建筑工程管理建筑结构课程设计.docx
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建筑工程管理建筑结构课程设计
广东工业大学华立学院
建筑结构课程设计
《混凝土楼盖设计》
论文题目:
混凝土楼盖设计
学部:
建设学部
专业:
工程管理(工程造价与项目承包方向)
班级:
学号:
学生姓名:
指导教师:
一、设计任务书…………………………………………………………1
二、计算说明书…………………………………………………………2
1、基本设计资料……………………………………………………2
(1)材料……………………………………………………………2
(2)荷载标准值……………………………………………………2
2、板的设计…………………………………………………………2
(1)确定板厚及次梁截面…………………………………………2
(2)板荷载计算…………………………………………………2
(3)板的计算简图…………………………………………………3
(4)板的弯矩及配筋计算…………………………………………3
3、次梁设计…………………………………………………………4
(1)次梁的计算简图………………………………………………5
(2)次梁的内力及配筋计算………………………………………6
4、主梁设计…………………………………………………………8
(1)主梁的计算简图………………………………………………8
(2)内力计算和内力包络图………………………………………9
(3)主梁截面配筋计算…………………………………………10
(4)附加横向钢筋计算…………………………………………11
(5)主梁配筋图…………………………………………………12
5、参考文献…………………………………………………………13
三、附表…………………………………………………………………14
6、附表1……………………………………………………………14
7、附表2……………………………………………………………15
8、附表3……………………………………………………………16
混凝土楼盖设计
一、设计任务书
某内框架结构轻工仓库,二层建筑平面如图所示,墙厚240mm,混凝土柱400×400mm。
房屋的安全等级为二级,拟采用钢筋混凝土整浇楼盖,设计之。
1.设计资料
1.楼面面层为水磨石、梁板底面为15mm厚混合砂浆抹平。
2.柱网尺寸和楼面活荷载标准值见附表。
3.材料:
混凝土强度等级采用C25,梁内受力主筋采用HRB335钢,其余均采用HPB235钢。
4.该厂房无特殊要求,楼梯位于楼盖外部的相邻部分。
(一类环境)
2.设计要求:
①板、次梁内力按塑性内力重分布计算;
②主梁内力按弹性理论计算;
③绘出结构平面布置图、板、次梁和主梁的模板及配筋图。
进行钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖设计主要解决的问题有:
(1)计算简图;
(2)内力分析;(3)截面配筋计算;(4)构造要求;(5)施工图绘制
计算说明书
1、基本设计资料:
(1)材料:
C25混凝土:
fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2,ftk=1.78N/mm2
钢筋:
HPB235级:
fy=210N/mm2,HRB335级:
fy=300N/mm2,ζb=0.55
(2)荷载标准值
仓库活荷载标准值:
qk=5.0KN/mm2,水磨石地面:
0.65KN/mm2,钢筋混凝土:
25KN/m3,混合砂浆:
17KN/m3
(3)楼盖梁格布置及截面尺寸确定:
主梁的跨度为6.9m,次梁的跨度为6m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.3m
2、板的设计(按塑性理论方法)
(1)确定板厚及次梁截面
①板厚h
h≥l/40=2300/40=57.5mm,并应不小于工业建筑楼面最小厚度70mm,取h=80mm
②次梁截面b×h
次梁截面高h按(l/20—l/12)初估,选h=450mm,截面宽b(l/2—l/3)h,选b=200mm
(2)板荷载计算
楼面面层:
0.65KN/m2
板自重:
0.08×25=2.0KN/m2
板底抹灰:
0.015×17=0.255KN/m2
恒荷载g:
1.2×2.905=3.49KN/m2
活荷载q:
1.3×5.5=7.15KN/m2
g+q=10.64KN/m2,q/g=7.15/3.49=2.05<3
(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(实际9跨,可按5跨计算),如图(a)、(b)所示。
其中中间跨的计算跨度l0=ln=2100mm,边跨的计算跨度l0=ln+h/2=2120mm,边跨与中间跨的计算跨度相差:
(2120-2100)/2100×100%=0.95%,故可按等跨连续板计算内力。
