单向板配筋计算书.docx
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单向板配筋计算书
水工钢筋混凝土结构课程设计
计算书
设计题目
某水电站副厂房楼盖结构设计
题目类型
钢筋混凝土单向板肋形结构
题号
班级
水电0601
姓名
李海斌
学号
200690250127
指导教师
王中强彭艺斌任宜春
日期
2009年6月8-14日
1课程设计任务书
2计算书正文
第一章结构布置及板梁截面的选定和布置
1.1结构布置..1
1.2初步选定板、梁的截面尺寸….2
1.2.1板厚度的选定
1.2.2次梁的截面尺寸
1.2.3主梁截面尺寸
第二章单向板的设计
2.1板的荷载计算………………………………………...…...………………………….3
2.1.1板的永久荷载的计算
2.1.2板的可变荷载的计算
2.2板的计算跨度计算………………..…………………………………………………1
2.2.1边跨的计算
2.2.2中间跨度计算
2.2.3连续板各界面的弯矩计算
2.3板的正截面承载能力计算及配筋计算…………………………………………..1
第三章次梁的设计
3.1次梁的荷载计算………………..…………………
3.1.1次梁的永久荷载设计值计算………………………………………1
3.1.2次梁承受可变荷载设计值
3.1.3次梁承受荷载设计值
3.2次梁的内力计算………………..…………………………………………
3.2.1次梁边跨计算………………..…………………
3.2.2次梁中间跨计算1
3.3.3次梁的弯矩设计值和剪力设计值的计算
3.4次梁的承载力计算…………...……………………….3
3.4.1正截面受弯承载力计算
3.4.2翼缘计算宽度的计算
3.4.3T形梁截面类型的判定
3.4.4次梁正截面承载能力计算.1
3.4.5次梁斜截面受剪承载力计算……………………………………………1
第四章主梁设计………………..………………
4.1主梁内力的弹性理论设计………………………………………1
4.1.1主梁承受永久荷载的计算………………………………………
4.1.2主梁承受可变荷载的计算
4.2主梁的内力计算
4.2.1主梁的边跨计算
4.2.2主梁中间跨的计算
4.3弯矩设计值和剪力设计值的计算
4.4主梁承载能力计算
4.4.1主梁正截面承载能力计算
4.4.2翼缘计算宽度的计算
4.4.3T形梁截面类型的判定
4.4.4主梁斜截面受剪承载力计算
4.4.5主、次梁交接处附加横向钢筋计算
第五章施工图的绘制
5.1施工图绘制
5.2结构平面布置图
5.3板的配筋图
5.4主、次梁的配筋图
3课程设计体会
4致谢1
5参考文献.1
6附录.1
附录1计算书手稿1
附录2施工图手稿1
第一章结构布置及板梁截面的选定和布置
1.1结构布置
因为在肋形楼盖结构中,结构布置包括柱网、承重墙、梁格和板的布置,且需
注意:
对承重墙、柱网和梁格布置应满足建筑使用要求,且柱网尺寸宜尽可能大,内
柱在满足结构要求的情况下尽可能少设;根据设计经验,主梁的跨度一般为5m~8m,
次梁为4m~6m。
而对于单向板肋形结构设计需满足板的长边比短边大于2,即
I2/I12,按照课程设计题目和以上结构设计要求及经验布置次梁和主梁如图一
图一主梁和次梁布置情况
1.2初步选定板和梁的截面尺寸
1.2.1板厚度的选定
根据题目要求,取板的厚度h=80mm
1.2.2次梁的截面尺寸
因为次梁高度取h=|l0,宽度取b=~1h,初设lo=L2=5700mm,取
11812丿0I2丿02
h=400mm,b=200mm
123主梁截面尺寸
h=600mm,b=250mm
1.3结构平面布置图,如图
L5700
*S700
*5700
r57OQ
.5700*
JrE
J-
£8500
T\
5c
&©®©®
图二结构平面布置图
第二章单向板的设计
2.1板的荷载计算
L2/L1=2.59>2为单向板,按塑性内力重分布方法计算其内力,对多跨连续板沿板的长
