大工-14春《钢筋混凝土结构》-离线答案某厂房单向板设计(1)

网络教育学院《钢筋混凝土结构课程设计》题目：某厂房单向板设计学习中心：学习中心专业：土木工程年级：2011年春季学号：学生：指导教师：11基本情况某多层厂房，采用内框架结构，边柱为砖柱，楼盖采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖，其标准层结构布置图1.1所示。图1.1楼面梁格布置图楼面活荷载标准值为5.0KN／㎡，自重0.6KN／㎡，板底及梁侧采用15mm厚混合砂浆粉底，采用C25混凝土；主梁和次梁采用HRB335级钢筋，其余均采用HPB235级钢筋；板伸入墙内120mm，次梁伸入墙内240mm，主梁伸入墙内370mm，柱的截面尺寸为400mm×400mm。22单向板结构设计2.1板的设计板按塑性内力重分布方法设计，按刚度条件板厚为l40≈210040＝52.5mm.按构造要求，工业房屋楼面的最小厚度为80mm，故取板厚h＝80mm.取次梁截面高度h＝450mm，截面宽度b＝200mm。板的几何尺寸和计算简图见图2.1。图2.1板的几何尺寸图2.2板的计算简图1.荷载恒荷载板自重0.08×25＝2.0KN／㎡楼面面层0.6KN／㎡天棚抹灰0.015×17＝0.26KN／㎡gk＝2.86KN／㎡使用活荷载qk＝5.0KN／㎡荷载组合设计值根据建筑结构荷载规范（GB5009—2001）的规定，对于标准值大于4KN／㎡的工业房屋楼面结构的活荷载应取γQ＝1.3，所以有：g＋q＝1.2gk＋1.3qk＝1.2×2.86＋1.3×5.0＝9.93KN／㎡g＋q＝1.35gk＋1.3×0.7×qk＝1.35×2.86＋1.3×0.7×5.0＝8.41KN／㎡取g＋q＝9.93KN／㎡2.内力计算取1m宽板带作为计算单元，各跨的计算跨度为：中间跨：l0＝ln＝2.1－0.2＝1.90m3边跨：l0＝ln＋＝2.1－0.12－0.202＋0.082＝1.92m边跨与中间跨的计算跨度相差：1.901.901.90＝0.011＜10﹪故可按等跨连续板计算内力。各截面的弯矩计算见表2.1。表2.1板的弯矩计算截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座弯矩系数1+111111+16114M=α（g＋q）l2（KN·m）1+11×9.93×1.922=3.33111×9.93×1.922=-3.331+16×9.93×1.922=2.24114×9.93×1.922=-2.562.2次梁的设计取主梁的梁高h＝650㎜，梁宽b＝250㎜。次梁的截面几何尺寸与支承情况见图2.3。图2.3次梁几何结构和支撑情况1.荷载恒荷载由板传来2.76×2＝5.52KN／m次梁自重25×0.2×（0.45－0.08）＝1.85KN／m梁侧抹灰17×（0.45－0.08）×2×0.015＝0.19KN／mgk＝7.56KN／m楼面使用活荷载qk＝5.0×2＝10.0KN／m荷载组合设计值g＋q＝1.2gk＋1.3qk＝1.2×7.56＋1.3×10＝22.072KN／mg＋q＝1.35gk＋1.3×0.7×qk＝1.35×7.56＋1.3×0.7×10＝19.306KN／m取g＋q＝22.072KN／m2.内力计算4按塑性内力重分布方法计算次梁内力。计算跨度：中间跨：l0＝ln＝6.9－0.25＝6.65m边跨：l0＝ln＋a2＝6.9－0.12－0.252＋0.242＝6.775＜1.025ln＝1.025×6.655＝6.821m边跨与中间跨的计算跨度相差：6.7756.656.65＝0.019＜10﹪故可按等跨连续梁计算内力。剪力计算时跨度取净跨。计算简图如图2.4所示。图2.4次梁计算简图次梁内力计算见表2.2、2.3。表2.2次梁弯矩计算截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座弯矩系数α1+111111+16114M=α（g+q）·l2（KN·m）1+11×22.072×6.7752=92.1-92.11+16×22.072×6.652=61-69.72表2.3次梁剪力计算截面边支座第一内支座（左）第一内支座（右）中间支座剪力系数β0.450.60.550.55V=β（g+q）·ln（KN）0.45×22.072×6.655=66.100.6×22.072×6.655=88.130.55×22.072×6.65=80.7380.732.3主梁的设计按弹性理论计算主梁内力，不考虑塑性内力重分布。取柱截面尺寸为400mm×400mm。主梁的截面尺寸与支承情况如图2.5。图2.5主梁几何尺寸及支撑情况1.荷载5恒荷载由次梁传来7.56×6.9＝52.164KN主梁自重（折算为集中荷载）0.25×（0.65－0.08）×2.1×25＝7.48KN梁侧抹灰（折算为集中荷载）2×（0.65－0.08）×2×0.015×17＝0.58KN使用活荷载Gk＝60.224KNQk＝5×2×6.9＝69KN荷载组合设计值G＋Q＝1.2Gk＋1.3Qk＝1.2×60.224＋1.3×69＝162KNG＋Q＝1.35Gk＋1.3×0.7×Qk＝1.35×60.224＋1.3×0.7×69＝144.1KN取G＝1.2×60.224＝72.3KNQ＝1.3×69＝89.7KN2.内力计算计算跨度如下：中间跨l0＝lc＝6.3m边跨l0＝ln＋b2＋a2＝6.3－0.12－0.42＋0.42＋0.372＝6.365ml0＝1.025ln＋b2＝1.025×（6.3－0.12－0.42）＋0.42＝6.33m取l0＝6.33m计算简图见图2.5图2.6主梁的计算简图各种荷载工况下的主梁内力计算见表2.4。表2.4各种荷载工况下的主梁内力计算6荷载工况计算简图内力图①②续表7③④内力计算过程见表2.5。