《钢筋混凝土结构课程设计》大作业

1、网络教育学院钢筋混凝土结构课程设计题目：重 XXX 厂房单向板设计学习中心：XXXX 奥鹏学习中心专业：土木工程年级：2014 年秋季学号：学生：指导教师：1 基本情况本设计 XXXXXXXX，X进行设计计算。 重庆三元玩具厂房采用钢筋混凝土内框架 承重，外墙为 370mm砖砌承重。采用单向板肋梁楼盖。楼面做法： 20mm厚水泥砂浆面层， 钢筋混凝土现浇板， 15mm厚石灰砂浆抹灰。 荷载：永久荷载，包过梁、柱、板及构造层自重，钢筋混凝土容重25kN/m 3,水泥砂浆容重 20kN/m 3 ，石灰砂浆容重 17kN/m 3 ，分项系数 G 1.2 。可变荷载， 楼面均分布荷载为 7.5 kN/

2、m 3 ，分项系数 K 1.3 。材料选用：混凝土采用 C30( f c =14.3 N/mm 2 ， ft =1.43 N/mm 2 )；钢筋 主梁、次梁采用 HRB335级( fy =300kN/m 2)钢筋，其它均用 HPB300级( f y =270kN/m 3)钢筋。主梁沿房屋的横向布置， 次梁沿纵向布置。 主梁的跨度是 5.7m, 次梁的跨度是 4.8m。梁每跨内布置两根次梁。其间距是 1.9m。楼盖的布置 如图 1-1 。l 1900根据构造要求，板厚取 h 80mm l 1900 47.5mm40 40次梁截面高度应满足 h l : l 4800 : 4800 266 : 40

3、0mm18 12 18 12取 h=400mm，截面宽度取为 b=200mm。主梁的截面高度应满足 h l : l 5700 : 5700 380 570mm15 10 15 10取截面高度 h=500mm，截面宽度取为 b=250mm。图 1-1 楼盖布置图72 单向板结构设计2.1 板的设计2.1.1 板的计算按塑性分析法计算内力2.1.2 荷载恒荷载标准值：20mm水泥砂浆面层80mm钢筋混凝土板15mm厚石灰砂浆抹灰活荷载标准值横荷载设计值活荷载设计值合计2.1.3 内力计算0.02m 20kN / m3 0.4kN /m2320.08m 25kN /m3 2.0kN /m2320.0

4、15m 17kN /m3 0.255kN / m2gk 2.655kN /m22qk 7.5kN / m2g 1.2 2.655 3.186kN / m22q 1.3 7.5 9.75kN /m2g q 12.936kN /m2为：次梁的截面200mm400mm，板在墙上的支撑长度为 120mm ，则板的计算跨度边跨l0lnh1.920.2 0.080.12 1.72m22ln1.90.120.2 0.12 1.74m22l0 1.72m中间跨l01.9 0.21.7m跨度差(1.72 1.7) /1.71.200 10 00说明可按等跨连续板计算内力。 取 1m宽板作为计算单元，计算简图如图

5、 2-1 所示2g q 12.936kN / m2图 2-1 计算简图连续板各截面的弯矩计算见表 2-1 。表 2-1 连续板各截面弯矩计算截面1 边跨跨内B 离端第二支座2中间跨跨内C 中间支座弯矩计算系数1111m11111614计算跨度 l0l0 1.72ml0 1.72ml0 1.7ml0 1.7m2M m(g q)l023.48-3.482.342.672.1.4 截面承载力计算b 1000mm, h 80mm, h0 80 20 60mm。C30 混凝土， fc =14.3 N/mm 2 。HPB300钢筋， f y =270 kN/m 2，连续板各截面的配筋计算见表 2-2。表

6、2-2 连续板各截面配筋计算截面位置边区板带（ 1-2，5-6 轴线间）中间区板带（ 2-5 轴线间）边跨跨内离端第二支座离端 第二 支跨 跨内、中间 跨跨 内中间支座边跨跨内离端第二 支座离端第二跨 跨内、中间 跨跨内中间支座2M ( kN/m )3.48-3.482.34-2.673.48-3.480.8 2.34=1.870.8 (-2.67)= -2.14M s2 1fcbh00.0670.0670.0450.0520.0670.0670.0360.0411 1 2 s0.0690.0690.0460.0540.0690.0690.0370.042A1 fcb h0Asfyy21921

