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文档简介
大连座2大学网络教育学院
《钢筋混凝土结构课程设计》
题目:XX厂房单向板设计
学习中心:奥鹏杭州直属_________________
专业:土木工程_________________
年级:2013年秋_______________
学号:131309403793_______________
学生:钟健________________
指导教师:
1基本情况
一、设计资料
XX厂房。采用钢筋混凝土内框架承重,外墙为370mm砖砌承重。采用单向板肋梁楼盖。
楼面做法:20mm厚水泥砂浆面层,钢筋混凝土现浇板,15mm厚石灰砂浆抹灰。
荷载:永久荷载,包过梁、柱、板及构造层自重,钢筋混凝土容重25kN/n?,水泥砂浆容
重20kN/m3,石灰砂浆容重17kN/m3,分项系数7G=L2。可变荷载,楼面均分布荷载为
7.5kN/m3,分项系数7K=L3。
材料选用:混凝土采用C30(力=14.3N/mm2,1=1.43N/mm2)
、楼盖的结构平面布置
主梁沿房屋的横向布置,次梁沿纵向布置。主梁的跨度是5.7m,次梁的跨度是4.8m。梁每
跨内布置两根次梁。其间距是L9m。楼盖的布置如图1所示。
1
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/48004800480048004800
/24000
©©T
根据构造要求,板厚取h=80mm>—«=4-1.5mm
4040
次梁截面高度应满足%=,2-=竺22翌&=266400mm
18121812
取h=400mm,截面宽度取为b=200mmo
主梁的截面高度应满足//=」_L=卫"卫22=380~570加“
15101510
取截面高度h=500mm,截面宽度取为b=250mm。
三、板的计算
按塑性分析法计算内力。
1、荷载
恒荷载标准值:
20mm水泥砂浆面层0.02mx20kN/m3=OAkN/m2
2
80mm钢筋混凝土板0.08mx25kN/m3=2.QkN/m2
15mm厚石灰砂浆抹灰Q015mx'HkN/1/=G255kN/in?
2
gk=2.655kN/m
活荷载标准值2
qk=1.5kN/m
横荷载设计值g=1.2x2.655=3.186kN/m2
活荷载设计值q=L3x7.5=9.75kN//
合计g+q=12.936AN/m2
2、内力计算
次梁的截面200刃加x400mm,板在墙上的支撑长度为120祖祖,则板的计算跨度为:
4m77k1cc0.20.081rc
边跨—1„H—=1.9—0.12------1-------=T.72m
°〃222
76110.20.12._.
+—=1.9-0.12-------1------=1.74m
"222
/.Zo=l.72m
中间跨/o=l.9-O.2=l.7m
跨度差(L72-l.7)/l.7=l.2%<l0%说明可按等跨连续板计算内力。取Im宽板作为计算单
元,计算简图如图I所示。
g+q=12.936kN/m2
ABCcBA
/1720/1700/17001700,1700
XX7Tz7\7
连续板各截面的弯矩计算见表I.
表1连续板各截面弯矩计算
1B2C
截面
边跨跨内离端第二支座中间跨跨内中间支座
弯矩计算系数1111
am11111614
计算跨度1。=1.72m10=1.12m1。=1.7m1。=1.7机
M=%,(g+q)/;3.48-3.482.34-2.67
3
截面承载力计算
混凝土,力2
b=1000mm,h=80mm,h0=80-20=60mmoC30=14.3N/mmoHPB300
2
钢筋,/y=270kN/m,连续板各截面的配筋计算见表2.
表2连续板各截面配筋计算
边区板带(1-2,5-6轴线间)中间区板带(2-5轴线间)
离端
第二
离端
边跨支跨离端第二跨
截面位置第二中间离端第二
跨内跨内、边跨跨内跨内、中间中间支座
支座支座支座
中间跨跨内
跨跨
内
0.8x2.34=0.8x(-2.67)=
M(kN/m2)3.48-3.482.34-2.673.48-3.48
1.87-2.14
M
ci-00.0670.0670.0450.0520.0670.0670.0360.041
RM;
&=11-2%
0.0690.0690.0460.0540.0690.0690.0370.042
A_力占%
「fy219219146172219219118134
。6/8。6/8。6@。6@。6/8@1。6/8@1
选配钢筋。6@200“6@200
@170@1701901607070
实配钢筋面积228228149177228228141141
支座截面的受压区高度系数J均小于0.35,满足弯矩调幅的要求;
旦向=(0.2%,45力/%)2=45力/力=45x1.43/270x100%=0.238%
所以,A,min=夕而力%=0.238%X1000x80=190.4〃机?
