建筑结构设计题.docx
- 文档编号:27397165
- 上传时间:2023-06-30
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:95.85KB
建筑结构设计题.docx
《建筑结构设计题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《建筑结构设计题.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
建筑结构设计题
整体式单向板肋形楼盖设计
姓名:
沈杰
班级:
水工1105班
学号:
1110327
指导老师:
段凯敏
设计日期:
2012年12月
成绩:
单向板肋形结构设计
—、基本情况
某现浇钢筋混凝土肋形板楼(2级水工建筑物),其结构平面布置如图9-58所示。
楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面,梁、板的底面用15mm厚纸筋石灰粉刷,楼面可变荷载标准值qk=8.0kN/m.基本组合时的承载力安全系数K=1.20,其平面尺寸为30m×19.8m.试绘制板、梁、主梁的计算简图。
二、设计资料
(1)楼板构造做法:
20mm厚水泥砂浆(重度为20kN/m3)面层,钢筋混凝土现浇板(重度为25kN/m3),15mm厚混合砂浆顶棚抹灰(重度为17kN/m3)
(2)四周为普通砖砌墙,墙厚均为240mm,直接承载主梁位置设有扶壁,尺寸如图9-58所示。
钢筋混凝土柱为400mm×400mm.
图9-58计算题4肋形楼盖平面布置
(3)楼面荷载:
均布可变荷载标准值为9kN/m2
(4)材料选用:
1)混凝土:
强度等级C25.
2)钢筋:
粱内受力钢筋采用HRB400级,其余钢筋采用HPB235或HRB335级。
三、设计过程
(一)楼盖的结构平面布置
采用横墙承重方案,即主梁横向布置,次梁纵向布置。
主梁跨度为6.6m,次梁的跨度为6.0m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.2m。
此时,板的长短跨之比为6.0/2.2=2.7>2.0,可按单向板设计,但按规范规定,应沿边长方向布置足够的构造钢筋。
楼面平面布置见图9-58.
(二)板梁的截面尺寸拟定
考虑刚度要求,连续板的板厚不小于跨度的1/40,h≥l/40=2200/40=55mm;考虑是水电站的楼盖板,故取h=80mm.
次梁的截面高度根据一般要求:
h=(1/18~1/12)×6000=(333~500)mm
取次梁的截面为b×h=200mm×450mm
主梁的截面高度根据一般要求:
h=(1/12~1/8)l=(1/12~1/8)×6600=(550~825)mm
取主梁的截面为b×h=250mm×600mm
(三)板的设计
1.荷载计算
在垂直于次梁的方向取1m宽的板带作为板的设计单元。
板的永久荷载标准:
20mm厚水泥砂浆面层0.02×1.0×20=0.4kN/m
80mm厚钢筋混凝土板0.08×1.0×25=2.0kN/m
15mm厚板底混合砂浆抹灰0.015×1.0×17=0.255kN/m
小计2.655kN/m
可变荷载标准值:
9kN/m
折算荷载:
g1k=gk+qk/2=2.655+9/2=7.155kN/m
q´k=qk/2=7.5/2=4.5kN/m
2计算简图
次梁截面为200mm×450mm取板在墙上的支承长度为120mm,板的尺寸及其支承情况如图9-59(a)所示。
板的计算跨度如下:
(1)边跨:
Ln1=2200-120-200/2=1980mm
L01=Ln1+b/2+h/2=1980+200/2+80/2=2120mm
L01=Ln1+b/2+a/2=1980+200/2+120/2=2140mm
L01=1.1Ln1=1.1×1980=2178mm
应取L01=2120mm,但为了计算方便和安全,取L01=2200mm
(2)中间跨:
L02=LC=2200mm
两跨相差(L02-L01)/L02=(2200-2120)/2200=3.6%<10%,故按等跨来考虑,9跨按5跨计算。
其计算简图如图9-59(b)所示
图9-59连续板的构造及计算简图
3.弯矩计算
连续板的剪力一般由混凝土承担,不需要进行斜截面承载力计算,亦不需设置腹筋。
弯矩设计值按式(9-1)计算,式中系数a1及a2可查附录五得到,计算结果见表9-2
