混凝土结构课程设计报告.docx

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混凝土结构课程设计报告

10土木工程（专升本）

混凝土结构课程设计计算书

——现浇单向板肋形楼盖设计

姓名：

学号：

完成日期：

混凝土结构课程设计

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/m2

3）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。

2、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。

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：

3、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/m2

20mm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/m2

1）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，取板在墙上的支承长度为120mm。

按力重分布设计，板的计算跨度：

边跨：

l=l0+h/2=2100-100-120+100/2=1930mm<1.025ln=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.m

Mc=-（g+q）l012/14=12.6*1.92/14=3.25kN.m

M2=（g+q）l012/16=12.6*1.92/16=2.85kN.m

3）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

1

B

2

C

弯矩设计值（kN.m）

4.36

-4.36

2.85

3.25

αs=M/a1fcbh02

0.065

0.065

0.03

0.034

ξ=1-（1-2αs）1/2

0.067

0.067

0.03

0.035

轴线

①~②，

⑤~⑥

计算配筋（mm2）AS=ξbh0fc/fy

304

304

136

159

实际配筋（mm2）

φ8150As=335

φ8150As=335

φ8180As=279

φ8180As=279

轴线

②~⑤

计算配筋（mm2）AS=ξbh0fc/fy

304

304

0.8*136=109

0.8*305=127

实际配筋（mm2）

φ8150As=335

φ8150As=335

φ8180As=279

φ8180As=279

计算结果表明，ξ均小于0.35，符合塑性力重分布的原则；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

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/m

2）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=6475mm<1.025ln=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）力计算

弯矩设计值：

M1=-Mb=（g+q）l02/11=29.3*6.4752/11=111.68kN.m2

Mc=-（g+q）ln2/14=29.3*6.3502/14=85.05kN.m2

M2=（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.m

VBL=0.60*（g+q）l01=0.6*29.3*6.475=115.06kN.m

VBR=0.55*（g+q）l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m

VC=0.55*（g+q）l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m

4）承载力计算

正截面受弯承载力计算时，跨按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

1

B

2

C

弯矩设计值（kN.m）

111.68

-111.68

73.85

85.05

αs=M/α1fcbh02或αs=M/α1fcb'fh02

0.0122

0.0122

0.008

0.009

ξ=1-（1-2αs）1/2

0.012

0.012

0.008

0.009

As=ξb'fh0fc/fyAs=ξbh0fc/fy

529

529

353

397

选配配筋（mm2）

3φ18

As=763

3φ18As=763

3φ16

As=603

3φ16As=603

计算结果表明，ξ均小于0.35，符合塑性力重分布的原则；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=1.8<4，截面尺寸按下式验算：

0.25βcfcbh0=0.25*1*9.6*200*465=223.2kN>Vmax=115.06kN。

故截面尺寸满足要求。

0.7ftbh0=0.7*1.27*200*465=82.7kN>VA=73.34kN。

仅需按造配置箍筋，选配φ8200，ρSV=2*50.24/（250*150）=0.26%>0.3*ft/fyv=0.3*1.27/210=0.18%，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。

