钢筋混凝土结构课程设计

1、1基本情况本设计XXXXXXXXX!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专砌承重。采用单向板肋梁楼盖。楼面做法：20mmj水泥砂浆面层，钢筋混凝土现浇板，15mncB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/m3,水泥砂浆容重20kN/m3,石灰砂浆容重17kN/m3,分项系数兀=1.2。可变荷载,楼面均分布荷载为7.5kN/m3,分项系数鼠=1.3。材料选用：混凝土采用C30(fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2);钢筋主梁、次梁采用HRB33改(fy=300kN/m2)钢筋，其它均用HPB30CM(fy

2、=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。l1900根据构造要求，板厚取h=80mm>一%=47.5mm4040次梁截面高度应满足h=-L-4800L4800-266400mm18121812一取h=400mm截面宽度取为b=200mm主梁的截面高度应满足h=|_=5700_5700=380570mm151015-10取截面高度h=500mm截面宽度取为b=250mmr_F01Njc口c亘,一2I:j1ZljrJtlr靛/LJt.Jt.J,4000自"

3、T二工工1r*£4000,*:B图1-1楼盖布置图2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：20mmK泥砂浆面层80mnffi筋混凝土板15mnS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0.02m20kN/m3=0.4kN/m2320.08m25kN/m=2.0kN/m320.015m17kN/m3=0.255kN/m2gk=2.655kN/m22qk-7.5kN/m2g=1.22.655=3.186kN/m22q=1.37.5=9.75kN/m2gq=12.936kN/m22.1.3内力计算次梁的截面200mmM

4、400mm,板在墙上的支撑长度为120mm,则板的计算跨度为：h0.20.08边跨l0=1n1.9-0.12-=1.72m2221na=1.9-0.12-012-1.74m222.l°=1.72m中间跨Io=1.9-0.2=1.7m跨度差(1.72-1.7)/1.7=1.2%<10%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。1Q，Q190C1IT匚门图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回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mm1111111614计算跨度l0l0=1.72mIo=1

5、.72ml0=1.7ml0=1.7m-，、.2M=Um(g+q)l03.48-3.482.34-2.672.1.4截面承载力计算b=1000mm,h=80mm,h0=80-20=60mm。C30混凝土，fc=14.3N/mm2。HPB30硼筋,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父2.34=1.8

6、70.8父(-2.67)=-2.14M0s一，2afcbh00.0670.0670.0450.0520.0670.0670.0360.041t=1J20fs0.0690.0690.0460.0540.0690.0690.0370.042«1fcbh0A=fy219219146172219219118134选配钢筋46/817046/8170*61904616046/817046/81706620046200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

7、=451.43/270100%=0.238%所以，Amin=；minbh=0.238%100080=190.4mm2s,iHinimin2.1.5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'.2'.2Mk=:gg40：qq&式中gk一折算永久荷载标准值，gk=gk7/2=2.6557.5/2=6.405kN/m'r-J-r-、.rr_ur、r-、八.1r*'qk一折算可变荷载标准值，qk=q32=7.5/2=3.75kN/m气一五跨连续板满布荷载下相应截面的弯矩系数，按有关表格查

8、的；g«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：一一一一一一一一2一Mk=(0.0786.4050.13)1.720kN/m=2.32kN/m2MBk-(0.1056.4050.1193)1.7202kN/m-3.05kN/m2M2k=(0.0336.4050.0793)1.7kN/m=1.30kN/mMCk=(0.0796.4050.1113)1.72kN/m=2.42kN/mM3k=(0.0466.4050.0853)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

9、v=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,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回1B2C3Mk2.32-3.051.30-2.421.59A,2A/mm228228149149149-2、0sq=Mk/0.87h0As(N/mm)202.9266.8170.6317.5208.6Pte=As/Ate0.010.010.010.010.01甲=1.10.65ftk/Ptesq0.4560.6100.3340.6890.474deq=d/v(mm)11.4311.438.578.

10、578.57lcr=P(1.9cs+0.08%)(mm)Re129.44129.44106.56106.56106.56wmax-crlcrsq/Es(mm)0.1080.1910.0550.2100.095注：Re<0.01，取Re=0.01。2.1.6板的挠度验算截面的短期刚度由下式确定：B_EsAshpBs_6aLp1.1即+0.2+如1+3.5匕式中，«E=Es/Ec=210父103/3父104=7,矩形截面匕=0,各截面的短周期刚度如下表所示。截回1b2C3As/mm22192191461461460.4560.6100.3340.6890.474P=As/bho0.

