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混凝土结构课程设计(C20)

1.结构型式某多层工业厂房,采用多层砖混结构,内框架承重体系,现浇钢筋混凝土肋梁楼盖,400mm×400mm钢筋混凝土柱。

平面尺寸如图1所示。

图示范围不考虑楼梯间。

2.楼面做法20mm厚水泥砂浆面层,钢筋混凝土现浇板,15mm厚石灰砂浆粉刷。

3.荷载永久荷载为梁、板自重、构造层重,其容重分别为:钢筋混凝土:25 kN/m3水泥砂浆:20 kN/m3石灰砂浆:17 kN/m3永久荷载分项系数:1.2可变荷载:4.8 kN/m2,可变荷载分项系数:1.34.材料选用:混凝土采用C20(f c = 9.6 kN/mm2,f t = 1.10 kN/m2)。

钢筋梁中受力主筋采用HPB335级钢筋(f y = 300 kN/m2)。

其余采用HPB300级钢筋(f y = 270 kN/m2)。

因考虑经济效果(板跨1.7~2.7m,次梁跨度4.0~6.0m,主梁跨度5.0~8.0m),楼盖结构布置如下(图2):(1)板、梁截面尺寸的确定板按考虑塑性内力重分布方法计算。

考虑刚度要求,板厚h≥(1/35~1/40)×2100 = 52.5 mm 。

考虑工业房屋楼盖最小板厚为80 mm,板厚确定为80 mm 。

次梁截面高度根据一般要求:h =(1/12~1/18)l0 = 442 ~ 294 mmb ≥(1/3~1/2)h考虑到楼面活荷载适中,取b×h = 200 × 400 mm主梁截面高度根据一般要求:h =(1/8~1/14)l 0 = 788 ~ 450 mm取b×h = 250 × 600 mm板的尺寸及支承情况如下(图3)(2)板的设计①荷载计算永久荷载标准值:20 mm厚水泥砂浆面层0.02×20 = 0.4 kN/m280 mm厚钢筋混凝土现浇板0.08×25 = 2 kN/m215 mm厚石灰砂浆粉刷0.015×17 = 0.255 kN/m2恒荷载标准值g k = 2.655 kN/m2恒荷载设计值g = 1.2×2.655 = 3.186 kN/m2可变荷载设计值q = 1.3×4.8 = 6.24 kN/m2合计9.426 kN/m2即每米板宽g + q = 9.426 kN/m2②内力计算计算跨度:边跨l 1 = l n + h / 2 = ( 2.1 – 0.2/2 – 0.24/2 ) + 0.08/2 = 1.92 m 中跨l 2 = l 3 = l n = 2.1 – 0.2 = 1.9 m跨度差[ ( 1.92 – 1.9 ) / 1.9 ]×100% = 1 % <10 %故允许采用等跨连续板的内力系数计算。

板的计算简图如下(图4)③板的配筋计算取1 m 宽板带作为计算单元,b = 1000 mm,h = 80 mm,h0 = 80 – 20 = 60 mm,各截面配筋如下(表2)④板的配筋图(详见附图1)在板的配筋图中,除了受力钢筋外,尚应设置下列构造钢筋:(a)分布钢筋:按规定选用Ф6@300 ;(b)嵌入墙内的板,应设置Ф6@200附加钢筋,伸出墙面长度≥ L1 / 7(c)两把嵌入墙内板角部分,用双向配置Ф6@200附加钢筋,伸出墙面长度≥ L1 / 4(d)垂直于主梁的板面应设置Ф6@200附加钢筋,伸出主梁梁边的长度≥ L0 / 4(3)次梁设计次梁按塑性内力重分布方法计算。

次梁有关尺寸及支承情况入下(图5)①荷载计算恒荷载设计值由板传来 3.186×2.1 = 6.69 kN/m梁自重 1.2×0.2×(0.35 – 0.08)×25 = 1.62 kN/m梁侧抹灰 1.2×0.015×(0.35 – 0.08)×2×17 = 0.165 kN/mg = 8.475 kN/m可变荷载设计值由板传来q = 6.24×2.1 = 13.104 kN/m合计g + q = 21.579 kN/m②内力计算计算跨度边跨l 01 = l n1 + h / 2 =(5.3 – 0.25/2 – 0.24/2)+0.24/2 = 5.175 ml 01 =1.025 l n1 = 1.025×5.055 = 5.181 m取二者中较小值,l 1 = 5.18 m离端第二跨l 02 = l n2 = 5.3 – 0.25 = 5.05 m中间跨l 03 = 5.2 – 0.25 = 4.95 m跨度差[(5.18 – 4.95)/ 4.95 ] ×100 % = 4.65 % <10% 故允许采用等跨连续次梁的内力系数计算。

