混凝土结构设计原理课程设计

1、 混凝土结构设计原理课程设计 现浇单向板肋梁楼盖设计专 业:工程管理班 级:姓 名:邓超学 号: 12152679 指导教师:王志美目 录1、设计任务书 -(12、设计计算书 -(23、平面结构布置 -(24、板的设计 -(35、次梁的设计 -(66、主梁的设计 -(107、关于计算书及图纸的几点说明 - (16 附图 1、平面结构布置图 -(18 附图 2、板的配筋图 -(19 附图 3、次梁的配筋图 -(20 附图 4、主梁配筋图 -(21钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书一、设计题目现浇单向板肋梁楼盖设计二、设计资料某多层民用建筑的标准层平面图如图所示,柱网尺寸为 7.2m 

2、5;7.2m 。采用钢筋 混凝土现浇单向板肋梁楼盖,楼面活载标准值及楼面构造做法等设计资料如下: 1. 楼面活载标准值为 10kN/m2,楼面面层采用地砖楼面,地砖的自重为 1.79 kN/m2,板底和梁表面均采用 20mm 厚水泥砂浆粉刷,水泥砂浆的自重为 20 kN/m3,混 凝土的自重为 25 kN/m3。2. 梁、板均采用强度等级为 C30的混凝土,主梁的纵向受力钢筋采用 HRB400级钢筋, 次梁的纵向受力钢筋采用 HRB400级钢筋, 板的受力钢筋采用 HPB300, 箍筋 和架立筋均采用 HPB300级钢筋。3. 板伸入墙内 120mm ,次梁伸入墙内 240mm , 主梁伸入墙

3、内 370mm ;钢筋混凝土 柱截面尺寸为 400mm ×400mm 。三、设计内容和要求1. 合理确定标准层楼盖结构类型,进行楼盖结构平面布置。2. 单向板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力; 主梁按弹性理论计算内 力,绘出弯矩包络图和剪力包络图。3. 手工绘制下列结构施工图。(1标准层楼面结构平面布置图(标注墙、柱定位轴线编号和梁、柱定位尺寸 及构件编号 。(2楼面板的模板图及配筋平面图(标注板厚、钢筋的直径、间距、编号及定 位尺寸 。(3次梁的模板图及配筋图, (标注次梁截面尺寸、梁底标高、钢筋的直径、 根数、编号及定位尺寸 。(4主梁的模板图及配筋图(按同一比例绘出主梁的

4、弯矩包络图,标注主梁截 面尺寸、梁底标高、钢筋的直径、根数、编号及定位尺寸 。(5列出主梁的钢筋材料表,写出有关设计说明,如混凝土强度等级、钢筋级 别、混凝土保护层厚度等。4. 编写设计计算书一本。四、参考资料1. 混凝土结构上、中册,东南大学,同济大学,天津大学合编。2. 砌体结构施楚贤主编。3. 建筑结构制图标准 GB/T50105-2010。4. 砌体结构设计规范 GB50003-2011。5. 建筑结构荷载规范 GB50009-2012。6. 混凝土结构设计规范 GB50010-2010。现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书2、平面结构布置: 。楼盖结构布置图如下:(2、按高跨比条件

5、,当 h 2400/30=80mm时,满足刚度要求,可不 验算挠度。 对于工业建筑的楼盖板, 要求 h 60mm , 取板厚 h=100mm。 (3 、次梁的截面高度应满足 h=l/18l/12=7200/187200/12=400600。考虑到楼面可变荷载比较大,取 h=550mm。截面宽度取为 b=250mm。(4 、主梁的截面高度应该满足 h=l/15l/10=7200/15 7200/10=480720,取 h=650mm。截面宽度取为 b=300mm。3、 板的设计:(1 、荷载计算:板的永久荷载标准值取 1m 宽板带计算:水磨石面层 1.79KN/100mm钢筋混凝土板 0.1&#

6、215;25=2.5KN/20mm混合砂浆 0.02×20=0.4KN/小计 4.69KN/(取 5.0KN/板的可变荷载标准值 10KN/永久荷载分项系数取 1.2;因为工业建筑楼盖且楼面活荷载标 准值大于 4.0KN/,所以活荷载分项系数取 1.3。于是板的永久荷载设计值 g=4.69×1.2=5.63KN/可变荷载设计值 q=10×1.3=13KN/荷载总设计值 g+q=18.63KN/(2 、板的计算简图:按塑形内力重分布设计。次梁截面为 250mm ×550mm ,板的计算 跨度:边跨 l01=ln =2400-200/2=2300mm,中跨:

7、l 02=ln =2400-200=2200mm- 6 - 矩系数 m 分别为:边支座 1/16; 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M A =-(g+ql012/16=-19×2.32/16=-6.28KN·mM1=(g+ql012/14=19×2.32/14=7.18KN·mMB =-(g+ql012/11=-19×2.32/11=-9.14KN·mMC =-(g+ql022/14=-19×2.22/14=-6.57KN·mM2=M3=(g+ql022/16

8、=19×2.22/16=5.75KN·m(4、正截面受弯承载力计算环境类别一级, C30混凝土,板的最小保护层厚度 c=15mm。假 定 纵 向 钢 筋 直 径 d 为 10mm , 板 厚 80mm , 则 截 面 有 效 高 度 h 0=h-c-d/2=80-15-10/2=60mm;板宽 b=1000mm。 C30混凝土, 1=1.0, c f =14.3KN/mm 2; HPB300钢筋,yf =270N/mm2。板配筋计算的过程列于下表。- 7 -计算结果表明, 支座截面的 均小于 0.35, 符合塑形内力重分布 的原则:A S /bh=359/(1000

9、5;100 =0.42%, 此值大于 0.45f t /fy =0.45×1.27/270=0.21%,同时大于 0.2%,满足最小配筋率的要求。 4. 次梁设计- 8 - 根据本车间楼盖的实际使用情况,楼盖的次梁和主梁的可变荷载不考虑从属面积的荷载折减。(1 、荷载设计值永久荷载设计值(2 、计算简图按塑性内力重分布设计。主梁截面为 300mm ×650mm 。其计算跨度:边跨:l 01=ln =7200-100-300/2=6950mm 弯矩设计值:- 9 -MA =-(g+ql012/24=-48.45×6.952/24=-97.51KN·mM1=

10、(g+ql012/14=48.45×6.952/14=167.16KN·mMB =-(g+q l 012/11=-48.45×6.952/11=-212.75KN·m M2=M3=(g+ql022/16=48.45×6.92/16=144.17KN·mMc =-(g+q l 022/14=-48.45×6.92 /14=164.76KN·m 剪力设计值:(4 、承截面承载力计算1 、正截面受弯承载力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 'fb =l3=7200/3=2400mm、 &#

11、39; f b =b+sn =250+2200=2450mm, b+12' f h =250-12×80=1210mm三者的较小值,故取 'fb =1210mm。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。环境类别一级, C30混凝土, 梁的最小保护层厚度 c=20mm。 假定 箍 筋 直 径 10mm , 纵 向 钢 筋 直 径 20mm , 则 一 排 纵 向 钢 筋 h 0=500-20-10-20/2=460mm,二排纵向钢筋 h 0=460-25=435mm。C25混凝土, 1=1.0, c =1,cf =14.3KN/mm2, f t =1

12、.43KN/mm2;纵向钢筋采用 HRB400钢,yf =360N/mm2, y f y =360N/mm2。正截面承载 力计算过程列于下表。经判别跨内截面均属于第一类型 T 形截面。- 10 -次梁正截面受弯承载力计算 计算结果表明,支座截面的 均小于 0.35,符合塑形内力重分 布 的 原 则 ; A S /(bh =628/(250×550 =0.46%, 此 值 大 于 0.45f t /fy =0.45×1.27/360=0.16%,同时大于 0.2%,满足最小配筋 率的要求。2 、斜截面受剪承载力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 小配筋率验

13、算。验算截面尺寸:h w =h0-h t =485-100=385mm, 因 h w /b=385/250=1.54<4, 截面尺寸 按下式验算:0.25c f c bh 0=0.25×1×14.3×250×485=433.47×103N > V max =185.20KN截面尺寸满足要求。计算所需腹筋:采用 6双肢箍筋,计算支座 B 左侧截面。由 V cs =0.7ft bh 0+fyy (A SV /S h 0,可得到箍筋间距 S=(f yy A sv h 0 /(V Bl -0.7f t bh =(360×56.6&

