混凝土课程设计.docx

1. 设计资料（1） 楼面荷载：均布活荷载标准值=7.0kN/。（2） 楼面做法：楼面采用20mm厚水泥砂浆抹面（=20kN/m），板底及梁采用15mm厚石灰砂浆抹底（=17kN/m）。（3） 材料：混凝土强度采用C30，梁内受力纵筋采用HRB400；其他采用HRB300。（4） 柱的截面尺寸b*h=400mmx400mm。2. 楼盖的结构平面位置主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁的跨度为6.3m，次梁的跨度为4.8m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为6.3/3=2.1m，因此按单向板设计。按跨高比条件，要求板厚h2100/30=70mm，对工业建筑的楼盖板，要求h70mm，取板厚h=80mm。次梁截面高度满足h=4800/184800/12=267400mm，考虑到楼面可变荷载比较大，取h=400mm，截面宽度取b=200mm。主梁的截面高度应满足h=6300/156300/10=420630mm，取h=600mm，截面宽度取b=300mm。3. 板的设计（1） 荷载板的永久荷载标准值20mm厚水泥砂浆 0.02x20=0.4kN/80mm钢筋混凝土板 0.02x25=2.0kN/15mm厚石灰砂浆 0.015x17=0.255kN/小计 2.655kN/板的可变荷载标准值 7.0kN/永久荷载分项系数取1.2；因楼板可变荷载标准值大于4.0kN/，所以可变荷载分项系数应取1.3。于是板的永久荷载设计值 g=2.655x1.2=3.186kN/可变荷载设计值 q=7x1.3=9.1kN/荷载总设计值 g+q=12.286kN/，近似取为g+q=12.3kN/（2） 计算简图按塑性内力重分布设计。次梁截面为200mmx400mm，板的设计跨度：边跨 =2100-200/2=2000mm中间跨 =2100-200=1900mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板作为计算单元，计算简图如下图。（3） 弯矩设计值不考虑板拱作用截面弯矩的折减。查表可得板的弯矩系数分别为：边支座1/16；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 =（g+q）/16=12.3x2.0/16=3.075kNm =（g+q）/14=12.3x2.0/14=3.51kNm =（g+q）/11=12.3x2.0/11=4.47kNm =（g+q）/14=12.3x1.9/14=3.17kNm =（g+q）/16=12.3x1.9/16=2.77kNm（4） 正截面受弯承载力计算环境类别为一级，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。假定纵向钢筋直径d为10mm，板厚80mm，则截面有效高度=hcd/2=801510/2=60mm；板宽1000mm。C30混凝土，=1.0，=14.3kN/mm；HRB300钢筋，=270N/mm。板配筋计算的过程列于下表。板的配筋计算截面A1B2C弯矩设计值（kNm）3.0753.514.472.773.17=M/()0.0600.0680.0870.0540.0620.0620.350.0700.0910.350.0560.0640.35计算配筋=b197.0222.5289.2178.0203.4实际配筋（mm）6/8200=1968200=2518/10200=3226/8200=1966/8200=196计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；/bh=196/（1000x80）=0.245%，此值大于0.45/=0.45x1.43/270=0.24%，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。4.次梁设计很据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的可变荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。（1）荷载设计值 永久荷载设计值板传来永久荷载 3.186x2.1=6.70kNm次梁自重 0.2x（0.4-0.08）x25x1.2=1.92kNm次梁粉刷 0.015x（0.4-0.08）x2x17x1.2=0.20kNm小计 g=8.82kNm可变荷载设计值 q=9.1x2.1=19.11kNm荷载总设计值 g+q=27.93kNm（2）计算简图 按塑性内力重分布设计。主梁截面为300mmx600mm。计算跨度：边跨 =4800-100-300/2=4550mm中间跨 =4800-300=4500mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图如下图。（3）内力计算 查表可分别查得弯矩系数和剪力系数。 弯矩设计值： =（g+q）/24=27.93x4.55/24=24.09kNm =（g+q）/14=27.93x4.55/14=36.87kNm =（g+q）/11=27.93x4.55/11=52.57kNm =（g+q）/16=27.93x4.5/16=35.35kNm =（g+q）/14=27.93x4.5/14=40.36kNm剪力设计值 =0.50（g+q）=0.5x27.93x4.55=63.54kN =0.55（g+q）=0.55x27.93x4.55=69.89kN =0.55（g+q）=0.55x27.93x4.5=69.13kN（4）承载力计算1）正截面受弯承载力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=L/3=4800/3=1600mm，=b+=200+1900=2100mm，b+12=200+12x80=1160mm三者的较小值，故取=1160mm。环境类别为一类，C30混凝土，梁的最小保护层厚度c=20mm，假定箍筋直径10mm，纵向钢筋直径20mm，则纵向钢筋=400-20-10-20/2=360mm。C30混凝土，=1，=1，=14.3N/mm，=1.43N/mm；纵向钢筋采用HRB400级钢筋，=360N/mm，=270N/mm。正截面承载力计算过程列于下表。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A1B2C弯矩设计值（kNm）24.0936.8752.5735.3540.36=M/()或=M/()0.0650.0170.1420.0160.1090.0670.350.0170.1530.350.0160.1160.35=b或=197.6282.0437.6265.4331.8实际配筋（mm）212=226214=308314=461214=308312=339计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；/bh=226/（200x400）=0.28%，此值大于0.45/=0.45x1.43/360=0.18%，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。