钢筋混泥土实践设计.docx
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钢筋混泥土实践设计
钢筋混凝土
-单向板肋梁楼盖设计
一、设计资料:
某民用建筑办公楼,采用框架结构,采用钢筋混凝土现浇整体式肋形楼盖,结构布置如附图。
1)楼面为水磨石地面,恒载标准值0.65kN/m2;板底抹灰20mm厚(容重为17kN/m3);
2)钢筋除主梁和次梁的主筋采用HRB335钢筋外,其余均为HPB235钢筋;
3)楼面荷载为4KN/M2,柱网尺寸A=7.5M,B=5.0M,砼的等级为C35
二、.楼盖梁格布置及截面尺寸确定
确定主梁的跨度为7.5m,次梁的跨度5m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.5m。
楼盖结构的平面布置图如图所示
三、单向板设计
单向板按弹性理论计算内力.按高跨比条件要求板的厚度h≥l/40=2500/40=62.5㎜,对于民用建筑的楼板,要求h≥80㎜,所以板厚取h=80㎜。
次梁截面高度应满足(1/18~1/12)l=(1/18~1/12)×5000=280~420mm,取h=400mm,截面宽b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×450=150~225mm,取b=200mm.主梁截面高度应满足h=(1/14~1/8)l=(1/14~1/8)×7500=536~937mm,取h=900mm,截面宽度b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×900=300~450mm,取b=400mm。
1)、荷载计算
恒荷载标准值
楼面为水磨石地面:
0.65kN/㎡
80mm厚钢筋混凝土板:
0.08×25=2.0kN/㎡
20mm厚混板底抹灰:
0.02×17=0.34kN/㎡
小计2.99kN/㎡
活荷载标准值:
4.0kN/㎡
因为是民用办公楼盖且楼面活荷载标准值等于
,所以活荷载分项系数取1.4,
恒荷载设计值:
g=2.99×1.2=3.486kN/㎡
活荷载设计值:
q=4×1.4=5.60kN/㎡
荷载设计总值:
g+q=9.086kN/㎡,近似取9.1kN/㎡
(2)、计算简图
取1m板宽作为计算单元,板的实际结构如图所示,由图可知:
次梁截面宽为b=200m,现浇板在墙上的支承长度为a=
,则按塑性内力重分布设计,板的计算跨度为:
边跨按以下二项较小值确定:
l01=ln+h/2=(2500-120-200/2)+80/2=2320mm
l011=ln+a/2=(2500-120-200/2)+120/2=2340mm
故边跨板的计算跨度取lo1=2350mm:
l02=ln=2500-200=2300mm
板的计算简图如图所示。
(3)弯矩设计值
因边跨与中跨的计算跨度相差(2350-2300)/2300=2.1%,可按等跨连续板计算
由资料可查得:
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
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
l01=2.35
l01=2.35
l02=2.3
l02=2.3
(kN.m)
9.1×2.35×2.35/11=4.57
-4.57
9.1×2.3×2.3/16=3.0
-9.1×2.3×2.3/14=-3.44
(4)配筋计算——正截面受弯承载力计算
板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C35混凝土a1=1.0,fc=16.7N/mm2,HPB235钢筋,fy=210N/mm2。
对轴线②~⑤间的板带,考虑起拱作用,其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%,为了方便,近似对钢筋面积折减20%。
板配筋计算过程见表
板带部位截面
边区板带(①~②、⑤~⑥轴线间)
中间区板带(②~⑤轴线间)
边跨跨内
离端第二支座
离端第二支座内中间跨跨内
中间
支座
边跨跨内
离端第二支座
离端第二支座内中间跨跨内
中间
支座
M/
4.57
-4.57
3.0
-3.44
4.57
-4.57
2.4
-2.75
αs=M/α1fcbh022
0.076
0.076
0.049
0.057
0.076
0.076
0.039
0.046
0.079
0.079
0.051
0.059
0.079
0.079
0.041
0.047
AS=ξbh0α1fc/fy
377
377
243
281
377
377
194
225
选配钢筋
10
@200
10
@200
8
@200
8
@200
10
@200
10
@200
8
@200
8
@200
实配钢筋面积(mm2)
411
411
279
314
411
411
251
251
(5)板的配筋图绘制
板中除配置计算钢筋外,还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。
板的筋图如图所示
五、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计
(1)荷载设计值:
恒荷载设计值
板传来的荷载:
3.486×2.5=8.715kN/m
次梁自重:
0.2×(0.4-0.08)×25×1.2=1.92kN/m
次梁粉刷:
2×0.015×(0.4-0.08)×17×1.2=0.196kN/m
小计g=10.831kN/m
