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1.设计资料
某工业仓库楼盖,平面尺寸如图1所示。
其中纵向尺寸为5×A,横向尺寸为2×B (A=6600mm ,B=6900mm )外围墙体为砖墙,采用MU10烧结普通砖、M5混合砂浆砌筑,其中纵墙厚度为370mm ,横墙厚度为240mm ;轴线通过各墙体界面中心线。
楼梯间设在该平面之外。
图1 楼盖平面轴线尺寸
本设计中内柱为钢筋混凝土柱,截面尺寸为400mm ×400mm 。
楼面采用水磨石面层,自重标准值0.65kN/2m ;顶棚为混合砂浆抹灰20mm 厚,自重标准值17 kN/3m ;钢筋混凝土自重标准值25 kN/3m 。
混凝土强度等级:C25(
2
22/78.1,/27.1,/9.11mm N f mm N f mm N f tk t c ===)。
楼面活荷载标准值k q
=5.5 kN/3m 。
2.设计计算书
2.1楼盖结构平面布置
根据给出的平面尺寸,确定主梁沿仓库横向布置,故主梁跨度
主梁l =6900mm ,次梁跨度次梁l =6600mm 。
主梁每跨内布置两根次梁,板跨度板l =2300mm 。
楼盖的结构平面布置图见图2。
2.2楼板设计(按塑性理论方法)
2.2.1确定板厚及次梁截面
○
1板厚h 76.7mm 2300/30l/30h ==≥,单向现浇工业建筑楼板最小厚度70mm ,取h=80mm 。
○
2次梁截面b ×h 次梁截面高h 按(~20/l 12/l )初估,选h=450mm ,截面宽b=(1/2~1/3)
h,选b=200mm 。
2.2.2板荷载计算
○
1恒荷载:g=1.2×(0.65+0.08×25+0.02×17)=3.59 kN/2
m 。
○
2活荷载:q=1.3×5.0=6.5 kN/2
m 。
g+q=10.09 kN/2m ;38.1g /q <= 2.2.3计算简图
取板宽b=1000mm 作为计算单元,由板和次梁尺寸可得板的计算简图,如图3所示。
其中中间跨的计算跨度0l =n l =2.3-0.2=2.1m ;边跨的计算跨度
0l =2/n h l +=(2.3-0.1-0.185)+0.08/2=2.06m 。
边跨与中间跨跨度差(2.1-2.06)/2.06=1.9%<10%,故可按等跨连续板计算内力。
(a ) (b )
图3板的计算简图
2.2.4弯矩及配筋计算
板的保护层取15mm ,则板的截面有效高度mm h h 60200=-=,考虑○
2-○5轴线间的弯矩折减。
楼板配筋采用HPB300(576.0/2702
==b y mm N f ξ;)
列表1计算如下
表1 板的配筋设计
截面 边跨跨中 离端第二支座
离端第二跨中 中间跨中
中间支座
弯矩系数α
1/11
-1/11
1/16(1/16×0.8) -1/14(-1/14×0.8)
)
()(20m kN l q g M ⋅+=α
89
.306.209.1011/12=⨯⨯
05
.41.209.1011/12-=⨯⨯-
)(22.278.21.209.1016/12=⨯
⨯
)
(54.218.31.209.1014/12--=⨯
⨯-
2
5.011bh f M c -
-=ξ
0.095 -0.090 0.067(0.053) -0.072(-0.058)
注:括号内数字用于○2-○5轴间
由上表可知ξ均小于
b
ξ。
楼板的受力钢筋最小配筋面积:
{}2min min ,168801000%21.0%/45%,2.0max mm f f bh A y t s =⨯⨯===ρ,实配受力
钢筋面积均大于2168mm ,满足要求。
2.2.5楼板配筋图绘制
为方便设计与施工,采用分离式配筋。
板的配筋图中除了按计算配置受力钢筋外,还应设置构造钢筋:
○
1分布钢筋:根据GB50010-2019规范规定,配筋面积 且至少为φ6@250,故选用φ6@220,2
2120129mm mm A s >=,满足
要求。
○
2板面沿板边构造钢筋:根据GB50010-2019规范规定,至少为 φ8@200,且配筋面积2
893/265mm A s >≥,故选用φ8@200,
2251mm A s =。
钢筋从墙边伸入板内长度至少为2060/7=295mm,取
300mm ;钢筋从梁边伸入板内的长度至少为2060/4=515mm,取550mm 。
○
3板面板角构造钢筋,选用φ8@200,双向配置在楼盖四角。
钢筋从墙边伸入板内的长度为550mm 。
根据以上数据绘制楼板配筋图,楼板配筋图详见结构施工图图1。
2.3次梁设计(按塑性理论方法)
)(20
mm f bh f A y
c s ξ=
252 238 178(141) 191(154) 选用钢筋 φ8@190 φ8@190 φ6@140 (φ6@160) φ6@140 (φ6@160) 实际钢筋面积
265
265
202(177)
202(177)
2.3.1确定计算简图
○
1荷载 板传来的恒荷载:3.59×2.3=8.26kN/m 次梁自重:25×0.2×(0.45-0.08)=1.85 kN/m 梁侧抹灰:17×0.015×(0.45-0.08)×2=0.19 kN/m 次梁恒荷载:m kN g /71.10)19.085.1(2.126.8=+⨯+= 次梁活荷载:m kN q /95.143.20.53.1=⨯⨯=
