混凝土结构课程设计Word下载.docx
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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
2
小计:
3.49kN/m2取3.5kN/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=-Mb=(g+q)l012/11=12.6*1.952/11=4.36kN.m
Mc=-(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,fc=11.9N/mm2,fy=210N/mm2;
板配筋计算的过程如下表:
截面1B2C
4.362.853.25弯矩设计值(kN.m)-4.36
0.0650.0650.030.034αs=M/a1fcbh02
ξ=1-(1-2αs)1/20.0670.0670.030.035轴线计算配筋(mm2)304304136159①~②,AS=ξbh0fc/fy
⑤~⑥实际配筋(mm2)φ8@150φ8@150φ8@180φ8@180
As=335As=335As=279As=279
轴线计算配筋(mm2)3043040.8*136=0.8*305=②~⑤AS=ξbh0fc/fy109127
实际配筋(mm2)φ8@150φ8@150φ8@180φ8@180
计算结果表明,ξ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
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=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,α1=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。
截面1B
111.68弯矩设计值(kN.m)-111.68
73.85
C85.05
第5/9页
αs=M/α1fcbh02或αs=M/α1fcb'
fh02ξ=1-(1-2αs)1/2
As=ξb'
fh0fc/fyAs=ξbh0fc/fy选配配筋(mm2)
0.01220.012529
0.0080.008353
0.0090.009397
3φ183φ183φ163φ16As=763As=763As=603As=603
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:
0.25βcfcbh0=0.25*1*9.6*200*465=223.2kN>
Vmax=115.06kN。
故截面尺寸满足要求。
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
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
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:
第6/9页
4)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
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
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.m②第1、2跨有活荷载,第3跨没有活荷载
第1跨内:
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.m③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:
第7/9页
剪力包络图:
①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;
-308.3+86+152=-70.3kN;
-70.3+86+152=167.7kN。
②第2跨
VBR,max=1.0*86+1.222*152=271.7kN;
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;
238-86-152=0kN,剪力包络图如图所示:
5)承载力计算
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。
第8/9页
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1B弯矩设计值(kN.m)367.7-398.2αs=M/α1fcbh02或0.0360.042αs=M/α1fcb'
fh02γs=[1-(1-2αs)1/2]/20.980.98AS=M/γsh0fy16951913选配配筋(mm2)4φ257φ20
As=1963As=2200
193.40.0190.998823φ20As=942
-68.40.0070.9963102φ20As=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0.45ft/fy=0.45*(1.27/360)=0.158%大,同时大于0.2%,满足要求。
斜截面受剪承载力计算包括:
f=590-100=490mm,hw/b=490/250=1.96<
0.25βcfcbh0=0.25*1*9.6*250*590=354.0kN>
Vmax=265.0kN。
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
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
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。
五总结
本次设计中首先要解决的问题是对所做题目的理解。
简单的文字描述总是生涩难懂,但倘若联系实际生活,再来看问题时,一切开始显得清晰,再加上老师的指点,便可以把自己究竟该作何工作搞清楚。
这也给我一启示,我们要解决的诸多问题都源自生活,若要解决它,联系实际是个很不错的选择。
通过本次课程设计,我对混凝土结构有了较为深入的了解,虽然只是对一个问题的简单模拟,但麻雀虽小五脏俱全,我对相关问题的解决已经有了一定的认识,对混凝土结构这门课程也有了更为透彻的感悟。
本次课程设计,锻炼了我分析问题和解决问题的能力,为今后相关问题的解决积累了宝贵经验,也增强了自己的耐心与自信,受益匪浅。
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