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混凝土结构设计原理课程设计计算书

某二层建筑物,为现浇混凝土内框架结构(中间为框架承重,四周为墙体承重),试对楼盖、屋盖、楼梯、雨棚等进行结构设计,并根据设计结果,对混凝土和钢筋用量进行分析。

2、设计资料1.建设地点:烟台市莱山区2.楼面做法:水磨石地面,钢筋混凝土现浇板,20mm石灰砂浆板底抹灰。

3.层高:4.5m;门:宽×高=3300mm×3000mm;楼梯位置见图,楼梯尺寸自定;L1=L2=6000mm;4.柱截面尺寸为450mm×450mm,墙体为370mm砖砌体;5.建筑用途:光学加工;活荷载:均布活荷载标准值(板,次梁,主梁)5.0/5.0/4.0(kN/m2),屋面雪荷载按烟台地区考虑,为0.4 kN/m2;6.混凝土强度等级C25;梁内受力钢筋为HRB335,板为HPB300,箍筋HPB300。

3、楼盖的结构平面布置确定主梁沿横向布置,次梁沿纵向布置,主梁与次梁的跨度相同,为L1=L2=6.0m。

主梁每跨内布置2根次梁,6.0/2.0=3≥3,故板按跨度2.0m的单向板进行设计。

板厚:按跨高比条件,要求板厚h≥2000/40=50mm,取板厚h=80mm。

次梁截面尺寸:截面高度应满足h=l0/20~l0/12=300~500mm,取h=450mm;由h/b=2.0~3.0,截面宽取b=200mm。

主梁截面尺寸:截面高度应满足h=l0/14~l0/8=430~750mm,取h=600mm;由h/b=2.0~3.0,截面宽取b=300mm。

综上,布置图如上图所示,楼梯雨棚图另详。

如上图所见,除轴线②-⑤的板属于中间区格单元板外,其余为端区格单元板。

(1)荷载设计值板的恒荷载标准值:水磨石面层 0.65kN/m280mm 钢筋混凝土板 0.08×25=2kN/m220mm 石灰砂浆板底抹灰0.02×17=0.34kN/m2小计 2.99kN/m2板的可变荷载标准值5kN/m2>4 kN/m2由于主梁的约束作用 5.49 kN/m2 kN/m2由可变荷载控制时,永久荷载分项系数γG=1.2,可变荷载分项系数γQ=1.3由永久荷载控制时,永久荷载分项系数γG=1.35,可变荷载分项系数γQ=1.3故取值p=(2)计算简图次梁截面为,现浇板在墙上的支承长度不小于120mm,取板在墙上的支承长度为240mm。

因为q/g=2.99/5=0.598>0.3,所以按塑性内力重分布设计,板的计算跨度:边跨中间跨因跨度小于10%,可按等跨连续板计算。

取1m宽板带作为计算单元,计算简图如图所示。

(3)弯矩设计值p=9.84kN/m2由规范可查得,板的弯矩系数分别为:边跨跨中,1/11;离端第二支座,-1/11;中间跨跨中,1/16;中间支座,-1/14。

故对端区格单向板对中间区格单向板,其M C 和M 2应乘以0.8,分别为(4)正截面受弯承载力计算板厚h=80mm ,,板宽b=1000mm ;C25混凝土,;HPB300钢筋,。

板配筋计算过程如下表。

截面1 B2 C 弯矩设计值(kN·m)2.96 -2.96 1.99 -2.28 201/bh f M c s αα=0.069 0.069 0.046 0.0530.071 0.071 0.047 0.0540.965 0.965 0.977 0.973 轴线 ①~② ⑤~⑥计算配筋(mm 2)189.3 189.3125.7144.6实际配筋(mm 2)200@85φ252=S A200@85φ252=S A200@85φ252=S A200@85φ252=S A轴线②~⑤计算配筋(mm2)194.7 194.7 100.5 115.4实际配筋(mm2)252=SA252=SA252=SA252=SA计算结果表明,支座截面的均小于0.35,符合塑性内力重分布的原则;(5)板的配筋图制绘分布筋选用嵌入墙内的板面附加钢筋选用,,取a=270mm板角构造钢筋选用,双向配置在般的四角的上部,,取a=550mm。

板的配筋图所示4、次梁设计按考虑塑性内力重分布设计。

根据本车间楼盖的实际使用情况,楼盖的次梁和主梁的可变荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。

(1)荷载设计值永久荷载设计值板传来永久荷载 2.99×2.0=5.98kN/m次梁自重 0.20×(0.45-0.08)×25=1.85kN/m次梁粉刷 0.02×(0.45-0.08)×2×17=0.25kN/m小计8.08kN/m板的可变荷载标准值5×2.0=10kN/m2由于主梁的约束作用 10.58 kN/m2 kN/m2由可变荷载控制时,永久荷载分项系数γG=1.2,可变荷载分项系数γQ=1.3由永久荷载控制时,永久荷载分项系数γG=1.35,可变荷载分项系数γQ=1.3故取值p=22.45(2)计算简图主梁截面为,次梁在砖墙上的支承长度为a=240mm。