边方向取1米宽的板带作为板的计算单元。
足够数量的构造钢筋,板的厚度如前述厚度
h=80mm>l1/40=2200/40=55mm,次梁的厚度取前述初选高度h=400mm,截面宽度b=200mm
板的尺寸和支承情况如图三所示。
板:
l01=ln+h/2和
」01=ln+a/2取小值
Fl0=ln
1。
=1n
图三板的尺寸和支承情况
2.1.1板的永久荷载的计算
2
20mm厚水泥砂浆面层:
0.0220=0.4KN/m
80mm厚现浇板自重:
0.0825=2KN/rn
2
15mm厚板底抹灰:
0.01517=0.255KN/m
永久荷载标准值:
gk=0.4+2+0.255=2.655KN/m
线永久荷载设计值:
g=1.05gk仁1.052.655=2.788KN/m
2.1.2板的可变荷载的计算
可变荷载标准值:
4=6KN/m2
可变荷载设计值:
q=1.261=7.2KN/m
每米板宽荷载设计值:
2.788KN/m+7.2KN/m=9.988KN/m
板上荷载具体情况及计算结果见表1
表1板的荷载计算表
荷载种类
荷载标准值
2(kN/m)
荷载分项系数
何载设计值
2(kN/m2)
永久荷载
20mm厚水泥砂浆面层
0.4
1.05
0.42
80mm厚现浇板自重
2.0
1.05
2.10
15mm厚板底抹灰
0.255
1.05
0.268
小计(g)(kn)
2.655
-
2.778
可变荷载(q)(KN)
6
1.2
7.20
总荷载(g+q)(KN)
8.655
-
9.988
2.2板的计算跨度计算
因为板在墙上的支承长度a不小于120mm(取a=120mm),中间支座宽度即为次梁宽度。
计算跨度按图三进行计算,其中,
ha
边跨:
取=ln,I01=ln两式较小值
22
中间跨:
Io=ln
2.2.1边跨的计算
|01=ln-=2.2-0.12-0.2/2+0.08/2=2.02m
2
I01=lna=2.2-0.12-0.2/2+0.12/2=2.04m
2
取l0=l01=ln—=2.02m
2
2.2.2中间跨度计算
l0=ln=2.2-0.2=2m又
边跨与中间跨计算跨度相差:
(2.02-2)/2=1%<10%,故按等跨连续板计算内力,由于
其多余五跨连续板,按五跨计算内力,即计算跨度统一取l01=l0=2.02m,取1m宽板作为计算单
元,计算简图见图四
g+q=9.988KN/m
图四板的荷载计算简图
223连续板各界面的弯矩计算
板考虑塑性内力重分布后,各跨中及支座截面的弯矩系数a值按图五采用,各跨中及
支座截面的弯矩按式M=、(gq)l2计算,而板一般均能满足斜截面抗剪承载力要求,所以只进行正截面承载力计算。
计算B支座负弯矩时,计算跨度取相邻两跨的较大值。
板的弯
矩计算见表2
1111
1-耳2■豆3一豆2「Il1
图五板的各跨中及支座截面的弯矩系数a值
表2板的弯矩计算表
截面
边跨中M1
B支座Mb
中间跨中M2、M3
中间支座Me
弯矩值(kNm)
M=a(g+q)l]
3.71
-3.71
2.55
2.91
2.3板的正截面承载能力计算和配筋计算
因为对于板取1m宽计算,即b=1000mm;而b=80mm,0=h-20=60mm,d=1.2,对于
C2o混凝土,fc=10N/帯,I级钢筋,fy=210N/mm2,而中间区格中间板的四周与梁整体连接,由于拱效应,弯矩有所降低,故M2、M3及Me应降低20%各截面计算过
程见表3,Pmin=0.15%(见教材附录四表3),As查教材附录三表2。
表3板正截面承载力计算表
截面
边跨跨中
M2
第一内支
座Mb
中间跨中m3
中间支座Me
边区格
中间区格
边区格
中间区格
M(kN針i)
3.71
-3.71
2.55
2.08
2.91
2.33
X-ho-f-fcb
7.95
7.95
5.34
4.23
6.13
4.86
x兰O.35h0(mm)
满足
满足
满足
满足
满足
满足
八4/2.
