5次梁的跨度 lkM/a1 附图6次梁的计算简图 取计算跨度为 边跨|01=ln+%=5000-240—250/2+240/2=4755 又|01=1.025ln=1.0254635=4751mm<4755mm 故取1014750mm 中间跨l02=l-b=5000一250=4750mm 跨度差不超过10%次梁计算可按等跨连续梁计算。 次梁的计算简图见附图6。 3内力计算 弯矩设计值: 由武汉大学出版社出版的《混凝土及砌体结构》(程文瀼主编) 所附的梁的弯矩系数表查得: 梁的弯矩系数a分别为: 边跨中,丄; 11 离端第二支座,-丄;中跨中,丄;中间支座,--。 故 111614 M1=—Mb=agqI;/11=22.14.752/11=45.33KNm Me--agqI02/14--22.14.752/14--35.62KNm M2=M3=agqI02/16=22.14.752/16=31.16KNm 剪力设计值: V■-(gq)in=0.45X22.1X4.75=47.24kN Vb=[(gq)ln=0.60x22.1X4.75=62.99kN Vx=: (gq)ln=0.55X22.1X4.75=57.74kN V==(gq)ln=0.55X22.1X4.75=57.74kN 4承载力计算 正截面承载力计算: 跨内按T形截面计算,翼缘计算宽度b;=%=500%=1667mm又 bf=bsn=2001800=2000mm>1667m故取bf=1667mm除支座B截面纵向受拉钢筋按两排布置外,其余截面均布置成一排。 判别T形截面类形 I ''hf80 : bfhffem(ho-)=16678011(400-35)=476.76KNM 22 >45.33KN-可知属第I类T形截面。 次梁的配筋计算见附表2°G°混凝土fem=11N/mmII级钢筋fy=310 N/mrk 附表2次梁的正截面受弯承载力计算 截面 1 B 2 C 弯矩设计值(kN•m) 45.33 -45.33 31.16 -35.62 45.33汉106 45.33如06 31.16I06 35.62如06 i2 Cts=MJfcmbh0 2 11"667x365 2 11X200X340 2 11x1667x365 2 11X200X365 =0.0186 =0.1782 =0.0128 =0.1215 —1一寸1—2亚 0.0188 0.1978<0.35 0.0128 0.1299 AS=_bh0fcm/fy 405.9 477.3 276.4 336.5 选配 2①14+1①12(弯) 3①14 2①14 3①12 钢筋 2 as=421.1mm As=461mm as=308mn2 As=339mm 次梁的配筋未考虑架立筋的受力,钢筋的弯起与截断采用分离式详见次梁配筋图。 斜截面受剪承载力计算: (1)验算截面尺寸 九=h0-=365-80=285mm hwb=285/200=1.425: : 4 故0.25fcbh。 =0.2510200340=170KNV^=62.99KN 0.07fcbh0=0.0710200365=51.1KN 可知截面尺寸符合要求,但除A支座外其他各支座均需按计算配置腹筋。 (2)计算所需腹筋 采用©6双肢箍筋。 计算支座截面B外侧(支座最大剪力) 由公式 Vcs=O.O7fcbho-1.5fyvjAsvho,可得出箍筋间距 s *5210228・3340=393mm 62990-0.0710200340 考虑弯矩调幅对受剪承载力的影响,应在梁局部范围内将计算的 箍筋面积增大20%现调整箍筋间矩: s=0.8393=314.4mm 取箍筋间矩s=180mm沿梁长不变。 (3)验算配箍率下限值 弯矩调幅时要求的配箍率下限值为: 实际配箍率"Ar諾30“5710J143沪满足要求。 五主梁的计算 主梁中按弹性方法计算。 1荷载设计值 为了简化计算,将主梁2.0m长度的自重亦按集中荷载考虑。 次梁传来恒荷载9.98X5.0=49.9kN 主梁自重0.25X(0.6-0.08)X2.0X25X1.2=7.8kN 主梁粉刷(0.6-0.08)x2X2.2X0.25x1.2=0.69Kn 恒荷载G=58.39kN,取G=58.40kN 活荷载Q=13.0x5.0=65.0kN,取Q=65.0kN 2计算简图 梁两端支承在砖墙上,支承长度为370mm中间支承在300mm x300mm勺钢筋混凝土柱上(附图7)。 