單向板肋梁樓蓋課程設(shè)計(jì)作業(yè)

現(xiàn)澆鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)1．設(shè)計(jì)資料荷載樓面水泥砂漿面層厚20mm(γ=20kN/m2);樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=7kN/m2、梁、板均用20mm厚紙石灰砂漿抹底（γ=17kN/m3）。材料：混凝土：C20；鋼筋：板—HPB235級(jí)鋼筋；主梁、次梁受力鋼筋采用HRB335級(jí)鋼筋房屋的安全等級(jí)二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限50年，環(huán)境類別一類。墻厚240mm，板伸入墻體120mm，次梁伸入墻體240mm，柱截面300mm×300mm。題號(hào)主梁L1（m）次梁L2（m）可變荷載66.66.97kN/m22．樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置主梁沿橫向布置，次梁沿縱向布置。主梁跨度為6.6m，次梁的跨度為6.9m，主梁每跨內(nèi)布置兩根次梁，板的跨度為2.2m，/=6.9/2.2=3.13，因此按單向板設(shè)計(jì)。按跨高比條件，規(guī)定板厚h2200/40=55mm，對(duì)工業(yè)建筑的樓蓋板，規(guī)定h80mm，取板厚h=80mm。次梁截面高度應(yīng)滿足h=/18～/12=6900/18～6900/12=384～575mm?？紤]到樓面可變荷載比較大，取h=550mm。截面寬度取b=200mm主梁截面高度應(yīng)滿足h=/14～/8=6600/15～6600/10=440～660mm。取h=650mm截面寬度為b=300mm3．板的設(shè)計(jì)3.1荷載板的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值80mm現(xiàn)澆鋼筋混凝土板0.08×25=2kN/20mm厚樓面水泥砂漿面層0.02×20=0.4kN/20mm板底混合砂漿抹灰0.02×17=0.34kN/小計(jì)2.74kN/板的可變標(biāo)準(zhǔn)荷載值7kN/永久荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.2，因樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于4.0kN/，所以可變荷載分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取1.3。于是板的永久荷載設(shè)計(jì)值g=2.74×1.2=3.288kN/可變荷載設(shè)計(jì)值q=7×1.3=9.1kN/荷載總設(shè)計(jì)值g+q=12.388kN/3.2計(jì)算簡(jiǎn)圖次梁截面為200mm×550mm，現(xiàn)澆板在墻上的支承長(zhǎng)度不小于100mm，取板在墻上的支承長(zhǎng)度為120mm。按塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)，板的計(jì)算跨度：邊跨=+h/2=2200-100-120+80/2=2023mm<1.025=2030mm，取=2023mm中間跨==2200-200=2023mm因跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)板計(jì)算。取1m寬板帶作為計(jì)算單元，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示3.3彎矩計(jì)算值由表11-1可查得，板的彎矩系數(shù)分別為：邊跨中，1/11；離端第二支座，-1/11；中跨中，1/16；中間支座，-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這是對(duì)端區(qū)單向板而言的，對(duì)于中間區(qū)格單向板，其和應(yīng)乘以0.8，=0.8×-3.61=-2.89kN·m；=0.8×3.10=2.48kN·m3.4正截面受彎承載力計(jì)算環(huán)境類別為一級(jí)，C20混凝土，板的最小保護(hù)層厚度c=20mm。板厚80mm，=80-20=60mm；板寬b=1000mm。C20混凝土，=1.0，=9.6kN/㎜2；HPB235鋼筋，=210N/。鋼筋板配筋計(jì)算的過程于下表。樓面板的配筋計(jì)算截面1B2或3C彎矩設(shè)計(jì)值（kN·m）4.59-4.593.10-3.61=/（b）0.13280.13280.08970.1045=1-0.1430.1430.0940.111軸線①～②、⑤～⑥計(jì)算配筋（）=b/392.26392.26257.83304.46實(shí)際配筋（）Φ10@190=413Φ10@190=413Φ8@190=265Φ8/10@190=339軸線②～⑤計(jì)算配筋（）=b/382.16382.16253.92297.33實(shí)際配筋（）Φ10@190=413Φ10@190=413Φ8@190=265Φ8/10@190=339*對(duì)軸線②～⑤間的板帶，其跨內(nèi)截面2、3和支座截面的彎矩設(shè)計(jì)值都可折減20%。為了方便，近似對(duì)鋼筋面積乘以0.8.