混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)課件

1、鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要 本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了結(jié)構(gòu)方案中單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)。在確定框架布局后，先進(jìn)行樓層間荷載代表值得計(jì)算，進(jìn)而求出在水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力（彎矩和剪力）。完成了板，次梁和主梁等構(gòu)件的內(nèi)力和配筋計(jì)算及施工圖繪制，樓蓋的設(shè)計(jì)完成了板的配筋和次梁與主梁的配筋計(jì)算。 2012年12月10日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）課程設(shè)計(jì)目的本設(shè)計(jì)是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中一個重要環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)和提高學(xué)生的基本技能，啟發(fā)學(xué)生對實(shí)際結(jié)構(gòu)工作情況的認(rèn)識和鞏固所學(xué)的理論知識具有重要作用。1了解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般程序和內(nèi)容，為今后從事實(shí)際設(shè)計(jì)工作奠定初步基礎(chǔ)。2復(fù)習(xí)鞏固加深所學(xué)的基本構(gòu)件中受彎構(gòu)件和鋼筋混凝土梁

2、板結(jié)構(gòu)等章節(jié)的理論知識。3掌握鋼筋混凝土肋梁樓蓋的一般設(shè)計(jì)方法，諸如： （1）掌握單向板肋梁樓蓋的結(jié)構(gòu)布置、荷載傳遞途徑和計(jì)算簡圖的確定； （2）掌握彈性理論和塑性理論的設(shè)計(jì)方法； （3）掌握內(nèi)力包絡(luò)圖和材料抵抗彎矩圖的繪制方法； （4）了解構(gòu)造設(shè)計(jì)的重要性，掌握現(xiàn)澆梁板的有關(guān)構(gòu)造要求； （5）掌握現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工圖的表示方法和制圖規(guī)定； （6）學(xué)習(xí)書寫結(jié)構(gòu)計(jì)算書；（7）學(xué)習(xí)運(yùn)用規(guī)范。（二）設(shè)計(jì)資料某多層混合結(jié)構(gòu)輕工倉庫，其建筑平面如圖所示，層高4.5m，房屋安全等級為二級，采用鋼筋混凝土整澆樓蓋，請進(jìn)行梁、柱的布置并確定梁、板、柱截面尺寸，梁板的承載力計(jì)算及配筋，并繪制結(jié)構(gòu)施工圖。其平

3、面圖如附圖所示，樓面荷載、材料及構(gòu)造等設(shè)計(jì)資料如下：1、按使用要求不同，樓蓋做法分兩種類型：20mm厚水泥砂漿面層，鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，12mm厚紙筋灰板底粉刷；35mm厚水泥砂漿面層及水磨石地面，鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，12mm厚紙筋灰板底粉刷 ；2、柱網(wǎng)尺寸和樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，見附表；3、材料：混凝土強(qiáng)度等級選用范圍C20C35，梁內(nèi)受力主筋采用HRB335級、HRB400級鋼筋，其余均用HPB300級、HRB335級鋼筋，鋼筋直徑最大不超過25mm；注:該廠房無特殊要求，樓梯位于樓蓋外部；每位同學(xué)以學(xué)號末兩位數(shù)作為題號：建筑10（1）班同學(xué)樓面做法按類型；建筑10（2）班、管理10班按類型。（三

4、）設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求1、板和次梁按考慮塑性內(nèi)力重分布方法計(jì)算內(nèi)力；主梁按彈性理論計(jì)算內(nèi)力，并繪出彎矩包絡(luò)圖以及材料圖。2、繪制樓蓋結(jié)構(gòu)施工圖（1）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）（比例1：1001：200）；（2）板配筋平面圖（標(biāo)注板厚、板中鋼筋的直徑、間距、編號及其定位尺寸）（比例1：1001：200）；（3）次梁配筋圖（標(biāo)注次梁截面尺寸及幾何尺寸、鋼筋的直徑、根數(shù)、編號及其定位尺寸）（比例1：50，剖面圖比例1：151：30）；（4）梁材料圖、配筋圖（按同一比例繪出主梁的彎矩包絡(luò)圖、抵抗彎矩圖、模板圖及配筋圖），（標(biāo)注主梁截面尺寸及幾何尺寸、鋼筋的直徑、根

