大工12春钢筋混凝土结构课程设计

1、网络教育学院钢筋混凝土结构课程设计题 目：某某厂房单向板设计学习中心：大连学习中心专 业：土木工程年级：2011年 春 季学号： 110001303313学 生：杜峰指导教师：杨宁1 基本情况一、设计资料厂房。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33重20 kN/m ，石灰砂浆容重17kN/m ，分项系数 g =1.2。可变荷载，楼面均分布荷载为7.5 kN/m 3，分项系数 k =1.3。材料选用：

2、混凝土采用 C30( fc=14.3 N/mm 2， ft =1.43 N/mm2)HPB300 级钢筋 主梁、次梁采用 HRB335级(fy=300 kN/m2)钢筋，其它均用二、楼盖的结构平面布置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所示。*札X.1; .-*L -E1o c1 1L-,r-1B5一-一-一-一of 1CT i/JrnrL_ =1 ”/1/r/n/o61 1iT.i 口/LL.L- /J /L.HJ/1 i匸C J6r 1h；J1/_.jF/L .L_? rrt Ht：I*/

3、-jVL.i】rjl L-，_j1r1 | -oC16T 1UI：L-寸亡C ) o 生sLr :i!B5_ -_1_1-L-_-o o1.F：_一一一 一_ 一-一 11: :11t1 0 .,y：cidJDC) (LI丿l 1900根据构造要求，板厚取h = 80mm = 47.5mm4040次梁截面高度应满足= 4800 L 4800 = 266_ 400mm18 12 18 12 一取h=400mm，截面宽度取为 b=200mm。主梁的截面高度应满足 h = -5700 I 5700 = 380 570mm15101510取截面高度h=500mm，截面宽度取为 b=250mm。三、板的

4、计算按塑性分析法计算内力。1、荷载恒荷载标准值：80mm钢筋混凝土板15mm厚石灰砂浆抹灰0.08m 25kN/m3 =2.0kN/m2320.015m 17kN / m =0.255kN/m2gk 二 2.655kN / m活荷载标准值qk 二 7.5kN / m2横荷载设计值活荷载设计值2g =1.2 2.655 =3.186kN/m2q=1.3 7.5=9.75kN/m合计2g q =12.936kN /m2、内力计算次梁的截面200mm 400mm,板在墙上的支撑长度为 120mm，则板的计算跨度为:h0.2 0.08边跨 l=ln1.90.121.72m2 2 2ln a =1.9-

5、0.12-空吐= 1.74m2 2 2.lo = 1.72m中间跨 lo =1.9 -0.2 =1.7m取1m宽板作为计算单2跨度差(1.72 -1.7)/1.7 -1.2 00 1000说明可按等跨连续板计算内力。 元，计算简图如图1所示。c1L丄己丄工-C|L：A一/5丄* 1/0(fzg q=12.936kN /m连续板各截面的弯矩计算见表1.表1连续板各截面弯矩计算截面1边跨跨内B离端第一支座2中间跨跨内C中间支座弯矩计算系数1111m11111614计算跨度l0l0 =1.72ml0 =1.72ml = 1.7 ml = 1.7 mM =%(g+q)l；3.48-3.482.34-2

6、.673220mm 水泥砂浆面层0.02m 20kN / m =0.4kN /m截面承载力计算2b =1000mm,h =80mm,山=80 -20 =60mm。C30 混凝土， fc=14.3 N/mm。HPB3002钢筋，fy =270 kN/m，连续板各截面的配筋计算见表2.表2连续板各截面配筋计算截面位置边区板带(1-2，5-6轴线间)中间区板带(2-5轴线间)边跨 跨内离端 第二 支座离端 第二 支跨 跨内、中间 跨跨 内中间 支座边跨跨内离端第二 支座离端第二跨 跨内、中间 跨跨内中间支座2M ( kN/m )3.48-3.482.34-2.673.48-3.480.8X2.34=

7、1.870.8 汉(-2.67)= -2.14Ms 20.0670.0670.0450.0520.0670.0670.0360.041J2企0.0690.0690.0460.0540.0690.0690.0370.042A 讥血 氏f1 y219219146172219219118134选配钢筋*6/8170*6/8170*61900 6160 6/8170 6/8170* 6200* 6200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;订n =(0.2%,45ft / fy)max =45ft/fy =45 1.43

