混凝土双向板设计.docx
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混凝土双向板设计.docx
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混凝土双向板设计
*
丽水学院
课程设计
设计题目:
钢筋混凝土现浇楼盖设计
~
课程名称:
钢筋混凝土结构设计
院系:
_______工学院土木工程学系___
班级:
___土木092__
姓名学号:
____杨坚34___
组别成员:
__D组杨坚杨汉杨金龙
张波谢尚皂彭勃
*
设计时间:
2012年06月22日至07月03日共计2周
二0一二年七月三日
一、设计任务书
1、设计目的和方法
通过本设计对所学课程内容加深理解,并利用所学知识解决实际问题;培养学生正确的设计观点、设计方法和一定的计算、设计能力,使我们掌握钢筋混凝土现浇楼盖的设计方法和步骤;培养用图纸和设计计算书表达设计意图的能力,进一步掌握结构施工图的绘制方法。
根据某多层建筑平面图,楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构的要求,并考虑支承结构的合理性确定支承梁的结构布置方案。
确定板的厚度和支承梁的截面尺寸及钢筋和混凝土强度等级。
分别按照塑性计算方法和弹性理论计算方法进行板、支承梁的内力和配筋的计算。
\
2、设计资料
(1)结构形式:
某多层工业厂房,采用现浇钢筋混凝土结构,内外墙厚度均为300mm,设计时只考虑竖向荷载作用,要求完成该钢筋混凝土整体现浇楼盖的设计,其平面如图1—1所示。
楼盖结构平面布置图1-1
(2)楼面做法:
20mm厚水泥砂浆底面,钢筋混凝土现浇板,15mm厚石灰砂浆抹底。
(3)荷载:
永久荷载主要为板、面层以及粉刷层自重,钢筋混凝土容重25kN/m3,水泥砂浆容重20kN/m3,石灰砂浆容重17kN/m3,分项系数Rg=,分项系数Rq=或。
(4)材料:
平面尺寸lx=,ly=。
楼面均布活荷载q=m。
混凝土强度等级为C30。
采用HRB335钢筋。
>
3、设计内容
(1)双向板肋梁楼盖结构布置:
确定板厚度,对板进行编号,绘制楼盖结构布置图。
(2)双向板设计:
[1]按弹性理论进行板的设计以及绘制板的配筋图。
[2]按塑性理论进行板的设计以及绘制板的配筋图。
(3)支承梁的设计。
4、设计任务
(1)设计书一份,包括封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计施工图、参考文献、设计心得、成绩评定表。
!
(2)施工图纸
[1]结构平面布置图
[2]板的配筋图
[3]支承梁的配筋图
5、设计要求
施工图要求做到布图合理,图面整洁,按比例作图并符合“建筑制图统一标准”中关于线型、符号、图例等各项规定;图中书写字体一律采用仿宋体;同一张施工图中各截面编号及钢筋编号均不得重复。
二、设计计算书
1结构布置及构件尺寸选择
~
双向板肋梁盖由板和支撑梁构成,支撑梁短边的跨度为4800mm,支撑梁长边的跨度为6600mm。
根据柱网布置,选取的结构平面布置方案如图1-2所示。
结构平面布置图1-2
板厚的确定:
连续双向板的厚度一般大于或等于l/50=4800/50=96mm,且双向板的厚度不宜小于80mm,故取板厚为100mm。
支撑梁截面尺寸:
根据经验,支撑梁的截面高度h=l/14~l/8,
长跨梁截面高度h=(6600/14~6600/8)=~825mm,故取h=600mm。
长跨梁截面宽b=h/3~h/2=(600/3~600/2)=200~300mm,故取b=250mm。
短跨梁截面高h=(4800/14~4800/8)mm=~600mm,故取h=500mm。
'
短跨梁截面宽b=h/3~h/2=~250mm,故取b=250mm。
