混凝土结构课程设计

1、 混凝土结构课程设计学 校：武汉理工大学专 业： 土木工程2012本科（秋）姓 名： 段雪飞 指导老师： 目录1设计资料12楼盖的结构平面布置23板的设计34次梁设计55总结10现浇单向板肋形楼盖设计某多层工业建筑物平面如下图所示：采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。一、设计资料1）楼面构造层做法：水泥砂浆地面（0.65KN/ m2）钢筋混凝土现浇板（25kN/m2）；20mm厚石灰砂浆抹底（17kN/m2）；2）可变荷载：Pk=6.0 kN/m23）永久荷载分项系数为1.2，可变荷载分项系数为1.4（当楼面可变荷载标准值4kN/m2时,取1.3)；4）材料选用：混凝土：采用C25；钢筋：梁纵向

2、受力钢筋采用HRB400级钢筋，其余采用HPB235级钢筋；5）本建筑物位于非地震区，建筑物安全级别为二级，结构环境类别为一类。二、楼盖的结构平面布置主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁的跨度为6.3m,次梁跨度为6.6m，主梁每跨内布置两跟次梁，板的跨度为2.1m ,l02/l01=6.6/2.1=3.14,因此安单向板设计。按跨高比条件，要求板厚h2200/40=55.0mm,对工业建筑的楼盖板，要求h80mm，取板厚h=100mm。次梁截面高度应满足h=l0/18l0/12=6600/186600/12=366550mm。考虑到楼面活荷载比较大，取h=500mm。截面宽度取为b=200m

3、m。框架梁截面高度应满足h=l0/15l0/10=6600/156600/10=440660mm，取h=600mm。截面宽度取为b=300mm。楼盖结构平面布置图如下图所示：三、板的设计1）荷载板的恒荷载标准值：水泥砂浆地面（0.65KN/ m2） =0.65kN/m2钢筋混凝土现浇板： 0.1*25=2.5kN/m22小计： 3.49 kN/m2取3.5 kN/m2板的活荷载标准值： 60.0kN/m2永久荷载分项系数为1.2，可变荷载分项系数为1.4，因当楼面可变荷载标准值4kN/m2,所以取1.3。于是板的恒荷载设计值：g=1.2*3.5=4.2kN/m2活荷载设计值：q=1.4*6.0

4、=8.4kN/m2荷载总设计值：g+q=4.2+8.4=12.6kN/m21)计算简图次梁截面为200*500mm，现浇板在墙上的支承长度不小于100mm，取板在墙上的支承长度为120mm。按内力重分布设计，板的计算跨度：边跨：l=l0+h/2=2100-100-120+100/2=1930mm<1.025ln=1950mm，取l0=1950mm中间跨：l0=ln=2100-200=1900mm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，计算简图如下图所示：2）弯矩设计值查表得，板的弯矩系数m分别为：边跨中：1/11，离端第二支座：-1/11，中跨中：1/16，中

5、间支座：1/14。故3）正截面受弯承载力计算板厚100mm，h0=100-20=80mm；板宽b=1000mm。C25混凝土，1=1.0，fc=11.9N/mm2，fy=210N/mm2 ；板配筋计算的过程如下表：截面 1 B 2 C4.36 2.85 3.25 弯矩设计值（kN.m） -4.360.065 0.065 0.03 0.034 s=M/a1fcbh02=1-(1-2s) 1/2 0.067 0.067 0.03 0.035 轴线 计算配筋(mm2) 304 304 136 159 ， AS=bh0fc/fy 实际配筋(mm2) 8150 8150 8180 8180As=335

6、As=335 As=279 As=279轴线 计算配筋(mm2) 304 304 0.8*136=0.8*305= AS=bh0fc/fy 109 127实际配筋(mm2) 8150 8150 8180 8180As=335 As=335 As=279 As=279计算结果表明，均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；As/bh=279/(1000*80)=0.34%，此值比0.45ft/fy=0.45*(1.43/210)=0.30%大，同时大于0.2%，符合要求。四、次梁设计按考虑内力重分布设计。根据本车间楼盖的实际使用情况，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