板的裂缝验算
裂缝宽度验算属于正常使用极限状态,采用荷载的标准组合。按弹性方法计算截面弯矩,考虑
可变荷载的最不利布置,有
=%g濯
式中心一折算永久荷载标准值,gk=gk+qk/2=2.655+7.5/2=6.405HV/m
qk一折算可变荷载标准值,%=以/2=7.5/2=3.75AN/m
ag一五跨连续板满布荷载下相应截面的弯矩系数,按有关表格查的;
%一五跨连续板最不利荷载布置下相应的弯矩系数,按有关表格查的。
由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩:
2
Mk=(0.078x6.405+O.lx3)xl.72OkN/m=2.32kN/m
2
MBk=-(0.105x6.405+0.119x3)xl.720kN/m=—3.05左N/m
M2k=(0.033x6.405+0.079x3)xl.72^/m=1.30^/m
4
2
MCk=-(0.079x6.405+0.11lx3)xl.7^/m=—2.42左N/m
M3k=(0.046x6.405+0.085x3)xl.72^/m=1.59^/m
受弯构件的受力特征系数a5=1.9,光面钢筋的相对粘结特征系数1/=0.7,C30混凝土抗拉
2
强度标准值flk=2.01N/mm;保护层厚度c=15mm<20mm,取c=20mm,计算过程见表2,
裂缝宽度均小于一类环境规范规定值。
板的裂缝宽度验算
截面1B2C3
2.32-3.051.30-2.421.59
Mk
2
As/mm228228149149149
a=M/0.87%A,(N/mm2)
sqk202.9266.8170.6317.5208.6
Pte=As/Ate0.010.010.010.010.01
y=1.1-0.65flk/pte(ysq0.4560.6100.3340.6890.474
eq=d/v(mm)11.4311.438.578.578.57
Z=^(1.9c+0.08^)(mm)
CTs129.44129.44106.56106.56106.56
,Pte
.max=/E’gm)0.1080.1910.0550.2100.095
注:夕加<0.01,取/4=0.01。
板的挠度验算
截面的短期刚度由下式确定:
B二Ed.
'1.15^+0.2+-6^^
34
式中,a£=E5/Ef=210X10/3X10=7,矩形截面〃=0,各截面的短周期刚度如下表
所示。
截面1B2C3
2
As/mm219219146146146
w0.4560.6100.3340.6890.474
p=As/bh00.00370.00370.00240.00240.0024
n
Bs/10Nmm1.8821.5671.6121.0101.305
由表2可见,当与凡很接近,满足0.53产当<2瓦,按《混凝土结构设计规范》可取整跨刚
度用为计算挠度,这样的简化使挠度计算大为方便。
长期刚度按下式确定
2.32
〜(八+%"x1.882x10"=8.64xIO】。Nmm
2.725(2-1)+2.32
2
其中,Miq=(0.078g,+0.1%)/;=(0.078x7.965+0.1x3)xl.72=2.725kNm
5
11
gk=gk+—(J//qqk)=2.655+—(0.8x7,5)=7965kN/m
1
Qk=5-=—x0.8x7.5=3kN/m
2
第一跨挠度最大,对于等跨连续板可只验算该跨挠度。永久荷载g*满布,可变荷载外在
1,3,5跨布置,又相应表格查的相应的挠度系数分别是0.644义10-2和0.973x10-2,于是挠
度:
0.644xl02gj40.973x10-2//4
/-I
BB
0.644x10-2x2.655x172040.973xIO-2x7.5X17204
H---------------------------------77---------=---8--.45mm<---=8.6mm
8.64x101°8.64xlO10200
3、绘制板施工图
板采用分离式配筋。
三、次梁计算
次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。
1.荷载
恒荷载设计值
由板传来19mx3.186kN/=6.05kN/m2
次梁自重1.2x0.2mx(0.4祖-0.08/M)X25kN/nr,=L92kN/m1
梁侧抹灰1.2乂0.015%乂(0.4,〃-0.08机)义174"/机隈2=0.20kN/m2
g=8.17kN/m2
活荷载设计值
由板传来q=1.9mx9.75kN/m3=18.5kN/m1
6
合计g+q=26.67kNIm2
2.内力计算
计算跨度
I=4.8m-0.12m—:——m=4.555m
边跨Z2
,a___0.24.
