工程结构课程设计

1.设计资料某工业仓库楼盖，平面尺寸如图1所示。其中纵向尺寸为5×A,横向尺寸为2×B（A=6600mm，B=6900mm）外围墙体为砖墙，采用MU10烧结普通砖、M5混合砂浆砌筑，其中纵墙厚度为370mm，横墙厚度为240mm；轴线通过各墙体界面中心线。楼梯间设在该平面之外。图1楼盖平面轴线尺寸本设计中内柱为钢筋混凝土柱，截面尺寸为400mm×400mm。楼面采用水磨石面层，自重标准值0.65kN/2m；顶棚为混合砂浆抹灰20mm厚，自重标准值17kN/3m；钢筋混凝土自重标准值25kN/3m。混凝土强度等级：C25（222/78.1,/27.1,/9.11mmNfmmNfmmNftktc）。楼面活荷载标准值kq=5.5kN/3m。2.设计计算书2.1楼盖结构平面布置根据给出的平面尺寸，确定主梁沿仓库横向布置，故主梁跨度主梁l=6900mm，次梁跨度次梁l=6600mm。主梁每跨内布置两根次梁，板跨度板l=2300mm。楼盖的结构平面布置图见图2。2.2楼板设计（按塑性理论方法）2.2.1确定板厚及次梁截面○1板厚h76.7mm2300/30l/30h，单向现浇工业建筑楼板最小厚度70mm，取h=80mm。○2次梁截面b×h次梁截面高h按（~20/l12/l）初估，选h=450mm，截面宽b=（1/2～1/3）h,选b=200mm。2.2.2板荷载计算○1恒荷载：g=1.2×（0.65+0.08×25+0.02×17）=3.59kN/2m。○2活荷载：q=1.3×5.0=6.5kN/2m。g+q=10.09kN/2m；38.1g/q2.2.3计算简图取板宽b=1000mm作为计算单元，由板和次梁尺寸可得板的计算简图，如图3所示。其中中间跨的计算跨度0l=nl=2.3-0.2=2.1m；边跨的计算跨度0l=2/nhl=（2.3-0.1-0.185）+0.08/2=2.06m。边跨与中间跨跨度差（2.1-2.06）/2.06=1.9%10%，故可按等跨连续板计算内力。（a）（b）图3板的计算简图2.2.4弯矩及配筋计算板的保护层取15mm，则板的截面有效高度mmhh60200，考虑○2-○5轴线间的弯矩折减。楼板配筋采用HPB300(576.0/2702bymmNf；)列表1计算如下表1板的配筋设计注：括号内数字用于○2-○5轴间由上表可知均小于b。楼板的受力钢筋最小配筋面积：2minmin,168801000%21.0%/45%,2.0maxmmffbhAyts，实配受力钢筋面积均大于2168mm，满足要求。截面边跨跨中离端第二支座离端第二跨中中间跨中中间支座弯矩系数1/11-1/111/16(1/16×0.8)-1/14(-1/14×0.8))()(20mkNlqgM89.306.209.1011/1205.41.209.1011/12）（22.278.21.209.1016/12）（54.218.31.209.1014/12205.011bhfMc0.095-0.0900.067（0.053）-0.072（-0.058）)(20mmfbhfAycs252238178（141）191（154）选用钢筋φ8@190φ8@190φ6@140(φ6@160)φ6@140(φ6@160)实际钢筋面积265265202（177）202（177）2.2.5楼板配筋图绘制为方便设计与施工，采用分离式配筋。板的配筋图中除了按计算配置受力钢筋外，还应设置构造钢筋：○1分布钢筋：根据GB50010-2010规范规定，配筋面积2mmAs1200.15%)8015%,1000max(265且至少为φ6@250，故选用φ6@220，22120129mmmmAs，满足要求。○2板面沿板边构造钢筋：根据GB50010-2010规范规定，至少为φ8@200，且配筋面积2893/265mmAs，故选用φ8@200，2251mmAs。钢筋从墙边伸入板内长度至少为2060/7=295mm,取300mm；钢筋从梁边伸入板内的长度至少为2060/4=515mm,取550mm。○3板面板角构造钢筋，选用φ8@200，双向配置在楼盖四角。钢筋从墙边伸入板内的长度为550mm。根据以上数据绘制楼板配筋图，楼板配筋图详见结构施工图图1。2.3次梁设计（按塑性理论方法）2.3.1确定计算简图○1荷载板传来的恒荷载：3.59×2.3=8.26kN/m次梁自重：25×0.2×（0.45-0.08）=1.85kN/m梁侧抹灰：17×0.015×（0.45-0.08）×2=0.19kN/m次梁恒荷载：mkNg/71.10)19.085.1(2.126.8次梁活荷载：mkNq/95.143.20.53.1mkNqg/66.25340.1/gq○2主梁截面尺寸选择主梁截面高度h为mmhmml700,863~4938/1~14/10选）（；由,)3/1~2/1(hb选b=300mm；则主梁截面尺寸b×h=300mm×700mm。○3计算简图根据平面布置及主梁截面尺寸，可得出次梁计算简图（图4）。中间跨的计算跨度mlln30.60；边跨的计算跨度mlmallnn49.6025.145.62/24.033.62/0。边跨和中间跨计算跨度相差%4.230.630.645.6，可按等跨连续梁计算。（a）(b)次梁的计算简图2.3.2次梁内力及配筋计算○1正截面承载力计算次梁跨中截面按T型截面计算，翼缘计算宽度按GB50010-2010规范中表5.2.4规定mmsbbmmlbnff2300210020021003/63003/'0'取1.0193.0415/80/,415354500'0hhmmhf，故取mmbf2100'且MmkNhhhbffffc7.749)280415(8021009.11)2('0''，故属于Ⅰ类T形截面。