14、#215;435 /(185.20×103-0.7×1.43×250×485 =155mm 调幅后受剪承载力应加强,梁局部范围内将计算的箍筋面积增 加 20%或箍筋间距减小 20%。现调整箍筋间距, s=0.8×155=124mm, 截面高度在 300550mm的梁,最大箍筋间距 200mm 最后取箍筋间距 s=200mm。为方便施工,沿梁长不变。验算配筋率下限值:弯 矩 调 幅 时 要 求 的 配 筋 率 下 限 为 :0.3f t /fyy =0.3×1.43/360=0.12%,实 际 配 箍 率 SV =ASV /(bs=56

15、.6/(250×200 =0.1132%>0.11%,满足要求。5、主梁设计(按弹性方法设计 :(1 、荷载计算:为简化计算,将主梁自重等效为集中荷载。主梁自重(含粉刷 (0.65-0.1 ×0.3×2.4×25+0.02×(0.65-0.1 ×2×2.4×20 ×1.2=13.15KN 永久荷载设计值 G=124.20+13.15=137.35KN 可变荷载设计值 Q=31.20×7.2=224.64KN (2 、计算简图因主梁的线刚度与柱线刚度之比大于 5, 竖向荷载下主梁内力近 似按

16、连续梁计算,按弹性理论设计,计算跨度取支承中心线之间的 1 、弯矩设计值弯矩 QL k GL k M 21+=。式中系数 k 1、 k 2由附表 6-2相应栏内查得。 M1, max =0.244×137.35×7.2+0.289×224.64×7.2=708.73KN·m MB,max =-0.267×137.35×7.2-0.311×224.64×7.2=-767.06KN·m M2, max =0.067×137.35×7.2+0.200×224.64

17、5;7.2=389.74KN·m 2 、剪力设计值3 、弯矩包络图第 1、 3跨有可变荷载,第 2跨没有可变荷载由附表 6-2知,座 B 或 C 的弯矩值为:M B =MC =-0.267×137.35×7.2-0.133×224.64×7.2=-479.16KN·m 第 1跨内:以支座弯矩 M A =0, M B =-479.16kN·m 的连线为基线, 作 G=137.35kN, Q=224.64kN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+Ql0+MB /3=1/3(13

18、7.35+224.64 ×7.2+479.16/3=709.06kN·m (与前面计算的 M 1, max =708.73kN·m 接近 1/3(G+Ql0+2MB /3=1/3(137.35+224.64 ×7.2+2×479.16/ 3=549.34KN·m在第 2跨内:以支座弯矩 M B =-479.16KN·m , M C =-479.16KN·m 的连线为基线, 作 G=137.35KN,Q=0的简支弯矩图, 得集中荷载作用 点 处 的 弯 矩 值 :1/3Gl 0+MB =1/3×137.35

19、×7.2-479.16=-149.52KN·m 。第 1、 2跨有可变荷载,第 3跨没有可变荷载第 1跨内:在第 1跨内以支座弯矩 M A =0, M B =-767.06KN·m 的连 线为基线,作 G=137.35kN, Q=224.64kN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(137.35+224.64×7.2-767.06/3=613.09KN·m1/3(137.35+224.64×7.2-2×767.06/3=357.40KN·m 在 第 2跨 内 :M C =

20、-0.267×137.35×7.2-0.089×224.64×7.2=-407.99KN·m 。以支座弯矩 M B =-767.06KN·m , M C =-407.99的连 线为基线,作 G=137.35KN,Q=224.64KN的简支梁弯矩图,的第 1个 集中荷载和第 2个集中荷载作用处弯矩值分别为:1/3(G+Ql0+MC +2/3(MB -M C =1/3(137.35+224.64 ×7.2-407.99+2/3(-767.06+407.99=221.41KN·m1/3(G+Ql0+MC +1/3(MB

21、-M C = 1/3(137.35+224.64 ×7.2-407.99+1/3(-767.06+407.99=341.10KN·m第 2跨有可变荷载,第 1、 3跨没有可变荷载M B =MC =-0.267×137.35×7.2-0.133×224.64×7.2=-479.16KN·m 第 2跨两集中荷载作用点处的弯矩为:1/3(G+Ql0+MB =1/3(137.35+224.64 ×7.2-479.16=389.62KN·m (与前面计算的 M 2, max =328.74KN·m 接近第

