混凝土结构设计原理课程设计自己.docx

1、混凝土结构设计原理课程设计自己混凝土结构设计课程设计整体式单向板肋梁楼盖设计任务书适用专业：建筑工程专业（本科）使用班级： 2010级建筑1、2、3班设计时间： 2013年5月学院土木工程系 土木工程教研室混凝土结构设计课程设计整体式单向板肋梁楼盖设计任务书一、设计任务：设计某三层轻工厂房车间的楼盖，拟采用整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。要求进行第二层楼面梁格布置，确定梁、板、柱截面尺寸，计算梁板配筋，并绘制结构施工图。、设计目的建筑结构课程设计是教育计划中一个重要的实践性教学环节，对培养和提高学生的基 本技能，启发学生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识具有重要作用。1了解钢筋混凝土

2、结构设计的一般程序和容， 为毕业设计以及今后从事实际设计、管理工作奠定初步基础。2 复习巩固加深所学的基本构件中受弯构件和钢筋混凝土梁板结构等章节的理论知识。3 掌握钢筋混凝土肋梁楼盖的一般设计法，诸如：(1)进一步理解单向板肋梁楼盖的结构布置、荷载传递途径和计算简图;(2 )掌握弹性理论和塑性理论的设计法；(3)掌握力包络图和抵抗弯矩图的绘制法；(4)了解构造设计的重要性，掌握现浇梁板的有关构造要求；(5)掌握现浇钢筋混凝土结构施工图的表示法和制图规定；(6 )学习书写结构计算书；(7)学习运用规。三、设计资料1、结构平面及柱网布置如图所示(楼梯间在此平面外) ，按不同用途的车间工业楼面活荷

3、载标准值见表1,车间无侵蚀性介质，柱网尺寸见表二。每位学生按学号顺序根据表 3选取一组数据进行设计。活荷载标准值 表1序号活何载标准值(kN/mm 2)4.55.05.56.06.57.0序号Ly660054006600660069005700690063007200600075006300分组编号表3跨度序号跨组号-活载序号- 1234531678910321112131415331617181920342122232425352627282930362、 楼面构造楼面面层为水磨(底层20mm厚水泥砂浆，10mm面层)，自重为0.65kN/m 2; 顶棚为15mm厚混合砂浆抹灰；梁用15mm

4、厚混合砂浆抹灰。3、 材料1混凝土：采用C25的混凝土。2钢 筋：主、次梁受力纵筋采用HRB400级钢筋，其他钢筋均用HPB300级 钢筋。四、设计容及要求1.结构布置柱网尺寸给定，要求了解确定的原则。梁格布置，要求确定主、次梁布置向及次梁间距。2.按塑性理论法设计楼板和次梁，按弹性理论法设计主梁。3.提交结构计算书一份。要求：步骤清楚、计算正确、书写工整。4.绘制结构施工图11号图。容包括(1)结构平面布置；(2 )板、次梁配筋图；(3)主梁配筋图；(4)主梁画钢筋分离图；(5)必要的施工说明。要求真正做到施工图深度，交给工地即能付诸于施工。图面必须按“制图专业资料标准”规定绘制，要求布图匀

5、称、表达正确、线条清晰、图面整洁。五、成绩考核及评定根据结构计算书、施工图、答辩三面综合按优、良、中、合格、不及格五个等级评定成绩。答辩容：所抽考签题目、图纸、计算书三面六、参考资料l .建筑结构教材，益斌王编，中国建筑工业出版社。2混凝土结构设计教材，蒲生主编，高等教育出版社。3，混凝土结构设计教材，彦鹏主编，同济大学出版社4 .建筑结构荷载规GB50009-20015.混凝土结构设计规 GB50010-20106.建筑结构制图标准整体式单向板肋梁楼盖计算书学号为25号。相应的组合为：活荷载标准值：6.5kN/m2，柱网布置如图1:图1:轴网平面图环境类别为二a类，则保护层厚度 板：c 20

