大工钢筋混凝土结构课程设计答案.docx
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大工钢筋混凝土结构课程设计答案
网络教育学院
钢筋混凝土结构课程设计》
题目:
达开水电站厂房单向板设计
学习中心:
昆明五华智源培训学校学习中心专业:
土木工程
年级:
2013年春季
学号:
************
学生:
邓北京指导教师:
1基本情况本章需简单介绍课程设计的内容,包括厂房的尺寸,板的布置情况等等内容。
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C25,主梁、次梁受力钢筋采用HRB335级钢筋,其他采用HPB235级钢筋。
1.2楼盖梁格布置及截面尺寸确定
确定主梁的跨度为6.3m,次梁的跨度为5.4m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.1m。
楼盖结构的平面布置图如图所示。
按高跨比条件要求板的厚度h≥l/40=2300/40=57.5mm,对工业建筑的楼板,要求h80mm,所以板厚取h80mm。
次梁截面高度应满足=(1/18~l/12)=(1/18~1/12)=300~450mm,取h=400mm,截面宽b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×400=133~200mm,取b=180mm。
主梁截面高度应满足h=(1/14~1/8)l=(1/15~1/10)×6300=450~788mm,取hz=650mm,截面宽b=(1/3~1/2)hz=(1/3~1/2)×650=217~325mm,取b=250mm。
柱的截面尺寸b×h=400×400mm2。
柱
柱
次梁(400x180)
板()
主梁(650x250)
楼盖结构平面布置图
可修改编辑
2单向板结构设计
2.1板的设计本节内容是根据已知的荷载条件对板进行配筋设计,按塑性理论进行计算。
(1)、荷载计算恒荷载标准值计算,取1m宽板带计算:
面层0.02×20=0.4kN/m
板自重板厚×γ1×=0.08×25×1=2.0kN/m
板底抹灰粉刷厚度×γ×1=0.015×17×1=0.255kN/m
2永久荷载设计值:
gk=1.2(0.4+2+0.255)=3.186KN/m
活载设计值:
qk=10kN/m2×1.3=13kN/m
荷载设计值总值:
gk+qk=16.186≈16.2kN/m
(2)、跨度计算
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=180mm,现浇板在墙上的支承长度为a=120mm,则按塑性内力重分布设计,板的计算跨度为:
中跨:
l0=ln=2100-180=1920mm边跨:
按以下两项最小值确定l0=ln+1/2hB=(2100-120-180/2)+80/2=1930mml0=Ln+1/2a=(2100-120-180/2)+120/2=1950mm所以边跨板的计算取l0=1930mm。
板的计算简图如下所示。
板的计算简图
3)内力计算
计算简图
因边跨与中跨的计算跨度相差
19301920
1931092109200.52%,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下表
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
M
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0
(m)
l01=1.930
l01=1.930
l02=1.920
l02=1.920
M=α(gk+qk)l02
(kN.m)
5.486
-5.486
3.732
-4.266
4.配筋计算
根据各跨跨中及支座弯矩可列表计算如下:
板宽b=1000mm,板厚h=80mm,αs=20mm,则h0=80-20=60mm,C25混凝土,α1=1.0,fc=11.9N/mm,HPB235钢筋,fy=210N/mm2。
位于次梁内跨上的板带,其内区格四梁整体连接,故其中间跨的跨中截面(M2、
M3)和中间支座(Mc)计算弯矩可以减少20%,其他截面则不予以减少。
板的配筋计算
截面
1
B
2
C
M(kN.m)
M1
MB
M2
0.8M2
Mc
0.8Mc
5.486
-5.486
3.732
2.986
-4.266
-3.413
1fcbh02
42.84
42.84
42.84
42.84
42.84
42.84
M
s2
1fcbh02
0.128
-0.128
0.087
0.070