2荷载设计值
由于活荷载标准值等于4kN/m2,则取rQ=。
20mm原水泥砂浆底面×20kN/m3=m2
120mm原钢筋砼现浇板×25kN/m3=m2
15mm原石灰砂浆抹底×17kN/m3=m2
gK=+3+=m2
恒荷载设计值:
g=rGgK=×gK=m2
;
活荷载设计值:
q=rQqK=×=m2
g+q/2=kN/m2q/2=kN/m2g+q=kN/m2
荷载布置图
g+q
g
g+q
g
^
g+q
g
g+q
g
g+q
g
g+q
g
)
g+q
g
g+q
=
g+q/2
g+q/2
g+q/2
g+q/2
}
g+q/2
g+q/2
g+q/2
g+q/2
g+q/2
g+q/2
g+q/2
g+q/2
—
g+q/2
g+q/2
g+q/2
+
q/2
-q/2
q/2
-q/2
$
q/2
-q/2
q/2
-q/2
q/2
-q/2
q/2
-q/2
/
q/2
-q/2
q/2
3板的计算
(一)按弹性理论
计算由于现浇板均嵌固在四周的梁件,lox=4800mm,loy=6600mm。
(1)弯矩计算
~
区格板A
跨中弯矩
本区格为四边固定板,则其跨中弯矩M=M1+M2。
M1是在(g+q/2)荷载作用下按四边固定计算出跨中弯矩,M2是在q/2荷载作用下按四边简支情况下计算的跨中弯矩。
因lx/ly=4800/6600=,l0=lx=4800mm,查混凝土结构设计附表2且考虑泊松比得
lx/ly
mx
my
mx'
—
my'
四边固定
四边简支
《
-
-
MX=MX1+MX2=mx1(g+q/2)l02+mx2
l02=
(+×)××+(+×)××
=My=My1+My2=my1(g+q/2)l02+my2
l02=
|
(+×)××+(+×)××
=支座弯矩
A-AMXa=mx'(g+q)l02=××=Myb=mY'(g+q)l02=××=跨中截面h0x=100-20=80mm(短跨方向),h0y=100-30=70mm(长跨方向);A区格板,考虑到该板四周与梁整浇在一起,整块板内存在穹顶作用,使板内弯矩大大减小,故其弯矩设计值应乘以折减系数,近似取rs为,fy=300N/mm2。
跨中配筋计算
Asx=rsh0fy=××106/(300××80)=308mm2Asy=rsh0fy=××106/(300××70)=201mm2
支座配筋计算
A-AAs=’/rsh0xfy=××106/(300××80)=542mm2
A-BAs=’/rsh0yfy=××106/(300××70)=491mm2
(
区格板B
中间跨:
lx=
边跨:
ly=lx/ly==
2)跨中弯矩。
B区格板是边区格板,在g+q/2作用下,按三边固定一边简支板计算;查混凝土结构设计附表2且考虑泊松比得
lx/ly
mx
;
my
mx'
my'
三边固定,一边简支
}
四边简支
-
-
Mx=Mx1+Mx2=(mx1+(g+q/2)lx2+(mx2+(q/2)lx2
·
=+×××++×××
=My=My1+My2=(my1+(g+q/2)lx2+(my2+(q/2)lx2
=+×××++×××
=3)支座弯矩。
B-BMx’=mx'(g+q)lx2=××=My’=my'(g+q)lx2=××=4)配筋计算。
跨中截面h0x=100-20=80mm(短跨方向),h0y=100-30=70mm(长跨方向);沿y方向lb/l==<,故折减系数取近似取rs为,fy=300N/mm2
跨中正弯矩配筋计算:
Asx=rsh0xfy=××106/(300××80)=347mm2
,
Asy=rsh0yfy=××106/(300××70)=220mm2
支座截面配筋计算:
B-AAs=’/rsh0xfy=××106/(300××70)=655mm2
B-BAs=’/rsh0yfy=××106/(300××80)=434mm2
