多层厂房设计-《混凝土结构设计原理》课程设计（下册）.docx

目录1 .设计资料12 .楼盖的结构平面布置13 .板的设计2荷载2(2)计算简图2(3)弯矩设计值3(4)正截面受弯承载力计算34 .次梁设计4(1)荷载设计值4(2)计算简图4(3)内力计算5(4)承载力计算51)正截面受弯承载力52)斜截面受剪承载力65 .主梁设计7(1)荷载设计值7(2)计算简图7(3)内力设计值及包络图81)弯矩设计值82)剪力设计值83)弯矩包络图8(4)承载力计算101)正截面受弯承载力102)斜截面受剪承载力116.绘制施工图12(1)施工说明12(2)结构平面布置图12(3)板配筋图12(4)次梁配筋图13(5)主梁配筋图131 .设计资料某多层厂房的建筑平面如图1所示，环境类别为一类，楼梯设置在旁边的附属房屋内。楼面均布可变荷载标准值为7kN,楼盖拟采用现浇钢筋混土单向板肋梁楼盖。试进行设计，其中板、次梁按考虑塑性内力重分布设计，主梁按弹性理论设计。(1)楼面做法:水磨石面层;钢筋混凝土现浇板;20mm混合砂浆抹底。材料:混凝土强度等级C30;梁钢筋采用HRB400级钢筋,板采用HPB300图1+5.00建筑平面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6.6m,次梁的跨度为6.6m,主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为6.63=2.2m,0201=6.6/2.2=3,因此按单向板设计。按跨高比条件，要求板厚h>220030=73mm,对工业建筑的楼盖板,要求hN70mm,取板厚h=80mm(注:在民用建筑中，楼板内往往要双向布设电线管，故板厚常不宜小于100mm)O次梁截面高度应满足z=018-012=6600/18-6600/12=367550加,考虑到楼面可变荷载比较大，取h=500mm°截面宽度取为b=180mm.主梁截面高度应满足=%/15/0/10=6600/156600/10=440660M,取h=650mm0截而宽度取为b=300mm。3 .板的设计(1)荷载板的永久荷载标准值水磨石面层0.65kNm280mm钢筋混凝土板0.08×25=2.0kNm220mm混合砂浆0.02×17=0.34kNm2小计2.99kNnr板的可变荷载标准值7.0kNm2永久荷载分项系数取1.3；可变荷载分项系数应取1.5。于是板的永久荷载设计值g=2.99x1.3=3.89kN/m2可变荷载设计值=7×1.5=10.5kN/m2荷载总设计值g+q=14.39kN/,近似取为g+q=14.40kN/m2(2)计算简图按塑性内力重分布设计。次梁截面为18Omx5OO72,板的计算跨度：边跨01=Zzj=2200-180/2=2110中间跨02=2200-180=2020因跨度相差小于10%,可按等跨连续板计算。取Im宽板带作为计算单元,计算简图如图2所示。g+q=14.4KNmS3mm(3)弯矩设计值不考虑板拱作用截面弯矩的折减。查表得板的弯矩系数a,”分别为:边支座-1/16;边跨中1/14;离端第二支座-1/11;中跨中1/16;中间支座-1/14。故Ma=Tg+q)./16=-14.4×2.11216=-4.0IkNmM1=-(g+)14=14.4×2.ll214=4.58MmM=-+7)11=-14.4×2.11211=-5.83jWV11MC=-(g+q温/14=-14.4x2.022/14=-4.2OkNmM2=(g+)16=-14.4×2.O22/16=36IkNm(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,假定纵向钢筋直径d为IOmm,板厚80mm,则截面有效高为=。一c-g=80-15-10/2=60wn,板厚b=l(X)0mm,C30混凝±,%=l.(),f=14.3攵N/加二；HPB300钢筋，fy=270kNnn2t板配筋计算的过程列于下表。板的配筋计算截面A1B2C弯矩设计值（kNn）-4.014.58-5.833.67-4.20j=M/MfCb片)0.0780.0890.1130.0710.082=l-yl-2as0.08K0.350.0930.1200.0740.086<0.35计算配筋(mm2)A=勖%"257.4295.5381.3235.2273.3实际配筋(W),8/10200Av=322,8200A=393,10/12200A=479,8200A5=251,8/10200A=322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；Axbh=322/(1000X80)=0.40%,此值大于0.45/fy=0.45×1.43270=0.24%,同时大于0.2%,满足最小配筋率的要求。4 .