活荷载设计值:
q=5.6×2.5=14kN/m
荷载总设计值:
q+g=24.831kN/m近似取荷载25.00kN/m
(2)、计算简图
由次梁实际结构图可知,次梁在墙上的支承长度为a=240mm,主梁截面高度应满足h=(1/14~1/8)l=(1/14~1/8)×7500=536~937mm,取h=900mm,截面宽度b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×900=300~450mm,取b=400mm。
次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定:
l01=ln+h/2=(5000-120-400/2)+240/2=4800mm
l011=1.025ln=1.025×5000=5125mm
故边跨板的计算跨度取lo1=4800mm
中间跨:
l02=ln=4600mm
计算简图如图所示。
(3)弯矩设计值和剪力设计值的计算
因边跨和中间跨的计算跨度相差(7300-7100)/7100=2.8%小于10%,可按等跨连续梁计算。
由表可分别查得弯矩系数
和剪力系数
。
次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表:
次梁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
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
l01=7.3
l01=7.3
l02=7.1
l02=7.1
(kN.m)
25×4.82/11=121.1
-25×4.82/11=-121.1
25×4.62/16=66.2
-25×4.62/14=-75.4
连续次梁剪力计算
截面位置
A
边支座
B(左)
离端第二支座
B(右)
离端第二支座
C
中间支座
剪力系数
0.45
0.6
0.55
0.55
净跨度ln
ln1=7.3
ln1=7.3
ln2=7.1
ln2=7.1
(kN)
0.45x25x7.3
=82.3kN
0.6x25x7.3
=109.5kN
0.55x25x7.1
=97.63kN
0.55x25.x7.1
=97.63kN
(4)配筋计算
①正截面抗弯承载力计算
次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算,其翼缘宽度取下面二项的较小值:
b’f=lo/3=5000/3=1667mm
b’f=b+Sn=200+2500-200=2300mm
故取b’f=2300mm
C35混凝土a1=1.0,fc=16.7N/mm2,ft=1.57N/mm2;纵向钢筋采用HRB335,fy=300N/mm2,箍筋采用HPB235,fyv=210N/mm2,ho=400-35=365mm。
判别跨中截面属于哪一
支座截面按矩形截面计算,正截面承载力计算过程列于表。
截面
边跨跨内
离端第二支座
离端第二支座内中间跨跨内
中间支座
弯矩设计值(
)
121.1
-121.1
66.2
-75.4
αs=M/α1fcbh02
121.1x106/(1x16.7
x2300x3652)=
0.12
121.1x106/(1x16.7
x2300x3652)=
0.12
66.2x106/(1x16.7
x2300x3652)=
0.16
75.4x106/(1x16.7
x2300x3652)=
0.18
0.12
0.1<0.12<0.35
0.16
0.1<0.009<0.35
选
配
钢
筋
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc/fy
0.12x2300x365
x1x16.7/300
=1040
0.12x2300x365
x1x16.7/300
=1040
0.16x2300x365
x1x16.7/300
=748
0.18x2300x365
x1x16.7/300
=840
实际配筋(mm2)
2Ф22+2Ф18
2Ф22+2Ф18
2Ф18+1Ф22
2Ф18+1Ф22
As=1269
As=1269
As=889.1
As=889.1
次梁正截面受弯承载力计算
②斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。
复核截面尺寸:
hw=ho-b’f=365-80=285mm且hw/b=365/200=1.825<4,故截面尺寸按下式计算:
0.25bcfcbho=0.25x1.0x16.7x200x365=304.8kN>Vmax=109.5kN
故截面尺寸满足要求
次梁斜截面承载力计算见下表:
截面
端支座
内侧
离端第二支座外侧
离端第二支座内侧
中间支座内外侧
V
82.13
109.5
97.63
97.63
304.8>V
截面满足
304.8>V
截面满足
304.8>V
截面满足
304.8>V
截面满足
80.23>V
构造配筋
80.23需配箍筋
80.23需配箍筋
80.23需配箍筋
选用钢筋
2Ф10
2Ф10
2Ф10
2Ф10
157
157
157
157
构造配筋
734
1235
1235
实配箍筋间距
200
200
200
200
(5)施工图的绘制
次梁配筋图如图所示,其中次梁纵筋锚固长度确定:
伸入墙支座时,梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定:
l=la=afyd/ft=0.14×300×22/1.57=588取600mm.
