《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XXXXXXXXX，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。

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G1.2。

可变荷载，

楼面均分布荷载为7.5kN/m3，分项系数K1.3。

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HRB335级（fy=300kN/m2）钢筋，其它均用

HPB300级（fy=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。

根据构造要求，板厚取h

80mm

l

1900

40

47.5mm

40

次梁截面高度应满足

l

l

4800

4800

h

12

18

266400mm

18

12

取h=400mm，截面宽度取为b=200mm。

主梁的截面高度应满足

l

l

5700

5700

h

10

15

380~570mm

15

10

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

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

0.02m

20kN/m3

0.4kN/m2

80mm钢筋混凝土板

0.08m

25kN/m3

2.0kN/m2

15mm厚石灰砂浆抹灰

0.015m17kN/m3

0.255kN/m2

gk

2.655kN/m2

活荷载标准值

qk

7.5kN/m2

横荷载设计值

g

1.2

2.6553.186kN/m2

活荷载设计值

q

1.3

7.59.75kN/m2

合计

g

q

12.936kN/m2

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l0

ln

h

0.2

0.08

1.90.12

1.72m

2

2

2

a

1.9

0.12

0.2

0.12

1.74m

ln

2

2

2

l01.72m

中间跨

l0

1.90.2

1.7m

跨度差

（1.72

1.7）/1.7

1.20

0

100

0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

gq12.936kN/m2

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

B

2

C

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

1

1

1

1

m

11

11

16

14

计算跨度l0

l01.72m

l01.72m

l01.7m

l01.7m

Mm（gq）l02

3.48

-3.48

2.34

2.67

2.1.4

截面承载力计算

b

1000mm,h

80mm,h

80

2060mm。

C30混凝土，fc=14.3N/mm2。

0

HPB300钢筋，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

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

支座

跨内、

边跨跨内

跨内、中间

中间支座

中间

支座

支座

跨跨内

跨跨

内

M（kN/m2）3.48

0.82.34=

0.8（-2.67）=

-3.48

2.34

-2.673.48

-3.48

-2.14

1.87

3

M

s

1fcbh02

0.067

0.067

0.045

0.052

0.067

0.067

0.036

0.041

1

1

2

s0.069

0.069

0.046

0.054

0.069

0.069

0.037

0.042

As

1fcb

h0

fy

219

219

146

172

219

219

118

134

选配钢筋

6/8

6/8

6@

6@

6/8@1

6/8@1

6@200

6@200

@170

@170

190

160

70

70

实配钢筋面积

228

228

149

177

228

228

141

141

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/fy

45

1.43/270100%0.238%

所以，As,min

minbh

0.238%1000

80

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

Mk

ggk'l02

qqk'l02

式中gk'

—折算永久荷载标准值，gk'

gk

qk/2

2.6557.5/26.405kN/m

qk'—折算可变荷载标准值，qk'

qk/2

7.5/

2

3.75kN/m

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：

Mk

（0.0786.4050.1

3）

1.7202kN/m2.32kN/m

MBk

（0.105

6.405

0.119

3）

1.7202kN/m3.05kN/m

M2k

（0.033

6.405

0.079

3）

1.72kN/m

1.30kN/m

MCk

（0.079

6.405

0.111

3）

1.72kN/m

2.42kN/m

M3k

（0.046

6.405

0.085

3）

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

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,取c=20mm，计算

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

Mk

As/mm2

sqMk/0.87h0As（N/mm2）

te

As/Ate

1.10.65ftk

/tesq

deq

d/

（mm）

lcr

（1.9cs

0.08

deq）（mm）

te

wmax

cr

lcr

sq/Es（mm）

注:

te

0.01,取

te=0.01。

1

B

2

C

3

2.32

-3.05

1.30

-2.42

1.59

228

228

149

149

149

202.9

266.8

170.6

317.5

208.6

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.456

0.610

0.334

0.689

0.474

11.43

11.43

8.57

8.57

8.57

129.44

129.44

106.56

106.56

106.56

0.108

0.191

0.055

0.210

0.095

2.1.6板的挠度验算

截面的短期刚度由下式确定：

Bs

EsAsh02

1.15

0.2

6

E

'f

1

3.5

式中，EEs/Ec

3

10

4

7，矩形截面

'

0，各截面的短周期刚度如下表

21010/3

f

所示。

截面

1

B

2

C

3

As/mm2

219

219

146

146

146

0.456

0.610

0.334

0.689

0.474

As/bh0

0.0037

0.0037

0.0024

0.0024

0.0024

Bs/1011Nmm

1.882

1.567

1.612

1.010

1.305

由上表可见，BB与B1很接近，满足

0.5B1

取整跨刚度B1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

5

Mk

Bs

2.32

11

10

B

1）

2.7252

1

2.32

1.88210

8.6410

Nmm

Mq（

Mk

其中，M1q

（0.078gk'

0.1qk'）l02

（0.078

7.965

0.13）

1.722

2.725kNm

gk'

gk

1（

qqk）

2.655

1（0.8

7.5）

7.965kN/m

2

2

qk'

