《混凝土结构课程设计》.doc

10土木工程（专升本）混凝土结构课程设计计算书 现浇单向板肋形楼盖设计 姓 名： 学 号： 完成日期： 混凝土结构课程设计现浇单向板肋形楼盖设计某多层工业建筑物平面如下图所示：采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。一、设计资料1） 楼面构造层做法：水泥砂浆地面（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/m23）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h2200/40=55.0mm,对工业建筑的楼盖板，要求h80mm，取板厚h=100mm。 次梁截面高度应满足h=l0/18l0/12=6600/186600/12=366550mm。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=l0/15l0/10=6600/156600/10=440660mm，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=ln=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m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=-Mb=(g+q)l012/11=12.6*1.952/11=4.36kN.mMc=-(g+q)l012/14=12.6*1.92/14=3.25kN.mM2=(g+q)l012/16=12.6*1.92/16=2.85kN.m3） 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，1=1.0，fc=11.9N/mm2，fy=210N/mm2 ；板配筋计算的过程如下表： 板的配筋计算表 截面1B2C弯矩设计值（kN.m）4.36-4.362.853.25s=M/a1fcbh020.0650.0650.030.034=1-(1-2s) 1/20.0670.0670.030.035轴线 ， 计算配筋(mm2) AS=bh0fc/fy304304136159实际配筋(mm2) 8150 As=3358150 As=3358180 As=2798180 As=279 轴线 计算配筋(mm2) AS=bh0fc/fy3043040.8*136=1090.8*305=127实际配筋(mm2) 8150 As=3358150 As=3358180 As=2798180 As=279 计算结果表明，均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；As/bh=279/(1000*80)=0.34%，此值比0.45ft/fy=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/m2） 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=ln=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=-Mb=(g+q)l02/11=29.3*6.4752/11=111.68kN.m2Mc=-(g+q)ln2/14=29.3*6.3502/14=85.05kN.m2M2=(g+q)l012/16=29.3*6.3502/16=73.85kN.m2剪力设计值：VA=0.45*(g+q)l01=0.45*29.3*6.475=86.3kN.mVBL=0.60*(g+q)l01=0.6*29.3*6.475=115.06kN.mVBR=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.mVC=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m4) 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+sn=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，1=1.0，fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2 ，纵向钢筋采用HRB400钢，fy=360N/mm2，箍筋采用HPB235钢，fyv=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1B2C弯矩设计值（kN.m）111.68-111.6873.8585.05s=M/1fcbh02或 s=M/1fcb'fh020.01220.01220.0080.009=1-(1-2s)1/20.0120.0120.0080.009 As=b'fh0fc/fy As=bh0fc/fy529529353397选配配筋(mm2) 318As=763318 As=763316As=603316 As=603 计算结果表明，均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；As/bh=762/(200*500)=0.762%，此值比0.45ft/fy=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：0.25cfcbh0=0.25*1*9.6*200*465=223.2kN>Vmax=115.06kN。故截面尺寸满足要求。 0.7ftbh0=0.7*1.27*200*465=82.7kN>VA=73.34kN。