《混凝土结构设计》课程设计

混凝土结构课程设计1《混凝土结构设计》课程设计现浇整体式钢筋混凝土单向板肋形楼盖指导教师：学生姓名：学号：班级：混凝土结构课程设计2一、设计题目：现浇整体式钢筋混凝土单向板肋形楼盖某轻工业厂房，二楼包装车间楼面结构拟采用现浇整体式钢筋混凝土单向板肋形楼盖，要求按所设定的结构支承条件、尺寸关系、材料与荷载作用等情况，进行楼盖结构的板、次梁、主梁的内力计算与配筋设计，并绘制施工图。二、设计条件1.结构形式：楼盖的纵向为4个柱距，主梁横向为4跨，支承形式是周边为240厚的承重砌体墙，在搁置主梁处墙体设壁柱承重，中间支座为钢筋混凝土柱（300mm×300mm）。图一梁板结构平面布置2.材料：混凝土采用C25（fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2，fck=16.7N/mm2，Ec=2.80×104N/mm2）混凝土结构课程设计3钢筋采用HPB235（fy=210N/mm2，Es=2.1×105N/mm2）或HRB335（fy=300N/mm2，Es=2.0×105N/mm2）3.荷载：1)恒载楼面构造层做法：采用20mm厚水泥砂浆找平，面层用10mm耐磨砂浆压关抹平；板底梁侧与顶棚均采用20厚混合砂浆抹面（参考标准容重可分别取20kN/m3，22kN/m3，18kN/m3）。2)活载标准值为7.0kN/m2。恒载分项系数为1.2，活载分项系数为1.3。三、板的计算板按考虑塑性内力重分布方法计算。板的21ll=6000=2.7332200mmmm，宜按双向板设计，按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。本设计按单向板设计。板的厚度按构造要求取h=80140l=2200=5540mmmm。次梁截面高度取h=450mm26000==4001515lmmmm，截面宽度b=200mm。板尺寸及支承情况如图下：图二板的尺寸混凝土结构课程设计4图三计算简图1)荷载恒荷载标准值20㎜厚水泥砂0.02m×20kN/m3=0.4kN/㎡80mm钢筋混凝土板0.08m×25kN/m3=2.0kN/㎡10mm耐磨砂浆0.01m×22kN/m3=0.22kN/㎡20mm厚混合砂浆0.02m×18kN/m3=0.36kN/㎡2=2.98/kgkNm线恒载设计值g=1.2×2.98kN/㎡=3.58kN/㎡线活载设计值q=1.3×7.00kN/㎡=9.10kN/㎡g+q=3.58kN/㎡+9.10kN/㎡=12.68kN/㎡即每米板宽12.68kN/㎡2)内力计算板计算跨度为：边跨mmmmmhln02.2208.022.012.02.22mmmmmmaln02.204.2212.022.012.02.22取l0=2.02m中间跨l0=2.2m-0.20m=2.0m跨度差（2.02m-2.0m）/2.0m=0.0110%因此可以采用等跨连续梁板计算内力（为简化计算，统一取l0=2.02m）。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如上所示，连续板各截面的弯矩计算见下表表1连续板各截面弯矩计算混凝土结构课程设计5截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内中间跨跨内中间支座弯矩计算系数m11111116114120)(lqgMm/（kN.m）4.7-4.73.2-3.73)截面承载力计算b=1000mm，h=80mm，h0=（80-20）=60㎜，0.11，连续板各截面的配筋计算见下表：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）板带部位截面边跨跨内离端第二支座中间跨跨内中间支座边跨跨内离端第二支座中间跨跨内中间支座M/(KN·m)4.7-4.73.2-3.74.7-4.72.562.96201bhfMcs0.110.110.0750.0860.110.110.060.069s2110.1170.1170.0780.090.1170.1170.0620.07201/ScyAbhff/(㎜2)398398266306398398211245选配钢筋φ10@180φ10@180φ8@180φ8@160φ10@180φ10@180φ8@180φ8@180实配钢筋/mm2436436279314436436279279混凝土结构课程设计6四、次梁计算次梁按考虑塑性内力重分布方法计算.主梁的高度按mmhmml650,550126600123故取，梁宽b=250mm。次梁有关尺寸及支撑情况如下图所示1)荷载恒载设计值由板传来3.58kN/㎡×2.2m=7.88kN/m次梁自重1.2×25kN/m3×0.2m×（0.45m-0.08m）=2.22kN/m梁侧抹灰1.2×18kN/m3×0.02m×（0.45m-0.08m）×2=0.32kN/mg=10.42kN/m活荷载设计值由板传来q=9.10kN/㎡×2.2m=20.02kN/m合计2)内力计算计算跨度：边跨ln=6.0m－0.12m－0.25/2=5.755m0.245.7555.87522namlmm1.0251.0255.7555.8995.875nlmmm取l0=5.875m中间跨l0=ln=6.0m－0.25m=5.75m跨度差（5.875m－5.75m）/5.75m=2.2%10%说明可以按等跨连续梁计算内力。计算简图如下图图4次梁尺寸g+q=30.44kN/m混凝土结构课程设计7图5计算简图连续次梁的弯矩及剪力计算分别见表3和表4：表3连续次梁弯矩计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内中间支座弯矩计算系数m11111116114120)(lqgMm/（kN.m）95.51-95.5162.90-71.89表4连续次梁剪力计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内中间支座剪力计算系数V0.450.60.550.55()vnVgql/kN78.83105.1196.2796.273)截面承载力计算次梁跨内截面按T形截面计算，翼缘计算宽度为：边跨0011587519602002000220033fblmmmmbsmmmmmm混凝土结构课程设计8离端第二跨、中间跨1575019203fbmmmm梁高h=450mm，h0=450mm－35mm=415mm翼缘厚mmhf80判别T形截面类型：按第一类T形截面试算。