《钢筋混凝土结构》课程设计方案计算书.docx
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《钢筋混凝土结构》课程设计方案计算书
封面
作者：
PanHongliang
仅供个人学习
《钢筋混凝土结构》课程设计计算书
题目：
广州市番禺区某工业厂房第一车间楼盖设计
（两层跨柱网：
6.6m×6.6m楼面活荷载4.0kN/）
院系：
城市建设学院
专业班级：
土木工程专业07-02
学生姓名：
学号：
指导教师：
刘岩
2009年5月
目录
1.设计题目与设计条件3
1.1设计题目：
3
1.2设计条件：
3
1.2.1结构类型：
砌体结构3
1.2.2建筑材料：
3
1.2.2.1屋面做法：
（自上而下）3
1.2.2.2楼面做法：
（自上而下）3
2.楼盖的结构平面布置：
3
3.板的设计4
3.1楼盖板的设计4
3.1.1荷载4
3.1.2计算简图5
3.1.3弯矩计算值5
3.1.4正截面受弯承载力计算5
3.2屋面板的设计6
3.2.1荷载6
3.2.2计算简图6
3.2.3弯矩计算值7
3.2.4正截面受弯承载力计算7
4.次梁设计8
4.1荷载8
4.2内力计算8
4.3承载力计算8
4.3.1正截面受弯承载力8
4.3.2斜截面受剪承载力9
5.主梁设计9
5.1荷载设计值9
5.2计算简图10
5.3内力设计值及包络图10
5.3.1弯矩设计值10
5.3.2剪力设计值10
5.3.3弯矩、剪力包络图10
5.4承载力计算13
5.4.1正面受弯承载力13
5.4.2斜截面受剪承载力13
6.绘制施工图14
7.对主梁挠度与裂缝宽度的计算15
7.1对主梁挠度的计算15
7.1.1对支座B的配筋面积计算15
7.1.2对第二跨中配筋面积计算15
7.2对主梁裂缝宽度计算16
7.2.1对支座B进行裂缝宽度计算16
7.2.2对第一跨中进行裂缝计算17
1.设计题目与设计条件
1.1设计题目：
广州市番禺区某工业厂房第一车间（两层）楼盖，采用现浇整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖形式。
混凝土采用C30级，梁中的纵向受力钢筋采用HRB335，其他钢筋采用HPB235。
屋面为不上人屋面，屋面活荷载标准值为0.5kN/；设计时取楼面活荷载、横向及纵向的柱网尺寸为设计参数，其中：
根据该工厂的使用要求，楼面活荷为4.0kN/，横向柱网尺寸取为：
6.6m，纵向柱网尺寸与横向柱网相同。
1.2设计条件：
1.2.1结构类型：
砌体结构
1.2.2建筑材料：
1.2.2.1屋面做法：
（自上而下）
1：
2.5水泥砂浆砌膨胀珍珠岩单拱隔热板40mm厚（重度不大于14kN/）；
陶粒混凝土找坡（坡度2%，最薄处20mm厚、重度不大于14kN/）
1：
2.5水凝砂浆找平20mm厚（重度20kN/）
现浇钢筋混凝土板，板底抹灰15mm厚（重度17kN/）
1.2.2.2楼面做法：
（自上而下）
10mm厚耐磨地砖（重度22kN/）；
1：
3水泥砂浆找平20mm厚
现浇钢筋混凝土楼板，板底混合砂浆抹灰20mm厚
楼盖建筑平面
2.楼盖的结构平面布置：
主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。
主梁跨度为6.6m，次梁的跨度为6.6m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.2m，/=6.6/2.2=3，因此按单向板设计。
按跨高比条件，要求板厚h2200/40=55mm，对工业建筑的楼盖板，要求h70mm，取板厚h=80mm。