As—(mm)
fy
378.6
378.6
254.3
201.4
291.9
231.4
选配钢筋(实配As)
379
379
268
201
296
257
选配钢筋
电/10@170
軌10@170
伞/10@240
炯/8@170
*8@170
$8@170
AsK%bh(mm2)
满足
满足
满足
满足
满足
满足
第三章次梁的设计
3.1次梁的荷载计算
按考虑塑性内力重分布的方法设计次梁,根据厂房的实际情况,对于楼盖的次梁和主梁
上的可变荷载都不考虑其从属面积的荷载折减。
永久荷载包括:
板传来的恒荷载、次梁自重
和次梁底及两侧的粉刷重量;可变荷载仅考虑板传来的楼面活荷载。
前述已取主梁的梁高
=600mm梁宽b=250mm次梁及有关尺寸和支承情况如图六
r^pori+0.02%和*
图六:
次梁的有关尺寸和支承情况
3.1.1次梁的永久荷载设计值计算
由前述荷载计算已知板传荷载:
2.7882.2=6.134KN/m
次梁传来荷载:
1.05250.2(0.4-0.08)=1.68KN/m
梁侧及地面抹灰:
1.05170.0150.2+1.05170.015(0.4-0.08)2=0.25KN/m
次梁承受永久荷载设计值:
6.134+1.68+0.25=8.064KN/m
3.1.2次梁承受可变荷载设计值
g=7.22.2=15.84KN/m
3.1.3次梁承受荷载设计值
g+q=8.064KN/m+15.84KN/m=23.904KN/m
为了方面查阅和检验计算和主梁的设计和主梁荷载计算,现将次梁荷载的具体计算
情况及结杲列于表4
表4:
次梁的荷载计算表
荷载种类
荷载标准值
2
(kN/m2)
荷载分项系数
何载设计值
(kN/m)
永久荷载
板传来的恒荷载
2.655
1.05
6.134
次梁自重
8
1.05
1.68
次梁底及两侧的粉刷自重
0.255
1.05
0.25
小计(g)
10.91
-
8.064
可变何载(q)
6
1.2
15.84
总何载(g+q)
16.91
-
23.904
3.2次梁的内力计算
取梁掀入墙壁距离为a=240mm
321次梁边跨计算
In=5.7-0.12-0.25/2=5.455m
lna/2=5.455+0.24/2=5.575m
ln+0.02in5=1.02^<5.455=5.591m>5.575m
故取l01=lna/2=5.575m
3.2.2次梁中间跨计算
l0=ln=5.7-0.25=5.45m
边跨与中间跨计算跨度相差:
(5.575-5.45)/5.45=2.3%<10%
故按等跨连续梁计算内力,计算简图如图七:
gq=23.904KN
图七:
次梁的计算简图
3.3.3次梁的弯矩设计值和剪力设计值的计算
由于次梁考虑塑性内力重分布,各跨中及支座截面的弯矩系数amp值按图5及表八采用,
各跨中及支座截面的弯矩按式M二:
Fp(g•q)l0计算,具体计算结果见表5:
表5:
次梁的弯矩系数及弯矩计算表
截面位置
边跨中M1
B支座Mb
中间跨中M2、M3
中间支座Me
amp
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l°(m)
5.575
5.575
5.45
5.45
2
M=amp(g+q)l°(kN.m)
67.541
-67.541
42.872
-50.715
注:
为了保证结构在支座两侧不致发生破坏,保证结构的安全,在B支座处计算跨度取大
值计算弯矩。
而次梁各支座截面的剪力系数«vb值按表九采用,剪力按式V=:
vb(gq)ln计算,具
体计算结果见表6:
表6次梁的剪力系数及计算表
截面位置
边支座Qa
第一内支座Qb1
第一内支座Qb「
中间支座Qe、Qe
ab
0.45
0.60
0.55
0.55
净跨度1n(m)
5.45
5.45
5.45
5.45
V=%(g+q)ln(kN)
58.625
78.166
71.652
71.652
