水工課程設(shè)計(jì)--整體式單向板肋梁樓蓋

1、<p>　　《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　整體式單向板肋梁樓蓋</p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料</b></p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)半導(dǎo)體器件車間標(biāo)準(zhǔn)層樓面進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3級(jí)水工建筑物的安全級(jí)別為二級(jí)

2、，安全系數(shù)K＝1.2。板內(nèi)力計(jì)算時(shí)候，板面作用的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為8KN／m2；次梁內(nèi)里計(jì)算時(shí)，板面作用的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為6KN／m2；主梁內(nèi)里計(jì)算時(shí)，板面作用的可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為5KN／m2。車間的橫向柱距為L(zhǎng)y=6600mm，縱向柱距為L(zhǎng)x=6600mm?？勺兒奢d分項(xiàng)系數(shù)為1.2，永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)為1.05。</p><p>　　建筑物四周為承重磚墻，厚度為370mm，平面定位軸線的外側(cè)為250mm ，內(nèi)側(cè)為

3、120mm，中間有鋼筋混凝土柱，截面尺寸為350＊350mm2。根據(jù)任務(wù)書(shū)要求板和次梁的內(nèi)力按塑性內(nèi)力重分布方法計(jì)算，主梁內(nèi)力按彈性理論方法進(jìn)行計(jì)算。車間內(nèi)無(wú)侵蝕性介質(zhì)，環(huán)境類別為二類，依據(jù)規(guī)范要求板的保護(hù)層厚度為25mm。主梁和次梁的保護(hù)層厚度為35mm。</p><p>　　結(jié)構(gòu)層鋼筋混凝土的重度為25 KN／m3，水泥砂漿面層重度為20 KN／m3；混合砂漿天花抹面層重度為17 KN／m3。 </p&

4、gt;<p>　　柱、主梁、次梁，受力鋼筋均采用HRB400級(jí)鋼筋，fy=fy，=360N／mm2；混凝土采用C30，fc＝14.3 N／mm2；板的受力筋采用HRB335，fy=fy，=300N／mm2；混凝土采用C25，fc＝11.9 N／mm2；板的分布筋，梁，柱的箍筋及構(gòu)造鋼筋均采用HPB300級(jí)的鋼筋fyv＝270 N／mm2。</p><p><b>　　2、結(jié)構(gòu)的梁格布置&l

5、t;/b></p><p>　　主梁沿橫向布置，主梁和柱形成橫向內(nèi)框架，橫向的抗側(cè)移剛度比較大，各橫向內(nèi)框架間由縱向次梁連接。主梁的跨度為6.6m。次梁的跨度為6.6m。每跨主梁內(nèi)布置兩根次梁。板的長(zhǎng)跨與短跨之比為3≥3，按單向板設(shè)計(jì)，沿長(zhǎng)跨方向需要配置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋，即分布筋。</p><p>　　圖1 工業(yè)廠房的平面圖</p><p><b

6、>　　結(jié)構(gòu)的梁格布置</b></p><p>　　主梁沿橫向布置，跨度為6.,6m，次梁沿縱向布置，跨度為6.6m，在主梁的每跨內(nèi)布置有兩根次梁。主梁在墻內(nèi)的支撐寬度為：360mm，次梁在墻內(nèi)的支撐寬度為：240mm，板在墻內(nèi)的支撐寬度為：120mm。梁格布置見(jiàn)圖2所示。其中：板的厚度為80mm，次梁的截面尺寸主梁的截面尺寸</p><p><b>　　柱子的截

7、面尺寸。</b></p><p>　　圖2 結(jié)構(gòu)平面布置圖</p><p>　　板的截面設(shè)計(jì)（按考慮塑性內(nèi)力重分布法計(jì)算）</p><p>　　本次設(shè)計(jì)次梁的間距即為板的跨度為2.2m，依據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-2008）規(guī)定，工業(yè)廠房樓板的最小厚度為80mm，從偏于安全的角度考慮以及可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值8.0KN/，初步擬定樓板的厚度h

8、=80mm，樓板選用C25混凝土，；</p><p>　　縱筋選用HRB335鋼筋，。</p><p>　　由圖2可知L1=2200mm.L2=6600mm；則L2/L1≥3，可以按單向板設(shè)計(jì)，但是在L2方向上必須配置足夠數(shù)量的構(gòu)造筋，即板的分布鋼筋以承擔(dān)板的長(zhǎng)跨方向的彎矩。</p><p><b>　?。ㄒ唬┖奢d計(jì)算</b></p>

