北京交通大学夜大学设计任务书.docx
《北京交通大学夜大学设计任务书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京交通大学夜大学设计任务书.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
北京交通大学夜大学设计任务书
北京交通大学夜大学
《混凝土房屋结构设计》课程设计任务书
（整体式钢筋混凝土楼盖设计）
班级：
土木专升本10-2
学生姓名：
指导教师：
一、设计要求：
1、选定合宜的单向板肋形楼盖结构方案（柱网、梁格及构件尺寸）。
2、进行板、次梁和主梁的内力及配筋计算，并写出完整的设计
计算说明书。
3、绘制结构施工图一张。
内容包括:
梁板结构布置，板、次梁和主梁的配筋图及钢筋表等。
4、施工图绘制应符合《建筑结构制图标准》中关于线型、字体、
图例等各项规定。
二、设计资料：
1、某多层工业用仓库，楼盖平面总尺寸（轴线尺寸）如图所示。
楼梯间在此平面之外，不予考虑。
2、楼面活荷载标准值为q（数值见表）。
3、建筑作法：
楼面面层为20mm厚水泥砂浆抹面（20KN/M3）。
梁板的天花抹灰为15mm厚混合砂浆（17KN/M3）
4、材料选用：
混凝土：
采用C25级。
钢筋：
梁中受力纵筋采用HRB335级钢筋；
其他钢筋一律采用HPB235级钢筋
5、混凝土板伸入砖墙内120mm，次梁伸入砖墙内240mm,主梁伸入砖墙内370mm。
每位同学课选取下表中的一组楼面活荷载数据作为设计参数：
数据组别
活荷载q（kN/M2）
总长度L（M）
总宽度B（M）
1
7
28.5
16.2
2
7
28.5
18
3
7
28.5
21.6
4
7
28.5
18.9
5
7
27
16.2
6
7
27
18
7
7
27
21.9
8
7
27
18.9
9
7
30
18
10
7
30
18.9
11
6
28.5
16.2
12
6
28.5
18
13
6
28.5
21.9
14
6
28.5
18.9
15
6
27
16.2
16
6
27
18
17
6
27
21.9
18
6
27
18.9
19
6
30
16.2
20
6
30
18
21
8
28.5
16.2
22
8
28.5
18
23
8
28.5
21.9
24
8
28.5
18.9
25
8
27
16.2
26
8
27
18
27
8
27
18.9
28
8
27
21.9
29
8
30
16.2
30
8
30
18
31
7
30
16.2
32
7
30
21.9
33
8
30
18.9
34
8
30
21.9
35
6
30
18.9
36
6
30
21.9
三、楼盖结构布置
1、柱截面选用：
400X400mm，柱网：
5700X5400mm。
2、主梁：
由柱网可知主梁跨度为L=5400mm，梁高一般为跨度的1/15～1/10。
故主梁截面高度应满足h=L/15～L/10=5400/15～5400/10=（360～540）mm，取h=600mm，截面宽度一般梁高的取h/3～h/2=（200～300）mm,取b=300mm。
3、次梁：
由主梁间距可知次梁跨度为L=5700mm，梁高为跨度的1/18～1/12，梁宽为梁高的1/3～1/2。
故次梁截面高度应满足h=L/18～L/12=5400/18～5400/12=（300～450）mm，取h=450mm，截面宽度b=（1/3～1/2）h=（150～225）mm，取b=250mm。
4、板：
按高跨比条件要求：
连续单向板厚h≥L/40=1800/40=45mm，按工业建筑楼板要求最小板厚≥70mm。
故取板厚h=70mm。
如图1：
四、楼板设计
1、荷载：
板的恒荷载标准值：
20mm水泥砂浆面层0.02×20=0.4KN/㎡
70mm钢筋砼现浇板0.07×25=1.75KN/㎡
15mm板底混合砂浆0.015×17=0.255KN/㎡
小计：
2.41KN/㎡
板的活荷载标准值：
8KN/㎡（>4KN/㎡）
恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.3。
（工业建筑楼面活荷载标准值大于4.0KN/㎡时，活荷载分项系数取1.3）
板上的恒荷载设计值：
g=2.41×1.2=2.89KN/㎡
