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工業(yè)廠房樓蓋結(jié)構設計說明書.doc 免費下載

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文檔簡介

1、. . . . 工業(yè)廠房樓蓋結(jié)構設計說明書目 錄前言2一基本資料2二樓面梁格布置與截面尺寸31 梁格布置:32 截面尺寸:4三板設計41 荷載42 計算簡圖53 彎矩設計值64 正截面受彎承載力計算7四次梁計算71 荷載設計值82 計算簡圖83 力計算104 承載力計算10五主梁的計算121 荷載設計值122 計算簡圖133 彎矩、剪力設計值與力包絡圖144 主梁的承載力計算175 繪制抵抗彎矩圖形19六墻體計算201 確定房屋靜力計算方案202 墻體高厚比驗算203 縱墻承載力計算214 主梁梁端支承處局部受壓承載力計算265 墻體的構造措施29七設計小結(jié)29主要參考書目:30附:課程設計施

2、工圖工業(yè)廠房樓蓋結(jié)構設計說明書前 言本次設計的題目是某多層工業(yè)廠房中間層樓蓋。其采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋,并要求對墻體進行計算。設計時間從2007年1月到2004月完成。指導老師是省江油市江匯水利電力建筑勘察設計所副所長譚兵工程師。一 基本資料本次設計題目是某多層工業(yè)廠房,樓蓋平面如附圖1(題號1)。采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土單向板肋梁蓋。根據(jù)設計任務書,本說明書只是設計了中間層樓蓋。 附圖1建筑平面尺寸為18×30m,房屋層高為4.2m,女兒墻高度為800mm;樓梯在室外單獨設置,與主體結(jié)構脫開。樓面可變荷載標準值為5.0kN/m2;屋面永久荷載標準值為5.3kN/m2; 可變荷載

3、標準值為0.7kN/m2;墻體厚度為370mm;墻面為雙面抹灰磚墻。混凝土強度等級為C20;主梁、次梁受力主筋采用級,板與梁其他鋼筋采用級。二 樓面梁格布置與截面尺寸1 梁格布置:布置見附圖2(未標出的尺寸單位為mm,下同)。主梁、次梁的跨度分別為6m和5.0m。板的跨度為2m,跨長均較適宜。主梁沿橫向布置,梁上承受兩個由次梁傳來的集中力,梁的彎矩圖比較平緩。對梁的工作有利。附圖22 截面尺寸:板:按剛度要求,連續(xù)板的厚度h對一般的板厚應大于60mm,現(xiàn)考慮樓蓋活荷載較大,故取h=80mm。次梁:截面高h=()×5000=278416mm,取h=400mm;截面寬b=200mm。主梁

4、:截面高h=()×6000=430750mm,取h=600mm;截面寬b=250mm。三 板設計按塑性力重分布的方法計算板的力。1 荷載荷載種類荷載標準值N/m2恒 載水磨石面層80mm鋼筋混凝土板板底粉刷0.65kN/m20.08×25=2.00 kN/m20.25 kN/m2小計2.90 kN/m2活荷載均布活荷載5.0 kN/m2考慮恒荷載分項系數(shù)1.2;因為樓面均布活荷載標準值大于4.0kN/m2,所以活荷載分項系數(shù)取為1.3。板上的恒荷載設計值 g=2.90×1.2=3.48 kN/m2活荷載設計值 q=5.0×1.3=6.50 kN/m2荷載

5、總設計值 g+q =9.98 kN/m2取 g+q=10.0 kN/m22 計算簡圖次梁截面200mm×400mm,板在墻上支承寬度120mm,板的跨長見附圖3附圖3 板的跨度附圖4 板的計算簡圖邊跨 mm中間跨 mm跨度相差小于10%,可按等跨連續(xù)板計算。取1m寬板帶作為計算單元,計算簡圖如附圖4。3 彎矩設計值由大學出版的混凝土與砌體結(jié)構(程文瀼主編)所附的板的彎矩系數(shù)表查得:板的彎矩系數(shù)分別為邊跨中,;離端第二支座,;中跨中,;中間支座,。故4 正截面受彎承載力計算板厚80mm,h0=80-20=60mm。C20混凝土fcm=11N/mm2;級鋼筋fy=210 N/mm2。板的

