钢筋混凝土楼盖设计参考资料.docx
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钢筋混凝土楼盖设计参考资料
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钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书
一、
设计题目及目的
题目:
设计某三层轻工厂房车间的整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。
目的:
1、了解单向板肋梁盖的荷载传递关系及其计算简图的确定。
2、通过板及次梁的计算,掌握考虑塑性内力重分布的计算方法。
3、通过主梁的计算,掌握按弹性理论分析内力的方法,并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法。
4、了解并熟悉现浇梁板的有关构造要求。
5、掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式,制图规定,进一步提高制图的基本技能。
6、学会编制钢筋材料表。
二、
设计内容
1、结构平面布置图:
柱网、主梁、次梁及板的布置
2、板的强度计算(按塑性内力重分布计算)3、次梁强度计算(按塑性内力重分布计算)4、主梁强度计算(按弹性理论计算)5、绘制结构施工图
(1)、结构平面布置图(1:
200)
(2)、板的配筋图(1:
50)(3)、次梁的配筋图(1:
50;1:
25)(4)、主梁的配筋图(1:
40;1:
20)及弯矩M、剪力V的包络图(5)、钢筋明细表及图纸说明
三、
设计资料
1、车间类别为三类金工车间三类金工车间,车间内无侵蚀性介质,结构平面及柱网布置如图。
经查规范三类金工车间经查规范资料:
板跨≥1.2m时,楼面的活荷载标准值为16.0kN/㎡;板跨≥2.0m时,楼面的活荷载标准值为10.0kN/㎡;次梁(肋梁)间距≥1.2m时,楼面的活荷载标准值为10.0kN/㎡;次梁(肋梁)间距≥2.0m时,楼面的活荷载标准值为8.0kN/㎡。
数据数据:
Lx=6000,Ly=6300。
数据
2楼面构造。
采用20mm厚水泥砂浆抹面,15mm厚混合砂浆天棚抹灰。
3屋面构造(计算柱内力用)。
三毡四油防水层,20厚水泥砂浆找平层、150厚(平均)炉渣找坡层、120厚水泥珍珠岩制品保温层、一毡二油隔气层、60厚钢筋混凝土屋面板、15厚混合砂浆天棚抹灰。
4梁、柱用15厚混合砂浆抹灰。
5混凝土采用C25;主梁、次梁受力筋采用HRB335级钢筋,其他均采用HPB235级钢筋。
钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书
1、楼盖梁格布置及截面尺寸确定、确定主梁的跨度为6.0m,次梁的跨度为6.3m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.0m。
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=2000/40=50㎜,对工业建筑的楼板,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)×6300=350~525mm,取h=500mm,截面宽b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×500=167~250mm,取b=200mm。
主梁截面高度应满足h=(1/14~1/8)l=(1/14~1/8)×6000=429~750mm,取h=650mm,截面宽度b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×650=217~325mm,取b=300mm。
3、板的设计——按考虑塑性内力重分布设计——按考虑塑性内力重分布设计、板的设计——
(1)、荷载计算恒荷载标准值20mm厚水泥沙浆面层:
0.02×20=0.4kN/㎡80mm厚钢筋混凝土板:
0.08×25=2.0kN/㎡15mm厚混合沙浆天棚抹灰:
0.015×17=0.255kN/㎡小计活荷载标准值:
:
2.655kN/㎡10.0kN/㎡
2
因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于4.0kN/m,所以活荷载分项系数取1.3,恒荷载设计值:
g=2.655×1.2=3.168kN/㎡活荷载设计值:
q=10×1.3=13.0kN/㎡荷载设计总值:
g+q=16.186kN/㎡,近似取16.2kN/㎡
(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=200mm,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:
边跨按以下二项较小值确定:
l01=ln+h/2=(2000-120-200/2)+80/2=1820mml011=ln+a/2=(2000-120-200/2)+120/2=1840mm故边跨板的计算跨度取lo1=1820mm
中间跨:
l02=ln=2000-200=1800mm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(1820-1800)/1800=1.1%小于10%,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1B边跨跨中离端第二支座1/11l01=1.82
20
截面位置弯矩系数αM计算跨度l0(m)
M=αM(g+q)l
2中间跨跨中1/16l02=1.8016.2×1.80×1.80/16=3.28
C中间支座-1/14l02=1.80-16.2×1.80×1.80/14=-3.75
-1/11l01=1.82-16.2×1.82×1.82/11=-4.88
16.2×1.82×1.82/11=4.88
(kN.m)
(4)配筋计算——正截面受弯承载力计算板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C25混凝土a1=1.0,fc=11.9N/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。
板的配筋计算1B2C截面位置弯矩设计值(kN?