活荷载设计值：
q=8.0×1.3=10.4KN/㎡
荷载总设计值：
g+q=2.89+10.4=13.29KN/㎡
取1m宽的板带，则板上的线荷载设计值为g+q=2.89+10.4=13.29KN/m
2、计算简图：
次梁截面250mm×450mm，板在墙上支承宽度120mm。
按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：
边跨：
l01=ln+h/2=（1800-250/2-120）+70/2=1590mm﹤1.025ln=1.025×1555=1594mm，取l01=1590mm
中间跨：
l02=ln=1800-250=1550mm
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，计算简图如图2：
3、弯矩设计值见表1所示：
截面位置
1
Ｂ
2
Ｃ
弯距系数am
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0/m
1.59
1.55
1.55
1.59
M=am（g+q）l20/（KN•m）
3.06
-3.06
2.00
-2.40
4、正截面受弯承载力计算：
截面
1
Ｂ
2
Ｃ
弯距设计值M/（KN•m）
3.06
-3.06
2.00
-2.40
αs=M/α1fcbh20
3060000/（1×11.9×1000×50²）=0.103
0.103
2000000/（1×11.9×1000×50²）=0.067
2400000/（1×11.9×1000×50²）=0.081
ξ
0.109
0.109
0.069
0.085
轴线
A～B
C～D
计算配筋（mm²）
292
292
196
241
AS=ξbh0α1fc/fy
实际配筋（mm²）
Ф8@200
Ф8@200
Ф6@150
Ф8@200
As=302
As=302
As=198
As=302
轴线
B～C
计算配筋（mm²）
292
292
0.8×196=157
0.8×241=193
实际配筋（mm²）
Ф8@200
Ф8@200
Ф6@150
Ф6@150
As=302
As=302
As=198
As=198
板厚70mm，h0=70-20=50mm。
板宽b=1000mm，C25混凝土，α1=1，fc=11.9N/mm2;
235钢筋，fy=210N/mm2ft=1.27N/mm2。
板配筋的计算过程见表2所示。
对轴线
～
板带中间的板块跨中和支座弯矩设计值折减20%时，近似对钢筋面积乘以0.8。
验算设计条件是否满足要求：
1）所计算的ξ均小于0.35，符合塑性设计原则；
2）最小配筋率：
As/bh=198/1000×70×100%=0.28%>ρmin=0.45ft/fy=0.27％，同时也大2%,满足要求。
5、楼板配筋详附图1“楼板平面配筋图”
五、次梁设计
按考虑塑性内力重分布设计，根据本楼盖的实际情况，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2.89×1.8=5.20KN/m
次梁自重0.25×（0.45-0.07）×25×1.2=2.85KN/m
次梁粉刷0.015×（0.45-0.07）×2×17×1.2=0.23KN/m
小计：
g=8.28KN/m
活荷载设计值：
q=10.40×1.8=18.72KN/m
荷载总设计值：
g+q=8.28+18.72=27.00KN/m
2、计算简图：
次梁在砖墙上的支承长度为240mm，主梁截面为300×600mm。
计算跨度：
边跨：
l01=ln+a/2=（5700-120-300/2）+240/2=5550mm
﹤1.025Ln=1.025×（5700-120-300/2）=1.025×5430=5568mm取L01=5550mm
中间跨：
l02=ln=5700-300=5400mm
因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。
次梁计算简图如图3：
3、次梁弯矩及剪力设计值计算：
次梁弯矩设计值的计算见表3所示：
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
弯距系数am