表9-2板的弯矩计算表
截面
边跨
B支座
2跨中
C支座
3跨中
a1
0.0781
-0.1050
0.0331
-0.0790
0.0462
a2
0.1000
-0.1190
0.0787
-0.1110
0.0855
M=1.05a1g1kl20
+1.20a2q´kl20
(kN.m)
1.05×0.0781
×7.155×2.22+
1.20×0.1×
4.5×2.22
=5.45
-1.05×0.1050
×7.155×2.22-
1.20×0.119×
4.5×2.22
=-6.928
1.05×0.0331
×7.155×2.22+
1.20×0.0787
×4.5×2.22
=3.26
-1.05×0.0790
×7.155×2.22-
1.20×0.1110×
4.5×2.22
=-5.774
1.05×0.0462
×7.155×2.22+
1.20×0.0855
×4.5×2.22
=3.91
支座边缘的弯矩值:
V0=(1.50g1k+1.20qk′)Ln/2=(1.05×7.155+1.20×4.5)×2/2=12.91kN
MB´=-(MB-0.5bV0)=-(6.928-0.5×0.2×12.91)=-5.637kN.m
MC´=-(MC-0.5bV0)=-(5.774-0.5×0.2×12.91)=-4.483kN.m
4.配筋计算
b=1000mm,h=80mm,h0=55mm,fc=11.9N/mm2,fy=210N/mm2,承载力安全系数K=1.20,计算结果列于下表9-3.
表9-3板的正截面承载力计算
截面
第一跨
支座B
第二跨
支座C
第三跨
M(kN.m)
5.45
-5.637
3.26
-4.483
3.91
as=KM/fcbh02
0.182
o.188
0.109
0.149
0.13
ξ=1-√1-2as
0.203
0.210
0.116
0.162
0.140
ρ=ξfc/fy(%)
1.15
1.19
0.66
0.92
0.79
As=ρbh0(mm2)
632.5
654.5
363
506
434.5
选配钢筋
(分离式配筋)
φ10/12
@140
φ10/12
@140
φ8@140
φ10@140
φ8/10
@140
实配钢筋面积(mm2)
684
684
359
561
460
ρ=As/bh0(%)
(ρmin=0.20%)
1.24
1.24
0.65
1.02
0.84
5.板的配筋图
为了便于施工,连续板中受力钢筋的配筋采用分离式。
其中下部受力钢筋全部伸入支座。
伸入支座的锚固长度不应小于5d,支座负弯矩钢筋向跨内的延伸长度取从支座边a=Ln/4=2000/4=500mm
在板的配筋图中,除按计算配置受力钢筋外,还应设置下列构造钢筋:
(1)分布钢筋。
按构造规定,分布钢筋的直径不宜小于6mm,间距不
宜大于250mm。
每米板宽内分布钢筋的截面不小于受力钢筋截面面积的15%,约为98mm2。
选用φ6@250,As=113mm2。
(2)板边的构造钢筋。
因为现浇钢筋混凝土板周边嵌固在
体墙上,其上部与板边垂直的构造钢筋伸入板内的长度,从墙边算起不小于板短边计算跨度的1/5,即L01/5=2200/5=440mm,直径不宜小于6mm,间距不宜大于200mm,其数量按承受跨中最大弯矩的1/4计算,约为127mm2,所以取φ6@200,As=141mm2。
延伸长度取440mm。
(3)板角部构造钢筋。
在两边嵌固于墙内的板角部位上部,设置φ6@200的双向构造钢筋,该钢筋伸入板内的长度,从墙边算起不小于板短边计算跨度的1/4,即L01/4=2200/4=550mm。
(4)垂直于主梁的上部钢筋。
直径不宜小于8mm,间距不宜大于200mm,单位长度内的总截面面积不应小于板中单位长度内受力钢筋截面面积的1/3,约为180mm2。
该钢筋伸入板内的长度,从梁边算起不小于板短边计算跨度的1/4,即L0/4=2200/4=550mm,取φ8@200,As=251mm2。
板的配筋图如图9-60所示。
(四)次梁设计
1.荷载计算
永久荷载标准值:
板传来荷载2.655×2.2=5.841kN/m
次梁梁肋自重0.2×(0.45-0.08)×25=1.85kN/m
次梁粉刷0.015×2×(0.45-0.08)×17=0.1887kN/m
—————————————————————————————