次梁截面高度应满足h=/18～/12=6600/18～6600/12=367～550mm。
考虑到楼面可变荷载比较大，取h=500mm。
截面宽度取b=200mm
主梁截面高度应满足h=/15～/10=6600/15～6600/10=440～650mm。
截面宽度为b=300mm
楼盖板结构平面布置图
3.板的设计
3.1楼盖板的设计
已如前述，轴线①～②、⑤～⑥的板属于端区格单向板；轴线②～⑤的板属于中间区格单向板。
3.1.1荷载
板的永久荷载标准值
10mm厚耐磨地砖0.01×22=0.22kN/
80mm现浇钢筋混凝土板0.08×25=2kN/
20mm1：
3水泥砂浆找平0.02×20=0.4kN/
20mm板底混合砂浆抹灰0.02×17=0.34kN/
小计2.96kN/
板的可变标准荷载值4kN/
永久荷载分项系数取1.2或1.35，因楼面可变荷载标准值等于4.0kN/，所以可变荷载分项系数应取1.4。
于是板的
荷载总计算值
①q=+=1.35×2.96+0.7×1.4×4=7.916kN/
②q=+=1.2×2.96+1.4×4=9.152kN/
由于②>①，所以取②q=9.152kN/，近似取q=9kN/
3.1.2计算简图
次梁截面为200mm×500mm，现浇板在墙上的支承长度不小于100mm，取板在墙上的支承长度为120mm。
按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：
边跨=+h/2=2200-100-120+80/2=2020mm<1.025=2030mm，取=2020mm
中间跨==2200-200=2000mm
因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。
取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图所示
3.1.3弯矩计算值
由表11-1可查得，板的弯矩系数分别为：
边跨中，1/11；离端第二支座，-1/11；中跨中，1/16；中间支座，-1/14。
故
=-=（g+q）/11=9.2×/11=3.34kN·m
=-（g+q）/14=-9.2×/14=-2.57kN·m
==（g+q）/16=9.2×/16=2.25kN·m
这是对端区单向板而言的，对于中间区格单向板，其和应乘以0.8，=0.8×-2.57=-2.06kN·m；=0.8×2.25=1.80kN·m
3.1.4正截面受弯承载力计算
环境类别为一级，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。
板厚80mm，=80-20=60mm；板宽b=1000mm。
C30混凝土，=1.0，=14.3kN/；HPB235钢筋，=210N/。
板配筋计算的过程于下表。
楼面板的配筋计算
截面
1
B
2或3
C
弯矩设计值（kN·m）
3.34
-3.34
2.25
-2.57
=/（b）
0.065
0.065
0.044
0.050
=1-
0.067
0.067
0.045
0.051
轴线
①～②、
⑤～⑥
计算配筋（）
=b/
273.7
273.7
183.9
208.4
实际配筋（）
Φ8@160
=314.0
Φ8@160
=314.0
Φ6/8@160
=246.0
Φ6/8@160
=246.0
轴线
②～⑤
计算配筋（）
=b/
273.7
273.7
147.1
166.7
实际配筋（）
Φ8@160
=314.0
Φ8@160
=314.0
Φ6/8@160
=246.0
Φ6/8@160
=246.0
*对轴线②～⑤间的板带，其跨内截面2、3和支座截面的弯矩设计值都可折减20%。
为了方便，近似对钢筋面积乘以0.8.