-0.100
-0.080
112s
0.137
-0.137
0.091
0.073
-0.106
-0.083
Asbh01fc/fy
466
-466
310
249
-361
-283
选钢筋
φ10@160
φ10@180
φ8@140
φ8@180
φ8@130
φ8@170
实际配筋
AS=491m
m2
AS=436mm2
AS=359mm2
AS=279mm2
AS=387mm2
AS=296mm2
最小配筋率ρ=As/bh=249/(1000*60)=0.42%>ρmin=0.2%。
2.2次梁的设计
本节内容是根据已知的荷载条件对次梁进行配筋设计,按塑性理论进行计算
1.确定次梁计算跨度及计算简图
当按塑性内力重分布计算时,其计算跨度:
中跨:
l0=ln=5400-250=5150mm
边跨:
l0=1.025ln=1.025×(5400-120-250/2)=5284mm
l0=ln+a/2=(5400-120-250/2)+240/2=5275mm边跨计算跨度上式计算中取小值,即l0=5275mm
当跨差不超过10%时,按等跨连续梁计算,计算简图如下:
A
B
C
C
B
A
计算简图
2.荷载计算
由板传来:
3.186×2.1=6.691kN/m
次梁肋自重:
0.18×(0.4-0.08)×25×1.2=1.728kN/m
次梁粉刷重:
0.015×2×(0.4-0.08)×17×1.2=0.196
小计:
g=8.615KN/m
活荷载设计值:
q=13*2.1=27.3KN/m
荷载总设计值:
q+g=27.3+8.615=35.915KN/m,取荷载为35.92KN/m。
3.内力计算
52755150
因边跨与中跨的计算跨度相差527551502.4%,小于10%,可按等跨连续板
5150
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
α值:
次梁弯矩值计算
截面位置
1边跨跨中
B离端支座
2
C跨中支座
弯矩系数α
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
5275
5275
5150
5150
M=α(g+q)l02(kN.m)
90.86
-90.86
59.54
-68.05
β值:
次梁剪力值计算
截面位置
A
B左离端第二支座
B右离端第二支座
C跨中支座
剪力系数β
0.45
0.6
0.55
0.55
净跨度
5.15
5.15
5.15
5.15
V=β((g+p)ln(kN)
83.24
110.99
101.74
101.74
其中,M=α(g+p)l02
V=β((g+p)ln
4.正截面强度计算
1)次梁跨中按T形截面计算,T形截面的翼缘宽度b'f,按b'fl/3=5150/3=1717mm,且b'fs0bc=2010+180=2190mm考虑,故取b'f=1717mm。
支座截面按bchc矩形截面计算,梁高h=400mm,h0=400-35=365mm,翼缘厚hf=80mm。
判定是第几类T形截面:
1fcb'fhf(h0h/2)1.011.9171780(36580/2)531.24106N.mm均大于边跨跨中弯矩和中跨跨中弯矩,故属于第一类T形截面。
2)、钢筋截面计算如下次梁正截面承载力计算如下:
次梁正截面承载力计算
截面
1
B
2
C
M(kNm)
90.86
-90.86
59.54
-68.05
MMs或s
1fcbh01fcbfh0
0.035
0.318
0.022
0.209
112s
0.036
0.397
0.022
0.237
Asbh0fc/fy
895
1035
547
618
选择钢筋
3φ20(弯1)
4φ20(弯2)
3φ16(弯1)
3φ18(弯1)
实际配筋
941mm2
1256mm2
603mm2
763mm2
5.斜截面强度计算
次梁斜截面承载力计算如下:
次梁斜截面承载力计算
截面
A
B左
B右
C
V(kN)
83.24
110.99
101.74
101.74
0.25cfcbh0
195.5kN>
83.24kN
截面满足
182.1kN>
110.99kN截面满足
182.1kN>
101.74kN截面满足
195.5kN>
101.74kN截面满足
Vc0.7ftbh0(kN)
64.9kN<83.24kN需配箍筋
60.5kN<110.99kN需配箍筋
60.5kN<
101.74kN需配箍筋
64.9kN<
101.74kN需配箍筋
箍筋肢数、直径
2φ6
2φ6
2φ6
2φ6
AsvnAsv1
57
57
57
57
s1.25fyvAsvh0/(VVc)
355.92
131.5
159.7