仅需按造配置箍筋，选配8200，SV=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152.0kN2、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：ln=6300-120-200=5980mm，因1.025ln=150mm<a/2=185mm，取l01=1.025ln+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.mMB，max =-0.267*106.55*6.3-0.311*155*6.3= -483kN.mM2，max =0.067*106.55*6 +0.200*155*6=229kN.mB）剪力设计值剪力V=k3G+k4Q公式中系数k3，k4 查表得VA，max =0.733*106.55+0.822*155=210kNVBL，max =-1.267*106.55-1.311*155= -338kNVBR，max =1.0*106.55+1.222*155=296kNC）弯矩、剪力包络图第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MB=MC=-0.267*106.55*6.64-0.133*155*6.64=-287kN.m 在第1跨内以支座弯矩MA=0，MB=-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+MB/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+2MB/3=1/3*(86+152)*6.64-2*287/3=335.1kN.m 在第2跨内以支座弯矩MB=MC=-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MA=0，MB=-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+MB/3=1/3*(86+152)*6.64-466/3=371.0kN.m1/3(G+Q)l0+2MB/3=1/3*(86+152)*6.64-2*466/3=216kN.m 在第2跨内以支座弯矩MC=-0.267*86*6.64-0.089*152*6.64=-242.3kN.m。以支座弯矩MB=-287kN.m,MC=-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+MC+2/3(MB-MC)=1/3*(86+152)*6.64-242.3-2/3*(287-242.3)=254.7kN.m1/3(G+Q)l0+MC+1/3(MB-MC)=1/3*(86+152)*6.64-242.3-1/3*(257.6-242.3)=280kN.m第2跨有活荷载，第1、3跨没有活荷载 MB=MC=-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+MB=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+1/3MB=1/3*86*6.64-1/3*286.7=94.8kN.m1/3Gl0+2/3MB=1/3*86*6.64-2/3*286.7=-0.8kN.m弯矩包络图如图：剪力包络图：第1跨 VA，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。VBL，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。第2跨VBR，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，VBR =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MB=MBmax-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1B2弯矩设计值（kN.m）367.7-398.2193.4-68.4s=M/1fcbh02或 s=M/1fcb'fh020.0360.0420.0190.007s=1-(1-2s)1/2/20.980.980.990.996 AS=M/sh0fy16951913882310选配配筋(mm2) 425 As=1963720 As=2200320 As=942220 As=628 计算结果表明，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0.45ft/fy=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：hw=h0-h'f=590-100=490mm，hw/b=490/250=1.96<4，截面尺寸按下式验算：0.25cfcbh0=0.25*1*9.6*250*590=354.0kN>Vmax=265.0kN。故截面尺寸满足要求。0.7ftbh0=0.7*1.27*250*590=131.1kN<VA=186.4kN。仅需按造配置箍筋，选配8200，SV=2*50.24/（250*150）=0.26%>0.3*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8200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+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。 主梁边支座下需设置梁垫，计算从略。9略略垫梁下边求要， .0 0（， 置。 不其%的积小积的造向侧造纵侧梁， 板的因。