水工課程設計--整體式單向板肋梁樓蓋

1、<p>　　《水工鋼筋混凝土結構學》課程設計</p><p>　　整體式單向板肋梁樓蓋</p><p><b>　　設計計算說明書</b></p><p><b>　　設計基礎資料</b></p><p>　　設計任務是對半導體器件車間標準層樓面進行結構設計。3級水工建筑物的安全級別為二級

2、，安全系數K＝1.2。板內力計算時候，板面作用的可變荷載標準值為8KN／m2；次梁內里計算時，板面作用的可變荷載標準值為6KN／m2；主梁內里計算時，板面作用的可變荷載的標準值為5KN／m2。車間的橫向柱距為Ly=6600mm，縱向柱距為Lx=6600mm。可變荷載分項系數為1.2，永久荷載的分項系數為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為250mm ，內側為

3、120mm，中間有鋼筋混凝土柱，截面尺寸為350＊350mm2。根據任務書要求板和次梁的內力按塑性內力重分布方法計算，主梁內力按彈性理論方法進行計算。車間內無侵蝕性介質，環(huán)境類別為二類，依據規(guī)范要求板的保護層厚度為25mm。主梁和次梁的保護層厚度為35mm。</p><p>　　結構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，柱的箍筋及構造鋼筋均采用HPB300級的鋼筋fyv＝270 N／mm2。</p><p><b>　　2、結構的梁格布置&l

5、t;/b></p><p>　　主梁沿橫向布置，主梁和柱形成橫向內框架，橫向的抗側移剛度比較大，各橫向內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。每跨主梁內布置兩根次梁。板的長跨與短跨之比為3≥3，按單向板設計，沿長跨方向需要配置足夠數量的構造鋼筋，即分布筋。</p><p>　　圖1 工業(yè)廠房的平面圖</p><p><b

6、>　　結構的梁格布置</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，在主梁的每跨內布置有兩根次梁。主梁在墻內的支撐寬度為：360mm，次梁在墻內的支撐寬度為：240mm，板在墻內的支撐寬度為：120mm。梁格布置見圖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 結構平面布置圖</p><p>　　板的截面設計（按考慮塑性內力重分布法計算）</p><p>　　本次設計次梁的間距即為板的跨度為2.2m，依據《水工混凝土結構設計規(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準值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，可以按單向板設計，但是在L2方向上必須配置足夠數量的構造筋，即板的分布鋼筋以承擔板的長跨方向的彎矩。</p><p><b>　?。ㄒ唬┖奢d計算</b></p>

9、;<p><b>　　永久荷載標準值：</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>　　可變荷載的標準值：，</p><p><b>　　取單寬板條后：；</b></p><p>　　荷載的分項系數： ，</p><p>　　則可得板的荷載設計值：g+q=1.05*2.655+

11、1.2*8=12.39KN/m </p><p>　?。ǘ┐_定板的計算簡圖</p><p>　　沿板的短跨方向取出單寬板條，為9跨連續(xù)梁，由于中間各跨的內力與第三跨的內力非常相近，故設計時按5跨連續(xù)梁計算。</p><p>　　取單寬板條，板在次梁上的擱置情況見圖3。</p><p>　　圖 3. 板的斷面圖</p><

12、p>　　當按考慮塑性重分布法計算內力值時，彎矩計算跨度依據教材240頁的確定原則：當板的兩端與梁整體連接時，取；當一端與梁整體連接，一端擱置在墩墻上時，取，且。</p><p>　　其中，h為板厚；a為板在墻上的擱置寬度。板邊跨的計算跨度：</p><p>　　l01=ln+h/2=1980+80/2=2020mm</p><p>　　板中間各跨的計算跨度：l

13、02=ln＝2000mm。，因計算跨度相差小于10%，可按照等跨連續(xù)梁計算。板的計算簡圖見圖4。</p><p>　　圖 4 .板的計算簡圖</p><p>　　（三）內力計算及配筋</p><p>　　均布荷載作用下等跨連續(xù)板的彎矩計算公式： </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)板考慮塑形內力重分布的彎矩計算系數以及彎矩設計值見表1。</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　由于板的斜截面受剪承載力遠遠大于板的正截面受彎承載力，所以對于小于150mm厚度的板不需要進行斜截面承

15、載力的計算。故只計算正截面承載力；當單向連續(xù)板的周邊與鋼筋混凝土梁整體連接時，可考慮內拱的有利作用，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，無論是邊板帶還是中間板帶均滿足考慮塑性內力重分布方法的要求，即。板的最小配筋率，</p><p>　　板的經濟配筋率為0.4%—0.8%，各板帶配筋率均大于最小配筋率，又在經濟配筋率的范圍內，說明板的厚度選擇的合適。</p><p><b>　　板的構造要求</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，但是設計和施工比較方便，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度不應該小于5d，（d為伸入支座鋼筋的直徑）。</p><p>　　此外板需要設置四種構造鋼筋：</p><p>　　第一種為分布鋼筋

18、，按照《水工鋼筋混凝土結構學》P251選用?6@250，板中單位長度上的分布鋼筋截面面積不小于單位長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，伸出支座邊緣長度為350mm,不小于L1/7=314mm；</p><p>　　第三種，板頂面產生與墻角成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設置，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，伸過主梁邊緣的長度為550mm（不宜小于板計算跨度的1/4）。</p><p>　　四、 次梁的截面設計（按考慮塑性內力重分布法計算）</p><p>　　次梁按照塑形內力重分布方法計算內力，既要進行正截面承載力的計算，又要進行斜截面