189.8
实配箍筋间距
150mm
不足150mm,用Asb补充
150mm
150mm
VcsVC1.25fyvh0Asv/s
116.91kN
>83.24kN
108.9kN<
110.99kN
108.9kN>
101.74kN
116.9kN>
101.74kN
Asb(VVcs)/0.8fysina
/
40.4mm2
/
/
选配弯起钢筋
由于纵向钢筋充足,可弯起1φ20
1φ20
由于纵向钢筋充足,可弯起1φ16
由于纵向钢筋充足,可弯起1φ18
实配钢筋面积
314.2mm2
314.2mm2
201.1mm2
254.5mm2
6.构造配筋要求:
沿全长配置封闭式箍筋,每一根箍筋距支座边50mm处开始布
置,在简支端的支座范围内各布置一根箍筋。
2.3主梁的设计
本节内容是根据已知的荷载条件对主梁进行配筋设计,按弹性理论进行设计。
主梁内力计算按弹性理论计算。
1.确定次梁计算跨度及计算简图
柱截面选用350mm×350mm,由于钢筋混凝土主梁抗弯刚度较钢筋混凝土柱大的多,故可将主梁视作铰支于钢筋混凝土柱的连续梁进行计算。
主梁端部支承于砖壁柱上,其支承长度a=370。
则主梁计算跨度:
中跨:
l0lnb柱/2b柱/26300350350/2350/26300mm。
边跨:
ln1=0.025*(6300-350/2-120)=6005mm,
因为0.025ln1=0.025*(6300-350/2-120)=150.1所以边跨取:
l0lnb柱/20.025ln6300350/2120350/20.02560056330mm,
lna/2b柱/26005370/2350/26365mm,边跨计算跨度取小值,即l0=6330mm;因跨度相差不超过10%,可按等跨梁计算,计算简图如下:
2、荷载计算:
次梁传来的永久荷载:
次梁恒载×主梁间距=8.615×6.3=45.57kN主梁自重(折算成集中荷载):
1.2250.25(0.65-0.08)2.1=8.978KN梁底及梁侧抹灰(折算成集中荷载):
1.2170.015(0.65-0.08)22.1=0.733KN永久荷载设计值合计:
G=55.281KN由次梁传来可变荷载:
Q=27.35.3=144.69KN永久和可变荷载合计:
G+Q=199.971KN
3.内力计算
1)、Mk1GLk2QL
其中,k1k2可由书中表查取,L计算跨度,对于B支座,计算跨度可取相邻两跨的平均值。
主梁弯矩计算
项次
荷载简图
k/M1
k/MB
k/M2
k/Mc
①
0.244
0.267
0.067
0.267
108.57
108.57
99.45
27.18
②
0.289
207.45
0.133
95.24
/
0.133
95.24
③
/
0.133
95.24
0.200
142.88
0.133
95.24
0.311
0.089
④
0.229
222.71
0.170
63.73
164.38
121.45
0.178
0.274
0.044
⑤
127.47
/
196.68
31.51
Mmin
组合项次
①+④
①+④
①+④
①+②
(kNm)
组合值
263.83
-331.28
148.63
-203.81
Mmax
组合项次
①+②
①+③
①+③
①+⑤
(kNm)
组合值
306.9
-203.81
170.06
-77.06
2)、Vk3Gk4Q
其中,k3k4可由书中表查取,
主梁剪力计算
项次
荷载简图
k/VA
k/VB左
k/VB右
①
0.733
47.20
1.267
81.58
1.000
64.39
②
0.866
1.134
0
0
98.20
128.60
③
0.133
0.133
1.00
113.4
15.08
15.08
④
0.689
1.311
1.222
78.13
148.67
138.57
⑤
0.822
93.21
1.178
133.59
0.222
25.17
Vmin(kN)
组合项次
①+②
①+④
①+④
组合值
145.4
-230.25
202.96
4、主梁正截面和斜截面承载力计算:
正截面配筋计算
主梁跨中按T形截面计算,T形截面的翼缘宽度bf,按bfl/36300/32100bs06300mm,故取bf2100mm;
梁高:
h=650,h0=650-35=615mm(边跨),h0=650-35=615mm(中间跨);翼缘厚:
hf80mm
判定是第几类T形截面:
1fcb'fhf(h0hf/2)1.011.9210080(61580/2)1061149.54kN.m均大于边跨跨中弯矩和中跨跨中弯矩,故属于第一类T形截面。
2)、钢筋截面计算如下
支座截面按b×h=250mm×650mm的矩形截面计算。