区格板C
1)计算跨度。
边跨:
lx=ln+h/2+b/2=中间跨:
ly=
lx/ly==
…
2)跨中弯矩。
B区格板是边区格板,在g+q/2作用下,按三边固定一边简支板计算;
查混凝土结构设计附表2且考虑泊松比得
lx/ly
mx
my
mx'
;
my'
三边固定一边简支
四边简支
】
-
-
Mx=Mx1+Mx2=(mx1+(g+q/2)lx2+(mx2+(q/2)lx2
=+×××++×××
=My=My1+My2=(my1+(g+q/2)lx2+(my2+(q/2)lx2
…
=+×××++×××
=3)支座弯矩。
C-AMx’=mx'(g+q)lx2=××=My’=my'(g+q)lx2=××=4)配筋计算。
跨中截面h0x=100-20=80mm(短跨方向),h0y=100-30=70mm(长跨方向);
沿x方向lb/l==<,故折减系数取
近似取rs为,fy=300N/mm2
跨中正弯矩配筋计算:
Asx=rsh0fy=××106/(300××80)=345mm2
"
Asy=rsh0fy=××106/(300××70)=205mm2
支座截面配筋计算:
C-AAsxa=’/rsh0xfy=××106/(300××80)=556mm2
C-DAsy=’/rsh0yfy=××106/(300××70)=594mm2
D区格板计算
1)计算跨度。
lx=(同C区格)
ly=(同B区格)
(
2)跨中弯矩。
D区格板是角区格板,在g+q/2作用下,按两邻边固定两邻边简支板计算;查混凝土结构设计附表2且考虑泊松比得
lx/ly
mx
my
mx'
my'
%
两邻边固定,两邻边简支
四边简支
;
-
-
Mx=Mx1+Mx2
=(mx1+(g+q/2)lx2+(mx2+(q/2)lx2
=+×××++×××
=My=My1+My2
&
=(my1+(g+q/2)lx2+(my2+(q/2)lx2
=+×××++×××
=支座弯矩。
D-BMx’=mx'(g+q)lx2=××=My’=my'(g+q)lx2=××=配筋计算。
角区格,不折减,近似取rs为,fy=300N/mm2,h0x=800mm,h0y=700mm。
跨中正弯矩配筋计算:
Asx=Mx/rsh0xfy=×106/(300××80=481mm2
Asy=My/rsh0yfy=×106/(300××70)=325mm2
:
支座截面配筋计算:
D-BAs=Mx’/rsh0xfy=×106/(300××80)=882mm2
D-CAs=Mx’/rsh0yfy=×106/(300××70)=796mm2
/
截面配筋计算
截面
h0
(mm2)
As(mm2)
配筋(mm2)
]
实配(mm2)
跨
中
A区格
lx
80
336
Φ10@200
~
393
ly
70
226
Φ8@200
251
B区格
lx
80
347
Φ10@200
393
ly
70
220
Φ8@200
251
C区格
@
lx
80
345
Φ10@200
393
ly
?
70
205
Φ8@200
251
D区格
lx
80
|
481
Φ10@160
491
ly
70
325
&
Φ10@200
393
支
座
A—A
80
542
Φ12@200
;
565
A—B
70
655
Φ12@170
665
¥
A—C
70
556
Φ12@200
565
B边支座
80
~
796
Φ14@180
855
B—B
80
434
Φ10@180
>
436
B—D
80
796
Φ14@150
890
\
C边支座
70
882
Φ14@150
890
C—D
80
~
594
Φ14@180
855
D边支座lx
80
882
Φ14@150
}
890
D边支座ly
70
796
Φ14@150
890
!
