《混凝土结构设计》课程设计
专 业: _ __
班 级:
学 号:
姓 名:
指导老师:
设计题号:
混凝土结构课程设计
一、设计资料
:
1、气象资料
基本风压值:W0=0.3KN/m2
基本雪压值:S0=0
2、水文地质资料
耕植土及填土量最大深度为 -1.5m
持力层:碎石夹砂土、容许承载力q=200KN/m2
3、材料供应
砖标号:MU10、MU7.5实心粘土砖
砂浆标号:M5、M2.5(建议底层采用M5,其余各层用M2.5)
混凝土:C20、C10
钢筋:Ⅰ级()、Ⅱ级()、冷拔低碳钢丝(6以上)
钢筋混凝土构件:所有的梁、板、过梁、雨棚等构件均在现场预制,在教学楼现场安装。楼梯在教学楼现场内现浇。
(二)结构设计
1、结构方案
本工程采用混合结构体系,砖墙承重;钢筋砼预制平面楼(屋)盖。
2、使用荷载
①屋面可变荷载:按不上人无眠取0.7KN/m2
②楼面可变荷载:走廊、楼梯、厕所2.5 KN/m2,其余房间内可变荷载1.5 KN/m2。
③材料标准重量
各种墙体重量 附表1
门窗重量:(KN/m2)
木窗:0.2~0.3; 钢窗:0.4~0.45
木门:0.1~0.2; 铁门:0.4~0.45
材料标准容重(KN/m2):
普通实心砖19KN/m3、混合砂浆KN/m3、素砼23 KN/m3、钢筋砼25 KN/m3。
④屋顶女儿墙厚240mm,高900mm。
⑤屋面采用油毡防水屋面,二毡三油0.35 KN/m2。
⑥楼面瓜米石地面按0.65 KN/m2。
。
二、屋盖设计
(一)屋面板的选型:
屋面外加荷载:
油毡防水层 0.35 KN/m2
15mm厚砼找平层 0.015×23=0.345 KN/m2
15mm厚板底抹灰 0.015×23=0.255 KN/m2
外加荷载标准值 0.95 KN/m2
活载标准值 0.7 KN/m2
外加荷载设计值:P=0.955×1.2+0.7×1.4=2.126 KN/m2
∴屋面预制板选用6块YKB30063和1块YKB30093
(二)屋面梁的设计:
屋面板传来的恒载标准值 0.95+2=2.95 KN/m2
屋面板传来的恒载设计值 2.95×1.2=3.54 KN/m2
屋面板传来的活载标准值 0.7 KN/m2
屋面板传来的活载设计值 0.7×1.4=0.98 KN/m2
h=(1/18~1/8)×6000=333~750mm,取h=600mm
b=(1/3~1/2)×450=150~225mm,取b=200mm
作用在梁上的线荷载设计值:
(3.54+0.98)×3+1.2×(0.45×0.2×23+0.015×17×0.2+2×0.015×17×0.45)=16.38 KN/m2
==0.181
取216+114,As=555.9mm2
抗剪承载力满足要求,按构造配置箍筋,选用Φ8@300。
∵,∴在梁的两侧面沿高度各布置114,架立筋选用214。
三、楼盖设计
(一)楼面外加荷载:
15mm厚砼找平层 0.015×23=0.345KN/m2
瓜米石地面 0.65 KN/m2
15mm厚板底抹灰 0.015×23=0.255 KN/m2
外加荷载标准值 1.25 KN/m2
活载标准值 2.5 KN/m2
外加荷载设计值 1.25×1.2+2.5×1.4=5KN/m2
∴屋面预制板选用5块YKB30095和1块YKB30065
(二)楼面梁的设计:
楼面板传来的恒载标准值 1.25+2=3.25 KN/m2
楼面板传来的恒载设计值 3.25×1.2=3.9 KN/m2
楼面板传来的活载标准值 2.5 KN/m2
楼面板传来的活载设计值 2.5×1.4=3.5 KN/m2
作用在梁上的线荷载设计值:
