《钢筋混凝土结构课程设计》模板与要求.docx

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《钢筋混凝土结构课程设计》模板与要求

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《钢筋混凝土结构课程设计》

题目：

厂房单向板设计

学习中心：

1基本情况

本设计XXXXXXXX，X进行设计计算。

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。

3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,

水泥砂浆容重20

33

kN/m，石灰砂浆容重17kN/m，分项系数G1.2。

可变荷载，

楼面均分布荷载为7.5

3

kN/m，分项系数K1.3。

材料选用：

混凝土采用C30（

f=14.3

c

2

N/mm，ft=1.43

2

N/mm）；

钢筋主梁、次梁采用HRB335级（

2

f=300kN/m）钢筋，其它均用

y

HPB300级（

3

f=270kN/m）钢筋。

y

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

l1900

h80mm47.5mm

4040

次梁截面高度应满足

ll48004800

h266400mm

18121812

取h=400mm，截面宽度取为b=200mm。

主梁的截面高度应满足

ll57005700

h380~570mm

15101510

取截面高度h=500mm，截面宽度取为b=250mm。

图1-1楼盖布置图

1

2单向板结构设计

4.9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

32

0.2m20kN/m0.4kN/m

80mm钢筋混凝土板

32

0.8m25kN/m2.0kN/m

15mm厚石灰砂浆抹灰

32

0.15m17kN/m0.255kN/m

2g2.655kN/m

k

活荷载标准值

2

q7.5kN/m

k

横荷载设计值

2

g1.22.6553.186kN/m

活荷载设计值

2

q1.37.59.75kN/m

合计

2

gq12.936kN/m

2.1.3内力计算

次梁的截面200mm400mm，板在墙上的支撑长度为120mm，则板的计算跨度

为：

边跨

h0.20.08

ll1.90.121.72m

0n

222

a0.20.12

l1.90.121.74m

n

222

l01.72m

中间跨l01.90.21.7m

跨度差（1.721.7）/1.71.2001000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。

2

2

gq12.936kN/m

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

离端第二支座

2

中间跨跨内

C

中间支座

弯矩计算系数

1111

11111614m

计算跨度

l

0

l01.72ml01.72ml01.7ml01.7m

2

M（gq）l3.48-3.482.342.67

m0

4.10截面承载力计算

b1000mm,h80mm,h802060mm。

C30混凝土，fc=14.3

0

2

N/mm。

HPB300钢筋，

2

f=270kN/m，连续板各截面的配筋计算见表2-2。

y

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

离端第二跨

边跨

支跨中间离端第二

第二

跨内

支座

离端

第二

跨内、

中间

跨跨

内

边跨跨内

支座支座

跨内、中间

跨跨内

中间支座

截面位置

M（

2

kN/m）3.48-3.482.34-2.673.48-3.48

2.1.42.34=

0.3

0.9（-2.67）=

-2.14

3

s

M

2

fbh

1c0

4.110.0670.0450.0520.0670.0670.0360.041

112

s0.0690.0690.0460.0540.0690.0690.0370.042

A

s

fbh

1c0

f219219146172219219118134

y

6/86/86@6@6/8@16/8@1

选配钢筋6@2006@200

@170@1701901607070

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）max45ft/fy451.43/270100%0.238%

所以，

2

A,minminbh0.238%100080190.4mm

s

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

'2'2

Mglql

kgk0qk0

式中

'

g—折算永久荷载标准值，

k

'/22.6557.5/26.405/

ggqkNm

kkk

'