5、數(shù)、編號及其定位尺寸）；（比例1：50，剖面圖比例1：151：30）；（5）在圖中標(biāo)明有關(guān)設(shè)計(jì)說明，如混凝上強(qiáng)度等級、鋼筋的種類、混凝土保護(hù)層厚度等。（四）設(shè)計(jì)要求1、計(jì)算書格式及書寫步驟可參閱教材中的單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)例題。2、完成結(jié)構(gòu)計(jì)算書一份。要求概念清楚，計(jì)算完整、準(zhǔn)確，成果盡量表格化，并裝訂成冊。（A4紙型打印，正文采用五號仿宋字，） 3、樓蓋施工圖二張。采用2#圖紙，選擇適當(dāng)比例。要求內(nèi)容完整，表達(dá)規(guī)范，字體工整，圖面整潔。（要求手工繪制）4、在完成上述設(shè)計(jì)任務(wù)后，方可參加設(shè)計(jì)成績評定。（五）參考文獻(xiàn)1（GB50010-2011） 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范S. 北京：中國建筑工業(yè)出版社2

6、（GB50011-2010） 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范S. 北京：中國建筑工業(yè)出版社3（GB50009-2001） 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范S. 北京：中國建筑工業(yè)出版社4（GB50068-2010） 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)S. 北京：中國建筑工業(yè)出版社5 劉立新.葉燕華.混凝土結(jié)構(gòu)原理M. 武漢：武漢理工大學(xué)出版社2012.7 第二版 6 白國良.王毅紅.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)M. 武漢：武漢理工大學(xué)出版社2011.11 新一版 課程設(shè)計(jì)計(jì)算書（一）樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置及截面尺寸確定（1）樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置確定主梁的跨度為7.2m,次梁的跨度為6.6m,主梁每跨內(nèi)布置兩根次梁,板的跨度為2.4m。 （2）板厚的確定樓

7、板按高跨比條件，板厚h140l=60.0mm時，對于工業(yè)建筑的樓蓋板，要求h70mm，取板厚h=80mm滿足要求。（3）次梁尺寸的確定次梁的截面高度應(yīng)滿足h=112118L=(367550)mm,取h=450mm,截面寬度b=1213h=(150225)mm，取b=200mm。（4）主梁尺寸的確定主梁的截面高度應(yīng)該滿足h=11418L=(514900)mm，取h=700mm,則b=1213h=233350mm,取b=300mm。（5）柱尺寸的確定 柱的截面尺寸選400mm×400mm。（6）樓蓋結(jié)構(gòu)布置 樓蓋結(jié)構(gòu)布置如下圖所示：25mm厚水泥砂漿+10mm厚水磨石面層80mm厚鋼筋混

8、凝土現(xiàn)澆板12mm厚紙筋灰板底粉刷803512樓蓋做法詳圖(二)板的設(shè)計(jì)（按塑性內(nèi)力重分布計(jì)算）(1)荷載計(jì)算樓蓋做法如右圖所示：35mm厚水泥砂漿面層及水磨石地面 0.65kN/m280mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 0.08×25=2.00kN/m212mm厚紙筋灰板底粉刷 0.012×17=0.204kN/m2恒載標(biāo)準(zhǔn)值 gk=0.65+2.00+0.204=2.854kN/m2活載標(biāo)準(zhǔn)值 qk=7.000kN/m2荷載設(shè)計(jì)值應(yīng)比較以下兩種組合，并取較大值：由可變荷載效應(yīng)控制的組合q=1.2×2.854+7.000×1.3=12.525kN/m2由可變荷載

9、效應(yīng)控制的組合q=1.35×2.854+0.7×7.000×1.3=10.223kN/m2因此取q=12.525kN/m2(2)板的計(jì)算簡圖250120200200218022002200240024002400A80450板的實(shí)際結(jié)構(gòu)圖取1m板寬作為計(jì)算單元，板得實(shí)際結(jié)構(gòu)如上圖所示，次梁截面寬度b=200mm，現(xiàn)澆板在墻上的支承長度a=120mm，按塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)，板的計(jì)算跨度為：邊跨按一下兩項(xiàng)較小值確定：l0=ln+h2=2400-120-2002+802=2220mm1.025ln=2235mml0=ln+a2=2400-120-2002+1202=22