(3.9+2.5)×3+1.2×(0.45×0.2×23+0.015×17×0.2+2×0.015×17×0.45)=20.82KN/m2
==0.23
取116+218,As=701.1mm2
抗剪承载力满足要求,按构造配置箍筋,选用Φ8@300。
∵,∴在梁的两侧面沿高度各布置114,架立筋选用214。
四、墙体设计
(一)荷载计算:
(1)梁重(包括抹灰在内):
标准值: [0.2×0.45×25+0.02×(2×0.45+0.2)×17]×5.4=14.2KN
设计值: 1.2×14.2=17.04KN
(2)算单元的墙体荷载:
塑钢窗 0.4KN/m2
①女儿墙自重
标准值 0.5×3×5.24=7.68KN
设计值 1.2×7.68=9.43KN
②屋面梁高度范围内的墙体自重
标准值 0.5×3×5.24=7.68KN
设计值 1.2×7.68=9.43KN
③每层墙体自重(窗口在尺寸为1750mm×2100mm)
标准值 (3×3.61.75×1.8)×5.24+1.75×1.8×0.4=38.60KN
设计值 1.2×38.60=46.32KN
(二)高厚比验算:
①外纵墙高厚比验算
横墙最大间距S=9m,底层层高H=3.6+0.45+0.5=4.55m
∵H<S<2H,根据刚性方案,查表158得,
H0=0.4H+0.2S=0.4×4.55+0.2×9=3.62m
外纵墙为承重墙,故=1.0
外纵墙没开间有尺寸为1750mm×1800mm的窗口,则
=10.4·=10.4×=0.77
外纵墙设有带壁柱,=477mm
=1+=1+1.5×=1.245
当砂浆强度等级为M5时,墙的允许高厚比[]=24
===7.59≤[]=23 ,满足要求。
②内横墙高厚比验算
纵墙间距S=5.4m,墙高H=4.55,所以H<S<2H,根据刚性方案,由表158得:=0.4s+0.2H=0.4×5.4+0.2×4.55=3.07m
,满足要求。
(三)外纵墙承载力验算:
取如图所示上端ⅠⅠ、下端ⅡⅡ截面作为控制截面。
1、底层墙体承载力验算:
①内力计算
根据梁、板的平面布置及计算单元的平面尺寸可得本层楼盖传来的竖向荷载
标准值 (2.75×3×5.4+14.2)/2=29.38KN
设计值 (3.6×3×5.4+17.04)/2=37.68KN
梁的有效支承长度
底层楼盖竖向荷载作用于墙上端截面ⅠⅠ的偏心矩
由风载引起截面ⅠⅠ的弯矩值
M=
由上层竖向偏心荷载引起底层墙截面ⅠⅠ的弯矩设计值
M=37.68×0.176=6.63KN·m
则,截面ⅠⅠ的弯矩设计值
M=1.10×1.4+6.63=8.17KN·m
底层墙上端截面ⅠⅠ处的轴力设计值
9.43+9.43+25.74+46.32+37.68+37.68+46.32+46.32+37.68=296.6KN
底层墙下端截面ⅡⅡ处的轴力设计值
296.6+1.2×56.28=364.14KN
②承载力验算
⑴ 墙上端截面ⅠⅠ
,
查表11111得,=0.76
,满足要求。
⑵ 墙下端截面ⅡⅡ
荷载设计值引起的偏心矩
查表11111得,=0.88
,满足要求。
2、砌体局部受压计算
以窗间墙第一墙垛为例,墙垛截面如图,混凝土梁截面为200mm×450mm,支承载长度=370mm,=1.5N/
=173.2×200=34640
168100
墙体的上部荷载设计值 N=296.6KN
由于,所以,
,满足要求。
五、楼梯设计
1、梯段板设计
取板厚h=120mm,板倾角,。取1m宽板带计算。
①荷载计算
瓜米石地面 0.65 KN/m2
自重 0.5×0.3×2.5/0.3+0.12×25×0.894=1.88KN/m2
15mm厚板底抹灰 0.015×23=0.255 KN/m2
恒载标准值 1.25 KN/m2
活载标准值 1.5 KN/m2
