单向板肋梁楼盖课程设计作业.doc
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现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计 1.设计资料 1、 荷载 楼面水泥砂浆面层厚20mm(γ=20kN/m2); 楼面可变荷载标准值q=7kN/m2、 梁、板均用20mm厚纸石灰砂浆抹底(γ=17kN/m3)。 2、 材料:混凝土: C20;钢筋:板—HPB235级钢筋; 主梁、次梁受力钢筋采用HRB335级钢筋 房屋的安全等级二级,设计使用年限50年,环境类别一类。 3、 墙厚240mm,板伸入墙体120mm,次梁伸入墙体240mm,柱截面300mm×300mm。 4、 题号 主梁L1(m) 次梁L2(m) 可变荷载 6 6.6 6.9 7kN/m2 2.楼盖的结构平面布置 主梁沿横向布置,次梁沿纵向布置。主梁跨度为6.6m,次梁的跨度为6.9m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.2m,/=6.9/2.2=3.13,因此按单向板设计。 按跨高比条件,规定板厚h2200/40=55mm,对工业建筑的楼盖板,规定h80mm,取板厚h=80mm。 次梁截面高度应满足h=/18~/12=6900/18~6900/12=384~575mm。考虑到楼面可变荷载比较大,取h=550mm。截面宽度取b=200mm 主梁截面高度应满足h=/14~/8=6600/15~6600/10=440~660mm。取h=650mm截面宽度为b=300mm 3.板的设计 3.1荷载 板的永久荷载标准值 80mm现浇钢筋混凝土板 0.08×25=2kN/ 20mm厚楼面水泥砂浆面层 0.02×20=0.4kN/ 20mm板底混合砂浆抹灰 0.02×17=0.34kN/ 小计 2.74kN/ 板的可变标准荷载值 7kN/ 永久荷载分项系数取1.2,因楼面可变荷载标准值大于4.0kN/,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=3.288kN/ 可变荷载设计值 q=7×1.3=9.1kN/ 荷载总设计值 g+q=12.388kN/ 3.2计算简图 次梁截面为200mm×550mm,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=+h/2=2200-100-120+80/2=2023mm<1.025=2030mm,取=2023mm 中间跨==2200-200=2023mm 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,计算简图如图所示 3.3弯矩计算值 由表11-1可查得,板的弯矩系数分别为: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 =-=(g+q)/11=12.388×/11=4.59kN·m =-(g+q)/14=-12.388×/14=-3.61kN·m ==(g+q)/16=12.388×/16=3.10kN·m 这是对端区单向板而言的,对于中间区格单向板,其和应乘以0.8,=0.8×-3.61=-2.89kN·m;=0.8×3.10=2.48kN·m 3.4正截面受弯承载力计算 环境类别为一级,C20混凝土,板的最小保护层厚度c=20mm。板厚80mm,=80-20=60mm;板宽b=1000mm。C20混凝土,=1.0,=9.6kN/㎜²;HPB235钢筋,=210N/。钢筋板配筋计算的过程于下表。 楼面板的配筋计算 截 面 1 B 2或3 C 弯矩设计值(kN·m) 4.59 -4.59 3.10 -3.61 =/(b) 0.1328 0.1328 0.0897 0.1045 =1- 0.143 0.143 0.094 0.111 轴 线 ①~②、 ⑤~⑥ 计算配筋() =b/ 392.26 392.26 257.83 304.46 实际配筋() Φ10@190 =413 Φ10@190 =413 Φ8@190 =265 Φ8/10@190 =339 轴 线 ②~⑤ 计算配筋() =b/ 382.16 382.16 253.92 297.33 实际配筋() Φ10@190 =413 Φ10@190 =413 Φ8@190 =265 Φ8/10@190 =339 *对轴线②~⑤间的板带,其跨内截面2、3和支座截面的弯矩设计值都可折减20%。为了方便,近似对钢筋面积乘以0.8. 计算结果表白,支座截面的均小于0.35,符合塑性内力重分布的原则;/bh=265/(1000×80)=0.33125%,此值大于0.45/=0.45×1.1/210=0.235%,同时大于0.2%,满足最小配筋率。 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和在不考虑梁从属面积的荷载折减。 4.1荷载设计值 由板传来的恒载: 2.74×2.2=5.31kN/ 次梁自重: 25×0.2×(0.55-0.08)×1.2=2.82kN/ 次梁20mm抹灰: 17×0.015×(0.55-0.08)×2×1.2=0.1956kN/ 小计 g=8.3256 kN/ 板的可变荷载标准值 q=9.1×2.2=20.02 kN/ 荷载总计算值 g+q= 28.3456 kN/ 4.2计算简图 次梁在砖墙上的支承长度为240mm。主梁截面为300mm×650mm,计算跨度:边跨 =+a/2=6900-120-150+120= 6750<1.025=1.025×6900= 7072.5,于是=6750 中间跨==6900-300=6600mm 因跨度相差小于10%,可按等跨连续板计算。计算简图如图所示 4.3内力计算 由表11-1、表11-3可分表查得弯矩系数和剪力系数。 