《钢筋混凝土结构课程设计》

1、1基本情况本设计XXXXXXXXX，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7.5kN/m 3，分项系数k 1.3。材料选用：混凝土采用 C30( fc=14.3N/mm2， ft=1.43N/mm 2)；钢筋 主梁、次梁采用HRB335级(fy =300kN/m 2)钢

2、筋，其它均 用 HPB300级(fy=270kN/m3)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。根据构造要求，板厚取h 80mm -190047.5mm4040次梁截面高度应满足h丄：4800: 4800 266: 400mm18 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 丄：5700 : 5700380 570mm15101510取截面高度h=500mm，截面宽度取为b=250mm。图 1-1 楼盖布置图0.02m 20kN/m30.4kN

3、/m2320.08m 25kN / m 2.0kN /m320.015m 17kN /m 0.255kN /mgk 2.655kN / m22 qk 7.5kN / m2g 1.2 2.6553.186kN /m2q 1.3 7.59.75kN /m2g q 12.936kN/m2边跨I。Inh 1.920.12 竺 008 1.72m2 2In1.90.12O'20聖 1.74m22单向板结构设计2.1板的设计板的计算按塑性分析法计算内力荷载恒荷载标准值：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内力计算次梁的截面200mm

4、400mm，板在墙上的支撑长度为120mm，则板的计算跨度为:I01.72m中间跨I。1.9 0.21.7m跨度差(1.721.7)/1.71.2 00 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2-1所示图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离端第一支座2中间跨跨内C中间支座弯矩计算系数1111m11111614计算跨度10lo 1.72mlo 1.72ml01.7ml01.7m2Mm(g q)l。3.48-3.482.342.67截面承载力计算b 1000mm, h 80mm, h0 80 20 60m

5、m。C30 混凝土，fc =14.3 N/mm2。HPB300钢筋，fy=270kN/m2，连续板各截面的配筋计算见表 2-2表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内2M( kN/m )3.48-3.482.34-2.673.48-3.480.8 2.34=1.870.8 (-2.67)=-2.14Ms1 f cbh。20.0670.0670.0450.0520.0670.0670.0360.0411 J1 2 $0.06

6、90.0690.0460.0540.0690.0690.0370.042A1fcb h。氏f1 y219219146172219219118134选配钢筋6/81706/8170619061606/81706/817062006200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%,45ft / fy)max 45ft/fy 45 1.43/270 100% 0.238%所以，As,minminbh 0.238% 1000 80 190.4mm2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

7、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M k g 9kl0qqkl0式中gk 折算永久荷载标准值，9k 9k Qk/2 2.655 7.5/2 6.405kN / mqk 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;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) 1.7202kN /m 2.32kN /m2MBk (0.105 6.405 0.119 3) 1.720 kN /m 3.05kN / m

8、M2k (0.033 6.405 0.079 3) 1.72kN/m 1.30kN/mMCk (0.079 6.405 0.111 3) 1.72 kN /m 2.42kN /mM3k (0.046 6.405 0.085 3) 1.72kN /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1B2C3Mk2.32-3.051.30-2.421.59A

9、 / mm22282281491491492sq Mk /0.87h0A,(N / mm )202.9266.8170.6317.5208.6teAs / Ate0.010.010.010.010.011.10.65 ftk / te sq0.4560.6100.3340.6890.474deq d / (mm)11.4311.438.578.578.57lcr(1.9cs 0.08)(mm)te129.44129.44106.56106.56106.56Wmaxcr l cr sq / Es(mm)0.1080.1910.0550.2100.095注：te 0.01，取 te=0.01。板的

10、挠度验算截面的短期刚度由下式确定:BsEsAsho1.150.26 E '1 3.5 f式中，E Es/ Ec 210 103/34'107，矩形截面f 0，各截面的短周期刚度如下表所示。截面1B2C3A5 / mm22192191461461460.4560.6100.3340.6890.474As/bh°0.00370.00370.00240.00240.0024Bs/10 Ngmm1.8821.5671.6121.0101.305由上表可见，Bb与Bi很接近，满足0.5Bi< Bb <2 Bi,按混凝土结构设计规范可取整跨刚度Bi为计算挠度，这样的简

11、化使挠度计算大为方便。MkMq(1)M?Bs长期刚度按下式确定1.882 10118.64 1010Ngmm2.725 2 12.32其中，Mg(0.078gk 0.1qJ2(0.078 7.965 0.1 3) 1.7222.725kNgmgk1gk 2( qqk)12.655 評8 7.5)7.965kN /mqk11qqk 0.8 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gk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:24240.644 10 gkl0.973 1