6、配筋計算見附表1。對軸線-間的板帶,其跨截面2、3和支座截面C的彎矩值可減少20%。軸線-間板帶的中間支座(支座C)截面配筋量較計算值低4.5%,在允許圍之。而且跨截面(截面2)的配筋略有富余,考慮力重分布因素,支座C不再增加鋼筋。板的分布鋼筋采用600250,其他附加鋼筋詳見板的配筋圖。四 次梁計算按考慮力重分布設計。根據(jù)設計資料,樓蓋的次梁和主梁的活荷載一律不考慮梁從屬面積的折減。附表1 板的配筋計算截面1B2C彎矩設計值()3.013.012.03(1.624)-2.31(-1.848)0.0760.0760.051(0.041)0.058(0.046)0.0790.0790.052(0

7、.042)0.060(0.047)軸線-計算(mm2)248.3248.3163.4188.6實配AS(mm2)8200AS=2518200AS=2516/8200AS=1966/8200AS=196軸線-計算(mm2)248.3248.3132147.7實配AS(mm2)8200AS=2516200加上8400AS=266.56200AS=1416200AS=1411 荷載設計值 板傳來的恒荷載 3.48×2.0=6.96 kN/m2 次梁自重 0.2×(0.4-0.08)×25×1.2=1.92 kN/m2 次梁粉刷 (0.4-0.08)×

8、2×0.25×1.2=0.19 kN/m2恒荷載設計值 g=9.07 kN/m2活荷載設計值 q=6.5×2.0=13.0 kN/m2荷載總設計值 g+q =22.07 kN/m2取 g+q=22.1 kN/m22 計算簡圖次梁的截面250mm×600mm,次梁在磚墻上的支承長度為240mm。次梁的跨長見附圖5。附圖5 次梁的跨度附圖6 次梁的計算簡圖取計算跨度為邊跨 又 mm<4755mm故取mm中間跨 mm跨度差不超過10%,次梁計算可按等跨連續(xù)梁計算。次梁的計算簡圖見附圖6。3 力計算彎矩設計值:由大學出版的混凝土與砌體結(jié)構(程文瀼主編)所附

9、的梁的彎矩系數(shù)表查得:梁的彎矩系數(shù)分別為:邊跨中,;離端第二支座,;中跨中,;中間支座,。故剪力設計值:VA=×22.1×4.75=47.24kNVbl=×22.1×4.75=62.99kNVbr=×22.1×4.75=57.74kNVc=×22.1×4.75=57.74kN4 承載力計算正截面承載力計算:跨按T形截面計算,翼緣計算寬度mm;又mm>1667mm,故取mm。除支座B截面縱向受拉鋼筋按兩排布置外,其余截面均布置成一排。判別T形截面類形:>45.33KN·M??芍獙俚陬怲形截面。次

10、梁的配筋計算見附表2。C20混凝土fcm=11N/mm2;級鋼筋fy=310 N/mm2。附表2 次梁的正截面受彎承載力計算截面1B2C彎矩設計值(kN·m)45.33-45.3331.16-35.62=0.0186=0.1782=0.0128=0.12150.01880.1978<0.350.01280.1299405.9477.3276.4336.5選配鋼筋214+112(彎)AS=421.1 mm2314AS=461 mm2214AS=308 mm2312AS=339 mm2次梁的配筋未考慮架立筋的受力,鋼筋的彎起與截斷采用分離式詳見次梁配筋圖。斜截面受剪承載力計算:(1

11、) 驗算截面尺寸故 可知截面尺寸符合要求,但除A支座外其他各支座均需按計算配置腹筋。(2) 計算所需腹筋采用6雙肢箍筋。計算支座截面B外側(cè)(支座最大剪力)。由公式,可得出箍筋間距考慮彎矩調(diào)幅對受剪承載力的影響,應在梁局部圍將計算的箍筋面積增大20%?,F(xiàn)調(diào)整箍筋間矩:取箍筋間矩s=180mm,沿梁長不變。(3) 驗算配箍率下限值彎矩調(diào)幅時要求的配箍率下限值為:實際配箍率 滿足要求。五 主梁的計算主梁中按彈性方法計算。1 荷載設計值為了簡化計算,將主梁2.0m長度的自重亦按集中荷載考慮。次梁傳來恒荷載 9.98×5.0=49.9 kN主梁自重 0.25×(0.6-0.08) &