9、;<p><b>　　永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p>　　80mm厚的鋼筋混凝土板： g1k＝0.08*1*25=2KN／m；</p><p>　　20mm厚的水泥砂漿地面： g2k =0.02*1*20=0.4 KN／m；</p><p>　　15mm厚的混合砂漿天花抹面： g3k =0.015*17=0.255 KN

10、／m；</p><p>　　故： gk＝2＋0.4＋0.255＝2.655 KN／m</p><p>　　可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值：，</p><p><b>　　取單寬板條后：；</b></p><p>　　荷載的分項(xiàng)系數(shù)： ，</p><p>　　則可得板的荷載設(shè)計(jì)值：g+q=1.05*2.655+

11、1.2*8=12.39KN/m </p><p>　　（二）確定板的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　沿板的短跨方向取出單寬板條，為9跨連續(xù)梁，由于中間各跨的內(nèi)力與第三跨的內(nèi)力非常相近，故設(shè)計(jì)時(shí)按5跨連續(xù)梁計(jì)算。</p><p>　　取單寬板條，板在次梁上的擱置情況見(jiàn)圖3。</p><p>　　圖 3. 板的斷面圖</p><

12、p>　　當(dāng)按考慮塑性重分布法計(jì)算內(nèi)力值時(shí)，彎矩計(jì)算跨度依據(jù)教材240頁(yè)的確定原則：當(dāng)板的兩端與梁整體連接時(shí)，??；當(dāng)一端與梁整體連接，一端擱置在墩墻上時(shí)，取，且。</p><p>　　其中，h為板厚；a為板在墻上的擱置寬度。板邊跨的計(jì)算跨度：</p><p>　　l01=ln+h/2=1980+80/2=2020mm</p><p>　　板中間各跨的計(jì)算跨度：l

13、02=ln＝2000mm。，因計(jì)算跨度相差小于10%，可按照等跨連續(xù)梁計(jì)算。板的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4。</p><p>　　圖 4 .板的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　（三）內(nèi)力計(jì)算及配筋</p><p>　　均布荷載作用下等跨連續(xù)板的彎矩計(jì)算公式： </p><p>　　截面尺寸：b=1000mm,h=80mm,h0=80-30=50mm.

14、 </p><p>　　梁擱置在墻上，所以邊支座處彎矩為零，即 ；連續(xù)板考慮塑形內(nèi)力重分布的彎矩計(jì)算系數(shù)以及彎矩設(shè)計(jì)值見(jiàn)表1。</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　由于板的斜截面受剪承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于板的正截面受彎承載力，所以對(duì)于小于150mm厚度的板不需要進(jìn)行斜截面承

15、載力的計(jì)算。故只計(jì)算正截面承載力；當(dāng)單向連續(xù)板的周邊與鋼筋混凝土梁整體連接時(shí)，可考慮內(nèi)拱的有利作用，除邊跨和離端部第二支座外，中間各跨的跨中和支座彎矩值可減少20%；結(jié)果如表2-1、2-2。</p><p><b>　　表2-1</b></p><p><b>　　表2-2</b></p><p>　　由表2-1、2-2可

16、見(jiàn)，無(wú)論是邊板帶還是中間板帶均滿足考慮塑性內(nèi)力重分布方法的要求，即。板的最小配筋率，</p><p>　　板的經(jīng)濟(jì)配筋率為0.4%—0.8%，各板帶配筋率均大于最小配筋率，又在經(jīng)濟(jì)配筋率的范圍內(nèi)，說(shuō)明板的厚度選擇的合適。</p><p><b>　　板的構(gòu)造要求</b></p><p>　　連續(xù)板的配筋形式有兩種：彎起式和分離式。雖然分離式的配

17、筋消耗鋼量多，但是設(shè)計(jì)和施工比較方便，故采用分離式配筋。</p><p>　　q／g＝6.6/2.2=3≤3。 故a=Ln/4=2000/4=500mm。</p><p>　　板中下部受力鋼筋伸入支座的錨固長(zhǎng)度不應(yīng)該小于5d，（d為伸入支座鋼筋的直徑）。</p><p>　　此外板需要設(shè)置四種構(gòu)造鋼筋：</p><p>　　第一種為分布鋼筋

18、，按照《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》P251選用?6@250，板中單位長(zhǎng)度上的分布鋼筋截面面積不小于單位長(zhǎng)度上受力鋼筋截面面積的15%，且配筋率不小于0.15%。</p><p>　　第二種為垂直于板邊的附加短鋼筋，選用?8@200其截面面積為251mm，伸出支座邊緣長(zhǎng)度為350mm,不小于L1/7=314mm；</p><p>　　第三種，板頂面產(chǎn)生與墻角成45度的弧形裂縫，所以為板角附近的雙