7、载设计值恒荷载设计值：板传来恒荷载： 4.2*2.1=8.82kN/m 次梁自重： 0.2*（0.5-0.1）*25*1.2=2.4kN/m小计： 11.6kN/m 活荷载设计值：q=6*2.1*1.4=17.64kN/m 荷载总设计值：g+q=29.3kN/m 2）计算简图次梁在砖墙上的支承长度为270mm。主梁截面为250*650mm。计算跨度： 边跨：l=l0+a/2=6600-120-250/2+240/2=6475mm<1.025ln=6508mm，取l0=6475mm 中间跨：l0=ln=6600-250=6350mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算，次梁计算简图如下

8、图所示：3）内力计算 弯矩设计值：2 M2=(g+q)l012/16=29.3*6.3502/16=73.85kN.m2 剪力设计值：VA=0.45*(g+q)l01=0.45*29.3*6.475=86.3kN.m VBL=0.60*(g+q)l01=0.6*29.3*6.475=115.06kN.m VBR=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m VC=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m 4)承载力计算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b'f=l/3=6600/3=2200m

9、m，又b'f=b+sn=300+2000=2200mm，故b'f=2200mm。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。C25混凝土，1=1.0，fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2 ，纵向钢筋采用HRB400钢，fy=360N/mm2，箍筋采用HPB235钢，fyv=210N/m2。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。 截面 1 B111.68 弯矩设计值（kN.m） -111.68273.85C 85.05第5/9页s=M/1fcbh02或 s=M/1fcb'fh02 =1-(1-2s)1/2As=b'fh0fc/fy As=bh

10、0fc/fy 选配配筋(mm2)0.0122 0.012 5290.0122 0.012 5290.008 0.008 3530.009 0.009 397318 318 316 316 As=763 As=763 As=603 As=603计算结果表明，均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；As/bh=762/(200*500)=0.762%，此值比0.45ft/fy=0.45*(1.43/360)=0.1787%大，同时大于0.2%，满足要求。2）斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核，腹筋计算和最小配箍率验算。验算截面尺寸：hw=h0-h'f=465-100=365mm，h

11、w/b=365/200=1.8<4，截面尺寸按下式验算：0.25cfcbh0=0.25*1*9.6*200*465=223.2kN>Vmax=115.06kN。故截面尺寸满足要求。 SV=2*50.24/（250*150）=0.26%>0.3*ft/fyv=0.3*1.27/210=0.18%，满足要求。 五、主梁设计主梁按弹性方法设计 1、荷载设计值为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。 恒荷载：次梁传来恒荷载： 11.6*6.6=76.6kN主梁自重： 0.3*（0.60-0.1）*25*1.2*6.3=28.35kN小计： 取106.55kN 活荷载：17.64*6.6

12、=116.45kN 取152.0kN 2、计算简图主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为370mm，中间支承在400*400mm的混凝土柱子上，其计算跨度边跨：ln=6300-120-200=5980mm，因1.025ln=150mm<a/2=185mm，取l01=1.025ln+b/2=1.025*5980+300/2=6300mm 中间跨：l0=6000mm主梁的计算简图如下图：第6/9页4）内力设计值及包络图 A）弯矩设计值弯矩M=k1Gl0+k2Ql0公式中系数k1，k2 查表得 M1，max =0.244*106.55*6.3+0.289*155*6.3=446kN.m

13、 MB，max =-0.267*106.55*6.3-0.311*155*6.3= -483kN.m M2，max =0.067*106.55*6 +0.200*155*6=229kN.m B）剪力设计值剪力V=k3G+k4Q公式中系数k3，k4 查表得 VA，max =0.733*106.55+0.822*155=210kN VBL，max =-1.267*106.55-1.311*155= -338kN VBR，max =1.0*106.55+1.222*155=296kN C）弯矩、剪力包络图第1、3跨有活荷载，第2跨没有活荷载由附表19知，支座B或C的弯矩值为MB=MC=-0.267*