次梁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次梁自重3.8922=8.56kVw0.18×(0.5-0.08)×25×1.3=2.46%N/m次梁粉刷0.2X(0.50.08)X2X17X1.3=0.37ZN/加小计g=.39kNm可变荷载设计值4=10.5x2.2=23.1AN/m荷载总设计值g+q=34.49ZN/tn(2)计算简图按塑性内力重分布设计主梁截面为3OO三2x5(XM三0计算跨度:O边跨01=In=6600-KX)-3(X)/2=6350WI中间跨02=In=6600-300=63(X)m机因跨度相差小于10%,可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图见图4。g+q=34,49KNA1zxB2Z332强1zxA635016300163PO电001电50田4次累的计算简图(3)内力计算可分别查得弯矩系数和剪力系数。弯矩设计值：Ma=Tg+4尼/24=-34.49X6.352/24=一57.95ZNmMI=(g+q)l/14=34.49X6.35214=99.34ZNmMB=Tg+q)脸/11=-34.49×6.35224=一126.43ZNmM=(g+温/16=34.49×6.3216=85.57kNmMc=-(g+q)&/14=-34.49×6.3214=-97.78ZNtn剪力设计值：匕=0.50×+q)lnx=0.50×34.49×6.35=.5kN!mVB产0.55X(g+q)ln=0.55×34.49×6.35=120.46AN/mVlir=Vc=0.55X(g+q)ln2=0.55×34.49×6.3=11951kN/m(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，翼缘宽度取hf=I/3=6600/3=2200?、hf=b+sn=80÷2000=2180w?、H12%=180+12x80=1140小加三者的较小值，故取与=114(痴除支座B截面纵向钢筋按两排布置外，其余截面均布置一排。环境类别一级，C30混凝土，梁的最小保护层厚度c=20mm。假定箍筋直径IOmm,纵向钢筋直径20mm,则一排纵向钢筋4=500-20-10-20/2=460ww,二排纵向钢筋=460-25=435加机。C30混凝土,1=1.0,c=1.0,=14.3Nmn9ft=A3N/mn；纵向钢筋采用HRB400钢，fy=36O7VW,v=360/W<,正截面承载力计算过程列于下表，经判断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1B2C弯矩设计值(kNm)-57.9599.34-126.4385.57-97.78,=M/(fb%或ax=M/(alfcbfh)0.1060.0290.2320.0250.180=l-71-25O.112<0.350.0290.2680.0250.200<0.35A=勖a4或A=的Wfy409.0604.1881.5520.8657.8选配配筋z2(mnr)2C16AS=4023C184=7635C16AS=10053C16A5=6032CI8+1C16As=710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；AsKbh)=402/(180×500)=0.45%,此值大于0.45f,fy=0.45×1.43/360=0.18%,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=h-hf=435-80=355mm,因，截面尺寸按下式验算：0.25efcbh=0.25×l×14.3×180×435=297.92×IO3TV>llax=120.46ZN截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采用C6双肢箍筋，计算支座B左侧截面。由L=O.7£8+力,勺4，可得到箍筋间距S =vvVB0.7加为360x56.6x435- 120.46 × 103 - 0.7 × 1.43 × 180 × 435=21 mm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加20%或箍筋 间距减小20%。现调整箍筋间距，$ = 0.8x211 = 169%截面高度在300500,皿的 梁，最大箍筋间距200mm最后取箍筋间距s=160mm°为方便施工，沿梁长不变。验算配箍率下限值：弯矩调幅时要求的配箍率下限为：0.3/4=0.3l.43360 = 0.12%,实际配箍率PSy=ASJbS = 56.6(180xl70) = 0.18%>0.12%,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。