○
2主梁截面尺寸选择 主梁截面高度h 为
mm h mm l 700,863~4938/1~14/10==选)(;由,)3/1~2/1(h b =选b=300mm ;则主梁截面尺寸b ×h=300mm ×700mm 。
○
3计算简图 根据平面布置及主梁截面尺寸,可得出次梁计算简图(图4)。
中间跨的计算跨度m l l n 30.60==;边跨的计算跨度
m l m a l l n n 49.6025.145.62/24.033.62/0=<=+=+=。
边跨和中
间跨计算跨度相差%4.230
.630
.645.6=-,可按等跨连续梁计算。
(a ) (b)
次梁的计算简图
2.3.2次梁内力及配筋计算
○
1正截面承载力计算 次梁跨中截面按T 型截面计算,翼缘计算宽度按GB50010-2019规范中表
5.2.4规定⎩⎨⎧=+=+≤==≤mm s b b mm
l b n f
f 2300210020021003/63003/'0'
取1.0193.0415/80/,415354500'
0>===-=h h mm h f ,
故取mm b f 2100'=
且M m kN h h h b f f f f c >⋅=-
⨯⨯⨯=-
7.749)2
80
415(8021009.11)2
('0'
',故属于Ⅰ类T 形截面。
次梁受力纵筋采用HRB400级(517.0/3602
==b y mm N f ξ;),列表2计算
表2 次梁正截面受弯承载力计算
由上表可知ξ均小于b ξ,支座ξ小于0.35。
楼板的受力钢筋最小配筋面积:
{}2min min ,180450200%2.0%/45%,2.0max mm f f bh A y t s =⨯⨯===ρ,实配受力钢
筋面积均大于2180mm ,满足要求。
○
2斜截面受剪承载力计算 截面 边跨跨中
离端第二支座
离端第二跨中
中间跨中
中间支座
弯矩系数α
1/11
-1/11 1/16
-1/14
)
()(20m kN l q g M ⋅+=α
05
.9745.666.2511/12=⨯
⨯
05
.9745.666.2511/12-=⨯⨯- 66
.633.666.2516/12=⨯⨯ 75
.723.666.2514/12-=⨯⨯- 截面类别及截面尺寸
一类T 形 b ×h=2100×
450 矩形 b ×h=200×450 一类T 形 b ×h=2100×450
矩形 b ×h=200×450
2
05.011bh f M c -
-=ξ 0.023
0.274 0.015 0.197
)(20
mm f bh f A y
c s ξ=
663 752 433 541 选用钢筋 2φ18+1φ16
2φ20+1φ16
1φ16+2φ14
3φ16 实际钢筋面积
710
829
509
603
a.剪力设计(列表3计算)
表3 剪力设计值计算表
b.截面尺寸校核 故截面尺寸满足要求。
c.箍筋设计(列表4计算)
表4 箍筋计算表(选用HPB300级筋) 注:s 最大为200mm
2.3.3次梁配筋绘制
根据2.3.2的计算结果画出次梁配筋图,架立钢筋选用2φ12钢筋,钢筋等级同纵向受力筋,中间支座负钢筋分别在3/0l 处及d l 205/0+处截断,次梁配筋图详见结构施工图图2。
2.4主梁设计(按弹性理论方法)
2.4.1确定计算简图
截面 端支座右侧
离端第二支座
左侧
离端第二支座
右侧
中间支座左侧、右侧
剪力系数V α
0.45
0.6
0.55
0.55
)
()(kN l q g V n V +=α
10
.7333.666.2545.0=⨯
⨯
46
.9733.666.256.0=⨯
⨯
92
.883.666.2555.0=⨯⨯ 92
.883.666.2555.0=⨯⨯ 截面
端支座右侧
离端第二支座
左侧 离端第二支座
右侧
中间支座左侧、右侧
)(kN V
73.10
97.46 88.92 88.92 )(7.00N bh f t
73738 73738 73738 73738 )
(0N bh f t
105410 105410 105410 105410 箍筋肢数、直径
2φ6
2φ6
2φ6 2φ6 yv t sv
f b f s
A /24.0= 0
7.0bh f V t <
0.29 0.29 0.29 s(mm) 180
180
180
180
○
1荷载 次梁传来的恒荷载:10.71×6.6=70.69kN 主梁自重:25×2.3×0.3×(0.7-0.08)=10.70kN 侧梁抹灰:17×2.3×0.015×(0.7-0.08)×2=0.73kN 主梁恒荷载:kN G 41.84)73.070.10(2.169.70=+⨯+= 主梁活荷载:kN Q 67.986.695.14=⨯=
○
2计算简图 主梁端部支撑在砖墙上的两跨梁,支撑长度为370mm ,中间支撑在400mm
×400mm 的混凝土柱上,其边跨的计算跨度为⎪⎩
⎪⎨⎧
=+==++=mm
b
l l m
