《混凝土结构课程设计》计算书

1混凝土结构课程设计计算书——现浇单向板肋形楼盖设计11土木工程（专升本）姓名：学号：完成日期：混凝土结构课程设计2现浇单向板肋形楼盖设计某多层工业建筑物平面如下图所示：采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。一、设计资料1）楼面构造层做法：水泥砂浆地面（0.65KN/m2）钢筋混凝土现浇板（25kN/m2）；20mm厚石灰砂浆抹底（17kN/m2）；2）可变荷载：Pk=6.0kN/m23）永久荷载分项系数为1.2，可变荷载分项系数为1.4（当楼面可变荷载标准值≥4kN/m2时,取1.3)；4）材料选用：混凝土：采用C25；钢筋：梁纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋，其余采用HPB235级钢筋；5）本建筑物位于非地震区，建筑物安全级别为二级，结构环境类别为一类。二、楼盖的结构平面布置主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁的跨度为6.3m,次梁跨度为6.6m，主梁每跨内布置两跟次梁，板的跨度为2.1m,l02/l01=6.6/2.1=3.14,因此安单向板设计。按跨高比条件，要求板厚h≥2200/40=55.0mm,对工业建筑的楼盖板，要求h≥80mm，取板厚h=100mm。次梁截面高度应满足h=l0/18~l0/12=6600/18~6600/12=366~550mm。考虑到楼面活荷载比较大，取h=500mm。截面宽度取为b=200mm。3框架梁截面高度应满足h=l0/15~l0/10=6600/15~6600/10=440~660mm，取h=600mm。截面宽度取为b=300mm。楼盖结构平面布置图如下图所示：三、板的设计1）荷载板的恒荷载标准值：水泥砂浆地面（0.65KN/m2）=0.65kN/m2钢筋混凝土现浇板：0.1*25=2.5kN/m220mm厚石灰砂浆抹底：0.020*17=0.34kN/m2小计：3.49kN/m2取3.5kN/m2板的活荷载标准值：60.0kN/m2永久荷载分项系数为1.2，可变荷载分项系数为1.4，因当楼面可变荷载标准值≥4kN/m2,所以取1.3。于是板的恒荷载设计值：g=1.2*3.5=4.2kN/m2活荷载设计值：q=1.4*6.0=8.4kN/m2荷载总设计值：g+q=4.2+8.4=12.6kN/m21)计算简图次梁截面为200*500mm，现浇板在墙上的支承长度不小于100mm，取板在墙上的支承4长度为120mm。按内力重分布设计，板的计算跨度：边跨：l=l0+h/2=2100-100-120+100/2=1930mm1.025ln=1950mm，取l0=1950mm中间跨：l0=ln=2100-200=1900mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如下图所示：2）弯矩设计值查表得，板的弯矩系数αm分别为：边跨中：1/11，离端第二支座：-1/11，中跨中：1/16，中间支座：1/14。故M1=-Mb=(g+q)l012/11=12.6*1.952/11=4.36kN.mMc=-(g+q)l012/14=12.6*1.92/14=3.25kN.mM2=(g+q)l012/16=12.6*1.92/16=2.85kN.m3）正截面受弯承载力计算板厚100mm，h0=100-20=80mm；板宽b=1000mm。C25混凝土，α1=1.0，fc=11.9N/mm2，fy=210N/mm2；板配筋计算的过程如下表：板的配筋计算表截面1B2C弯矩设计值（kN.m）4.36-4.362.853.25αs=M/a1fcbh020.0650.0650.030.034ξ=1-(1-2αs)1/20.0670.0670.030.035轴线①~②，⑤~⑥计算配筋(mm2)AS=ξbh0fc/fy304304136159实际配筋(mm2)φ8@150As=335φ8@150As=335φ8@180As=279φ8@180As=279轴线②~⑤计算配筋(mm2)AS=ξbh0fc/fy3043040.8*136=1090.8*305=127实际配筋(mm2)φ8@150As=335φ8@150As=335φ8@180As=279φ8@180As=279计算结果表明，ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；As/bh=279/(1000*80)=0.34%，此值比0.45ft/fy=0.45*(1.43/210)=0.30%大，同时大于0.2%，符合要求。四、次梁设计按考虑内力重分布设计。根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。1）荷载设计值5恒荷载设计值：板传来恒荷载：4.2*2.1=8.82kN/m次梁自重：0.2*（0.5-0.1）*25*1.2=2.4kN/m次梁粉刷：0.02*（0.5-0.1）*2*17*1.2=0.32kN/m小计：11.6kN/m活荷载设计值：q=6*2.1*1.4=17.64kN/m荷载总设计值：g+q=29.3kN/m2）计算简图次梁在砖墙上的支承长度为270mm。主梁截面为250*650mm。计算跨度：边跨：l=l0+a/2=6600-120-250/2+240/2=6475mm1.025ln=6508mm，取l0=6475mm中间跨：l0=ln=6600-250=6350mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算，次梁计算简图如下图所示：3）内力计算弯矩设计值：M1=-Mb=(g+q)l02/11=29.3*6.4752/11=111.68kN.m2Mc=-(g+q)ln2/14=29.3*6.3502/14=85.05kN.m2M2=(g+q)l012/16=29.3*6.3502/16=73.85kN.m2剪力设计值：VA=0.45*(g+q)l01=0.45*29.3*6.475=86.3kN.mVBL=0.60*(g+q)l01=0.6*29.3*6.475=115.06kN.mVBR=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.mVC=0.55*(g+q)l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m4)承载力计算正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度取b'f=l/3=6600/3=2200mm，又b'f=b+sn=300+2000=2200mm，故b'f=2200mm。