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152.0kN

2、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=150mm

中间跨：

l0=6000mm

主梁的计算简图如下图：

3、力设计值及包络图

A）弯矩设计值

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.m

MB，max=-0.267*106.55*6.3-0.311*155*6.3=-483kN.m

M2，max=0.067*106.55*6+0.200*155*6=229kN.m

B）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=210kN

VBL，max=-1.267*106.55-1.311*155=-338kN

VBR，max=1.0*106.55+1.222*155=296kN

C）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.m

②第1、2跨有活荷载，第3跨没有活荷载

第1跨：

在第1跨以支座弯矩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.m

1/3（G+Q）l0+2MB/3=1/3*（86+152）*6.64-2*466/3=216kN.m

在第2跨以支座弯矩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.m

1/3（G+Q）l0+MC+1/3（MB-MC）=1/3*（86+152）*6.64-242.3-1/3*（257.6-242.3）=280kN.m

③第2跨有活荷载，第1、3跨没有活荷载

MB=MC=-0.267*86*6.64-0.133*152*6.64=-286.7kN.m，第2跨两集中荷载作用点处的弯矩：

1/3（G+Q）l0+MB=1/3*（86+152）*6.4-286.7=221kN.m

第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩设计值分别为：

1/3Gl0+1/3MB=1/3*86*6.64-1/3*286.7=94.8kN.m

1/3Gl0+2/3MB=1/3*86*6.64-2/3*286.7=-0.8kN.m

弯矩包络图如图：

剪力包络图：

①第1跨

VA，max=0.733*86+0.822*152=187.9kN；过第1个集中荷载后为：

187.9-86-152=-50kN；过第2个集中荷载后为：

-44.1-86-119=-249.1kN。

VBL，max=-1.267*86-1.311*152=-308.3kN；过第1个集中荷载后为：

-308.3+86+152=-70.3kN；过第2个集中荷载后为：

-70.3+86+152=167.7kN。

②第2跨

VBR，max=1.0*86+1.222*152=271.7kN；过第1个集中荷载后为：

271.7-86=185.7kN；当活荷载仅取作用在第2跨时，VBR=1.0*86+1.0*152=238kN；过第1个集中荷载后为：

238-86-152=0kN，剪力包络图如图所示：

4、承载力计算

1）正截面受弯承载力

跨按T形截面计算，因b'f/h0=100/615=0.16>0.1，翼缘计算宽度按l/3=6.9/3=2.3m和b+sn=6.m中较小值确定，取b'f=2.3m。

B支座边的弯矩设计值MB=MBmax-V0b/2=398.2-231.4*0.40/2=351.7kN。

纵向受力给你钢筋除B支座截面为两排外，其余均为一排。

跨截面经判别都属于第一类T形截面。

正截面受弯承载力的计算过程如下表所示：

主梁正截面承载力计算

截面

1

B

2

弯矩设计值（kN.m）

367.7

-398.2

193.4

-68.4

αs=M/α1fcbh02或αs=M/α1fcb'fh02

0.036

0.042

0.019

0.007

γs=[1-（1-2αs）1/2]/2

0.98

0.98

0.99

0.996

AS=M/γsh0fy

1695

1913

882

310

选配配筋（mm2）

4φ25As=1963

7φ20As=2200

3φ20As=942

2φ20As=628

计算结果表明，ξ均小于0.518，满足要求；取中间跨跨中截面验算，其承载负弯矩时的最小配筋率，AS、bh=628/（250*650）=0.39%，此值比0.45ft/fy=0.45*（1.27/360）=0.158%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=590-100=490mm，hw/b=490/250=1.96<4，截面尺寸按下式验算：

0.25βcfcbh0=0.25*1*9.6*250*590=354.0kN>Vmax=265.0kN。

故截面尺寸满足要求。

0.7ftbh0=0.7*1.27*250*590=131.1kN

仅需按造配置箍筋，选配φ8200，ρSV=2*50.24/（250*150）=0.26%>0.3*ft/fyv=0.3*1.27/210=0.18%，满足要求。

次梁传来的集中力Fl=62.5+80.8=143.3kN，h1=650-500=150mm，附加箍筋布置围s=2h1+3b=2*150+3*200=900mm。

取附加箍筋8200双肢箍，则在长度s可布置附加箍筋的排数，m=900/200+1=6排，次梁两侧各布置3排，另加吊筋216，Asb=402mm，由2fyAsbsinα+mnfyvAsv1=2*360*402*0.707+6*2*210*50.24=331.24kN>Fl，满足要求。

因主梁的腹板高度大于450mm，需在梁侧设置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%，且其间距不大于200mm。

现每侧配置214，308/（300*570）=0.18%>0.1%，满足要求。

主梁边支座下需设置梁垫，计算从略。