弹性方法计算内力例题_长江大学土木工程专业2008年钢筋混凝土楼盖课程设计案例...

长江大学土木工程专业2008年钢筋混凝土楼盖课程设计案例

钢筋混凝土楼盖课 程 设 计 指 导 书长江大学2008 年 8 月目 录第 1 节 设计任务书一、设计任务二、设计内容三、设计条件四、进度安排五、指导教师第 2 节 设计指导书一 肋梁楼盖的计算简图二 按弹性方法计算内力三 按塑性内力重分布的方法计算内力四 截面设计及构造要求第 3 节 设计例题第 4 节 答辩参考题参考文献编后第 1 节 设计任务书一、设计任务某多层工业厂房，采用钢筋混凝土内框架承重，外墙为 370mm 砖砌承重。设计时，只考虑竖向荷载作用，采用单向板肋梁楼盖，要求完成钢筋混凝土整体现浇楼盖的结构设计。二、设计内容1、结构布置确定柱网尺寸，柱截面尺寸见表 1，主次梁布置及截面尺寸，并进行编号，绘制楼盖结构布置图。2、板设计按塑性分析法计算内力，并绘制板配筋图。3、次梁设计按考虑塑性内力重分布的方法计算内力和正截面极限承载力，并绘制配筋图。4、主梁设计按弹性方法计算主梁内力，绘制主梁的弯距、剪力包络图，根据包络图计算正截面、斜截面的承载力，并绘制主梁的抵抗弯拒图及配筋图。三、设计条件1、建筑尺寸见图 1 和表 2。2、学生由教师指定题号。3、楼面做法：20mm 厚水泥砂浆地面，钢筋混凝土现浇板，15mm 厚石灰砂浆抹底。4、荷载：永久荷载，包括梁、柱、板及构造层自重，钢筋混凝土容重 25kN/m3，水泥砂浆容重 20kN/m3，石灰砂浆容重17kN/m3，分项系数 =1.2。可G变荷载，楼面均布荷载标准值见表 1。分项系数 =1.3 或 1.4。O250120L1120120 120L2 250250电梯间 楼梯间图 1 建筑尺寸表 1 柱截面尺寸及混凝土强度等级班级 柱截面尺寸(mm) 混凝土强度等级土木 01 300×300(350×350) C20(C25)土木 02 350×350(400×400) C20(C20)土木 03 400×400(300×300) C25(C30)表 2 题号及可变荷载可变荷载(kN/m 2)L1×L2(m) 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.522.5×30.0 1 8 15 22 29 3621.6×28.5 2 9 16 23 30 3721.4×27.5 3 10 17 24 31 3819.8×27.3 4 11 18 25 32 3919.6×25.0 5 12 19 26 33 4018.0×24.8 6 13 20 27 34 4117.1×24.0 7 14 21 28 35 425、材料梁、板混凝土强度等级见表 1。主梁、次梁受力钢筋采用 HRB335 级钢筋，其他均用 HPB235 级钢筋。四、进度安排结构计算 5 天绘制结构施工图 3 天计算书、图纸整理 1 天答辩 1 天————————————————————合计教学周二周 10 天五、指导教师第 2 节 设计指导书一 肋梁楼盖的计算简图在进行内力分析前，必须先把楼盖实际结构抽象成为一个计算简图，在抽象过程中要忽略一些次要因素，并做如下假定：1．板的竖向荷载全部沿短跨方向传给次梁，且荷载→板→次梁→主梁→主梁支承的传递过程中，支承条件简化为集中于一点的支承链杆，忽略支承构件的竖向变形，即按简支考虑。2．板视为以次梁为铰支座的连续梁，可取 1m 宽板带计算。3．