I+—=A4.555mH-------m=4.675m
〃22
1.0254=4.669m>4.675m取Z..
4人o一•・OA7/J
中间跨4=/"=4.8m-0.25m=4.55m
跨度差(4675-4.55)/4.55=2.7%<10%,说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图
如图2所示。
A|B匚口B
:4675)/433。)45:。)4673*
连续次梁各截面弯矩及剪力计算分别见表3表4.
表3连续次梁弯矩计算
1B2C
截面
边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座
弯矩计算系数11
11n16-14
计算跨度41。=4.675m/0=4.675m1。=4.55mZo=4.55m
M=am(g+q^53.00-53.0034.51-39.44
表4连续次梁剪力计算
AB(左)B(右)C
截面
边支座离端第二支座离端第二支座中间支座
剪力计算系数
0.450.60.550.55
7
净跨度,“Zo=4.675Zo=4.6754=4.55/()=4.55
v=心(g+q)/;54.6774.8166.7466.74
正截面承载力计算
正截面承载力计算时,支座按矩形截面计算,跨中按T形截面计算,翼缘宽度取
bf=g/=;x4800=1600mm,又b+s“=200+1700=1900mm,故取〃=1600""〃
一类环境,梁的混凝土保护层厚度要求为25mm,单排钢筋截面有效高度取%=365mm。
判别T型截面类型:
,,h80
-卷f)=1.Ox14.3x1517x80x(365-5)=564.02ANm>53.00kNm
各跨跨中均属于第一类T型截面。
次梁的正截面承载力过程见表
次梁正截面受弯承载力计算
截面边跨跨中(1)离端第二支座离端第二跨中间支座(C)
(B)跨中(2)
中间跨跨中
(3)
弯矩设计值(kNm)53.0053.0034.51-39.44
M0.1600.1600.0910.104
a=-----------
"%插博
J=2%0.1750.1750.0960.110
A_忧h°564.21044334.0383
‘一fy
选配钢筋
实际配筋5尘123金223至124至12
4=5654=1140A=339A=452
计算结果表明J均小于0.35,符合塑性内力重分布的条件。
A,/(劭)=339/(200x400)=0.42%>2mto=(0.2%,451/力)皿、=451/力=45x1.43/300=0.22%
,满足最小配筋率的要求。
斜截面受剪承载力计算。
计算内容包括:截面尺寸复核、腹筋计算和最小配筋率验算。
(1)验算截面尺寸
hK=h0-hf=365—80=265m优,4,/b=265/200=1.2<4,截面尺寸按下式验算:
0.25月/劭0=0.25x1.0x14.3x250x365=362.20W〉[=74.8IkN
截面尺寸满足要求。
(2)计算所需腹筋
8
采用。6双箍,计算支座B左侧截面,VBI=72.89^o由斜截面受剪承载力计算公式确
定箍筋间距s:
1.0x270x100.48x365
=5725.70机m
74810-0.7x1.43x200x365
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%o先调幅整箍筋间距,
5=0.8x5725.7=4580.56/nm,大于箍筋最大间距200mm,最后取s=200mm。
(3)验算最小配箍率
3
弯矩调幅时要求的配箍率下限为0.3工/fyv=0.3x1.43/270=1.58x10,实际配箍率
3
psv=4/(加)=100.487(200x250)=2.50xl0-,满足最小配箍率的要求。
次梁的裂缝宽度验算
次梁的折算永久荷载gk=6.808+14.23/4=10.31kN/m;折算可变荷载
3
%=14.23x—=10.67左N/叫变形钢筋的相对粘度特征系数v=1.0,混凝土的保护层厚度
4
c=25mmo
荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数a5=1.9,裂缝宽度的计算过程见表2,各截面的裂缝
宽度均满足要求。
表2次梁的裂缝宽度验算
截面1B2C3
Mk41.00-51.5524.54-41.4828.65
2
As/mm565565339402339