7、9146172219219118134选配钢筋6/8 1706/8 170619061606/81706/817062006200实配钢筋面积228228149177228228141141支座截面的受压区高度系数 均小于 0.35，满足弯矩调幅的要求；min (0.2%, 45 ft / fy)max 45ft/fy 45 1.43 / 270 100% 0.238%所以， As,minminbh 0.238% 1000 80 190.4mmM 2k (0.033 6.405 0.079 3) 1.7 2 kN / m 1.30kN / mMCk (0.079 6.405 0.111 3)

8、1.72 kN /m 2.42kN /mM 3k (0.046 6.405 0.085 3) 1.7 2 kN / m 1.59kN / m受弯构件的受力特征系数 cr 1.9 ，光面钢筋的相对粘结特征系数0.7，C30混凝土抗拉强度标准值 ftk 2.01N / mm2 ；保护层厚度 c=15mm<20mm取, c=20mm，计算2.1.5 板的裂缝验算裂缝宽度验算属于正常使用极限状态，采用荷载的标准组合。按弹性方法计算截 面弯矩，考虑可变荷载的最不利布置，有Mk g gkl0qqkl0式中 gk' 折算永久荷载标准值， gk' gk qk/ 2 2.655 7.5/2

9、 6.405kN /m qk' 折算可变荷载标准值， qk' qk /2 7.5/2 3.75kN /m五跨连续板满布荷载下相应截面的弯矩系数，按有关表格查的；q 五跨连续板最不利荷载布置下相应的弯矩系数，按有关表格查的由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩：2Mk (0.078 6.405 0.1 3) 1.7202 kN /m 2.32kN /m2MBk (0.105 6.405 0.119 3) 1.720 2 kN /m 3.05kN /m过程见表 2-3 ，裂缝宽度均小于一类环境规范规定值。表 2-3 板的裂缝宽度验算截面1B2C3Mk2.32-3.051.30-2.42

10、1.592 As / mm2282281491491492sq Mk / 0.87h0 As( N /mm2)202.9266.8170.6317.5208.6teAs / Ate0.010.010.010.010.011.1 0.65 f tk / te sq0.4560.6100.3340.6890.474deq d / (mm)11.4311.438.578.578.57lcr(1.9cs 0.08 deq )(mm)te129.44129.44106.56106.56106.56wmaxcr lcr sq / E s (mm)0.1080.1910.0550.2100.095注: te

11、 0.01,取 te =0.01 。2.1.6 板的挠度验算截面的短期刚度由下式确定：Bs1.15Es Ash020.2 6 E '1 3.5 'f式中，E Es / Ec 210 103 /34104 7 ，矩形截面 'f0 ，各截面的短周期刚度如下表所示。截面1B2C3As /mm22192191461461460.4560.6100.3340.6890.474As /bh00.00370.00370.00240.00240.002411Bs /1011 Ngmm1.8821.5671.6121.0101.305由上表可见， BB 与 B1很接近，满足 0.5 B1

12、 < BB <2 B1,按混凝土结构设计规范可取整跨刚度 B1 为计算挠度，这样的简化使挠度计算大为方便。长期刚度按下式确定Mk2.32Bs 1.882 1011Mq( 1) M k s 2.725 2 1 2.328.64 1010 Ngmm其中， M1q (0.078gk' 0.1qk' )l02 (0.078 7.965 0.1 3) 1.722 2.725kNgmgk'qkgk 1( qqk) 2.655 1(0.8 7.5) 7.965kN / m11q qk0.8 7.5 3kN /m22第一跨挠度最大，对于等跨连续板可只验算该跨挠度。永久荷载g