总荷载设计值 P=6.6×1.2+2.5×1.4=3.6 KN/m2
②板水平计算跨度,弯矩设计值,
板的有效高度,则
==0.130,,,
选用Φ10@200,As=654mm2,按构造要求每级踏步1根
2、平台板设计
设平台板厚h=70mm,取1m宽板带计算。
①荷载计算
瓜米石地面 0.65 KN/m2
70厚混凝土板自重 0.7×25=1.75KN/m2
15mm厚板底抹灰 0.015×23=0.255 KN/m2
恒载标准值 2.75 KN/m2
活载标准值 2.5 KN/m2
总荷载设计值 P=2.75×1.2+2.5×1.4=6.79 KN/m2
②截面设计
板的有效厚度,计算跨度,弯矩设计值
==0.088,,,
选用Φ@200,As=218mm2。
3、平台梁设计
设平台梁的尺寸为200mm×350mm
①荷载计算
总荷载设计值:
②截面设计
计算跨度,
弯矩设计值,
剪力设计值。
截面按倒L形计算,,梁的有效高度,经判别截面属于第一类T形截面。
==0.067,,,
选用2Φ16,As=402mm2。
箍筋按构造配置,选用Φ6@200。
第二篇:混凝土楼盖 课程设计任务书
混 凝 土 楼 盖 课 程 设 计
一、 设计任务书
二、 设计指导书
三、 设计计算书
专业____
班级____
姓名 ___
设计号____
设计时间 年 月 日
混 凝 土 楼 盖 课 程 设 计
一、 设 计 任 务 书
1、 设计资料
⑴、某工业仓库楼盖,平面轴线尺寸如图1示。其中纵向尺寸为5×A,横向尺寸为3×B;(见下列组合) 楼盖尺寸A、B由指导教师给定;外围墙体为砖墙,采用MU10烧结普通砖、M5混合砂浆砌筑,其中纵墙厚度为370mm,横墙厚度为240mm;轴线通过各墙体截面中心线。楼梯间设在该平面之外(本课程设计时不考虑) 。
A1=6000;A2=6600; A3=6900;A4=7200;A5=7500;A6=7800;A7=8100; B1=6600 ;B2=6900;B3=7200;B4=7500;B5=7800;B6=8100;B7=8400; ⑵、本设计中内柱为钢筋混凝土柱,截面尺寸为350mm×350mm;
⑶、楼面采用水磨石面层,自重标准值0.65kN/m;顶棚为混合砂浆抹灰20mm厚,自重标准值17kN/m3;钢筋混凝土自重标准值按25kN/m3计算。 ⑷、混凝土强度等级:C25;
⑸、楼面活荷载标准值qk(kN/m2)分别为:
2
2、 设计内容
⑴、按指导教师给定的设计号进行设计(设计号的给定方式为:A×B×q×,如
A1B3q2等等),编制设计计算书;
⑵、用2号图纸2张或1号图纸1张绘制楼盖结构施工图,包括结构平面
布置图、板配筋图、次梁及主梁配筋图(铅笔图完成) 。
3、 设计要求
⑴、计算书应书写清楚,字体端正,主要计算步骤、计算公式、计算简图
均应列入,并尽量利用表格编制计算过程;
⑵、图面应整洁,布置应匀称,字体和线条应符合建筑结构制图标准。
图1 楼盖平面轴线尺寸
二、楼盖课程设计指导书
1、 结构平面布置
按给定的设计号进行单向板肋形楼盖布置,各构件按类型编号,主梁一般沿横向设置;梁系应贯通,布置应规整,同类构件截面尺寸应尽可能统一;
2、 设计计算
⑴、按构造规定选择板、次梁和主梁截面尺寸;
⑵、单向板和次梁采用塑性内力重分布方法计算,利用相应弯矩系数和剪力系数求内力,列表计算截面配筋;主梁采用弹性理论方法计算、按连续梁考虑,分别计算恒荷载和各最不利布置活荷载作用下的内力,绘制弯矩包络图和剪力包络图,列表计算截面配筋;进行主粱附加横向钢筋的计算。
3、 绘图
绘图可按教材的传统方法绘制;也可采用平面整体绘图方法(平法),但必
须画出相应节点构造并编制钢筋表.