11、00370.00370.00240.00240.0024Bs/1011N_mm1.8821.5671.6121.0101.305由上表可见，Bb与已很接近，满足0.5Bi<Bb<2Bi,按混凝土结构设计规范可取整跨刚度Bi为计算挠度，这样的简化使挠度计算大为方便。长期刚度按下式确定B:MBsMq(1-1)Mk2.322.7252-12.321.8821011=8.641010Nmm其中，M1q=(0.078gk0.1qk)l：=(0.0787.9650.13)1.722=2.725kNm,1.一一1_._.gkgk-('-qqk)2.655-(0.87.5)=7.965kN

12、/m2q2,1.1_，qk=c>qk=0.87.5=3kN/m2q2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0.644M10/和0.973X10，于是挠度：_24_24I0.64410gkl0.97310qklf=BB0.64410/2.655172040.973107.517204l1010=8.45mm<=8.6mm8.64108.64102002.2次梁的设计次梁计算次梁按考虑塑性内力重分布方法计算02.2.2荷载恒荷载设计值由板传来321.9m3.186kN/m=6.05kN/m次梁

13、自重1.20.2m(0.4m-0.08m)25kN/m3=1.92kN/m2梁侧抹灰321.20.015m(0.4m-0.08m)17kN/m2=0.20kN/mg=8.17kN/m2活荷载设计值由板传来qa.9m9.75kN/m3=18.5kN/m2合计gq=26.67kN/m22.2.3内力计算计算跨度ln边跨0.25-4.8m-0.12mm-4.555m21na一=4.555m20.24m=4.675m21.0251n-4.669m4.675m加Ln取0=4.675中间跨l°=ln=4.8m-0.25m-4.55m跨度差(4.675一4.55)/4.55=2.7%<10%

14、,说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图如图2-2所示。gq=26.67kN/m2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回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1111mm11111614计算跨度l0l0=4.675mIo=4.675mlo=4.55mlo=4.55mM=Bm(g+q)l；53.00-53.0034.51-39.44表2-5连续次梁剪力计算截回A边支座B(左)离端第一支座B(右)离端第一支座C中间支座剪力计算系数0.450.60.550.55净跨度lnlo=4.675lo=4.675lo=4.55lo=4

15、.552V=%(g+q)l；54.6774.8166.7466.742.2.4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11取bf=-1=一父4800=1600mm,又b+sn=200+1700=1900mm,故取bf=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h°=365mm判别T型截面类型：',''hf80II：1fcbfhf(h0-)=1.014.3151780(365)=564.02kNl_m53.00kN-m22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

16、-6。表2-6次梁正截面受弯承载力计算截回边跨跨中(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(kN|_m)53.0053.0034.51-39.44M“s=2%fcbh。0.1600.1600.0910.104-2«s0.1750.1750.0960.110选配钢筋A-fiy564.21044334.0383实际配筋51123J2231124112As=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/(200400)=0.42%用所=(0.2%,45f"fy)

17、max=45ft/fy=451.43/300=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_,_一_.hw=h0hf=36580=265mm,hw/b=265/200=1.2<4,截面尺寸按下式验算：0.25：cfcbh0=0.251.014.3250365=362.20kNVmax=74.81kN截面尺寸满足要求。(2)计算所需腹筋采用66双箍，计算支座B左侧截面，Vbi=72.89kN。由斜截面受剪承载力计算公式确定箍筋间距s:1.0fyvAvh01.0270100.48365八s5725.7

18、0mmVcs-0.7ftbh074810-0.71.43200365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父5725.7=4580.56mm,大于箍筋最大间距200mm,最后取s=200mm。(3)验算最小配箍率弯矩调幅时要求的配箍率下限为0.3ft/fyv=0.3黑1.43/270=1.58x10-,实际配箍率Psv=Asv/(bs)=100.48/(200m250)=2.50x10”,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=6.80也14.2m/4kN10m3折算力变荷载qk=14.2昼=1(k.N6

19、7m变形钢筋的相对粘度特征系数v=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0(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回1B2C3Mk41.00-51.5524.54-41.4828.65A/mm2565565339402339-2、仃sq=Mk/0.87h0As(N/mm)245.32308.45227.96324.94266.14ReAs/Ate0.01410.01410.01000.01010.0100中=1.1-0.65ft/。、0.7220.7990.6290.7020.609deq=d/

20、v(mm)1212121212cd.lcrP(1.9Cs+0.08；q)(mm)te115.59115.59143.5142.54143.5wmaxcr1crsq/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：一_一_一一一2一Mk=(0.07810.370.110.67)4.675kN/m=41.00kN/mMBk=-(0.10510.370.11910.67)4.6752kN/m=-51.55kN/m2M2k=(0.03310.370.07910.67)4.5502kN/m=24.54kN/m2Mck=(0.07910.370.11110