8、/270 100%=0.238%所以，A,min = Pmin bh = 0.238% X1000X 80 = 190.4mm2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MkggJ； ： qq2式中 gk 折算永久荷载标准值，gk 二 gk qk/2 =2.655 - 7.5/2 = 6.405kN / mqk 折算可变荷载标准值，qk = qk /2 = 7.5/ 2二3.75kN / 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； 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

9、标准组合产生的跨中和支座弯矩：2Mk=(0.078 6.405 0.1 3) 1.720 kN / m =2.32kN / m2MBk - -(0.105 6.405 0.119 3) 1.720 kN / m 一 -3.05kN /m2MCk=-(0.079 6.405 0.111 3) 1.72 kN / m = -2.42kN / m2M 3k =(0.046 6.405 0.085 3) 1.7 kN / 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空=0.7, C30混凝土抗拉强度标准值ftk = 2.01N / mm2;保护层厚度 c

10、=15mm20mm,取c=20mm，计算过程见表 2,裂缝宽度均小于一类环境规范规定值。板的裂缝宽度验算截面1B2C3Mk2.32-3.051.30-2.421.59A / mm22282281491491492匚=M k /O.87h0A5(N / mm )202.9266.8170.6317.5208.6Re = As/ Ate0.010.010.010.010.01屮=1.10.65 ftk /Pte%0.4560.6100.3340.6890.474deq =d / (mm)11.4311.438.578.578.57Icr -和1.丸+0.08才)口口)129.44129.44106

11、.56106.56106.56Wmax = ac hrUsq / Es(mm)0.1080.1910.0550.2100.095注:讣 0.01 ,取 Ce =0.01。板的挠度验算截面的短期刚度由下式确定：EsAsho心。2十E式中，:E二Es/Ec =210 103 /3 104 =7，矩形截面f =0，各截面的短周期刚度如下表所示。截面1B2C3As / mm2219219146146146iqy0.4560.6100.3340.6890.474P = As / bh0.00370.00370.00240.00240.0024Bs /1011NLmm1.8821.5671.6121.01

12、01.305由表2可见，Bb与B1很接近，满足0.5 B1 Bb 2 B1，按混凝土结构设计规范可取整跨刚度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MkMqU -1) MkBs2.725 2 -12.32貂2 出8.64其中，M1q =(0.078gk 0.1qk)l2 =(0.078 7.965 0.1 3) 1.722 =2.725kNLmgk满布，可变荷载qk在1，度:3, 5跨布置，又相应表格查的相应的挠度系数分别是0.644 10,和0.973 10,，于是挠置,1 1gk=gk(-qqk) =2.655(0.8 7.5) = 7.965kN / m2 2qk

13、 =-，;qq- 0.8 7.5=3kN/m2 2第一跨挠度最大，对于等跨连续板可只验算该跨挠度。永久荷载由板传来q =1.9m 9.75kN / m3 =18.5kN/m20.644 10，gkl40.973 10qkl4B24240.644 102.655 17200.973 107.5 1720l108.64 10108.64 10+=8.45mm8 A7 i &fa一 hL.a7 11 a IaHB L1一处 1 勺 jj|i |-r-fj.J*-. 2s-r nJU._-Ji *)r;护一-J L、/S 厶HIjt Lt.zj1( 1厂1.厂.I 二I=j厂L1 厶z x 7 cz

14、T O / O/匚匚f?*jj/ 营 4bJj碎 4G/:r二 Jg q 二 26.67kN / m表3连续次梁弯矩计算截面1边跨跨中B离端第一支座2中间跨跨中C中间支座弯矩计算系数1111m11111614计算跨度IoIo =4.675mIo = 4.675mIo = 4.55mIo = 4.55mM =%(g+q)l；53.00-53.0034.51-39.44表4连续次梁剪力计算截面A边支座B （左） 离端第一支座B （右） 离端第一支座C中间支座剪力计算系数v0.450.60.550.55净跨度Inl0 =4.675l=4.675l=4.55l=4.552V =Ov(g +q )ln5

