大工19秋《钢筋混凝土结构课程设计》模版及要求【标准答案】

大工大工19秋《钢筋混凝土结构课程设计》模版及要求【标准答案】大工19秋《钢筋混凝土结构课程设计》模版及要求【标准答案】基本情况1设计资料(1)楼面均布活荷载标准值：qk=10kN/m2。(2)楼面做法：楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面(=20kN/m3),板底及梁用15mm#石灰砂浆抹底( =17kN/m3)。(3)材料：混凝土强度等级采用C3Q主梁和次梁的纵向受力钢筋采用HRB400或HRB335吊筋采用HRB335其余均采用HPB2351.2楼盖梁格布置及截面尺寸确定确定主梁的跨度为6.9m,次梁的跨度为6.6m,主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.3m。楼盖结构的平面布置图如图1-33所示。按高跨比条件要求板的厚度hl/402300/4057.5mm,对工业建筑的楼板，要求h80mm,所以板厚取h80mm。次梁截面高度应满足hl/18~l/12367~550mm，取h550mm,截面宽b(1/2~1/3)h,取b250mm0主梁截面高度应满足 hl/15~l/10460~690mm，取h650mm,截面宽度取为b300mm,柱的截面尺寸bXh=400X400mm楼盖结构平面布置2单向板结构设计.1板的设计板的设计一一按考虑塑性内力重分布设计(1)、荷载计算恒荷载标准值20mm水泥砂浆面层：0.02200.4kN/m280mm钢筋混凝土板：0.08252kN/m215mm板底石灰砂浆：0.015170.255kN/m2，一一 2小计2.655kN/m活荷载标准值： 10kN/m2因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于 4.0kN/m2,所以活荷载分项系数取1.3,恒荷载设计值：g2.6551.23.186kN/m2活荷载设计值：q101.313kN/m2荷载总设计值：qg16.186kN/m2,近似取16.2kN/m2(2)、计算简图取1m板宽作为计算单元，板的实际结构如图所示，由图可知：次梁截面为b=250mm,现浇板在墙上的支承长度为a=120mm,则按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：边跨按以下二项较小值确定：TOC\o"1-5"\h\z250 80l01 1nh/2(2300120——) 2095mm2 2a 250 1201na(2300120-^) 2115mm2 2 2所以边跨板的计算取l012095mm中跨l01ln23002502050mm板的计算简图所示。

板的实际结构(3)弯矩设计值20952050 「…2.1%因边跨与中跨的计算跨度相差 2050 小于10%,可按等跨连续板计算由表可查得板的弯矩系数aM,,板的弯矩设计值计算过程见表板的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数M1/11-1/111/16-1/14计算跨度10(m)如=2.095101=2.0951o2=2.051o2=2.05… ， 、,2m m(gq)i016.22.0952/11=2-16.22.0952/1116.22.052/16216.22.052/14(kN.m)6.46=-6.46=4.26=4.86(4)配筋计算一一正截面受弯承载力计算

板厚80mm,h0802060mm,b1000mm,C30混凝土，a11.0,fc14.3N/mm2;HPB235钢筋，fy210N/mm2.对轴线②〜⑤间的板带，考虑起拱作用，具跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%,为了方便，近似对钢筋面积折减20%。板配筋计算过程见表板的配筋计算截面位置1B2C弯矩设计值(kNm)6.46-6.464.26-4.86%s=M/%ifcbh020.1250.1250.0830.094「J12s0.1340.1<0.134<0.350.0870.1 〜0.099<0.35轴线①一②⑤~@计算配筋(mm2)As=Sbh0%1fc/fy547547355409实际配筋(mm2)中10@140中10@140中8@140中8@120As=561As=561As=359As=419轴线②〜⑤计算配筋(mm2)As=Ebh%1fc/fy5475470.8355=2840.8409=327实际配筋(mm2)中10@140中10@140中8@14088@140As=561As=561As=359As=359配筋率验算min0.45ft/fy0.451.43/2100.31%AS/bh0.7%AS/bh0.7%AS/bh0.45%AS/bh0.45%2.2次梁的设计次梁设计一一按考虑塑性内力重分布设计(1)荷载设计值：恒荷载设计值板传来的恒荷载：3.1862.37.3278kN/m次梁自重：0.25(0.550.08)251.23.525kN/m次梁粉刷：20.015(0.550.08)171.20.2876kN/m小计 g11.1404kN/m活荷载设计值：q132.329.9kN/m荷载总设计值：qg29.911.140441.0404kN/m,取荷载41.1kN/m(2)、计算简图由次梁实际结构图可知，次梁在墙上的支承长度为 a=240mm,主梁宽度为b=300mm。次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：边跨l011na/2(6600120300/2)240/26450mm1.0251n1.02563306488mm，所以次梁边跨的计算跨度取l016450mm中间跨l02ln66003006300mm次梁的实际结构g*,q=4kIkN/m［门□］口”1「「口u口门.口口

