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《混凝土結(jié)構設計》任務書 整體式肋梁樓蓋 一 設計題目 某多層建筑物，平面布置如圖所示。主體建筑的樓蓋擬采用整體式鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋，要求對第二層樓蓋進行設計。 二 目的要求 房屋結(jié)構設計是教學計劃中一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)和提高學生的基本技能，鞏固所學的理論知識和啟發(fā)學生對實際結(jié)構的認識具有重要作用。 1. 了解鋼筋混凝土結(jié)構設計的一般程序和內(nèi)容。 2. 加深對受彎構件的基本理論的理解和運用。 3. 掌握鋼筋混凝土肋梁樓蓋的一般設計方法： （1）單向板肋梁樓蓋的結(jié)構布置原則和計算簡圖； （2）掌握彈性理論和塑形理論的設計方法； （3）掌握包絡圖、材料圖的繪制方法； （4）了解構造設計的重要性，掌握現(xiàn)澆梁板的有關構造要求； （5）掌握結(jié)構施工圖的繪制技能； （6）學習書寫結(jié)構計算書； （7）學習運用規(guī)范。 4. 掌握運用PKPM軟件建模并對手算結(jié)果進行校核。 三 設計資料 1.結(jié)構平面柱網(wǎng)布置如圖，柱網(wǎng)尺寸見表（墻厚370mm，柱截面尺寸400mm400mm，500mm500mm，600mm600mm）。 2. 樓面為水磨石地面,按0.65kN/m2計，下層樓頂預設輕鋼龍骨吊頂按0.12kN/m2計。 3. 樓面活載見表。 4. 材料：混凝土采用C25，C30，次梁、主梁的縱向受力鋼筋采用HRB400級鋼筋，其余為HPB300級鋼筋。 四 設計內(nèi)容 1． 梁板布置及截面尺寸選擇。 2． 按塑形理論方法計算樓板和次梁：選擇截面尺寸，計算簡圖，進行荷載、內(nèi)力及配筋計算。 3． 按塑形理論方法計算主梁：選擇截面尺寸，計算簡圖，進行荷載、內(nèi)力及配筋計算（按最不利荷載組合布置，并繪制出其彎矩包絡圖和剪力包絡圖，并且要有支座負彎矩的斷筋位置）。 4． 寫出結(jié)構計算書一份。 5． 繪制結(jié)構（鋼筋）施工圖兩張（2#圖紙）。 五 設計參考資料 1. 建筑結(jié)構荷載規(guī)范GB50009-2012 2. 混凝土結(jié)構設計規(guī)范GB50010-2010 3. 建筑抗震設計規(guī)范 GB50011-2010 4. 混凝土結(jié)構施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構造詳圖 11G101-1 1、 基本設計資料 1、 材料 C25混凝土： fc=11.9N/mm2 ft=1.27N/mm2 ftk=1.78N/mm2 鋼筋： HRB400 fy=360N/mm2 ζb=0.518 HRB300 fy=270N/mm2 2、 荷載標準值 活荷載2.5KN/m2 水磨石地面 0.65KN/m2 鋼筋混凝土25KN/m2 輕鋼龍骨吊頂0.12KN/m2 二、板的設計（按塑性理論方法） 1、 確定板厚及次梁截面 板厚： h≥l/40=2000/40=50mm，取h=80mm 次梁截面b*h： 次梁截面高按l/20~l/12，初步估計，選取h=450mm b=（1/2~1/3）h，選h=200mm 2、板荷載計算 樓面面層 0.65KN/m2 輕鋼龍骨吊頂 0.12KN/m2 板自重 0.08*25=2KN/m2 恒荷載g 1.2*2.77=3.324KN/m2 活荷載q 1.4*2.5=3.5KN/m2 g+q=3.5+3.324=6.824KN/m2 q/g=3.5/3.324=1.05<3 2、 計算簡圖 取板寬b=1000mm作為計算單元，由板和次梁尺寸可得板的計算簡圖（實際9跨，可以按照5跨計算）如下圖所示。其中中間跨的計算跨度l0=ln；邊跨的計算跨度l0=ln+h/2。邊跨與中間跨計算跨度相差[（1.82-1.80）/1.8]*100%=1.1%，故可按等跨連續(xù)板計算內(nèi)力。 計算簡圖如下圖所示 4、彎矩及配筋計算 取板的截面有效高度h0=h-25=80-25=55mm，并考慮②~⑥軸線間的彎矩折減，可列表計算如下表 截面 1 B 2 C 彎矩系數(shù)α M=α（g+q）l02（KNm） 2.05 -2.03 1.38（1.104） -1.58（-1.26） 0.059 0.058 0.039（0.0312） 0.045（0.036） （mm2 ） 143 141 95（76） 109（87） 選用鋼筋 Ф 6@200 Ф 6@200 Ф 6@300 （Ф 6@330） Ф 6@260 （Ф 6@330） 實際鋼筋面積（mm2） 141 141 94（86） 109（86） 注：括號內(nèi)數(shù)字用于②~⑥ ρminbh=75mm2 對四周與梁整澆的單向板跨中和中間支座處，彎矩可減少20%，也可直接采用鋼筋面積折減，即將非折減處的鋼筋面積直接乘以0.8，這樣計算。 5、 配筋圖 三、次梁計算（按塑性理論計算） 1、 計算簡圖的確定 （1） 荷載 板傳來的恒荷載 3.324*2=6.648KN/m 次梁自重 1.2*25*0.2*（0.45-0.08）=2.22KN/m 恒荷載 g=8.868KN/m 活荷載 q=1.4*2.5*2=7KN/m g+q=15.868KN/m q/g=7/8.868=0.79<3 （2） 主梁截面尺寸選擇 主梁截面高度h為（1/14~1/8）l0=514~900mm選h=600mm，由b=（1/2~1/3）h選b=250mm 則主梁截面尺寸b*h=250mm*600mm （3） 計算簡圖 根據(jù)平面布置及主梁截面尺寸，可得出次梁計算簡圖。