弯矩设计值: =-=(g+q)/11=28.3456×/11=117.408kN·m =-(g+q)/14=-28.3456×/14=-88.19kN·m =(g+q)/16=28.3456×/16=77.17kN·m 剪力设计值: =0.45(g+q)=0.45×28.3456×7.0725=90.21kN =0.60(g+q)=0.60×28.3456×6.6=112.248kN ==0.55(g+q)=0.55×28.3456×6.6=102.89kN 4.4承载力计算 4.4.1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,翼缘宽度取=/3=6900/3=2300mm;又=b+=200+2023=2200。故取=2200mm。除B截面纵向钢筋排两排布置外。其余截面均布置一排。 环境类别为一级,C20混凝土,梁的最小保护厚度c=30mm,一排纵向钢筋=550-35=515mm二排纵向钢筋=550-60=490mm。 C20混凝土,=1.0,=9.6N/,=1.1N/;纵向钢筋采用HRB335钢,=300N/,箍筋采用HPB235钢,=210N/。正截面承载力计算过程列于下表。经判别跨内截面均属于第一类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) 117.408 -117.408 77.17 -88.19 =/(b)或 =/() =0.0209 =0.2546 =0.0137 =0.1731 =1- 0.021 0.299〈0.35 0.014 0.191 =b/或=/ 505.60 651.56 330.20 416.53 选配钢筋 () 214+116弯 =509 212+412弯 =678 210+114弯 =310 210+214弯 =465 计算结果表白,支座截面的均小于0.35;/bh=310/(200×550)=0.28%,此值大于0.45/=0.45×1.1/300=0.165%,满足最小配筋率。 4.4.2斜截面受剪承载力 斜截面受剪承载力计算涉及:截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面尺寸: =-=515-80=435mm,因/b=435/200=2.175<4,截面按下式验算: 0.25b=0.25×1×9.6×200×515=247.2×N>=117.408×N,截面满足规定。 验算是否需要按计算配置箍筋 0.7b=0.7×9.6×200×515=692.16×N>=117.408×N 构造配筋,选用Φ6@160 ===0.17% =0.24×=0.24×=0.125% 采用Φ6双支箍筋,计算支座B左侧截面。 调幅后受剪承载力应加强梁局部范围内将计算的箍筋面积增长20%或箍筋间距减小20%。现调整箍筋间距s=0.8×160=128mm最后取箍筋间距s=130mm。为了方便施工,沿梁长度不变。 验算配筋率下限值: 弯矩弯矩调幅时规定的配筋率下限为:0.3=0.3×1.1/210=0.157%。实际配筋率==56.6/(200×130)=0.217%>0.20%满足规定。 5.主梁设计 主梁按弹性方法设计 5.1荷载设计值 为了简化计算将主梁自重等效为集中荷载。 次梁传来的永久荷载 8.3256×6.9=57.45kN 主梁自重(含粉刷)[(0.65-0.08)×0.3×2.2×25+0.02×(0.65-0.08)×2×2.2×17)]×1.2=12.31kN 永久荷载设计值 G=57.45+12.31=69.76kN 取G=70kN 可变荷载设计值 Q=20.02×6.6=132.13kN 取Q=133kN 5.2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300mm×300mm的混凝土柱上,其计算跨度 边跨 =6600-200-120=6280mm因0.025=157mm<a/2=185mm,取=1.025+b/2=1.025×6280+400/2=6637mm近似取=6640mm 中跨 =6600mm 主梁的计算简图如下,因跨度相差不超过10%,故可运用附表6-2计算内力 5.3内力设计值及包络图 5.3.1弯矩设计值 弯矩M=G+Q式中系数、由附表6-2相应栏内查得 =0.244×70×6.64+0.289×133×6.64=368.63kN·m =-0.267×70×6.64-0.311×133×6.64=-398.75kN·m =0.067×70×6.64+0.200×133×6.64=207.77kN·m 5.3.2剪力设计值 剪力V=G+Q式中系数、由附表6-2相应栏内查得 =0.733×70+0.866×133=166.49kN =-1.267×70-1.311×133=-263.10kN =1.0×70+1.222×133=232.53kN 5.3.3弯矩、剪力包络图 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 ==-0.267×70×6.64-0.133×133×6.64=-241.82kN·m在第1跨内以支座弯矩=0,=-241.82kN·m的连线为基线。作G=70kN,Q=133kN的简支梁弯矩图,得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为: (G+Q)+=(70+133)×6.64-=368.7kN·m(与前面计算的=368.63kN·m接近) (G+Q)+=(70+133)×6.64-=288.1kN·m 在第2跨内以支座弯矩=-241.82kN·m,=-241.82kN·m的连线作为基线,作G=70kN,Q=0的简支弯矩图,得集中荷载作用点处的弯矩值:G+=×70×6.64-241.82=-86.89kN·m ②第1、2跨有可变荷载,第3跨没有可变荷载 第1跨内:在第1跨内以支座弯矩=0,=-398.75kN·m的连线为基线。