12、#215;2.0×25×1.2=7.8kN主梁粉刷 (0.6-0.08) ×2×2.2×0.25×1.2=0.69Kn恒荷載 G=58.39kN,取G=58.40kN活荷載 Q=13.0 ×5.0=65.0kN, 取Q=65.0kN2 計算簡圖梁兩端支承在磚墻上,支承長度為370mm。中間支承在300mm×300mm的鋼筋混凝土柱上(附圖7)。墻、柱作為梁的鉸支座,主梁按連續(xù)梁計算。附圖7 主梁的跨度計算跨度:邊跨:或: 取 中間跨 因計算跨度相差甚少,故跨度一律用6.0m計算。主梁的計算簡圖見附圖8。附圖8 主梁

13、的計算簡圖3 彎矩、剪力設計值與力包絡圖(1) 彎矩設計值彎矩: 式中k1、k2由大學出版的混凝土與砌體結(jié)構(程文瀼主編)查得。(2) 剪力設計值剪力: 式中k3、k4由大學出版的混凝土與砌體結(jié)構(程文瀼主編)查得。(3) 彎矩、剪力包絡圖由附表3的荷載組合和表的支座彎矩來繪制彎矩疊合圖。荷載組合+出現(xiàn)第一跨彎矩最大和第二跨彎矩最小。此時MA=0,MB=-93.56-51.87=-145.43kN·m,以這兩個支座彎矩值的連線為基線,疊加邊跨在集中荷載G+Q=58.40+65.0=123.4kN作附表3 主梁的彎矩計算(KN·M)項次荷載簡圖組合項次Mmin(kN·

14、;m)+68.34+-214.85+-28.39+-128.27組合項次Mmax(kN·m)+198.21+101.48用下的簡支梁彎矩圖,則第一個集中荷載下的彎矩值為:第二個集中荷載下的彎矩值為:中間跨跨中彎矩最小時,兩個支座的彎矩值均為-145.43 kN·m,以此支座彎矩連線為基線,疊加集中荷載G=58.40kN作用下的簡支梁彎矩圖,則集中荷載處:荷載組合+支座最大負彎矩MB,max=-214.85 kN·m,MA=0,MC=-128.27 kN·m,在這三個支座彎矩之間連直線,以此連線為基線,于第一跨、第二跨分別繪出集中荷載為G+Q時的簡支梁彎矩

15、圖,則集中荷載處的彎矩值順次為為175.18、103.57、60.81、89.67 kN·m。同理,當-Mc最大時,集中荷載下的彎矩倒位排列。荷載組合+出現(xiàn)在邊跨彎矩最小與中間跨跨中彎矩最大。此時MB=MC=-93.56-51.87=-145.43 kN·m,第一跨在集中荷載G下的彎矩值為68.32、19.85 kN·m;第二跨在集中荷載G+Q下的彎矩值為101.39 kN·m101.48 kN·m(M2,max)。所計算的跨彎矩與附表3中的有少量差異,這是因為計算跨度不是嚴格的等跨所致。主梁的彎矩包絡圖見附圖9(a)。根據(jù)附表4繪制剪力包絡圖

16、。荷載組合+時,Vmax=99.10kN,至第一集中荷載處剪力降為99.10-123.4=-24.3 kN,至第二集中荷載處剪力值為-24.3-123.4=-147.7 kN;荷載組合+時,VB最大,其中VBl=-159.21kN,則第一跨集中荷載處的剪力順次為-35.81、87.59kN。其余剪力值也可按此計算出,值具體見剪力包絡圖。主梁的剪力包絡圖見附圖9(b)。附表4 主梁的剪力計算(KN)項次荷載簡圖組合項次±Vmax(KN)+99.10+-159.21+137.83附圖9 主梁的力包絡圖(a) 彎矩包絡圖(b)剪力包絡圖4 主梁的承載力計算(1) 正截面受彎承載力計算(附表

17、5)跨按T形截面計算,因,所以翼緣計算寬度取 (取計算)B支座截面的彎矩設計值縱向受力鋼筋的布置除B支座截面為二排外,其余均為一排。判別T形截面類形:>198.21KN·M。可知屬第類T形截面。附表5 主梁正截面受彎承載力計算截面1B2彎矩設計值(kN·m)198.21-193.26101.48-28.63=0.0282=0.2502=0.0144=0.03260.9860.8530.9930.983(mm2)1147.71379583.5166.3選配鋼筋318+216AS=1165mm2318+316AS=1366mm2316AS=603mm2216AS=402m

