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混凝土课程设计

1 设计资料(1)楼盖面层做法:20mm 厚水泥砂浆面层;钢筋混凝土现浇板;板底采用20mm 厚混合砂浆天棚抹灰。

(2)材料:混凝土强度等级C30;主梁及次梁受力筋采用HRB335级钢筋,板内及梁内的其它钢筋采用HPB235级钢筋。

环境类别为一类。

楼面活荷载:活荷载标准值7.0kN/m2; 楼面面层:水泥砂浆容重3m /kN 20=γ ; 钢筋混凝土容重:3m /kN 25=γ; 混合砂浆容重:3m /kN 17=γ;荷载分项系数:恒载分项系数为1.2,活载分项系数为1.3。

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7.2m ,次梁的跨度为6.96m ,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.4m ,l02/l01=7.2/2.4=3,因此按单向板设计。

按跨高比条件,要求板厚h ≧2400/40=50mm ,对工业建筑的楼盖板,要求h ≧80mm ,取板厚h=80mm 。

次梁截面高度应满足h=l0/18~l0/12=6960/18~6960/12=387~580mm 。

考虑到楼面可变荷载比较大,取h=500mm 。

截面宽度取为b=200mm 。

主梁截面高度应满足h=l0/15~l0/10=7200/15~7200/10=400~600mm 。

取h=700mm 。

截面宽度取为b=300mm 。

楼盖结构平面布置图见图1图1 楼盖结构平面布置图3 板的设计(1)荷载板的永久荷载标准值20mm厚水泥砂浆面层0.02m*20kN/m3=0.40kN/m280mm厚钢筋混凝土板0.08m*25kN/m3=2.00kN/m220mm厚混合砂浆天棚抹灰0.02m*17kN/m3=0.34kN/m2小计 2.74kN/m2板的可变荷载标准值7.00kN/m2永久荷载分项系数取1.2;因楼面可变荷载标准值大于4.0km/m2,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=2.74*1.2=3.29kN/m2可变荷载设计值q=7.00*1.3=9.10kN/m2荷载总设计值g+q=12.388kN/m2近似取为g+q=13.0kN/m2(2)计算简图次梁截面为200mm*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。

按塑性内力重分布设计,板的计算跨度:边跨l0=ln+h/2=2400-100-120+80/2=2220mm<1.025*ln=2275.5mm,取l0=2220mm中间跨l0=ln=2400-200=2200mm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,计算简图见图2(3)弯矩设计值由表可查得,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。

M1=-MB=(g+q)l012/11=13.0*2.222/11=5.82kN•mMC=-(g+q)l012/14=-13.0*2.22/14=-4.49kN•mM2=(g+q)l012/16=13.0*1.802/16=3.93kN•m这是对端区格单向板而言,对于中间区格单向板,其MC和M2应乘以0.8,分别为MC=0.8*(-4.49)=-3.59kN•m;M2=0.8*3.39=3.15kN•m(4)正截面受弯承载力计算环境类别一级,C30混凝土,板的最小保护层厚度c=15mm。

板厚80mm,h0=80-20=60mm;板宽b=1000mm。

C30混凝土,α1=1.0,fc=14.3kN/mm2;HPB235钢筋,fy=210N/mm2。

4 次梁设计按考虑塑性内力重分布设计。

荷载设计值永久荷载设计值板传来永久荷载 3.288kN/m2*2.4m=7.90kN/m次梁自重0.2m*(0.5m-0.08m)*25kN/m3*1.2=2.52kN/m次梁粉刷0.02m*(0.5m-0.08m)*17kN/m3*2*1.3=0.34kN/m小计g=10.76kN/m可变荷载设计值q=9.1kN/m2*2.4m=10.76kN/m荷载总设计值g+q=32.60kN/m计算简图次梁在砖墙上的支承长度为240mm。

主梁截面为300mm*700mm。

计算跨度:边跨l0=ln+a/2=6960-120-300/2+240/2=6810mm<1.025*ln=7134mm,取l0=6810mm中间跨l0=ln=6960-300=6660mm因跨度相差小于10%,可按等跨连续梁计算。

次梁的计算简图见图3。

(3)内力计算弯矩设计值:M1=-MB=(g+q)l02/11=32.06*6.812/11=135.17kN•mM2=(g+q)l02/16=32.06*6.662/16=88.88kN•mMC=-(g+q)l02/14=-32.06*6.662/14=-101.57kN•m剪力设计值:V A=0.45(g+q)ln1=0.45*32.06*6.69=96.52kNVBl=0.60(g+q)ln1=0.60*32.06*6.69=128.69kNVBr=VC=0.55(g+q)ln2=0.55*32.06*6.66=117.44kN(4)承载力计算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bf=l/3=6960/3=220mm;又bf=b+Sn=200+2200=2400mm,故取bf=2320mm。