22、 1、 3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为:1/3Gl 0+1/3M B =1/3×137.35×7.2+1/3×479.16=169.92KN·m 1/3Gl 0+2/3M B =1/3×137.35×7.2+2/3×479.16=10KN·m 弯矩包络图如下所示: (4 、承载力计算1 、正截面受弯承载力跨内按 T 形截面计算,因跨内设有间距小于主梁间距的次梁, 翼缘计算宽度按 l /3=6.9/3=2.3m和 b+sn =6m中较小值确定,取 b f =2.3m。主梁混凝土保护层厚度的要求以及跨内截面有效高度

23、的计算 方法同次梁, 支座截面因存在板、 次梁、 主梁上部钢筋的交叉重叠, 截面有效高度的计算方法有所不同。板混凝土保护层厚度 15mm 、 板上部纵筋 10mm 、次梁上部纵筋直径 18mm 。假定主梁上部纵筋直 径 25mm , 则 一 排 钢 筋 时 , h 0=650-55=595mm; 二 排 钢 筋 时 , h 0=595-25=570mm。纵向受力钢筋除 B 支座截面为 2排外, 其余均为 1排。 跨内截 面经判别都属于第一类 T 形截面。 B 支座边的弯矩设计值 M B =MBmax -V 0b /2=-767.06-235.55×0.40/2=-719.95KN&#

24、183;m 。 正截面受弯承载力的计算过程列于下表:主梁正截面承载力计算 主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。2 、斜截面受剪承载力验算截面尺寸 hw =h0-h f =570-80=490mm。 因 h w /b=490/300=1.63<4, 截面尺寸按下式验算:0.25c f c bh 0=0.25×1×14.3×300×570=611.33×103N > V max =303.55KN,截面尺寸满足要求。计算所需腹筋:采用 10-200双肢箍筋,V CS =0.7ft bh 0+fyy (A SV /S h 0=0.7

25、×1.43×300×570+360×(157/200 ×570 =332.25KN>V max , 不需要配置弯起钢筋。验算最小配箍率:SV =ASV /bs=157/300×200=0.26%>0. 24f t /fyy =0.10%, 满足要求。 次梁两侧附加横向钢筋的计算次 梁 传 来 的 集 中 力 F l =137.35+224.64=361.99kN, h 1=650-500=150mm, 附 加 箍 筋 布 置 范 围 s=2h1+3b=2×150+3×250=1050mm。取附加箍筋 1

26、0-200双肢,则在长度 s 内可布置附加 箍筋的排数, m=1050/200+1=6排,次梁两侧各布置 3排。由式, m ·nf yy A sv1=6×2×360×157=678.24kN>F l ,满足要求。因主梁的腹板高度不大于 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。6、绘制施工图楼盖施工图包括施工说明、结构平面布置图、板配筋图、次梁 和主梁配筋图。(1

27、 、施工说明施工说明是施工图的重要组成部分,用来说明无法用图来表示 或者图中没有表示的内容。完整的施工说明应包括:设计依据(采 用的规范标准:结构设计有关的自然条件,如风荷载的基本情况以 及工程地质简况等 ; 结构设计一般情况 (建筑结构的安全等级、 设 计使用年限和建筑抗震设防类别 ; 上部结构选型概述; 采用的主要 结构材料及特殊材料;基础选型;以及需要特别提醒施工注意的问 题。本设计示例楼盖仅仅是整体结构的一部分,施工说明可以简单 些。(2 、结构平面布置图结构平面布置图上应表示梁、板、柱、墙等所有结构构件的平 面位置、截面尺寸、水平构件的竖向位置以及编号,构件编号由代 号和序号组成,相

28、同的构件可以用一个序号。楼盖的平面布置图见 图 11-25. 图中柱、主梁、次梁、板的代号分别用“ Z ” 、 “ KL ” 、 “ L ” 和“ B ”表示,主、次梁的跨数写在括号内。(3 、板配筋图板 配 筋 采 用 分 离 式 , 板 面 钢 筋 从 支 座 边 伸 出 长 度 a=ln /4=2000/4=500。板配筋见图 11-30。(4 、次梁配筋图次 梁 支 座 截 面 上 部 钢 筋 的 第 一 批 切 断 点 要 求 离 支 座 边 l n /5+20d=7200/5+20×18=1800mm, 现取 1800mm ; 切断面积要求小于 总面积二分之一, B 支座切断 216,402/1005=0.4<0.5, C