13、k 满布，可变荷载 qk 在1，3，5跨布置，又相应表格查的相应的挠度系数分别是0.644 10 2和0.973 10 2，于是挠度：2 4 2 4f 0.644 10 2gkl4 0.973 10 2qkl4f B B0.644 10 2 2.655 172048.64 10108.6mm0.973 10 2 7.5 17204 l2.2 次梁的设计2.2.1 次梁计算次梁按考虑塑性内力重分布方法计算2.2.2 荷载恒荷载设计值由板传来 1.9m 3.186kN /m3 6.05kN / m2次梁自重 1.2 0.2m (0.4m 0.08m) 25kN /m3 1.92kN / m2 梁侧

14、抹灰 1.2 0.015m (0.4m 0.08m) 17kN /m3 2 0.20kN / m2g 8.17kN/m 2 活荷载设计值 由板传来 q 1.9m 9.75kN / m3 18.5kN /m213合计2g q 26.67kN / m22.2.3 内力计算计算跨度0.25ln 4.8m 0.12m m 4.555m边跨24.555m0.244.675m1.025ln 4.669m 4.675m 取 m0=4.675中间跨 l0 ln 4.8m 0.25m 4.55m跨度差 (4.675 4.55) / 4.55 2.700 10 0 0 ，说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图 如图

15、 2-2 所示。图 2-2 计算简图连续次梁各截面弯矩及剪力计算分别见表 2-4 、表 2-5表 2-4 连续次梁弯矩计算截面1 边跨跨中B 离端第二支座2 中间跨跨中C 中间支座弯矩计算系数1111m11111614计算跨度 l0l0 4.675ml0 4.675ml0 4.55ml0 4.55m2Mm(g q)l0253.00-53.0034.5139.44表 2-5 连续次梁剪力计算截面A 边支座B(左) 离端第二支座B(右) 离端第二支座C 中间支座剪力计算系数v0.450.60.550.55净跨度 lnl0 =4.675l 0 =4.675l0 =4.55l0 =4.552V v (

16、g q)ln254.6774.8166.7466.742.2.4 正截面承载力计算正截面承载力计算时，支座按矩形截面计算，跨中按 T 形截面计算，翼缘宽度' 1 1 '取b'fl= 4800=1600mm ，又b sn 200 1700 1900mm ，故取 b'f 1600mm33一类环境，梁的混凝土保护层厚度要求为25mm，单排钢筋截面有效高度取h0 =365mm。判别 T 型截面类型：' 'h'f801 fcb'f h'f (h0 f ) 1.0 14.3 1517 80 (365 ) 564.02kN gm 53.

17、00kNgm各跨跨中均属于第一类 T 型截面。 次梁的正截面承载力过程见表 2-6 。表 2-6 次梁正截面受弯承载力计算截面边跨跨中 （ 1）离端第二支座（B）离端第二跨 跨中（ 2） 中间跨跨中（3）中间支座（C ）弯矩设计值（ kNgm ）53.0053.0034.51-39.44M s2 s1 f cbh020.1600.1600.0910.104112s0.1750.1750.0960.110选配钢筋1 fcb h0 Asfyy564.21044334.0383实际配筋5 123 223 124 12As=565As=1140As=339As=452计算结果表明 均小于 0.35，符

18、合塑性内力重分布的条件。As/（bh） 339 / （200 400） 0.42% min （0.2%,45ft/fy）max 45ft/ fy 45 1.43/ 300 0.22% ，满足最小配筋率的要求。2.2.5 斜截面受剪承载力计算计算内容包括：截面尺寸复核、腹筋计算和最小配筋率验算。（1）验算截面尺寸hw h0 h'f 365 80 265mm, hw /b 265/ 200 1.2 4 ，截面尺寸按下式验算： 0.25 c fcbh0 0.25 1.0 14.3 250 365 362.20kN Vmax 74.81kN 截面尺寸满足要求。（2）计算所需腹筋采用 6 双箍，

19、计算支座 B 左侧截面， VBl 72.89kN 。由斜截面受剪承载力计算公式确 定箍筋间距 s:1.0 f yv Asvh01.0 270 100.48 365s yv sv 0 5725.70mmVcs 0.7 ftbh0 74810 0.7 1.43 200 365 调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围内将计算的箍筋面积增加 20%。先调幅整箍筋间距， s 0.8 5725.7 4580.56mm ，大于箍筋最大间距 200mm ，最后取 s=200mm。（3）验算最小配箍率3 弯矩调幅时要求的配箍率下限为 0.3ft / fyv 0.3 1.43/ 270 1.58 10 3 ，实际配箍