跨内截面`0.021/=80/415=0.193fohhmmmm，故各跨内截面均属于第一类T形截面。支座截面按矩形截面计算，第一内支座按布置两排纵筋考虑，取h0=450mm-60mm=390mm，其他中间支座按布置一排纵筋考虑，取h0=415mm。表5连续次梁正截面承载力计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内中间支座M95.51-95.5162.90-71.89201201//hbfMhbfMfcsfcs0.0240.2640.0160.199s2110.0240.3130.0160.224ycsyfcsfbhfAfhbfA//0101/(㎜2)774.4968.4505.7693.1选配钢筋3φ203φ18+1φ202φ16+1φ184φ16实配钢筋面积/mm29421077.26038044)斜截面强度计算混凝土结构课程设计9表6连续次梁斜截面承载力计算五、主梁计算主梁按弹性理论计算。由已知条件得，柱截面尺寸为300㎜×300㎜.主梁的有关尺寸及支承情况如图示。1)荷载计算恒载设计值由次梁传来10.42KN/m×6.0m=62.52kN截面端支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧中间支座外侧、内侧V/kN78.83105.1196.2796.27kNbhfcc/25.00246.9V232.0V232.0V246.9VkNbhft/7.0073.8V69.3V69.3V73.8V选用箍筋2φ82φ82φ82φ821/mmnAAsvsv101101101101001.250.7/yvsvtfAhsVfbhmm按构造配筋351.3384.0489.4实配箍筋间距s/mm200200200200混凝土结构课程设计10主梁自重1.2×25KN/m3×0.25m×（0.65m-0.08m）×2.2m=9.41kN梁侧抹灰1.2×18KN/m3×0.02m×（0.65m-0.08m）×2×2.2m=1.08kNG=73.01kN活载设计值由次梁传来Q=20.02KN/m×6.0m=120.12kN合计图6主梁的尺寸图7计算简图2)内力计算计算跨度：边跨ln=6.60m－0.12m－23.0m=6.33m0.3=1.025+1.0256.336.64m220.360.36.336.662222onnbmllmabmmlmm中间跨ln=6.60m－0.30m=6.30m取l0=ln+b=6.30m+0.30=6.60mG+Q=193.13kN混凝土结构课程设计11跨度差（6.64m－6.6m）/6.6m=0.61%10%，则可按等跨连续梁计算。由于主梁线刚度较柱的线刚度大得多，故主梁可视为铰支柱顶上的连续梁，计算简图如上所示。在各种不同分布分布的荷载下作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系数表进行，跨内和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算，则M=KGl0+KQl0V=KG+KQ式中系数K查表可得，具体计算结果以及最不利荷载组合见表7，表8。将以上最不利荷载组合下的弯矩及剪力图分别叠画在同一坐标图下，即可得主梁的弯矩弯矩包络图及剪力包络图，如图4示。表7主梁弯矩计算序号计算简图边跨跨内第二支座中间跨内中间支座1MKBMK2MKcMK○10.238115.370.286137.810.11153.490.19292.52○20.286228.110.143113.3762.900.09575.32○30.226180.260.321254.490.194153.800.04838.05○425.110.09575.320.175138.740.286226.74○50.274218.540.178141.1259.720.04838.05混凝土结构课程设计12表8主梁剪力计算○634.620.131103.8672.410.143113.37最不利荷载组合○1+○2343.48-251.18116.39-167.84○1+○3295.63-392.3207.29-130.57○1+○4140.48-213.13192.23-319.26○1+○5333.91-278.93-6.23-54.47○1+○680.75-241.67125.9-205.89最大值343.48-392.3207.29-319.26序号计算简图端支座第二支座中间支座AinVKBexVKBinVKCexVKCinVK○10.71452.131.28693.891.09579.950.90566.070.90566.07○20.857102.941.143137.300.0485.770.0485.770.952114.35○30.67981.560.72687.210.10712.850.72687.210.10712.85○40.09511.411.19142.941.19142.941.19142.941.19142.94○50.82298.740.22627.150.067.210.22627.150.067.2混凝土结构课程设计13图8主梁的弯矩包络图及剪力包络图3)截面承载力计算主梁跨内截面按T形截面计算，其翼缘计算宽度为：○60.13115.741.013121.680.17821.381.013121.680.17821.38最不利荷载组合○1+○2155.1-231.285.7-71.84180.