q—折算可变荷载标准值，

k

'/27.5/23.75/

qqkNm

kk

g—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；

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：

2

M（0.0786.4050.13）1.720kN/m2.32kN/m

k

2

M（0.1056.4050.1193）1.720kN/m3.05kN/m

Bk

2

M2k（0.0336.4050.0793）1.7kN/m1.30kN/m

2

M（0.0796.4050.1113）1.7kN/m2.42kN/m

Ck

2

M3k（0.0466.4050.0853）1.7kN/m1.59kN/m

受弯构件的受力特征系数cr1.9，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

2

f2.01N/mm；保护层厚度c=15mm<20mm取,c=20mm，计算

tk

4

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

M2.32-3.051.30-2.421.59

k

2

A/mm228228149149149

s

2

sqMk/0.87hAs（N/mm）

0

4.12266.8170.6317.5208.6

teAsAte0.010.010.010.010.01

/

2.1.60.65f/0.4560.6100.3340.6890.474

tktesq

dd/（mm）11.4311.438.578.578.57

eq

d

eq

l（1.9c0.08）（mm）129.44129.44106.56106.56106.56

crs

te

wmaxcrlcrsq/Es（mm）0.1080.1910.0550.2100.095

注:

te0.01,取te=0.01。

0.4板的挠度验算

截面的短期刚度由下式确定：

B

s

2

EAh

ss0

6

E

0.100.2

13.5

'

f

式中，

34

EEs/Ec21010/3107，矩形截面

'0

f，各截面的短周期刚度如下表

所示。

截面1B2C3

2

A/mm219219146146146

s

0.160.6100.3340.6890.474

A/bh0.00370.00370.00240.00240.0024

s0

11

B/10Nmm1.8821.5671.6121.0101.305

s

由上表可见，

B与B1很接近，满足0.5B1

B

取整跨刚度

B为计算挠度，这样的简化使挠度计算大为方便。

1

长期刚度按下式确定

5

M2.32

1110k

BB1.882108.6410Nmm

s

M

（1）M2.725212.32

qk

其中，

''22

M1q（0.078gk0.1qk）l0（0.0787.9650.13）1.722.725kNm

'11

gg（q）2.655（0.87.5）7.965kN/m

kkqk

22

'11

qq0.87.53kN/m

kqk

22

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

2

4.1310和

2

2.1.710，于是挠

度：

f

2424

0.510gkl0.97310qkl

BB

2424

0.11102.65517200.973107.51720l

=8.45mm<8.6mm1010

0.17108.6410200

6

4.14

次梁的设计

2.1.81次梁计算

次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。

0.6荷载

恒荷载设计值

由板传来

32

0.12m3.186kN/m6.05kN/m

次梁自重

32

0.180.2m（0.4m0.08m）25kN/m1.92kN/m

梁侧抹灰

32

1.20.015m（0.4m0.08m）17kN/m20.20kN/m

g

2

8.17kN/m

活荷载设计值

由板传来

32

q1.9m9.75kN/m18.5kN/m

合计

2

gq26.67kN/m

0.7内力计算

计算跨度

边跨

0.25

l4.8m0.12mm4.555m

n

2

a0.24

l4.555mm4.675m

n

22

1.25ln4.669m4.675ml

0

取

=4.675

l0ln4.8m0.25m4.55m

中间跨

跨度差

（4.6754.55）/4.552.70100，说明可按等跨连续梁计算内力。

计算简图

00

如图2-2所示。

2gq26.67kN/m

7

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

11111614m

计算跨度

l

0

l04.675ml04.675ml04.55m

lm

04.55

2

M（gq）l53.00-53.0034.5139.44

m0

表2-5连续次梁剪力计算

截面

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

剪力计算系数

0.450.60.550.55

v

净跨度lnl0=4.675l0=4.675l0=4.55l0=4.55

2

V（gq）l54.6774.8166.7466.74

vn

2.1.9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

'11

bl，又bsn20017001900mm，故取

=4800=1600mm

f

33

'1600

bmm

f

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。

0

判别T型截面类型：

'