⑴、当采用2号图纸绘图时,其中一张图纸绘制结构平面布置图及梁配筋图(结施01),另一张绘制主梁的弯矩包络图、材料图和主梁配筋图(结施02);
⑵、绘图时先用硬铅打底,后按规定加粗、加深。
⑶、设计图纸的图签可按如下内容要求编制:其中图别为:结施;图号分别为01(此时图纸内容填写: 结构平面有布置、现浇板配筋、次梁配筋图)、02(此时图纸内容填写: 主梁配筋图)。
三、 设 计 计 算 书
(设计号 A_ B _ q_ )
(一) 楼盖的结构平面布置
根据给出的平面尺寸,确定主梁沿房屋横向布置,故主梁跨度为B=__m;次梁跨度
为A=__m。主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为B/3=__m。楼盖的结构平面布置图
见图1。
图1 楼盖的结构平面布置图
(二) 构件截面尺寸选择(注:以下尺寸单位凡未注明者,均为mm)
1、板
按照跨高比条件,要求连续单向板厚h≥L/40(L为板的短向跨长),此时 h≥
mm。 对工业楼面而言,板厚不应小于80,故取板厚h=__mm。
2、次梁
次梁截面高度应满足 h = L/18~L/12 =A/18~A/12=__~__ ,故选取h=
__mm,并取截面宽度b= __mm。
3、主梁
主梁截面高度应满足h= L/15~L/10 =B/15 ~B/10=__~__,故选取h=
__mm,并取截面宽度b= __mm。
(三) 板的设计计算
1、荷载
板的恒荷载标准值gk:
2 水磨石面层 0.65kN/m
2 __mm厚钢筋混凝土板 __×25=___kN/m
2 顶棚混合砂浆抹灰20mm厚 0.02 ×17=___kN/m
2 gk = ___kN/m
2 取恒荷载分项系数1.2,恒荷载设计值g =1.2×___=___kN/m
22而本设计中楼面活荷载标准值qk=__kN/m,该值大于4kN/m,故取活荷载分项系
数1.3,则
2 板的活荷载设计值q =1.3×___=___kN/m
2 板荷载设计值 g+q =___ +___ = ___kN/m
2、计算简图
现浇板在墙上的支承长度取为120,而次梁截面宽度b= __,板按塑性内力重分
布进行设计,则计算跨度为
边跨l 01= B/3+ h/2 -185 -b/2=__/3 +__/2 -185-__/2 =___mm;
中间跨l 02= B/3 -b =___mm
跨度相差小于10%,按等跨连续板进行计算。取1m宽板带为计算单元,b=1000mm;计算简图如图2所示。
图2 板的计算简图
3、板的弯矩设计值
对①~②及⑤~⑥的板带,其弯矩系数分别为: 边跨跨中,1/11; 第一内支
2
座,-1/11;中间跨跨中,1/16;中间支座,-1/14。弯矩设计值=( g+q) l 0×系数,故
边跨跨中 M1=___×___ /11 = ___kN.m
第一内支座 MB= - ___×___/11 =-___kN.m (注:此时跨度可取相邻跨较大值)
中间跨跨中 M2=___×___ /16 = ___kN.m
中间支座 Mc=-___×___/14=-___kN.m
4、板的配筋计算
2
由板厚h=__mm,则h0=h-20=__mm;C25混凝土,fc=11.9N/mm;板钢筋采用
2
HPB235级,fy=210N/mm 。配筋计算过程见表1。
表1 板的配筋计算
70_200mm间,超过该范围时可重选d;
2、对轴线②~⑤板带的中间支座和中间跨跨中,其弯矩设计值可降低20% ,为方便起见,可直接对钢筋面积近似折减20% .
