混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計

1、 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計 現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋設(shè)計專 業(yè):工程管理班 級:姓 名:鄧超學(xué) 號: 12152679 指導(dǎo)教師:王志美目 錄1、設(shè)計任務(wù)書 -(12、設(shè)計計算書 -(23、平面結(jié)構(gòu)布置 -(24、板的設(shè)計 -(35、次梁的設(shè)計 -(66、主梁的設(shè)計 -(107、關(guān)于計算書及圖紙的幾點說明 - (16 附圖 1、平面結(jié)構(gòu)布置圖 -(18 附圖 2、板的配筋圖 -(19 附圖 3、次梁的配筋圖 -(20 附圖 4、主梁配筋圖 -(21鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋設(shè)計二、設(shè)計資料某多層民用建筑的標(biāo)準(zhǔn)層平面圖如圖所示,柱網(wǎng)尺寸為 7.2m 

2、5;7.2m 。采用鋼筋 混凝土現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋,樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值及樓面構(gòu)造做法等設(shè)計資料如下: 1. 樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值為 10kN/m2,樓面面層采用地磚樓面,地磚的自重為 1.79 kN/m2,板底和梁表面均采用 20mm 厚水泥砂漿粉刷,水泥砂漿的自重為 20 kN/m3,混 凝土的自重為 25 kN/m3。2. 梁、板均采用強(qiáng)度等級為 C30的混凝土,主梁的縱向受力鋼筋采用 HRB400級鋼筋, 次梁的縱向受力鋼筋采用 HRB400級鋼筋, 板的受力鋼筋采用 HPB300, 箍筋 和架立筋均采用 HPB300級鋼筋。3. 板伸入墻內(nèi) 120mm ,次梁伸入墻內(nèi) 240mm , 主梁伸入墻

3、內(nèi) 370mm ;鋼筋混凝土 柱截面尺寸為 400mm ×400mm 。三、設(shè)計內(nèi)容和要求1. 合理確定標(biāo)準(zhǔn)層樓蓋結(jié)構(gòu)類型,進(jìn)行樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置。2. 單向板和次梁按考慮塑性內(nèi)力重分布方法計算內(nèi)力; 主梁按彈性理論計算內(nèi) 力,繪出彎矩包絡(luò)圖和剪力包絡(luò)圖。3. 手工繪制下列結(jié)構(gòu)施工圖。(1標(biāo)準(zhǔn)層樓面結(jié)構(gòu)平面布置圖(標(biāo)注墻、柱定位軸線編號和梁、柱定位尺寸 及構(gòu)件編號 。(2樓面板的模板圖及配筋平面圖(標(biāo)注板厚、鋼筋的直徑、間距、編號及定 位尺寸 。(3次梁的模板圖及配筋圖, (標(biāo)注次梁截面尺寸、梁底標(biāo)高、鋼筋的直徑、 根數(shù)、編號及定位尺寸 。(4主梁的模板圖及配筋圖(按同一比例繪出主梁的

4、彎矩包絡(luò)圖,標(biāo)注主梁截 面尺寸、梁底標(biāo)高、鋼筋的直徑、根數(shù)、編號及定位尺寸 。(5列出主梁的鋼筋材料表,寫出有關(guān)設(shè)計說明,如混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋級 別、混凝土保護(hù)層厚度等。4. 編寫設(shè)計計算書一本。四、參考資料1. 混凝土結(jié)構(gòu)上、中冊,東南大學(xué),同濟(jì)大學(xué),天津大學(xué)合編。2. 砌體結(jié)構(gòu)施楚賢主編。3. 建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn) GB/T50105-2010。4. 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50003-2011。5. 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50009-2012。6. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50010-2010?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋設(shè)計計算書2、平面結(jié)構(gòu)布置: 。樓蓋結(jié)構(gòu)布置圖如下:(2、按高跨比條件

5、,當(dāng) h 2400/30=80mm時,滿足剛度要求,可不 驗算撓度。 對于工業(yè)建筑的樓蓋板, 要求 h 60mm , 取板厚 h=100mm。 (3 、次梁的截面高度應(yīng)滿足 h=l/18l/12=7200/187200/12=400600?？紤]到樓面可變荷載比較大,取 h=550mm。截面寬度取為 b=250mm。(4 、主梁的截面高度應(yīng)該滿足 h=l/15l/10=7200/15 7200/10=480720,取 h=650mm。截面寬度取為 b=300mm。3、 板的設(shè)計:(1 、荷載計算:板的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值取 1m 寬板帶計算:水磨石面層 1.79KN/100mm鋼筋混凝土板 0.1&#