12、0 qklBb0.644 10 2 2.655 172048.64 10100.973 10 2 7.5 172048.64 1010=8.45mm<l2008.6mm合计g q 26.67kN/m22.2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荷载恒荷载设计值由板传来 1.9m 3.186kN/m36.05kN / m2次梁自重1.20.2m (0.4m 0.08m) 25kN /m31.92kN/m2梁侧抹灰1.20.015m (0.4m 0.08m) 17kN /m3 20.20kN / m2g 8.17kN/m2活荷载设计值由板传来q 1.9m 9.75kN/

13、m318.5kN /m2内力计算计算跨度边跨In4.8m 0.12m0.254.555m4.555m0.24m4.675m1.025ln4.669m4.675m 取 l0=4 675中间跨 I。In 4.8m 0.25m4.55m跨度差(4.6754.55)/4.552.7%10%，说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图如图2-2所示。i1j1一iz J_1(_:丄L /-G75/* 55：.> r i c/ X1-二n# ML “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2-5o表2-4连续次梁弯矩计算截面1边跨跨中B离端第一支座2中间跨跨中C中间支座弯矩计算系数11

14、11m11111614计算跨度Iol04.675mI04.675ml04.55ml04.55mmm(g q)io53.00-53.0034.5139.44表2-5连续次梁剪力计算截面AB (左)B (右)C中间支座边支座离端第一支座离端第一支座剪力计算系数v0.450.60.550.55净跨度lnl°=4.675l°=4.675l°=4.55l°=4.552Vv(g q)ln54.6774.8166.7466.74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，翼缘宽度取bf1l = 1 4800=1600mm,又 b sn

15、200 1700331900mm，故取 bf1600mm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ho =365mm。判别T型截面类型:I''hfifcbfhfg 孑1.0 14.3 151780 (365 80)564.02 kN gm 53.00kNgm2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)离端第一支座(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(kN gm)53.0053.0034.51-39.44MS1 fcbh00.1600.1600.0910.

16、1041枣2 s0.1750.1750.0960.110选配钢筋A1 fcb h°A5fly564.21044334.0383实际配筋5 1 123 1 223 1 124丨12As =565As=1140As =339As =452计算结果表明均小于0.35,符合塑性内力重分布的条件。As/(bh) 339/(200 400) 0.42% min (0.2%,45ft / fy)max 45 ft / fy 45 1.43/300 0.22%，满足最小配筋率的要求。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 hf 365

17、 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，计算支座 B左侧截面，Vbi72.89kN。由斜截面受剪承载力计算公式确定箍筋间距s:I.OfyvAvho1.0 270 100.48 365s5725.70mmVcs 0.7ftbh0 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.

18、56mm，大于箍筋最大间距 200mm，最后取 s=200mm。(3) 验算最小配箍率弯矩调幅时要求的配箍率下限为0.3 ft/fyv 0.3 1.43/ 270 1.58 10 3，实际配箍率3sv Asv / (bs) 100.48/(200250)2.50 10 ，满足最小配箍率的要求。次梁的裂缝宽度验算次梁的折算永久荷载gk 6.80814.23/410.37kN /m ；折算可变荷载3qk 14.2310.67kN / 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4c=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

19、均满足要求。表2-7次梁的裂缝宽度验算截面1B2C3Mk41.00-51.5524.54-41.4828.65A / mm25655653394023392sq Mk/0.87h0A5(N/mm )245.32308.45227.96324.94266.14teAs / Ate0.01410.01410.01000.01010.01001.10.65 ftk / te sq0.7220.7990.6290.7020.609deq d / (mm)1212121212deqlcr(1.9cs 0.08) (mm)te115.59115.59143.5142.54143.5Wmaxcr l cr

20、sq / Es(mm)0.2080.2640.1950.2760.221由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩：Mk (0.078 10.37 0.1 10.67) 4.6752kN/m 41.00kN /m2MBk(0.105 10.37 0.119 10.67) 4.675 kN / m 51.55kN /mM2k(0.03310.370.079 10.67)4.5502kN/m24.54kN / mMck (0.079 10.37 0.111 10.67) 4.5502kN /m41.48kN/mM3k(0.04610.370.085 10.67)4.5502kN/m28.65kN / m次

