建筑结构课程设计

建筑结构课程设计 建筑工程学院工程项目121 刘贺贺 201201634123 单向板肋梁楼盖设计1设计资料某多层厂房采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖，其中三层楼面荷载、材料及构造等设计资料如下：(1)楼面活荷载标准值_7_，厂房平面尺寸=_33.6m×20.7m_，空格中内容分别见表2； (2)楼面面层用20mm 厚水泥砂浆抹面(= 20kN/m 3 ) ，板底及梁用15mm 厚石灰砂浆抹底(= 17kN/m3 )。( 3)混凝土强度等级采用C20，钢筋采用HPB235；2结构方案的选择主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁跨度为6.9m，次梁的跨度为8.4m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.3m，/=8.4/2.3=3.65，因此按单向板设计。按跨高比条件，要求板厚h2300/40=57.5mm，对工业建筑的楼盖板，要求h80mm，取板厚h=80mm。次梁截面高度应满足h=/18/12=8400/188400/12=467700mm。考虑到楼面可变荷载比较大，取h=500mm。截面宽度取b=（1/31/2）×500=166250mm，取b=200mm主梁截面高度应满足h=/14/8=6900/146900/8=493862.5mm。取h=800mm截面宽度为b=（1/31/2）×800=267400mm，取b=300mm板伸人墙内120mm，次梁伸入墙内240mm，主梁伸入墙内370mm；柱的截面尺寸400mmX 400mm。3板的计算3.1荷载计算值板的永久荷载标准值80mm现浇钢筋混凝土板 0.08×25×1.2=2.4kN/20mm厚楼面水泥砂浆面层 0.02×20×1.2=0.48kN/15mm板底混合砂浆抹灰 0.015×17×1.2=0.306kN/ g=3.19kN/板的可变标准荷载值 q=7kN/因楼面可变荷载标准值大于4.0kN/，所以可变荷载分项系数应取1.3。于是板的可变荷载设计值 q=7×1.3=9.1kN/荷载总设计值 g+q=12.29kN/ 3.2计算简图次梁截面为200mm×500mm，现浇板在墙上的支承长度为120mm。按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：取1m宽板带作为计算单元，计算跨度为：边跨 =+h/2=2300-100-120+80/2=2120mm<+a/2=2140mm取较小着 =2120mm中间跨=2300-200=2100mm边跨与中间跨的计算跨度差：=0.0095<10%因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算3.3弯矩计算值由表可查得，板的弯矩系数分别为：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=-=（g+q）/11=12.29×/11=5.02kN·m=-（g+q）/14=-9.69×/14=-3.87kN·m=（g+q）/16=9.69×/16=3.39kN·m3.4正截面受弯承载力计算 对轴线间的板带，其跨内截面2、3和支座截面的弯矩设计值都可折减20%。为了方便，近似对钢筋面积乘以0.8.环境类别为一级，C20混凝土，板的最小保护层厚度c=20mm。板厚80mm，=80-20=60mm；板宽b=1000mm。C20混凝土，=1.0，=9.6N/²；HPB235钢筋，=210N/。钢筋板配筋计算的过程于下表。楼面板的配筋计算截 面1B2或3C弯矩设计值M（kN·m）5.02-5.023.39-3.87=/（b）0.1450.1450.0980.112=1-0.1570.1570.1030.119轴 线、计算配筋（）=b/430.6430.6 282.51326.4实际配筋（）12260=43512260=4356100=2836/8120/10240=327轴 线计算配筋（）=b/430.6430.6 282.51×0.8=226.01326.4×0.8=261.1实际配筋（）12260=43512260=4358220=228575/6/8150/10300=262计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；/bh=228/（1000×80）=0.285%，此值大于0.45/=0.45×1.1/210=0.235%，同时大于0.2%，满足最小配筋率。4.次梁设计按考虑塑性内力重分布设计。根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的可变和在不考虑梁从属面积的荷载折减。4.1荷载设计值由板传来的恒载： 3.19×2.3=7.337kN/次梁自重： 25×0.2×（0.5-0.08）×1.2=2.52kN/次梁15mm抹灰： 17×0.015×（0.5-0.08）×2+0.2×1.2=0.318kN/ g=10.18 kN/板的可变荷载标准值 q=9.1×2.3=20.93 kN/荷载总计算值 g+q= 31.11 kN/ 4.2计算简图次梁在砖墙上的支承长度为240mm。主梁截面为300mm×800mm，计算跨度：边跨 =+a/2=(8400-120-150)+120=8250<1.025=1.025×8130= 8333.25，于是=8250mm中间跨=8400-300=8100mm边跨与中间跨的计算跨度差：=0.019<10%因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算4.3内力计算由表可分表查得弯矩系数和剪力系数。 