计算见图如下(图6)所示。

次梁内力计算见表3、表4③截面承载力计算次梁跨中按T 形截面计算,其翼缘宽度为: 边跨 b'f = l 0 / 3 = 1/3×5300 = 1767 mm < b + s 0 = 200 + 1900 = 2100 mm取 b'f = 1760 mm离端第二跨 b'f = 1/3×5050 = 1680 mm 中间跨 b'f = 1/3×4950 = 1650 mm 梁高 h = 400 mm ,h 0 = 400 –35 =365 mm 翼缘厚度h'f = 80 mm 判别T 型截面类型 α1 f c b'f h'f (h 0 – h'f /2)= 1.0 ×9.6×1650×80×(365 – 80/2)= 411.84×10 6 N·m = 411.84 kN·m > 52.64 kN·m (边跨中)> 30.05 kN·m (中间跨中) 故各跨中截面属于第1类T 形截面。

支座截面按矩形截面计算,离端第二支座按布置两排纵向钢筋考虑h 0 = 340 mm 。

次梁正截面及斜截面承载力计算分别见表5、表6。

(4)主梁计算主梁按弹性理论计算①荷载计算恒荷载设计值由次梁传来的集中荷载8.475×5.05 = 42.80 kN主梁自重(折算为集中荷载) 1.2×0.25×0.6×2.1×25 = 9.45 kN梁侧抹灰(折算为集中荷载)1.2×0.015×(0.6 – 0.08)×2.1×2×17 = 0.67 kNG = 52.92 kN活荷载设计值P = 13.104×5.3 = 69.45 kN (边)13.104×5.2 = 68.14 kN (中)合计P取较大值计算G + P = 122.37 kN②内力计算计算跨度:边跨l 01 = 6.3 – 0.12 + 0.37/2 = 6.365 m(0.37m为梁端深入墙内长度)l 01 =1.025 ×(6.3 – 0.12 – 0.4/2)+0.4/2 = 6.33 m二者取较小值,l 01 = 6.33 m中间跨l 02 = 6.3 m跨度差[(6.33 – 6.3)/ 6.3 ] ×100 % = 0.48 % <10%故允许采用等跨连续次梁的内力系数计算,主梁计算见图如下(图7)在各种不同的分布荷载作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系数进行,跨中和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算M = K1G l 0+ K2P l 0V = K1G + K2P最不利内力组合见表7、表8 。

③截面承载力计算主梁跨中截面按T形截面计算,其翼缘计算宽度为b'f = l 0 / 3 = 1/3×6300 = 2100 mm <b + s0 = 5300 mm ,取b'f = 2100 mm ,并取h0 = 565 mm判别T型截面类型α1 f c b'f h'f(h 0– h'f / 2)= 1.0 ×9.6×2100×80×(565 – 80/2)= 846.7×10 6= 846.7 kN·m >M1 = 92.3 kN·m(边跨中)>M3 = 98.7 kN·m(中间跨中)故属于第一类T型截面。

支座截面按矩形截面计算,支座取h0 = 600 – 60 = 540 mm(布置在次梁主筋下面)主梁正截面及斜截面承载力计算见表9、表10④附加钢筋的配置主梁承受的集中荷载(由次梁传来):G + P = 122.37 kN设次梁两侧各加3 Ф6附加箍筋,则在s = 2 h 1 +3b = 2×(565 – 400)+ 3×200 = 930 mm 范围内共设有8个Ф6双肢箍,其截面面积A sv = 8×28.3×2 = 452.8 mm2。

附加箍筋可以承受集中荷载为F1 = A sv f yv = 452.8×270 = 95088 N = 95.088 kN <G + P = 122.37 kN因此商需设置附加吊筋,每边需吊筋截面面积为A sv =(G + P –F1)/(2 f yv sin45°)=(122370 – 95088)/(2×300×0.707)= 64.3 mm2在距梁端的第一个集中荷载下附加吊筋选用1 Ф12 (A s = 113 mm2 >64.3 mm2)即可满足要求。

主梁配筋详图如(附图3)所示纵向受力钢筋的弯起和切断位置,应根据弯矩和剪力包络图及材料图确定。

在主梁配筋图中,除按计算配置纵向受力钢筋与横向钢筋外,尚应设置下列构造钢筋:(1)架立钢筋:选用2 Ф12。

(2)腰筋:在梁两侧按间距200设置Ф12腰筋。

(3)板与主梁连接的构造钢筋按过多选用Ф8@200,与梁肋垂直布置于梁顶部。

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