1-122上^1C2 ^11b64-16—163。0］ 63001S4地次梁的计算简图(3)弯矩设计值和剪力设计值的计算64506300小…2.4%因边跨和中间跨的计算跨度相差 6300 小于10%,可按等跨连续梁计算。由表可分别查得弯矩系数 m和剪力系数v。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表次梁的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数M1/11-1/111/16-1/14计算跨度10(m)101=6.451oi=6.451o2=6.31o2=6.32m M(gq)i0(kNm)241.16.452/11155.4kNm-41.16.452/11=-155.4kNm41.16.32/16102.0kNm41.16.32/14116.5kNm次梁的剪力设计值的计算截面位置A边支座B(左)离端第二支座B(右)离端第二支座C中间支座剪力系数V0.450.60.550.55净跨度lnln1=6.33ln1=6.33ln2=6.3ln2=6.3V V(gq)ln0.4541.16,33=0.641.16.330.5541.16.30.5541.16.3(kN)117.1kN=156.1kN=142.4kN=142.4kN(4)配筋计算①正截面抗弯承载力计算次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面二项的较小值:bf I0/36300/32100mmbf bSn25023002502300mm故取bf2100mm,C30混凝土，a11.0,i14.3N/mm2,ft1.43N/mm2;纵向钢筋采用HRB335,1 c tfy300N/mm2,箍筋采用HPB235,fyv210N/mm2,h055035515mm别跨中截面属于哪一类T形截面a1fcbfhf(h0hf/2)1.014.3210080(51540)1141kNmM1M2支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表。截面1B2C弯矩设计值(kNm)155.4-155.4102.0-116.5as=M/a1fcbh02155.4106155.41061021062114.322005152=0.0122116.5106114.322005152=0019114.32505152=0164114.32505152=0.123E1J12s0.0190.1<0.18<0.350.01230.1<0.132<0.35选配钢筋计算配筋(mm2)As=Ebh0a1fc/fy0.0192200515114.30.164250515114.30.0123220051511430.132250515114.3300 =1026300 =1104.7300二664300 =810.1实际配筋(mm2)2①20+1①223①221022+2①142①22+1①14As=1008.1As=1140As=688.1As=913.9次梁正截面受弯承载力计算②斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)复核截面尺寸:

hw h0hf 51580 4351. hw/b435/250 1.74 4,截面尺寸按下式验算0.25 cfcbh0 0.251.014.3 250515 460kN Vmax156.1kN故截面尺寸满足要求0.7ftbh00.71.4325051512887.9N129kNVa117.1kNVb和Vc所以B和C支座均需要按计算配置箍筋，A支座均只需要按构造配置箍筋计算所需箍筋采用 6采用 6双肢箍筋，计算B支座左侧截面。Vcs 0.7ftbhVcs 0.7ftbh0 1.25fyV1.25fyvAsvh0s 3VRI 0.7ftbh0 156.11030.71.43250515BL1.2521056.6515281mm调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围将计算的箍筋面积增加 20%,现调整箍筋间距，S=0.8281=224.8mm,为满足最小配筋率的要求,箍筋间距，S=0.8281=224.8mm,为满足最小配筋率的要求,最后箍筋间距S=100mmS=100mm。配箍筋率验算:弯矩调幅时要求配筋率下限为0.3—fft0.3yV1.432.04210配箍筋率验算:弯矩调幅时要求配筋率下限为0.3—fft0.3yV1.432.04210103。实际配箍率Asv 56.6sv __ bs2501002.2641032.04103，满足要求因各个支座处的剪力相差不大，为方便施工，沿梁长不变，取双肢因各个支座处的剪力相差不大，为方便施工，沿梁长不变，取双肢中6@100。次梁配筋图如所示，其中次梁纵筋锚固长度确定：伸入墙支座时，梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定：,,fy, 300lla—d0.14——22646mm,aft 1.43 取650mm.伸入墙支座时，梁底面纵筋的锚固长度按确定：l=12d=1220=240mm梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足 l>12d=1222=264mm,取300mm.纵筋的截断点距支座的距离:11n/520d6330/520221706mm，取11750mm2.3主梁的设计主梁设计一一主梁内力按弹性理论设计：(1)荷载设计值。(为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载)次梁传来的恒载：11.14046.673.5266kN主梁自重(含粉刷)：[(0.650.08)0.32.3252(0.650.08)0.015172.3]1.212.6013kN恒荷载：G73.526612.601386.1279kN,取G86.2kN活荷载：Q29.96.6197.34kN,取Q197.4kN(2)计算简图主梁的实际结构如图1-36(a)所示，由图可知，主梁端部支承在墙上的支承长度a为370mm,中间支承在400mm400mm的混凝土柱上，其计算跨度按以下方法确定：边跨l彳69002001206580mm,n1因为0.025l彳164.5mm a/2185mm,n1所以边跨取l〜 1.025l彳b/21.02565802006944.5mm,近似取l6945mm,01 n1中跨l6900mm.。(3)、内力设计值计算及包络图绘制