次梁传来的永久荷载11.396.6 = 75.17)W主梁自重(含粉刷)(0.65 - 0.08) × 0.3 × 2.2 × 25+(0.65 - 0.08)×2×2.2× 0.34 ×1.3 = 13.34ZN永久荷载设计值G=75.17 + l 3.34=88.5 IkN可变荷载设计值Q=23.1 × 6.6= 152.46A7V(2)计算简图因主梁的线刚度与柱线刚度之比大于5,竖向荷载下主梁内力近似按连续梁 计算，按弹性理论设计，计算跨度取支承中心线之间的距离/0 =6600加。主梁的计算简图见图5。图5主轴计算简图(3)内力设计值及包络图D弯矩设计值弯矩M=kfil0+k2Ql0式中系数占、&2由表查得。Mlinax=0.244×88.51×6.60+0.289X152.46X6.60=433.3AkNmMnax=-0.267×88.51×6.60-0.311×152.46×6.60=-468.91kNmM2max=0.067×88.51×6.60+().200×152.46×6.60=240.39kNm2)剪力设计值剪力V=k3G+k4Q式中系数右、心,查表可得。匕,max=0733X88.51+0.866×152.46=196.9kNV,ma=-1.267×88.51-1.311×152.46=-312.02A;NVrma=l.0×88.51+1.222×152.46=274.82kNnr,3)弯矩包络图第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载由附表知，支座B或C的弯矩值为：MR=Mr=-0.267×88.51×6.6-0.133×l52.46×6.6=一289.8OkNmDC在第1跨内：以支座弯矩M八=O，Ms=-289.80ZNm的连线为基线，作G=88.51kN,Q=152.46kN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：g(G+QWo+与=gX240.97×6.6-2880=433.53JWV281MeerL2×289.80oo.no.-(G+Q)IO+J-2-=-×240.97×6.6=33693kNm在第2跨内：以支座弯矩MB=-289.8(WVm，Mc=-289.80ZNm的连线为基线，作G=88.51kN,Q=0的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值-GL+Mli=-×88.51×6.6-289.80=一95.08ZNM3U03第1、2路有可变荷载，第3跨没有可变荷载第1跨内：在第1跨内以支座弯矩也=0,Mb=-468.9Iarm的连线为基线，作G=88.51kN,Q=152.46kN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：1M146891：(G+Q)o+拳=：X240.97×6.6-=373.83ZN帆-(G+Q)IOH=EX240.97X6.6=21753kNm在第2路内：MC=-0.267×88.51×6.6-0.089X152.46×6.6=245.53雨m以支座弯矩Mb=-468.9M机，MC=-245.53ZNm的连线为基线，作G=88.51kN,Q=152.46kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集申荷教作用点处弯矩值分别为：；(G+Q)IO+c+MC)=g*2497X66_245.53+2(-468.9；+245.53)=j35.68NM；(G+QYo+Mc+(.8”C)=Lx240.97X6.6-245.53+("8,24553)=210JkNm第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载MB=MC=-0.267×88.51×6.6-0.133X152.46×6.6=-289领kNm第2跨两集中荷载作用点处的弯矩为：g(G+Q)IO÷M=i×240.97X6.6-289.80=240.33攵第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：-GL+-Mlt=-×88.51×6.6-×289.80=98.12kNm3°333-G0+-M=-×88.51×6.6-×289.80=1.52攵Nm3333弯矩包络图如图6所示、材料抵抗弯矩图如图7所示。(4)承载力计算1)正截面受弯承载力跨内按T形截面计算，因跨内设有间距小于主梁间距的次梁，翼缘计算宽度按/3=6.6/3=2.2fn和b+sn=6.5m,和中较小值确定，取=2.2m主梁混凝土保护层厚度的要求以及跨内截面有效高度的计算方法同次梁，支座截面因存在板、次梁、主梁上部钢筋的交叉重叠，截面有效高度的计算方法有所不同。板混凝土保护层厚度15mm、板上部纵筋10mm、次梁上部纵筋直径18mm。假定主梁上部纵筋直径25mm。则一排钢筋时，¾=650-15-10-18-252=595三?