20、率3sv Asv /(bs) 100.48 / (200 250) 2.50 10 3 ，满足最小配箍率的要求。2.2.6 次梁的裂缝宽度验算次 梁 的 折 算 永 久 荷 载 gk' 6.808 14.23/ 4 10.37kN / m ；折 算 可 变 荷载 '3qk' 14.23 10.67kN / m 。变形钢筋的相对粘度特征系数 1.0 ，混凝土的保护层厚度 k4c=25mm 。荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数 cr 1.9 ，裂缝宽度的计算过程见表 2-7，各截面的裂 缝宽度均满足要求。表 2-7 次梁的裂缝宽度验算截面1B2C3Mk41.00-51.55

21、24.54-41.4828.652 As /mm5655653394023392sq Mk / 0.87h0 As( N /mmMBk (0.105 10.37 0.119 10.67) 4.6752kN / m 51.55kN /mM2k (0.033 10.37 0.079 10.67) 4.5502 kN /m 24.54kN /mMCk (0.079 10.37 0.111 10.67) 4.5502kN / m 41.48kN /mM3k (0.046 10.37 0.085 10.67) 4.5502 kN / m 28.65kN /m2.2.7 次梁的挠度验算按等刚度跨度连续梁计

22、算边跨跨中挠度。短期刚度：)245.32308.45227.96324.94266.14teAs / Ate0.01410.01410.01000.01010.01001.1 0.65 f tk / te sq0.7220.7990.6290.7020.609deq d/ (mm)1212121212deqlcr(1.9cs 0.08 )(mm)te115.59115.59143.5142.54143.5wmaxcr lcr sq / E s (mm)0.2080.2640.1950.2760.221由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩：2Mk (0.078 10.37 0.1 10.67) 4

23、.6752 kN / m 41.00kN /m23Bs1.15其中，2EsAsh020.2 163.E5 'f522.0 105 565 36521.15 0.772+0.2+6 7.14 8.3 10-31 3.5 1.675As / bh0 565/ (200 365) 8.3 1054E Es / Ec 2.0 105 2.8 104 7.14 ；(b'f b)h'f(1600 200) 80 1.647。bh0200 365 1.647长期刚度：MkM q( 1)MkBsNgmm21.145 1013 Ngmm213 13 21.145 1013 9.267 1

24、013 Ngmm2 35.12(2 1) 41.00其中， M1q (0.078 9.654 0.1 8.538) 4.6752 35.12kNgmgk' gk 1( qqk ) 6.808 1 0.8 14.23 9.654kN /m44qk33qqk0.8 14.23 8.538kN / m44挠度系数与板相同，挠度：0.644 10 2 gkl4 0.973 10 2qkl4BB240.644 10 2 6.808 467549.267 1012240.973 10 2 14.23 467549.267 1012=9.737mm<l20023.375mm2.3 主梁的设计2

25、.3.1主梁计算主梁按弹性理论设计。2.3.2荷载为简化计算，将主梁自重及梁侧抹灰重量等效为集中荷载。荷载设计值：由次梁传来 8.17 4.8=39.22 kN主梁自重 1.2 0.25 ( 0.65-0.08 ) 1.9 17 2=8.13 kN梁侧抹灰 1.2 0.015 ( 0.65-0.08) 1.9 17 2=0.67 kNG=48.02 kN活荷载设计值：由次梁传来 Q=18.5 4.8=88.8 kNG+Q=136.82 kN2.3.3计算简图主梁端部支承在砖墙上，支承长度为370mm ；中间支承在柱上，钢筋混凝土柱截面为350mm 350mm ； 墙 、 柱 为 主 梁 的 铰

