钢筋混凝土课程设计

水工钢筋混凝土结构课程设计 钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖课程设计任务书 1 设计任务书 一 设计资料 1 楼层平面如任务书附图所示 墙体厚度 370mm 结构横向长 L1 18m 结构 纵向长 L2 30m 楼梯位于该层平面的外部 本设计不予考虑 楼盖采用整 体式单向板肋形结构 2 该建筑位于非地震区 3 建筑物安全级别为二级 4 结构环境类别为一级 5 建筑材料等级 混凝土强度等级为梁 板为 C25 混凝土 钢筋 板中钢筋 梁中箍筋 构造钢筋为 级 梁中受力钢筋为 级 6 荷载 钢筋混凝土容重为 25kN m3 楼面面层为 20mm 厚水泥砂浆抹面 容 重为 20kN m3 梁板天花为 15mm 厚混合砂浆粉底容重为 17kN m3 楼面活 荷载标准值为 2 5kN m3 7 结构平面布置及初估尺寸 板的支承长度为 120mm 梁的支承长度为 240mm 主梁沿房屋的横 纵 向布置 板厚 h 60 120mm 次梁 高 h 1 18 1 12 L m 宽 b 1 3 5 1 2 h mm 间距 l1 2 0m 主梁 高 h 1 14 1 8 L mm 宽 b 1 3 5 1 2 h mm 间距 l2 6 0m 柱 b h 350mm 350mm 柱网尺寸为 6 0m 6 0m 8 使用要求 梁 板允许扰度 最大裂缝宽度允许值见书本附录 9 采用的规范 水工混凝土结构设计规范 2008 建筑结构荷载设计规范 水工钢筋混凝土结构课程设计 2 2 设计计算书 在规定的时间内 二周 独立完成以下成果 1 设计计算书一份 包括 计算依据的资料 计算假定 计算简图 板 次 梁 主梁的计算 并附有配筋草图 a 结构平面布置图 柱网 主梁 次梁及板的布置 b 板的强度计算和配筋 c 次梁强度计算和配筋 d 主梁强度计算和配筋 计算书要求内容完整 数据正确 书写工整 装订成册 2 施工图 包括 a 结构平面布置图 1 200 b 板的配筋图 1 50 c 次梁的配筋图 1 50 1 25 d 主梁的配筋图 1 50 1 25 及弯矩 M 剪力 V 内力包络图及抵抗弯矩图 e 钢筋明细表及图纸说明 图纸要求布局合理 线条粗细分明 字体工整 符号 尺寸 说明齐全 符 合制图规范要求 图纸统一用 A3 水工钢筋混凝土结构课程设计 附图1 整整体体现现浇浇肋肋形形楼楼盖盖结构平面布置图 24060006000600060006000370 20002000 2000 20002000 2000 20002000 2370 123456 B A C D 钢筋砼柱 350 350 注 墙体厚度 370mm 板搁墙上厚度为 240mm 一 平面结构布置 板 根据构造要求 板厚取 h 80mm L 40 2000 40 50mm 跨度 L 2000mm 次梁 次梁截面高度应满足 h L 18 L 12 6000 18 6000 12 333 500 mm 取 h 450mm 宽度应满足 b h 2 h 3 450 2 450 3 150 225 mm 取 b 200mm 跨度 L 6000mm 主梁 主梁截面高度应满足 h L 15 L 10 6000 18 6000 10 333 600 mm 取 h 600mm 宽度应满足 b h 3 h 2 600 3 600 2 200 300 mm 取 b 250mm 跨度 L 6000mm 二 板的设计 该建筑处于非震区 安全等级为二级 安全系数 K 1 2 承载能力极限状态计算时的结构系数 d 1 2 板按弹性理论计算 1 荷载 取宽为 1m 的板带计算 水工钢筋混凝土结构课程设计 恒荷载标准值 20mm 厚水泥砂浆抹面 mkN 4 020102 0 15mm 厚混合砂浆粉底 mkN 255 0 171015 0 80mm 钢筋混凝土板 mkN 225108 0 小计 mkNgk 655 2 活荷载标准值 mkNqk 5 25 21 恒荷载设计值 mkNgg kG 788 2 655 2 05 1 活荷载设计值 mkNqq kQ 0 35 22 1 总 计 mkNqg 788 5 考虑到次梁对板的转动约束 折算荷载为 mkN q gg 288 4 2 3 788 2 2 mkNqq 5 13 2 1 2 1 2 计算简图 次梁截面为 200 450mm 板在墙上的支承长度取为 120mm 则板的计算跨度为 边跨 mmlc21201202000 取mmlb c 2121 0200 mmll c 2120 0 中间跨 lc 2000mm mmbmmlc2002001 0 取 mmll c 2000 0 跨度差 可按等跨连续板计算 取 1m 宽板 10 6 00 2 00 2 12 2 带作为计算单元 计算简图如图 1 所示 水工钢筋混凝土结构课程设计 A B 图 1 板的计算简图 A 板的构造 B 板的计算简图 3 内力计算 