混凝土结构课程设计121.doc

目目 录录 1 1 任务书任务书 3 3 1 1 设计资料设计资料 6 6 2 2 板的设计板的设计 6 6 2 1 荷载 6 2 2 内力计算 7 2 3 正截面承载力计算 8 3 3 次梁的设计次梁的设计 1010 3 1 荷载 11 3 2 内力计算 12 3 3 截面承载力计算 13 4 4 主梁的设计主梁的设计 1515 4 1 荷载 15 4 2 内力计算 16 4 3 截面承载力计算 21 4 4 主梁吊筋计算 22 2 1 任务书任务书 某多层工业厂房设计使用年限为 50 年 安全等级为二级 环境类别为一类 结构形 式采用框架结构 其中梁柱线刚度比均大于 3 楼盖采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖 厂房底层结构布置图见图 1 图 1 底层结构布置图 1 1 楼面做法 边梁 墙及柱的位置关系见图 2 1 2 除主梁和次梁采用 HRB400 级或 HRB335 级钢筋外 其余均采用 HPB300 级钢筋 2 设计内容和要求设计内容和要求 2 1 板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力 主梁 按弹性理计算内力 并绘出弯矩包络图和剪力包络图 2 2 绘楼盖结构施工图 2 2 1 楼面结构平面布置图 1 100 或 1 150 标注墙 柱定位轴线及柱的编号和梁 柱的定位尺寸及构件编号 2 2 2 板和主 次梁的模板图 1 50 及配筋平面图 1 25 或 1 20 标注板厚 本层结构标高和主 次梁 的截面尺寸 板中钢筋的直径 间距 编号及定位尺寸 3 2 2 3 主梁的材料图及配筋图 按同一比例 1 50 绘出主梁的弯矩包络图 材料抵抗弯 矩图 模板及配筋图 配筋断面图 钢筋的直径 根数 编号及其定尺寸 2 2 4 列出钢筋材料表和设计说明 2 2 5 写出完整的计算书 合理安排图面 图面要整洁 2 2 6 成果要求成果要求 结构施工图一张 A1 绘图纸 结构设计计算书一份 A4 打印稿 3 设计进度设计进度 第一天 布置设计任务 阅读设计任务书 指导书及设计例题 复习有关课程内容 确 定梁格布置 板计算及绘制板的配筋草图 第二 三天 次梁的计算及绘制配筋草图 第四 五天 主梁的计算及绘制配筋草图 第六 七天 绘制板 次梁和主梁的施工图 4 分组 各班按学号顺序选定 分组 各班按学号顺序选定 土木 09 1 班 1 45 号 楼面活荷载标准值 8kN m2 土木 09 2 班 46 90 号 楼面活荷 载标准值 8kN m2 土木 09 3 班 1 56 号 楼面活荷载标准值 5kN m2 土木 09 升本班 57 86 号 楼面活荷载标准值 5kN m2 L2 L1 7200690066006300600057005400 砼强度等 级 72001234567C35 69008910111213C35 66001415161718C35 630019202122C35 6000232425C35 57002627C35 540028C35 L2 L1 7200690066006300600057005400 砼强度 等级 图 2 节点详图 4 720029303132333435C30 6900363738394041C30 66004243444546C30 630047484950C30 6000515253C30 57005455C30 540056C30 L2 L1 7200690066006300600057005400 砼强度等 级 720057585960616263C25 6900646566676869C25 66007071727374C25 630075767778C25 6000798081C25 57008283C25 540084C25 L2 L1 720069006600630060005700 砼强度等级 7200858687888990C20 5 主要参考资料 主要参考资料 1 吴培明主编 混凝土结构 第 2 版 武汉 武汉理工大学出版社 2002 2 建筑结构荷载规范 2006 版 GB50009 2001 3 建筑结构制图标准 GB T50105 2001 4 混凝土结构设计规范 GB 50010 2010 5 1 设计资料 1 楼面活荷载标准值为 8 0kN 2 m 2 楼面面层为 20mm 厚水泥砂浆 梁板的天棚抹灰为 20mm 厚混合砂浆 3 材料选用 混凝土 采用 C25 2 11 9 N mmf c 钢 筋 梁的受力纵筋采用 HRB400 或 HRB335 2 360 y N mm f 级钢筋 其余均采用 HPB300 级钢筋 2 300 y N mm f 2 270 y N mm f 2 板的设计 板按塑性内力重分布的方法计算内力 3 板按 2 1m 的单向14 3 2100 6600 01 02 l l 01 l 板进行计算 板不做刚度验算的最小截面高度 1 30 1 40 所以板的截面高度为 01 l 52 5 70mm 按构造要求 工业厂房楼面的最小厚度为 70mm 故取板厚 h 80mm 梁不 做刚度验算的最小截面高度 次梁 h 1 