20、承載力的計算。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《水工鋼筋混凝土結構學》</p><p>　　表9-3和表9-4進行內力計算。截面設計時，跨中按照T型截面梁進行正截面承載力的計算，支座按照bXh的矩形截面梁進行計算。邊跨支承在承重墻上，中間支座與主梁整體連接，圖5為次梁的側視圖。</p><p><b>　　圖5 次梁的側視圖</b>&

21、lt;/p><p>　　次梁的截面尺寸：b=200mm， h=450mm；</p><p>　　保護層厚度c=35mm，mm .（在各個截面擬布置一排縱筋）</p><p><b>　?。ㄒ唬┖奢d計算</b></p><p><b>　　永久荷載標準值：</b></p><p>

22、　　由板傳來的荷載： </p><p>　　次梁自重： </p><p><b>　　次梁粉底： </b></p><p><b>　　故： </b></p><p>　　可變荷載的標準值： ；</p><p>　　荷載的分項系數： ， </p&

23、gt;<p>　　則可得梁的荷載設計值： </p><p><b>　　（二）計算簡圖</b></p><p>　　對于梁，兩端與梁或柱整體連接時，；當一端與梁或柱整體連接，另一端擱置在墩墻上時，且=6210+240/2=6330mm.</p><p><b>　　邊跨計算長度： </b></p>

24、<p><b>　　故選： </b></p><p><b>　　中間跨計算長度： </b></p><p>　　次梁的計算簡圖見圖6。</p><p>　　圖 6 .次梁的計算簡圖</p><p>　?。ㄈ﹥攘τ嬎慵芭浣?lt;/p><p>　?。?）確定翼緣

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

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

27、></p><p>　　次梁的含鋼量特征值，可以保證塑性內力重分布得以實現。</p><p>　　通過對次梁縱向鋼筋的配筋率的分析，支座截面為矩形截面，其配筋率在經濟配筋率范圍內（0.6%—1.5%）；而跨中截面為T形截面梁，其邊跨中略低于經濟配筋率（0.9%—1.8%），原因在于鋼筋的強度的等級較高。綜上所述，截面尺寸確定基本合理。</p><p>　　（4

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

29、lt;/p><p>　　經計算次梁截面尺寸滿足抗剪要求，應由計算確定腹筋。</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>　　為保證塑性鉸在轉動過程中不發(fā)生斜截面破壞，梁的局部范圍（支座邊緣1.05區(qū)

30、段）內應將箍筋加密。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>　　主梁的設計 （按彈性理論計算）</p><p>　　主梁是重要的構件，要求具有較高的安全儲備，其內力必須按彈性理論計算。既要進行正截面承載力的計算，又要進行斜截面承載力的計算，而且要依據彎矩包絡圖、剪力包絡圖、抵抗彎矩包

31、絡圖（圖）確定鋼筋的布置。</p><p>　?。ㄒ唬┐_定主梁的計算簡圖</p><p>　　計算彎矩用的計算跨度一般取支座中心線的距離。當支座的寬度較大時，對于梁，當>0.05時，取.</p><p>　　對于主梁為三跨梁，柱子截面尺寸 ，主梁的端部支撐在墻上的支撐長度。（詳見圖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 主梁的側視圖</p><p><b>　?。ǘ┖奢d計算</b></p><p><b>　　永久荷載

33、標準值：</b></p><p>　　由次梁傳來的荷載： </p><p>　　主梁自重： </p><p><b>　　主梁粉底： </b></p><p><b>　　故： </b></p><p>　　可變荷載的標準值： ；</p

34、><p>　　荷載的分項系數： ， </p><p>　　則可得梁的荷載設計值： </p><p>　　圖 8 主梁的計算簡圖</p><p>　?。ㄈ﹥攘τ嬎慵芭浣?lt;/p><p>　　彎矩計算公式： </p><p><b>　　剪力計算公式： </b>&l

35、t;/p><p>　　和分別為彎矩系數和剪力系數</p><p>　　P為集中荷載，為計算跨度</p><p>　　主梁各截面彎矩計算系數及彎矩設計值 表7</p><p>　　圖 9 彎矩包絡圖</p><p>　　主梁各截面剪力計算系數及剪力設計值 表8</p><p

36、>　　圖 10 剪力包絡圖</p><p>　　擬B支座處布置兩排鋼筋，應為梁和支座整體連接，所以B支座的計算彎矩為：梁高，(B支座處為520)</p><p>　　對于主梁來說是跨中為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算及配筋 表9</p><p><b>　　且</b&g

38、t;</p><p>　　故截面尺寸應按照下表計算。（詳見表10）</p><p>　　主梁斜截面承載力計算及配筋 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算：</p><p>　　由次梁傳給主梁的全部集中荷載設計值為：</p><p>　　所需要主梁內支

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>　　半導體器件車間設計說

41、明：</p><p>　　1、本車間設計依據《水工混凝土結構設計規(guī)范》（SL191-2008）；</p><p>　　2、樓面均勻分布活荷載設計值取自《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2012）</p><p>　　3、 柱、主梁、次梁，受力鋼筋均采用HRB400級鋼筋，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