19、向附加短鋼筋，在板頂面的的范圍內(nèi)設(shè)置，選用?8@200；</p><p>　　第四種為主梁與垂直方向配置的附加鋼筋，選用?8@200，伸過(guò)主梁邊緣的長(zhǎng)度為550mm（不宜小于板計(jì)算跨度的1/4）。</p><p>　　四、 次梁的截面設(shè)計(jì)（按考慮塑性內(nèi)力重分布法計(jì)算）</p><p>　　次梁按照塑形內(nèi)力重分布方法計(jì)算內(nèi)力，既要進(jìn)行正截面承載力的計(jì)算，又要進(jìn)行斜截面

20、承載力的計(jì)算。次梁跨度差小于10%，且可變荷載與永久荷載的比值大于0.3，可按照《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》</p><p>　　表9-3和表9-4進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。截面設(shè)計(jì)時(shí)，跨中按照T型截面梁進(jìn)行正截面承載力的計(jì)算，支座按照bXh的矩形截面梁進(jìn)行計(jì)算。邊跨支承在承重墻上，中間支座與主梁整體連接，圖5為次梁的側(cè)視圖。</p><p><b>　　圖5 次梁的側(cè)視圖</b>&

21、lt;/p><p>　　次梁的截面尺寸：b=200mm， h=450mm；</p><p>　　保護(hù)層厚度c=35mm，mm .（在各個(gè)截面擬布置一排縱筋）</p><p><b>　?。ㄒ唬┖奢d計(jì)算</b></p><p><b>　　永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p>

22、　　由板傳來(lái)的荷載： </p><p>　　次梁自重： </p><p><b>　　次梁粉底： </b></p><p><b>　　故： </b></p><p>　　可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值： ；</p><p>　　荷載的分項(xiàng)系數(shù)： ， </p&

23、gt;<p>　　則可得梁的荷載設(shè)計(jì)值： </p><p><b>　?。ǘ┯?jì)算簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　對(duì)于梁，兩端與梁或柱整體連接時(shí)，；當(dāng)一端與梁或柱整體連接，另一端擱置在墩墻上時(shí)，且=6210+240/2=6330mm.</p><p><b>　　邊跨計(jì)算長(zhǎng)度： </b></p>

24、<p><b>　　故選： </b></p><p><b>　　中間跨計(jì)算長(zhǎng)度： </b></p><p>　　次梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖6。</p><p>　　圖 6 .次梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　?。ㄈ﹥?nèi)力計(jì)算及配筋</p><p>　?。?）確定翼緣

25、計(jì)算寬度：</p><p><b>　　按翼緣高度考慮時(shí)：</b></p><p><b>　　按計(jì)算跨度考慮時(shí)：</b></p><p>　　按肋凈距考慮時(shí)： </p><p>　　綜上，翼緣的計(jì)算寬度： </p><p>　?。?）按考慮塑性內(nèi)力重分布方法計(jì)算彎矩。計(jì)

26、算結(jié)果見(jiàn)下表3。</p><p>　　次梁各截面的彎矩計(jì)算（） 表3</p><p><b>　　判別第幾類T形梁：</b></p><p>　　所以按照第一類T形梁計(jì)算。</p><p>　?。?）正截面承載力計(jì)算及配筋：</p><p><b>　　表4</b

27、></p><p>　　次梁的含鋼量特征值，可以保證塑性內(nèi)力重分布得以實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　通過(guò)對(duì)次梁縱向鋼筋的配筋率的分析，支座截面為矩形截面，其配筋率在經(jīng)濟(jì)配筋率范圍內(nèi)（0.6%—1.5%）；而跨中截面為T形截面梁，其邊跨中略低于經(jīng)濟(jì)配筋率（0.9%—1.8%），原因在于鋼筋的強(qiáng)度的等級(jí)較高。綜上所述，截面尺寸確定基本合理。</p><p>　?。?

28、）次梁按考慮塑性內(nèi)力重分布方法計(jì)算剪力：</p><p>　　次梁各截面的剪力計(jì)算（kN） 表5</p><p><b>　　，，，</b></p><p><b>　　，，此梁為一般梁。</b></p><p>　　斜截面承載力的計(jì)算 表6&

29、lt;/p><p>　　經(jīng)計(jì)算次梁截面尺寸滿足抗剪要求，應(yīng)由計(jì)算確定腹筋。</p><p>　　初選用雙肢ф6箍筋，確定鋼筋間距：</p><p>　　選定s=200mm，驗(yàn)算配筋率：</p><p>　　滿足最小配筋率的要求。</p><p>　　為保證塑性鉸在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生斜截面破壞，梁的局部范圍（支座邊緣1.05區(qū)