3.4次梁的承载力计算
区,则按T形截面计算,翼缘计算宽度按教材<<水工钢筋混凝土结构学>>第二版表3-3进行计算。
3.4.1正截面受弯承载力计算
fc=10N/2,□级钢筋,fy=310N/2,一类环境,取a=35mm,梁高h=400mm,
mmmm
h0=400-35=365mm,翼缘厚度hf=80mm。
3.4.2翼缘计算宽度的计算
对于T形梁截面计算,翼缘计算宽度为:
边跨
bf=10=5.575/3=1.858 3 '|0 中间跨: bf=-=5.45/3=1.82m 3 3.4.3 T形梁截面类型的判定 3.4.4次梁正截面承载能力计算 次梁正截面承载力计算过程及结果见表7。 表7: 正截面承载力计算表 截面位置 边跨中M1 B支座Mb 中间跨中M2 中间支座Me 中间跨中M3 弯矩设计值 M(kN.m) 67.541 -67.541 42.872 -50.715 42.872 T形 矩形 T形 矩形 T形 截面类型 a 0.033 0.304 0.021 0.228 0.021 E 0.034 0.374 0.021 0.262 0.021 As(mm2) 743.8 880.7 450.0 617.0 450.0 选配钢筋 6①14 ①14+①20 2①20 ①14+①20 实际配筋面积 (mm2) 770 924 468.1 628 468.1 3.4.5次梁斜截面受剪承载力计算 因为该副厂房属于3级建筑物,结构安全系数0=1.0,设计状况为正常运行状况, =1.0,混凝土结构系数d=1.2。 对第一内支座qB而言,前述已知: O.25fcbh0=182.5KNm>dV=1.278.166=93.8KNm,满足抗剪要求; 乂=0.07fcbhb=51.1KNm 初选双肢箍筋6.5@200,即ASV=66.4mm2,S=200mm,查《水工钢筋混凝土结构 学》第三版表4-1得S^x=250>200,初选满足要求。 Vsv^1.25fyvASVh0=1.2521066.4/20036510‘=31.81KN S Ms=Vc乂v=51.1+31.8仁82.91KN>dV=70.35KN A 「svsv=66.4/(200200)=0.17%>「min=0.12%,满足要求。 为了配筋方便,其他地方均 bs 以构造配置6.5@200的钢筋。 斜截面受剪承载力计算结果见表8: 表8次梁斜截面受弯承载力计算表 截面位置 边支座Qa 第一内支座QB 第一内支座QJ 中间支座Qc 中间支座Qc 剪力设计值V(kN) 58.625 78.166 71.652 71.652 71.652 0.25fcbh0 182.5 182.5 182.5 182.5 182.5 0.07fcbh0 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 弯起钢筋 箍筋用里 *6.5@200 *6.5@200 *6.5@200 *6.5@200 *6.5@200 第四章主梁设计 4.1主梁内力的弹性理论设计 主梁的自重和主梁底及两侧的粉刷自重为均布荷载,然而此荷载值与次梁传来的集中荷载 值相比很小,为简化计算,采取就近集中的方法,把主梁自重集中到集中荷载作用点,将主 梁视为承受集中荷载的连续梁来计算。 主梁承受的荷载包括: 次梁传来的恒荷载、主梁自重 和主梁底及两侧的粉刷重量;主梁承受的可变荷载仅考虑次梁传来的可变荷载。 