h

80''f

fbh（h）1.014.3151780（365）564.02kNm53.00kNm1cff0

22

8

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）离端第二支座中间支座（C）

离端第二跨

（B）跨中

（2）

中间跨跨中

（3）

弯矩设计值（kNm）53.0053.0034.51-39.44

M

0.1600.1600.0910.104

s

2

fbh

1c0

2.1.100.1750.0960.110

112

s

A

s

fbh

1c0

f

y

0.81044334.0383

选配钢筋

实际配筋512322312412

A=565As=1140As=339As=452

s

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%（0.2%,45ft/fy）45ft/fy451.43/3000.22%

minmax

，满足最小配筋率的要求。

0.13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

'

hh0h36580265mm,h/b265/2001.24，截面尺寸按下式验算：

wfw

0.19cfcbh0.251.014.3250365362.20kNV74.81kN

0max

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，VBl72.89kN。

由斜截面受剪承载力计算公式确

定箍筋间距s:

1.31.0270100.48365

fAh

yvsv0

s5725.70mm

V0.7fbh748100.71.43200365

cst0

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，

s0.85725.74580.56mm，大于箍筋最大间距200mm，最后取s=200mm。

（3）验算最小配箍率

9

弯矩调幅时要求的配箍率下限为

3

4.15ft/fyv0.31.43/2701.5810，实际配箍率

3

svAsv/（bs）100.48/（200250）2.5010，满足最小配箍率的要求。

2.1.11次梁的裂缝宽度验算

次梁的折算永久荷载

'6.80814.23/410.37/

gkNm；折算可变荷载

k

'3

q14.2310k.N67。

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

k

4

c=25mm。

荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数1.9

cr，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

M41.00-51.5524.54-41.4828.65

k

2

A/mm565565339402339

s

2

sqMk/0.87hAs（N/mm）

0sqMk/0.87hAs（N/mm）

0.9308.45227.96324.94266.14

teAsAte0.01410.01410.01000.01010.0100

/

0.140.65f/0.7220.7990.6290.7020.609

tktesq

dd/（mm）1212121212

eq

d

eq

l（1.9c0.08）（mm）115.59115.59143.5142.54143.5

crs

te

wmaxcrlcrsq/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：

2

M（0.07810.370.110.67）4.675kN/m41.00kN/m

k

2

M（0.10510.370.11910.67）4.675kN/m51.55kN/m

Bk

2

M2k（0.03310.370.07910.67）4.550kN/m24.54kN/m

2

M（0.07910.370.11110.67）4.550kN/m41.48kN/m

Ck

2

MkNmkNm

3k（0.04610.370.08510.67）4.550/28.65/

2.1.12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：

10

252

EAh2.010565365

ss02132

BNmm1.14510Nmm

s

-3

667.148.310

E

4.160.21.150.772+0.2+

'

13.513.51.675

f

其中，

3

A/bh565/（200365）8.310；

s0

54

EEs/Ec2.0102.8107.14；

'

f

''

（bb）h（1600200）80

ff

bh

0

200365

2.1.13。

长期刚度：

M41.00

13132k

BB1.145109.26710Nmm

s

M

（1）M35.12（21）41.00

qk

其中，

2

M1q（0.0789.6540.18.538）4.67535.12kNm

'11

gg（q）6.8080.814.239.654kN/m

kkqk

44

'33

qq0.814.238.538kN/m

kqk

44

挠度系数与板相同，挠度：

f

2424

0.1010gkl0.97310qkl

BB

2424

0.15106.80846750.9731014.234675l

=9.737mm<23.375mm

1212

0.20109.26710200

11

4.17

主梁的设计

2.1.14主梁计算

主梁按弹性理论设计。

2.1.15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1.20.25（0.65-0.08）1.9172=8.13kN

梁侧抹灰1.20.015（0.65-0.08）1.9172=0.67kN

G=48.02kN

活荷载设计值：

由次梁传来Q=18.54.8=88.8kN

G+Q=136.82kN

2.1.16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

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

0.11

l5.70.125.405m

n

2

b0.35

l1.025l1.0255.4055.715m

0n

22

12

ab0.370.35

ll5.4055.765m

0n

2222

取最小值l05.