cy=M/0.87&&(N/mm2)
sqk245.32308.45227.96324.94266.14
AA
Pte=Jte0.01410.01410.01000.01010.0100
S=1.1—0.65/*/go%0.7220.7990.6290.7020.609
eq=d1v(mm)1212121212
Zcr=^(1.9cs+0.08^)(mm)
115.59115.59143.5142.54143.5
Pte
•max0.2080.2640.1950.2760.221
由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩:
Mk=(0.078x10.37+0.1xl0.67)x4.67宁kN/m=41.00kN/m
MBk=-(0.105x10.37+0.119x10.67)x4.675?kN/m=-51.55kN/m
M2k=(0.033x10.37+0.079x10.67)x4550?kN/m=24.544N/m
2
Mck=-(0.079x10.37+0.111x10.67)x4.550kN/m=—41.484N/m
M3k=(0.046x10.37+0.085x10.67)x4.550?kN/m=28.65kN/m
次梁的挠度验算
9
按等刚度跨度连续梁计算边跨跨中挠度。短期刚度:
B=______*______2.0X105X565X3652
Nmm2=1.145x1()13Nmm2
-3
‘口5…2+反1___八c6x7.l4x8.3xl0
l.l5xn0.772+0.2+-----------------------
1+3.5x1.675
其中,夕==565/(200x365)=8.3x10-3;
54
«£/E=2.0xl0x2.8xl0=7.14;
("-b)h'_(1600-200)x80_
f-
———1.OH/o
b%200x365
长期刚度:
Mk
41.00132
B=B=x1.145xlO=9.267xIO】?Nmm
s35.12(2-1)+41.00
其中,=(0.078x9.654+0.1x8.538)x4.6752=35.12^m
11
gk=gk+—(匕%)=6.808+—x0.8x14.23=9654kN/m
,33
qk=—^qQk=ax0.8x14.23=8.538kN/m
挠度系数与板相同,挠度:
0.644义KT?gj'।0.973xio-2
BB
0.644xlO2x6.808x467540.973xl0-2x14.23x46754
+=9.737mm<-----=23.375mm
9.267xlO129.267xlO12200
3.绘制次梁施工图
2-23-3
四、主梁计算
主梁按弹性理论设计。
1.荷载
为简化计算,将主梁自重及梁侧抹灰重量等效为集中荷载。
10
荷载设计值:
由次梁传来8.17x4.8=39.22AN
主梁自重1.2X0.25X(0.65-0.08)x1.9x17x2=8.13左N
梁侧抹灰1.2x0.015x(0.65-0.08)x1.9x17x2=0.67HV
G=48.02HV
活荷载设计值:
由次梁传来Q=18.5x4.8=88.8HV
G+Q=136.82kN
2.计算简图
主梁端部支承在砖墙上,支承长度为370mm;中间支承在柱上,钢筋混凝土柱截面为
350mmx350mm;墙、柱为主梁的较支座,主梁连续梁计算。
035
边跨/=5.7-0.12—--=5.405m
"2
L=1.025/+-=1.025x5.405+经=5.715m
°“22
0.370.35urru
o=/+-+-=5.405+--------1--------=
"2222
.,.取最小值l°=5.715m
中间跨:in=5.7-0.35=5.35m
l0=ln+b=5.35+0.35=5.7m
跨度差(5.715-5.7)/5.7=0.26%<10%,则可以按等跨连续梁计算。
11
主梁的计算简图见图
3.内力计算及包络图
内力计算可采用等跨连续梁的内力系数进行计算,跨中和支座截面最大弯矩及剪力按下式
计算:
M=+k2Ql
V=kfi+k2Q
不同截面下的弯矩及剪力的计算见表3,表4
表3主梁弯矩计算
项kkkkkk
次荷载简图祈瓦氤项标
GGGGGG0.2440.155-0.2670.0670.067-0.267
①2k1XX3A
ABCD66.9642.54-73.2718.3818.38-73.27