21、.67)4.550kN/m=-41.48kN/m2M3ku(0.04610.370.08510.67)4.550kN/m=28.65kN/m2.2.7次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：_2_523。_2.010565365Nmm2=1.1451013N_mm21.150.2一幅一1.150.772+0.2+67.148.31013.5f13.51.675其中，P=As/bh0=565/(200x365)=8.3x10-；:"Es/Ec=2.01052.8104=7.14；(bf-b)hfbh0(1600-200)80200365=1.647。长期刚度:MkM

22、q(I)MkBs41.0035.12(2-1)41.00131.14510=9.2671013NLmm2其中，M1q=(0.0789.6540.18.538)4.6752=35.12kNLm1.1gk=gkrqqk)=6.8080.814.23=9.654kN/m4q4，33qk=-qqk=-0.814.23=8.538kN/m挠度系数与板相同，挠度:0.64410、140.97310?qkl4BB0.6441026.808467549.26710120.97310,14.23467549.2671012=9.737mm<=23.375mm2002.3主梁的设计主梁计算主梁按弹性理论设计

23、。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8.174.8=39.22kN主梁自重1.2x0.25x(0.65-0.08)父1.9M17M2=8.13kN梁侧抹灰1.2m0.015M(0.65-0.08)M1.9M17M2=0.67kNG=48.02kN活荷载设计值：由次梁传来Q=18.54.8=88.8kNG+Q=136.82kN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父350mm;墙、柱为主梁的钱支座，主梁连续梁计算、一0.35边跨1n=5.7-0.12-=5.405m2b0.3510=1.0251

24、n=1.0255.405=5.715m22ab0.370.35l0=ln=5.405=5.765m2222二取最小值lo=5.71n5中间跨：ln=5.70.35=5.35ml0=lnb=5.350.35=5.7m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。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：M=kiGl°kzQlV=kiGk2Q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kMikMaakMbkM2kMbkMCCGG

25、CGCGf10.2440.155-0.2670.0670.067-0.267-73.27111Vl丁丁一一丁66.9642.54-73.2718.3818.38Q口口口0.2890.244-0.133-0.133-0.133-0.133-67.31曲|T.lT146.67123.83-67.41-67.31-67.41-0.044-22.32-0.089-45.17-0.1330.200101.230.200-0.133-67.41.111=卞-1-67.41101.23CQQQ口一，工：JJJ丁T一丁0.2290.126-0.311-157.640.0960.170-0.089-45.111

26、16.2263.9448.5986.05匕*QaTT-0.089/3-0.059-0.089-45.110.1786.050.09648.59-0.311-15.06-29.94-157.64基本不利+213.63166.37-140.68-48.93-48.93-140.68+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内力表2-9主梁剪力值计算序号计算简图k口kVBlkVb.;十:1110.73335.20-1.267-

27、60.841.00048.02Q口最。_,._*d,k；0.86676.90-1.134-100.700-0一口<1<>0.68961.18-1.311-116.421.222108.51QQQ3,114，1p1-0.089-7.90-0.089-7.900.78869.97最不利内力+112.1-161.5448.02+96.38-177.26156.53+27.3-68.74117.99三一3G：3一_三I.二三I,2.3.5主梁正截面受弯承载:力跨内按T形截面计算，其翼2工O1”一计算彖宽度为：g+1-1>-I4-L，_,1.1,bfl05700=1900mm：二

28、bsn=4800mm33'b12hf=250128=1210mm'取bf=1210mm,取h0=500-60=440mm。判别T形截面类型：,''hf80lfcbfhf(h0)=1.014.3121080(440)22=553.69kNLm212.67kN_m故属于第一类T形截面。b0.35Mb=Mmax-V0=-230.91(88.848.02)22=-203.55kNLm主梁正截面承载力的计算截回1B2弯矩设计值（kN|_m）213.63-203.55119.61-48.9322/=M/二#四。(mm)0.0640.2940.0320.06317s=2(1+

29、-2八)0.96690.82000.98370.9674AMAfysh。1673.81880.5871.6362.6选配钢筋6：120612031202120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=h0hf=44080=360mnihw/b=360/300=1.2<4,截面尺寸按下式验算：0.25-cfcbh0=0.251.014.3250440=437.93kNVmax=177.26kNccmax截面尺寸满足要求。(2)计算所需腹筋采用e6150双箍Vcs-0.7ftbhb1.0fyvAsvh0-0.71.432504401.0270440100.48/150=189.69kNsVa=112.1kN<Vcs,Vbi=177.26kN<Vcs,Vbr=156.33kN<Vcs,可知B截面上的剪力与V刚好，现配两根弯起，2120,面积为628mm2。验算最小配箍率:sv=A