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0/m
5.55
5.55
5.40
5.40
M=am（g+q）l20/（KN•m）
75.61
75.61
49.21
56.24
次梁剪力设计值的计算见表4所示：
截面位置
A
（边跨跨中）
Ｂ（左）
（离端第二支座）
Ｂ（右）
（离端第二支座）
Ｃ
中间支座
弯距系数av
0.45
0.6
0.55
0.55
计算跨度ln/m
5.43
5.43
5.40
5.40
V=av（g+q）ln/KN•m
66.00
88.00
80.20
80.20
4、次梁承载力计算：
（1）正截面受弯承载力：
跨内按T形截面计算，翼缘宽度按跨度：
bf’=L0/3=5550/3=1850mm；
按梁净距：
bf’=b+sn=250+1550=1800<1850mm，故翼缘宽度取bf’=1800mm，所有截面配筋均布置一排,h0=h-35=450-35=415mm。
C25砼，α1=1，fc=11.9N/mm2;ft=1.27N/mm2,纵向钢筋采用HRB335钢筋，fy=300N/mm²，箍筋采用HPB235钢筋，fyv=210N/mm²。
经判断，跨内截面均属于第一类T形截面。
次梁正截面配筋计算见表5所示：
截面
1
Ｂ
2
C
M/（KN•m）
75.61
75.61
49.21
56.24
支座αs=M/α1fcbh20
跨中αs=M/α1fcbfh20
75610000/（1×11.9×1800×415²）=0.021
75610000/（1×11.9×250×
415²）=0.148
49210000/（1×11.9×1800×415²）=0.013
56240000/（1×11.9×250×415²）=0.110
ξ
0.021
0.161
0.013
0.117
计算配筋（mm²）:
支座AS=ξbh0α1fc/fy
跨中AS=ξbfh0α1fc/fy
0.021×1800×415×1×11.9/300
=623
0.161×250×415×1×11.9/300
=663
0.013×1800×415×1×11.9/300
=386
0.110×250×415×1×11.9/300
=453
实际配筋（mm²）
2ф14+2ф16
2ф14+2ф16
3ф14
3ф14
As=709
As=709
As=461
As=461
验算设计条件是否满足要求：
1）所计算的ξ均小于0.35，符合塑性设计原则；
2）最小配筋率：
As/bh=461/250×450×100%=0.41%>ρmin=0.45ft/fy=0.19％，同时也大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、最小配箍率验算。
1）验算截面尺寸：
hW=h0-hf’=415-70=345mm，因hW/b=345/250=1.38﹤4，为厚腹梁，故截面尺寸按下式验算：
0.25βcfcbh0=0.25×1×11.9×250×415=308KN﹥Vmax=88KN
故截面尺寸满足要求。
2）计算所需腹筋：
0.7ftbh0=0.7×1.27×250×415=92KN﹥Vmax=88KN,故次梁只需构造配箍。
采用Ф8双肢箍筋，取箍筋间距S=200mm，为方便施工，箍筋间距沿梁长不变。
3）验算配箍率下限值：
次梁弯矩调幅时其受剪承载力应加强，梁局部范围内计算的箍筋面积增大20%或箍筋间距减小20%。
其要求的配箍率下限为：
0.3ft/fyv=（0.3×1.27/210）%=0.18%，取箍筋间距S=200mm，
则实际配筋率ρSV=ASV/bs=[100.5/（250×200）]%=0.2%﹤0.18%,满族要求。
依据《混凝土结构》上册99页表6-2，取箍筋间距S=200mm。
为方便施工，沿梁长不变。
验算配箍率下限值：
弯矩调幅时要求的配箍率下限为：
0.3ft/fyv=0.3×1.1/210=0.00157，
实际配筋率ρSV=ASV/bs=56.6/（200×200）=0.00142﹤0.00157,不满足要求，将间距调整为150mm，经验算，符合要求。
六、主梁设计
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）
次梁传来恒荷载8.28×5.7=47.20KN