15、4.6774.8166.7466.74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1 1bf 丨二 4800=1600mm，又 b s* 二 200 1700 二 1900mm，故取 bf 二 1600mm3 3一类环境，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。判别T型截面类型：Ihf80I：/cbf hf （h0 -一）=1.0 14.3 1517 80 （365）= 564.02kNLm 53.00kN_m2 2 -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次梁正截面受弯承载力计算截面边跨跨中（1）

16、离端第一支座（B）离端第二跨跨中（2）中间跨跨中（3）中间支座（C）弯矩设计值（kN|m）53.0053.0034.51-39.44Ms =2% fcbh。0.1600.1600.0910.104匕=1-J1 -2%0.1750.1750.0960.110选配钢筋八讥皿 A -f | y564.21044334.0383实际配筋5 1 123 1 223 1 124 12As =565As=1140As=339As=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/(200 400) =0.42%=(0.2%,45 / fy)max =45 / fy =45

17、 1.43/300 = 0.22%，满足最小配筋率的要求。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hw = h0 - hf 二 365 -80 = 265mm,九 / b 二 265/ 200 = 1.2 ： 4，截面尺寸按下式验算:0.25 ：cfcbh0 =0.25 1.0 14.3 250 365 =362.20kN Vma74.81kN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，Vbi = 72.89kN。由斜截面受剪承载力计算公式确定箍筋间距s:I.OfyvAJh1.0 270 100.48 365s 5

18、725.70mmVcs -0.7ftbhO 74810-0.7 1.43 200 365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，s =0.8 5725.7 = 4580.56mm，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0.3ft / fyv =0.3 1.43/270 = 1.58 10，实际配箍率二 Asv / (bs) = 100.48 / (200 250) = 2.50 10 -，满足最小配箍率的要求。次梁的裂缝宽度验算次梁的折算永久荷载gk =6 . 8 0 81 4 . 2

19、3 / 4k N1 0m 3 折算可变荷载qk =1 4 . 2鸟 =1 (k.N3 7m变形钢筋的相对粘度特征系数 v =1.0，混凝土的保护层厚度4c=25mm。荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数:-cr =1.9，裂缝宽度的计算过程见表2,各截面的裂缝宽度均满足要求。表2次梁的裂缝宽度验算截面1B2C3Mk41.00-51.5524.54-41.4828.65典,2A / mm5655653394023392% = M k /O.87h0A5(N / mm )245.32308.45227.96324.94266.14Re = As / Ate0.01410.01410.01000.01

20、010.0100屮=1.10.65 &/ 隊0.7220.7990.6290.7020.609deq =d / v (mm)1212121212Icr 邛(1.9Cs+0.08多(mm)te115.59115.59143.5142.54143.5wmax 1 cr。sq / 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：Mk =(0.078 10.37 0.1 10.67) 4.6752kN /m = 41.00kN / m2MBk =(0.105 10.37 0.119 10.67) 4.675 kN / m =-51.55kN / mM2

21、k =(0.033 10.37 0.079 10.67) 4.5502kN / m =24.54kN / m2MCk =(0.079 10.37 0.111 10.67) 4.550 kN / m 一 -41.48kN / mM 3k =(0.046 10.37 0.085 10.67) 4.5502kN / m =28.65kN / m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:2.0 105 565 3652Bs=玄2.010 565 365mNLmm2=1.145 1013NE 0任 1.15 0.772+0.2+1.2 mm其中，二人/bh。=565/(200 365)

22、=8.3 10 ；:e=Es/Ec=2.0 1 05 2.8 1 04 =7.14 ；(bf -b)hf(1600-200) 80f1.647。bh200 365长期刚度：Mk41.0013BkBs1.145 10 =9.267Mq(r -1) Mk 35.12(2 -1) 41.00其中，M1q =(0.078 9.654 0.1 8.538) 4.6752 =35.12kNL_m1013 N|_mm211gk 二gkqqk)=6.8080.8 14.23 = 9.654kN / m4 433qkqqk0.8 14.23 =8.538kN/m44挠度系数与板相同，挠度：0.644 10gkl