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。

环境类别一类,C30混凝土,梁的最小保护层厚度c=25mm。

一排纵向钢筋b0=500-35=465mm,二排纵向钢筋b0=500-60=440mm。

C30混凝土,α1=1.0,βc=1,ft=1.43N/mm2 fc=14.3kN/mm2;纵筋HRB335钢筋,fy=300N/mm2;箍筋HPB235钢筋,fyv=210kN/mm2。

次梁正截面受弯承载力计算计算结果表明,支座截面的ξ均小于0.35,符合塑性内力重分布的原则;As/(bh)= 656/(200*500)=0.66%,此值大于0.45ft/fy=0.45*1.43/300=0.21%,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,腹筋计算和最小配箍率验算。

验算截面尺寸。

hw=h0-hf =440-80=360mm,因hw/b=360/200=1.8<4,截面尺寸按下式验算0.25*βc*f c *b* h0=0.25*1*14.3*200*440=314.60kN>Vmax=131.0kN截面尺寸满足要求。

采用φ6双肢箍筋,计算支座B左侧截面。

由Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvh0Asv/s,得到箍筋间距s=1.25fyvh0Asv/(VBl-0.7ftbh0)=1.25*300*56.6*440/(128690-0.7*1.43*200*440)=230mm调幅后受剪承载力应加强,梁局部范围内计算的箍筋间距s=0.8*230=184mm取180mm验算配箍率下限值:配箍率下限值为:0.3ft/fyv=0.3*1.43/210=0.20%,实际配箍率ρsv=Asv/(bs)=56.6/(200*180)=0.16%<0.20%。

不满足!调整箍筋间距取s=130mm,ρsv=Asv/(bs)=56.6/(200*130)=0.22%>0.20%满足条件!5 主梁设计主梁自重效应为集中荷载。

(1)荷载设计值主梁自重等效为集中荷载。

次梁传来的永久荷载10.76kN/m*6.96m=74.89kN主梁自重(含粉刷)[(0.7m-0.08m)*0.3m*2.4m*25kN/m3+0.02*(0.7m-0.08m)*2m*2.4m*17kN/m3]*1.2=14.61kN永久荷载设计值G=74.89kN+14.62kN=89.50kN 取G=90kN可变荷载设计值Q=21.84kN/m*6.96m=152kN(2)计算简图主梁按连续梁计算,端部支承在砖墙上,支座长度370mm;中间支承在400mm*400mm的混凝土柱上。

计算跨度:边跨ln=6960-120-200=6640mm,因0.025*ln=166<a/2=185mm,取l0=1.025*ln+b/2=1.025*6640+400/2=7006mm 近似取l0=7000mm中间跨l0=6000mm因跨度相差不超过10%,故可利用附表6-2计算内力,计算简图见图4。

(3)内力设计值及包络图a弯矩设计值弯矩M=k1Gl0+k2Ql0 式中系数k1,k2由附表6-2查得。

M1,man=0.244*90*7+0.289*152*7=461.22kN•mMB,man=-0.267*90*7-0.311*152*7=-449.11kN•mM2,man=0.067*90*6.69+0.200*152*7=253.14kN•mb剪力设计值剪力V=k3G+k4Q 式中系数k3,k4由附表6-2查得。

V A,man=0.733*90+0.866*152=197.60kNVBl ,man=-1.267*90-1.311*152=-313.30kN VBr ,man=1.0*90+1.222*152=275.74KN c 弯矩,剪力包络图 Ⅰ弯矩包络图:①第1,3跨有可变荷载,第2跨没有可变荷载,由附表6-2知,支座B 或C 的弯矩值为: MB=MC=-0.267⨯90⨯7-0.133⨯152⨯7=-309.72kN •m在第1跨内以支座弯矩MA=0,MB=-309.72kN •m 的连线为基线,作G=90kN ,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:31(G+Q)l0+ MB/3=31(90+152)*7-309.72/3=461.42kN •m(与M1,man=461.22kN •m 接近)31(G+Q)l0+ 2MB/3=31(90+152)*7-2*309.72/3=358.19kN •m在第2跨内以支座弯矩MB=-309.72kN •m ,Mc=-309.72kN •m 的连线为基线,作G=90kN ,Q=0的简支梁弯矩图,得集中荷载作用点处弯矩值:31Gl0+MB=31*90*6.69-309.72=-109.02kN •m ②第1,2跨有可变荷载,第3跨没有可变荷载在第1跨内:在第1跨内以支座弯矩MA=0,MB=-499.11kN •m 的连线为基线,作G=90kN ,Q=117KN 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:31(90+152)*7-499.11/3=398.30kN •m31(90+152)*7-2*499.11/3=231.93kN •m在第2跨内: MC=-0.267⨯90⨯7-0.089 ⨯152⨯7=-262.906kN •m 。

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