弯矩设计值：=-=（g+q）/11=31.11×/11=192.49kN·m=-（g+q）/14=-31.11×/14=-145.79kN·m=（g+q）/16=31.11×/16=127.57kN·m剪力设计值：=0.45（g+q）=0.45×31.11×8.13=113.82kN=0.60（g+q）=0.60×31.11×8.13=151.75kN=0.55（g+q）=0.55×31.11×8.1=138.6kN4.4承载力计算4.4.1正截面受弯承载力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=/3=6900/3=2300mm；又=b+=200+6900=7100。故取=2300mm。除B截面纵向钢筋排两排布置外。其余截面均布置一排。环境类别为一级，C20混凝土，梁的最小保护厚度c=30mm，一排纵向钢筋=500-35=465mm二排纵向钢筋=500-60=440mm。C20混凝土，=1.0，=9.6N/，=1.1N/；纵向钢筋采用HRB335钢，=300N/，箍筋采用HPB235钢，=210N/。正截面承载力计算过程列于下表。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M（kN·m）192.49-192.49127.57-145.79=/（b）或=/（）=0.0403=0.464=0.0267=0.3510.9790.6340.9860.773=/1409.462176.43927.461351.99选配钢筋（）216+418/414+416弯=1420120+522弯=2215320弯=941122+225弯=13624.4.2斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面尺寸：=-=465-80=385mm，因/b=385/200=1.9254，截面按下式验算：0.25b=0.25×1×9.6×200×465=223.2×N=192.49×N，截面满足要求。验算是否需要按计算配置箍筋0.7b=0.7×9.6×200×465=624.96×N=192.49×N 构造配筋，选用6160=0.17% =0.24×=0.24×=0.125%采用6双支箍筋，计算支座B左侧截面。调幅后受剪承载力应加强梁局部范围内将计算的箍筋面积增加20%或箍筋间距减小20%。现调整箍筋间距s=0.8×160=128mm最后取箍筋间距s=130mm。为了方便施工，沿梁长度不变。验算配筋率下限值：弯矩弯矩调幅时要求的配筋率下限为：0.3=0.3×1.1/210=0.157%。实际配筋率=56.6/（200×130）=0.217%0.20%满足要求。5.主梁设计主梁按弹性方法设计5.1荷载设计值为了简化计算将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来的永久荷载 10.18×8.4=85.51kN主梁自重（含粉刷）（0.8-0.08）×0.3×2.3×25+0.015×（0.8-0.08）×2×2.3×17）×1.2=15.92kN永久荷载设计值 G=85.51+15.92=101.43kN 取G=102kN 可变荷载设计值 Q=20.93×6.9=144.42kN 取Q=145kN 5.2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400mm×400mm的混凝土柱上，其计算跨度边跨 =6900-200-120=6580mm因0.025=164.5mma/2=185mm，取=1.025+b/2=1.025×6580+400/2=6944.5mm近似取=6950mm中跨 =6900mm主梁的计算简图如下，因跨度相差不超过10%，故可利用附表6-2计算内力5.3内力设计值及包络图5.3.1弯矩设计值弯矩M=G+Q式中系数、由附表6-2相应栏内查得=0.244×102×6.95+0.289×145×6.95=464.21kN·m=-0.267×102×6.95-0.311×145×6.95=-502.69kN·m=0.067×102×6.95+0.200×145×6.95=249.05kN·m5.3.2剪力设计值剪力V=G+Q式中系数、由附表6-2相应栏内查得=0.733×102+0.866×145=200.37kN=-1.267×102-1.311×145=-319.33kN=1.0×102+1.222×145=279.19kN5.3.3弯矩、剪力包络图弯矩包络图：第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载。由附表6-2知支座B或C的弯矩值为=-0.267×102×6.95-0.133×145×6.95=-323.31kN·m在第1跨内以支座弯矩=0，=-323.31kN·m的连线为基线。作G=102kN，Q=145kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：（G+Q）+=（102+145）×6.95-=464.45kN·m（与前面计算的=464.21kN·m接近）（G+Q）+=（102+145）×6.95-=356.58N·m在第2跨内以支座弯矩=-323.31kN·m，=-323.31kN·m的连线作为基线，作G=102kN，Q=0的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：G+=×102×6.95-323.31=-87.01kN·m第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载第1跨内：在第1跨内以支座弯矩=0，=-502.69kN·m的连线为基线。