小计gk=7.897kN/m
可变荷载标准值:
qk=9×2.2=19.8kN/m
折算荷载标准值:
g1k=gk+qk/4=7.897+19.8/4=12.847kN/m
qk1=3qk/4=3×19.8/4=14.85kN/m
2.计算简图
次梁在砖墙上的支承长度为240mm。
主梁截面为250mm×600mm.计算跨度如下:
(1)边跨:
Ln1=6000-240/2-250/2=5755mm
L01=Ln1+a/2+b/2=5755+240/2+250/2=6000mm
L01=1.05Ln1=1.05×5755=6043mm
取L01=6000mm。
(2)中间跨:
Ln2=LC-a=6000-250=5750mm
L02=LC=6000mm
L02=1.05Ln2=1.05×5750=6037.5mm
两者相差很小,为计算方便,取L02=6000mm。
次梁设计时,取其中相邻板中心线之间部分作为计算单元。
本例为五跨连续梁。
次梁构造及计算简图如图9-61(a)(b)所示。
图9-61次梁的构造及计算简图
3.内力计算
(1)弯矩计算。
连续梁各控制截面的弯矩可查附表5-4计算,弯矩设计值的计算及结果列于9-4.
表9-4次梁的弯矩计算表
截面
边跨
支座B
第二跨
支座C
第三跨
a1
0.0781
-0.105
0.0331
-0.079
0.0462
a2
0.1000
-0.119
0.0787
-0.111
0.0855
M=1.05a1g1kl20
+1.20a2q´kl20
(kN.m)
1.05×0.0781×12.847×62
+1.20×0.1×
14.85×62
=102.1
-1.05×0.105
×12.847×62-1.20×
0.119×14.85
×62=-127.3
1.05×0.0331
×12.847×62
+1.20×0.0787×14.85×62
=66.6
-1.05×0.079×12.847×62
-1.20×0.111×14.85×62
=-109.6
1.05×0.0462
×12.847×62
+1.20×0.0855
×14.85×62
=77.3
支座边缘的弯矩设计值MB′
V0=(g1k+q´k)Ln/2=(12.847+14.85)×5.75/2=79.6kN.m
MB′=-(MB-0.5bV0)=-(127.3-0.5×0.25×79.6)=-117.35kN.m
MC′=-(MC-0.5bV0)=-(109.6-0.5×0.25×79.6)=-99.65kN.m
(2)剪力计算。
支座边缘剪力设计值的计算可查附表5-4,剪力设计值的计算及结果列于表9-5.
表9-5次梁的剪力计算表
截面
支座A
支座B(左)
支座B(右)
支座C(左)
支座C(右)
β1
0.395
-0.606
0.526
-0.474
0.500
β2
0.447
-0.620
0.598
-0.576
0.591
V=1.05β1g1k
Ln+1.20×β2
q´kLn(kN)
1.05×0.395×
12.847×5.755
+1.20×0.447
×14.85×
5.755=76.5
-1.05×0.606×
12.847×5.755-
1.20×0.620×
14.85×5.755
=-110.6
1.05×0.526×
12.847×5.75+
1.20×0.598×
14.85×5.75
=102.1
-1.05×0.474×
12.847×5.75-
1.20×0.576×
14.85×5.75
=-95.8
1.05×0.500×
12.847×5.75+
1.20×0.591×
14.85×5.75
=99.3
4.配筋计算
(1)计算翼缘宽度bf′。
根据整浇楼盖的受力特点,板所在梁上截面参与次梁受力,因此,在配筋设计时,次梁跨中截面按T形截面设计,计算翼缘宽度:
bf′=L0/3=6000/3=2000mm
bf′=b+Sn=2200mm
取bf′=2000mm,荷载计算单元如图9-61(c)所示。
次梁支座截面因承受负弯矩(上面受拉,下面受压)而按矩形截面计算。
(2)正截面承载力计算。
b=200mm,h=450mm,h0=410mm,hf′=80mm,
fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2,fy=360N/mm2,承载力安全系数K=1.20,计算结果见表9-6.