各截面的弯距计算见表 1 跨中和支座截面的最大弯矩可按下式计算 2 0 1 2 0 表 1 均布荷载作用下板的弯矩计算表 计算截面的弯矩值 KN m 序号荷载简图 M1MBM2MCM3 11 505 1 9110 568 1 3550 792 20 674 0 513 3 0 472 4 0 757 5 0 666 6最不利内力 2 179 2 6681 04 2 0211 305 4 配筋计算 环境类别为一类 a 25mm mmb1000 mmh80 mmh552580 0 C25 混凝土 级钢筋 板的配筋计算见表 2 2 9 11mmNfc 2 210mmNfy 水工钢筋混凝土结构课程设计 支座处的计算弯矩为 M Mmax V0b 2 因为支座左右截面的剪力大小不一样 而且边跨与 中跨的 Ln也不一样 为安全考虑 取剪力较大值 支座 B 处的计算弯矩 MB MBmax V0b 2 MBmax gLn q Ln b 2 2 668 0 526 4 288 2 0 2 0 598 1 5 2 0 2 0 2 2 2 101kN m 支座 C 处的计算弯矩 Mc Mcmax V0b 2 Mcmax gLn 1q Ln b 2 2 021 0 474 4 288 2 0 2 0 576 1 5 2 0 2 0 2 2 1 500kN m 表 2 板的配筋计算 截面位置M1MBM2MCM3 M kN m 设计值 2 179 2 1011 04 1 5001 305 2 0 bhf KM c S 0 0730 070 0350 050 044 s 211 0 0750 0730 0350 0510 044 y c s f bhf A 0 235227110160139 选配钢筋 8 200 8 200 6 200 8 200 6 200 实配钢筋面积 mm2 251251141251141 5 配置构造钢筋 板与主梁连接处的附加钢筋布置为 伸过主梁边缘距离为450mm 在板 8 200 4 边嵌固于砖墙上的板顶面增设附加钢筋 配置端部直角钢筋 伸出支座边界为 6 200 取 300mmmm ln 257 7 1800 7 在墙角跨度为450mm 范围内配置直径为的构造钢筋网 4 6 200 五 次梁的设计 按弹性理论法计算 1 荷载 恒荷载标准值 由板传来 mkN 31 5 0 2655 2 次梁自重 mkN 85 125 08 0 45 0 2 0 水工钢筋混凝土结构课程设计 次梁粉底 mkN 189 0 172 08 0 45 0 015 0 小 计 mkNgk 349 7 活荷载标准值 mkNqk 525 2 恒荷载设计值 mkNgg kG 716 7 349 7 05 1 活荷载设计值 mkNqq kQ 652 1 总 计 mkNqg 716 136716 7 考虑到主梁对次梁的转动约束 折算荷载为 mkN q gg 216 9 4 6 716 7 4 mkNqq 5 46 4 3 4 3 2 计算简图 次梁在砖墙上的支承长度为 240mm 主梁截面为 250 650mm 则次梁的计算跨度为 边跨 mmlc61201206000 mmln58751256000 且 取mmlb c 30605 0 250 mmll c 6120 0 中间跨 取 mmlb c 30005 0 mmll c 6000 0 mmln57502506000 跨度差 可按等跨连续梁计算 次梁的计 10 0 2 6000 60006120 算简图见图 2 A 水工钢筋混凝土结构课程设计 B 图 2 次梁的计算简图 A 次梁的构造 B 次梁的计算简图 3 内力计算 1 弯矩设计值计算 连续次梁各截面的弯矩设计值计算见表 3 弯矩系数跟板的弯矩系数相同 弯矩按下式计算 M g L02 1q L02 表 3 次梁弯矩计算值表 截面位置1B2C3 0 0781 0 1050 0331 0 0790 0462 1 0 1 0 1190 0787 0 1110 0855 M g L02 1q L02 kN m 43 813 55 20223 731 44 19229 179 2 剪力设计值计算 连续次梁各截面的剪力设计值计算见表 4 剪力按下式计算 V g Ln 1q Ln 表 4 次梁剪力计算值表 计算截面的剪力设计值 KN m 序号荷载简图 VAVBLVBRVCLVCR 121 333 32 81127 874 25 11825 496 211 818 3 4 16 39115 473 水工钢筋混凝土结构课程设计 5 14 90415 292 6最不利内力 Vmax33 151 49 20243 147 40 02240 788 4 承载力及配筋计算 1 正截面受弯承载力计算 进行正截面受弯承载力计算时 跨中截面按 T 形截面计算 其翼缘计算宽度为 边跨 mmlbf20406120 3 1 3 1 0 mmsbb nf 2000 2002000 200 取较小值 即mmbf2000 中间跨 