离端第二支座B按布置两排纵向钢筋考虑,取h0=650-70=580mm,其他中间支座按布置一排纵向钢筋考虑,取h0=615mm。
主梁正截面承载力计算如下:
主梁正截面承载力计算
截面
1
B
2
M(kNm)
306.9
-331.28
170.06
-77.06
1fcbh02(1fcb'fh02)
9452
1001
9452
1125
MM
s2或s2
1fcbh021fcbfh02
0.032
0.331
0.018
0.068
112s
0.033
0.419
0.018
0.070
Asbh0fc/fy
1691
2410
922
427
选择钢筋
4φ25(弯1)
5φ25(弯2)
3φ20(弯1)
2φ18(弯1)
实际配筋
1963mm2
2454mm2
942mm2
509mm2
5.斜截面强度计算主梁斜截面承载力计算如下:
主梁斜截面承载力计算
截面
A
B左
B右
V(kN)
145.4
230.25
202.96
hwh0hf58080500mm,因hw/b500/25024,截面尺寸按下式计算
0.25cfcbh0
457.4kN>145.4kN截面满足
431.4kN>
230.25kN
431.4kN>
202.96kN
截面满足
截面满足
剪跨比:
2100/5803.623,取3.0
Vc1.75ftbh0/
(1)(kN)
85.43kN<145.4kN需配箍筋
80.57kN<
230.25kN需配箍筋
80.57kN<
202.96kN需配箍筋
箍筋肢数、直径
2φ8
2φ8
2φ8
AsvnAsv1
101
101
101
s1.0fyvAsvh0/(VVc)
311
117
144
实配箍筋间距
150
不足150mm,用Asb
补充
不足150mm,用Asb
补充
VcsVC1.0fyvh0Asv/s
124.23kN<145.4kN
,不满足
117.16kN<230.25k
N,不满足
117.16kN<202.96k
N,不满足
Asb(VVcs)/0.8fysina
124.7mm2
666.4mm2
505.6
选配弯起钢筋
1φ25
2φ25
2φ25
实配钢筋面积
490.9mm2
982mm2
982mm2
验算最小配筋率
svAsv/bs0.00270.24ft/fyv0.24*1.27/3000.0012,满足要求。
6、两侧附加横向钢筋的计算
由次梁传于主梁的集中荷载F=G+Q=45.57+113.4=158.97kN,h1=650-450=200mm
附加箍筋布置范围:
s=2h1+3b=2×200+3×200=1000mm
取附加箍筋φ8@200mm,则在长度范围内可布置箍筋的排数:
m=1000/200+1=6排,梁两侧各布置三排。
另加吊筋1φ18,Asb=254.5mm2,则由2fyAsbsin45°+m.nfyvAsv1=2×300×54.5×0.707+6×2×300×50.3=181.08kN>F=158.97kN,满足要求。
配筋图如下:
精选资料
配筋图
板的配筋图
次梁的配筋图
主梁的配筋图
3心得体会
本课程设计注重理论联系实践,通过设计将规范数据、绘图、配筋计算、验算等有机的结合起来,这样可以在设计的时候一边设计主题轮廓,不明白的地方参考书籍,还有一些系数翻查资料,以便准确的取值,验算。
以前不是很熟悉的地方,没有相同的地方,通过这次设计,对其中的理解更加形象具体,荷载的计算,传递以及不同荷载下的组合方式,哪一种最为不利,为了保证安全系数,可以设计的更加合理、安全、适用。
记得在计算荷载的时候,翻看资料,对永久荷载及可变荷载不同的取值的把握,水利和土木工程不同,水利上永久荷载一般取1.05,可变荷载根据荷载形式的不同取值不同,一般取1.2,而土木工程当永久荷载对结构产生的效应对结构不利时,对由可变荷载效应控制的组合取γG=1.2;对由永久荷载效应控制的组合,取γG=1.35。
当产生的效应对结构有利时,—般情况下取γG=1.0;当验算倾覆、滑移或漂浮时,永久荷载效应一般是对结构有利的,荷载分项系数一般应取小于1.0的值;对其余某些特殊情况,应按有关规范采用。
而对可变荷载分项系数γQ:
—般情况下取γQ=1.4;但对工业房屋的楼面结构,当其活荷载标准值>4kN/㎡时,考虑到活荷载数值已较大,则取γQ=1.3。
还有荷载传递时弯矩的计算方式,跨度的计算方式,以及荷载不同破坏形式的判定,如何计算、验算等更加清晰明了,对于工业上的要求等等也有所了解。
还有就是对于计算出来的截面积,如何配筋更加合理、经济也是一个问题。
总之,通过这次设计我受益匪浅。
以后会更加努力、钻研。
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