10、40mm所以邊跨的計(jì)算跨度取l0=2220mm中間跨度的計(jì)算跨度取l0=ln=2400-200=2200mm板的計(jì)算簡圖下如圖所示：22202200220022002220ABCCBA11222 板的計(jì)算簡圖（3）彎矩設(shè)計(jì)值 因邊跨與中跨的計(jì)算跨度相差2220-22002200=0.91%<10%，可按等跨連續(xù)板計(jì)算，由附表可查得板的彎矩系數(shù)a，板的彎矩設(shè)計(jì)過程如下表：板的彎矩設(shè)計(jì)值的計(jì)算截面位置邊跨跨中離端第二支座中間跨跨中中間支座1B2C彎矩系數(shù)a111-111116-114計(jì)算長度l0(mm)l0=2.220l0=2.220l0=2.220l0=2.220M=aql02kN

11、3;m5.61-5.613.79-4.33（4）配筋計(jì)算板厚h=80mm，h0=80-20=60mm，b=1000mm.C25混凝土，1=1.0，fc=11.9N/mm2， ft=1.27N/mm2。板的受力鋼筋選用HPB300級鋼筋fy=270N/mm2。對于軸線之間的板帶，考慮到起拱作用，其中間跨中截面和中間支座C截面的彎矩設(shè)計(jì)值可以折減20%，為了方便，近似對鋼筋面積折減20%。板配筋過程見下表：板的配筋計(jì)算截面邊跨中第一內(nèi)支座中間跨中中間支座在平面圖上的位置M（kN·m）5.61-5.613.790.8×3.79-4.33-0.8×4.33s=M1fcbh

12、020.1310.1310.0890.0710.1010.081s=0.5(1+(1-2s)0.9300.9300.9540.9630.9470.958As=Mfysh0372.4372.4245.2194.4282.2223.2選用鋼筋10200102008150820081508200實(shí)際配筋面積（mm2）393393335251335251 經(jīng)驗(yàn)算，配筋率Asbh=2511000×80×100%=0.314%>min=0.45×1.27270=0.21%，也大于0.2%，滿足要求。(5) 板的配筋分布筋選用6200嵌入墻內(nèi)的板面附加鋼筋選用8200。a

13、=l0/7=314mm，取350mm垂直于主梁的板面附加鋼筋選用8200。a=l0/4=550mm板角構(gòu)造鋼筋:選用8200,雙向配置板四角的上部。a=l0/4=550mm 由計(jì)算結(jié)果及板的構(gòu)造要求，繪制板的配筋圖，見圖1.1(三)次梁的計(jì)算（按塑性內(nèi)力重分布計(jì)算）（1）荷載計(jì)算板傳來的荷載 2.845×2.4=6.85kN/m次梁自重 25×0.25×0.45-0.08=1.850kN/m次梁粉刷抹灰 17×0.012×0.45-0.08×2=0.151kN/m恒載標(biāo)準(zhǔn)值 gk=6.58+1.58+0.151=8.58kN/m活載標(biāo)

14、準(zhǔn)值 pk=7.0×2.4=16.8kN/m荷載設(shè)計(jì)值應(yīng)比較以下兩種組合，并取較大值：由可變荷載效應(yīng)控制的組合：q=1.2×8.58+1.0×16.8×1.3=32.14kN/m由永久荷載效應(yīng)控制的組合：q=1.35×8.58+0.7×16.8×1.3=26.87kN/m因此取q=32.14kN/m （2）計(jì)算簡圖由次梁的實(shí)際結(jié)構(gòu)圖可知，次梁在墻上的支承長度為a=240mm，主梁的寬度為b=300mm。 次梁的實(shí)際結(jié)構(gòu)圖25012030030063306300630066006600660080450120次梁的邊跨計(jì)算跨度

15、按以下兩項(xiàng)較小值確定：l0=ln+a2=6600-120-3002+2402=6450mm1.025ln=1.025×6330=6488mm所以次梁邊跨的計(jì)算跨度取l0=6450mm中間跨度的計(jì)算跨度取l0=ln=6600-300=6300mmq = 32.14 kN/m次梁的計(jì)算簡圖64506300630063006450ABCCBA11222（3）內(nèi)力計(jì)算因邊跨與中跨的計(jì)算跨度相差6450-63006300=0.24%<10%，可按等跨連續(xù)板計(jì)算次梁的彎矩計(jì)算如下表：次梁的彎矩計(jì)算截面位置邊跨跨中離端第二支座中間跨跨中中間支座1B2C彎矩系數(shù)a111-111116-114計(jì)