6、mm 梁：c 25mm 混凝土等级C25，保护层厚度增加5mm。所以最终保护层厚度； 板：c 25mm 梁：c 30mm结构平面布置及构件尺寸选择建筑物的楼盖平面为矩形，轴线尺寸为30m 21.6m。按肋梁楼盖的板、梁合理跨度，主梁为6 : 12m，次梁为4 : 6m，单向板为1.7 : 3m。由此确定主梁跨度为7.2m，次梁跨度为6m，主梁每跨布置两根次梁，板的跨 度为2.4m。根据要求，初定截面尺寸如下：板厚：按 h 丄，I 2400，且 h 80，取 h 100mm ；40次梁：梁面按h丄：丄 240: 333mm ;估算并考虑建筑模数，取梁高18 25h 450mm，梁宽按 b - :

7、 - 150 : 225mm 估算，取 b 200mm ；3 2主梁：梁高按h -: 514 : 900mm估算，取h 700mm，梁宽取b 300mm。8 14柱截面为400mm 400mm。楼盖的梁板结构平面布置及构件尺寸如图：1-1图1-1:梁板结构平面布置及构件尺寸图、板的计算（按塑性理论法设计楼板）1荷载计算G99k QgPk荷载设计值1.2 3.405 1.3 6.512.536kN /m2每米板宽取 q 12.536kN / m2.计算简图板为多跨连续板，对于跨数超过五跨的等截面连续板，其各跨受荷相同，且跨差不超过10%时，均可按五跨等跨度连续板计算。b h 200mm 450m

8、m，板厚 100mm。板的计算跨度为边跨hl0 ln 2400 1002120 100 2230mm2I。ln - 2400 100 120 120 2240mm2 2取小值l0 2230mm可以采用等跨度连续板退出的弯矩系数计算板的弯矩。板的计算简图如图2-1：1亦q=12.536kN/m24002400240024002400图2-1:板计算简图3.力计算表2.0用塑性力重分布理论计算，则有 a系数如下支承情况截面 位置端支座边跨支 座离端第二支座离端第二 跨中中间支 座中间跨 中A1B2C3梁板搁支在 墙上01/11两跨连续：-1/10三跨以上连续：-1/111/16-1/141/16板

9、与梁 整浇 连接-1/161/14梁-1/24梁与柱整浇 连接-1/161/14板的力计算见表2.1表2.1 板弯矩计算截面位置边跨中B支座中间跨中中间支座弯矩系数丄1丄11111614M qlo1 212.536 2.231 212.536 2.231 212.536 2.21 212.536 2.211111614(kNgm)5.6675.6673.7924.3344.正截面强度计算fc 11.9N /mm2，fy 360N / mm2。考虑中间区格板穹顶作用，其弯矩折减20% o这是因为板的支座在负弯矩作用下上边缘开裂，跨中截面则由于正弯矩作用下边缘开裂， 这使板的实际轴线成拱形因而在荷

10、载作用下将产生平面的推力，该推力对板的承载力来说是有利的。为计算 简便，在力计算时，对中间支座及四与梁整体连接板的中间跨的跨中截面的弯矩乘 以0.8的折减系数以考虑此有影响。对四与梁整体连接的单向板的边跨跨中截面及 支座截面，角区格和边区格的跨中及支座截面弯矩不予折减。表2.2 正截面强度计算截面边跨中B支座中间跨中中间支座在平面图上的位置：M /(kNgm)5.6675.6673.7923.792 0.84.3344.334 0.8MS i fch。20.0970.0970.0650.0520.0740.0590.9490.9490.9660.9730.9610.9701 J 2 ss 2A

11、sfy sh3237.0237.0155.8123.7179.0141.8选用钢筋A8200A8200A8200A8200A8200A8200实际配筋面积/mm2512512512512512515.板的配筋板的构造按构造要求配。分布钢筋的布置为 A8250，满足要求因为 q 6.5kN 2.14 3，所以 a 山 550mm。g 3.04kN 4板的配筋图见图2-2 :图2-2 :板的配筋图三、次梁的计算（按塑性理论法设计次梁）1 荷载计算有板传来的恒载3.405kN/m2 2.4m 8.172kN/m次梁自重325kN / m 0.2m (0.45 0.1)m 1.75kN / m次梁粉刷

12、17kN/m3 0.015m 0.45 0.1 m 2 0.1785kN/m恒荷载标准值gk 10.1005kN /m活荷载标准值pk 6.5 2.4 15.6kN /m何载设计值q 1.2 10.1005 1.3 15.6 32.4006kN / m2.计算简图次梁为五跨连续梁，主梁截面尺寸为 b h 300mm 700mm计算跨度：边跨a 250l0 In 6000 150 120 5855mm2 21.025l0 1.025 (6000 150 120) 5873.25mm l0取l0 5855mm中间跨l0 ln 6000 300 5700mm跨度差5855 57002.7% 10%5