计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；/bh=246/（1000×80）=0.308%，此值大于0.45/=0.45×1.43/210=0.306%，同时大于0.2%，满足最小配筋率。
屋面板结构平面布置图
3.2屋面板的设计
3.2.1荷载
板的永久荷载标准值
40mm1：
2.5水泥砂浆砌膨胀珍珠岩单拱隔热板0.04×14=0.56kN/
≥20mm陶粒混凝土找坡（0.02+0.02+0.02×）××14=1.666kN/
20mm1：
2.5水泥砂浆找平0.02×20=0.4kN/
80mm钢筋混凝土板0.08×25=2kN/
15mm板底混合砂浆抹灰0.015×17=0.255kN/
小计4.881kN/
板的可变荷载标准值0.5kN/
荷载总计算值
①q=+ψ=1.35×4.881+0.7×1.4×0.5=7.079kN/
②q=+=1.2×4.881+1.4×0.5=6.557kN/
由于①>②，所以取①q=7.079kN/，近似取q=7kN/
3.2.2计算简图
次梁截面为200mm×500mm，现浇板在墙上的支承长度不小于100mm，取板在墙上的支承长度为120mm。
按弹性计算，板的计算跨度：
边跨=1.025+b/2=1.025×（2200-100-120）+200/2=2130mm＞+=2120mm，取=2120mm
中间跨==2200mm
因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。
取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图所示
3.2.3弯矩计算值
由表11-1可查得，板的弯矩系故
=0.078×6.589×+0.100×0.49×=2.53kN·m
=0.033×6.589×+0.079×0.49×=1.24kN·m
=0.046×6.589×+0.085×0.49×=1.67kN·m
=-0.105×6.589×-0.119×0.49×=-3.39kN·m
=-0.079×6.589×-0.111×0.49×=-2.78kN·m
3.2.4正截面受弯承载力计算
环境类别为二级a类，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=20mm。
板厚80mm，=80-25=55mm；板宽b=1000mm。
C30混凝土，=1.0，=14.3N/；HPB235钢筋，=210N/。
板配筋计算的过程于下表。
屋面板的配筋计算
截面
1
B
2
C
3
弯矩设计值（kN·m）
2.53
-3.39
1.24
-2.78
1.67
=/（b）
0.058
0.078
0.029
0.064
0.039
=1-
0.060
0.081
0.029
0.066
0.040
轴线
①～⑥
计算配筋（）
=b/
224.7
303.4
108.6
247.2
149.8
实际配筋（）
Φ6/8@160
=246.0
Φ8@160
=314.0
Φ6/8@160
=246.0
Φ8@160
=314.0
Φ6/8@160
=246.0
计算结果表明，支座截面的均小于0.35；/bh=246/（1000×80）=0.308%，此值大于0.45/=0.45×1.43/210=0.306%，同时大于0.2%，满足最小配筋率。
4.次梁设计
按考虑塑性内力重分布设计。
根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的可变和在不考虑梁从属面积的荷载折减。
4.1荷载
永久荷载设计值
板传来永久荷载3.522×2.2=7.81kN/m
次梁自重0.2×（0.5-0.08）×25×1.2=2.52kN/m
次梁粉刷0.02×（0.5-0.08）×2×17×1.2=0.34kN/m
小计g=10.67kN/m
可变荷载设计值q=5.6×2.2=12.32kN/m
荷载总设计值g+q=22.99kN/m
4.1.2计算简图
次梁在砖墙上的支承长度为240mm。
主梁截面为300mm×650mm。
计算跨度：
边跨=+a/2=6600-120-300/2+240/2=6450mm<1.025=6488mm，取=6450mm
中间跨==6600-300=6300mm
因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。
次梁计算简图如图所示。
4.2内力计算
由表11-1、表11-3可分表查得弯矩系数和剪力系数。
弯矩设计值：
=-=（g+q）/11=22.99×/11=86.95kN·m
=-（g+q）/14=-22.99×/14=-65.18kN·m
=（g+q）/16=22.99×/16=57.03kN·m
剪力设计值：
=0.45（g+q）=0.45×22.99×6.33=65.49kN
=0.60（g+q）=0.60×22.99×6.33=87.32kN
==0.55（g+q）=0.55×22.99×6.3=79.66kN
4.3承载力计算
4.3.1正截面受弯承载力
正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度去=/3=6600/3=2200mm；又=b+=200+2000=2200。
故取=2200mm。
除B截面纵向钢筋排两排布置外。
其余截面均布置一排。
环境类别为一级，C30混凝土，梁的最小保护厚度c=25mm，一排纵向钢筋=500-35=465mm二排纵向钢筋=5000-60=440mm。