16、算長度l0(mm)l0=6.450l0=6.450l0=6.450l0=6.450M=aql02kN·m121.55-121.5579.73-96.48次梁的剪力計(jì)算如下表：次梁的剪力計(jì)算截面位置邊支座離端第二支座左離端第二支座右中間支座AB(左)B(右)C剪力系數(shù)111-111116-114計(jì)算長度l0(mm)l0=6.450l0=6.450l0=6.450l0=6.450V=ql0(kN)93.30124.39111.36111.36（4）正截面強(qiáng)度計(jì)算次梁跨中截面按T形截面計(jì)算邊跨 bf'=l3=64503=2.15m bf'=b+S0=0.2+2.18=2.3

17、8m取小值bf'=2.15m中間跨 bf'=l3=63003=2.1m bf'=b+S0=0.2+2.2=2.4m取小值bf'=2.1m支座截面按矩形截面計(jì)算判斷截面類型C25混凝土，1=1.0，fc=11.9N/mm2， ft=1.27N/mm2?？v向鋼筋采用HRB400級鋼筋fy=360N/mm2。箍筋采用HPB300級鋼筋fy=270N/mm2。h0=450-40=410mm。1fcbf'hf'h0-hf'2=1.0×11.9×2150×80×410-802=757.32kN·m&g

18、t;121.5kN·m因此，邊跨中和中間跨中截面都屬于第一類T形截面次梁正截面強(qiáng)度計(jì)算截面邊跨中第一內(nèi)支座中間跨中中間支座M（kN·m）125.55-125.5579.73-96.48bf'或b21502002100200s=M1fcbh020.0280.3040.0190.241s=0.5(1+(1-2s)0.9860.8130.9900.860=1-(1-2s)0.028<0.5180.374<0.5180.019<0.5180.280<0.518As=Mfysh0(mm2)8351013546760選用鋼筋218(直) 216（彎）21

19、8(直) 218（直）218(直) 112（彎）218(直) 214（直）實(shí)際配筋面積（mm2）9111018640817Asbh0=640200×410×100%=0.78%>min=0.45×1.27360=0.16%也大于0.2%，符合要求。（5）斜截面強(qiáng)度計(jì)算hw=h0-hf'=410-80=330mm,因hwb=330200=1.65<4，次梁斜截面強(qiáng)度計(jì)算如下表：次梁斜截面強(qiáng)度計(jì)算截面位置邊支座離端第二支座左離端第二支座右中間支座AB(左)B(右)CV（kN）93.30124.39111.36111.360.25cfcbh0(kN)

20、0.25×1.0×11.9×200×410=244kN>N截面滿座要求0.7ftbh0(kN)0.7×1.27×200×410=72.9<V按計(jì)算配筋箍筋直徑和肢數(shù)6雙支Asv(mm2)56.6s=fyvAsvh0V-0.7ftbh0(mm)307.1121.7162.9162.9實(shí)配間距（mm）100100100100彎矩調(diào)幅時要求的配筋率下限為： 0.3ftfyv=0.3×1.27270=0.14%實(shí)際配筋率為： s=Asvbs=56.6200×100=0.283%>0.14%滿足要

21、求（6）次梁的配筋根據(jù)計(jì)算結(jié)果及次梁的構(gòu)造要求，繪制次梁的配筋圖，見圖1.2(四)主梁的計(jì)算（按彈性理論計(jì)算）（1）荷載計(jì)算次梁傳來的荷載 8.85×6.6=56.63kN主梁自重 25×0.3×0.7-0.08×2.4=11.16kN梁側(cè)抹灰 17×0.012×0.7-0.08×2×2.4=0.607kN恒載標(biāo)準(zhǔn)值： gk=56.63+11.16+0.607=68.4kN活載標(biāo)準(zhǔn)值： pk=16.8×6.6=110.88kN恒載設(shè)計(jì)值： G=1.2gk=82.08kN活載設(shè)計(jì)值： P=1.2pk=144

22、.14kN（2）設(shè)計(jì)簡圖各跨的計(jì)算跨度為：主梁的實(shí)際結(jié)構(gòu)如圖所示，由圖可知，主梁的端部支承在墻上的支承長度為a=370mm，中間支承在400mm×400mm的混凝土柱上，其計(jì)算跨度按以下方法確定：240024002400240024006880680040072007200120250600AB 主梁的實(shí)際結(jié)構(gòu)圖 邊跨的計(jì)算跨度 l0=7200-200-120=6880mm因?yàn)?.025ln=172mm<a2=mm所以邊跨的計(jì)算跨度取l0=1.025ln+b2=1.025×6.880+200=7252mm中間跨的計(jì)算跨度取l0=7200mm主梁的計(jì)算簡圖如下圖所示：2