， . .* * .* 0* 由 ，筋加 各梁排 00=数筋箍置度则箍0 加。0 0+ + 围置加 = = =.+ 集传梁。足 . .0 * 0 = 由 = 吊，置各两 00 ，筋附可 在双 筋附。0=*0* =范布加 00= + 力的来: 。要满 . *0= > 0 0（/. 0筋造需 * *0= 0"要， = .= > =0*（/0= 0 配箍造仅 = =*0 *. .: 求要尺截 > 0 . .0 算式寸，< 00= 0- =-=：尺 算算配算腹核尺：括力剪截求要，0时， .) * 0此 0 * 、 筋最负其，中间；要 小，明算 = = 0 = ) 筋 / 0 0 / /. . .值截计计截示示程过载弯正截类一都经内排均外两截除你给。 0*. . - = 矩弯座 '确较 =+ /按宽，0 0 00 因计形按载承受计示图如剪 - 后中 ； *+0 ， 作载荷 - 为中 . = 0. +.：后中 ；.0 +0-为荷 .0 * - ， - -后荷个第 - 荷集过 = 0+ 0 图络图图. 0 /. + . .*-. = + 为分值矩处荷中、第. .) ( ) 矩处用荷集第 = -. *0 = 荷荷 、荷跨. =. * . -. * -(+ . .=. (/- *) * = + 为别设的用载个第荷 第矩的 = 基连. =, = 弯 - * *. * . 矩内第. / - = ) . .= - * = 0 (为分值处荷个和荷集，矩梁 ， 线为 . =，=矩内第内 荷有跨，荷、. .= . = 矩弯点中得弯简 线连 =座内跨 . .= * .) (/ / 。 算前 + /+ 为分弯用荷个和中 ，弯支 ， =线为 0 弯内 . * - *0 0 值矩 荷活没载活、络包、 * + 0= - -.* - * 0. . 表 ， 式 =计计. * 00 0 . . = *. *. - . . * 0 .0 表表 式 + =计络络设 图图计 0=： 0=00 . + 0 0 / 0 0 000 跨跨，子凝0* 承， 为承支在承，续按简算 0 .=. ： 0 = . -0 . 刷梁 * 00 0 ：重 . 恒梁：载荷效重将算为计计设性设。满 = *0= *> = * 0 ， 配筋配需。.=> *0 *0 。足% =/ 0 /.%.=00 .0 配箍配仅 .00 =0 : 求足尺截 > =* *0 .式下截 .0 =/ 0- 0 寸截验算率小算筋核寸：算载剪求足，0大大 .=0 ( =/ .比 =00( 原分内合 .于明结计0 0 ) 筋 = 00 /) -00 0 / 或 0 . 截计载弯面 面截一属截别经 0= 筋 ，0 用向， / =0 ，凝 排置均其置两钢向 除00 故 =0 =+'，0 0 =取缘算截按跨算承弯 计. . = * .=) 0. . = * =)+*0. 0 . .0 ( 0.= = +* 0值值 . . + . / ( . * =/) -值计计示示图计，梁跨按%小 = 0 ： 取 0= /+/ 0 = 度跨 0 截主 为承上在简/ . 设/ . . 设/ 计 = ）-.00 刷粉 / . *. （0 自 / . 载恒板设计减载积面虑荷梁和次况使的间据根布内考 设梁求求符.大大 =)/ .比此 0*0 = 原的力合，0均明表算 = = 0 = 0) ( 0 00 0 ) 筋线 = 0 = 0) ( 00 0 线 0 / - 0 00 / . 截 算筋 下程计板 = .=， 凝混 0=板；=-0= 0 计计承. .= *=/0) . . *= +. =/ * /)+ 。 间 ： /-二离 边分矩板查计示图图计元计板宽算计等可 于 00 =取 . 0=00- 0= 0 度跨板设分力 长支在，0于度长上浇，0* 截简算 / = . ：设载 .0 .：计载 /. ：计恒 所 值载变当 数荷可 数分永 0：标 / . 计 / = 0 抹灰厚 . 板土钢 / 0 ）/ 0面砂值准荷荷设示示图面构楼 0=取面。0 0 /0 0 / 0 度截梁 =为宽。0 取比荷楼。 / 0 = 度截梁 0厚， 求板的业, 0 板，件按计设安,. .0/ .跨板两内梁， 度,.度的置向次布沿主布面类一类结二别安建地非物筋钢 余其00用采受：钢 ：凝选)取 载变面.数分载 为项荷 0.：变） /（抹石厚 ） 现凝 （地泥做造资资盖盖板土筋浇：图平建设楼板设构 ：成 设设肋浇 算计课结本专程木 专结计 设 成 板建：土盖资泥 凝现 抹）：0项载面载取选凝 ：采其余筋建别一面布置度 梁跨 .,件板0业求 梁 楼比。为梁 0/ 面0构示荷准0 土 厚0 . /标 分荷 当 所恒 载： 设. 算 0度0在力板 -= = 0 计算元示板 二：间 ) / . .)/ .0=0凝， 板下 截 /0 0 0 0 明合原 )大.求考根的况梁虑计设 . / 0./ 刷0） = 计 / .设 简上为0 /+ 0 ： %梁计计值 * . / 值*= =. *+ . =*.计承按算= '= 除钢置置， 向0， =截属面面载截 0或 0 /0 = ) 计明 原 0 . .0，载寸小率寸 0/0下0*=> 尺足 := 0 配 .0%/ =。 * =筋 0 >= 。性计将荷梁 . 重：00* 梁 . . 0简续支 ，0跨 0 00. =： 图设 . 0 *= * 表 . -. -0 、没 值0* .内 ，和用为+ /(.*. = 线 弯矩 =.荷荷内内 ，集处值0 * )= - .矩 . -弯 .基=矩第第设 = (=.+ . =跨荷荷 . = 荷处 .中处值 * . . 0图图 荷 个后- ， * 0 ； ： 0 中 载， +；后-剪示承形因00按 + .* 给除两内类正程截截 . / 0 =小要中，最、 此 ，求括核配算=-0= ，算0. > 截 *0 =造配=/=>. 要0 需/ > .满 力 =0加 0。 双筋00置吊 0*0.。集 = 加+0 则度筋 各加， * *. 因 梁侧造小其 置，.，求下略 9