钢筋混凝土课程设计.docx
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钢筋混凝土课程设计.docx
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钢筋混凝土课程设计
整体式单向板肋梁楼盖课程设计任务书
一、设计目的和作用
通过本课程设计,加深对所学知识的深入理解。
如:
结构平面布置、单向板肋梁楼盖的传力路径、计算方法的选用、计算简图的选取、配筋计算及构造要求、结构施工图的绘制等。
了解钢筋混凝土结构设计的一般内容和程序。
使学生受到工程技术人员所必需的初步的综合运用所学知识的训练,并能提高理论分析、设计计算、绘制结构施工图及撰写结构计算书的能力。
二、设计内容
1、结构平面布置图:
柱网、主梁、次梁及板的布置;
2、板、次梁、主梁强度的计算;
3、绘制结构施工图
(1)、结构平面布置图
(2)、板、次梁配筋图及剖面图
(3)、主梁弯矩包络图及配置图
(4)、次梁、主梁钢筋分离图
(5)、钢筋材料表
三、设计资料
1、车间类别为三类金工车间,车间内无侵蚀性介质,环境类别为一类:
建筑物四周为承重砖墙(370mm)厚,中间有钢筋混凝土柱,截面尺寸为350×350mm2,,柱网尺寸如图
2、楼面构造:
采用20mm厚水泥砂浆抹面,15mm厚混合砂浆天棚抹灰
3、屋面构造:
本地常规防水、保温、找平做法,屋面板,板底抹灰。
4、材料:
混凝土采用C25(柱采用C30),梁、柱内受力纵筋为HRB335级,其他均为HPB235级。
整体式单向板肋梁楼盖课程设计计算书
一、结构平面布置
1、布置主梁的跨度为6.6m,次梁的跨度6.3m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.2m,l2/l1=6.3/2.2=2.86>2,可以按单向板进行计算,楼盖板结构平面布置如图:
2、按跨高比条件,当h
2200/40=55mm时,满足刚度要求。
对于工业建筑的楼盖板,要求h
80mm,取板厚h=90mm。
3、次梁截面高度应满足h=(1/18~1/12)l=6300/18~6300/12=350~525mm,取h=480mm。
则b=(1/2~1/3)h=(160~240)mm,截面宽度取b=200mm
4、主梁截面高度应满足h=(1/15~1/10)l=6600/15~6600/10=440~660mm,取h=600,则b=(1/2~1/3)h=(200~300)mm,取b=250mm。
二、板的设计(按塑性内力重分布计算)
1、荷载的计算:
取1m的板宽进行计算
板的永久荷载标准值
90mm现浇钢筋混凝土板0.09×1×25=2kN/m
20mm水泥砂浆面层0.02×1×20=0.4kN/m
15mm厚混合砂浆天棚抹灰0.02×17=0.34kN/m
小计2.905kN/m
板的可变荷载标准值10×1=10kN/m
荷载分项系数取1.05和1.2,
于是板的荷载设计总值g+q=1.05×2.905+1.2×10=15.05kN/m
2、确定板的计算简图
板的计算:
边跨:
l01=ln+h/2=1980+45=2025mm≤ln+a/2=2040,取l=2025
中间跨:
l02=ln=2000mm
跨度差:
(2025-2000)/2000=1.25%≤10%,因此可按五跨等跨连续板计算。
则板的计算简图如下:
3、内力计算及配筋
截面
位置
边跨跨中
1
离端第二支座
B
跨中
2、3
支座
C
弯矩系数αmp
1/11
-1/11
1/16
-1/14
M=αmp(g+q)l02
(kN·m)
1/11×15.05×2.0252=5.61
-1/11×15.05×2.0252=-5.61
1/16×15.05×22=3.76
-1/14×15.05×22=-4.3
b=1000mm,h=90mm,h0=90-20=70mm,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%,板的配筋计算过程于下表:
板的配筋计算
截面位置
1
B
2、3
C
M
5.61
5.61
3.76
4.3
αs
0.115
0.115
0.077
0.088
ξ
0.123
0.123
0.080
0.092
轴线
①~②
⑤~⑥
计算配筋(mm2)
As=fcξbh0/fy
488
488
317
365
实际配筋(mm2)
491
491
314
359
轴线
②~⑤
计算配筋(mm2)
As=fcξbh0/fy
488
488
0.8×317=254
0.8×365=294
实际配筋(mm2)
491
491
257
298
配筋率ρ
0.70%
0.70%
0.39%
0.44%
三、次梁的计算(按塑性内力重分布计算)
1、确定次梁的支承情况:
2、荷载计算:
恒载板传来2.905×2.2=6.391kN/m
次梁自重0.2×(0.48-0.09)×25=1.95kN/m
次梁粉刷0.015×(0.48-0.09)×2×17=0.1989kN/m
小计g=8.5399kN/m
活载由板传来q=8.0×2.2=17.6kN/m
梁的荷载设计总值g+q=1.05×8.5399+1.2×17.6=30.09kN/m
3、确定次梁的计算简图:
边跨
=
+a/2=5935+240/2=5935mm<1.025
=6083mm,取
=5935mm
中间跨
=
=6050mm
因跨度相差小于10%,可按等跨连续梁计算。
次梁计算简图如图所示:
4、内力计算及配筋:
①次梁跨中按T形截面计算,其翼缘计算宽度为:
边跨:
=
/3=1/3×6055=2018mm<b+
=200+2000=2200mm,故取
=2018mm
中间跨:
=
/3=1/3×6050=2017mm
梁高:
h=480mm,
=480-40=440mm
翼缘厚:
=90mm;
②判断T形截面类型:
次梁弯矩计算
截面位置
1
B
2、3
C
弯矩系数αmp
1/11
-1/11
1/16
-1/14
M=αmp(g+q)l02
(kN·m)
1/11×30.09×6.0552=100.29
-1/11×30.09×6.0552=-100.29
1/16×30.09×6.052=60.84
-1/14×30.09×6.052=78.67
fc
(
-
/2)=11.9×2017×(440-45)
=853kN·m>100.29kN·m(边跨跨中1)
68.84kN·m(跨中2、3)
因此各跨中截面均属于第一类T形截面。
③支座截面按矩形截面计算,离端第二支座B按布置两排纵筋考虑,取
=480-65=415mm,中间支座按布置一排纵筋考虑,
=480-40=440mm。
次梁正截面受弯承载力计算
截面位置
1
B
2、3
C
M
100.29
100.29
68.84
78.67
αs
0.0259
0.2936
0.978
0.2049
ξ
0.0262
0.3575
0.0180
0.2318
As(mm2)
923
1177
634
809
ρ
1.04%
1.42%
0.72%
0.92%
配筋
3φ20
4φ14+3φ16
4φ14
2φ16+2φ18
实际As(mm2)
942
1218
615
804
次梁剪力计算
截面位置
A
B左
B右
C
弯矩系数αvb
0.45
-0.60
0.55
-0.55
V=αvb(g+q)ln
(kN)
0.45×30.09×5.935=80.36
-0.60×30.09×5.935=107.15
0.55×30.09×6.05=100.12
-0.55×30.09×6.05=-100.12
hw/b=440/200=2.2<4.0
斜截面承载力计算
截面位置
A
B左
B右
C
V
80.36
107.15
100.12
100.12
KV
96.43
128.58
120.14
120.14
0.25fcbh0
0.25×11.9×200.440×10-3=261.8KN>KV
0.7ftbh0
0.7×1.27×200×440×10-378.232KN<KV
选用箍筋
s
641
231
278
278
实际箍筋间距s(mm)
200
200
200
200
四、主梁的计算(按弹性理论计算)
1、主梁的支承情况:
2、荷载计算:
恒载:
次梁传来的永久荷载8.5399×6.3=53.8014kN
主梁自重0.25×(0.6-0.09)×2.2×25=7.0125kN
主梁粉底抹灰0.015×(0.6-0.09)×2.2×17×2=0.57222kN
小计61.3861kN
活载:
由次梁传来7×6.3×2.2=97.02kN
恒荷载设计值:
G=1.05×61.3861=64.455kN
活荷载设计值:
Q=1.2×97.02=116.42kN
3、计算跨度及计算简图:
主梁为三跨连续梁,柱截面尺寸为b×h=350mm×350mm,其中b>0.05lc
计算跨度:
边跨l01=1.05ln=1.05×6055=6357.75mm
中间跨l02=1.05ln=1.05×6250=6562.5mm
平均跨度(l01+l02)/2=6460.125mm
跨度差(6562.5-6357.75)/6562.5=3.12%<10%
因此可按等跨连续梁计算。
计算简图如下图所示:
4、内力计算:
由弯矩及剪力系数计算主梁弯矩与剪力
M=α1Gl0+α2Ql0
V=β1G+β2Q
边跨:
Gl0=64.455×6.35775=409.79kN·m
Ql0=116.42×6.3755=740.17kN·m
中间跨:
Gl0=64.455×6.5625=422.99kN·m
Ql0=116.42×6.5625=764.01kN·m
平均跨:
Gl0=64.455×6.4601=416.39kN·m
Ql0=116.42×6.4601=752.08kN·m
弯矩包络图和剪力包络图如下:
5、主梁承载力的计算
主梁跨中截面按T形截面计算,其翼缘计算宽度为:
边跨:
=
/3=6357.75/3=2119.25mm
中间跨:
=
/3=6562.5/3=2187.5mm
梁高:
h=600mm,
=600-40=560mm
翼缘厚:
=90mm
判别T形截面的类型:
(
-
/2)=11.9×2119.25×90×(560-45)×
=1168.90kN·m>1.2×313.9kN·m(边跨)
>1.2×181.14kN·m(中间跨)
因此各跨中截面均属第一类T形截面
主梁正截面承载力计算
截面位置
边跨跨中
中间支座
中间跨中
M(kN·m)
313.9
-305.08
181.14
-73.27
0.025lnV0(kN·m)
——
32.30
——
——
M-V0b/2(kN·m)
313.9
-272.78
181.14
-73.27
KM
376.68
-327.34
217.37
-87.92
0.0476
0.3509
0.0266
0.0942
ξ
0.0488
0.4539
0.0270
0.0991
As
2297
2520
1312
550
ρ
1.64%
1.8%
0.94%
0.39%
配筋
4φ28
4φ28
4φ22
3φ16
实际As(mm2)
2413
2463
1473
603
斜截面承载力计算
截面位置
边支座Ar
支座Bl
支座Br
V(kN)
148.07
-234.29
213.68
KV(kN)
177.68
-281.15
256.42
0.25fcbh0(kN)
0.25×11.9×250×560×10-3=416.5>KV,满足要求
0.7ftbh0(kN)
0.7×1.27×250×560=124.46<KV,按计算配筋
选用箍筋
s
279
95
112
实际箍筋间距s(mm)
200
200
200
124.46+1.25×210×101×560×10-3/200=198.70
——
389
272
选用弯起钢筋
0
1φ28
1φ25
实际弯起面积
(
)
0
615.8
490.9
注:
①主梁受力钢筋的弯起和切断应由主梁的抵抗弯矩包络图确定;
②为防止次梁作用处主梁受集中力冲击破坏,应在次梁下设吊筋;
③主梁中纵筋的锚固有构造决定。
6、主梁吊筋的计算:
由次梁传至主梁的全部集中力为:
G+Q=53.8014×1.05+97.02×1.2=172.92kN
则As=K(G+Q)/fyv
=1.2×172.92×103/210×
=1397
选2φ32(实际As=1609
)
5、柱的设计
(1)荷载
屋面:
三毡四油坊水层:
0.4KN/m2
2cm水泥砂浆找平层:
0.02×20=0.4KN/m2
15cm炉渣找坡(平均)层:
0.15×10=1.5KN/m2
12cm水泥珍珠岩保温层:
0.12×4=0.48KN/m2
一毡二油隔气层:
0.30KN/m2
80mm钢筋混凝土屋面板:
0.08×25=2.0KN/m2
15mm混合砂浆天花抹面:
0.015×20=0.3KN/m2
小计5.38KN/m2
屋面:
恒载设计值:
5.65KN/m2板:
恒载设计值:
3.05KN/m2
活载设计值:
3.0KN/m2活载设计值:
12KN/m2
次梁:
恒载设计值:
2.05KN/m主梁:
恒载设计值:
23.90KN
活载设计值:
9.6KN/m2活载设计值:
8.4KN/m2
柱自重:
0.35×0.35×3.6×25=11.025kN
注:
经分析,柱的承重范围为6.6m×6.3m的矩形截面。
总恒载设计值:
G=11.025×3+5.65×6.3×6.6+3.05×6.3×6.6×2+2.05×9×6.3+23.90×3
=709.58kN
总活载设计值:
Q=3×6.3×6.6+12×6.3×6.6×2=1122.66kN
(2)柱的配筋计算
已知:
柱采用C30混凝土,ƒc=14.3N/mm2;HRB335钢筋,ƒy'=300N/mm2;取K=1.20;b=350mm。
计算:
该柱的轴向压力设计值为N=G+Q=709.58+1122.66=1832.24
柱的两端固定,故L0=0.5L=0.5×3600=1800mm,L0/b=1800/350=5.14<8;故φ=1
A’s=(KN-φƒcA)/φƒ’y=(1.2×1832.24×1000-1×14.3×350×350)/300=1490mm2
ρ’=A’s/As=1490/3502=1.2%>ρmin=0.6%
选用4
22钢筋(A’s=1520mm2),排列于柱子四角。
箍筋选用
。
配筋图如图:
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