23、4522400ACBD11224527252224002400240024002400240072527200主梁的計(jì)算簡圖Q= 144.14 kNG= 82.08 kN（3）內(nèi)力計(jì)算彎矩計(jì)算M=k1Gl+k2Pl邊跨： Gl=82.08+7.252=595.24kNPl=144.14×7.252=1045.32kN中間跨： Gl=82.08+7.200=590.98kNPl=144.14×7.200=1037.81kN主梁彎矩計(jì)算如下表：主梁彎矩計(jì)算項(xiàng)次荷載簡圖kM1kMakMBkM2kMbkMc恒載GG112aabABCD0.244145.20.15592.3-0.26

24、7-158.30.06739.60.06739.6-0.267-158.3活載QQ1ABCD-0.289302.10.244255.21-0.133-138.5-0.133-138.0-0.133-138.0-0.133-138.5活載QABCD-0.044-46.0-0.089-93.0-0.133-138.50.200207.60.200207.6-0.133-138.5活載QQABCD0.229239.40.125130.7-0.133-323.80.09699.60.170176.4-0,089-92.6活載QABCD-0.03-31.4-0.095-61.7-0.089-92.60.

25、170176.40.09699.6-0.311-323.8內(nèi)力組合+447.3347.4-296.8-98.4-98.4-296.8+99.2-0.7-296.8247.2247.2-296.8+384.6223-482.1139.2216-250.9+113.830.6-250.9216139.2-482.1最不利內(nèi)力Mmax組合項(xiàng)次+Mmax組合值（kN·m）99.2-0.7-482.1-98.4-98.4-482.1Mmax組合項(xiàng)次+Mmax組合值（kN·m）447.3347.4-250.9247.2247.2-250.9剪力計(jì)算V=k3G+k4P主梁剪力計(jì)算項(xiàng)次荷載

26、簡圖kVAkVBLkVBR恒載GG112aabABCD0.73360.2-1.267-104.01.00082.08活載QQ1ABCD0.866124.8-1.134-163.500活載QABCD-0.133-19.2-0.133-19.21.00082.08活載QQABCD0.68999.3-1.311-189.01.222176.1活載QABCD-0.089-12.8-0.089-12.80.778112.1內(nèi)力組合+185.00-267.5082.08+41.00-123.20164.16+159.50-293.00258.18+47.40-116.80194.18最不利內(nèi)力Vmax組合

27、項(xiàng)次+Vmax組合值（kN）41.00-293.0082.08Vmax組合項(xiàng)次+Vmax組合值（kN）185.00-116.80258.20(4)主梁彎矩包絡(luò)圖主梁彎矩包絡(luò)圖見圖1.4(5)正截面強(qiáng)度計(jì)算 確定翼緣寬度 邊跨 bf'=l3=7.2523=2.417m bf'=b+S0=0.3+6.3=6.6m取小值bf'=2.417m中間跨 bf'=l3=7.2003=2.4m bf'=b+S0=0.3+6.3=6.6m取小值bf'=2.4m支座截面仍然按矩形截面計(jì)算判斷截面類型取h0=700-70=630mm跨中，h0=610mm(支座)。則1

28、fcbf'hf'h0-hf'2=1.0×11.9×2417×80×630-802=1357.6kN·m>447,3kN·m屬于第一類T形截面截面強(qiáng)度計(jì)算 按簡支梁計(jì)算的支座剪力計(jì)算值V0=G+P=82.08+144.14=226.22kN.主梁正截面強(qiáng)度計(jì)算截面邊跨中B支座中間跨中M（kN·m）447.3-482.1247.2-98.4V0b2(kN·m)45.24M-V0b2(kN·m)447.3-436.9247.2-98.4bf'或b241730024002400s=M1fcbh020.0400.3080.0220.0087s=0.5(1+(1-2s)0.9800.8100.9890.996=1-(1-2s)0.041<0.5180.380<0.5180.022<0.5180.009<0.518As=Mfysh0(mm2)2012.52378.21102.1435.6選用鋼筋422(直)218(彎)422(直)225