mmlbf20006000 3 1 3 1 0 mmsbb nf 2000 2002000 200 取较小值 即mmbf2000 梁 高 41040450 450 0 mmhmmh 翼缘厚 80mmhf 肋 宽 mmb200 判别 T 形截面类型 mkNmkN h hhbf f ffc 242 662 1202 55448 70 2 80 410 80200 9 11 2 0 故各跨跨中截面均属于第一类 T 形截面 支座截面按矩形截面计算 梁宽 b 200mm 按单排筋考虑 即 h0 410mm 受力钢筋为 级钢筋 fy 300N mm2 支座处的计算弯矩为 M Mmax V0b 2 因为支座左右截面的剪力大小不一样 而且边跨与 中跨的 Ln也不一样 为安全考虑 取剪力较大值 支座 B 的计算弯矩为 mkN b VMM BB 809 49 2 25 0 147 43202 55 2 0max 支座 C 的计算弯矩为 mkN b VMMc c 189 39 2 25 0 022 40192 44 2 0max 水工钢筋混凝土结构课程设计 计算及配筋过程见表 5 表 5 次梁正截面承载力计算及配筋表 截面位置1B2C3 弯距设计值 10 6 mmNM 43 813 49 80923 731 39 18929 179 或 b 204020020002002000 跨中 支座 2 0 2 0 hbf M bhf M fc d s c d s 0 0130 1490 0070 1180 009 s 211 0 0130 1630 0070 1250 009 支座 y c s f bhf A 0 跨中 y fc s f hbf A 0 430529232408286 选用钢筋 3 143 163 103 143 12 实际配筋面积 mm2 461603236461339 2 次梁斜截面的承载力计算及配筋过程见表 6 表 6 次梁斜截面承载力计算及配筋表 截面位置A 剪力设计值 kNV33 151 49 20243 147 40 02240 788 0 1 65 4 01 65 4 01 65 4 01 65 4 01 65V60 75 V60 75 V60 75 V60 75 V 水工钢筋混凝土结构课程设计 选用箍筋 双肢 8 200 8 200 8 200 8 200 8 200 2 1 mmAnA svsv 101mm2101mm2101mm2101mm2101mm2 配箍率 sb Asv sv min 25 0 min 25 0 min 25 0 min 25 0 min 25 0 25 1 07 0 0 0 kNh s A f bhfV sv yv ccs KV 95 145KV 95 145KV 95 145KV 95 145KV 95 145 5 次梁构造钢筋配置 1 纵向受力钢筋在支座中的锚固长度 因为受力筋的 所以 取 100mm mmdlas701455 2 架立钢筋的配置 粱跨 l 6m 4 6m 取 d 10mm 为了使钢筋和箍筋能绑成骨架 选取 2 10 的钢筋 锚固长取 80mm 四 主梁的设计 主梁按弹性理论设计 1 荷载 恒荷载标准值 由次梁传来 kN094 446349 7 主梁自重 kN5 6252 225 0 08 065 0 梁粉刷 kN53 0 0 2172015 0 08 060 0 小 计 mkNGk 124 51 活荷载标准值 由次梁传来 kNQk305 212 恒荷载设计值 kNGG kG 68 53124 5105 1 活荷载设计值 kNQQ kQ 36302 1 水工钢筋混凝土结构课程设计 总 计 kNQG68 89 2 计算简图 主梁端部支承在砖墙上 支承长度为 240mm 中间支承在柱上 钢筋混凝土柱的截面尺寸为 b h 350mm 350mm 因为梁的线刚度比柱的线刚度大得多 可视为中部铰支的三跨连续 梁 计算跨度 边跨 mmln58251756000 mmlc61201206000 取 30605 0 350 c lbmmll n 611605 1 0 中间跨 mmlc6000 mmln56503506000 取 30005 0 350 c lbmmll n 593305 1 0 跨度差 可按等跨连续梁计算 主梁的计算 10 1 3 5933 59336116 简图见图 3 A B 图 3 主梁的计算简图 A 主梁的构造 B 主梁的计算简图 3 内力计算及包络图 水工钢筋混凝土结构课程设计 内力计算采用等跨连续梁的内力叙述进行 跨中和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算 0201 QlGlM QGV 21 不同荷载组合下各截面的弯矩及剪力计算结果见表 7 和表 8 表 7 主梁弯矩计算表 kN m 边跨跨中支座 B 跨中 序 号 荷载简图 M1MaMBM2 0 2440 155 0 2670 067 ABCD G 1a2b 80 