6、215;25=2.5KN/20mm混合砂漿 0.02×20=0.4KN/小計 4.69KN/(取 5.0KN/板的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 10KN/永久荷載分項系數(shù)取 1.2;因為工業(yè)建筑樓蓋且樓面活荷載標(biāo) 準(zhǔn)值大于 4.0KN/,所以活荷載分項系數(shù)取 1.3。于是板的永久荷載設(shè)計值 g=4.69×1.2=5.63KN/可變荷載設(shè)計值 q=10×1.3=13KN/荷載總設(shè)計值 g+q=18.63KN/(2 、板的計算簡圖:按塑形內(nèi)力重分布設(shè)計。次梁截面為 250mm ×550mm ,板的計算 跨度:邊跨 l01=ln =2400-200/2=2300mm,中跨:

7、l 02=ln =2400-200=2200mm- 6 - 矩系數(shù) m 分別為:邊支座 1/16; 邊跨中 1/11; 離端第二支座 -1/11; 中跨中 1/16;中間支座 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、正截面受彎承載力計算環(huán)境類別一級, C30混凝土,板的最小保護(hù)層厚度 c=15mm。假 定 縱 向 鋼 筋 直 徑 d 為 10mm , 板 厚 80mm , 則 截 面 有 效 高 度 h 0=h-c-d/2=80-15-10/2=60mm;板寬 b=1000mm。 C30混凝土, 1=1.0, c f =14.3KN/mm 2; HPB300鋼筋,yf =270N/mm2。板配筋計算的過程列于下表。- 7 -計算結(jié)果表明, 支座截面的 均小于 0.35, 符合塑形內(nèi)力重分布 的原則: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%,同時大于 0.2%,滿足最小配筋率的要求。 4. 次梁設(shè)計- 8 - 根據(jù)本車間樓蓋的實際使用情況,樓蓋的次梁和主梁的可變荷載不考慮從屬面積的荷載折減。(1 、荷載設(shè)計值永久荷載設(shè)計值(2 、計算簡圖按塑性內(nèi)力重分布設(shè)計。主梁截面為 300mm ×650mm 。其計算跨度:邊跨:l 01=ln =7200-100-300/2=6950mm 彎矩設(shè)計值:- 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 剪力設(shè)計值:(4 、承截面承載力計算1 、正截面受彎承載力正截面受彎承載力計算時,跨內(nèi)按 T 形截面計算,翼緣寬度取 'fb =l3=7200/3=2400mm、 &#

11、39; f b =b+sn =250+2200=2450mm, b+12' f h =250-12×80=1210mm三者的較小值,故取 'fb =1210mm。除支座 B 截面縱向鋼 筋按兩排布置外,其余截面均布置一排。環(huán)境類別一級, C30混凝土, 梁的最小保護(hù)層厚度 c=20mm。 假定 箍 筋 直 徑 10mm , 縱 向 鋼 筋 直 徑 20mm , 則 一 排 縱 向 鋼 筋 h 0=500-20-10-20/2=460mm,二排縱向鋼筋 h 0=460-25=435mm。C25混凝土, 1=1.0, c =1,cf =14.3KN/mm2, f t =1

12、.43KN/mm2;縱向鋼筋采用 HRB400鋼,yf =360N/mm2, y f y =360N/mm2。正截面承載 力計算過程列于下表。經(jīng)判別跨內(nèi)截面均屬于第一類型 T 形截面。- 10 -次梁正截面受彎承載力計算 計算結(jié)果表明,支座截面的 均小于 0.35,符合塑形內(nèi)力重分 布 的 原 則 ; A S /(bh =628/(250×550 =0.46%, 此 值 大 于 0.45f t /fy =0.45×1.27/360=0.16%,同時大于 0.2%,滿足最小配筋 率的要求。2 、斜截面受剪承載力斜截面受剪承載力計算包括:截面尺寸的復(fù)核、腹筋計算和最 小配筋率驗