計(jì)算結(jié)果表白，支座截面的均小于0.35，符合塑性內(nèi)力重分布的原則；/bh=265/（1000×80）=0.33125%，此值大于0.45/=0.45×1.1/210=0.235%，同時(shí)大于0.2%，滿足最小配筋率。4.次梁設(shè)計(jì)按考慮塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)。根據(jù)本車間樓蓋的實(shí)際使用情況，樓蓋的次梁和主梁的可變和在不考慮梁從屬面積的荷載折減。4.1荷載設(shè)計(jì)值由板傳來的恒載：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/小計(jì)g=8.3256kN/板的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=9.1×2.2=20.02kN/荷載總計(jì)算值g+q=28.3456kN/4.2計(jì)算簡(jiǎn)圖次梁在磚墻上的支承長(zhǎng)度為240mm。主梁截面為300mm×650mm，計(jì)算跨度：邊跨=+a/2=6900-120-150+120=6750<1.025=1.025×6900=7072.5，于是=6750中間跨==6900-300=6600mm因跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)板計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示4.3內(nèi)力計(jì)算由表11-1、表11-3可分表查得彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)。彎矩設(shè)計(jì)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剪力設(shè)計(jì)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=102.89kN4.4承載力計(jì)算4.4.1正截面受彎承載力正截面受彎承載力計(jì)算時(shí)，跨內(nèi)按T形截面計(jì)算，翼緣寬度取=/3=6900/3=2300mm；又=b+=200+2023=2200。故取=2200mm。除B截面縱向鋼筋排兩排布置外。其余截面均布置一排。環(huán)境類別為一級(jí)，C20混凝土，梁的最小保護(hù)厚度c=30mm，一排縱向鋼筋=550-35=515mm二排縱向鋼筋=550-60=490mm。C20混凝土，=1.0，=9.6N/，=1.1N/；縱向鋼筋采用HRB335鋼，=300N/，箍筋采用HPB235鋼，=210N/。正截面承載力計(jì)算過程列于下表。經(jīng)判別跨內(nèi)截面均屬于第一類T形截面。次梁正截面受彎承載力計(jì)算截面1B2C彎矩設(shè)計(jì)值（kN·m）117.408-117.40877.17-88.19=/（b）或=/（）=0.0209=0.2546=0.0137=0.1731=1-0.0210.299〈0.350.0140.191=b/或=/505.60651.56330.20416.53選配鋼筋（）214+116彎=509212+412彎=678210+114彎=310210+214彎=465計(jì)算結(jié)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%，滿足最小配筋率。4.4.2斜截面受剪承載力斜截面受剪承載力計(jì)算涉及：截面尺寸的復(fù)核、腹筋計(jì)算和最小配筋率驗(yàn)算。驗(yàn)算截面尺寸：=-=515-80=435mm，因/b=435/200=2.175＜4，截面按下式驗(yàn)算：0.25b=0.25×1×9.6×200×515=247.2×N＞=117.408×N，截面滿足規(guī)定。驗(yàn)算是否需要按計(jì)算配置箍筋0.7b=0.7×9.6×200×515=692.16×N＞=117.408×N構(gòu)造配筋，選用Φ6@160===0.17%=0.24×=0.24×=0.125%采用Φ6雙支箍筋，計(jì)算支座B左側(cè)截面。調(diào)幅后受剪承載力應(yīng)加強(qiáng)梁局部范圍內(nèi)將計(jì)算的箍筋面積增長(zhǎng)20%或箍筋間距減小20%。現(xiàn)調(diào)整箍筋間距s=0.8×160=128mm最后取箍筋間距s=130mm。為了方便施工，沿梁長(zhǎng)度不變。驗(yàn)算配筋率下限值：彎矩彎矩調(diào)幅時(shí)規(guī)定的配筋率下限為：0.3=0.3×1.1/210=0.157%。實(shí)際配筋率==56.6/（200×130）=0.217%＞0.20%滿足規(guī)定。5.主梁設(shè)計(jì)主梁按彈性方法設(shè)計(jì)5.1荷載設(shè)計(jì)值為了簡(jiǎn)化計(jì)算將主梁自重等效為集中荷載。