作G=102kN，Q=104kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：（102+145）×6.95-=404.65kN·m（102+145）×6.95-=237.09kN·m在第2跨内：=-0.267×102×6.95-0.089×145×6.95=-278.97kN·m以支座弯矩=-502.69kN·m，=-278.97kN·m的连线为基线，作G=102kN，Q=145kN的简支梁弯矩图，得（G+Q）+（-）=（102+145）×6.95-278.97+（-502.69+278.971）=144.10kN·m（G+Q）+（-）=（102+145）×6.95-278.97+（-502.69+278.971）=218.68kN·m第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载=-0.267×102×6.95-0.133×145×6.95=-323.31kN·m第2跨两集中荷载作用点处可变弯矩分别为：（G+Q）+=（102+145）×6.95-323.31=248.91kN·m（与前面计算的=249.05kN·m接近）第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：G+=×102×6.95-×323.31=128.53kN·mG+=×102×6.95-×323.311=20.76kN·m在第1跨内有可变荷载，在第2、3跨内没有可变荷载由附表6-2知支座B或C的弯矩值=-0.267×102×6.95-0.178×145×6.95=-368.66kN·m=-0.267×102×6.95+0.044×145×6.95=-144.94kN·m在第2跨内以支座弯矩=0，=-368.66kN·m的连线为基线，作G=102kN，Q=145kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：（G+Q）+=×（102+145）×6.95-×368.66=449.33kN·m（G+Q）+=×（102+145）×6.95-×368.66=326.44kN·m在第2跨内以支座弯矩=-368.66kN·m，=-144.94kN·m的连线作为基线，作G=102kN，Q=0的简支梁弯矩图，得第1个和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：G+（-）+=×102×6.95+（-368.66+144.94）-144.94=-87.15kN·mG+（-）+=×102×6.95+（-368.66+144.94）-144.94=161.73kN·m剪力包络图： 1跨=200.37kN；过第1个集中荷载后为200.37-102-145=-46.63kN；过第2个集中荷载后为-46.63-102-145=-293.63kN=-319.33kN；过第1个集中荷载后为-319.33+102+145=-72.33kN；过第2个集中荷载后为-72.33+102+145=174.67kN第2跨=279.19kN；过第1个集中荷载后为279.19-102=177.19kN。当可变荷载仅作用在第2跨时=1.0×102+1.0×145=247kN；过第1个集中荷载后为247-102-145=0。5.4承载力计算5.4.1正面受弯承载力跨内按T形截面计算，因=0.170.1。翼缘计算宽度按=6.9/3=2.3mm和b+=6.9m中较小值确定取=2.3mB支座边的弯矩设计值=-b/2=-502.69-247×0.4/2=-552.09kN·m。纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其余均1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列于下表。截 面1B2弯矩设计值（kN·m）464.21-502.69249.05-87.01=/（b）或=/（）=0.036=0.043=0.019=0.052=（1+）/20.9820.9780.9910.974=/2059.782347.021095.04389.25选配钢筋（）218+520=2080525弯=2454316+218=1112216=402主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。5.4.2斜截面受剪承载力验算截面尺寸：=-=730-80=650mm，因/b=650/300=2.174截面尺寸按下式验算：0.25b=0.25×1×9.6×300×730=525.6×kN=319.33kN，截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采用8200双肢箍筋，=249.69kN=200.37kN<，=-319.33kN>=279.19kN>，因此支座B截面左右不需配置弯起钢筋。验算最小配箍率：=0.17%0.24=0.16%，满足要求。次梁两侧附加横向钢筋的计算：次梁传来集中力=85.51+145230.51kN，=800-650=150mm，附加箍筋布置范围s=2+3b=2×150+3×200=900mm。取附加箍筋8200双肢，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。=639.86，吊筋选612（=678）由式2sin+mn=2×210×639.86×0.707+6×2×210×50.3=316.76×kN，满足要求。