《钢筋混凝土结构课程设计》大作业

大连理2大学网络教育学院

《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/n?,

水泥砂浆容重20kN/n?,石灰砂浆容重17kN/n?,分项系数九=1.2。可变荷载，

楼面均分布荷载为7.5kN/n?,分项系数0=13。

材料选用：混凝土采用C30(X，=14.3N/mm2,/,=1.43N/mm2)；

钢筋主梁、次梁采用HRB335级(/v=300kN/m2)钢筋，其它均

3

用HPB300级(/v=270kN/m)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〃=80，〃，〃N1-之幽=47.5加加

4040

次梁截面高度应满足〃=,“=坟幽=266400/77/77

18111812

取h=400mm,截面宽度取为b=200mmo

主梁的截面高度应满足〃=—=——=380~57Gmm

15FT1510

取截面高度h=500mm,截面宽度取为b=250mmo

国辑修改-

。

s工

T

05

40

Td

0

97

图1-1楼盖布置图

-可编辑修改-

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：

20mm水泥砂浆面层0.02mx20kN/zn3=0.4kN/m1

80mm钢筋混凝土板0.08机x25kN/田=2.0kN/病

15mm厚石灰砂浆抹灰0.015mxi7kN/#=0.255雨/〃?

gk=2.655kN/nr

活荷载标准值

qk=1.5kNInr

横荷载设计值g=1.2x2.655=3.186左N/机2

活荷载设计值q=1.3x7.5=9.75AN/w2

合计g+q-936kN/m2

2.1.3内力计算

次梁的截面200/w〃x400，/w7i，板在墙上的支撑长度为120/w”，则板的计算跨度

为：

s.□i..,h1,、八［-0.20.08i__

l(x=H—=1.9—0.12-------1------=1.72加

°"222

7aIc八0.20.12I.

/+—=1.9-0.12-------1------=1.74m

“222

Zo=1.72m

中间跨/o=1.9-O.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

-可编辑修改-

为计算单元，计算简图如图2-1所示。

11700

19001900

g+<7=12.936左N/m2

ABCcBA

Jz1720,17〔,7>>17。,

图2-1计算简图

连续板各截面的弯矩计算见表2-1o

表2-1连续板各截面弯矩计算

1B2C

截面

边跨跨内离端第二支座中间跨跨内中间支座

弯矩计算系数1111

16-14

%,TTTT

计算跨度/。/0=1.72m1。=1.72加/0=1.7m/()=1.7/71

M=OCm(g+q)X3.48-3.482.34-2.67

2.1.4截面承载力计算

2

b=l000mm,h=80,初〃,％=80-20=60mmoC30混凝土,fc=14.3N/mm0

2

HPB300钢筋，/v=270kN/m,连续板各截面的配筋计算见表2-2。

-可编辑修改-

表2-2连续板各截面配筋计算

边区板带（1・2,5-6轴线间）中间区板带（2-5轴线间

离端

离端

边跨第二离端第二跨

截面位置第二支跨中间离端第二

跨内跨内、边跨跨内跨内、中间中间支座

支座支座支座

中间跨跨内

跨跨

内

0.8x2.340.8x(-2.67)

M(kN/m2)3.48-3.482.34-2.673.48-3.48

=1.87=-2.14

0.060.060.040.05

0.0670.0670.0360.041

"嫄7752

0.060.060.040.05

0.0690.0690.0370.042

9964

A：%fcb也

fy219219146172219219118134

。6/8。6/8。6°6

°6/8@1。6/8@1

选配钢筋@17@17@19@16。6@200。6@200

7070

0000

实配钢筋面积228228149177228228141141

支座截面的受压区高度系数J均小于0.35,满足弯矩调幅的要求；

夕1nbi=（0.2%,45〃力口酩=45/5=45x1.43/270xl00%=0.238%

所以，A.min=PrJ加=0.238%x1000x80=190.4mm2

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

式中取一折算永久荷载标准值，gk=g,+qk/2=2.655+7.5/2=6.405^/m

qk—折算可变荷载标准值，%=//2=7.5/2=3.75AN/加

巴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：

2

Mk=(0.078x6.405+0.1x3)xl.720kN/m=232kN/m

2

MBk=-(0.105x6.405+0.119x3)xl.720^//n=-3.05kN/m

M2k=(0.033x6.405+0.079x3)x1.7?ZN/m=1.30ZN/m

2

MCk=-(0.079x6.405+0.111X3)X1.7^/ZM=一2.42ZN/m

M3k=(0.046x6.405+0.085x3)x1.7?m=1.59&N/m

受弯构件的受力特征系数%，=1.9，光面钢筋的相对粘结特征系数v=0.7,C30混

凝土抗拉强度标准值=2.01%/"病；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1B2C3

2.32-3.051.30-2.421.59

As/mnr228228149149149

2

<Jsq=/O.87〃OA(N/mm)