4.1.1主梁承受永久荷载的计算 次梁传来的永久荷载: g=8.064KN/m5.7=45.965KN 主梁自重(折算成集中荷载): 1.05250.25(0.55-0.08)5.7/3=5.86KN 梁底及梁侧抹灰(折算成集中荷载): 1.05170.015[(0.55-0.08)2+0.25]5.7/3=0.605KN 永久荷载设计值合计: G=52.43KN 4.1.2主梁承受可变荷载的计算 由次梁传来可变荷载: Q=15.845.7=90.288KN 永久和可变荷载合计: G+Q=142.718KN 为了方面查阅和检验计算和主梁的设计,现将主梁荷载的具体荷载计算情况及结果列 于表9 表9主梁的荷载计算表 荷载种类 荷载标准值(kN) 荷载分项系数 荷载设计值(kN) 永久荷载 次梁传来的恒荷载 43.776 1.05 45.965 主梁自重 5.581 1.05 5.86 主梁底及两侧的粉刷 0.576 1.05 0.605 小计(G) 49.933 - 52.43 可变荷载(Q) 75.24 1.2 90.288 总荷载(G+Q) 125.173 - 142.718 4.2主梁的内力计算 主梁在墙上的支承长度a不小于370mm,取a=370mm中间支座宽度即为柱横截面高度。 计算跨度按图八进行计算 图丿八主梁的支承情况 421主梁的边跨计算 净跨: ln=6.60-0.12-0.25/2=6.355m 因为0.05ln=0.273m<0.37m故, 边跨: l01=lnO.O5ln=1.056.355=6.673m; a I01=ln=6.355+370/2=6.54m<6.673m 2 取边跨跨度为l01=6.54m 422主梁中间跨的计算 中间跨: 10=lc=6.6m 跨度差: (6.6-6.54)/6.54=0.92%<10% 故按等跨连续梁计算,前述已经计算荷载设计值,绘制计算简图如图九: Q * Q・ Q■ Q Q・ -Q=90.288KN G 1 G' G' G• G• 1G=52.43KN 1 I 1* A 1 1 > 6540 6600 6540 * 图九: 主梁计算简图(单位: mm) 4.3弯矩设计值和剪力设计值的计算 集中荷载作用下三跨连续梁的弯矩及剪力系数可由《水工钢筋混凝土结构学》第三版教 材附录八的表格查得,也可以由表10(集中荷载作用下三跨连续梁的弯矩及剪力系数)查得。 各跨中及支座截面的弯矩按式M=aGL+aQL;各支座截面剪力按式VpiG+血Q。 其中,a、 3分别为永久荷载作用下的弯矩及剪力系数;a、役分别为可变荷载作用下的弯矩及剪力系 数。 按弹性理论计算内力时,考虑可变荷载的最不利布置方式,因此将永久荷载和可变荷载作用下的内力单独计算,然后对控制截面内力进行组合,计算各截面及支座的最大内力或最小内力 主梁各截面及支座的弯矩及剪力系数由表10查得后,由此计算出相应的弯矩及剪力, 计算结果见表11,为便于绘制主梁内力包络图,计算各种不利组合,列表于表12和表13计 算最不利弯矩和最不利剪力,再根据最不利情况将每种荷载作用形式下的内力图绘制出来,荷载组合时再将每种组合方式下内力图绘制出来,合并到同一坐标系下即得内力包络图。 但 是主梁的结构对称且荷载对称,故只需画出一跨半的内力包络图即可。 表10: 集中荷载作用下三跨连续梁的弯矩及剪力系数 M: hi 0059 0.619 tj.2! 2 UMi .0flfp L nr>;[ aqa-A F aa ao r f J1 i 6◎Q a 匕口 吕c rr "FF £i l1L 4a AA FF H AA A& rr J1 AA L1 tI FF n L2fi l.U: M HMN 0H3 L.OMi LHl I•曲 7-Jfi ILD|» ① J]I ⑤ ② ③ ④ itn r~L ——M L B-" -T \Ly 11z 内力计算 截面 a M 3 v Mi 0.224 76.807 Mb -0.267 -92.392 M2 0.067 23.i85 Ma 0.i55 53.i48 Va 0.733 38.43i Mb 0.067 23.i85 vB -i.267 -66.429 V i.00 52.43 截面 a M 3 v Mi 0.289 i70.65 Mb -0.i33 -70.255 M2 -0.i33 -70.255 Ma 0.245 i44.668 Va 0.866 78.i89 Mb
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