次梁傳來的永久荷載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永久荷載設(shè)計(jì)值G=57.45+12.31=69.76kN取G=70kN可變荷載設(shè)計(jì)值Q=20.02×6.6=132.13kN取Q=133kN5.2計(jì)算簡(jiǎn)圖主梁按連續(xù)梁計(jì)算，端部支承在磚墻上，支承長(zhǎng)度為370mm，中間支承在300mm×300mm的混凝土柱上，其計(jì)算跨度邊跨=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主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下，因跨度相差不超過10%，故可運(yùn)用附表6-2計(jì)算內(nèi)力5.3內(nèi)力設(shè)計(jì)值及包絡(luò)圖5.3.1彎矩設(shè)計(jì)值彎矩M=G+Q式中系數(shù)、由附表6-2相應(yīng)欄內(nèi)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·m5.3.2剪力設(shè)計(jì)值剪力V=G+Q式中系數(shù)、由附表6-2相應(yīng)欄內(nèi)查得=0.733×70+0.866×133=166.49kN=-1.267×70-1.311×133=-263.10kN=1.0×70+1.222×133=232.53kN5.3.3彎矩、剪力包絡(luò)圖彎矩包絡(luò)圖：①第1、3跨有可變荷載，第2跨沒有可變荷載。由附表6-2知支座B或C的彎矩值為==-0.267×70×6.64-0.133×133×6.64=-241.82kN·m在第1跨內(nèi)以支座彎矩=0，=-241.82kN·m的連線為基線。作G=70kN，Q=133kN的簡(jiǎn)支梁彎矩圖，得第1個(gè)集中荷載和第2個(gè)集中荷載作用點(diǎn)彎矩值分別為：（G+Q）+=（70+133）×6.64-=368.7kN·m（與前面計(jì)算的=368.63kN·m接近）（G+Q）+=（70+133）×6.64-=288.1kN·m在第2跨內(nèi)以支座彎矩=-241.82kN·m，=-241.82kN·m的連線作為基線，作G=70kN，Q=0的簡(jiǎn)支彎矩圖，得集中荷載作用點(diǎn)處的彎矩值：G+=×70×6.64-241.82=-86.89kN·m②第1、2跨有可變荷載，第3跨沒有可變荷載第1跨內(nèi)：在第1跨內(nèi)以支座彎矩=0，=-398.75kN·m的連線為基線。作G=70kN，Q=133kN的簡(jiǎn)支梁彎矩圖，得第1個(gè)集中荷載和第2個(gè)集中荷載作用點(diǎn)彎矩值分別為：（70+133）×6.64-=316.39kN·m（70+133）×6.64-=183.45kN·m在第2跨內(nèi)：=-0.267×70×6.64-0.089×133×6.64=-45.50kN·m以支座彎矩=-398.75kN·m，=-45.50kN·m的連線為基線，作G=70kN，Q=133kN的簡(jiǎn)支梁彎矩圖，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·m③第2跨有可變荷載，第1、3跨沒有可變荷載==-0.267×70×6.64-0.133×133×6.64=-241.56kN·m第2跨兩集中荷載作用點(diǎn)處可變彎矩分別為：（G+Q）+=（70+133）×6.64-241.56=207.75kN·m（與前面計(jì)算的=207.77kN·m接近）第1、3跨兩集中荷載作用點(diǎn)處的彎矩分別為：G+=×70×6.64-×241.56=74.41kN·mG+=×70×6.64-×241.56=-6.11kN·m④在第1跨內(nèi)有可變荷載，在第2、3跨內(nèi)沒有可變荷載由附表6-2知支座B或C的彎矩值=-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跨內(nèi)以支座彎矩=0，=-281.30kN·m的連線為基線，作G=70kN，Q=133kN的簡(jiǎn)支梁彎矩圖，得第1個(gè)集中荷載和第2個(gè)集中荷載作用點(diǎn)彎矩值分別為：（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跨內(nèi)以支座彎矩=-281.30kN·m，=-85.24kN·m的連線作為基線，作G=70kN，Q=0的簡(jiǎn)支梁彎矩圖，得第1個(gè)和第2個(gè)集中荷載作用點(diǎn)處彎矩值分別為：G+（-）+=×70×6.64+（-281.30+85.24）-85.24=-61.01kN·mG+（-）+=×70×6.64+（-281.30+85.24）-85.24=4.34kN·m彎矩包絡(luò)圖如下（a）所示。剪力包絡(luò)圖：1跨=166.49kN；過第1個(gè)集中荷載后為166.49-70-133=-36.51kN；過第2個(gè)集中荷載后為-36.51-70-133=-239.51kN=-263.10kN；過第1個(gè)集中荷載后為-263.10+70+133=-60.10kN；過第2個(gè)集中荷載后為-60.10+70+133=142.90kN②第2跨=232.53kN；過第1個(gè)集中荷載后為232.53-70=162.53kN。當(dāng)可變荷載僅作用在第2跨時(shí)=1.0×70+1.0×133=203kN；過第1個(gè)集中荷載后為203-70-133=0。剪力包絡(luò)圖如下（b）所示主梁的內(nèi)力包絡(luò)圖（a）彎矩包絡(luò)圖；（b）剪力包絡(luò)圖5.4承載力計(jì)算5.4.1正面受彎承載力跨內(nèi)按T形截面計(jì)算，因==0.13＞0.1。翼緣計(jì)算寬度按=6.6/3=2.2mm和b+=6m中較小值擬定取=2.2mB支座邊的彎矩設(shè)計(jì)值=-b/2=-398.75-203×0.4/2=-439.35kN·m?？v向受力鋼筋除B支座截面為2排外，其余均1排。跨內(nèi)截面經(jīng)判別都屬于第一類T形截面。正截面受彎承載力的計(jì)算過程列于下表。截面1B2彎矩設(shè)計(jì)值（kN·m）368.63-