大工19秋《钢筋混凝土结构课程设计》模版及要求标准答案.docx
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大工19秋《钢筋混凝土结构课程设计》模版及要求标准答案
大工19秋《钢筋混凝土结构课程设计》模版及要求【标准答案】
1基本情况
1.1设计资料
(1)楼面均布活荷载标准值:
qk=10kN/m2。
(2)楼面做法:
楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面(
=20kN/m3),板底及梁用15mm厚石灰砂浆抹底(
=17kN/m3)。
(3)材料:
混凝土强度等级采用C30,主梁和次梁的纵向受力钢筋采用HRB400或HRB335,吊筋采用HRB335,其余均采用HPB235。
1.2楼盖梁格布置及截面尺寸确定
确定主梁的跨度为6.9m,次梁的跨度为6.6m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.3m。
楼盖结构的平面布置图如图1-33所示。
按高跨比条件要求板的厚度
,对工业建筑的楼板,要求
,所以板厚取
。
次梁截面高度应满足
,取
,截面宽
,取
。
主梁截面高度应满足
取
,截面宽度取为
,柱的截面尺寸b×h=400×400mm2。
楼盖结构平面布置
2单向板结构设计
2.1板的设计
板的设计——按考虑塑性内力重分布设计
(1)、荷载计算
恒荷载标准值
小计
活荷载标准值:
因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于
,所以活荷载分项系数取
,
(2)、计算简图
取1m板宽作为计算单元,板的实际结构如图所示,由图可知:
次梁截面为b=
,现浇板在墙上的支承长度为a=
,则按塑性内力重分布设计,板的计算跨度为:
板的计算简图所示。
板的实际结构
板的计算简图
(3)弯矩设计值
因边跨与中跨的计算跨度相差
小于10%,可按等跨连续板计算
由表可查得板的弯矩系数αM,,板的弯矩设计值计算过程见表
板的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0
(m)
l01=2.095
l01=2.095
l02=2.05
l02=2.05
(kN.m)
=
-
=-
=
=
(4)配筋计算——正截面受弯承载力计算
对轴线②~⑤间的板带,考虑起拱作用,其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%,为了方便,近似对钢筋面积折减20%。
板配筋计算过程见表
板的配筋计算
截面位置
1
B
2
C
弯矩设计值(
)
6.46
-6.46
4.26
-4.86
αs=M/α1fcbh02
0.125
0.125
0.083
0.094
0.134
0.1<0.134<0.35
0.087
0.1≈0.099<0.35
轴线
①~②⑤~⑥
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc/fy
547
547
355
409
实际配筋(mm2)
10@140
10@140
8@140
8@120
As=561
As=561
As=359
As=419
轴线②~⑤
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc/fy
547
547
0.8×355=284
0.8×409=327
实际配筋(mm2)
10@140
10@140
8@140
8@140
As=561
As=561
As=359
As=359
配筋率验算
2.2次梁的设计
次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计
(1)荷载设计值:
恒荷载设计值
小计
(2)、计算简图
由次梁实际结构图可知,次梁在墙上的支承长度为a=240mm,主梁宽度为b=300mm。
次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定:
计算简图如图所示。
次梁的实际结构
次梁的计算简图
(3)弯矩设计值和剪力设计值的计算
因边跨和中间跨的计算跨度相差
小于10%,可按等跨连续梁计算。
由表可分别查得弯矩系数
和剪力系数
。
次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表
次梁的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0
(m)
l01=
l01=6.45
l02=6.3
l02=6.3
(kN.m)
=
-
=-
=
=
次梁的剪力设计值的计算
截面位置
A
边支座
B(左)
离端第二支座
B(右)
离端第二支座
C
中间支座
剪力系数
0.45
0.6
0.55
0.55
净跨度ln
ln1=6.33
ln1=6.33
ln2=6.3
ln2=6.3
(kN)
=
=
=
=
(4)配筋计算
①正截面抗弯承载力计算
次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算,其翼缘宽度取下面二项的较小值:
判别跨中截面属于哪一类T形截面
支座截面按矩形截面计算,正截面承载力计算过程列于表。
截面
1
B
2
C
弯矩设计值(
)
155.4
-155.4
102.0
-116.5
αs=M/α1fcbh02
=0.019
=0.164
=0.0122
=0.123
0.019
0.1<0.18<0.35
0.0123
0.1<0.132<0.35
选
配
钢
筋
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc/fy
=1026
=1104.7
=664
=810.1
实际配筋(mm2)
2Ф20+1Ф22
3Ф 22
1Ф22+2Ф14
2Ф22+1Ф14
As=1008.1
As=1140
As=688.1
As=913.9
次梁正截面受弯承载力计算
②斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。
复核截面尺寸:
所以B和C支座均需要按计算配置箍筋,A支座均只需要按构造配置箍筋
计算所需箍筋
调幅后受剪承载力应加强,梁局部范围将计算的箍筋面积增加20%,现调整箍筋间距,S=0.8
281=224.8mm,为满足最小配筋率的要求,最后箍筋间距S=100mm。
配箍筋率验算:
弯矩调幅时要求配筋率下限为。
实际配箍率
因各个支座处的剪力相差不大,为方便施工,沿梁长不变,取双肢
6@100。
次梁配筋图如所示,其中次梁纵筋锚固长度确定:
伸入墙支座时,梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定:
取650mm.