跨数超过 5 跨的等截面连续梁(板) ，当各跨荷载基本相同，且跨度相差不超过 10％时，可按 5 跨连续梁(板)计算，所有中间跨的内力和配筋均按第三跨处理。当梁板实际跨数小于 5 跨时，按实际跨数计算。4．板梁的计算跨度应取为相邻两支座反力作用点之间的距离，其值与支座反力分布有关，也与构件的支承长度和构件本身的刚度有关。在实用计算中，计算跨度可按表3 取值。表 3 梁、板的计算跨度 两端搁置l0=ln+a且 l0≤ ln+h (板)l0≤1.05 ln(梁)一端搁置、一端与支承构件整浇l0=ln+a/2且 l0≤ ln+h/2 (板)l0≤1.025 ln (梁)单跨两端与支承构件整浇 l0=ln边跨l0=ln+a/2+b/2且 l0≤ ln+h/2+b/2 (板)l0≤1.025 ln+b/2 (梁)按弹性理论计算 多跨中间跨 l0=lc且 l0≤1.1 ln (板)l0≤1.05 ln (梁)两端搁置l0=ln+a且 l0≤ ln+h (板)l0≤1.05 ln (梁)一端搁置、一端与支承构件整浇l0=ln+a/2且 l0≤ ln+h/2 (板)l0≤1.025 ln (梁)按塑性理论计算 两端与支承构件整浇 l0=ln注： l0—板、梁的计算跨度； lc—支座中心线间距离；ln—板、梁的净跨； h—板厚； a—板、梁端支承长度； b—中间支座宽度二 按弹性方法计算内力按弹性理论计算的楼盖内力，首先要假定楼盖材料为均质弹性体。根据前述的计算简图，用结构力学的方法计算梁板内力，也可利用静力计算手册中的图表确定梁、板内力。在计算内力时应注意下列问题：1．荷载及其不利组合楼盖上作用有永久荷载和可变荷载，永久荷载按实际考虑，可变荷载根据统计资料折算成等效均布活荷载，可由《建筑结构荷载规范》查得。板通常取 1m 板宽的均布荷载(包括自重) ，次梁承受板传来的均布荷载和次梁自重，主梁承受次梁传来得集中荷载和均布的自重荷载。为简化计算，可将主梁的自重按就近集中的原则化为集中荷载，作用在集中荷载作用点和支座处(支座处的集中荷载在梁中不产生内力) 。由于可变荷载在各跨的分布是随机的，如何分布会在各截面产生最大内力是活荷载不利布置的问题。图 2 所示为 5 跨连续梁，当活荷载布置在不同跨间时梁的弯矩图及剪力图。由图可见，当求 1，3，5 跨跨中最大正弯矩时，活荷应布置在 1，3，5 跨；当求 2，4 跨跨中最大正弯矩或 1，3，5 跨跨中最小弯矩时，活荷载应布置在 2，4 跨；当求 B 支座最大负弯矩及支座最大剪力时，活荷载应布置在 1，2，4 跨，如图 3。由此看出，活荷载在连续梁各跨满布时，并不是最不利情况。图 2 5 跨连续梁弯矩图及剪力图图 3 活载不利位置(a) 活 1+活 3+活 5 (b) 活 2+活 4 (c) 活 1+活 2+活 4从以上分析可得，确定截面最不利内力时，活荷载的布置原则如下：(1)欲求某跨跨中最大正弯矩时，除将活荷载布置在该跨以外，两边应每隔一跨布置活载；(2)欲求某支座截面最大负弯矩时，除该支座两侧应布置活荷载外，两侧每隔一跨还应布置活载；(3)欲求梁支座截面(左侧或右侧)最大剪力时，活荷载布置与求该截面最大负弯矩时的布置相同；(4)欲求某跨跨中最小弯矩时，该跨应不布置活载，而在两相邻跨布置活载，然后再每隔一跨布置活载。2．内力包络图以恒载作用在各截面的内力为基础，在其上分别叠加对各截面最不利的活载布置时的内力，便得到了各截面可能出现的最不利内力。将各截面可能出现的最不利内力图叠绘于同一基线上，这张叠绘内力图的外包线所形成的图称为内力包络图。它表示连续梁在各种荷载不利组合下，各截面可能产生的最不利内力。无论活荷载如何分布，