30、段）內(nèi)應(yīng)將箍筋加密。故改用s=150mm：</p><p>　　,考慮到施工的方便性，將全梁均勻布置雙肢ф6@150的箍筋。 </p><p>　　主梁的設(shè)計(jì) （按彈性理論計(jì)算）</p><p>　　主梁是重要的構(gòu)件，要求具有較高的安全儲(chǔ)備，其內(nèi)力必須按彈性理論計(jì)算。既要進(jìn)行正截面承載力的計(jì)算，又要進(jìn)行斜截面承載力的計(jì)算，而且要依據(jù)彎矩包絡(luò)圖、剪力包絡(luò)圖、抵抗彎矩包

31、絡(luò)圖（圖）確定鋼筋的布置。</p><p>　?。ㄒ唬┐_定主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　計(jì)算彎矩用的計(jì)算跨度一般取支座中心線的距離。當(dāng)支座的寬度較大時(shí)，對(duì)于梁，當(dāng)>0.05時(shí)，取.</p><p>　　對(duì)于主梁為三跨梁，柱子截面尺寸 ，主梁的端部支撐在墻上的支撐長(zhǎng)度。（詳見(jiàn)圖7、圖8）</p><p><b>　　>

32、;</b></p><p><b>　　邊跨：</b></p><p><b>　　中間跨：</b></p><p>　　圖 7 主梁的側(cè)視圖</p><p><b>　　（二）荷載計(jì)算</b></p><p><b>　　永久荷載

33、標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p>　　由次梁傳來(lái)的荷載： </p><p>　　主梁自重： </p><p><b>　　主梁粉底： </b></p><p><b>　　故： </b></p><p>　　可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值： ；</p

34、><p>　　荷載的分項(xiàng)系數(shù)： ， </p><p>　　則可得梁的荷載設(shè)計(jì)值： </p><p>　　圖 8 主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　?。ㄈ﹥?nèi)力計(jì)算及配筋</p><p>　　彎矩計(jì)算公式： </p><p><b>　　剪力計(jì)算公式： </b>&l

35、t;/p><p>　　和分別為彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)</p><p>　　P為集中荷載，為計(jì)算跨度</p><p>　　主梁各截面彎矩計(jì)算系數(shù)及彎矩設(shè)計(jì)值 表7</p><p>　　圖 9 彎矩包絡(luò)圖</p><p>　　主梁各截面剪力計(jì)算系數(shù)及剪力設(shè)計(jì)值 表8</p><p

36、>　　圖 10 剪力包絡(luò)圖</p><p>　　擬B支座處布置兩排鋼筋，應(yīng)為梁和支座整體連接，所以B支座的計(jì)算彎矩為：梁高，(B支座處為520)</p><p>　　對(duì)于主梁來(lái)說(shuō)是跨中為T形截面，支座處為矩形截面。</p><p>　　判斷跨中T形截面類型： </p><p><b>　　翼緣計(jì)算寬度：</b&g

37、t;</p><p><b>　　邊跨： </b></p><p><b>　　中間跨：</b></p><p>　　所以截面為第一類T形截面。</p><p>　　主梁正截面承載力計(jì)算及配筋 表9</p><p><b>　　且</b&g

38、t;</p><p>　　故截面尺寸應(yīng)按照下表計(jì)算。（詳見(jiàn)表10）</p><p>　　主梁斜截面承載力計(jì)算及配筋 表10</p><p><b>　　選配鋼筋：</b></p><p><b>　　初選雙肢ф8 ，</b></p><p><b&g

39、t;　　由公式計(jì)算有;</b></p><p>　　,即不用配置彎起鋼筋。</p><p><b>　　滿足最小配筋率。</b></p><p>　　此外，在主次梁交接處附加橫向鋼筋的計(jì)算：</p><p>　　由次梁傳給主梁的全部集中荷載設(shè)計(jì)值為：</p><p>　　所需要主梁內(nèi)支

40、撐次梁處的附加吊筋面積值為：</p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　選用2ф16的鋼筋作為吊筋（）。</p><p>　　圖 11 主、次梁交接處附加吊筋</p><p><b>　　S=800mm</b></p><p>　　半導(dǎo)體器件車間設(shè)計(jì)說(shuō)

41、明：</p><p>　　1、本車間設(shè)計(jì)依據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-2008）；</p><p>　　2、樓面均勻分布活荷載設(shè)計(jì)值取自《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）</p><p>　　3、 柱、主梁、次梁，受力鋼筋均采用HRB400級(jí)鋼筋，混凝土采用C30；板的受力筋采用HRB335，混凝土采用C25；其他（指板的分布筋，梁、柱的