(a)
(b)
板的计算简图
(4)弯矩及配筋计算
板的截面有效高度h0=h-as=80-20=60mm,并考虑用②~⑤与A1~C2轴线间的弯矩折减,可列表计算如下表:
表1板的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
2.12
2.11
2.1
2.1
(kN.m)
4.35
-4.13
2.93
-3.35
表2板的配筋计算
截面位置
1
B
2
C
弯矩设计值()
4.35
-4.31
2.93
-3.35
αs=M/α1fcbh02
0.102
-0.101
0.068
-0.078
0.108
0.107
0.070
0.081
轴线
①~②⑤~⑥
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc/fy
367
364
238
275
实际配筋(mm2)
φ8@130
φ8@130
φ6@100
φ6@100
386
386
283
283
轴线②~⑤
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc/fy
295
291
190
220
实际配筋(mm2)
φ8@130
φ8@130
φ6@140
φ6@120
296
296
202
236
配筋率验算
ρmin=(45ft/fy)%
=(45×1.27/210)%=0.272%
ρ=296/
(1000×80)
=0.37%
ρ=296/
(1000×80)
=0.37%
ρ=202/
(1000×80)
=0.25%
ρ=236/
(1000×80)
=0.29%
对轴线②~⑤间的板带,考虑起拱作用,其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%,为了方便,近似对钢筋面积折减20%。
板配筋计算过程见表2
在一般情况下,楼面所受动力荷载不大,可采用分离式配筋见图纸。
3、次梁设计(按塑形理论计算)
(1)计算简图的确定
①荷载
板传来的恒荷载:
3.49×2.3=8.03KN/m
次梁自重:
1.2×25×0.2×(0.45-0.08)=2.22KN/m
次梁粉刷:
1.2×17×0.015×(0.45-0.08)×2=0.23KN/m
恒荷载:
g=10.48KN/m
活荷载:
q=1.3×5.5×2.3=16.445KN/m
g+q=10.48+16.445=26.925KN/m,q/g=16.445/10.48=1.569<3
②主梁截面尺寸选择
主梁截面高度h为(1/14—1/8)l0=493~863mm,选h=600mm;
由b=(1/2—1/3)h=220~325mm,选b=250mm,则主梁截面尺寸b×h=250×600
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,如图(c)、(d)。
中间跨的计算跨度l0=ln=5750mm;边跨的设计跨度l0=ln+a/2=5750+130/2=5875mm<1.025ln=5894mm,边跨和中间跨计算跨度相差(5880-5750)/5750=2.2%,可按等跨连续梁计算。
(c)
(d)
次梁计算简图
(2)内力及配筋计算
①正截面承载力计算
次梁跨中截面按T形截面计算,翼缘计算宽度按课本P81表5-6,有
b`f≤l0/3=5750/3=1917mm
b`f≤b+Sn=200+1800=2000mm(Sn为梁净距)
取h0=h-as=450-35=415mm
h`f/h0=80/415=0.193>0.1,故取b`f=1917mm
且α1fcb`fh`f(h0-h`f/2)=1×11.9×1917×80×(415-80/2)
=684.4KN·m
以此作为判别T形截面类别的依据,次梁支座截面按b×h=200×450mm的矩形截面计算,并取h0=415mm,支座截面应满足ζ≤0.35,以下计算过程列表进行。
次梁受力纵筋采用HRB335级钢筋(ζb=0.55,fy=300N/mm2)
表3次梁的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0
(m)
5.88
5.82
5.75
5.75
(kN.m)
84.63
-82.91
55.64
-63.59
②斜截面受剪承载力计算
表4次梁的剪力设计值的计算
截面位置
A
边支座
B(左)
离端第二支座
B(右)
离端第二支座
C
中间支座
剪力系数
0.45
0.6
0.55
0.55
净跨度ln
5.755
5.755
5.75
5.75
(kN)
69.73
92.97
85.15
85.15
截面尺寸校核:
hw/b=415/200<4,0.25fcbh0=0.25×11.9×200×415=246.9KN>V,故截面尺寸满足要求。
截面
1
B
2
C
弯矩设计值()
84.63
-82.91
55.64
-63.59