12 1 18 主梁 h 1 8 1 14 次梁 01 l 02 l 截面最小高度为 366 7 550mm 取次梁截面高度为 450mm 梁的 h b 2 2 5 所以 次梁截面宽度 b 取为 200mm 2 1 荷载 恒荷载 板自重 0 08 25 2 0kN 2 m 6 楼面面层 0 02 20 0 4 kN 2 m 天棚抹灰 0 02 17 0 34 kN 2 m 2 74 kN k g 2 m 使用活荷载 8 0 kN k q 2 m 荷载组合设计值 根据建筑结构荷载规范 GB5009 2001 的规定 对于标准值大于 4kN 的工业房屋 2 m 楼面结构的活荷载应取 所以有 1 3 Q 由永久荷载效应控制的组合 g q 1 35 1 3 0 7 1 35 2 74 1 3 0 7 8 0 10 979 kN k g k q 2 m 由可变荷载效应控制的组合 g q 1 2 1 3 1 2 2 74 1 3 8 0 13 688 kN k g k q 2 m 取 g q 13 688 kN 2 m 2 2 内力计算 取 1 米宽板带作为计算单元 各跨的计算跨度为 中间跨 2 10 0 20 1 90m 0 l n l 边跨 2 10 0 20 2 0 025 2 025m 0 l n l 边跨与中间跨的计算跨度相差 100675 0 90 1 90 1 025 2 故可按等跨连续板计算内力 各截面的计算弯矩计算见表 2 1 表 2 1 板的弯矩计算 截面边支座边跨中第一内支座中间跨中中间支座 弯矩系数 1 16 1 14 1 11 1 16 1 14 7 2 M mb g q l kN m 1 13 688 16 2 2 025 3 51 1 13 688 14 2 2 025 4 01 1 13 688 11 2 2 025 4 79 1 13 688 16 2 1 90 3 09 1 13 688 14 2 1 90 3 53 2 3 正截面承载力计算 取板的截面有效高度 80 20 60mm 各截面的配筋计算见表 2 2 板的配筋见图 0 h 2 1 钢筋表见表 2 3 对于 轴间板带的中间跨跨中和中间支座考虑板的内拱效应 故将弯矩降低 20 表 2 2 板的正截面承载力计算 截面边支座边跨中第一内支 座 中间跨中中间支座 在平面图中的 位置 1 8 轴 间 1 8 轴间1 8 轴 间 1 2 7 8 轴间 2 7 轴 间 1 2 7 8 轴 间 2 7 轴 间 M kN m 3 514 01 4 793 090 83 09 2 472 3 530 8 3 53 2 824 2 1 0 M s f bh c 0 082 0 0940 1120 0720 0580 0820 066 0 5 11 2 s s 0 9180 9060 8880 9280 9420 9180 934 0 M As f h sy 236 1273 2332 9205 5161 9237 4186 6 8 选配钢筋 8 200 8 200 8 200 8 200 8 200 8 200 8 20 0 实配钢筋面积 2 mm 251 0251 0251 0251 0251 0251 0251 0 板厚 80mm 按构造配筋 图 2 1 板的配筋图 9 表 2 3 板 的 钢 筋 表 编号形状尺寸直径 mm 间距 mm 长度 mm 8 2002150 8 200375 8 2001110 8 2001110 8 2001200 8 200365 8 2002130 10 8 200590 8 2006600 注 为分布钢筋 3 次梁的设计 取主梁的梁高 h 650mm 梁宽 b 300mm 次梁的梁高 h 450mm 梁宽 b 200mm 次梁的截面几何尺寸与支承情况见图 3 1 图 3 1 次梁的几何尺寸及支承情况 3 1 荷载 恒荷载 由板传来 2 74 2 5 48 kN 2 m 梁自重 25 0 2 0 45 0 08 1 85 kN 2 m 梁侧抹灰 17 0 45 0 08 2 0 02 0 25 kN 2 m 梁底抹灰 17 0 02 0 2 0 02 2 0 05 kN 2 m 7 63 kN k g 2 m 11 楼面使用活荷载 8 0 2 16 kN k q 2 m 荷载组合设计值 由永久荷载效应控制的组合 g q 1 35 7 63 1 3 0 7 16 24 86 kN 2 m 由可变荷载效应控制的组合 g q 1 2 7 63 1 3 16 29 956 kN 2 m 取 g q 29 956 kN 2 m 3 2 内力计算 按塑性内力重分布的方法计算次梁内力 计算跨度 中间跨 0 6 60 36 3 n llm 边跨 0 6 60 2256 375 n llm 边跨和中间跨的计算跨度相差 6 3756 3 0 01210 6 3 故可按等跨连续梁计算次梁内力 剪力计算时取净跨 计算简图如图 3 2 所示 图 3 2 次梁的计算简图 次梁内力计算见表 3 1 表 3 2 表 3 1 次梁弯矩计算 截面边支座边跨中第一内支座中间跨中中间支座 12 弯矩 系数 mb 1 24 1 14 1 11 1 16 1 14 2 M gq l kN m g g 2 1 29 956 