墙、柱作为梁的铰支座,主梁 按连续梁计算。 1「LJ 1. 附图7主梁的跨度 计算跨度: 边跨: 101=6000-120370/2=6065mm =6000mm =6023mm 中间跨 因计算跨度相差甚少,故跨度一律用6.0m计算 主梁的计算简图见附图8 Q=65.OtN 1 11 卜1 ■1 ;T I i ■ 6000 6000 『4 S* 1* 附图8主梁的计算简图 3弯矩、剪力设计值及内力包络图 (1)弯矩设计值 弯矩: M=k“GIk2QI 式中ki、k2由武汉大学出版社出版的《混凝土及砌体结构》(程 文瀼主编)查得。 (2)剪力设计值 剪力: V=ksGK4Q 式中k3、k4由武汉大学出版社出版的《混凝土及砌体结构》(程 文瀼主编)查得。 (3)弯矩、剪力包络图 由附表3的荷载组合和表内的支座弯矩来绘制弯矩叠合图。 荷载组合①+②一一出现第一跨内弯矩最大和第二跨内弯矩最 小。 此时MA=O,MB=-93.56-51.87=-145.43kN•m以这两个支座弯矩 值的连线为基线,叠加边跨在集中荷载G+Q=58.40+65.0=123.4kN作 附表3主梁的弯矩计算(KN-M) 项次 荷载简图 k M1 k Mb km2 k Me ① GCGGGC]]]]]1 0.244 -0.267 0.067 -0.267 A经Ad 85.50 -93.56 23.48 -93.56 ② []]\ 0.289 -0.133 -0.133 -0.133 厶QAA 112.71 -51.87 -51.87 -51.87 ③ QS -0.044 -0.133 0.200 -0.133 ③ -17.16 -51.87 78.00 -51.87 ④ 0flQQ 1i|I 0.229 -0.311 0.170 -0.089 心二dh 89.31 -121.29 66.30 -34.71 组合项次 ①+③ ①+④ ①+② ①+④ Mmin(kN•m) 68.34 -214.85 -28.39 -128.27 组合项次 ①+② ①+③ Mmax(kN-m) 198.21 101.48 用下的简支梁弯矩图,则第一个集中荷载下的弯矩值为: 1111 —(G+Q)I01——Mb=—汇123.4汇6.0——汇145.43=198.32KNM1max 3333 第二个集中荷载下的弯矩值为: 1212 -(GQ)l01MB123.46.0145.43-149.85KNm 3333 中间跨跨中弯矩最小时,两个支座的弯矩值均为-145.43kN•m以此支座弯矩连线为基线,叠加集中荷载G=58.40kN作用下的简支梁弯矩图,则集中荷载处: 11 M2min=—GI°2—Mb=—x58.40x6.0—145.43=—28.63KNm 33 荷载组合①+④——支座最大负弯矩M,max=-214.85kN•m, MA=0,Mc=-128.27kN-m在这三个支座弯矩之间连直线,以此连线为基线,于第一跨、第二跨分别绘出集中荷载为G+Q寸的简支梁弯矩图,则集中荷载处的弯矩值顺次为为175.18、103.57、60.81、89.67kNm 同理,当-Me最大时,集中荷载下的弯矩倒位排列 荷载组合①+③一一出现在边跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最 大。 此时M=M=-93.56-51.87=-145.43kN•m第一跨在集中荷载G下的弯矩值为68.32、19.85kN•m第二跨在集中荷载G+Q下的弯矩值为101.39kN•101.48kN•m(Mg)。 所计算的跨内弯矩与附表3中的有少量差异,这是因为计算跨度不是严格的等跨所致。 主梁的弯矩包络图见附图9(a)。 根据附表4绘制剪力包络图。 荷载组合①+②时,Vmax=99.10kN,至第一集中荷载处剪力降为99.10-123.4=-24.3kN,至第二集中荷载处剪力值为-24.3-123.4=-147.7kN;荷载组合①+④时,M最大,其中VBi=-159.21kN,则第一跨集中荷载处的剪力顺次为-35.81、87.59kN。 其余剪力值也可按此计算出,值具体见剪力包络图。 