除支座B截面纵向钢筋按两排布置外，其余截面均布置一排。C25混凝土，α1=1.0，fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2，纵向钢筋采用HRB400钢，fy=360N/mm2，箍筋采用HPB235钢，fyv=210N/m2。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。次梁正截面受弯承载力计算截面1B2C弯矩设计值（kN.m）111.68-111.6873.8585.05αs=M/α1fcbh02或αs=M/α1fcb'fh020.01220.01220.0080.0096ξ=1-(1-2αs)1/20.0120.0120.0080.009As=ξb'fh0fc/fyAs=ξbh0fc/fy529529353397选配配筋(mm2)3φ18As=7633φ18As=7633φ16As=6033φ16As=603计算结果表明，ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；As/bh=762/(200*500)=0.762%，此值比0.45ft/fy=0.45*(1.43/360)=0.1787%大，同时大于0.2%，满足要求。2）斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核，腹筋计算和最小配箍率验算。验算截面尺寸：hw=h0-h'f=465-100=365mm，hw/b=365/200=1.84，截面尺寸按下式验算：0.25βcfcbh0=0.25*1*9.6*200*465=223.2kNVmax=115.06kN。故截面尺寸满足要求。0.7ftbh0=0.7*1.27*200*465=82.7kNVA=73.34kN。仅需按造配置箍筋，选配φ8@200，ρSV=2*50.24/（250*150）=0.26%0.3*ft/fyv=0.3*1.27/210=0.18%，满足要求。五、主梁设计主梁按弹性方法设计1、荷载设计值为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。恒荷载：次梁传来恒荷载：11.6*6.6=76.6kN主梁自重：0.3*（0.60-0.1）*25*1.2*6.3=28.35kN主梁粉刷：0.02*（0.6-0.1）*2*17*1.2*6.3=2.142kN小计：取106.55kN活荷载：17.64*6.6=116.45kN取152.0kN2、计算简图主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为370mm，中间支承在400*400mm的混凝土柱子上，其计算跨度边跨：ln=6300-120-200=5980mm，因1.025ln=150mma/2=185mm，取l01=1.025ln+b/2=1.025*5980+300/2=6300mm中间跨：l0=6000mm主梁的计算简图如下图：3、内力设计值及包络图A）弯矩设计值7弯矩M=k1Gl0+k2Ql0公式中系数k1，k2查表得M1，max=0.244*106.55*6.3+0.289*155*6.3=446kN.mMB，max=-0.267*106.55*6.3-0.311*155*6.3=-483kN.mM2，max=0.067*106.55*6+0.200*155*6=229kN.mB）剪力设计值剪力V=k3G+k4Q公式中系数k3，k4查表得VA，max=0.733*106.55+0.822*155=210kNVBL，max=-1.267*106.55-1.311*155=-338kNVBR，max=1.0*106.55+1.222*155=296kNC）弯矩、剪力包络图①第1、3跨有活荷载，第2跨没有活荷载由附表19知，支座B或C的弯矩值为MB=MC=-0.267*106.55*6.64-0.133*155*6.64=-287kN.m在第1跨内以支座弯矩MA=0，MB=-287kN.m的连线为基线，作G=86kN，Q=152kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：1/3(G+Q)l0+MB/3=1/3*(86+152)*6.64-287/3=431kN.m（与前面计算的M1max=431kN.m相近。）1/3(G+Q)l0+2MB/3=1/3*(86+152)*6.64-2*287/3=335.1kN.m在第2跨内以支座弯矩MB=MC=-287kN.m的连接为基线，作G=86kN，Q=152kN的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：1/3Gl0+MB=1/3*86*6.6-287=-97.8kN.m②第1、2跨有活荷载，第3跨没有活荷载第1跨内：在第1跨内以支座弯矩MA=0，MB=-287kN.m的连线为基线，作G=86kN，Q=152kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：1/3(G+Q)l0+MB/3=1/3*(86+152)*6.64-466/3=371.0kN.m1/3(G+Q)l0+2MB/3=1/3*(86+152)*6.64-2*466/3=216kN.m在第2跨内以支座弯矩MC=-0.267*86*6.64-0.089*152*6.64=-242.3kN.m。以支座弯矩MB=-287kN.m,MC=-242.3kN.m的连接为基线，作G=86kN，Q=152kN的简支弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处的弯矩设计值分别为：1/3(G+Q)l0+MC+2/3(MB-MC)=1/3*(86+152)*6.64-242.3-2/3*(287-242.3)=254.7kN.m1/3(G+Q)l0+MC+1/3(MB-MC)=1/3*(86+152)*6.64-242.3-1/3*(257.6-242.3)=280kN.m③第2跨有活荷载，第1、3跨没有活荷载MB=M