7表2.5内力计算荷载工况弯矩剪力①M1=KGl=0.244×72.3×6.33=111.67KN·mMB=KGl=-0.267×72.3×6.33=-122.19KN·mM2=KGl=0.067×72.3×6.3=30.52KN·m*aM≈72.3×2.1-23×122.19=70.37KN·mVA=K1G=0.733×72.3=53KNV1右=VA-G=53-72.3=-19.3KNVB左=K1G=-1.267×72.3=-91.6KNVB右=K1G=1.0×72.3=72.3KNV2左=0②M1=0.289×89.7×6.33=164.09KN·mMB=-0.133×89.7×6.33=-75.52KN·mM2=-75.52KN·m*aM≈89.7×2.1-23×75.52=138.02KN·mVA=0.866×89.7=77.68KNV1右=77.68-89.7=-12.02KNVB左=-1.134×89.7=-101.72KNVB右=0③M1=-0.044×89.7×6.33=-24.98KN·mMB=-0.133×89.7×6.33=-75.52KN·mM2=0.200×89.7×6.3=113.02KN·m*aM≈23×（-75.52）=-50.35KN·mVA=-0.133×89.7=-11.93KNV1右=VB左=-11.93KNVB右=1.0×89.7=89.7KN④MB=-0.311×89.7×6.33=-176.59KN·mMc=-0.089×89.7×6.33=-50.53KN·mM1≈89.7×2.1-13×176.59=129.51KN·m*aM≈89.7×2.1-23×176.59=70.64KN·mM2=0.170×89.7×6.3=96.07KN·m*2M=89.7×2.1-23×176.59-13×50.53=53.8KN·mVA=0.689×89.7=61.80KNV1右=-89.7＋61.80=-27.9KNVB左=-1.311×89.7=-117.6KNVB右=1.222×89.7=109.61KNV2右=109.61－89.7=19.91KN最不利内力组合见图VI所示。主梁的弯矩包络图与剪力包络图见图2.7，图2.8。图2.7主梁最不利内力组合图2.8主梁的弯距及剪力包络图83配筋图3.1板的配筋图取板的截面有效高度h0＝65㎜，各截面的配筋计算见表3.1。表3.1板的正截面承载力计算截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座在平面图中的位置①～⑧轴间①～⑧轴间①～②⑦～⑧轴间②～⑦轴间①～②⑦～⑧轴间②～⑦轴间M（KN·m）3.33-3.332.241.79-2.56-1.79α0=20cMbhf0.0660.0660.0450.0360.0510.03600γ0.5(112α)0.9660.9660.9770.9820.9740.982AS=y00Mγhf249.5249.5165.7132190132选配钢筋φ8＠120φ8＠160φ8＠190φ8＠200φ8＠190φ8＠200实配钢筋面积（mm2）4193142652512652513.2次梁的配筋图次梁跨中截面按T形截面进行计算，其翼缘宽度取二者中的较小者：'fb＝l3＝6.653＝2.217m'fb＝b＋sn＝0.2＋1.90＝2.1m故取'fb＝2.1m。判别各跨中截面属于哪一类T形截面，取h0＝450－35＝415mm，则：'''fffc0hbhf(h)2=2100×80×11.9×（415-802）=749.7KN•m＞92.1KN•m故属于第一类T形截面。支座截面按矩形截面计算，第一内支座截面按两排筋考虑，取h0＝450－60＝390mm；中间支座按一排筋考虑，取h0＝450－35＝415mm。次梁正截面承载力计算见表3.2。9表3.2次梁正截面承载力计算截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座M（KN·m）92.1-92.161-69.72α0=20cMbhf292100000210041511.9=0.0229210000020039011.9=0.254261000000210041511.9=0.01426972000021041511.9=0.170ξ=112α0.02＜bξ=0.550.299＜0.350.014＜bξ=0.550.188＜0.3500γ=(1+12α)0.990.850.9930.906AS=y00Mγhf（mm2）921000000.99415300=747.2921000000.85390300=926.1610000000.993415300=493.4697200000.906415300=618.1选配钢筋3φ184φ181φ18+2φ142φ14+2φ18实配钢筋面积（mm2）7631017563817次梁斜截面承载力计算见表3.3。表3.3次梁斜截面承载力计算截面边支座第一内支座（左）第一内支座（右）中间支座V（KN）66.1088.1380.7380.730.25βcbh0fc（N）0.25×1.0×200×415×11.9=246925＞V0.25×1.0×200×390×11.9=232050＞V232050＞V246925＞V0.7ftbh00.7×1.27×200×415=73787＞V0.7×1.27×200×390=69342＜V69342＜V73787＜V箍筋肢数、直径2φ82φ82φ82φ8Asv=nAsv1（mm2）2×50.3=100.6100.6100.6100.6001.250.7yvsvtSfAhVfbh按构造配筋548.2904.4200实配箍筋间距S（mm）1301302002003.3主梁的配筋图主梁跨中截面按T形截面计算，其翼缘宽度取二者中的较小者：'fb＝l3＝6.33＝2.1m'fb＝b＋sn＝6.9m取'fb＝2100mm，取h0＝650－35＝615mm。判别T形截面类别：10'''fffc0hbhf(h)2=2100×80×11.9×（615－802）=1149540000KN•m＞M1=275.76KN•m故属于第一类T形截面。主梁支座截面按矩形截面计算，取h0＝650－70＝580mm。主梁的截面承载力见表3.4。表3.4主梁正截面