C30混凝土，=1.0，=14.3N/，=1.43N/；纵向钢筋采用HRB335钢，=300N/，箍筋采用HPB235钢，=210N/。
正截面承载力计算过程列于下表。
经判别跨内截面均属于第一类T形截面。
次梁正截面受弯承载力计算
截面
1
B
2
C
弯矩设计值（kN·m）
86.95
-86.95
57.03
-65.18
=/（b）或
=/（）
=0.013
=0.157
=0.008
=0.105
=1-
0.013
0.172〈0.35
0.008
0.111
=b/或=/
633.9
721.5
390.1
492.1
选配钢筋
（）
218+114弯
=622.9
220+112弯
=741.1
214+112弯
=421.1
216+112弯
=515.1
计算结果表明，支座截面的均小于0.35；/bh=421.1/（200×500）=0.42%，此值大于0.45/=0.45×1.43/300=0.21%，满足最小配筋率。
4.3.2斜截面受剪承载力
斜截面受剪承载力计算包括：
截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验算。
验算截面尺寸：
=-=465-80=385mm，因/b=385/200=1.925＜4，截面按下式验算：
0.25b=0.25×1×14.3×200×465=332.48×N＞=87.32×N，截面满足要求。
验算是否需要按计算配置箍筋
0.7b=0.7×1.43×200×465=93.093×N＞=87.32×N构造配筋，选用Φ6@160
===0.17%=0.24×=0.24×=0.16%
采用Φ6双支箍筋，计算支座B左侧截面。
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%或箍筋间距减小20%。
现调整箍筋间距s=0.8×160=128mm最后取箍筋间距s=130mm。
为了方便施工，沿梁长度不变。
验算配筋率下限值：
弯矩弯矩调幅时要求的配筋率下限为：
0.3=0.3×14.3/210=0.20%。
实际配筋率==56.6/（200×130）=0.22%＞0.20%满足要求。
5.主梁设计
主梁按弹性方法设计
5.1荷载设计值
为了简化计算将主梁自重等效为集中荷载。
次梁传来的永久荷载10.67×6.6=70.42kN
主梁自重（含粉刷）[（0.65-0.08）×0.3×2.2×25+0.02×（0.65-0.08）×2×2.2×17）]×1.2=12.31kN
永久荷载设计值G=70.42+12.31=82.73kN取G=83kN
可变荷载设计值Q=12.31×6.6=81.31kN取Q=81kN
5.2计算简图
主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为370mm，中间支承在400mm×400mm的混凝土柱上，其计算跨度
边跨=6600-200-120=6280mm因0.025=157mm＜a/2=185mm，取=1.025+b/2=1.025×6280+400/2=6637mm近似取=6640mm
中跨=6600mm
主梁的计算简图如下，因跨度相差不超过10%，故可利用附表6-2计算内力
5.3内力设计值及包络图
5.3.1弯矩设计值
弯矩M=G+Q式中系数、由附表6-2相应栏内查得
=0.244×83×6.64+0.289×81×6.64=134.47+155.44=289.91kN·m
=-0.267×83×6.64-0.311×81×6.64=-147.15-167.27=-314.42kN·m
=0.067×83×6.60+0.200×81×6.64=36.70+107.57=144.27kN·m
5.3.2剪力设计值
剪力V=G+Q式中系数、由附表6-2相应栏内查得
=0.733×83+0.866×81=60.84+70.15=130.99kN
=-1.267×83-1.311×81=-105.16-106.19=-211.35kN
=1.0×83+1.222×81=83+98.98=181.98kN
5.3.3弯矩、剪力包络图
弯矩包络图：
①第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载。
由附表6-2知支座B或C的弯矩值为
==-0.267×83×6.64-0.133×81×6.64=-218.68kN·m在第1跨内以支座弯矩=0，=-218.68kN·m的连线为基线。
作G=83kN，Q=81kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：
（G+Q）+=（83+81）×6.64-=290.09kN·m（与前面计算的=289.91kN·m接近）
（G+Q）+=（83+81）×6.64-=217.2kN·m
在第2跨内以支座弯矩=-218.68kN·m，=-218.68kN·m的连线作为基线，作G=83kN，Q=0的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：
G+=×83×6.60-218.68=-36.08kN·m
②第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载
第1跨内：
在第1跨内以支座弯矩=0，=-314.42kN·m的连线为基线。
作G=83kN，Q=81kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：
（83+81）×6.64-=258.18kN·m
（83+81）×6.64-=153.37kN·m
在第2跨内：