主梁自重（含粉刷）1.2×[（0.6-0.07）×0.3×1.8×25+2×（0.6-0.07）×0.015×1.8×17]
=1.2×[7.16+0.49]=9.18KN
恒荷载G=47.20+9.18=56.38KN取G=60.0KN
活荷载Q=18.72×5.7=106.71KN取Q=110KN
2、计算简图：
主梁端部支承在墙上，支承长度370mm，中间支承在混凝土柱上（400×400mm²），主梁按连续梁计算，其计算跨度：
边跨：
ln1=5400-120-200=5080mm，因0.025ln1=127mm﹤a/2=370/2=185mm
取l01=1.025ln1+b/2=1.025×5080+400/2=5407mm近似取5410mm。
中间跨：
l02=5400mm
主梁的计算简图如图4。
3、内力设计值及包络图：
（1）弯矩设计值：
内力计算采用等跨连续梁的内力系数表进行，跨内和支座截面的最大弯矩按式M=k1Gl0+k2Ql0计算，式中k1、k2由《混凝土房屋结构设计》377页表A-2中查得。
不同荷载组合下各截面的弯矩计算结果见表6所示。
主梁的弯矩计算（KN•m）
项次
荷载简图
k/M1
k/MB
k/M2
k/MC
恒载作用下各跨内支座截面最大弯矩
0.244/
79.2
-0.267/-86.7
0.067/
21.7
-0.267/
-86.7
求1、3跨内活荷载作用下截面最大正弯矩及2跨内截面最小弯矩
0.289/
172
-0.133/-79.2
-0.133/
-79
-0.133/
-79.2
求2跨内活荷载作用下最大截面弯矩及1、3跨内截面最小弯矩
-0.044/-26.2
-0.133/-79.2
0.200/
118.8
-0.133/
-79.2
求B、C支座截面活荷载作用下最大负弯矩
0.229/
136.3
-0.311/-184.8
0.170/
101.0
-0.089/
-53.0
组合项次Min（KN•m）
①+③
①+④
①+②
①+②或③
53.0
-271.5
-57.3
-165.9
组合项次Max（KN•m）
①+②
①+③
251.2
140.5
（2）弯矩包络图：
荷载
+
组合时，1、3跨内将出现最大正弯矩及第2跨内出现最小弯矩（荷载绝对值）。
第1跨：
MA=0,MB=-86.7-79.2=-165.9KN•m，以这两个支座弯矩的连线为基线，叠加边跨在集中荷载G+Q=60KN+110KN=170KN作用下的简支梁弯矩图。
则离端第一个集中荷载下的弯矩值为M11=1/3•（G+Q）l01-1/3•MB=1/3×170×5.41-1/3×165.9=251.3KN•m，第二个集中荷载下的弯矩为M12=1/3•（G+Q）l01-2/3•MB=1/3×170×5.41-2/3×165.9=196KN•m；
则1跨内控制截面计算简图及弯矩如图5：
第2跨：
Mb=-165.9KN•m,Mc=-165.9KN•m，以这两支座弯矩的连线为基线，叠加集中荷载G=60KN,则：
M21=1/3•Gl02-Mc＝1/3×60×5.4-165.9=-57.9KN•m，
M22=1/3•Gl02-Mc＝1/3×60×5.4-165.9=-57.9KN•m
2跨内控制截面计算简图及弯矩如图6：
第三跨与第1跨对称。
荷载
+
组合得到的弯矩如图7：
荷载组合：
+
时，第1、3跨内将出现最小弯矩（在G作用下）及第2跨内将出现最大弯矩（在G+Q作用下）。
因MA=0.MB=-165.9KN•m，Mc=-165.9KN•m，MD=0，则
M11=1/3•Gl01-1/3•MB=1/3×60×5.41-1/3×165.9=52.9KN•m
M12=1/3•Gl01-2/3•MB=1/3×60×5.41-2/3×165.9=-2.4KN•m
M21=1/3•（G+Q）l02-Mc=1/3×170×5.4-165.9=140.1KN•m，
M22=1/3•（G+Q）l02-Mc=1/3×170×5.4-165.9=140.1KN•m
=140.1KN•m
第三跨与第1跨对称。
荷载
+
组合得到的弯矩图如图8：
+
荷载组合时，B、Ｃ支座截面出现最大负弯矩,因
MA=MD=0，MB=-271.5KN•m，Mc=-139.7KN•m，则：
M11=1/3•（G+Q）l01-1/3•MB=1/3×170×5.41-1/3×271.5=216.1KN•m