αs=M/α1fcbh02
0.018
-0.172
0.012
-0.132
0.018
0.190
0.012
0.142
选
配
钢
筋
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc/fy
616
678
411
507
实际配筋(mm2)
2Φ16+1Φ18
1Φ14+2Φ18
3Φ14
3Φ14
As=656
As=663
As=462
As=462
截面类别及截面尺寸
一类T形
b×h=1917×500
矩形
b×h=250×500
一类T形
b×h=1917×500
矩形
b×h=250×500
表5次梁正截面受弯承载力计算
箍筋设计(如下表)
表6箍筋计算表
截面
A
B左
B右
C
V(KN)
69.73
92.97
95.15
85.15
0.7ftbh0(N)
73787
73787
73787
73787
ftbh0(N)
105410
105410
105410
105410
箍筋肢数、直径
2φ6
2φ6
2φ6
2φ6
ASV/S=0.24ftb/fyv
V<0.9ftbh0
0.290
V<029ftbh0
V<0.29ftbh0
S(mm)
190
200
200
200
根据计算结果,画出次梁配筋图,详见图纸。
中间支座负钢筋分别在l0/3处及l0/5+20d处截断。
其中次梁纵筋锚固长度确定:
伸入墙支座时,梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定:
l=la=α×(fy/ft)×d=0.14×300×10/1.27=330.7mm,取335mm
伸入墙支座时,次梁的支承长度不应小与240mm,故取240mm
梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=12×16=192mm,故取200mm
4、主梁设计(按弹性理论计算)
(1)计算简图的确定
①荷载
次梁传来恒荷载:
10.48×6=62.88KN
主梁自重:
1.2×25×2.3×0.25×(0.6-0.08)=8.97KN
梁侧抹灰:
1.2×17×2.3×0.015×(0.6-0.08)×2=0.73KN
恒荷载G:
=72.58KN
活荷载Q:
16.445×6=98.67KN
G+Q=171.25KN
②计算简图
假定主梁线刚度与钢筋混凝土柱线刚度比大于5,则中间支承按铰支座考虑,边支座为砖砌体,支承长度为370mm。
按弹性理论计算时,各跨计算跨度均可取支座中心线间距离,则中间跨l0==6m,边跨l0=6.06m,计算简图如下:
(e)
(f)
主梁计算简图
(2)内力计算和内力包络图
包络图详见图纸(在同一坐标下,画出①+②、①+③、①+④、①+⑤的荷载组合下的内力图,其外包线是弯矩包络图和剪力包络图)
表7主梁的弯矩设计值计算()
项次
荷载简图
弯矩图示意图
1
恒载
0.244
123.26
-0.267
-134.88
0.067
33.55
-0.267
-134.88
2
活载
0.289
198.47
-0.133
-91.34
-0.133
-90.55
-0.133
-91.34
3
活载
-0.045
-30.90
-0.133
-213.58
0.200
136.16
-0.133
-9134
4
活载
0.229
157.26
-0.311
-213.58
0.17
115.71
-0.089
-61.12
5
活载
-0.030
-20.60
-0.089
-61.12
0.17
115.74
-0.311
-213.58
组合项次
Mmin(kN·m)
①+③
92.36
①+④
-348.46
①+②
-57
①+⑤
-348.46
组合项次
Mmax(kN·m)
①+②
321.73
①+⑤
-196
①+③
169.71
①+④
-196
表8主梁的剪力计算(kN)
项次
荷载简图
1
恒载
0.733
53.20
-1.267
-91.96
1.000
72.58
2
活载
0.866
85.45
-1.134
-111.89
0
0
4
活载
0.689
67.98
-1.311
-129.36
1.222
120.57
5
活载
-0.089
-8.78
-0.089
-8.78
0.778
76.77
组合项次
Vmax(kN)
①+②
138.65
①+⑤
-100.74
①+④
193.15
组合项次
Vmin(kN)
①+⑤
44.42
①+④
-221.32
①+②
72.58
(3)截面配筋计算
跨中截面在正弯矩作用下,为T形截面,其翼缘宽度按课本P81表5-6取用
b`f≤l0/3=6000/3=2000mm
b`f≤b+Sn=6000mm
故取b`f=2000mm
跨中钢筋按一排考虑,h0=h-as=600-35=565mm
支座截面在负弯矩作用下,为矩形截面,按两排钢筋考虑,取h0=h-as=600-90=510mm