表9-6次梁的正截面承载力计算
截面
第一跨
支座B
第二跨
支座C
第三跨
M(kN.m)
102.1
-117.35
66.6
-99.65
77.3
h0(mm)
410
410
410
410
410
bf′或b(mm)
2000
200
2000
200
2000
fcbf′hf′(h0-hf′/2)
(kN.m)
704.5
704.5
704.5
as=KM/fcbf′(或b)h02
0.031
0.352
0.020
0.299
0.023
ξ=1-√1-2as
0.031
0.456
0.020
0.366
0.023
As=ξ(fc/fy)bf′
(或b)h0(mm2)
840.3
1236.0
542.1
992.1
813.2
选配钢筋
2φ20(直)+1φ18(弯
2φ25(直)
+1φ18
(左弯)
2φ20(直)
2φ22(直)
+1φ18(直
2φ20(直)
+1φ16(弯
实配钢筋面积(mm2)
883
1237
628
1015
829
ρ=As/(bh0)(%)
(ρmin=0.20%)
1.08
1.51
0.77
1.24
1.01
(3)斜截面受剪承载力计算。
计算结果见表9-7.
表9-7次梁的斜截面受剪承载力计算
截面(kN)
支座A
支座B(左)
支座B(右)
支座C(左)
支座C(右)
V(kN)
76.5
-110。
6
102.1
-95。
8
99.3
KV(kN)
91.8
132.7
122.5
115.0
119.2
h0(mm)
410
410
410
410
410
0.25fCbh0(kN)
244.0>KV
244.0>KV
244.0>KV
244.0>KV
244.0>KV
VC=0.7ftbh0(kN)
72.9<KV
72.9<KV
72.9<KV
72.9<KV
72.9<KV
箍筋肢数、直径(mm)
2、6
2、6
2、6
2、6
2、6
S=1.25fyvAsvh0/KV
-0.7ftbh0(mm)
324
102
123
145
132
实配箍筋间距s
(mm)
100
100
100
100
100
ρsv=Asv/(bs)(%)
(ρsvmin=0.15%)
0.29
0.29
0.29
0.29
0.29
次梁的配筋图见图9-61.
(五)主梁设计
1.荷载计算
为简化计算,将主梁自重等效为集中荷载。
永久荷载标准值:
次梁传来永久荷载7.897×5=39.5kV
主梁梁肋自重0.25×(0.6-0.08)×25×2.2
+0.02×2×(0.6-0.08)×17×2.2=7.9kN
小计Gk=39.5+7.9=47.4kN
可变荷载标准值:
Qk=19.8×5=99kN
2.计算简图
主梁端部支承在带壁柱砖墙上,支承长度为370mm.中间支承在400mm×400mm的混凝土柱上。
主梁按三跨连续梁计算,其计算跨度如下:
(1)边跨:
Ln1=6600-120-400/2=6280mm
L01=Lc=6600mm
L01=1.05Ln1=1.05×6280=6594mm
取小值,L01=6600mm。
(2)中间跨:
Ln2=6600-400=6200mm
L02=Lc=6600mm
L02=1.05Ln2=1.05×6200=6510mm
应取L02=6510mm,但为了计算方便,取L02=6600mm。
内力可按三跨连续梁内力系数表来计算。
构造及计算简图如图9-62所示。
图9-62主梁的构造及计算简图
3.内力计算
根据弹性计算方法,集中荷载作用下连续梁的内力按下式计算:
M=1.05a1GkL0+1.20a2QkL0V=1.05β1Gk+1.20β2Qk
GkL0=47.4×6.6=312.8kN.m
QkL0=99×6.6=653.4kN.m
式中a1、a2、β1、β2可查附录五表格。
弯矩设计值计算结果见表9-8,剪力设计值计算结果见表9-9.