21、梁的挠度验算按等刚度跨度连续梁计算边跨跨中挠度。短期刚度:Bs1.15EsAh06!0.2其中,As/bh。Es/Ec2.0 105 56536522r Ngmm 1.145 6 7.14 8.3 10-3& c 厂 1.15 0.772+0.2+1 3.5 f1 3.5 1.6753565/(200 365)8.3 10；542.0 102.8 107.14 ；(bf b)hfbh。(1600 200) 80200 3651.647。1013Ngmm2长期刚度:MkBMq(1) MkBs41.00131321.145 109.267 10 Ngmm35.12(2 1) 41.00其中

22、，Mg(0.0789.654 0.1 8.538) 4.675235.12kNgm9k 9k丄(qqk)6.808 1 0.8 14.23449.654kN /mqQk3 0.8 14.238.538kN / m4挠度系数与板相同，挠度:24240.644 10 gkl0.973 10 qkl2420.644 106.808 46750.973 10129.267 10129.267 10414.23 4675l=9.737mm<20023.375mm2.3主梁的设计231主梁计算主梁按弹性理论设计。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

23、4.8=39.22kN主梁自重 1.2 0.25( )1.9 17 2=8.13kN梁侧抹灰 1.2 0.015( )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=88.8kNG+Q=136.82 kN计算简图主梁端部支承在砖墙上，支承长度为370m m；中间支承在柱上，钢筋混凝土柱截面为350mm350mm ； 墙、柱为主梁的铰支座，主梁连续梁计算图2-3计算数计算跨度:边跨 In 5.7 0.120.355.405mb0一350 1.025ln1.025 5.4055.715m22, abc 0.370.350l n5.4055.765

24、m2222取最小值l。5.715m中间跨：In 5.7 0.35 5.35ml0 ln b 5.35 0.355.7m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矩及剪力按下式计算：MkjGI 0 k2 QIVkiG k?Q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kM1kMakMbk m2kMbkMei 1* iG G4 i0.2440.1550.2670.0670.0670.267TII

25、T66.9642.5473.2718.3818.3873.277 i'(70.2890.2440.1330.1330.1330.133一：卞IT146.67123.8367.4167.3167.3167.41i i0.0440.0890.1330.2000.2000.133 °1 丁I22.3245.1767.41101.23101.2367.41G Q Q0.2290.1260.3110.0960.1700.089* 1i t匚L TT丄1 m116.2263.94157.6448.5986.0545.11Q Q« Im0.089 /3 00590.0890.17

26、0.0960.311f *穴If( "T15.0629.9445.1186.0548.59157.64基+213.63166.37-140.68-48.93-48.93-140.68本 不 利 内 力+44.64-2.63-140.68119.61119.61-140.68+183.18106.48-230.9166.97104.43-118.38+51.912.6-118.38104.4366.97-230.91表2-9主梁剪力值计算序号计算简图k兀kVbikvr1 *I 11 10.7331.2671.000丄135.2060.8448.02J* i0.8661.1340k76.

27、90100.700J 51 *:J U0.6891.3111.222a F |1j61.18116.42108.51Q L13(J T* *0.0890.0890.788JJ7.907.9069.97最不+112.1-161.5448.02利内+96.38-177.26156.53力+27.3-68.74117.99尸 r c . T1、_ .、jm4+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:1 1bf l057001900mm b sn 4800 mm33b 12hf 250 12 8 1210mm取 bf =1210mm,取 h0500 60440mm。判别T形截面类型：

28、1 fcbfh'f (h0 上)1.0 14.3 1210 80 (44080)2 2553.69kNgm 212.67kNgm故属于第一类T形截面。Mb M max V0230.91 (88.8 48.02)号203.55kNgm主梁正截面承载力的计算截面1B2弯矩设计值（kN gm）213.63-203.55119.61-48.932 2s M /1fcbh°(mm)0.0640.2940.0320.063s1(1#)0.96690.82000.98370.9674AsMf y sh01673.81880.5871.6362.6选配钢筋6 | 206 203丨202| 2

29、0实配钢筋面积(mm2)18841884942628主梁斜截面受剪承载力的计算(1) 验算截面尺寸hw ho hf 440 80 360mm, hw / b 360/300 1.2 4，截面尺寸按下式验算：0.25 c fcbh00.25 1.0 14.3 250 440437.93kN Vmax 177.26kN截面尺寸满足要求。(2) 计算所需腹筋采用 6150双箍Vcs 0.7ftbhb 1.0fyv Asvh0 0.7 1.43 250 440 1.0 270 440 100.48/150 189.69kN sVA 112.1kN Vcs,Vbi 177.26kN Vcs,Vb 156.33kN J,可知 B 截面上的剪力与 V 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.