次梁受力纵筋采用HRB400级（517.0/3602bymmNf；），列表2计算截面边跨跨中离端第二支座离端第二跨中中间跨中中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14)()(20mkNlqgM05.9745.666.2511/1205.9745.666.2511/1266.633.666.2516/1275.723.666.2514/12截面类别及截面尺寸一类T形b×h=2100×450矩形b×h=200×450一类T形b×h=2100×450矩形b×h=200×450205.011bhfMc0.0230.2740.0150.197)(20mmfbhfAycs663752433541选用钢筋2φ18+1φ162φ20+1φ161φ16+2φ143φ16表2次梁正截面受弯承载力计算由上表可知均小于b，支座小于0.35。楼板的受力钢筋最小配筋面积：2minmin,180450200%2.0%/45%,2.0maxmmffbhAyts，实配受力钢筋面积均大于2180mm，满足要求。○2斜截面受剪承载力计算a.剪力设计(列表3计算)表3剪力设计值计算表b.截面尺寸校核4200/450/bhwVkNbhfc9.2464152009.1125.025.00故截面尺寸满足要求。c.箍筋设计(列表4计算)实际钢筋面积710829509603截面端支座右侧离端第二支座左侧离端第二支座右侧中间支座左侧、右侧剪力系数V0.450.60.550.55)()(kNlqgVnV10.7333.666.2545.046.9733.666.256.092.883.666.2555.092.883.666.2555.0截面端支座右侧离端第二支座左侧离端第二支座右侧中间支座左侧、右侧)(kNV73.1097.4688.9288.92)(7.00Nbhft73738737387373873738)(0Nbhft105410105410105410105410表4箍筋计算表（选用HPB300级筋）注：s最大为200mm2.3.3次梁配筋绘制根据2.3.2的计算结果画出次梁配筋图，架立钢筋选用2φ12钢筋，钢筋等级同纵向受力筋，中间支座负钢筋分别在3/0l处及dl205/0处截断，次梁配筋图详见结构施工图图2。2.4主梁设计（按弹性理论方法）2.4.1确定计算简图○1荷载次梁传来的恒荷载：10.71×6.6=70.69kN主梁自重：25×2.3×0.3×（0.7-0.08）=10.70kN侧梁抹灰：17×2.3×0.015×（0.7-0.08）×2=0.73kN主梁恒荷载：kNG41.84)73.070.10(2.169.70主梁活荷载：kNQ67.986.695.14kNQG08.183○2计算简图主梁端部支撑在砖墙上的两跨梁，支撑长度为370mm，中间支撑在400mm箍筋肢数、直径2φ62φ62φ62φ6yvtsvfbfsA/24.007.0bhfVt0.290.290.29s(mm)180180180180×400mm的混凝土柱上，其边跨的计算跨度为mmbllmabllnn88.62025.190.62200取两者较小值，ml88.60。假定主梁线刚度与钢筋混凝土柱线刚度比大于5，主梁可视为铰支柱顶上的连续梁，计算简图如图5。(a)(b)图5主梁的计算简图2.4.2内力计算和内力包络图在各种不同分布的荷载作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系数表进行，跨中和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算弯矩：KQlKGlM弯矩：KQKGV具体计算结果以及最不利内力组合见表5。表5主梁正截面受弯、斜截面受剪计算表项次荷载图跨中最大弯矩支座弯矩剪力M1M2MBVAVBl(VBr)Vc○193.128222.093.128222.039.193333.031.56667.0)52.112(52.112)333.1(333.131.56667.0-○273.188278.002.38056.037.113167.020.82833.0)48.16(15.115)167.0(167.148.16167.0○371.150222.071.150222.006.226333.082.65667.0)53.131(53.131)333.1(333.182.65667.0-最不利内力组合○1+○2317.6690.91-306.76138.51-227.67（129.00）-39.83○1+○3279.64279.94419.15122.13-244.05（244.05）-122.13由表5绘出弯矩包络图和剪力包络图，如图6（a）弯矩包络图（a）剪力包络图图6弯矩包络图和剪力包络图2.4.3截面配筋计算边跨截面在正弯矩作用下，为T形截面，其翼缘宽度按GB50010-2010规范中表5.2.4规定mmsbbmmlbnff6600630030022943/68803/'0'取1.012.0665/80/,665357000'0hhmmhf，故取mmbf2294'且，故属于一类T形截面。跨中钢筋按一排考虑，mmahhs665357000。支座截面在负弯矩作用下，为矩形截面，按两排钢筋考虑，取mmahhs630707000主梁中间支座为整浇支座，宽度400mm，则支座边bVMMc20，kNQGV08.1830。主梁受力纵筋采用HRB400级（517.0/3602bymmNf；），箍筋采用HPB300级（2/270mmNfy）配筋计算结果如表6、表7：表6主梁正截面受弯计算注：○1中间支座弯