计算跨度:边跨中间跨因跨度相差小于10%,可按等跨连续梁计算。

次梁计算简图见下图。

P=22.45kN/m(3)内力计算由表可分别查得弯矩系数和剪力系数。

弯矩设计值:剪力设计值:(4)承载力计算①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,其中,翼缘宽度取。

经判别式),判断跨内截面均属于第一类T形截面。

一排纵向钢筋,;C25混凝土,;纵向钢筋采用HRB335钢筋,箍筋采用HPB300钢筋,。

正截面承载能力计算过程如下表。

截面1 B 2C 弯矩设计值(kN·m)69.85-69.8545.59-52.10201/bh f M c s αα=0.0190.1800.0120.1330.019 0.20 0.012 0.143580.0 638.8 377.49 461.1 选配钢筋(mm 2)3B 18 7633B 18 7632B 18 5092B 18 509②斜截面受剪承载力计算: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。

,因,截面尺寸按下式验算验算截面尺寸:故截面尺寸满足要求;计算所需箍筋:采用A 8双肢箍筋,计算支座B 左侧截面,由,可得到箍筋间距因为,箍筋间距不能大于200mm ,故取s=200mm 。

为了施工方便,沿梁长不变。

验算最小配筋率:。

而最小配筋率为满足最小配箍率要求。

计算表明经济配筋率在0.6%~1.5%,箍筋配置符合要求。

5.主梁设计主梁按弹性理论设计。

(1)荷载设计值为简化计算,将主梁自重等效为集中荷载。

次梁传来永久荷载 8.08×6.0=48.49kN主梁自重(含粉刷) (0.6-0.08)×0.25×2×25+0.02×(0.6-0.08)×2×2×17=7.21kN 小计55.70kN可变荷载标准值 4.0×6.0×2.0=48kN(2)计算简图主梁按连续梁计算,端部支承在砖墙上,支撑长度为370mm;中间支撑在400mm ×400mm 的混凝土柱上。

计算跨度:边跨,因,取中间跨因跨度相差小于10%,可按等跨连续梁计算。

主梁计算简图见下图。

(3序号计算简图边跨跨内中间支座中间跨内K/M1K/M1K/M B(M C) K/M2①G G G1 2 3A B C D 0.244 0.155 -0.267 0.067 81.83 51.98 -89.54 22.39②Q Q 0.289 0.244 -0.133 -0.13383.52 70.52 -38.44 -38.44③Q -0.044 -0.08 -0.133 0.200-12.81 -23.12 -38.44 57.60④Q Q 0.229 0.126 -0.311(-0.089)0.09666.18 36.42 -89.88(-25.72)27.65⑤Q Q M B/3 -0.059 -25.72(-89.88) 0.170-8.57 -17.05 48.96最不利组合1.2①+1.3②206.77 154.05 -157.42 -23.10 1.2①+1.3③81.54 32.32 -157.42 101.75 1.2①+1.3④184.28 109.72 -224.30(-140.88)62.811.2①+1.3⑤87.55 40.21 -140.88(-224.30)90.52序号计算简图中间支座中间支座中间跨内K/V Ain K/V Bex(Vc ex)K/V Bin①G G G1 2 3A B C D 0.733 -1.267(-1.000) 1.000(1.267)40.83 -70.57(-55.7) 55.7(70.57)②Q Q 0.866 -1.134 041.57 -54.43④Q Q 0.689 -1.311(-0.778) 1.222(0.089)33.07 -62.93(-37.34) 58.66(4.27)⑤Q Q V Bex-4.27(-58.66) 0.778(1.131)4.27 37.34(54.29)最不利组合1.2①+1.3②82.40 -125 55.70 1.2①+1.3④73.90 -133.50(-93.04)114.36(74.84)1.2①+1.3⑤45.10 -74.84(-114.36)93.04(124.86)(4)承载力计算正截面受弯承载力计算时,跨内按T形截面计算,其中,翼缘宽度取。

经判别式判断跨内截面均属于第一类T形截面。

一排纵向钢筋,;C25混凝土,;纵向钢筋采用HRB335钢筋,箍筋采用HPB300钢筋,。

正截面承载能力计算过程如下表。

纵向受力钢筋布置均为一排。

正截面受弯承载力的计算过程列于表。

截面 1 B 2弯矩设计值(kN·m)206.77 -224.30 101.75 -23.1 21/bhfMcsαα=0.0290.200 0.014 0.030.029 0.225 0.014 0.031248.3 1503.5 609.9 139.5 选配钢筋(mm2)4B2215204B2215202B227602B22760②斜截面受剪承载力验算截面尺寸:,因,截面尺寸按下式验算故截面尺寸满足要求;计算所需箍筋:采用A8双肢箍筋,计由,可得到箍筋间距查表箍筋间距不能大于250mm,故取s=200mm。

验算最小配筋率:。

而最小配筋率为满足最小配箍率要求。

次梁两侧附加横向钢筋的计算:次梁传来的集中力取附加箍筋布置范围。

取附加箍筋φ8@200mm双肢, 则在长度s内可布置附加箍筋的排数,m=900/200+1=6排,两侧每侧各布置3排。

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