10750 888 85 03521 338 0 2890 244 0 133 0 133 ABCD Q 1a2b 63 63153 723 28 989 28 407 0 044 0 089 0 1330 200 ABCD Q 1a2b 9 688 19 596 28 98942 718 0 2290 125 0 3110 096 ABCD Q 1a2b 50 42027 522 67 78620 544 最不利内力组合 143 738 70 419 104 611 31 292 114 024 152 821 64 056 7 069 表 8 主梁剪力计算表 kN 端支座 A中间支座 B 项 次 荷载简图 A V l B V r B V 0 733 1 2671 0 ABCD G 1a2b 39 347 68 01353 68 水工钢筋混凝土结构课程设计 0 866 1 1340 0 ABCD Q 1a2b 31 176 40 8240 0 133 0 1331 0 ABCD Q 1a2b 4 788 4 78836 0 689 1 3111 222 ABCD Q 1a2b 24 804 47 19643 992 最不利内力组合 Vmax 70 523 Vmin 34 559 Vmax 72 801 Vmin 115 209 Vmax 97 672 Vmin 53 68 将以上表中最不利内力组合下的弯矩图及剪力图分别叠画在同一坐标图上 画其外包线即 得到主梁的弯矩包络图与剪力包络图 见图 4 A 0 0 64 056 104 611 143 738 114 024 7 069 152 821 31 292 70 419 A1aB2 A 水工钢筋混凝土结构课程设计 B 图 4 主梁的内力包络图 A 弯矩包络图 B 剪力包络图 4 承载力计算 1 正截面受弯承载力计算 跨内按 T 形截面计算 其翼缘宽度为 边 跨 mmlbf20396116 3 1 3 1 0 取较小值 mmb mmsbb f nf 2039 60005750250 中 跨 mmb mmsbb mmlb f nf f 1978 600005750250 19785933 3 1 3 1 0 梁 高 mmahhmmh56040600 600 0 翼缘厚 mmhf80 肋 宽 mmb250 水工钢筋混凝土结构课程设计 判别 T 形截面类型 mkNkMmkN h hhbf f ffc 17273 1432 1797 2 80 560801978 9 11 2 max 0 故各跨跨中截面均属于第一类 T 形截面 支座截面按矩形截面计算 考虑到支座截面及边跨跨中截面弯矩较大 纵向受力钢筋 除边跨跨中和 B 支座布置两排外 其余的均为一排 因此取 其余取 B 支座边缘的mmahh53565600 0 mmahh56040600 0 弯矩设计值 mkN b VMM BMAXB 727 135 2 35 0 672 9782 152 2 0 主梁正截面配筋计算过程见表 9 表 9 主梁正截面承载力计算表 截面位置1B2 弯距设计值 10 6 mmNM 143 738 135 72764 056 7 069 跨中 支座 2 0 2 0 hbf M bhf M fc d s c d s 0 02480 1910 01040 001 s 211 0 0250 2140 01050 001 y fc s f hbbf A 0 1082113546144 选用钢筋 2 18 2 202 18 2 202 182 8 实际配筋面积11371137509101 2 斜截面受剪承载力计算 b 250mm B 端支座双排钢筋 取其他支座为 53565600 0 mmh 主梁斜截面的配筋计算过 22 0 210 9 11 56040600mmNfmmNfmmh yvc 程见表 10 表 10 主梁斜截面承载力计算表 水工钢筋混凝土结构课程设计 截面位置A 剪力设计值 kNV70 523115 20997 672 b hh b h f w 0 1 92 4 01 82 4 01 82V332 V332 V 7 0 1 0tbh f K 104 V99V 选用箍筋 双肢 200 8 200 8 200 8 配箍率 sb Asv sv 0 2 015 0 2 015 0 2 015 25 1 7 0 0 0 kNh s A f bhfV sv yv tcs 199190 KV 138190 配筋率 15 0 200250 101 min p bs A p sv sv 6 主梁和次梁交接处的附加钢筋计算 次梁传给主梁的集中力设计值为 F G Q 44 094 1 05 30 76 299kN h1 600 450 150mm 则附加横向钢筋布置范围mmbhS9002003150232 1 只配置掉筋 1 20 则 因此 2 2 314 mmAsb 2 2 314 2 628 4 2 22 0 4 628 6 616 45sin210 