因跨度相差不超过10%,可按等跨连续梁计算。①矩值计算：弯矩:Mk1G1k2Ql,式中ki和k2由附表1查得主梁的弯矩设计值计算（kNm）项次砂载简图kkM；k直k弯矩图示意图10.244146.10.26740.06739.90.2674J416Q1dahU160.^^^£挪2,4a…N比0.289396.20.1330.133叫，a3附AMlaJL2 1-LYTFT3XI/182.3181.2182.3J3.0.0440.1330.2000,133布i0.133_11L..\w工Ia £上』1工rTcT61.7182.3272.4182幽的,Hh7dV4『方此一1zU七工8】工TTf犷0.229313.90.3110.096*0.08迪 二*H"14264130.8122.0Vi5A1A0.089/3*0.0890.17Mil0.311iJ刊。1_Q|IQ.40.7122.0231.6426.4VV组合项次Mmin(kN-m)①+③84.4①+④-586.5①+②-141.3①+⑤-586.5组合项次Mmax(kN-m)①+②542.3①+⑤-282.1①+③312.3①+④-282.1，*注：此处的弯矩可通过取脱离体，由力的平衡条件确定。根据支座弯矩，按下面简图确定

主梁取脱离体时弯矩图②、剪力设计值:剪力:Vk3G K4Q，式中系数k3，k4,由附录仲查到，不同截面的剪力值经过计算如表所示。表主梁的剪力计算(kN)项次荷载简图kV：kVBlkVBr①A B C D0.73363.21.267109.21.0086.2②/!工■1TBCqi0.866170.91.134223.900④WFqfiAlgiJ『JU口ABcD0.689136.01.311258.81.222241.2⑤卜0.08917.60.08917.60.778153.6组合项次Vmax(kN)①+②234.1①+⑤-126.8①+④327.4组合项次Vmin(kN)①+⑤45.6①+④-368①+②86.2③弯矩、剪力包络图绘制