表9-8主梁弯矩计算表
序号
荷载简图
边跨中
中间支座
中跨中
a/M1
M1a
a/MB(MC)
M2b
a/M2
①
图9-30(a)
0.244/
80.14
50.91
-0.267(-0.267)/
-87.69(-87.69)
22.00
0.067/
22.00
②
图9-30(b)
0.289/
226.60
191.84
-0.133(-0.133)/
-104.28(-104.28)
-104.28
-0.133/
-104.28
③
图9-30(c)
0.229/
179.55
98.26
-0.311(-0.089)/
-243.85(-69.78)
75.27
0.170/
133.29
④
图9-30(d)
-0.044/
-34.50
-69.26
-0.133(-0.133
/-104.28(-104.28
156.82
0.200/
156.82
最不利内力组合
①+②
①+③
①+④
306.74
259.69
45.64
242.75
149.17
-18.35
-191.97(-191.97)
-331.54(-157.47)
-191.97(-191.97)
-82.28
97.27
178.82
-82.28
155.29
178.82
注M1a=M1-MB/3;M2b=M2-(MB-MC)/3,其中MB、MC均以正值代入
表9-9主梁剪力计算表
序号
计算简图
边支座
边跨中
中间支座
中间跨中
β/VA
V1r
β/VB1(VBr)
V2br
①
图9-30(a)
0.733/
36.48
-13.29
-1.267(1.000)/
-63.06(49.77)
0
②
图9-30(b)
0.866/
102.88
-15.92
-1.134(0)/
-134.72(0)
0
③
图9-30(c)
0.689/
81.85
-36.95
-1.311(1.222)/
-155.75(145.17)
26.37
④
图9-30(d)
-0.133/
-15.80
-15.80
-0.133(1.000)/
-15.80(118.8)
0
最不利
内力组合
①+②
①+③
①+④
139.36
118.33
20.68
-29.21
-50.24
-29.29
-197.78(49.77)
-218.81(194.94)
-78.86(238.57)
0
26.37
0
可变荷载的最不利组合位置见图9-30。
图9-30可变荷载的最不利组合
主梁的弯矩包络图和剪力络图见图9-31.
4.正截面承载力计算
主梁跨中截面按T形截面计算,翼缘高度hf′=80mm
计算翼缘宽度:
bf′=L0/3=6.6/3=2.2m<b+Sn=6.0mm
所以取bf′=2200mm
截面有效高度:
支座B:
h0=600-80=520mm
边跨中:
h0=600-70=530mm
中跨截面:
h0=600-40=560mm(下部)h0=600-60=540mm(上部)
主梁支座截面按矩形截面计算,计算弯矩采用支座边缘截面处的弯矩值,即MB'=-(MB-0.5bV0)
因为b=0.4m>0.05Ln=0.05×6.2=0.31m,取b=0.31m.
MB'=-(MB-0.5bV0)=-[331.54-0.5×0.31×(1.05×47.4+1.20×99)]
=-305.41kN.m
判别T形梁截面类型:
fcbf′hf′(h0-hf′/2)=11.9×2200×80×(530-80/2)=1026.3kN.m
>KM1=1.20×306.74=368.1kN.m
>KM2=1.20×178.82=214.6kN.m
主梁跨中按第一类T形梁截面计算。
fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2,fy=360N/mm2,承载力安全系数K=1.20,计算结果见表9-10。
连续梁的配筋构造:
(1)纵向钢筋直径宜选用12~25mm,最大不宜超过28mm
(2)纵向钢筋直径种类不宜超过两种,且直径差应大于或等于2mm
(3)每排纵向受力钢筋宜用3~4根,最多用两排。
(4)选配钢筋时,先选跨中受力钢筋,支座负弯矩钢筋可由两边跨中的一部分钢筋弯起而得,如果不足,则另加直钢筋以满足支座上面负弯矩所需的钢筋量。
弯起钢筋的弯起点应满足斜截面受弯承载力的要求。
表9-10主梁正截面受弯承载力计算
截面
边跨中
中间支座B
中跨中
M(kN.m)
306.74
-305.41
178.82
-82.28
bf′或b(mm)
2200
250
2200
250
h0(mm)
530
520
560
540
as=KM/fcbf′(或b)h02
0.050
0.456
0.026
0.114
ξ=1-√1-2as
0.051
0.702
0.026
0.121
As=ξ(fc/fy)bf′
(或b)h0(mm2)
1980
3016
1079
541
选配钢筋
4Φ20(直)
2Φ22(弯)
4Φ28(直)
+2Φ22
(左弯)
3Φ22(直
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 建筑结构 设计