14、106.55*6.64-0.133*155*6.64=-287kN.m在第1跨内以支座弯矩MA=0，MB=-287kN.m的连线为基线，作G=86kN，Q=152kN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：在第2跨内以支座弯矩MB=MC=-287kN.m的连接为基线，作G=86kN，Q=152kN的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：1/3Gl0+MB=1/3*86*6.6-287=-97.8kN.m 第1、2跨有活荷载，第3跨没有活荷载第1跨内：在第1跨内以支座弯矩MA=0，MB=-287kN.m的连线为基线，作G=86kN，Q=152kN的简支梁弯矩图，得

15、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+Q)l0+MB/3=1/3*(86+152)*6.64-466/3=371.0kN.m 1/3(G+Q)l0+2MB/3=1/3*(86+152)*6.64-2*466/3=216kN.m在第2跨内以支座弯矩MC=-0.267*86*6.64-0.089*152*6.64=-242.3kN.m。以支座弯矩MB=-287kN.m,MC=-242.3kN.m的连接为基线，作G=86kN，Q=152kN的简支弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处的弯矩设计值分别为：1/3(G+Q)l0+MC+2/3(MB-MC)=1/3*(

16、86+152)*6.64-242.3-2/3*(287-242.3)=254.7kN.m 1/3(G+Q)l0+MC+1/3(MB-MC)=1/3*(86+152)*6.64-242.3-1/3*(257.6-242.3)=280kN.m 第2跨有活荷载，第1、3跨没有活荷载MB=MC=-0.267*86*6.64-0.133*152*6.64=-286.7kN.m，第2跨两集中荷载作用点处的弯矩：1/3(G+Q)l0+MB=1/3*(86+152)*6.4-286.7=221kN.m第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩设计值分别为： 1/3Gl0+1/3MB=1/3*86*6.64-1/3*2

17、86.7=94.8kN.m 1/3Gl0+2/3MB=1/3*86*6.64-2/3*286.7=-0.8kN.m 弯矩包络图如图：第7/9页剪力包络图： 第1跨VA，max =0.733*86+0.822*152=187.9kN；过第1个集中荷载后为：187.9-86-152= -50kN；过第2个集中荷载后为：-44.1-86-119=-249.1kN。VBL，max =-1.267*86-1.311*152=-308.3kN；过第1个集中荷载后为：-308.3+86+152=-70.3kN；过第2个集中荷载后为：-70.3+86+152=167.7kN。 第2跨VBR，max =1.0*

18、86+1.222*152=271.7kN；过第1个集中荷载后为：271.7-86=185.7kN；当活荷载仅取作用在第2跨时，VBR =1.0*86+1.0*152=238kN；过第1个集中荷载后为：238-86-152=0kN，剪力包络图如图所示：5）承载力计算正截面受弯承载力跨内按T形截面计算，因b'f/h0=100/615=0.16>0.1，翼缘计算宽度按l/3=6.9/3=2.3m和b+sn=6. m中较小值确定，取b'f=2.3m。第8/9页B支座边的弯矩设计值MB=MBmax-V0b/2=398.2-231.4*0.40/2=351.7kN。纵向受力给你钢筋除

19、B支座截面为两排外，其余均为一排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。正截面受弯承载力的计算过程如下表所示：主梁正截面承载力计算截面 1 B 弯矩设计值（kN.m） 367.7 -398.2 s=M/1fcbh02或 0.036 0.042 s=M/1fcb'fh02 s=1-(1-2s)1/2/2 0.98 0.98 AS=M/sh0fy 1695 1913 选配配筋(mm2) 425 720As=1963 As=22002193.4 0.019 0.99 882 320 As=942-68.4 0.007 0.996 310 220 As=628计算结果表明，均小于0.518，满足要求；取中间跨跨中截面验算，其承载负弯矩时的最小配筋率，AS、bh=628/（250*650）=0.39%，此值比0.45ft/fy=0.45*(1.27/360)=0.158%大，同时大于0.2%，满足要求。斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核，腹筋计算和最小配箍率验算。验算截面尺寸：hw=h0-h'f=590-100=490mm，hw/b=490/250=1.96<4，截面尺寸按下式验算：0.