13、700可以采用等跨度连续梁推出的弯矩系数计算梁的弯矩次梁计算简图如图3-1所示。图3-1:次梁计算简图3.力计算次梁弯矩计算见表3-1截面位置边跨中B支座中间跨中中间支座弯矩系数111111111614M qlO21 232.4006 5.8551 232.4006 5.8551 232.4006 5.71 O32.4006 5.7211111614(kNgm)100.98100.9865.7975.19表3-1次梁弯矩计算表3-2次梁剪力见表3-2 （剪力使用量的净跨In）次梁剪力计算截面位置A支座B支座左B支座右C支座剪力系数0.40.60.550.55V qln0.4 32.4006 5

14、.730.6 32.4006 5.730.55 32.4006 5.70.55 32.4006 5.7(kN)83.54111.39101.58101.584.正截面强度计算(1)确定翼缘宽度。次梁工作时，板可作为翼缘参与工作。在跨中截面，翼缘受压，可按T行梁计算，翼缘的计算宽度取下列值得小值。2 2 h0 h as 450 45 405mm ， fc 11.9N / mm ， fy 360N / mmft 1.27N / mm2 HPB300: fy 270N /mm2I 因上 I00 0.24 0.1，所以仅按跨度I和次梁净距Sn考虑。h0 405边跨：按计算跨度考虑bf丄115855 1

15、950mm33按次梁净跨考虑bf bSn200 (2400 120100) 2380mm取 bf 1950mm o中间跨：按计算跨度考虑bf】l15700 1900mmf 33按次梁净跨考虑bf bSn 200 22002400mm取 bf 1900mm。(2)判断次梁的截面类型。I hf 100边跨中 ： 1fcbfhf (h0 -)1.0 11.9 1950 100 (405 )2 2823.78kNgm 100.98kNgmI hf 100中间跨中： 1fcbfhf (h0 -) 1.0 11.9 1900 100 (405 )2 2802.66kNgm 65.79kNgm属于第一类T形

16、截面，按梁宽为bf的矩形截面计算。(3)次梁正截面强度计算见表 3-3截面边跨中B支座中间跨中中间支座M /(kNgm)5.6675.6673.7924.334bf 或 b(mm)19502001900200Ms i fcbho0.0270.2590.0180.1931 J 2 s s 20.9860.8470.9910.892Asfy sho702.0817.3455.3578.1选用钢筋3C182C22 1C183C182C22实际配筋面积/ mm7631014.5763760表3-3次梁正截面强度计算5.次梁斜截面强度计算次梁斜截面强度计算见表3-4表3-4 次梁斜截面强度计算截面A支座

17、B支座左B支座右C支座V/kN83.54111.39101.58101.580.25 c fcbh0/kN0.25 11.9 200 405=240.98kN V 满足要求Vc 0.7ftbh/kN72.00 V72.00 V72.00 V72.00 V需配箍筋需配箍筋需配箍筋需配箍筋箍筋肢数、直径双肢箍 2A6Asv nAsv157575757fygAsvgs V 0.7 ftbh0540.12158.24210.72210.72实配箍筋间距/ mm1501501501506.次梁构造次梁的构造应满足：次梁的构造应符合受弯构件的所有构造要求；次梁、 11 11伸入墙的长度不小于240mm;当

18、截面尺寸满足咼跨比（一:）和咼宽比（-：-）18 12 3 2要求时，一般可以不做使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。次梁沿全长配置封闭式箍筋，第一根箍筋距支座边 50mm处开始布置，在简支端的支座围各布置一根箍筋；次梁伸入墙 250mm。次梁配筋图见结构施工图1专业资料四、主梁的计算（按弹性理论计算）1 荷载计算主梁自重为均布荷载，但此荷载值与次梁传来的集中荷载值相比很小。为计算 面，采取就近集中地法，把集中荷载作用点两边的主梁自重集中荷载作用点，将主 梁视为承受集中荷载的梁来计算。由次梁传来的恒载10.1005kN/m 6=60.603kN主梁自重325kN/m 0.3 (0.7 0.1)m 2