伸入墙支座时,梁底面纵筋的锚固长度按确定:
l=12d=12
20=240mm
梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=12
22=264mm,取300mm.
纵筋的截断点距支座的距离:
。
2.3主梁的设计
主梁设计——主梁内力按弹性理论设计:
(1)荷载设计值。
(为简化计算,将主梁的自重等效为集中荷载)
(2)计算简图
计算简图如图所示。
主梁的实际结构
主梁的计算简图
(3)、内力设计值计算及包络图绘制
因跨度相差不超过10%,可按等跨连续梁计算。
1矩值计算:
,式中k1和k2由附表1查得
主梁的弯矩设计值计算(
)
项次
荷载简图
弯矩图示意图
1
恒载
2
活载
3
活载
4
活载
5
活载
组合项次
Mmin(kN·m)
①+③
84.4
①+④
-586.5
①+②
-141.3
①+⑤
-586.5
组合项次
Mmax(kN·m)
①+②
542.3
①+⑤
-282.1
①+③
312.3
①+④
-282.1
*注:
此处的弯矩可通过取脱离体,由力的平衡条件确定。
根据支座弯矩,按下面简图确定
主梁取脱离体时弯矩图
②、剪力设计值:
不同截面的剪力值经过计算如表所示。
表主梁的剪力计算(kN)
项次
荷载简图
①
恒载
②
活载
④
活载
⑤
活载
组合项次
Vmax(kN)
①+②
234.1
①+⑤
-126.8
①+④
327.4
组合项次
Vmin(kN)
①+⑤
45.6
①+④
-368
①+②
86.2
③弯矩、剪力包络图绘制
荷载组合①+②时,出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩,此时,
,以这两个支座的弯矩值的连线为基线,叠加边跨载集中荷载
作用下的简支梁弯矩图:
第一个集中荷载下的弯矩值为
,
第二集中荷载作用下弯矩值为
。
中间跨跨中弯矩最小时,两个支座弯矩值均为-342.4KN·m,以此支座弯矩连线叠加集中荷载。
则集中荷载处的弯矩值为
。
荷载组合①+④时支座最大负弯矩
,其它两个支座的弯矩为
,在这三个支座弯矩间连线,以此连线为基线,于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在G+Q时的简支梁弯矩图:
则集中荷载处的弯矩值依次为461kN·m,265.5kN·m,167.3KN·m,268.7KN·m。
同理,当
最大时,集中荷载下的弯矩倒位排列。
荷载组合①+③时,出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。
此时,
,第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为85.4KN·m,
-28.7kN·m,第二跨在集中荷载G+Q作用下的弯矩值为
①+5情况的弯矩按此方法计算。
所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异,是因为计算跨度并非严格等跨所致。
主梁的弯矩包络图见下图。
荷载组合①+②时,
,至第二跨荷载处剪力降为234.1-283.6=-49.5kN;至第二集中荷载处剪力降为―49.5―283.6=-333.1kN,荷载组合①+④时,
最大,其
,则第一跨中集中荷载处剪力顺次为(从左到右)199.2KN,-84.4KN,其余剪力值可按此计算。
主梁的剪力包络图。
(4)配筋计算承载力计算
纵向钢筋HRB400,其中
。
①正截面受弯承载力计算及纵筋的计算
跨中正弯矩按T形截面计算,因
翼缘计算宽度按
,中较小值确定,取
。
B支座处的弯矩设计值:
。
判别跨中截面属于哪一类T形截面
正截面受弯承载力的计算过程如下
主梁正截面受弯承载力及配筋计算
截面
1
B
2
弯矩设计值(kN.m)
542.3
-529.9
312.3
-141.3
αs=M/α1fcbh02
0.048<0.518
0.484<0.518
0.025<0.518
0.096<0.518
选配
钢筋
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc
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