26、 支 座 ， 主 梁 连 续 梁 计 算图 2-3 计算数计算跨度：0.35边跨 ln 5.7 0.12 0.35 5.405m2b0.35l0 1.025ln 1.025 5.405 5.715m0 n 22ab0.370.350ln5.4055.765m0 n 2222取最小值l05.715m中间跨： ln 5.7 0.35 5.35ml0 ln b 5.350.355.7m跨度差 ( 5.715-5.7) /5.7=0.26%<10% ，则可以按等跨连续梁计算。主梁的计算简图见图 2-3。2.3.4内力计算及包络图 内力计算可采用等跨连续梁的内力系数进行计算， 跨中和支座截面最大弯

27、矩及 剪力按下式计算：M k1Gl0 k2QlV k1G k2Q 不同截面下的弯矩及剪力的计算见表 2-8 、表 2-9表 2-8 主梁弯矩计算项次荷载简图k M1k Mak MBk M2k Mbk MC0.2440.1550.2670.0670.0670.26766.9642.5473.2718.3818.3873.270.2890.2440.1330.1330.1330.13367.31146.67123.8367.4167.3167.410.0440.0890.1330.2000.2000.13322.3245.1767.41101.23101.2367.410.2290.1260.31

28、10.0960.1700.089116.2263.94157.6448.5986.0545.110.089 /30.0590.0890.170.0960.31115.0629.9445.1186.0548.59157.64基+213.63166.37-140.68-48.93-48.93-140.68本+44.64-2.63-140.68119.61119.61-140.68不+183.18106.48-230.9166.97104.43-118.38利+51.912.6-118.38104.4366.97-230.91内力表 2-9 主梁剪力值计算序号计算简图k VArk VBlk VBr0

29、.7331.2671.00035.2060.8448.020.8661.134076.90100.7000.6891.3111.22261.18116.42108.510.0890.0890.7887.907.9069.97最不+112.1-161.5448.02利内+96.38-177.26156.53力+27.3-68.74117.992.3.5主梁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：11bfl0 5700 1900mm b sn 4800 mm33b 12h'f 250 12 8 1210mm 取 bf ' =1210mm ，取 h0 500 60

30、440mm。判别 T 形截面类型：1 fcb'f h'f (h0 hf ) 1.0 14.3 1210 80 (440 80)22553.69kNgm 212.67kNgm 故属于第一类 T 形截面。b0.35Mb M max V0 2230.91 (88.8 48.02) 0.235203.55kNgm主梁正截面承载力的计算截面1B2弯矩设计值（ kNgm ）213.63-203.55119.61-48.9322s M / 1fcbh02(mm2)0.0640.2940.0320.0631s 2(1 1 2 s)0.96690.82000.98370.9674Asf Mhf

31、y sh01673.81880.5871.6362.6选配钢筋6 206 203 202 20实配钢筋面积（ mm2 ）188418849426282.3.6主梁斜截面受剪承载力的计算 (1)验算截面尺寸hw h0 h'f 440 80 360mm,hw / b 360 / 300 1.2 4 ，截面尺寸按下式验算： 0.25 c fcbh0 0.25 1.0 14.3 250 440 437.93kN Vmax 177.26kN 截面尺寸满足要求。(2)计算所需腹筋采用 6150 双箍Vcs 0.7 ft bh0 1.0 f yv Asv h0 0.7 1.43 250 440 1.

32、0 270 440 100.48/150 189.69kN sVA 112.1kN Vcs,VBl 177.26kN Vcs,VBr 156.33kN Vcs,可知 B 截面上的剪力与 Vcs刚好，现配两根弯起， 2 20，面积为 628 mm2 。 验算最小配箍率sv Asv / (bs) 100.48 /(250 200) 2.00 10 3 >30.24 ft / fyv 0.24 1.43/ 270 1.27 10 3 ，满足要求。 2.3.7主梁裂缝宽度验算受弯构件的受力特征系数 cr 1.9 ，变形钢筋的相对粘结特征系数1.0，C30 混凝土2抗拉强度标准值 ftk 2.01N /mm2 ；保护层厚度 c=25mm。主梁各截面的裂缝宽度验算过程 见表 2-10，各截面的裂缝宽度均满足要求。表中 B 支座边缘弯矩标准值