13、算。驗算截面尺寸:h w =h0-h t =485-100=385mm, 因 h w /b=385/250=1.54<4, 截面尺寸 按下式驗算:0.25c f c bh 0=0.25×1×14.3×250×485=433.47×103N > V max =185.20KN截面尺寸滿足要求。計算所需腹筋:采用 6雙肢箍筋,計算支座 B 左側(cè)截面。由 V cs =0.7ft bh 0+fyy (A SV /S h 0,可得到箍筋間距 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 調(diào)幅后受剪承載力應(yīng)加強(qiáng),梁局部范圍內(nèi)將計算的箍筋面積增 加 20%或箍筋間距減小 20%?，F(xiàn)調(diào)整箍筋間距, s=0.8×155=124mm, 截面高度在 300550mm的梁,最大箍筋間距 200mm 最后取箍筋間距 s=200mm。為方便施工,沿梁長不變。驗算配筋率下限值:彎 矩 調(diào) 幅 時 要 求 的 配 筋 率 下 限 為 :0.3f t /fyy =0.3×1.43/360=0.12%,實 際 配 箍 率 SV =ASV /(bs=56

15、.6/(250×200 =0.1132%>0.11%,滿足要求。5、主梁設(shè)計(按彈性方法設(shè)計 :(1 、荷載計算:為簡化計算,將主梁自重等效為集中荷載。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 永久荷載設(shè)計值 G=124.20+13.15=137.35KN 可變荷載設(shè)計值 Q=31.20×7.2=224.64KN (2 、計算簡圖因主梁的線剛度與柱線剛度之比大于 5, 豎向荷載下主梁內(nèi)力近 似按

16、連續(xù)梁計算,按彈性理論設(shè)計,計算跨度取支承中心線之間的 1 、彎矩設(shè)計值彎矩 QL k GL k M 21+=。式中系數(shù) k 1、 k 2由附表 6-2相應(yīng)欄內(nèi)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 、剪力設(shè)計值3 、彎矩包絡(luò)圖第 1、 3跨有可變荷載,第 2跨沒有可變荷載由附表 6-2知,座 B 或 C 的彎矩值為:M B =MC =-0.267×137.35×7.2-0.133×224.64×7.2=-479.16KN·m 第 1跨內(nèi):以支座彎矩 M A =0, M B =-479.16kN·m 的連線為基線, 作 G=137.35kN, Q=224.64kN的簡支梁彎矩圖, 得第 1個集中荷載和 第 2個集中荷載作用點處彎矩值分別為:1/3(G+Ql0+MB /3=1/3(13

18、7.35+224.64 ×7.2+479.16/3=709.06kN·m (與前面計算的 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跨內(nèi):以支座彎矩 M B =-479.16KN·m , M C =-479.16KN·m 的連線為基線, 作 G=137.35KN,Q=0的簡支彎矩圖, 得集中荷載作用 點 處 的 彎 矩 值 :1/3Gl 0+MB =1/3×137.35

19、×7.2-479.16=-149.52KN·m 。第 1、 2跨有可變荷載,第 3跨沒有可變荷載第 1跨內(nèi):在第 1跨內(nèi)以支座彎矩 M A =0, M B =-767.06KN·m 的連 線為基線,作 G=137.35kN, Q=224.64kN的簡支梁彎矩圖,得第 1個集中荷載和第 2個集中荷載作用點處彎矩值分別為: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 內(nèi) :M C =

20、-0.267×137.35×7.2-0.089×224.64×7.2=-407.99KN·m 。以支座彎矩 M B =-767.06KN·m , M C =-407.99的連 線為基線,作 G=137.35KN,Q=224.64KN的簡支梁彎矩圖,的第 1個 集中荷載和第 2個集中荷載作用處彎矩值分別為: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跨有可變荷載,第 1、 3跨沒有可變荷載M B =MC =-0.267×137.35×7.2-0.133×224.64×7.2=-479.16KN·m 第 2跨兩集中荷載作用點處的彎矩為:1/3(G+Ql0+MB =1/3(137.35+224.64 ×7.2-479.16=389.62KN·m (與前面計算的 M 2, max =328.74KN·m 接近第

22、 1、 3跨兩集中荷載作用點處的彎矩分別為: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 彎矩包絡(luò)圖如下所示: (4 、承載力計算1 、正截面受彎承載力跨內(nèi)按 T 形截面計算,因跨內(nèi)設(shè)有間距小于主梁間距的次梁, 翼緣計算寬度按 l /3=6.9/3=2.3m和 b+sn =6m中較小值確定,取 b f =2.3m。主梁混凝土保護(hù)層厚度的要求以及跨內(nèi)截面有效高度