主梁的剪力包络图见附图9(b) 附表4主梁的剪力计算(KN) 项次 荷载简图 k VA k V7 k VT ① GGG CGG 0.733 -1.267 1.00 111 J11 42.81 -73.99 58.4 dA1 A心 ② HQ Ad QU AH 0.866 56.29 -1.134 -73.71 0 0 ④ QQQ ||| 0.689 -1.311 1.222 1 da. 44.79 -85.22 79.43 组合项次 ①+② ①+④ ①+④ ±Vmax(KN) 99.10 -159.21 137.83 137.S3 14.」 5 -35,11 -14;J MT 3 99JG ■ 附图9主梁的内力包络图 (a)弯矩包络图(b)剪力包络图 4主梁的承载力计算 (1)正截面受弯承载力计算(附表5) 跨内按T形截面计算,因h;5=80565=0.14.0.1,所以翼缘计算 宽度取b;=13=63=2.0m: : bs.=0.254.75=5.0m(取b;=2.0m计算) B支座截面的弯矩设计值 Mb=MB,max—Q°%=—214.85+123.4x0.3%=—193.26kNm 纵向受力钢筋的布置除B支座截面为二排外,其余均为一排。 判别T形截面类形 ''hf80 : bfhffcm(h0—)=20008011(600-35)=924.0KNM 22 >198.21KN・M。 可知属第I类T形截面。 附表5主梁正截面受弯承载力计算 截面 1 B 2 弯矩设计值(kN-m) 198.21 -193.26 101.48 -28.63 M 6 198.21汇10 6 193.26汇10 6 101.48"0 6 28.6300 2 11x2000父565 2 11父250父530 2 11x2000乂565 2 11^250乂565 as—2 fcmbh0 =0.0282 =0.2502 =0.0144 =0.0326 理_1+J1-2as 0.986 0.853 0.993 0.983 s2 M2 As匕…(mm)■■Sfyh0 1147.7 1379 583.5 166.3 3①18+2①16 3①18+3①16 3①16 2①16 选配钢筋 As=1165mm As=1366mm 2 AS=603mm 2 As=402mm B支座截面的实际配筋量较计算需要值少1%<5%在允许范围之 内。 (2)斜截面受剪承载力计算 (a)验算截面尺寸 因为hw=530-80二450mm hw.b=450..250=1.8: : 4 所以0.25fcbh0=0.2510250530=331250NVBl=159210N 0.07fcbh。 =0.0710250565=98875N: : : Va=99100N 可见截面尺寸符合要求,但均应按计算配置腹筋。 (b)计算所需腹筋 采用用©8@200m双肢箍筋 Vcs=0.07fcbh。 1.5fyvh°Asv.s =0.07102505301.5210530(250.3)/200 =176726N>VBl=159210N 可以知道支座B配置©8@200已能满足斜截面的受剪要求,弯起钢筋可按构造处理。 因主梁受集中荷载,剪力图呈矩形,故在支座B 左边2m范围内布置三道弯起筋以便覆盖此最大剪力区段。 现先后弯起2①16和1①18。 (3)次梁两侧附加横向钢筋计算 次梁传来集中力Fl=49.965.0=114.9KN现h1=600-400=200mm s=203b=22003200=1000mm 取附加箍筋©8@200m双肢,则在长度s内可布置附加钢筋排数。 m=1000/200=5排,现次梁两侧各布置3排,共6排,则 mnfyvasv1=600221050.3=126756N114900N可以 主梁边支座下设现浇梁垫。 5绘制抵抗弯矩图形 (1)钢筋所能承担和极限弯矩 按实际配置的钢筋面积A.C计算出控制截面上材料所能承担的极限弯矩(此时忽略截面上内力臂的差值)。 用绘弯矩包络图的同一比例将抵抗弯矩值标注在包络图的相应截面位置上,再按每根钢筋截面面积的比例划分,得出各根钢筋的所承担得抵抗弯矩值。 (2)过各分段点作水平线与弯矩包络图相交,得出各根钢筋的 “充分利用点”和“按计算
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