主梁中间支座为整浇支座,宽度b=350mm.则支座边Mc=M-V0×b/2,V0=G+Q=143.02KN,配筋计算结果如下表:
表9主梁正截面受弯承载力及配筋计算
截面
1
B
2
弯矩设计值(kN.m)
320.67
-316.40
-57
169.71
αs=M/α1fcbh02
0.037
-0.409
0.060
0.019
截面尺寸(mm)
b=b`f=2000
h0=565
b=250
h0=510
b=250
h0=565
b=2300
h0=565
0.038
0.540
0.062
0.019
选配
钢筋
计算配筋(mm2)
AS=ξbh0α1fc/fy
1958
2731
347
979
实际配筋(mm2)
2Φ22+2Φ25
6Φ25
2Φ16
3Φ20
As=1742
As=2945
As=402
As=942
表10主梁斜截面受剪计算
截面
边支座边
B支座左
B支座右
V(KN)
138.65
22.32
193.15
0.25fcbh0(KN)
420.22>V
379.31>V
379.31>V
0.7ftbh0(N)
122571
113347
113347
ftbh0(N)
179387>V
161925>V
161925>V
箍筋肢数、直径
n=2,φ8
n=2,φ8
n=2,φ8
Asv/S
0.135
0.807
0.596
计算值S(mm)
744
125
169
实配箍筋间距(mm)
250
120
150
注:
抗剪计算时的b均为腹板宽度b=250mm
(4)附加横向钢筋计算
由次梁传至主梁的集中荷载设计值:
F=次梁传来恒荷载+活荷载=62.88+98.67=167.55KN
附加横向钢筋应配置在S=3b+2h1=3×200+2×(600-450)=900mm的范围内。
方案一:
仅选择箍筋
由F≤mnfyvAsvl,并取
m≥F/nfyvAsvl=161550/(2×210×50.3)=7.65个
取m=10个,在主次梁相交处的主梁内,每侧附加4φ8@70箍筋
方案二:
选择吊筋
由F≤2fyAsbsinα,并选用HRB335级钢,则
Asb≥F/2fysinα=161550/(2×300×sin45。
)=381mm2
可选用2Φ14(Asb=308mm2)吊筋,
由于集中荷载不大,故可按方案一配附加箍筋。
(5)主梁配筋图
①按比例画出主梁的弯矩包络图
②按同样比例(长度方向)画出主梁纵向配筋图。
但本课程设计不需纵向钢筋弯起抗剪,故纵向钢筋弯起时只需要满足正截面受弯承载力要求(材料图覆盖弯矩图)及斜截面受弯承载力要求(弯起钢筋弯起点距该钢筋充分利用截面距离不小于h0/2)
③作材料图,确定纵向钢筋的弯起位置和截断位置,切断钢筋应在“理论断点”以外,当V>0.7ftbh0时,从该钢筋充分利用截面伸出的长度≥1.2la+h0;当V≤0.7ftbh0时,从该钢筋充分利用截面伸出的长度≥1.2la,纵筋伸入支座大于等于两根,且面积不得少于钢筋面积的50%,并且伸入支座要有一定的锚固长度。
以上图均详见图纸。
参考文献:
(1)熊丹安.建筑结构(第4版).广州:
华南理工大学出版社,2009.
(2)重庆大学等编.土木工程施工(上册).中国建筑工业出版社,2008
(3)刘元芳.建筑工程计量与计价.中国建材工业出版社,2009
附表1
钢筋配料单
构件名称
钢筋编号
钢筋简图
符号
直径(mm)
下料长度(mm)
数量
重量(kg)
板
(A~B
-①~②)
①
φ
8
2400
225
213.3
③
φ
6
390
150
12.98
④
φ
6
2375
410
216.17
⑤
φ
8
1230
221
107.37
⑥
φ
8
1230
573
278.39
⑦
φ
6
6075
23
12.2
⑧
φ
6
1200
34
4.32
附表2
钢筋配料单
构件名称
钢筋编号
钢筋简图
符号
直径(mm)
下料长度(mm)
数量
重量(kg)
次梁
①~③
①
Φ
16
6220
2
15.66
②
Φ
14
8295
1
10.06
③
Φ
18
4090
2
16.36
④
Φ
14
6140
2
14.86
⑤
Φ
14
9760
1
11.81
⑥
Φ
14
4090
2
9.89
⑦
Φ
10
4695
2
5.79
⑧
Φ
10
2755
2
3.39
⑨
φ
6
21
62
289.04
附表3
钢筋配料单
构件名称
钢筋编号
钢筋简图
符号
直径(mm)
下料长度(mm)
数量
重量(kg)
主梁
(主梁配筋图所示部分)
①
Φ
22
6220
2
37.07
②
Φ
20
9275
1
22.9
③
Φ
20
8745
1
21.6
④
Φ
20
6000
3
44.46
⑤
Φ
12
3700
2
6.57
⑥
Φ
20
11950
2
59.03
⑦
Φ
20
3550
2
17.54
⑧
φ
8
1620
51
32.63
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