混凝土課程設計

混凝土課程設計設計資料樓面荷載：均布活荷載標準值=7.0kN/㎡。樓面做法：樓面采用20mm厚水泥砂漿抹面（γ=20kN/m3），板底及梁采用15mm厚石灰砂漿抹底（γ=17kN/m3）。材料：混凝土強度采用C30，梁內(nèi)受力縱筋采用HRB400；其他采用HRB300。柱的截面尺寸b*h=400mmx400mm。樓蓋的結(jié)構(gòu)平面位置主梁沿橫向布置，次梁沿縱向布置。主梁的跨度為6.3m，次梁的跨度為4.8m，主梁每跨內(nèi)布置兩根次梁，板的跨度為6.3/3=2.1m，，因此按單向板設計。按跨高比條件，要求板厚h≥2100/30=70mm，對工業(yè)建筑的樓蓋板，要求h≥70mm，取板厚h=80mm。次梁截面高度滿足h==4800/18~4800/12=267~400mm，考慮到樓面可變荷載比較大，取h=400mm，截面寬度取b=200mm。主梁的截面高度應滿足h==6300/15~6300/10=420~630mm，取h=600mm，截面寬度取b=300mm。板的設計荷載板的永久荷載標準值20mm厚水泥砂漿0.02x20=0.4kN/㎡80mm鋼筋混凝土板0.02x25=2.0kN/㎡15mm厚石灰砂漿0.015x17=0.255kN/㎡邊跨=4800-100-300/2=4550mm中間跨=4800-300=4500mm因跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)梁計算。次梁的計算簡圖如下圖。（3）內(nèi)力計算查表可分別查得彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)。彎矩設計值：=﹣（g+q）2/24=﹣27.93x4.552/24=﹣24.09kN·m=（g+q）2/14=27.93x4.552/14=36.87kN·m=﹣（g+q）2/11=﹣27.93x4.552/11=﹣52.57kN·m==（g+q）2/16=27.93x4.52/16=35.35kN·m=﹣（g+q）2/14=﹣27.93x4.52/14=﹣40.36kN·m剪力設計值=0.50（g+q）=0.5x27.93x4.55=63.54kN=0.55（g+q）=0.55x27.93x4.55=69.89kN==0.55（g+q）=0.55x27.93x4.5=69.13kN（4）承載力計算1）正截面受彎承載力正截面受彎承載力計算時，跨內(nèi)按T形截面計算，翼緣寬度取=L/3=4800/3=1600mm，=b+=200+1900=2100mm，b+12=200+12x80=1160mm三者的較小值，故取=1160mm。環(huán)境類別為一類，C30混凝土，梁的最小保護層厚度c=20mm，假定箍筋直徑10mm，縱向鋼筋直徑20mm，則縱向鋼筋=400-20-10-20/2=360mm。C30混凝土，=1，=1，=14.3N/mm2，=1.43N/mm2；縱向鋼筋采用HRB400級鋼筋，=360N/mm2，=270N/mm2。正截面承載力計算過程列于下表。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算截面A1B2C彎矩設計值（kN·m）﹣24.0936.87﹣52.5735.35﹣40.36=M/(2)或=M/(2)0.0650.0170.1420.0160.1090.067＜0.350.0170.153＜0.350.0160.116＜0.35=ζb或=ζ197.6282.0437.6265.4331.8實際配筋（mm2）2Φ12=2262Φ14=3083Φ14=4612Φ14=3083Φ12=339計算結(jié)果表明，支座截面的ζ均小于0.35，符合塑性內(nèi)力重分布的原則；/bh=226/（200x400）=0.28%，此值大于0.45/=0.45x1.43/360=0.18%，同時大于0.2%，滿足最小配筋率的要求。2）斜截面受剪承載力斜截面受剪承載力計算包括：截面尺寸的復核、腹筋計算和最小配筋率驗算。驗算截面尺寸：=-=360-80=280mm，因/b=280/200=1.4＜4，截面尺寸按下式驗算：0.25=0.25x1x14.3x200x360=257.40kN＞=69.89kN，截面尺寸滿足要求。計算所需腹筋：0.7=0.7x1.43x200x360=72.07kN＞=69.89kN，故需按構(gòu)造配置鋼筋。選配雙肢箍筋Φ8@200，符合最大箍筋間距的要求。驗算配箍率下限值：彎矩調(diào)幅時要求的配箍率下限為：0.3=0.3x1.43/270=0.16%,實際配箍率=/（bs）=101/（200x200）=0.25%＞0.16%，滿足要求。5.主梁設計主梁按彈性方法設計。（1）荷載設計值為簡化計算，將主梁自重等效為集中荷載。次梁傳來的永久荷載8.82x4.8=42.34kN主梁自重（含粉刷）[（0.60-0.08）x0.3x2.1x25+0.02x（0.60-0.08）x2x2.1x17]x1.2=10.72kN永久荷載設計值G=42.34+10.72=53.06kN可變荷載設計值Q=19.11x4.8=91.73kN（2）計算簡圖因主梁的線剛度與柱的線剛度之比大于5，豎向荷載下主梁內(nèi)力近似按連續(xù)梁計算，按彈性理論設計，計算跨度取支承中心線之間的距離，=6300mm。主梁的計算簡圖如下圖。（3）內(nèi)力設計值及包絡圖1）彎矩設計值彎矩M=+，式中系數(shù)、由附表查得。