m)αs=M/α1fcbh024.880.1140.121-4.88-0.1140.1<-0.121<0.35-41110@190As=4133.280.0770.082728@180As=279-3.75-0.0880.1<-0.092<0.353138@160As=314
ξ=1?
1?
2αs
计算配筋(mm2)411轴线AS=ξbh0α1fc/fy①~②⑤~实际配筋10@190⑥(mm2)As=413
轴线②~⑤
计算配筋(mm2)411AS=ξbh0α1fc/fy实际配筋(mm2)配筋率验算pmin=0.45ft/fy=0.45P=As/bh=0.52%×1.27/210=0.27%10@190As=413
41110@190As=413
0.8×272=2188@180As=279
0.8×313=2508@180As=279
P=As/bh=0.52%
P=As/bh=0.47%
P=As/bh=0.47%
(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。
板的配筋图如图所示。
4、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计——按考虑塑性内力重分布设计、次梁设计——
(1)荷载设计值:
恒荷载设计值板传来的荷载:
3.186×2.0=6.372kN/m次梁自重:
0.2×(0.5-0.08)×25×1.2=2.52kN/m次梁粉刷:
2×0.015×(0.5-0.08)×17×1.2=0.257kN/m小计g=9.149kN/m活荷载设计值:
q=13×2.0=26kN/m荷载总设计值:
q+g=26+9.149=35.149kN/m近似取荷载35.15kN/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,主梁宽度为b=300mm。
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=(6300-120-300/2)+240/2=6150mml011=1.025ln=1.025×6300=6181mm故边跨板的计算跨度取lo1=6150mm中间跨:
l02=ln=6300-300=6000mm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(6150-6000)/6000=2.5%小于10%,可按等跨连续梁计算。
由表可分别查得弯矩系数αM和剪力系数αV。
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1B边跨跨中离端第二支座1/11l01=6.1535.15×26.15/11=120.86-1/11l01=6.15-35.15×26.15/11=-120.86
截面位置弯矩系数αM计算跨度l0(m)
2中间跨跨中1/16l02=6.035.15×26.0/16=79.1
C中间支座-1/14l02=6.0-35.15×26.0/14=-90.4
M=αM(g+q)l02(kN.m)
截面位置剪力系数αV净跨度ln
次梁的剪力设计值的计算AB(左)边支座离端第二支座0.45ln1=6.030.45x35.15x6.03=95.38kN0.6ln1=6.030.6x25.15x6.03=127.17kN
B(右)离端第二支座0.55ln2=6.00.55x25.15x6.0=116kN
C中间支座0.55ln2=6.00.55x25.15x6.0=116kN
V=αV(g+q)ln
(kN)
(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=6000/3=2000mmb’f=b+Sn=200+2000-2000=2000mm’故取bf=2000mmfy=300N/C25混凝土a1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2;纵向钢筋采用HRB335,
mm2,箍筋采用HPB235,fyv=210N/mm2,ho=500-35=465mm。
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。
次梁正截面受弯承载力计算截面弯矩设计值(kN?
m)αs=M/α1fcbh021120.86B-120.86279.1C-90.4
120.86x106/(1x11.9120.86x106/(1x11.9x2000x4652)=x200x4652)=0.0230.2350.0230.1<0.272<0.350.272x200x465x1x11.9/300=1003.42Ф22+1Ф18As=1014.5
79.1x106/(1x11.990.4x106/(1x11.9x2000x4652)=x2000x4652)=0.01540.1760.01550.1<0.195<0.35
ξ=1?