19、.4m 10.8kN主梁粉刷抹灰317kN/m 0.015m (0.7 0.1)m 2.4 2 0.7344kN恒荷载标准值Gk 72.1374kN活荷载标准值Pk 15.6kN /m 6m 93.6kN恒荷载设计值G 1.2 72.1374 86.565kN活何载设计值P 1.3 93.565 121.635kN2.计算简图主梁为三跨连续梁，柱截面尺寸为 b h 400mm 400mm计算跨度：边跨ab250 400l0ln 2-7200 120 20022 27205mml01.025lnb21.025 (7200120 200)4007253.25mm2取l0 7205mm。中跨l0lc

20、 7200mmI01.05ln1.05(7200 400)7140mm取平均跨度l0 7140mm。720571407172.5mm2跨度差7205 71400.09% 10%7140可以采用等跨度连续梁推出的弯矩系数计算梁的弯矩计算简图见图4-1图:4-1 主梁计算简图3力计算(1)弯矩计算有弯矩系数及剪力系数计算弯矩及剪力。弯矩设计值：M kG k2PI。其中，k! k2为弯矩系数，I。为计算跨度，对于B支座，计算跨度可取相邻 两跨的平均值。边跨GI。86.5657.205623.7kNgmPlo121.6357.025854.5kN gm中跨Glo86.5657.14618.7kNgmP

21、lo121.6357.14868.5kN gm平均跨Glo86.5657.17362O.9kNgmPlo121.6357.173872.5kNgm主梁弯矩计算见表4-1项 次荷载简图kMikMbkM2kMe弯矩图恒载1 1 a 4 a .A BGD0.244152.180.267165.780.06741.450.267165.78 活 载1 I 1 JP0.2890.133II0.1331 1A B C D246.95116.04116.04116.04 活 载1 ! pII0.133116.040.200173.700.133116.04a a ? a bA B C D38.68 活 载1

22、1 n0.2290.311II0.08977.65已 a , q hA B C D195.68271.3583.43 活 载11 1.r prII0.0890.170.311A B C D25.8877.65147.65271.35力 组 合+399.13281.8274.59281.82备注190.86281.82215.15281.82“ ” ”表示该点弯矩利用截 面法求出347.86437.13124.88243.43126.30243.43189.10437.13最 不 利 组 合M min组合项次+M min组合值126.30437.1374.59437.13M max组合项次+Mm

23、ax组合值399.13243.43215.15243.43表4-1主梁弯矩计算单位：kN gm(2 )剪力计算V k3G k4P剪力计算见表4-2表4-2 主梁剪力计算 单位：kN项 次荷载简图kVAkVb,左kVb,右剪力图恒载1 1 1、I 1 *0.7731.2671.000A 1 B 2 C 1 D66.92109.6886.57 活 载J 1 V 1p0.8661.13400a 1 q q 1 吐A 0 C D105.34137.93 活 载1 1P0.1330.1331.000a 4 翦 a AA B C D16.1816.18121.64 活 载Jt Jt 1 JL p0.689

24、1.3111.222Q i a - a 吐A B C D83.81159.46148.64 活 载I J1 1 1pf0.0890.0890.778a a , a aA BCD10.8310.8394.63力 组 合+172.25247.6186.57备注50.74125.86208.20跨中剪力由静力平衡条件求 出150.72269.14235.2056.09120.50181.20最 不 利 组 合Vmin组合项次+Vmin组合值50.74269.1486.57Vmax组合项次+Vmax组合值172.25120.50235.204.正截面强度计算(1)强度翼缘宽度。 主梁跨中按T形截面计算

25、，翼缘宽度取下列值中的小者。考虑布置两排钢筋时：h0 h as 700 70 630mm，排钢筋时h0 h as 700 45 655mm。 fc 11.9N /mm2， fy 360N / mm2 ft 1.27N / mm2 HPB300: fy 270N /mm2I因虹 I00 0.153 0.1,所以仅按跨度I和次梁净距Sn考虑。h0 655边跨：按计算跨度考虑bf11017205 2402 mm33按主梁净跨考虑bfbSn300 (6000 120 150) 6030mm取 bf 2402mm。中间跨：按计算跨度考虑bf11 16900 2300mm33按主梁净跨考虑bfbSn300 5700 6000mm取bf 2300mm。支座截面翼