=0.244x53.06x6.30+0.289x91.73x6.30=248.58kN·m=-0.267x53.06x6.30-0.311x91.73x6.30=-268.98N·m=0.067x53.06x6.30+0.200x91.73x6.30=137.98kN·m2）剪力設計值剪力V=+，式中、由附表查得。=0.733x53.06+0.866x91.73=118.33kN=-1.267x53.06-1.311x91.73=-187.49kN=1.0x53.06+1.222x91.73=165.15kN3）彎矩包絡圖①第1、3跨有可變荷載，第2跨沒有可變荷載由附表可知，支座B或C的彎矩值為：==-0.267x53.06x6.3-0.133x91.73x6.3=-166.11kN·m在第1跨內(nèi)：以支座彎矩=0，=-166.11kN·m的連線為基線，作G=53.06kN,Q=91.73kN的簡支梁彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處彎矩值分別為：（G+Q）/3+/3=(53.06+91.73)x6.3/3-166.11/3=248.69kN·m（與前面計算的=248.58kN·m接近）（G+Q）/3+2/3=(53.06+91.73)x6.3/3-2x166.11/3=193.32kN·m在第2跨內(nèi)：以支座彎矩=-166.11kN·m，=-166.11kN·m的連線為基線，作G=53.06kN,Q=0的簡支梁彎矩圖，得集中荷載作用點處的彎矩值：G/3+=53.06/3x6.3-166.11=-54.68kN·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，=-268.98kN·m的連線為基線，作G=53.06kN,Q=91.73kN的簡支梁彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處彎矩值分別為：(53.06+91.73)x6.3/3-268.98/3=214.40kN·m(53.06+91.73)x6.3/3-2x268.98/3=124.74kN·m在第2跨內(nèi)：=-0.267x53.06x6.3-0.089x91.73x6.3=-140.69kN·m，以支座彎矩=-268.98kN·m，=-140.69kN·m的連線為基線，作G=53.06kN，Q=91.73kN·m的簡支梁彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處彎矩值分別為：（G=Q）/3++2（-）/3=(53.06+91.73)x6.3/3-140.69+2x(-268.98+140.69)/3=77.84kN·m（G=Q）/3++（-）/3=(53.06+91.73)x6.3/3-140.69+(-268.98+140.69)/3=120.61kN·m③第2跨有可變荷載，第1、3跨沒有可變荷載==-0.267x53.06x6.3-0.133x91.73x6.3=-166.11kN·m第2跨兩集中荷載作用點處的彎矩為（G=Q）/3+=（53.06+91.73）x6.3/3-166.11=137.95kN·m（與前面計算的=137.98kN·m相接近）第1、3跨兩集中荷載作用點處的彎矩分別為：G/3+/3=53.06x6.3/3-166.11/3=56.06kN·mG/3+2/3=53.06x6.3/3-2x166.11/3=0.686kN·m彎矩包絡圖如下圖。（4）承載力計算1）正截面受彎承載力跨內(nèi)按T形截面計算。因跨內(nèi)設有間距小于主梁間距的次梁，翼緣計算寬度按L/3=6.3/3=2.1m和b+=6m中較小值確定，取=2.1m。主梁混凝土保護層厚度的要求以及跨內(nèi)截面有效高度的計算方法同次梁，支座截面因存在板、次梁、主梁上部鋼筋的交叉重疊，截面有效高度的計算方法有所不同。板混凝土保護層厚度15mm、板上部縱筋10mm、次梁上部縱筋直徑14mm。假定主梁上部縱筋直徑25mm，則一排鋼筋時，=600-15-10-14-25/2=545mm，二排鋼筋時，=545-25=520mm?？v向受力鋼筋除B支座截面為2排外，其余均為1排?？鐑?nèi)截面經(jīng)判別都屬于第一類T形截面。B支座邊的彎矩設計值==-b/2=-268.98+144.79x0.40/2=-240.02kN·m。正截面受彎承載力的計算過程列于下表。主梁正截面承載計算力截面1B2彎矩設計值（kN·m）248.58-240.02137.98-54.68=M/(2)或=M/(2)0.0260.2070.0150.0410.9870.8830.9920.979=M/（）1249.31452.1689.9277.0選配鋼筋（mm2）4Φ20=12564Φ22=15203Φ18=7632Φ14=308主梁縱向鋼筋的彎起和切斷按彎矩包絡圖確定。斜截面受剪承載力驗算截面尺寸：=-=520-80=440mm，因/b=440/300=1.47＜4，截面尺寸按下式驗算：0.25=0.25x1x14.3x300x520=557.7kN＞=187.49kN，截面尺寸滿足要求。計算所需腹筋：采用Φ10@200雙肢箍筋，=0.7+/s=0.7x1.43x300x520+270x157x520/200=266.37kN＞，不需配置彎起鋼筋。驗算最小配筋率：==157/(300x200)=0.26%＞0.24=0.13%，滿足要求。次梁兩側(cè)附加橫向鋼筋的計算：次梁傳來的集中力=42.34+91.73=134.07kN，=600-400