二排钢筋时，4=650-25=570制纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其余均为1排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。B支座边的弯矩设计值：MB=Mfimax-V0Z?/2=-468.91+(88.51+152.46)x0.40/2=-420J12kNm正截面受弯承载力的计算过程列于下表。主梁正截面承载力计算截面1B2弯矩设计值（kNm）433.34-420.72240.39-95.08,=M/(afb喻或0.0390.3020.0220.063%=M/(瓦尤)0.9800.8150.9890.967s=(l-i-25)2AS=MKYJJk)2064.32515.71134.8459.0选配配筋（mm2）4C22+2C254C22+3C254C202C22AS=2502A=2993Av=1257A,=760主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。2）斜截面受剪承载力验算截面尺寸：hw=%-hf=570-80=490%,因h./=490/300=1.63<4,截面尺寸按下式验算：O.25efcbho=0.25×l×14.3×300×570=61133×103>½nax=312.02M,截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采用C10150双肢箍筋，则AVjo”bh。+S157=0.7×1.43×300×570+360××570160=372.52x10”>匕献不需要配置弯起钢筋。验算最小配箍率：Pvv=&=0.32%>0.24工=0.10%,满足要求。bs300×160fyy,次梁两侧附加横向钢筋的计算：Il次梁传来的集中力4=75.17+152.46=227.63%N,hy=650-500=150mm,附加箍筋布置范围s=2%+38=2x150+3x200=900机相。取附加箍筋Clo200双肢，则在长度S内可布置附加箍筋的排数，加=900/200+1=6排，次梁两侧各布置3排。由式m%4=6x2x360x78.5=339.12x103jW>耳，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2C14,308/(3X570)=0.18%>0.1%,满足要求6.绘制施工图楼盖施工图包括施工说明、结构平面布置图、板配筋图、次梁和主梁配筋图。(1)施工说明施工说明是施工图的重要组成部分，用来说明无法用图来表示或者图中没有表示的内容。完整的施工说明应包括:设计依据(采用的规范标准：结构设计有关的自然条件，如风荷载、雪荷载等基本情况以及工程地质简况等)；结构设计一般情况(建筑结构的安全等级、设计使用年限和建筑抗震设防类别)；上部结构选型概述;采用的主要结构材料及特殊材料；基础选型；以及需要特别提醒施工注意的问题。(2)结构平面布置图结构平面布置图上应表示梁、板、柱、墙等所有结构构件的平面位置、截面尺寸、水平构件的竖向位置以及编号，构件编号由代号和序号组成，相同的构件可以用一个序号。楼盖的平面布置图，图中柱、主梁、次梁、板的代号分别用“Z”、“KL”、“L”和“B”表示，主、次梁的跨数写在括号内。(3)板配筋图板配筋采用分离式，板面钢筋从支座边伸出长度=/./4=2000/4=50()。(4)次梁配筋图次梁支座截面上部钢筋的第一批切断点要求离支座边/5+20J=6300/5+20×18=1620mrn,现取165Omm;切断面积要求小于总面积的二分之一，B支座切断2C16,4021005=0.4v0.5,C支座切断1C18,254.5/658=0.39<0.5,均要求满足:B支座第二批切断1C16,离支座边h3=6300/3=21三;剩余2C16兼作架立筋。端支座上部钢筋伸入主梁长度w=(0.14×3601.43)J=564加，下部纵向钢筋在中间支座的锚固长度s12d=216m?,次梁配筋见图(5)主梁配筋图主梁纵向钢筋的弯起和切断需按弯矩包络图确定。底部纵向钢筋全部伸入支座，不配置弯起钢筋，所以仅需确定B支座上部钢筋的切断点。截取负弯矩的弯矩包络图，将B支座的、号筋按钢筋面积比确定各自抵抗的弯矩钢筋的充分利用点和不需要点的位置可按几何关系求得。主梁计算简图取为连续梁，忽略了柱对主梁弯曲转动的约束作用，梁柱的线刚度比越大，这种约束作用越小。内支座因节点不平衡弯矩较小，约束作用较小，可忽略；边支座的约束作用不可忽略。主梁边跨的固端弯矩：Mh=4W=4×(88.51+152.46)×6.6/27=235.62枚加梁、柱线刚度比5.36,则梁的最终弯矩：=-235.62+X235.62=-60.03AW¾w,满足要求5.36+2×1因主梁的腹板高度儿=610-80=530>450阳，需要在梁的两侧配置纵向构造钢筋。现每侧配置2C14,配筋率308/(300x530)=0.2%>0.1%,满足要求。BY：五.