中国矿业大学《结构设计原理》课程设计钢筋混凝土部分

中国矿业大学力学与建筑工程学院《结构设计原理》课程设计第1页第一部分：钢筋混凝土（中国矿业大学力学与建筑工程学院土木11-7班xx）一、设计资料某二层框架结构，柱网布置见附图1。底层层高3.9m，二层层高4.5m，基础顶面到室内距离0.635m，框架柱截面尺寸为450mm450mm，结构安全等级为二级，环境类别为一类。面层做法：按江苏省标准图集苏J01-20057/3采用水磨石楼面(15mm厚水磨石面层，20m水泥砂浆打底，荷载标准值取20.65kN/m)；该楼盖无其它特殊要求。设计时按双向板楼盖设计。顶棚处理：20厚混合砂浆抹灰,荷载标准值取20.3kN/m。活载取值：26.1kN/mkq材料选用：C30混凝土；梁内纵向受力钢筋采用HRB400，其余钢筋均采用HRB335。（ L18100mm， L29000mm）二、设计计算内容1.确定结构平面布置图；2.板的设计（3.865标高楼板，弹性方法）（1）板的内力计算（2）强度计算（3）绘制配筋图3.次梁设计（3.865标高次梁，弹性方法）(1)内力计算(2）强度计算(3）绘制配筋图4.主梁设计（3.865标高③轴主梁，弹性方法）(1）内力计算(2）强度计算(3）选配钢筋、绘制材料抵抗弯矩图及配筋图三、设计过程1.结构平面布置图见图1。2.楼板计算(1)尺寸估算①由于主梁两端均与柱刚接，按弹性理论设计。主梁计算长度09000mmcll。查表,主梁001.2/10~/151.29000/10~9000/151080~720mmhll（）（），取中国矿业大学力学与建筑工程学院《结构设计原理》课程设计第2页900mmh；宽度/3~/2900/3~900/2300~450mmbhh，取350mmb；图1楼盖结构平面布置图②由于次梁两端均与主梁整浇，按弹性理论设计。次梁中间跨计算长度08100mmcll；次梁边跨计算长度08100+450/48123mmcll（）；查表,次梁001.1/12~/181.18123/12~8123/18753~502mmhll（）（），取650mmh。宽度/3~/2650/3~650/2217~375mmbhh，取300mmb。③由于楼板两端均与主梁整浇，按弹性理论设计。计算跨度08213mmxl（C、D区隔），08100mmxl（A、B、E区隔），04500mmyl。各区板的计算跨度见表1。查表，楼板0/504500/5090mmyhl（），考虑到楼面活荷载比较大及其他影响，取100mmh。（2）荷载计算荷载标准值面层水磨石楼面（水泥浆打底）20.65kN/m结构层90mm厚楼板20.1252.50kN/m平顶20.30kN/m恒载标准值23.45kN/mkg活载标准值26.20kN/mkq荷载设计值由可变荷载控制的组合21.23.451.41.06.112.68kN/mgq（）由永久荷载控制的组合2k1.353.451.41.00.76.110.64N/mgq（）故荷载设计值由可变荷载效应控制，板内力计算时取212.68kN/mpgq（）中国矿业大学力学与建筑工程学院《结构设计原理》课程设计第3页（3）内力计算双向板按弹性理论计算内力，在求各区板内最大弯矩时，按恒荷载满布及活荷载棋盘式布置，取荷载：'21.23.451.41.06.1kN/m2/28.41qpg（）'21.41.06.1/24.27kN/m2qq（）在'p作用下，各支座可视为固定，某些区隔板跨内最大正弯矩不在板的中心点处；在'q作用下，各区格板四周均可视为简支，跨内最大正弯矩则在板的中心点处，计算时可近似取二者之和作为跨内最大正弯矩值。在求各中间支座最大负弯矩时，按恒荷载及活荷载均满布各区隔板计算，取荷载：212.68kN/mpgq（）。计算时，泊松比取1/6，各区板的计算列于表1。表1各区隔板内力计算区隔ABCDElx/m8.18.18.2138.2138.1ly/m4.54.54.54.54.5ly/lx0.5560.5560.5480.5480.556mx/kN·m·m-1(0.00584+0.03828/6)×8.41×4.52+(0.02138+0.08834/6)×4.27×4.52=5.205.20(0.00553+0.02560/6)×8.41×4.52+(0.02086+0.08949/6)×4.27×4.52=4.764.765.20mx/kN·m·m-1(0.03828+0.00584/6)×8.41×4.52+(0.08834+0.02138/6)×4.27×4.52=14.6314.63(0.00553+0.02560/6)×8.41×4.52+(0.02086+0.08949/6)×4.27×4.52=4.764.7614.63m0x/kN·m·m-10.05710×12.68×4.52=14.6614.660.05710×12.68×4.52=14.6614.6614.66m0x/kN·m·m-10.08115×12.68×4.52=20.8420.840.08146×12.68×4.52=20.9220.9220.84四周与梁整体连接的板区隔，计算所得的弯矩值，根据下列情况予以折减：中间跨的跨中截面及中间支座为20%；边跨的跨中截面以及从楼板边缘算起的第二支座截面：当/1.5bll时为20%，当时为1.5/2bll时为10%。l为垂直于楼板边缘方向的计算跨度，bl为沿楼板边缘方向的计算跨度。各区隔折减系数见表2。（4）配筋计算各跨中、支座弯矩已求得，即可近似按0/ssyAMhf（）算出相应的钢筋面积。由于板的配筋率一般较低，故近似取内力臂系数0.9s。