伸入墙支座时,梁底面纵筋的锚固长度按确定:
l=12d=12
18=216mm,取250mm.
梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=12
22=264mm,取300mm.
五、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计:
(1)荷载设计值。
(为简化计算,将主梁的自重等效为集中荷载)
次梁传来的荷载:
10.831×7.5=81.234kN
主梁自重(含粉刷):
[(0.9-0.08)×0.3×2.5×25+2×(0.9-0.08)×0.015×17×2.5]×1.2=16.421kN
恒荷载设计值:
G=97.66KN
活荷载设计值:
Q=14×7.5=105KN
小计G+Q=202.66kN
(2)计算简图
主梁的实际结构如图所示,主梁端部支承在墙上的支承长度a=370mm,中间支承在400mm×400mm的混凝土柱上,其计算跨度按以下方法确定:
边跨:
lo1=ln+a/2+b/2=(7500-200-120)+400/2+400/2=7580mm
Lo1=1.025ln+b/2=(7500-200-120)+200=7380mm
故lo1取7380mm
中跨lo2=lo1=7380mm
计算简图如图所示
3内力设计值计算及包络图绘制
因跨度相差不超过10%,可按等跨连续梁计算。
①弯矩值计算:
,式中k1和k2由(
值由书中附表7.2查得)
(2)剪力计算
V=KG+KQ(
值由附表7.2查得)
主梁弯矩计算表
项次
荷载简图
①
恒载
0.222
160
-0.333
-249
②
活载
0.096
71.8
-0.063
-47.11
③
活载
0.070
52.35
-0.125
-93.5
内
力
组
合
①+②
237.8
-296.6
①+③
218.35
-342.5
表8主梁剪力计算表
项次
荷载简图
K
VB左(右)
K
Vc
①
恒载
0.667
67.58
-1.333(1.333)
-135(135)
-0.667
-67.58
②
活载
0.437
44.28
-0.536(0.063)
-54.31(6.385)
-0.063
-6.385
③
活载
0.375
76
-0.625(0.625)
-63.33(63.33)
-0.375
-76
最不利内
力
组
合
①+②
111.86
-189.315(141.39)
-73.97
①+③
143.6
-198.33(198.33)
-143.6
4、正截面强度计算
(1)主梁跨中按T形截面计算,确定翼缘宽度:
边跨:
=7.38/3=2.46m,取
=2.50m
中间跨:
=7.5/3=2.5,取
=2.5m
支座截面仍按矩形截面计算
(1)判断截面类型
取
=900-80=820mm(跨中),
=900-60=840mm(支座)
=1.0×16.7×2460×80×(820-80/2)
=2563.5kN·m>396.66kN·m(396.66kN·m)
属于第一类T形截面
截面强度计算
主梁正截面强度计算见表9,主梁斜截面强度计算见表10
表9主梁正截面强度计算
截面
边跨中
B支座
中间跨中
M(kN·m)
237.8
-296.6
218.35
-342.5
(kN)
--
40.6
--
--
(kN·m)
--
-226.65
--
--
0.0396
0.1779
0.0243
0.0745
0.96
0.9126
0.9867
0.9685
(mm2)
2575.96
1280.16
1453.44
631.24
选用钢筋
2φ22+1φ25(弯)
1φ22+2φ25(直)
2φ22(弯)
2φ20(直)
2φ22(直)
2φ22(弯)
2φ16+1φ18(直)
实际配筋面积(mm2)
2613
1388
1520
656.5
表10主梁斜截面强度计算
截面
A支座
B支座左
B支座右
(kN)
143.6
198.33
143.6
(kN)
0.25×1.0×16.7×300×820=410.5kN>V
截面满足要求
(kN)
0.7×1.57×300×820=162.25kN按计算配箍
箍筋直径和肢数
φ6@200双肢
162.25+1.25×300×2×28.3×820÷200=410kN
(mm2)
<0
661.68
380.46
弯起钢筋
1φ25
2φ22
1φ25
实配弯起钢筋面积(mm)
490.9
760
490.9
六、主梁吊筋计算
由次梁传给主梁的集中荷载为:
=G+Q=1.2×52.46+1×1.4×120=228.82kN
则As=F/2fysina=228.82×1000/(2×300×0.707)=506.00mm2
选用2φ18(509mm2)
根据计算结果及主梁的构造要求,绘主梁配筋图,见附图