23、的計算 方法同次梁, 支座截面因存在板、 次梁、 主梁上部鋼筋的交叉重疊, 截面有效高度的計算方法有所不同。板混凝土保護(hù)層厚度 15mm 、 板上部縱筋 10mm 、次梁上部縱筋直徑 18mm 。假定主梁上部縱筋直 徑 25mm , 則 一 排 鋼 筋 時 , h 0=650-55=595mm; 二 排 鋼 筋 時 , h 0=595-25=570mm?？v向受力鋼筋除 B 支座截面為 2排外, 其余均為 1排。 跨內(nèi)截 面經(jīng)判別都屬于第一類 T 形截面。 B 支座邊的彎矩設(shè)計值 M B =MBmax -V 0b /2=-767.06-235.55×0.40/2=-719.95KN&#

24、183;m 。 正截面受彎承載力的計算過程列于下表:主梁正截面承載力計算 主梁縱向鋼筋的彎起和切斷按彎矩包絡(luò)圖確定。2 、斜截面受剪承載力驗算截面尺寸 hw =h0-h f =570-80=490mm。 因 h w /b=490/300=1.63<4, 截面尺寸按下式驗算:0.25c f c bh 0=0.25×1×14.3×300×570=611.33×103N > V max =303.55KN,截面尺寸滿足要求。計算所需腹筋:采用 10-200雙肢箍筋,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 , 不需要配置彎起鋼筋。驗算最小配箍率:SV =ASV /bs=157/300×200=0.26%>0. 24f t /fyy =0.10%, 滿足要求。 次梁兩側(cè)附加橫向鋼筋的計算次 梁 傳 來 的 集 中 力 F l =137.35+224.64=361.99kN, h 1=650-500=150mm, 附 加 箍 筋 布 置 范 圍 s=2h1+3b=2×150+3×250=1050mm。取附加箍筋 1

26、0-200雙肢,則在長度 s 內(nèi)可布置附加 箍筋的排數(shù), m=1050/200+1=6排,次梁兩側(cè)各布置 3排。由式, m ·nf yy A sv1=6×2×360×157=678.24kN>F l ,滿足要求。因主梁的腹板高度不大于 450mm , 需在梁側(cè)設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋, 每側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋的截面面積不小于腹板面積的 0.1%, 且其間距不 大于 200mm 。 現(xiàn)每側(cè)配置 214,308/300×570=0.18%>0.1%, 滿足 要求。6、繪制施工圖樓蓋施工圖包括施工說明、結(jié)構(gòu)平面布置圖、板配筋圖、次梁 和主梁配筋圖。(1

27、 、施工說明施工說明是施工圖的重要組成部分,用來說明無法用圖來表示 或者圖中沒有表示的內(nèi)容。完整的施工說明應(yīng)包括:設(shè)計依據(jù)(采 用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn):結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)的自然條件,如風(fēng)荷載的基本情況以 及工程地質(zhì)簡況等 ; 結(jié)構(gòu)設(shè)計一般情況 (建筑結(jié)構(gòu)的安全等級、 設(shè) 計使用年限和建筑抗震設(shè)防類別 ; 上部結(jié)構(gòu)選型概述; 采用的主要 結(jié)構(gòu)材料及特殊材料;基礎(chǔ)選型;以及需要特別提醒施工注意的問 題。本設(shè)計示例樓蓋僅僅是整體結(jié)構(gòu)的一部分,施工說明可以簡單 些。(2 、結(jié)構(gòu)平面布置圖結(jié)構(gòu)平面布置圖上應(yīng)表示梁、板、柱、墻等所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平 面位置、截面尺寸、水平構(gòu)件的豎向位置以及編號,構(gòu)件編號由代 號和序號組成,相

28、同的構(gòu)件可以用一個序號。樓蓋的平面布置圖見 圖 11-25. 圖中柱、主梁、次梁、板的代號分別用“ Z ” 、 “ KL ” 、 “ L ” 和“ B ”表示,主、次梁的跨數(shù)寫在括號內(nèi)。(3 、板配筋圖板 配 筋 采 用 分 離 式 , 板 面 鋼 筋 從 支 座 邊 伸 出 長 度 a=ln /4=2000/4=500。板配筋見圖 11-30。(4 、次梁配筋圖次 梁 支 座 截 面 上 部 鋼 筋 的 第 一 批 切 斷 點 要 求 離 支 座 邊 l n /5+20d=7200/5+20×18=1800mm, 現(xiàn)取 1800mm ; 切斷面積要求小于 總面積二分之一, B 支座切斷 216,402/1005=0.4<0.5, C