截面有效高度的选定：跨中截面，短跨方向0201002080mmyhh（），长跨方向0201002080mmxhh（）；支座截面近似取0020xyhhh中国矿业大学力学与建筑工程学院《结构设计原理》课程设计第4页1002080mm（）。配筋计算见表2。表2板正截面承载力计算截面h0/m原弯矩M/kN·m·m-1折减系数折减后M/kN·m·m-1计算As/mm2·m-1钢筋选配实配As/mm2·m-1跨中A区格lx方向705.200.84.16220B6@125226ly方向8014.630.811.70542B8@90559B区格lx方向705.200.94.68248B6@110257ly方向8014.630.913.17610B10@125628C区格lx方向704.760.83.81201B6@130218ly方向8012.560.810.05465B10@160491D区格lx方向704.761.04.76252B6@110257ly方向8012.561.012.56581B10@130604E区格lx方向705.201.05.20275B8@180279ly方向8014.631.014.63677B10@110714支座A－A(lx方向)80-14.660.8-11.73543B10@140561A－A(ly方向)80-20.840.8-16.67772B10@100785A－B80-20.840.9-18.76868B12@130870A－C80-14.660.9-13.19611B8@90559A－D80-14.661.0-14.66679B10@110714A－E80-20.841.0-20.84965B12@1101028B－B80-14.661.0-14.66679B10@110714B－D80-14.661.0-14.66679B10@110714B－E80-14.661.0-14.66679B10@110714中国矿业大学力学与建筑工程学院《结构设计原理》课程设计第5页C－C80-20.921.0-20.92969B12@1101028C－D80-20.921.0-20.92969B12@1101028B边支座80-20.841.0-20.84965B12@1101028C边支座80-14.661.0-14.66679B10@110714D边支座(lx方向)80-14.661.0-14.66679B10@110714D边支座(ly方向)80-20.841.0-20.84965B12@11010283.次梁计算根据荷载就近向板支承边传递的原则近似确定：从板区隔的四角45分角线与平行于长边的中线相交，将每一区隔分为四块，每块小板上的荷载就近传递至支承梁上。因此，除梁自重（均布荷载）和直接作用在梁上的荷载（分布荷载或集中荷载）外，沿区隔板长边方向的支承梁（次梁）上荷载为梯形分布，短边方向的支承梁（主梁）上为三角形分布。（1）荷载计算（中间梁）板传来的恒载（梯形）恒载标准值3.454.515.kNm3/5kg（）活载标准值6.14.527.45kN/mkq（）次梁自重250.3(0.650.1)4.13kN/m（）粉刷层重20.30.650.10.33kN/m（）次梁及粉刷4.92kN/mGKg由可变荷载控制的组合1.215.531.24.461.427.45gq18.635.3538.462.41kN/m（）由永久荷载控制的组合1.3515.531.354.461.40.727.45gq20.966.0126.9053.87kN/m（）故荷载设计值由可变荷载效应控制。对于边梁，计算方法同中间梁，设计时可以根据中间梁配筋，此方法是偏于安全的。（2）计算简图次梁计算简图见图2。中国矿业大学力学与建筑工程学院《结构设计原理》课程设计第6页图2次梁的计算简图（3）内力计算次梁按弹性理论计算内力，应该考虑活载的不利布置，板传来的恒载为梯形分布荷载，梁自重为均布荷载，分别按照梯形荷载和均布荷载可以直接查表得相应的系数，从而计算相应的最大最小内力，次梁最大弯矩计算结果见表3，次梁剪力计算结果见表4。（4）正截面配筋计算次梁跨中截面按T形截面进行受弯承载力计算。翼缘宽度边跨和跨中均按下面的较小值采用：'0/38100/32700mmfbl（），'04500mmfbbS,故取'2700mmfb。跨中截面按一排钢筋考虑，故取065035615mmh，翼缘厚度'100mmfh，支座截面按两排钢筋考虑，故取0585mmh。因'''1061.014.32700100615100/221811/20cffffbhhh（）Nm（），其值均大于跨中弯矩设计值的最大值353.41kNm（），故各跨中截面均属于第一类T型截面。支座按矩形截面计算。次梁正截面受剪承载力计算结果见表5。（5）次梁斜截面受剪承载力计算次梁斜截面受剪承载力计算见表6。（6）计算结果及次梁的构造要求，绘次梁配筋图，见大图。表3次梁弯矩计算边跨B支座第1中跨C支座第2中跨计算跨度L/m8.2138.15658.18.18.1a/m2.252.252.252.252.25A2=l2-2a2+a3/l8.2132-2×2.252+2.252/8.213=58.715357.800056.891356.891356.8913B2=a2/12-0.125a3/l2.252/12-0.125×2.253/8.213=0.24850.24730.24610.24610.2461均布恒载/kN·m-15.355.355.355.355.35梯形恒载/kN·m-118.6318.6318.6318.6318.63梯形活载/kN·m-138.4338.4338.4338.4338.43梯形荷载产生的Mmax/kN·m(0.0781×18.63+0.1×38.43)×58.7153+(18.63+38.43)×0.2485=325.25-