作G=70kN,Q=133kN的简支梁弯矩图,得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为: (70+133)×6.64-=316.39kN·m (70+133)×6.64-=183.45kN·m 在第2跨内:=-0.267×70×6.64-0.089×133×6.64=-45.50kN·m以支座弯矩=-398.75kN·m,=-45.50kN·m的连线为基线,作G=70kN,Q=133kN的简支梁弯矩图,得 (G+Q)++(-)=(70+133)×6.64-45.50+(-398.75+45.50)=168.31kN·m (G+Q)++(-)=(70+133)×6.64-45.50+(-398.75+45.50)=286.05kN·m ③第2跨有可变荷载,第1、3跨没有可变荷载 ==-0.267×70×6.64-0.133×133×6.64=-241.56kN·m 第2跨两集中荷载作用点处可变弯矩分别为: (G+Q)+=(70+133)×6.64-241.56=207.75kN·m(与前面计算的=207.77kN·m接近) 第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为: G+=×70×6.64-×241.56=74.41kN·m G+=×70×6.64-×241.56=-6.11kN·m ④在第1跨内有可变荷载,在第2、3跨内没有可变荷载 由附表6-2知支座B或C的弯矩值 =-0.267×70×6.64-0.178×133×6.64=-281.30kN·m =-0.267×70×6.64+0.044×133×6.64=-85.24kN·m 在第2跨内以支座弯矩=0,=-281.30kN·m的连线为基线,作G=70kN,Q=133kN的简支梁弯矩图,得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为: (G+Q)+=×(70+133)×6.64-×281.30=355.54kN·m (G+Q)+=×(70+133)×6.64-×281.30=261.77kN·m 在第2跨内以支座弯矩=-281.30kN·m,=-85.24kN·m的连线作为基线,作G=70kN,Q=0的简支梁弯矩图,得第1个和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为: G+(-)+=×70×6.64+(-281.30+85.24)-85.24=-61.01kN·m G+(-)+=×70×6.64+(-281.30+85.24)-85.24=4.34kN·m 弯矩包络图如下(a)所示。 剪力包络图: ① 1跨 =166.49kN;过第1个集中荷载后为166.49-70-133=-36.51kN;过第2个集中荷载后为-36.51-70-133=-239.51kN =-263.10kN;过第1个集中荷载后为-263.10+70+133=-60.10kN;过第2个集中荷载后为-60.10+70+133=142.90kN ②第2跨 =232.53kN;过第1个集中荷载后为232.53-70=162.53kN。 当可变荷载仅作用在第2跨时 =1.0×70+1.0×133=203kN;过第1个集中荷载后为203-70-133=0。 剪力包络图如下(b)所示 主梁的内力包络图 (a)弯矩包络图;(b)剪力包络图 5.4承载力计算 5.4.1正面受弯承载力 跨内按T形截面计算,因==0.13>0.1。翼缘计算宽度按=6.6/3=2.2mm和b+=6m中较小值拟定取=2.2m B支座边的弯矩设计值=-b/2=-398.75-203×0.4/2=-439.35kN·m。纵向受力钢筋除B支座截面为2排外,其余均1排。跨内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列于下表。 截 面 1 B 2 弯矩设计值(kN·m) 368.63 -398.75 207.77 -86.89 =/(b)或 =/() =0.046 =0.056 =0.026 =0.011 =(1+)/2 0.976 0.971 0.987 0.995 =/ 2046.35 2359.86 1141.16 473.54 选配钢筋 () 220+325弯 =2101 320+422弯 =2461 216+222弯 =1162 314 =461 主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图拟定。 5.4.2斜截面受剪承载力 验算截面尺寸: =-=580-80=500mm,因/b=500/300=1.67<4截面尺寸按下式验算:0.25b=0.25×1×9.6×300×580=417.6×kN>=263.10kN,截面尺寸满足规定。 计算所需腹筋: 采用Φ8@200双肢箍筋, ,,,因此支座B截面左右不需配置弯起钢筋。 验算最小配箍率: ===0.17%>0.24=0.16%,满足规定。 次梁两侧附加横向钢筋的计算: 次梁传来集中力=57.45+133191kN,=650-500=150mm,附加箍筋布置范围s=2+3b=2×150+3×200=900mm。取附加箍筋Φ8@200双肢,则在长度s内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1Φ18,=254.5,由式2sin+mn=2×300×254.5×0.707+6×2×300×50.3=289.02×kN>,满足规定。 因主梁的腹板高度大于450mm,需在梁侧设立纵向构造筋,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2Φ14,308/(300×620)=0.17%>0.1%,满足规定 经计算,主梁边支座需设立梁垫。 单 向 板 肋 梁 楼 盖 设 计 房建一班 惠国涛- 配套讲稿:
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