M12=1/3•（G+Q）l01-2/3=1/3×170×5.41-2/3×271.5=125.6KN•m
M21=1/3•（G+Q）l02-[2/3•（MB-Mc）+Mc]=1/3×170×5.4-227.57=78.4KN•m
M22=1/3•（G+Q）l02-[1/3•（MB-Mc）+Mc]=1/3×170×5.4-183.63=122.4KN•m
M31=1/3•Gl03-2/3•Mc=1/3×60×5.41-2/3×139.7=15.2KN•m
M32=1/3•Gl03-1/3•Mc=1/3×60×5.41-1/3×139.7=61.6KN•m
荷载
+
组合得到的弯矩图如图9：
由图7、图8、图9叠加相加得到主梁的弯矩包络图如图10：
3）剪力设计值：
剪力V=k3G+k4Qk3、k4由《混凝土房屋结构设计》377页表A-2中查得。
不同荷载组合下各截面的剪力计算结果见表7所示。
主梁的剪力计算（KN）
项次
荷载简图
k/VA
k/VB左
k/VB右
①
求恒荷载作用下各支座剪力
0.733/
44.0
-1.267/
-76.0
1.000/
60.0
②
求A、D支座的最大剪力
0.866/
95.3
-1.134/
-124.8
0.000/
0.0
求B支座左、右的最大剪力
0.689/
75.8
-1.311/
-144.2
1.222/
134.4
组合项次±Vmax（KN）
①+②
①+
①+
-220.2
194.4
荷载
+
组合时：
VAmax=139.3KN,至第一跨第一集中荷载处剪力突变为V11=139.3-170=-30.7KN，至第二集中荷载处剪力突变为V12=-30.7-170=-200.7KN，
荷载
+
组合时，VB最大，其VB左=-220.2KN，VB右=194.4KN，则第一跨集中荷载处剪力顺次为（从右至左）V12=-220.2+170=-50.2KN,V11=-50.2+170=119.2KN,其它剪力按顺序推算可得。
主梁剪力包络图如图6：
4）承载力计算：
（1）主梁跨内按T形截面计算，翼缘宽度取bf’=l/3=5400/3=1800mm；
又bf’=b+sn=5400＞1800mm,故取bf’=1800mm；
梁高：
h=600mm，b=300mm，所有截面均布置一排钢筋，h0=600-35=565mm，翼缘厚hf’=70mm，C25混凝土α1=1，fc=11.9N/mm2;ft=1.27N/mm2，箍筋采用
235钢筋，fyv=210N/mm2。
纵向钢筋采用HRB335，fy=300N/mm2。
（2）判断梯形截面：
α1fcbf’hf’（h0-hf’/2）=1×11.9×1800×70×530
=794KN•m>251.3KN•m
故各跨中截面属于第一类T形截面。
（3）支座截面按矩形计算。
（4）正截面受弯配筋计算见表8所示：
截面
1
B
2
弯矩设计值
M（kN·m）
251.3
取252
-271.5
取272
140.1
取141
57.9
取58
V0b/2（kN·m）
170×0.4/2=34
M-V0b/2
-238
αs=M/α1fcbh20
252000000/（1×11.9×1800×5652）=0.037
238000000/（1×11.9×300×5652）
=0.210
141000000/（1×11.9×1800×5652）
=0.021
58000000/（1×11.9×300×5652）
=0.051
ξ
0.038
0.238
0.021
0.052
计算配筋（mm2）
AS=α1fcbξh0/fy
1533.0
1600.0
848.0
350.0
实际配筋（mm2）
5
20
AS=1570
3
22+2
20
AS=1768
3
20
AS=942
3
20
AS=942
主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。
（5）斜截面受剪承载力：
验算截面尺寸：
hW=h0-hf’=565-70=495mm,因hW/b=495/300=1.65<4，截面尺寸按下式验算
0.25βcfcbh0=0.25×1×11.9×300×495=442KN>Vmax=221kN,截面尺寸满足要求。
计算所需腹筋：
采用
10@200双肢箍筋，
由Vcs=0.7ftbh0+1.25fyv（
升级会员 