荷载组合①+②时，出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩，此时，MA0,MB 160.1182.3 342.4kNm,以这两个支座的弯矩值的连线为基线，叠加边跨载集中荷载GQ86-2197-42836kN作用下的简支梁弯矩图:TOC\o"1-5"\h\z1-八 1—(GQ)l01-M第一个集中荷载下的弯矩值为3' ) 31__ 2(GQ)l01-MBB542.4kNmMmax4283kNmo中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为一342.4KN-m,以此支座弯矩1 Gl02MB144.14kNmB542.4kNmMmax4283kNmo中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为一342.4KN-m,以此支座弯矩1 Gl02MB144.14kNm连线叠加集中荷载。则集中荷载处的弯矩值为 3荷载组合①+④时支座最大负弯矩MB 586.5kNm,其它两个支座的弯矩为MA0,MC 282.1kNm,在这三个支座弯矩间连线，以此连线为基线，于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在G+Q时的简支梁弯矩图：则集中荷载处的弯矩值依次为 461kN•m,265.5kN•m,167.3KN•m,268.7KN•m。同理，当MC最大时，集中荷载下的弯矩倒位排列。荷载组合①+③时，出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。此时，MBMC342.4kNm,第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为85.4KN-m,-28.7kN-m,第二跨在集中荷载G+Q作用下的弯矩值为312.3kNm①+5情况的弯矩按此方法计算。所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异，是因为计算跨度并非严格等跨所致。主梁的弯矩包络图见下图。荷载组合①+②时，VAmax234.1kN,至第二跨荷载处剪力降为234.1-283.6=—49.5kN;至第二集中荷载处剪力降为 一49.5—283.6=—333.1kN,荷载组合①+④时，VB最大，其VBl 368kN,则第一跨中集中荷载处剪力顺次为(从左到右)199.2KN,—84.4KN,其余剪力值可按此计算。主梁的剪力包络图。-2R.7酮一5£跖,n26A.7jiz.542.4542.4।234.JCD©43,8-13.8-4HJ一吼；E单位：kN.m-33X3-36J：_-』晦 -hrDO I剪力包络图单位：kN(4)配筋计算承载力计算C30混凝土，-2R.7酮一5£跖,n26A.7jiz.542.4542.4।234.JCD©43,8-13.8-4HJ一吼；E单位：kN.m-33X3-36J：_-』晦 -hrDO I剪力包络图单位：kN(4)配筋计算承载力计算C30混凝土，a11.0,fc14.3N/mm2,ft1.43N/mm2;纵向钢筋HRB400，其中fy360N/mm2,箍筋采用HRB235,fyv210N/mmy yv①正截面受弯承载力计算及纵筋的计算跨中正弯矩按T形截面计算，因hf/h(o80/6150.1300.10Sn6.6m,中较小值确定，取bf2300mm。B支座处的弯矩设计值:MbMmaxVob586.5283.604 529.9kNm2 2判别跨中截面属于哪一类T形截面a1fcbfhf(h0hf/2)1.014.3230080(61540)1512.9kNmM1M2均属于第一类T截面正截面受弯承载力的计算过程如下主梁正截面受弯承载力及配筋计算截面1B2弯矩设计值(kN.m)542.3-529.9312.3-141.3as=M/a1fcbh02542.3106529.9106312.3106141.31061.014.3230059020.0471.014.330058020.3671.014.3230061520.0251.014.330060020.091112s0.048<0.5180.484<0.5180.025<0.5180.096<0.518选配钢筋计算配筋（mm2）As=Ebh0a1fc/fy258733451405686.4实际配筋(mm2)6①25（弯2）6①25（弯3）2①183①25（弯1）2①25As=2945As=3454As=1473As=982②箍筋计算一一斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸：hwh0hf58080500mmhw/b500/3001.74,截面尺寸按下式验算：0.25cfcbh。0.251.014.3300580622kNV36.8kN,可知道截面尺寸满足要求。验算是否需要计算配置箍筋。07ft讣。O.71.43300580174kNV368kN故需进行配置箍筋计算。计算所需腹筋；采用中8@100双肢箍。svAsv 50.320.335%0.24-f^0.163%,满足要求..bs300100 fyvAa、,VCS 0.7ftbho1.25fyv丝h0s0.71.433005801.2521050.32580100=327.3kN>（VA=234.1kN和Vb「=327.4kN）<Vbi=368kN因此应在B支座截面左边应按计算配置弯起钢筋，主梁剪力图呈矩形，在B截面左边的2.3m范围内需布置3排弯起钢筋才能覆盖此最大剪力区段，现先后弯起第一跨跨中的2①25和支座处的一根1①25鸭筋），'As=490.9mm2,弯起角取S45OVsb0.8fyAsbsin 0.8360490.9sin45 99.95kNVcsVsb32799.95426.95kNVmax368kN（满足要求）③次梁两侧附加横向钢筋计算。次梁传来的集中力F73.5197.4270.9kNh1650550100mm，附加箍筋布置范围：S2h3b21003250950mm取附加箍筋8@100，双肢箍，则长度s内可布置附加箍筋的排数：2m=（950-2500）/100+1=8，次梁两侧各布置4排，另加吊筋①18,As2545mm2fyAssinamnfyvAsv12300254.50.7078221050.3277270.9（可以）（5）主梁正截面抗弯承载力图（材料图）、纵筋的弯起和截断①按比列绘出主梁的弯矩包络图②按同样比列绘出主梁的抗弯承载力图（材料图），并满足以下构造要求：弯起钢筋之间的间距不超过箍筋的最大容许间距 Smax;钢筋的弯起点距充分利用点的距离应大于等于h0/2,如2、3和5号钢筋。按第四章所述的方法绘材料图，并用每根钢筋的正截面抗弯承载力直线与弯矩包络图的交点，确定钢筋的理论截断点（即按正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面）。当V0.7ftbh0174kN时，且其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于h0或20d,钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于 1.2l h0。若按以上方法确定的实际截断点仍位于负弯矩的受拉区，其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于1.3h0或20d。钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于1⑵17%。如5号钢筋的截断计算：因为剪力V368kN0.70bh0174kN，且钢筋截断后仍处于负弯矩区，所以钢筋的截断点距充分利用点的距离应大于等于 12 1.7h0,即：3601a1.7h01.20.14 251.75802043mm1.43且距不需要点的距离应大于等于1.3h0或20d,即：h0 1.3580754mm.20d2025500mm通过画图可知从（12〜7%）中减去钢筋充分利用点与理论截断点（不需要点）的距离后的长度为1840mm＞（754mm和500mm）,现在取距离柱边1960mm处截断5号钢筋。其它钢筋的截断如图所示。主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定：梁顶面纵筋的锚固长度：f