(四) 次梁的设计计算
次梁按考虑内力重分布方法设计,按照从属面积的有关规定,可不考虑活荷载的折减。
1.荷载设计值
1)次梁的恒荷载设计值:
①由已选定的次梁截面尺寸b及h,可得次梁的自重g1k为
g1k=25bh=25×___×___=___ kN/m (其中b,h 均以m 计 )
(注:在次梁自重的计算中,未扣除板厚,也未计入梁侧粉刷,二者相抵误差不大,但较为简便,可用于实际设计。主梁自重的计算相同。)
②板传下 g2k= gk×B/3=___× ___/3=___ kN/m (gk为板上荷载 ) 则
次梁的恒荷载设计值g = 1.2(g1k + g2k )=1.2(___+___) =___kN/m
2)次梁的活荷载设计值
活荷载设计值 q=板话荷载设计值×B/3 =___×___/3 =___ kN/m
3)次梁的荷载设计值
g+q =___+___ =___ kN/m
2. 次梁的计算简图
次梁在砖墙上的支承长度a=240mm,主梁截面尺寸b×h=___×___mm,则次梁的计算跨度为
边跨 l 01=ln1+a/2 = A – b/2 = ___mm;
中间跨 l 02= ln2 = A –b =___ mm;
各跨跨度相差小于10%,按等跨连续梁进行计算, 计算简图见图3。
图3 次梁的计算简图
3.内力设计值
1)弯矩设计值
2边跨跨中 M1 =(g+q )l 01 /11 = ___×___/11 =___ kN.m
第一内支座 MB = - M1 = - ___ kN.m
2中间跨跨中 M2=(g+q )l 02 /16 =___×___/16 =___kN.m
2笫一内支座右 Mc= -(g+q )l 02 /14 = - ___×___/14 = -___kN.m
2)剪力设计值
根据各支座处剪力系数,有
边支座 VA= 0.45(g+q)ln1 =0.45×___×___ =___kN
笫一内支座左 VBL= 0.60(g+q)ln1 =0.60×___×___ =___kN
笫一内支座右 VBR=中间支座 Vc = 0.55(g+q)ln2 =0.55×___×___ =___ kN
4.承载力计算
取as=35mm, 则 h0 =h- as=___ -35 =___mm 1) 正截面受弯承载力
,
跨中截面按T形截面计算,其受压翼缘宽度bf为 A/3 =__ 及 B/3 =___ 中较小
,
值, 故取bf =___ mm. 支座截面按矩形截面计算. T形截面的判别:
fc bf,hf,(h0-0.5 hf, ) =__________________kN.m
为_类T形.
计算过程列表如下(表2)
表2 次梁正截面受弯承载力计算
f 2.纵向受力钢筋采用HRB__ 级,fy=__ N/mm .?b= ___,支座处应满足?
2
?0.35 的要
求.
2) 斜截面受剪承载力 ① 截面尺寸验算
因次梁截面h/b <4,故hww/b<4,则因
0.25fcbh0 =0.25×___×___×___ = ___kN __Vmax 截面尺寸___要求.
② 配箍计算
采用双肢箍,且不考虑弯起钢筋抗剪.计算过程列表如下(表3)
配箍计算值按如下原则确定:当剪力设计值小于0.7ftbh0 时,直接按构造要求; 当剪力设计值介于0.7ftbh0 和ftbh0时, 按最小配箍率计算确定; 当剪力设计值大于ftbh0时,按如下公式计算确定
AsVV?0.7ftbh0
?
s1.25fyvh0
实配箍筋在配箍计算值基础上增加20%以保证塑性铰转动能力.
表3 次梁斜截面受剪承载力计算
四、主梁的设计计算
主梁按弹性理论设计。承受次梁传下的集中荷载及主梁自重。为简化计算,将主梁自重化为集中荷载。
1.荷载设计值
1)主梁的恒荷载设计值G:
①由已选定的主梁截面尺寸b及h,可得主梁的自重设计值G1
G1 =1.2*25bh*B/3=1.2*25×___×___×___/3=___ kN ②次梁传下G2
G2 =g*A =___×___ =___ kN (g为次梁的恒荷载设计值) G = G1 + G2 = ___+___ =___ kN 2)主梁的活荷载设计值Q
Q = q*A =___×___ =___ kN (q为次梁的活荷载设计值)
G和Q 作用在主次梁相交处的支座位置. 2.计算简图
主梁端部支承在370mm砖墙上,支承长度a=370mm;中间支承在350mm×350mm的混凝土柱上. 主梁按弹性理论设计时,计算跨度可取支座中心线间距离. 本设计按连续梁进行,且为等跨度, 计算跨度l0= B ;计算简图见图4。
图4 主梁的计算简图
3.内力设计值及包络图
1)弯矩设计值
利用查表得出的系数k1、k2,可得 M=k1GL+k2QL,列表计算如下(表4)
跨作用活载,项次⑤为2跨和3跨作用活载。
2)剪力设计值 剪力设计值 V =k3G +k4Q ,系数利用表格查出,计算结果如表5,相应项次对应的计算
简图与表
4相同.