24 6 37550 73 2 1 29 956 14 6 37586 96 2 1 29 956 11 6 375110 68 2 1 29 956 16 6 364 38 2 1 29 956 14 6 373 58 表 3 2 次梁剪力计算 截面边支座第一内支座 左 第一内支座 右 中间支座 剪力系数 0 450 550 550 55 n Vgq l kN g0 45 29 956 6 37585 94 0 55 29 956 6 375105 04 0 55 29 956 6 375105 04 0 55 29 956 6 3103 80 3 3 截面承载力计算 次梁跨中截面按 T 型截面进行计算 其翼缘宽度取以下三者中的较小值 表 3 3 T 型截面受弯构件翼缘计算宽度 f b 按计算跨度考虑 0 l 0 1 3 l 6 3 2 1 3 m 按梁净距考虑 n S n bS 0 2 1 82 0m 当 0 0 1 h hh 按翼缘 高度 f h 考虑 当 0 0 1 0 05 h hh 12 f bh 13 当 0 0 05 h hh 12 f bh 所以第三项不予考虑 故取 2 0m 0 0 1970 1 h hh f b 判别个跨中截面属于哪一类 T 型截面 取 0 45045405hmm 次梁正截面承载力计算见表 3 4 表 3 4 次梁正截面承载力计算 截面边支座边跨中第一内支座中间跨中中间支座 M kN m 50 7386 96 110 6864 38 73 58 2 1 0 M s bh fc 50730000 2 1 0 200 40511 9 0 13 86960000 2 1 0 200 40511 9 0 023 110 680000 2 1 0 200 405 11 9 0 33 64380000 2 1 0 200 40511 9 0 165 73580000 2 1 0 200 40511 9 0 188 11 2 s 0 14 0 51 b 8 0 031 0 51 b 8 0 417 0 51 b 8 0 181 0 51 b 8 0 210 0 51 b 8 0 5 11 2 ss 0 9300 9880 7920 9090 894 2 0 M Amm s h f sy 50730000 0 930 405 360 374 14 86960000 0 988 405 360 603 70 110680000 0 792 405 360 1021 6 64380000 0 909 405 360 485 76 73580000 0 894 405 360 564 5 选配钢筋 2 12 1 183 184 181 18 2 143 16 实配钢筋 面积 2 mm 485 07631017562 5603 14 0 2000 80 11 9 450405 694960000 2 694 96108 09 f ffc h bhf hN mm kN mkN m g gg gg 故属于第一类 T 型截面 支座截面按矩形截面计算 第一内支座截面和边支座截面按两排钢筋考虑 取 450 70 380mm 0 h 中间支座按一排钢筋考虑 去 450 45 405mm 0 h 次梁斜截面承载力计算见表 3 5 表 3 5 次梁斜截面承载力计算 截面边支座第一内支座 左 第一内支座 右 中间支座 左 中间支座 右 V kN 85 94105 04105 04103 80103 80 0 25 f bh C cc N 0 25 1 0 11 9 200 405240975V 0 25 1 0 11 9 200 380226100V 0 25 1 0 11 9 200 380226100V 0 25 1 0 11 9 200 405240975V 0 25 1 0 11 9 200 405240975V 0 7 0 f bh t 0 7 1 27200 40572009V 0 7 1 27200 38067564V 0 7 1 27200 38067564V 0 7 1 27200 40572009V 0 7 1 27200 40572009V 箍筋肢数直径 2 82 8 2 8 2 8 2 8 2 1 AnAmm svsv 2 50 3 100 6 2 50 3 100 6 2 50 3 100 6 2 50 3 100 6 2 50 3 100 6 0 0 7 0 S fAh yv sv Vf bh t 270 100 6 405 85940 72009 789 65 270 100 6 380 105040 67564 275 4 270 100 6 380 105040 67564 275 4 270 100 6 405 103800 72009 346 03 270 100 6 405 103800 72009 346 03 实配箍筋间距 s mm 200200200200200 4 主梁的设计 主梁梁高 h 650mm 梁宽 b 300mm 按弹性理论计算主梁内力 不考虑塑性内力重分布 15 取柱截面尺寸为 450mm 450mm 主梁的截面几何尺寸与支撑情况如下图 图 4 1 主梁几何尺寸及支承情况 4 1 荷载 恒荷载 由次梁传来 7 63 6 6 