202.9266.8170.6317.5208.6

P、e=A/A,e0.010.010.010.010.01

“=1」-065//g/A0.4560.6100.3340.6890.474

de(/=cl/v(mm)11.4311.438.578.578.57

d

〃=Q(1.9c,+0.08*)(mm)129.44129.44106.56106.56106.56

P.e

%=a,MC(mm)0.1080.1910.0550.2100.095

注：pte<0.01pK=0.01o

2.1.6板的挠度验算

截面的短期刚度由下式确定:

B二EC月

式中，%=&/耳=210x103/3x1()4=7，矩形截面力=。，各截面的短周期刚度如下表

所示。

截面1B2C3

AJmm2219219146146146

▽0.4560.6100.3340.6890.474

p=As/bh00.00370.00370.00240.00240.0024

BJ10''Nmm1.8821.5671.6121.0101.305

由上表可见，Bp与片很接近，满足0.5B产为＜2按《混凝土结构设计规范》可

取整跨刚度4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

3=-------------B=-----------------xl.882x10"=8.64xlOloA^mm

s

Mq(0-1)+Mk2.725(2-1)+2.32

2

其中，M,q=(0.078^+O.l<7j/o=(0.078x7.965+0.lx3)xl.72=2.725yWm

11

gk=gk+~(匕，/)=2.655+-(0.8x7.5)=7.965^/m

1

%=产%=—x0.8x7.5=3kN/m

2

第一跨挠度最大，对于等跨连续板可只验算该跨挠度。永久荷载心满布，可变荷载外在

1,3,5跨布置，又相应表格查的相应的挠度系数分别是0.644x10-2和0973x10-2，于是挠

度：

24

0.644x10-2g/0973X10-^/

/=I

BB

0.644x10-2x2.655x172()40.973xl0~2x7.5xl7204

=8.45mm<-----=8.6mm

864x1()1°8.64xlO10200

-可编辑修改-

2.2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1.9〃?x3.186旧V/加=6.05旧V/m2

次梁自重1.2x0.2mx(0.4m-0.08/〃)x25kN/m3=1.92kN/m2

梁侧抹灰1.2x0.015/71x(0.4m-0.08w)x17ZN/，/x2=0.20ZN/m2

g=8.17kN/m2

活荷载设计值

由板传来q=1.9mx9J5kN/m3=18.5^/m2

合计g+Q=26.61kN/m2

2.2.3内力计算

计算跨度

025

/=4.8/72-0.12///--=4.555m

边跨2

/,+—=4.555m+-m-A.615m

n22

L025/“=4.669m>4.675加^/o=4.675

中间跨4=l„=4.8根一0.25加=4.55/M

跨度差(4.675-4.55)/4.55=2.7%<10%，说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图

如图2-2所示。

-可编辑修改-

主粢

45554550

48004800

（

g+q=2667kNIm?

/453045504550

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

1B2C

截面

边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座

弯矩计算系数

1111

HTT记-14

a,”

计算跨度/01。=4.675m1。=4.675m/0=4.55/71Zo=4.55m

M=a,.(g+q)R53.00-53.0034.51-39.44

表2-5连续次梁朝力计算

AB（左）B（右）C

截面

边支座离端第二支座离端第二支座中间支座

剪力计算系数

0.450.60.550.55

-可编辑修改-

净跨度/“4=4.675ln=4.6754=4.554=4.55

V=q,(g+q)。54.6774.8166.7466.74

2.2.4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

取5,=1/=1x4800=1600mm,又8+s“=200+1700=1900根根，故取5,=1600〃加？

，33s

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=365mmo

判别T型截面类型：

ajcbfhf(%—?)=1.0x14.3x1517x80x(365-y)=564.02^^0^.00^m

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2-60

表2-6次梁正截面受弯承载力计算

截面边跨跨中(1)离端第二支座离端第二跨中间支座(C)

