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《混凝土结构课程设计》

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课程设计计算书

设计题目多层工程厂房楼盖设计

指导老师(签名)年月日

教研室主任(签名)年月日

目录

摘要 (3)

引言 (4)

任务与分析 (5)

现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计 (6)

1.设计资料 (6)

2.楼盖的结构平面布置 (6)

3.板的设计............................................................ 错误!未定义书签。

3.1荷载........................................................... 错误!未定义书签。

3.2计算简图....................................................... 错误!未定义书签。

3.3弯矩计算值..................................................... 错误!未定义书签。

3.4正截面受弯承载力计算........................................... 错误!未定义书签。

4.次梁设计............................................................. 错误!未定义书签。

4.1荷载设计值..................................................... 错误!未定义书签。

4.2计算简图....................................................... 错误!未定义书签。

4.3内力计算....................................................... 错误!未定义书签。

4.4承载力计算..................................................... 错误!未定义书签。

4.4.1正截面受弯承载力............................................. 错误!未定义书签。

4.4.2斜截面受剪承载力............................................. 错误!未定义书签。

5.主梁设计............................................................. 错误!未定义书签。

5.1荷载设计值..................................................... 错误!未定义书签。

5.2计算简图....................................................... 错误!未定义书签。

5.3内力设计值及包络图............................................. 错误!未定义书签。

5.3.1弯矩设计值................................................... 错误!未定义书签。

5.3.2剪力设计值................................................... 错误!未定义书签。

5.3.3弯矩、剪力包络图............................................. 错误!未定义书签。

5.4承载力计算..................................................... 错误!未定义书签。

5.4.1正面受弯承载力............................................... 错误!未定义书签。

5.4.2斜截面受剪承载力............................................. 错误!未定义书签。结论 .. (19)

致谢 (20)

参考文献 (21)

混凝土结构课程设计

多层工业厂房混合结构房屋楼盖设计

某多层工业建筑物平面如下图所示:采用现浇肋梁楼盖。

一、设计资料

1)楼面构造层做法:水磨石地面(0.65KN/ m2)

钢筋混凝土现浇板(25kN/m2);

20mm厚石灰砂浆抹底(17kN/m2);

2)可变荷载:Pk=6.0 kN/m2

3)永久荷载分项系数为1.2,可变荷载分项系数为1.4(当楼面可变荷载标准值≥4kN/m2时,取1.3);

4)材料选用:混凝土:采用C25;

钢筋:梁纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋,其余采用HPB235级钢筋;5)本建筑物位于非地震区,建筑物安全级别为二级,结构环境类别为一类。

二、楼盖的结构平面布置

主梁沿横向布置,次梁沿纵向布置。主梁的跨度为6.3m,次梁跨度为6.6m,主梁每跨内布置两跟次梁,板的跨度为2.1m ,l02/l01=6.6/2.1=3.14,因此安单向板设计。

按跨高比条件,要求板厚h≥2200/40=55.0mm,对工业建筑的楼盖板,要求h≥80mm,取板厚h=100mm。

次梁截面高度应满足h=l0/18~l0/12=6600/18~6600/12=366~550mm。考虑到楼面活荷载比较大,取h=500mm。截面宽度取为b=200mm。

框架梁截面高度应满足h=l0/15~l0/10=6600/15~6600/10=440~660mm,取h=600mm。截面宽度取为b=300mm。

楼盖结构平面布置图如下图所示:

三、板的设计

1)荷载

板的恒荷载标准值:水泥砂浆地面(0.65KN/ m2)=0.65kN/m2

钢筋混凝土现浇板:0.1*25=2.5kN/m2

20mm厚石灰砂浆抹底:0.020*17=0.34kN/m2

小计: 3.49 kN/m2取3.5 kN/m2

板的活荷载标准值:60.0kN/m2

永久荷载分项系数为1.2,可变荷载分项系数为1.4,因当楼面可变荷载标准值≥4kN/m2,所以取1.3。

于是板的恒荷载设计值:g=1.2*3.5=4.2kN/m2

活荷载设计值:q=1.4*6.0=8.4kN/m2

荷载总设计值:g+q=4.2+8.4=12.6kN/m2

1)计算简图

次梁截面为200*500mm,现浇板在墙上的支承长度不小于100mm,取板在墙上的支承长度为120mm。按内力重分布设计,板的计算跨度:

边跨:l=l0+h/2=2100-100-120+100/2=1930mm<1.025ln=1950mm,取l0=1950mm

中间跨:l0=l n=2100-200=1900mm

因跨度相差小于10%,可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元,计算简图如下图所示:

2)弯矩设计值

查表得,板的弯矩系数αm分别为:边跨中:1/11,离端第二支座:-1/11,中跨中:1/16,中间支座:1/14。故

M1=-M b=(g+q)l012/11=12.6*1.952/11=4.36kN.m

M c=-(g+q)l012/14=12.6*1.92/14=3.25kN.m

M2=(g+q)l012/16=12.6*1.92/16=2.85kN.m

3)正截面受弯承载力计算

板厚100mm,h0=100-20=80mm;板宽b=1000mm。C25混凝土,α1=1.0,f c=11.9N/mm2,f y=210N/mm2;板配筋计算的过程如下表:

板的配筋计算表

截面 1 B 2 C

弯矩设计值(kN.m) 4.36-4.36 2.85 3.25

αs=M/a1fcbh020.065 0.065 0.03 0.034

ξ=1-(1-2αs) 1/20.067 0.067 0.03 0.035

轴线

①~②,⑤~⑥计算配筋(mm2)

AS=ξbh0fc/fy

304 304 136 159

实际配筋(mm2) φ8@150

As=335

φ8@150

As=335

φ8@180

As=279

φ8@180

As=279

轴线②~⑤计算配筋(mm2)

AS=ξbh0fc/fy

304 304 0.8*136=

109

0.8*305=

127

实际配筋(mm2) φ8@150

As=335

φ8@150

As=335

φ8@180

As=279

φ8@180

As=279

计算结果表明,ξ均小于0.35,符合塑性内力重分布的原则;

A s/bh=279/(1000*80)=0.34%,此值比0.45f t/f y=0.45*(1.43/210)=0.30%大,同时大于0.2%,符合要求。

四、次梁设计

按考虑内力重分布设计。根据本车间楼盖的实际使用情况,楼盖的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。

1)荷载设计值

恒荷载设计值:板传来恒荷载: 4.2*2.1=8.82kN/m

次梁自重:0.2*(0.5-0.1)*25*1.2=2.4kN/m

次梁粉刷:0.02*(0.5-0.1)*2*17*1.2=0.32kN/m

小计:11.6kN/m

活荷载设计值:q=6*2.1*1.4=17.64kN/m

荷载总设计值:g+q=29.3kN/m

2)计算简图

次梁在砖墙上的支承长度为270mm。主梁截面为250*650mm。计算跨度:

边跨:l=l0+a/2=6600-120-250/2+240/2=6475mm<1.025ln=6508mm,取l0=6475mm

中间跨:l0=l n=6600-250=6350mm

因跨度相差小于10%,可按等跨连续梁计算,次梁计算简图如下图所示:

3)内力计算

弯矩设计值:

M1=-M b=(g+q)l02/11=29.3*6.4752/11=111.68kN.m2

M c=-(g+q)l n2/14=29.3*6.3502/14=85.05kN.m2

M2=(g+q)l012/16=29.3*6.3502/16=73.85kN.m2

剪力设计值:

V A=0.45*(g+q)l01=0.45*29.3*6.475=86.3kN.m

V BL=0.60*(g+q)l01=0.6*29.3*6.475=115.06kN.m

V BR=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m

V C=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m

4)承载力计算

正截面受弯承载力计算时,跨内按T形截面计算,翼缘宽度取b'f=l/3=6600/3=2200mm,又b'f=b+s n=300+2000=2200mm,故b'f=2200mm。除支座B截面纵向钢筋按两排布置外,其余截面均布置一排。

C25混凝土,α1=1.0,f c=11.9N/mm2,f t=1.27N/mm2,纵向钢筋采用HRB400钢,

f y=360N/mm2,箍筋采用HPB235钢,f yv=210N/m2。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。