a b l l n n 88.62025.190.62200取两者较小值,m l 88.60=。
假定主梁线刚度与钢筋混凝土柱线刚度比大于5,主梁可视为铰支柱顶上的连续梁,计算简图如图5。
(a) (b)
图5 主梁的计算简图
2.4.2内力计算和内力包络图
在各种不同分布的荷载作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系数表进行,跨中和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算 弯矩:KQl KGl M += 弯矩:KQ KG V +=
具体计算结果以及最不利内力组合见表5。
表5 主梁正截面受弯、斜截面受剪计算表
项次 荷载图
跨中最大弯矩
支座弯矩 剪力
M 1 M 2 M B V A V Bl (V Br) V c
○
1 93.128222.0 93.128222.0 39.193333.0-- 31.56667.0 )52.112(52.112)333.1(333.1-- 31
.56667
.0--
○
2 73.188278.0 02.38056.0-- 37.113167.0-- 20.82833.0 )48.16(15.115)167.0(167.1-- 48.16167
.0
○
3 71.150222.0 71.150222.0 06.226333.0-- 82.65667.0 )53.131(53.131)333.1(333.1-- 82
.65667.0-- 最不利
内力 组合
○1+○2
317.66 90.91 -306.76 138.51 -227.67(129.00)-39.83
○
1+○3 279.64 279.94 419.15
122.13 -244.05(244.05)-122.13
由表5绘出弯矩包络图和剪力包络图,如图6
(a )弯矩包络图 (a )剪力包络图
图6 弯矩包络图和剪力包络图
2.4.3截面配筋计算
边跨截面在正弯矩作用下,为T 形截面,其翼缘宽度按GB50010-2019规范
中表5.2.4规定⎪⎩⎪⎨⎧=+=+≤==≤mm s b b mm
l b n f
f 6600630030022943/68803/'0'
取1.012.0665/80/,665357000
'
0>===-=h h mm h f ,故取mm b f 2294'= 且,故属于一类T 形截面。
跨中钢筋按一排考虑,mm a h h s 665357000=-=-=。
支座截面在负弯矩作用下,为矩形截面,按两排钢筋考虑,取
mm a h h s 630707000=-=-=
主梁中间支座为整浇支座,宽度400mm ,则支座边b V M M c 2
-
=,
kN Q G V 08.1830=+=。
主梁受力纵筋采用HRB400级(517.0/3602
==b y mm N f ξ;),箍筋采用HPB300
级( 2/270mm N f y =)配筋计算结果如表6、表7:
表6 主梁正截面受弯计算
注:○1中间支座弯矩已修正为c
M , ○
2{}2min min ,420%/45%,2.0max mm f f bh A y t s ===ρ 表7 主梁斜截面受剪计算
2.4.4附加横向钢筋计算
截面
边跨跨中
中间支座
)
(m kN M ⋅
317.66 -391.69 截面类别及截面尺寸
一类T 形
b ×h 0=2294×665
矩形 b ×h=300×630
2
05.011bh f M c -
-=ξ 0.027
0.331
)(20
mm f bh f A y
c s ξ=
1362 2068 选用钢筋 2φ22+2φ20
4φ22+2φ20
实际钢筋面积
1388
2148
截面
边跨跨中
中间支座
)
(kN V
138.51 244.05 )(25.00kN bh f c 593.51>V 562.28>V )(7.00kN bh f t 177356 168021 )(94.00kN bh f t
238163>V 225628<V 箍筋肢数、直径
n=2,2φ8
n=2,2φ8
s
A sv
0.24×300×1.27/270=0.339
(244050-168021)/(270
×630)=0.447
计算值s(mm) 296 255 实配箍筋间距(mm)
200
200
由次梁传至主梁的集中荷载设计值: F=70.69+98.67=169.36kN
附加横向钢筋应配置在s=3b+2h 1=3×200+2×(700-450)=1100mm 范围内。
在附加范围内附加箍筋,由sol yu A mnf F ≤并取φ8双肢筋,则
23.63
.502702169360
=⨯⨯≥
m 个,取m=10个,在主次梁相交的主梁内,每
侧附加5φ8@90箍筋。
2.4.5绘制主梁配筋图
根据2.4.3和2.4.4的计算结果画出主梁配筋图,架立钢筋选用2φ12钢筋,钢筋等级同纵向受力筋,弯起钢筋弯起点距该钢筋充分利用截面距离应不小于0.5h 0
,负弯矩钢筋截断应从充分利用截面向外延伸不小于0a h l 2.1+,且从
其强度不需要该钢筋截面延伸不小于20d 或h 0
,取两者大者。
主梁配筋图详
见结构施工图图3。