=-0.267×83×6.64-0.089×81×6.64=-195.02kN·m以支座弯矩=-314.42kN·m，=-195.02kN·m的连线为基线，作G=83kN，Q=81kN的简支梁弯矩图，得
（G+Q）++（-）=（83+81）×6.64-195.02+（-314.42+195.02）=88.37kN·m
（G+Q）++（-）=（83+81）×6.64-195.02+（-314.42+195.02）=128.17kN·m
③第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载
==-0.267×83×6.64-0.133×81×6.64=-218.68kN·m
第2跨两集中荷载作用点处可变弯矩分别为：
（G+Q）+=（83+81）×6.64-218.68=144.31kN·m（与前面计算的=144.27kN·m接近）
第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：
G+=×83×6.64-×218.68=110.81kN·m
G+=×83×6.64-×218.68=37.92kN·m
④在第1跨内有可变荷载，在第2、3跨内没有可变荷载
由附表6-2知支座B或C的弯矩值
=-0.267×83×6.64-0.178×81×6.64=-242.88kN·m
=-0.267×83×6.64+0.044×81×6.64=-123.48kN·m
在第2跨内以支座弯矩=0，=-242.88kN·m的连线为基线，作G=83kN，Q=81kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：
（G+Q）+=×（83+81）×6.64-×218.68=282.03kN·m
（G+Q）+=×（83+81）×6.64-×218.68=201.07kN·m
在第2跨内以支座弯矩=-242.88kN·m，=-123.48kN·m的连线作为基线，作G=83kN，Q=0的简支梁弯矩图，得第1个和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：
G+（-）+=×83×6.6+（-242.88+123.48）-123.48=-20.48kN·m
G+（-）+=×83×6.6+（-242.88+123.48）-123.48=-19.32kN·m
弯矩包络图如下（a）所示。
剪力包络图：
①第1跨
=130.99kN；过第1个集中荷载后为130.99-83-81=-33.01kN；过第2个集中荷载后为-33.01-83-81=-197.01kN
=-211.35kN；过第1个集中荷载后为-211.35+83+81=-47.35kN；过第2个集中荷载后为-47.35+83+81=116.65kN
②第2跨
=181.98kN；过第1个集中荷载后为181.98-83=98.98kN。
当可变荷载仅作用在第2跨时
=1.0×83+1.0×81=164kN；过第1个集中荷载后为164-83-81=0。
剪力包络图如下（b）所示
主梁的内力包络图
（a）弯矩包络图；（b）剪力包络图
5.4承载力计算
5.4.1正面受弯承载力
跨内按T形截面计算，因==0.13＞0.1。
翼缘计算宽度按=6.6/3=2.2mm和b+=6m中较小值确定取=2.2m
B支座边的弯矩设计值=-b/2=-314.42-164×0.4/2=-347.22kN·m。
纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其余均1排。
跨内截面经判别都属于第一类T形截面。
正截面受弯承载力的计算过程列于下表。
截面
1
B
2
弯矩设计值（kN·m）
289.91
-314.42
144.27
-36.08
=/（b）或
=/（）
=0.024
=0.03
=0.012
=0.022
=（1+）/2
0.988
0.985
0.994
0.989
=/
1590.4
1834.5
786.7
197.7
选配钢筋
（）
220+322弯
=1768
320+322弯
=2081
220+120弯
=942.2
220
=628
主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。
5.4.2斜截面受剪承载力
验算截面尺寸：
=-=580-80=500mm，因/b=500/300=1.67＜4截面尺寸按下式验算：
0.25b=0.25×1×14.3×300×580=622.05×kN＞=211.35kN，截面尺寸满足要求。
计算所需腹筋：
采用Φ8@200双肢箍筋，
，，，因此支座B截面左右不需配置弯起钢筋。
验算最小配箍率：
===0.17%＞0.24=0.16%，满足要求。
次梁两侧附加横向钢筋的计算：
次梁传来集中力=70.42+81.31152kN，=650-500=150mm，附加箍筋布置范围s=2+3b=2×150+3×200=900mm。
取附加箍筋Φ8@200双肢，则在长度s内可布置附加箍筋的排数，m=900/200+1=6排，次梁两侧各布置3排。
另加吊筋1Φ18，=254.5，由式2sin+mn=2×210×254.5×0.707+6×2×210×50.3=202.3×kN＞，满足要求。
因主梁的腹板高度大于450mm，需在梁侧设置纵向构造筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%，且其间距不大于200mm。
现每侧配置2Φ14，308/（300×570）=0
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