1?
2αs
2
选配钢筋
0.023x2000x465计算配筋(mm)x1x11.9/300AS=ξbh0α1fc/fy=848.52Ф18+1Ф22实际配筋(mm2)As=889.1
0.195x2000x4650.0155x2000x465x1x11.9/300x1x11.9/300=719.4=571.81Ф22+2Ф12As=606.12Ф20+1Ф12As=741.1
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-bf=465-80=385mm且hw/b=465/200=1.93<4,故截面尺寸按下式计算:
0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x200x465=276.7kN>Vmax=127.17kN故截面尺寸满足要求次梁斜截面承载力计算见下表:
次梁斜截面承载力计算见下表截面V(kN)A95.38276.7>V截面满足82.7V满足
B左
127.17276.7>V截面满足82.7V满足
B右
116276.7>V截面满足82.7V满足
C116276.7>V截面满足82.7V满足
0.25βcfcbh0(kN)Vc=0.7ftbh0(kN)
选用钢筋
Asv=nAsv1
s=1.25fyvAsvh0/(V?
Vc)
实配箍筋间距
Vcs=Vc+1.25fyv
Asvh0s
(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:
a=afyd/ft=0.14×300×22/1.27=727.6,l=l取750mm.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.纵筋的截断点距支座的距离:
l=ln/5+20d=6022/5+20x22=1644.4mm,取1650mm.
5、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计——主梁内力按弹性理论设计、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计:
)荷载设计值。
(为简化计算,将主梁的自重等效为集中荷载)
(1)荷载设计值。
次梁传来的荷载:
9.149×6.3=57.64kN主梁自重(含粉刷):
[(0.65-0.08)×0.3×2.0×25+2×(0.65-0.08)×0.015×17×2.0]×1.2=10.958kN恒荷载设计值:
G=57.64+10.958=68.6kN活荷载设计值:
Q=26×100.86.3=163.8kN
(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=(6000-200-120)+400/2+400/2=6080mmLo1=1.025ln+b/2=(600-200-120)+200=6022mm故lo1取6022mm中跨lo2=6000mm计算简图如图所示。
、内力设计值计算及包络图绘制(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。
弯矩值计算:
①弯矩值计算:
弯矩:
M=k1Gl+k2Ql,式中k1和k2由附表1查得
主梁的弯矩设计值计算(主梁的弯矩设计值计算(kN?
m)项次1恒载荷载简图
kM1
kMB
kM2
kMC
弯矩图示意图
0.244-0.26740.067-0.2674————————————————100.8-110.327.6-110.30.289-0.133-0.133-0.133————————————————285.1-130.95-130.7-130.95-0.044-0.1330.200-0.133————————————————-43.4-130.95196.6-130.950.229-0.3110.096-0.089————————————————225.9-306.294.3-87.6-0.089/-0.0890.17-0.3113————————————————-87.6167.1-306.2-29.3组合项次Mmin(kN·m)①+③57.4①+④-416.5①+②-103.1①+⑤-416.5
2活载
3活载4活载
5活载
组合项次Mmax(kN·m)
①+②385.9
①+⑤-197.9
①+③224.2
①+④-197.9
②、剪力设计值:
剪力设计值:
剪力:
V=k3G+K4Q,式中系数k3,k4,由附录1中查到,不同截面的剪力值经过计算如表所示。
主梁的剪力计算()主梁的剪力计算(kN)项次①恒载②活载④活载⑤活载组合项次Vmax(kN)荷载简图
kVA
kVBl
kVBr
0.73350.30.866141.90.689112.9-0.089-14.6①+②192.2
-1.267-86.9-1.134-185.7-1.311-214.7-0.089-14.6①+⑤-101.5
1.0068.6001.222200.20.788127.4①+④268.8
①+⑤①+④①+②组合项次35.7-301.668.6Vmin(kN)弯矩、③弯矩、剪力包络图绘制荷载组合①+②时,出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩,此时,MA=0,MB=-110.3-130.95=-241.25kN.m,以这两个支座的弯矩值的连线为基线,叠加边跨载集中荷载G+Q=68.6+163.8=232.4kN作用下的简支梁弯矩图:
则第一个集中荷载下的弯矩值为1/3(G+Q)l01-1/3×MB=386.1kN.m≈Mmax,×第二集中荷载作用下弯矩值为1/3(G+Q)l01-2/3×MB=305.7kN·m。
×中间跨跨中弯矩最小时,两个支座弯矩值均为-241.25kN·m,以此支座弯矩连线叠加集中荷载。
则集中荷载处的弯矩值为1/3Gl02-MB=-104.05kN·m.荷载组合①+④时支座最大负弯矩MB=-416.5kN·m其它两个支座的弯矩为MA=0,MC=-197.9kN·m,在这三个支座弯矩间连线,以此连线为基线,于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在G+Q时的简支梁弯矩图:
则集中荷载处的弯矩值依次为327.7kN·m,188.8kN·m。
同理,当?