次梁正截面受弯承载力计算

截面 1 B 2 C

弯矩设计值(kN.m)111.68-111.6873.8585.05

αs=M/α1fcbh02或

αs=M/α1fcb'fh02

0.0122 0.0122 0.008 0.009

ξ=1-(1-2αs)1/20.012 0.012 0.008 0.009

As=ξb'fh0fc/fy

As=ξbh0fc/fy

529 529 353 397

选配配筋(mm2) 3φ18

As=763 3φ18

As=763

3φ16

As=603

3φ16

As=603

计算结果表明,ξ均小于0.35,符合塑性内力重分布的原则;

A s/bh=762/(200*500)=0.762%,此值比0.45f t/f y=0.45*(1.43/360)=0.1787%大,同时大于0.2%,满足要求。

2)斜截面受剪承载力计算包括:截面尺寸的复核,腹筋计算和最小配箍率验算。

验算截面尺寸:hw=h0-h'f=465-100=365mm,hw/b=365/200=1.8<4,截面尺寸按下式验算:0.25βc f c bh0=0.25*1*9.6*200*465=223.2kN>V max=115.06kN。故截面尺寸满足要求。

0.7f t bh0=0.7*1.27*200*465=82.7kN>V A=73.34kN。仅需按造配置箍筋,选配φ8@200,ρSV=2*50.24/(250*150)=0.26%>0.3*ft/fyv=0.3*1.27/210=0.18%,满足要求。

五、主梁设计

主梁按弹性方法设计

1、荷载设计值

为简化计算,将主梁自重等效为集中荷载。

恒荷载:次梁传来恒荷载: 11.6*6.6=76.6kN

主梁自重:0.3*(0.60-0.1)*25*1.2*6.3=28.35kN

主梁粉刷:0.02*(0.6-0.1)*2*17*1.2*6.3=2.142kN

小计:取106.55kN

活荷载:17.64*6.6=116.45kN 取152.0kN

2、计算简图

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400*400mm的混凝土柱子上,其计算跨度

边跨:l n=6300-120-200=5980mm,因1.025l n=150mm

l01=1.025l n+b/2=1.025*5980+300/2=6300mm

中间跨:l0=6000mm

主梁的计算简图如下图:

3、内力设计值及包络图

A)弯矩设计值

弯矩M=k1Gl0+k2Ql0公式中系数k1,k2查表得

M1,max =0.244*106.55*6.3+0.289*155*6.3=446kN.m

M B,max =-0.267*106.55*6.3-0.311*155*6.3= -483kN.m

M2,max =0.067*106.55*6 +0.200*155*6=229kN.m

B)剪力设计值

剪力V=k3G+k4Q公式中系数k3,k4查表得

V A,max =0.733*106.55+0.822*155=210kN

V BL,max =-1.267*106.55-1.311*155= -338kN

V BR,max =1.0*106.55+1.222*155=296kN

C)弯矩、剪力包络图

①第1、3跨有活荷载,第2跨没有活荷载

由附表19知,支座B或C的弯矩值为

M B=M C=-0.267*106.55*6.64-0.133*155*6.64=-287kN.m

在第1跨内以支座弯矩M A=0,M B=-287kN.m的连线为基线,作G=86kN,Q=152kN的简支梁弯矩图,得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为:

1/3(G+Q)l0+M B/3=1/3*(86+152)*6.64-287/3=431kN.m(与前面计算的M1max=431kN.m相近。)1/3(G+Q)l0+2M B/3=1/3*(86+152)*6.64-2*287/3=335.1kN.m

在第2跨内以支座弯矩M B=M C=-287kN.m的连接为基线,作G=86kN,Q=152kN的简支弯矩图,得集中荷载作用点处的弯矩值:1/3Gl0+MB=1/3*86*6.6-287=-97.8kN.m

②第1、2跨有活荷载,第3跨没有活荷载

第1跨内:在第1跨内以支座弯矩M A=0,M B=-287kN.m的连线为基线,作G=86kN,Q=152kN的简支梁弯矩图,得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为:1/3(G+Q)l0+M B/3=1/3*(86+152)*6.64-466/3=371.0kN.m

1/3(G+Q)l0+2M B/3=1/3*(86+152)*6.64-2*466/3=216kN.m

在第2跨内以支座弯矩M C=-0.267*86*6.64-0.089*152*6.64=-242.3kN.m。以支座弯矩

M B=-287kN.m,M C=-242.3kN.m的连接为基线,作G=86kN,Q=152kN的简支弯矩图,得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处的弯矩设计值分别为:

1/3(G+Q)l0+M C+2/3(M B-M C)=1/3*(86+152)*6.64-242.3-2/3*(287-242.3)=254.7kN.m

1/3(G+Q)l0+M C+1/3(M B-M C)=1/3*(86+152)*6.64-242.3-1/3*(257.6-242.3)=280kN.m

③第2跨有活荷载,第1、3跨没有活荷载

M B=M C=-0.267*86*6.64-0.133*152*6.64=-286.7kN.m,第2跨两集中荷载作用点处的弯矩:1/3(G+Q)l0+M B=1/3*(86+152)*6.4-286.7=221kN.m

第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩设计值分别为:

1/3Gl0+1/3M B=1/3*86*6.64-1/3*286.7=94.8kN.m

1/3Gl0+2/3M B=1/3*86*6.64-2/3*286.7=-0.8kN.m

弯矩包络图如图:

剪力包络图:

①第1跨

V A,max =0.733*86+0.822*152=187.9kN;过第1个集中荷载后为:187.9-86-152= -50kN;过第2个集中荷载后为:-44.1-86-119=-249.1kN。

V BL,max =-1.267*86-1.311*152=-308.3kN;过第1个集中荷载后为:-308.3+86+152=-70.3kN;过第2个集中荷载后为:-70.3+86+152=167.7kN。

②第2跨

V BR,max =1.0*86+1.222*152=271.7kN;过第1个集中荷载后为:271.7-86=185.7kN;当活荷载仅取作用在第2跨时,V BR =1.0*86+1.0*152=238kN;过第1个集中荷载后为:

238-86-152=0kN,剪力包络图如图所示:

4、承载力计算

1)正截面受弯承载力

跨内按T形截面计算,因b'f/h0=100/615=0.16>0.1,翼缘计算宽度按l/3=6.9/3=2.3m和b+sn=6. m中较小值确定,取b'f=2.3m。

B支座边的弯矩设计值M B=M Bmax-V0b/2=398.2-231.4*0.40/2=351.7kN。纵向受力给你钢筋除B支座截面为两排外,其余均为一排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。正截面受弯承载力的计算过程如下表所示:

主梁正截面承载力计算

截面 1 B 2

弯矩设计值(kN.m)367.7 -398.2 193.4 -68.4

αs=M/α1fcbh02或

αs=M/α1fcb'fh02

0.036 0.042 0.019 0.007

γs=[1-(1-2αs)1/2]/20.98 0.98 0.99 0.996

AS=M/γsh0fy1695 1913 882 310

选配配筋(mm2) 4φ25

As=1963 7φ20

As=2200

3φ20

As=942

2φ20

As=628

计算结果表明,ξ均小于0.518,满足要求;取中间跨跨中截面验算,其承载负弯矩时的最小配筋率,AS、bh=628/(250*650)=0.39%,此值比0.45f t/f y=0.45*(1.27/360)=0.158%大,同时大于0.2%,满足要求。

2)斜截面受剪承载力计算包括:截面尺寸的复核,腹筋计算和最小配箍率验算。

验算截面尺寸:h w=h0-h'f=590-100=490mm,h w/b=490/250=1.96<4,截面尺寸按下式验算:0.25βc f c bh0=0.25*1*9.6*250*590=354.0kN>V max=265.0kN。故截面尺寸满足要求。

0.7f t bh0=0.7*1.27*250*590=131.1kN0.3*ft/fyv=0.3*1.27/210=0.18%,满足要求。

次梁传来的集中力Fl=62.5+80.8=143.3kN,h1=650-500=150mm,附加箍筋布置范围

s=2h1+3b=2*150+3*200=900mm。取附加箍筋8@200双肢箍,则在长度s内可布置附加箍筋的排数,m=900/200+1=6排,次梁两侧各布置3排,另加吊筋216,Asb=402mm,由2fyAsbsin α+mnfyvAsv1=2*360*402*0.707+6*2*210*50.24=331.24kN>Fl,满足要求。

因主梁的腹板高度大于450mm ,需在梁侧设置纵向构造钢筋,每侧纵向构造钢筋的截

面面积不小于腹板面积的0.1%,且其间距不大于200mm。现每侧配置214,308/(300*570)=0.18%>0.1%,满足要求。

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