50 36kN 主梁自重 折算为集中荷载 0 3 0 65 0 08 2 0 25 8 55 kN 梁侧抹灰 折算为集中荷载 2 0 65 0 08 2 0 02 17 0 78kN 59 69 K GkN 活荷载 16 6 6105 6 K QkN 荷载组合设计值 由永久荷载效应控制的组合 1 351 3 0 71 35 59 69 1 3 0 7 105 6176 68 kk GQGQkN 由可变荷载效应控制的组合 1 21 31 2 59 69 1 3 105 6209 91 kk GQGQkN 取 G 1 2 1 2 59 87 71 63kN k G Q 1 3 1 3 105 6 137 28kN k Q 16 4 2 内力计算 计算跨度如下 中间跨 6 30 0 l c lm 边跨 6 30 0 l c lm 取 0 6 3lm 计算简图如图 4 2 图 4 2 主梁计算简图 各种荷载工况下的主梁内力计算见表 4 1 表 4 1 各种荷载工况下主梁内力计算 荷 载 计算简图内力图 17 续表 荷 载 计算简图内力图 18 内力计算过程见表 4 2 表 4 2 内力计算 荷 载 弯矩 kN m 剪力 kN 1 0 244 71 6 0110 11MkGl 0 267 71 63 6 30120 49 B MkGl 2 0 067 71 63 6 3030 24MkGl 2 71 63 2 1120 4970 10 3 A M 0 733 71 6352 51 A VkG 1 71 6352 51 71 6319 13 AA VV 右 1 267 71 63 90 76 B VkG 左 1 0 71 6371 63 B VkG 右 1 0 B V 右 续表 荷 载 弯矩 kN m 剪力 kN 1 0 298 137 28 6 30249 95MkGl 0 133 137 28 6 30115 03 B M 2 115 03M 2 137 28 2 1115 03211 60 3 A M 0 866 137 28121 63 A V 1 121 63 137 2815 65 A V 右 1 134 137 28152 93 B V 左1 0 B V 右 19 1 0 044 137 28 6 3038 05M 0 133 137 28 6 30115 03 B M 2 0 200 137 28 6 30172 98M 2 115 0376 69 3 A M 0 133 137 2818 23 A V 1 1 0 137 28137 28 B V 右 1 18 3 BA VV 左 0 311 137 28 6 30268 98 B M 0 089 137 28 6 3076 97 C M 1 0 229 137 28 6 30198 05M 2 0 170 137 28 6 30147 03M 2 2 10 137 28268 98108 968 3 A M 2 2 10 137 28256 28 3 1 76 9783 31 3 B M 0 698 137 2894 59 A V 1 94 59 137 2842 69V 右 42 69 137 28179 79 B V 左 1 222 137 28167 76 B V 右 2 167 76 137 2830 48V 右 注 近似计算方法 M 最不利内力组合见表 4 3 表 4 3 主梁最不利内力组合 组 合 计算简图内力图 20 主梁的弯矩及剪力包络图见图 4 3 和图 4 4 21 图 4 3 主梁弯矩包络图 图 4 4 主梁剪力包络图 4 3 截面承载力计算 主梁跨中截面按 T 形截面计算 其翼缘宽度取下列二者中的较小值 1 6 02 0 33 f l bm 0 36 36 6 fn bbSm 取 取 2000 f bmm 0 65045605hmm 判别 T 形截面类型 0 1 80 2000 80 11 9 605 22 10757600001075 76 343 21 f ffc h b h fh N mmkN m MkN m 22 故属于第一类 T 形截面 主梁支座截面按矩形截面计算 因支座截面弯矩较大 考虑布置两排钢筋 布置在次梁 主要受力钢筋下面 取 0 65090560hmm 主梁的截面承载力及配筋计算见表 4 4 和表 4 5 4 4 主梁吊筋计算 由次梁传给主梁的全部集中荷载 由可变荷载效应控制的组合 G Q 1 2 50 36 1 3 105 6 197 7kN 由永久荷载效应控制的组合 G Q 1 35 50 36 1 3 0 7 105 6 164 1kN 取 G Q 197 7kN 所以 2 388 3 2sin s y GQ Amm f 取 216 2 402 s Amm 表 4 4 主梁正截面承载力计算 23 截面边跨中中间支座中间跨中 M kN m 360 06389 47 203 22 0 2 b QkN m 0 45 71 63 137 28 47 00 2 0 2 b M QkN m 342 47 0 2 0 M bh fc 6 360 06 10 0 039 2 2100 60511 9 6 342 47 10 0 262 2 300 60511 9 6 203 22 10 0