18、m2B支座截面的實際配筋量較計算需要值少1%<5%,在允許圍之。(2) 斜截面受剪承載力計算(a) 驗算截面尺寸因為 所以 可見截面尺寸符合要求,但均應按計算配置腹筋。(b) 計算所需腹筋采用用8200mm雙肢箍筋 =176726N>VBl=159210N可以知道支座B配置8200已能滿足斜截面的受剪要求,彎起鋼筋可按構造處理。因主梁受集中荷載,剪力圖呈矩形,故在支座B左邊2m圍布置三道彎起筋以便覆蓋此最大剪力區(qū)段。現(xiàn)先后彎起216和118。(3) 次梁兩側(cè)附加橫向鋼筋計算次梁傳來集中力 現(xiàn)h1=600-400=200mm取附加箍筋8200mm雙肢,則在長度s可布置附加鋼筋排數(shù)。m

19、=1000/200=5排,現(xiàn)次梁兩側(cè)各布置3排,共6排,則 可以主梁邊支座下設現(xiàn)澆梁墊。5 繪制抵抗彎矩圖形(1)鋼筋所能承擔和極限彎矩按實際配置的鋼筋面積ASC計算出控制截面上材料所能承擔的極限彎矩(此時忽略截面上力臂的差值)。用繪彎矩包絡圖的同一比例將抵抗彎矩值標注在包絡圖的相應截面位置上,再按每根鋼筋截面面積的比例劃分,得出各根鋼筋的所承擔得抵抗彎矩值。(2)過各分段點作水平線與彎矩包絡圖相交,得出各根鋼筋的“充分利用點”和“按計算不需要點”。(3)根據(jù)抵抗彎矩圖必須在彎矩包絡圖外面的原則,確定鋼筋的彎起和截斷。鋼筋的彎起和截斷應滿足下述要求:(a)彎起鋼筋彎起點應距“充分利用點”不小于

20、0.5h0; (b) 鋼筋截斷點應距“充分利用點”不小于 當 時 當 時(c)縱筋伸入支座的錨固長度必須大于40d。具體尺寸見附后的主梁配筋圖。六 墻體計算1 確定房屋靜力計算方案由大學出版的混凝土與砌體結(jié)構(程文瀼主編)所附表查得。本廠房為1類樓蓋。2 墻體高厚比驗算由于荷載較大,本廠房墻體采用MU20紅磚M10砂漿砌筑,容許高厚比=26。(1)縱墻高厚比驗算山墻之間的距離s=30m<32m,屬剛性方案。墻高H=4.2m, s=30m>2H=8.4m。則計算高度H0=1.0H=4.2m。取相鄰窗間墻寬s=5.0計算,其窗洞寬bs=3.6m,考慮門窗洞口的修正系數(shù)縱墻為承重墻 由公

21、式 現(xiàn) 滿足要求。(2)橫墻高厚比驗算縱墻之間的距離s=18m<32m,屬剛性方案。墻高H=4.2m, s=18m>2H=8.4m。則計算高度H0=1.0H=4.2m。其門洞寬bs=2.0m,考慮門窗洞口的修正系數(shù)由公式 現(xiàn) 滿足要求。3 縱墻承載力計算取寬度為一個開間的窗間墻(s=5.0m)為計算單元。屋面荷載:恒載為gk=5.3KN/m2(不包括梁自重),活載為qk=0.7KN/m2樓面荷載:恒載為gk=2.9KN/m2(不包括梁自重),活載為qk=5.0KN/m2370mm墻(雙面粉刷)自重:7.62 KN/m2鋼框玻璃窗自重:0.45 KN/m2每一個開間梁自重:25

22、15;(0.25×0.52×3+0.2×0.32×5)=17.75KN根據(jù)設計基本資料和砌體規(guī)可知可不考慮風荷載,僅按豎向荷載作用驗算墻體。附圖10 標準單元荷載計算截面(1) 選取計算截面由于墻體厚度一樣,材料強度等級一樣,現(xiàn)取每層窗間墻上、下兩處的截面(窗洞口上部和窗洞口下部)為計算截面,見附圖10。(2)荷載計算一個計算單元的荷載標準值已知女兒墻高度800mm,窗尺寸為3000mm×3600mm。女兒墻墻重: 7.62×5×0.8 =30.48kN每層墻重:7.62×5×(4.2-3.0)+7.62