-0.133
QQQQ0.2890.244-0.133-0.133-0.133
②1JC2X3JC-67.31
ABCD146.67123.83-67.41-67.31-67.41
0.200
QQ-0.044-0.089-0.1330.200-0.133
③A1i2I.31101.23
ABCD-22.32-45.17-67.41101.23-67.41
—0.311
QiQIQftQ0.2290.1260.0960.170-0.089
④2k11213x-157.64
ABCD116.2263.9448.5986.05-45.11
-0.089/-0.311
QQQQ-0.0590.170.096
r-t---:------ri---1-K»----------ri--->--*---n„—-0.089
⑤1
△23工—13.U6-157.64
ABCD-29.94-45.1186.0548.59
基
①+②213.63166.37-140.68-48.93-48.93-140.68
本
①+③44.64-2.63-140.68119.61119.61-140.68
不
①④183.18106.48-230.9166.97104.43-118.38
利+
内
力①+⑤51.912.6-118.38104.4366.97-230.91
主梁剪力值方-算
kkk
序号计算简图百心
GGGGGG0.733-1.2671.000
①itti
1G2
A1b1x35.20-60.8448.02
QQQQ0.866—1.1340
②,、:t,、
1a2
A1iI76.90-100.700
QQQQ0.689-1.3H1.222
③
1Q
A1ybII61.18-116.42108.51
QQQQ—0.089—0.0890.788
④,、士i,、ii
△1。上2b11-7.90-7.9069.97
最不①+②112.1-161.5448.02
12
利内①+③96.38-177.26156.53
力①+④27.3-68.74117.99
230,^1
主梁正截面受弯承载力计算
跨内按T形截面计算,其翼缘宽度为:
b—L=5700=1900mm<b+s=4800mm
f3°3n
b+12。/=250+12x8=1210mm
取。/=1210mm,取%=500-60=440mm。
判别T形截面类型:
,,h80
a必也(%”f)=1.0x14.3x1210x80x(440-y)
=553.69kNm>21267kNm
故属于第一类T形截面。
Mb="max—%g=-230.91+(88.8+48.02)x手
=-203.55ANm
主梁正截面承载力的计算
截面1B2
弯矩设计值(kNm)213.63-203.55119.61-48.93
2
as=M!a{fcbhl(mm)0.0640.2940.0320.063
13
Ys+2%)0.96690.82000.98370.9674
4M
A=1673.81880.5871.6362.6
选配钢筋6虫206金2030202金20
实配钢筋面积(mm?)18841884942628
主梁斜截面受剪承载力的计算
(1)验算截面尺寸
h.,=h0-hf=440-80=360mm,£/b=360/300=1.2<4,截面尺寸按下式验算:
0.25月/防。=025x1.0x14.3x250x440=437.93左N〉%ax=177.26kN
截面尺寸满足要求。
(2)计算所需腹筋
采用。6@150双箍
几=0JftbhQ+1.04,3ho=0.7x1.43x250x440+1.0x270x440x100.48/150=l89.69kN
匕=112.1枚<%,匕,=177.26kN(几,%=156.33kN<%,可知B截面上的剪力与匕
刚好,现配两根弯起,2020,面积为628相机2。
验算最小配箍率
3
psv=Asv/(加)=100.48/(250x200)=2.00xl0->
3
0.24/;/fyv=0.24x1.43/270=1.27xlO,满足要求。
主梁裂缝宽度验算
受弯构件的受力特征系数=1.9,变形钢筋的相对粘结特征系数1/=1.0,C30混凝土
抗拉强度标准值£*=2.01N/〃7〃2;保护层厚度c=25mm»主梁各截面的裂缝宽度验算过程
见表
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