1

qqk

1

0.8

7.5

3kN/m

2

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

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

0.644

102和0.973102，于是挠

度：

f

0.644102gkl4

0.973

102qkl4

B

B

0.644

102

2.655

17204

0.973

102

7.5

17204

l

8.64

1010

8.64

1010

=8.45mm<

8.6mm

200

6

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

1.9m

3.186kN/m3

6.05kN/m2

次梁自重

1.2

0.2m（0.4m0.08m）25kN/m3

1.92kN/m2

梁侧抹灰

1.2

0.015m（0.4m

0.08m）

17kN/m3

20.20kN/m2

g8.17kN/m2

活荷载设计值

由板传来

q

1.9m9.75kN/m3

18.5kN/m2

合计

g

q

26.67kN/m2

2.2.3内力计算

计算跨度

ln

4.8m0.12m

0.25m

4.555m

边跨

2

ln

a

0.24

m

4.675m

2

4.555m

2

1.025ln4.669m

4.675m取l0=4.675

中间跨l0

ln

4.8m0.25m

4.55m

跨度差

（4.675

4.55）/4.55

2.70

010

0

0

，说明可按等跨连续梁计算内力。

计算简图

如图2-2所示。

gq26.67kN/m2

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

截面

1

B

2

C

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

1

1

1

1

m

11

11

16

14

计算跨度l0

l04.675m

l04.675m

l04.55m

l04.55m

Mm（gq）l02

53.00

-53.00

34.51

39.44

表2-5连续次梁剪力计算

截面

A

B（左）

B（右）

C

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

0.45

0.6

0.55

0.55

v

净跨度ln

l0=4.675

l0=4.675

l0=4.55

l0=4.55

Vv（gq）ln2

54.67

74.81

66.74

66.74

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b'f1l=14800=1600mm，又bsn20017001900mm，故取b'f1600mm

33

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=365mm。

判别T型截面类型：

''

h'f

）1.014.3151780（365

80

1fcbfhf（h0

2

）564.02kNm53.00kNm

2

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

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（kNm）

53.00

53.00

34.51

-39.44

M

0.160

0.160

0.091

0.104

s

1fcbh02

1

12

s

0.175

0.175

0.096

0.110

As

1fcbh0

564.2

1044

334.0

383

fy

选配钢筋

实际配筋

5

12

3

22

3

12

4

12

As=565

As=1140

As=339

As=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%

min

（0.2%,45ft/fy）max

45ft/fy451.43/3000.22%

，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

hwh0

hf'

365

80

265mm,hw/b

265/200

1.2

4，截面尺寸按下式验算：

0.25cfcbh0

0.251.0

14.3250365362.20kN

Vmax

74.81kN

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，VBl

72.89kN。

由斜截面受剪承载力计算公式确

定箍筋间距s:

1.0fyvAsvh0

1.0

270

100.48365

5725.70mm

s

74810

0.7

1.43200

Vcs0.7ftbh0

365

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

0.3ft/fyv

0.31.43/270

1.58103，实际配箍率

sv

Asv/（bs）

100.48/（200

250）

2.5010

3，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

14.23/4kN10m；.3折7算可/变荷载

qk

14.23

10k.N67m

/

1.0，混凝土的保护层厚度

'

3

。

变形钢筋的相对粘度特征系数

4

c=25mm。

荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数

缝宽度均满足要求。

cr1.9，裂缝宽度的计算过程见表2-7，各截面的裂

表2-7次梁的裂缝宽度验算

截面

Mk

As/mm2

sqMk/0.87h0As（N/mm2）

te

As/Ate

1.10.65ftk

/tesq

deq

d/

（mm）

lcr

（1.9cs

0.08

deq）（mm）

te

wmax

cr

lcr

sq/Es（mm）

1

B

2

C

3

41.00

-51.55

24.54

-41.48

28.65

565

565

339

402

339

245.32

308.45

227.96

324.94

266.14

0.0141

0.0141

0.0100

0.0101

0.0100

0.722

0.799

0.629

0.702

0.609

12

12

12

12

12

115.59

115.59

143.5

142.54

143.5

0.208

0.264

0.195

0.276

0.221

由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩：

Mk（0.07810.370.110.67）4.6752kN/m41.00kN/m

M

M

M

M

Bk

（0.105

10.37

0.11910.67）

4.6752kN/m

51.55kN/m

2k

（0.033

10.37

0.079

10.67）

4.5502kN/m

24.54kN/m

Ck

（0.079

10.37

0.11110.67）

4.5502kN/m

41.48kN/m

3k

（0.046

10.37

0.085

10.67）

4.5502kN/m

28.65kN/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：

10

EsAsh02

2.0105

5653652

2

13

2

Bs

0.2

6E

6

7.14

8.310-3

Nmm

1.145

10

Nmm

1.15

1

3.5

f'

1.15

0.772+0.2+

13.51.675

其中，

As/bh0

565/（200

365）8.3103；

E

Es/Ec

2.0105

2.8

104

7.14；

'

（bf'

b）h'f

（1600200）80

1.647

。

f

bh0

200

365

长期刚度：

B

Mk

Bs

41.00

1.14510

13

9.267

13

2

1）Mk