MC最大时同理,最大时,同理集中荷载下的弯矩倒位排列弯矩倒位排列。
集中荷载下的弯矩倒位排列荷载组合①+③时,出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。
此时MB=MC=-241.25kN·m,,第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为857.3kN·m,-23.1kN·m,第二跨在集中荷载G+Q作用下的弯矩值为224.2kN·m①+5情况的弯矩按此方法计算。
所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异,是因为计算跨度并非严格等跨所致。
主梁的弯矩包络图见下图。
荷载组合①+②时,VAmax=192.2kN,至第二跨荷载处剪力降为192.2-232.4=-40.2kN;-
至第二集中荷载处剪力降为―40.2―232.4=-272.6kN,荷载组合①+④时,VB最大,其―-VBl=-301.6kN,则第一跨中集中荷载处剪力顺次为(从左到右)163.2kN,-69.2kN,其余剪力值可按此计算。
主梁的剪力包络图见图。
(4)配筋计算承载力计算)C25混凝土,a1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2;纵向钢筋HRB335,其中fy=300N/mm2,箍筋采用HPB235,fyv=210N/mm2.正截面受弯承载力计算及纵筋的计算①正截面受弯承载力计算及纵筋的计算
0跨中正弯矩按T形截面计算,因f’翼缘计算宽度按lo/3=6.0/3=2.0m和b+Sn=0.3+6-0.3=6.0m,中较小值确定,bf=2000mm取B支座处的弯矩设计值:
。
MB=Mmax-Vob/2=-413.5+232.4x0.4/2=-370.02kN·m判别跨中截面属于哪一类T形截面’’’a1fcbfhf(ho-hf/2)=1.0x11.9x2000x80x(615-40)=1094.8kN.m>M1>M2.属于第一类T形截面.正截面受弯承载力的计算过程如下:
h′/h=80/615=0.130>0.10
表1-15截面
主梁正截面受弯承载力及配筋计算1385.90.0470.048<0.518-3700.3080.380<0.518B224.20.0250.025<0.5182-103.10.080.083<0.518
弯矩设计值(kN.m)αs=M/α1fcbh0
2
ξ=1?
1?
2αs
计算配筋(mm2)AS=ξbh0α1fc/fy实际配筋(mm)
2
2246.7
3622.86Ф221Ф20As=2595.2
1219.8
592.6
选配钢筋
6Ф22As=2281
4Ф20As=1256
2Ф20As=628
②箍筋计算——斜截面受剪承载力计算箍筋计算——斜截面受剪承载力计算——验算截面尺寸:
验算截面尺寸’hw=ho-bf=580-80=500mm且hw/b=500/300=1.7<4,故截面尺寸按下式计算:
0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x300x500=446.25kN>Vmax=301.6kN故截面尺寸满足要求斜截面配筋计算:
截V(kN)
面
A192.2548.9>V截面满足164.02B左
-301.6517.7>V截面满足254.69B右
368.8517.7>V截面满足254.690.25βcfcbh0(kN)Vc=0.7ftbh0(kN)
箍筋肢数、直径
Asv=nAsv1
Vcs=Vc=0.7ftbh0+1.25fyvAsvho/s实配箍筋间距
100.6
100.6
100.6
272.3>V150
256.8