23、×(5-3.6)×3+0.45×3.0×3.6=82.58kN屋面荷載:恒荷載:5.3×5×3+17.75=97.25kN 活荷載: 0.7×5×3=10.5kN 107.75kN 樓面荷載:恒荷載: 2.9×5×3+17.75=61.25KN活荷載: 5.0×5×3=75KN 136.25kN 每層截面處墻重:截面11、截面33、截面55、截面77:7.62×5×0.2=7.62KN截面22、截面44、截面66、截面88:7.62+7.62×1

24、.4×3.0+0.45×3×3.6=7.62+36.84=44.48kN(3)力計算梁端支承壓力到墻邊的距離c對于屋蓋:c=0.33a0對于樓蓋:c=0.4a0(上述式中梁的有效支承長度)(a)荷截標準值產(chǎn)生的力:第四層:截面11:N1K=NUK+NLK=30.48+107.75+7.62=145.85KN墻頂面處彎矩: =107.75×136.9=14.75kN·m截面22: N2K=145.85+36.84=182.69 kN第三層:截面33N3K=30.48+82.58+107.75+136.25+7.62=364.68kN = =136

25、.25×126.7=17.26 kN·m截面44N4K=364.68+36.84=401.52 KN第二層:截面55N5K=30.48+107.75+136.25×2+82.58×2+7.62=583.51 KNMK=17.26KN·mm M5K=16.43KN·m截面66N6K=583.51+36.84=620.35 KNMK=17.26KN·mm M6K=4.11KN·m第一層:截面77N7K=583.51+136.25+82.58=802.34kNMK=17.26KN·mm M5K=16.43KN&

26、#183;m截面88N8K=802.34+36.84=839.18 kNMK=17.26KN·mm M8K=4.11KN·m(b)荷載設計值產(chǎn)生的力截面11N1=1.2(30.48+97.25+7.62)+1.4×10.5=177.12kN墻頂面彎矩:M=(1.2×97.25+1.4×10.5)×136.9=17.99KN·m截面22N2=177.12+1.2×36.84=221.33kN截面33N3 =1.2(30.48+82.58+97.25+61.25+7.62)+1.4(10.5+75)=454.72KNM

27、 =(1.2×61.25+1.4×75)×126.7=22.62 KN·m截面44N4=454.72+1.2×36.84=498.93KN截面55N5=454.72+1.2×(82.58+61.25)+1.4×75=732.32KNM =(1.2×61.25+1.4×75)×126.7=22.62 KN·m截面66N6=732.32+1.2×36.84=776.53KN截面77N7=732.32+1.2×(82.58+61.25)+1.4×75=1009.

28、92KNM =(1.2×61.25+1.4×75)×126.7=22.62 KN·m截面88N8=1009.92+1.2×36.84=1054.13KN(4)驗算截面承載力截面承載力計算見附表6。4 主梁梁端支承處局部受壓承載力計算今取最底層的梁端進行計算。已知A0=(250+370×2)×370=366300mm2,底層梁端荷載標準值產(chǎn)生的支承壓力N1K=136.25KN,設計值N1=1.2×61.25+1.4×75=178.50KN,作用在A0圍的上部荷載標準值產(chǎn)生的軸向力:N0K =(802.34-

29、7.62×5×0.12) ×(366300/370×5000)=797.768×0.198=157.96KNN0 =(1009.92-7.62×5×0.12×1.2) ×(366300/370×5000)=1004.43×0.198=198.88KN由于梁跨度為6.0m大于4.8 m。故設置與梁端現(xiàn)澆成整體混凝土墊塊。墊塊尺寸ab=450mm,bb=370mm,tb=180mm。墊塊自梁邊每邊挑出的長度為100mm<tb,符合剛性墊塊要求。梁端的有效支承長度 則上部荷載可以不考慮。砌體局部抗壓強度提高系數(shù)30 / 30附表6 截面承載力計算層數(shù)截面N(KN)M(KN·m)e(mm)e/hy(mm)e/y=H0/hA(mm2)結(jié)果四層1-1177.1217.1396.260.26021850.52<0.711.350.343518000>0.3m22.82501.04滿足2-2221.334.2819.210.05191850.104<0.711.350.732518000>0.3m2.821069.28滿足三層3-3454.7221.5445.050.12181850.24<0.711.350.5895

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