(B)跨中(2)

中间跨跨中

(3)

弯矩设计值(幻V加)53.0053.0034.51-39.44

M0.1600.1600.104

a------------0.091

,a£岷

0.1750.1750.0960.110

4_afb久564.21044334.0383

选配钢筋‘一fy

:改-

实际配筋512322312412

4=565Av=1140A=3394=452

计算结果表明J均小于0.35,符合塑性内力重分布的条件。

A,1(bh)=339/(200x400)=0.42%>pmin=(0.2%,45f,//v)max=45///v=45x1.43/300=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%=365—80=265mm,乩/匕=265/200=1.2<4,截面尺寸按下式验算：

0.25=0.25x1.0x14.3x250x365=362.20ZW>=74.8MN

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，VBI=72.89^o由斜截面受剪承载力计算公式确

定箍筋间距s:

。也

C-13/—___1_._0_x_2_7__0_x_1_0_0_._4_8_x_3_6__5____I//1/II万？

一匕s一°-7/防0—74810-0.7x1.43x200x365—,

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%o先调幅整箍筋间距，

5=0.8x5725.7=458056mm,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//4、,=0.3x1.43/270=1.58x10-3,实际配箍率

4=4,/(加)=100.48/(200x250)=2.50x1CT?,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=10.37W/m;折算可变荷载

^=14.23x-=10.67^/m变形钢筋的相对粘度特征系数i/=1.0，混凝土的保护层厚度

44o

改-

c=25mmo

荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数a”=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1B2C3

a41.00-51.5524.54-41.4828.65

AJm府565565339402339

%=MJ0.87%A,(N/mnr)

245.32308.45227.96324.94266.14

Pte=AJ\0.01410.01410.01000.01010.0100

=1.1-0.654/p,eo-S90.7220.7990.6290.7020.609

deq=d/v(mm)1212121212

/C;+O.OS&mm)

115.59115.59143.5142.54143.5

P,e

%ax=ac"/,Qw/&(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=(0.078x10.37+0.1x10.67)x4615?kN/m=41.00雨/m

2

MBk=-(0.105x10.37+0.119x10.67)x4.675kN/m=-51.55kN/m

M2k=(0.033x10.37+0.079x10.67)x4.5502kN/m=24.54AN/m

Mck=-(0.079xl0.37+0.111xl0.67)x4.5502kNIm=-4\.48kN/m

2

M3k=(0.046x10.37+0.085x10.67)x4.550kN/m=28.65ZN/m

2.2.7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：

2.0xlO5x565x3652n

B=&AM=--------------------------------------------------r-N■〃厂=1.145x1in0XNTmm~2

1.15”+0.2+^^r…Crrccc6X7.14X8.3XIO-3

1.15x0.772+0.2+------------------——

1+3.5为1+3.5x1.675

:改-

其中，夕=A/b%=565/(200x365)=8.3x10-3；

54

«£=£S/£(,=2.0X10X2.8X10=7.14;

电-鹤_(1600-200)x80

1.647o

7/~_200x365

长期刚度:

41.00

B=------------------B-------------------------x1.145X10I3=9.267X1013^mm2

/("1)+此35.12(2-1)+41.00

其中，=(0.078x9.654+0.1x8.538)x4.6752=35.12?Wm

gk=g*+：(匕/)=6.808+；x0.8x14.23=9.654AN/m

33

qk=［也必=x0.8x14.23=8.538^/m

挠度系数与板相同，挠度:

0.644xl0-2g/।0.973x10-2%-

」一BB

0.644x10-2x6.808x467540.973xlO-2xl4.23x46754=9.737mm<—^―=23.375mm

H-----------------------------------

9.267x1O'29.267x1O'2200

-可编辑修改-

2.3主梁的设计

2.3.1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8.17x4.8=39.22^

主梁自重1.2x0.25x(0.65-0.08)x1.9x17x2=8.13)WV

梁侧抹灰1.2x0.015x(0.65-0.08)x1.9x17x2=0.67AN

G=48.02旧V

活荷载设计值：

由次梁传来018.5x4.8=88.8旧V

G+Q=136.82JWV

2.3.3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

L5700L

-可编辑修改-

图2-3计算数

计算跨度:

”=5.405加

边跨/“=5.7—0.12—

2

b035

L=1.025/+-=1.025x5.405+—=5.715772

°"22

,,ab~0.370.35<

—IH--1——5.405+----+----=5.765m

0"2222

取最小值4=5.71/fi

中间跨：/“=5.7—0.35=5.35根

/[)=/“+/?=5.35+0.35=5.1m

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2-3o

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：

M=kxGl0+k2QI

V=ktG+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kkkkkk

荷载简图M~

次瓦疣B瓦

GGGGGG

t!iiit0.2440.155-0.2670.0670.067-0.267

①A112231

ABXD66.9642.54-73.2718.3818.38-73.27

-0.133

0QQQ0.2890.244-0.133-0.133-0.133

②”士工士1飞-67.31

146.67123.83-67.41-67.31-67.41

-可编辑修改-

0.200

-0.044—0.089—0.1330.200-0033

③TT101.23

-22.32-45.17-67.41101.23-67.41

-0.311

QQQQ00290.1260.0960.170—0.089

④41「NT-157.64

116.2263.9448.5986.05-45.11

-0.089/3-0.311

QtQ，QjQ--0.059—0.0890.170.096

⑤A1I2I3I-15.06-157.64

ABCE-29.94-45.1186.0548.59

基①+②213.63166.37-140.68-48.93-48.93-140.68

本①+③44.64-2.63-140.68119.61119.61-140.68

不①+④183.18106.48-230.9166.97104.43-118.38

利

内①+⑤51.912.6-118.38104.4366.97-230.91

力

表2・9主梁剪力值计算

kkk

序号计算简图女口

0.733-1.2671.000

①

35.20-60.8448.02

QQQ00.866-1.1340

②2kI!12bx上

76.90-100.700

Q0,QQ0.689-1.3111.222

③

A1°XX61.18-116.42108.51

QQQQ-0.089-0.0890.788

④Li!!

人】X-7.90-7.9069.97

最不①+②112.1•161.5448.02

利内①+③96.38-177.26156.53

力①+④27.3-68.74117.99

-可编辑修改-

23O."31

/①十②

112,1

d)+④

①了③177.三台

2.3.5主梁正截面受鸾承载力计算

跨内按T形截面计算，其翼缘宽度为：

bf=l/o=lx5700=1900mm<b+sn=4800/M/M

b+\2hf=250+12x8=1210加利

取0=1210mm,取为=500-60=440〃〃〃。

判别T形截面类型：

..hf80

ajcbfhf(//o-^-)=l.Oxl4.3xl21Ox8Ox(440--)

—553.69kNf^i>212.61kNm

故属于第一类T形截面。

Mh=MmM-V^|=-230.91+(88.8+48.02)x—

=-203.55?UVm

主梁正截面承载力的计算

-可编辑修改-

截面1B2

弯矩设计值(kNm)213.63-203.55119.61-48.93

2

as=M/凤(mm)0.0640.2940.0320.063

九=gl+Jl—2%)

0.96690.82000.98370.9674

A=1673.81880.5871.6362.6

fyr.A)

选配钢筋620620320220

实配钢筋面积(mm2)18841884942628

2.3.6主梁斜截面受剪承载力的计算

(1)断算截面尺寸

%,=%—%=440—80=360加6,％./6=360/300=1.2<4,截面尺寸按下式验算：

0.25=0.25x1.0x14.3x250x440=437.93^>=177.26AN

截面尺寸满足要求。

(2)计算所需腹筋

采用。6@150双箍

A

V=0.7/。％+1.0f3==0.7X1.43x250x440+1.0x270x440x100.48/150=189.69树

as

%=112.MN<《Ww=177.260V<L，%=156.33AN<L，可知B截面上的剪力与乙

刚好，现配两根弯起，2。20,面积为628加，/。

验算最小配箍率

-3

psv=4/Ss)=100.48/(250X200)=2.00x10>

0.24//4,,=0.24x1.43/270=1.27x1Of,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4.,=1.9，变形钢筋的相对粘结特征系数〃=1.0,C30混凝土

:改-

抗拉强度标准值乙=2.01N/m根2；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：

MBk=M纵弧-匕2/2=-182.4+108.32x0.35/2=一204.01%Nm

表2-10主梁各截面的裂缝宽度验算过程

截面1B2