2）斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面尺寸：=-=360-80=280mm，因/b=280/200=1.44，截面尺寸按下式验算：0.25=0.25x1x14.3x200x360=257.40kN=69.89kN，截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：0.7=0.7x1.43x200x360=72.07kN=69.89kN，故需按构造配置钢筋。选配双肢箍筋8200，符合最大箍筋间距的要求。验算配箍率下限值：弯矩调幅时要求的配箍率下限为：0.3=0.3x1.43/270=0.16%,实际配箍率=/（bs）=101/（200x200）=0.25%0.16%，满足要求。5.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。次梁传来的永久荷载 8.82x4.8=42.34kN主梁自重（含粉刷）（0.60-0.08）x0.3x2.1x25+0.02x（0.60-0.08）x2x2.1x17x1.2=10.72kN永久荷载设计值 G=42.34+10.72=53.06kN可变荷载设计值 Q=19.11x4.8=91.73kN（2）计算简图因主梁的线刚度与柱的线刚度之比大于5，竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算，按弹性理论设计，计算跨度取支承中心线之间的距离，=6300mm。主梁的计算简图如下图。（3）内力设计值及包络图1）弯矩设计值弯矩 M=+，式中系数、由附表查得。=0.244x53.06x6.30+0.289x91.73x6.30=248.58kNm=-0.267x53.06x6.30-0.311x91.73x6.30=-268.98Nm=0.067x53.06x6.30+0.200x91.73x6.30=137.98kNm2）剪力设计值剪力 V=+，式中、由附表查得。=0.733x53.06+0.866x91.73=118.33kN=-1.267x53.06-1.311x91.73=-187.49kN=1.0x53.06+1.222x91.73=165.15kN3）弯矩包络图第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载由附表可知，支座B或C的弯矩值为：=-0.267x53.06x6.3-0.133x91.73x6.3=-166.11kNm在第1跨内：以支座弯矩=0，=-166.11kNm的连线为基线，作G=53.06kN,Q=91.73kN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：（G+Q）/3+/3=(53.06+91.73)x6.3/3-166.11/3=248.69kNm（与前面计算的=248.58kNm接近）（G+Q）/3+2/3=(53.06+91.73)x6.3/3-2x166.11/3=193.32kNm在第2跨内：以支座弯矩=-166.11kNm，=-166.11kNm的连线为基线，作G=53.06kN,Q=0的简支梁弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：G/3+=53.06/3x6.3-166.11=-54.68kNm第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载第1跨内：在第1跨内以支座弯矩=0，=-268.98kNm的连线为基线，作G=53.06kN,Q=91.73kN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：(53.06+91.73)x6.3/3-268.98/3=214.40kNm(53.06+91.73)x6.3/3-2x268.98/3=124.74kNm在第2跨内：=-0.267x53.06x6.3-0.089x91.73x6.3=-140.69kNm，以支座弯矩=-268.98kNm，=-140.69kNm的连线为基线，作G=53.06kN，Q=91.73kNm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：（G=Q）/3+2（-）/3=(53.06+91.73)x6.3/3-140.69+2x(-268.98+140.69)/3=77.84kNm（G=Q）/3+（-）/3=(53.06+91.73)x6.3/3-140.69+(-268.98+140.69)/3=120.61kNm第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载=-0.267x53.06x6.3-0.133x91.73x6.3=-166.11kNm第2跨两集中荷载作用点处的弯矩为（G=Q）/3+=（53.06+91.73）x6.3/3-166.11=137.95kNm（与前面计算的=137.98kNm相接近）第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：G/3+/3=53.06x6.3/3-166.11/3=56.06kNmG/3+2/3=53.06x6.3/3-2x166.11/3=0.686kNm弯矩包络图如下图。（4）承载力计算1）正截面受弯承载力跨内按T形截面计算。因跨内设有间距小于主梁间距的次梁，翼缘计算宽度按L/3=6.3/3=2.1m和b+=6m中较小值确定，取=2.1m。主梁混凝土保护层厚度的要求以及跨内截面有效高度的计算方法同次梁，支座截面因存在板、次梁、主梁上部钢筋的交叉重叠，截面有效高度的计算方法有所不同。板混凝土保护层厚度15mm、板上部纵筋10mm、次梁上部纵筋直径14mm。假定主梁上部纵筋直径25mm，则一排钢筋时，=600-15-10-14-25/2=545mm，二排钢筋时，=545-25=520mm。纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其余均为1排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。B支座边的弯矩设计值=-b/2=-268.98+144.79x0.40/2=-240.02kNm。正截面受弯承载力的计算过程列于下表。主梁正截面承载计算力截面1B2弯矩设计值（kNm）248.58-240.02137.98-54.68=M/()或=M/()0.0260.2070.0150.0410.9870.8830.9920.979=M/（）1249.31452.1689.9277.0选配钢筋（mm）420=1256422=1520318=763214=308主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。2） 斜截面受剪承载力 验算截面尺寸：=-=520-80=440mm，因/b=440/300=1.474，截面尺寸按下式验算：0.25=0.25x1x14.3x300x520=557.7kN=187.49kN，截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采用10200双肢箍筋，=0.7+/s =0.7x1.43x300x520+270x157x520/200=266.37kN，不需配置弯起钢筋。验算最小配筋率：=157/(300x200)=0.26%0.24=0.13%，满