注:C支座剪力与B支座反对称,即3) 弯矩和剪力包络图
根据结构对称性及荷载作用特点,可画出弯矩和剪力包络图见图5 .
图5 弯矩和剪力包络图
4)承载力计算
22
主梁采用C25混凝土,fc=11.9N/mm;ft=1.27N/mm;纵向受力钢筋采用HRB400级,
fy=360N/mm2 ;箍筋采HPB235级,fyv=210N/mm2。
① 正截面受弯承载力计算
,
跨中截面按T形截面计算,其受压翼缘宽度bf按规范要求
,,
为 B/3 =___及A=___ 中较小值, 且bf/h =___, 故取bf =___ mm.
支座截面按矩形截面计算,b×h=___mm×___mm.支座边弯矩设计值MB可取支座中心线组合值-V0*b/2=___ -___×___/2 =___ kN.m (其中V0为简支梁相应剪力值,V0= G +Q =___ kN ).支座截面按两排钢筋布置,as =70mm; T形截面的判别(按一排钢筋布置,as=35mm)
fc bf,hf,(h0-0.5 hf, ) =__________________ =___kN.m
为_类T形.
计算过程见表6, 钢筋的弯起和截断按弯矩包络图确定.
表6 主梁正截面受弯承载力计算
f②斜截面受剪承载力计算
⑴ 截面尺寸验算
,
hww =h0 - hf = ___ - ___ = ___ mm
hww/b =___/___ = ___ < 4
且 0.25fcbh0 =0.25 ×11.9×___×___ = ___kN
故截面尺寸______.
⑵ 构造配箍验算
0.7 ftbh0 =0.7×1.27×___×___ =
ftbh0 =______ N
⑶ 箍筋和弯起钢筋计算
方案1:仅选择箍筋
分段计算
① A支座附近
VA<Vcs = 0.7 ftbh0 + 1.25fyv
1/s?
则 s= mm,选用______双肢箍.
② B支座附近
VB<Vcs = 0.7 ftbh0 + 1.25fyv
1/s?
则 s= mm,选用______双肢箍.
方案2:选择箍筋和弯起钢筋
拟在B支座附近配弯起钢筋,可先由A支座剪力确定跨内箍筋,则由
VA<Vcs = 0.7 ftbh0 + 1.25fyv
1/s?
则 s= mm,选用______双肢箍.
由于支座B至集中荷载该段剪力值不变化,故弯起钢筋及鸭筋应满足抗剪间距要求(最末一排应在集中荷载处即次梁位置处弯起),当选用时,
。由 Vsb=VB-VA=fyAsb sin 45则Asb=
利用跨内正弯矩钢筋2根分别弯起并选_________鸭筋
5)附加横向钢筋计算
次梁传下集中力F1 =G2 +Q = ___+___ =___ kN, h1 =主梁高 –次梁高 = ___-___=___mm , 附加箍筋布置在次梁两侧各h1+b=___mm范围内(b为次梁宽),选Φ 8双肢箍均布,则由F1 =2fyAsbsinα +mfyvAsv 有 Asvh0 ,选Φ 8双肢箍 sV?0.7ftbh0 = 1.25fyvAsvh0Asvh0 ,选Φ 8双肢箍 sV?0.7ftbh0 = 1.25fyvAsvh0Asvh0 ,选Φ 8双肢箍 sV?0.7ftbh0 = 1.25fyvAsvh0
m?F1?2fyASbsin?
fyvAsv?
取m =__.(m应为偶数)
五、施工图的绘制 见图纸