(二)按塑性理论计算
(1)将楼盖划分为A、B、C、D四种区格板,每区格板均取
mx=αmyα=(lx/ly)2βx'=βx''=βy'=βy''=
其中ly为长跨跨长ly=,lx为短跨跨长lx=将跨内正弯矩区钢筋在离支座边ly/4处截断一半,则跨内正塑性铰线上的总弯矩MX,My应按下列计算:
Mx=(ly-lx/4)mx同理:
My=(lx-lx/4)my
作用于板面上的荷载设计值为P=+=m2
即α=()2=mx=αmy=
弯矩计算
跨内正塑性铰线上的总弯矩:
MX=(ly-lx/4)mx=()mx==
My=(lx-lx/4)my=3/4××my=
支座边负塑性铰线上的总弯矩:
Mx'=Mx''=βmxly=2××=
—
My'=My''=βmylx=2×my×=
根据虚功原理得:
MX+My+
(Mx'+Mx''+My'+My'')=1/24plx2(3ly-lx)
++1/2×2+×2)=1/24××(3×)
解得my=·m/m所以mx=αmy==×=·m/m
my'=my”=βmy=2×=·m/m
mx'=mx''=βmx=2××=·m/m
其他板区格B、C、D均属于四边固定板,且长短边的比值均为,故区格B、C、D的弯矩与区格A相等。
。
(2)配筋计算
截面有效高度h0:
短边方向跨中截面hox=800mm
长边方向跨中截面hoy=70mm座截面h0=80mm
As=m/rsh0fyrs取fy=300N/mm2(HRB335)
中央区格A
由于A区隔板四周均有整浇梁支撑,故其跨中及支座截面弯矩应予以折减,取折减系数,
x方向跨中As=rsh0xfy=××106/×80×300)=169mm2
x方向支座As=mx'/rsh0xfy=××106/×80×300)=338mm2
}
y方向跨中As=rsh0yfy=××106/×70×300)=94mm2
y方向支座As=’/rsh0yfy=××106/×70×300)=188mm2
区格B
B区格板四周均有梁支承,其跨中和支座截面弯矩均可折减,沿y方向lb/l==<,故折减系数取
y方向跨中As=94mm2(与区格A相同)
y方向边支座,不应折减
As=my’/rsh0yfy=×106/×70×300)=235mm2
x方向跨中As=169mm2(与区格A相同)
)
x方向B-B板共界支座
As=’/rsh0xfy=××106/×80×300)=338mm2
x方向B-D板共界支座,因D区格属于角区格,不应折减。
As=mx’’/rsh0xfy=×106/×80×300)=423mm2
区格C
C区格板四周均有梁支承,其跨中和支座截面弯矩均可折减,沿y方向lb/l==<,故折减系数取
y方向跨中As=94mm2(与区格A相同)
y方向边支座,不应折减
/
As=my’/rsh0yfy=×106/×70×300)=235mm2
x方向跨中As=rsh0xfy=××106/×80×300)=169mm2
x方向支座As=mx’/rsh0xfy=××106/×180×300)=338mm2
区格D
D区格为角区格,可不进行折减
y方向跨中As=my/rsh0yfy=×106/×70×300)=124mm2
y方向边支座As=my’/rsh0yfy=×106/×70×300)=248mm2
x方向跨中As=mx/rsh0xfy=×106/×80×300)=211m2
'
x方向支座As=’/rsh0xfy=×106/×80×300)=423mm2
截面
h0
(mm2)
!
As(mm2)
配筋(mm2)
实配(mm2)
跨
中
A区格
lx
80
】
169
Φ8@200
251
ly
70
94
]
Φ8@200
251
B区格
lx
80
169
Φ8@200
#
251
ly
70
94
Φ8@200
251
C区格
lx
80
169
Φ8@200
251
ly
70
94
Φ8@
200
251
{
D区格
lx
80
211
Φ8@200
251
^
ly
70
124
Φ8@200
251
支
座
A—A
}
80
338
Φ10@200
393
A—B
70
188
/
Φ8@200
251
B边支座
70
235
Φ8@200
251
B—B
80
338
Φ10@200
393
B—D
[
80
423
Φ10@180
436
70
90
235
Φ8@200
251
C—D
70
248
Φ8@200
251
D边支座lx
80
423
Φ10@180
436
D边支座ly
)
248
241
Φ8@200
251
:
4、梁的计算
(1)支座弯矩
按弹性理论设计计算梁的支座弯矩时,可按支座弯矩等效原则,按下式将三角形荷载和梯形荷载等效为均布荷载Pe。
/
三角形荷载作用时:
(lx方向):
Pe=5/8P'
梯形荷载作用时:
(ly方向):
Pe=(1-2α12+α13)P'
其中:
P'=P×lx=(g+q)lx=×=m
α1=(lx/2)/ly=(2×=
即Pe=5/8P=5/8×=m
Pe'=(1-2×+×=m
纵向支承梁L-1设计:
横向支承梁L-1的计算简图如图所示
】
图1-5纵向支承梁L-1的计算简图
①计算跨度:
边跨:
l1=ln1+(a+b)/2=(+)/2=
+b/2=×
取小值l1=
*
中间跨:
l2=
平均跨度:
(+)/2=
跨度差:
()/=%,可按等跨连续梁计算。
②荷载计算:
梁自重:
×()×25=kN/m
梁粉刷抹灰自重:
×2×()×17=kN/m
梁自重及抹灰产生的均布荷载设计值g=×(+)=m
将三角形荷载折算成均布荷载后,作用在梁上的荷载设计值:
|
Pe+q=+=kN/m
跨内最大弯矩
由于是只考虑均布荷载,所以查混凝土结构设计附表1-4五跨梁中:
M1系数为:
,M2系数为,M3系数为,
M1—2==××=·m
M2—3==××=·m
M3—4==××=kN·m
M4—5=kN·mM5—6=kN·m
~
支座弯矩
支座弯矩系数M2=M5为:
,M3=M4为:
M1=M6=0
M2=M5==××=·m
M3=M4==××=·m
为了安全弯矩值都乘以:
M1—2=×=·m
M2—3=×=·m
—
M3—4=×=kN·m
M4—5=·m
M5—6=·m
M2=M5=×=·m
M3=M4=×=·m
横向支承梁L-2设计
横向支承梁L-2的计算简图如图所示
、
…
图1-6横向支承梁L-2的计算简图
①计算跨度:
边跨:
l1=ln1+(a+b)/2=+b/2=×
|
取小值l1=
中间跨:
l2=
平均跨度:
(+)/2=
跨度差:
()/=%,可按等跨连续梁计算。
②荷载计算:
梁自重:
×()×25=m
梁粉刷抹灰自重:
×2×()×17=m
梁自重及抹灰产生的均布荷载设计值g=×(+)=m
]
作用在梁上的荷载设计值:
Pe+q=+=kN/m
跨中最大弯矩:
由于是只考虑均布荷载,所以查附表1-2三跨梁中:
跨内最大弯矩系数:
M1为,M2为
MA—B='ly2=××=·m
MB—C='ly2=××=kN·m
MC—D=·m
支座弯矩:
)
支座弯矩系数:
Mb为,Mc为
MA=MD=0
MB=MC='ly2=××=·m
为了安全弯矩值都乘以:
MA—B=×=·m
MB—C=×=kN·m
MC—D=·m
MB=MC=×=·m
[
(2)剪力计算
纵向支承梁L-1:
查附表1-4五跨梁中
剪力系数
V1=V2L=V2R=V3L=V3R=
V4L=V4R=V5L=V5R=V6=
剪力为
V1==××=
V2L==××=
¥
V2R==××=
V3L==××=
V3R==××=
V4L==
V4R==
V5L==
V5R==V6==
横向支承梁L-2:
查附表1-2:
}
剪力系数
V1=VBL=VBR=
VCL=VCR=VD=
VA='ly=××=
VBL='ly=××=kN
VBR='ly=××=
VCL='ly=
VCR='ly=VD='ly=
!
(3)配筋计算
C30混凝土:
α1=1;fc=mm2;ft=kN/mm2
HRB335钢筋:
fy=300KN/mm2
截面尺寸如图
验算截面尺寸:
纵梁:
b=250mm,h0=h-40=460mm,hw=h0=460mm
-
hw/b=460/250=<4,取βC=
βCfcbh0=×××250×460=>Vmax=
横梁:
b=250mm,h0=h-40=560mm,hw=h0=560mm
hw/b=560/250=<4,取βC=
βCfcbh0=×××250×560=>Vmax=
正截面受弯承载力计算
根据题意,HRB335钢筋,取ξb=受弯承载力计算过程见表1—5。
计算截面
)
计算过程
跨中A-B
E-F
跨中B-C
D-E
跨中C-D
支座B、E
/
支座C、D
lx
M(kN·m)
αs=M/α1fcbh02
(
ξ=1-
<ξb=
<ξb=
<ξb=
<ξb=
<ξb=
As=α1fcbh0ξ/fy
<
(mm2)
493
214
291
691
510
选配钢筋
。
2Φ20
2Φ14
2Φ14
2Φ22
2Φ20
实配As(mm2)
628
】
308
308
760
628
计算截面
计算过程
跨中A—B
%
C—D
跨中B—C
支座B、C
ly
M
αs
ξ
<ξb=
<ξb=
ξb=
As
848
261
1074
选配钢筋
4Φ20
2Φ14
4Φ20
实配As(mm2)
1256
308
1256
(5)斜截面受剪承载力计算
lx:
=××250×460=115
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- 混凝土 双向 设计