299 762 1 sin mmAmm af KF sv yv 配筋满足要求 另外为了使受力钢筋和箍筋可以绑成骨架结构配置架立钢筋 2 12 五 次梁裂缝宽度和变形验算 1 裂缝宽度验算 1 板 水工钢筋混凝土结构课程设计 作用在板上的力的标准值为 mkNgK 655 2 mkNqK 5 2 折算荷载为 mkN q gg k kK 28 3 4 mkNqq kk 875 1 4 3 由荷载标准值计算板的内力计算如表所示 表 11 荷载标准值作用下板弯矩 Mk 计算表 KN m 控制截面 组合值 2 0 1 2 0 0 2 考虑支座影响 1 22 12 2 875 1 1 012 2 28 3 0781 0 1 99 B 22 06 2 875 1 119 0 06 2 28 3 105 0 0 5271 881 2 22 2875 1 0787 0 228 3 0331 0 1 025 C 22 2875 1 111 0 228 3 079 0 0 4931 376 3 22 2875 1 0855 0 228 3 0462 0 1 247 所示 板裂缝宽度验算如表 由于环境类别为一类 又 12 4 0 20c 100 2 1080 2 1 2 max 2524 mmw mmmmNEmmNE sc 表 12 裂缝宽度验算 由上表可以看出 裂缝满足要求 截面1B2C3 1 991 8811 0251 3761 247 2 251251141251141 d mm 88686 2 2 4000040000400004000040000 0 0060 0060 0040 0060 004 0 87 0 2 165 690 156 615 151 923 114 568 184 827 tes sk d c E 07 0 30wmax0 242 0 229 0 270 0 168 0 328 水工钢筋混凝土结构课程设计 2 次梁 作用在梁上的力的标准值为 mkNgK 349 7 mkNqK 5 折算荷载为 mN q gg k kK 599 8 4 mkNqq kk 75 3 4 3 由荷载标准值计算次梁的内力计算如表所示 表 13 荷载标准值作用下次梁弯矩 Mk 计算表 KN m 控制截面 组合值 2 0 1 2 0 0 2 考虑支座影响 1 22 12 6 75 3 1 012 6 599 8 0781 0 39 20 B 22 06 6 75 3 119 0 06 6 599 8 105 0 5 12544 42 2 22 675 3 0787 0 6599 8 0331 0 20 87 C 22 675 3 111 0 6599 8 079 0 4 67834 763 3 22 675 3 0855 0 6599 8 0462 0 25 84 所示 次梁裂缝宽度验算如表 由于环境类别为一类 又 12 4 0 30c 100 2 1080 2 1 2 max 2524 mmw mmmmNEmmNE sc 表 14 裂缝宽度验算 截面1B2C3 39 20 44 4220 87 34 76325 84 2 461603236461339 d mm 1416101412 2 2 1600016000160001600016000 0 0290 0380 0150 0290 021 0 87 0 2 238 387206 518247 918211 404213 693 水工钢筋混凝土结构课程设计 由上表可以看出 裂缝满足要求 3 主梁 作用在梁上的力的标准值为 Gk 51 124kN Qk 30kN 由荷载标准值计算次梁的内力计算如表所示 表 15 荷载标准值作用下主梁弯矩 Mk 计算表 KN m 控制截面 组合值 0201 QlGlM 0 2 考虑支座影响 1 0 244 51 124 6 12 0 289 30 6 12 129 40 边跨跨中 a 0 115 51 124 6 12 0 244 30 6 12 80 78 支座 B 0 267 51 124 6 06 0 311 30 6 06 10 973 128 287 中跨跨中 0 067 51 124 6 0 2 30 6 51 55 所示 次梁裂缝宽度验算如表 由于环境类别为一类 又 12 4 0 30c 100 2 1080 2 1 2 max 2524 mmw mmmmNEmmNE sc 由上表可以看出 裂缝满足要求 2 变形验算 tes sk d c E 07 0 30wmax0 2350 1950 2800 2090 224 截面边跨支座 B跨中 129 40 128 28751 55 2 11371137509 d mm 191918 2 2 325003250020000 0 0350 0350 025 0 87 0 2 0 0002450 0002420 000208 tes sk d c E 07 0 30wmax0 2520 2490 239 水工钢筋混凝土结构课程设