中間跨的計算跨度l0=ln=6.95m，邊跨的計算跨度l0=ln+a/2=7.08m<1.025ln=7.129m。邊跨和中間跨計算跨度相差 （7.08-6.95）/6.95=1.8%，可按等跨連續(xù)梁計算。 計算簡圖如下圖所示 2、 內(nèi)力及配筋計算 （1） 正截面承載力計算 次梁跨中截面按T形截面計算，翼緣計算寬度按規(guī)定有 bf’≤l0/3=6950/3=2317mm bf’≤b+sn=200+1800=2000mm 取bf’=2000mm。且 次梁支座截面按b*h=200mm*450mm的矩形截面。并取h0=450-45=405mm，支座截面應滿足ζ≤0.35。以下計算過程如表，次梁受力鋼筋應采用HRB400級（fy=360N/mm2 ζb=0.518） 截面位置 1 B 2 C 彎矩系數(shù)αm M=αm（g+q）l02（KNm） 72.31 -70.99 47.90 -54.75 截面類別及截面尺寸 （mm） 一類T形 b*h=2000*450 矩形 b*h=200*450 一類T形 b*h=2000*450 矩形 b*h=200*450 0.0187 0.202 0.0123 0.152 （mm2 ） 501 541 329 407 選用鋼筋 218 710 312 216 實際鋼筋面積（mm2） 509 550 339 402 注：Asmin=ρminbh=0.15%*200*450=135mm2 （2） 斜截面受剪承載力計算 A. 剪力設計值表 截面 A B左 B右 C 剪力系數(shù)αv 0.45 0.6 0.55 0.55 V=αv（g+q）ln （KN） 49.66 66.22 60.66 60.66 B. 截面尺寸校核 故截面尺寸滿足要求 C. 箍筋設計 截面 A B左 B右 C V（KN） 49.66 66.22 60.66 60.66 72009 72009 72009 72009 96697.8 96697.8 96697.8 96697.8 箍筋肢數(shù)、直徑 2Ф6 2Ф6 2Ф6 2Ф6 V< V< V< V< S（mm） 180 180 200 200 注：Smas=300mm。 配筋圖 4、 主梁設計（按彈性理論計算） 1、 計算簡圖的確定 （1） 荷載 次梁傳來的恒荷載 8.868*7.2=63.85KN 主梁自重 1.2*25*2*0.25*（0.6-0.08）=7.8KN 恒荷載G 71.65KN 活荷載Q 1.4*2*2.5*7.2=50.4KN G+Q 71.65+50.4=122.05KN （2） 計算簡圖 假定主梁線剛度與鋼筋混凝土柱線剛度比大于5.則中間支撐按鉸支座考慮，邊支座為磚砌體，支撐長度為370mm 按彈性理論計算時，各計算跨度均可取支座中心線間距離。則中間跨l0=7.2m，邊跨l0=7.26m。計算簡圖如下圖 2、 截面配筋計算 跨中截面在正彎矩作用下，為T形截面，其翼緣寬度按規(guī)定取用為 bf’≤l0/3=7200/3=2400mm bf’≤b+sn=250+6950=7200mm 取bf’=2000mm。 跨中鋼筋按統(tǒng)一排考慮，h0=h-as=600-45=555mm 支座截面在負彎矩作用下，為矩形截面，按兩排鋼筋考慮，取h0=h-as=600-100=500mm 主梁中間支座為整澆支座，寬度為b=400mm，則支座邊， 恒荷載作用下的最不利內(nèi)力如下表 項次 荷載圖 M1 M2 M3 1 2 3 4 組合項 1+2 232.67 -13.7 -186 1+3 110.82 107.14 -186 1+4 236.33 96.25 -250.6 主梁正截面受彎計算 截面 邊跨中 中間支座 中間跨中 M（KN） 236.33 -226.19 107.14 截面尺寸 b=bf’=2400 h0=555 b=250 h=500 b=bf’=2400 h0=555 0.027 0.37 0.012 （mm2 ） 1188.81 1528.82 528.36 實配鋼筋 225+48 618 122+318 實配鋼筋面積（mm） 1183 1527 531 注：>M，邊跨中和中間跨中均為一類T形截面； 中間跨中彎矩已修正為Mc； Asmin=ρminbh=0.2%*250*600=3002 最不利剪力表 項次 荷載圖 VA VB左 VB右 1 2 3 4 組合項 1+2 96.17 -147.93 71.65 1+3 -14.51 -23.75 122.05 1+4 87.25 -24.71 133.24 主梁斜截面受剪計算 截面 邊支座邊 B支座左 B支座右 V（KN） 96.17 147.93 133.24 （KN） 412.78>V 371.88>V 371.88>V （N） 123349 111125 111125 （N） 149225 149225 149225 箍筋肢數(shù)、直徑 n=2，φ8 n=2，φ8 n=2，φ8 計算值s（mm） 357 372.59 628.75 實配箍筋間距（mm） 200 200 200 注：抗剪計算時的b均為腹板寬度，b=250mm 附加橫向鋼筋計算 由次梁傳至主梁的集中荷載設計值 F=63.82+50.4=114.25KN 附加橫向鋼筋應配置在s=3b+2h1=3*200+2*（600-450）=900mm 僅選擇箍筋 F≤mnfyvAsol并取φ8雙肢箍筋，則 個，取m=8