23、40.973 10qkl4fBB0.644 10，6.808 467540.973 10，14.23 46754茗=9.737mm9.267 009.267 1012123.375mm2003绘制次梁施工图tHti二一 4/I11 Xr IHXJr-1 I-1 L141 L4 5b 3fJIf4d(J;:ITfZHOlS-/ 7 7rz*JSRIL-1四、主梁计算主梁按弹性理论设计。1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。. 11荷载设计值：由次梁传来 8.17 4.8=39.22 kN主梁自重 1.2 0.25(0.65-0.08)1.9 17 2=8.13 kN梁侧抹灰

24、1.2 0.015(0.65-0.08)1.9 17 2=0.67 kNG=48.02 kN活荷载设计值：由次梁传来 Q=18.5 4.8=88.8 kNG+Q=136.82 kN2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o5715二工计算跨度:边跨 ln =5.7 -0.12 -035 =5.405m2l0 =1.025ln b =1.025 5.405035 =5.715m2 2l0R+a0 n2 5.405 竺旦 “765m2 2 2-取最小值I。=5. 7 1n5中间跨：In= 5.7 0.35 = 5.35ml =ln b =5.35

25、0.35 = 5.7m跨度差 (5.715-5.7)/5.7=0.26%0.24 ft / fyv =0.24 1.43/ 270=1.27 10，满足要求。主梁裂缝宽度验算受弯构件的受力特征系数:cr =1.9，变形钢筋的相对粘结特征系数、=1.0，C30混凝土抗拉强度标准值 ftk =2.01N / mm2 ；保护层厚度 c=25mm。主梁各截面的裂缝宽度验算过程 见表2,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 Bk,max V0kb/2 = 182.4 +108.32 0.35 / 2 =204.01kNLm截面1B2Mk178.6-204.0193.12-3

26、6.46A / mm2188418849426282J = M k /0.87h0A；(N / mm )247.6282.9244.35143.5Re = As / Ate0.03010.03010.01510.0100屮=1.1-0.65ftk/Ptsq0.92470.9470.74590.1895deq =d(mm)20202020lc= P(1.9c+0.08毁)(mm)Re100.8100.8153.46207.5wmax = EcVcrsq / Es(mm)0.2190.2560.1800.054主梁的挠度验算2.0 105 1884 4402EsAhfT ”6( E P1.150.

27、21+3.5按等刚度跨度连续梁计算边跨跨中挠度。短期刚度:NLmm2 =5.09如06 汇 7.14 疋 0.01731.15 0.9247+0.2+1+3.5x0.9556其中,二 As/bho =1884/(250 440) =0.0173 ；54= Es/ Ec =2.0 1 052.8 1 04 =7.14 ；(bf -b)hf(1220-300) 80=0.9556。bhMk175 440178.6汉 5.09 I013 = 2.8汉 1013 NLmm Mq(r-1) Mk s 146.04(2 -1) 178.6其中，皿你=55.8 0.8 112.8 =146.04kNLm 挠

28、度系数与板相同，挠度：0.644 10，gkl40.973 10qkl4fB2333328.58mm1.883 1040.02 103 57153 2.716 1068.31 103 5715，l132.8 10石=17.3mm 2.8 10 2003主梁施工图2单向板结构设计22.1 板的设计2.1.1、板的计算按塑性分析法计算内力。1、荷载恒荷载标准值：20mm水泥砂浆面层80mm钢筋混凝土板15mm厚石灰砂浆抹灰活荷载标准值横荷载设计值活荷载设计值合计2、内力计算0.02m 20kN/m=0.4kN/m20.08m 25kN /m2.0kN /m20.015m 17kN / m = 0.

29、255kN / m2gk 二 2.655kN / m22qk = 7.5kN / mg2 2.655 =3.186kN/m22q=1.3 7.5 =9.75kN/mg q =12.936kN /m2次梁的截面200mm 400mm,板在墙上的支撑长度为 120mm，则板的计算跨度为:边跨 l0 =ln - =1.9 -0.12 -咚-1.72m2 2 2ln a =1.9-0.12= 1.74m2 2 2二 I。= 1.72m中间跨 I。=1.9 0.2 =1.7m跨度差(1.72 -1.7)/1.7 -1.2 00 cr =1.9，光面钢筋的相对粘结特征系数空-0.7，C30混凝土抗拉强度标

30、准值ftk = 2.01N / mm2 ；保护层厚度 c=15mm20mm,取c=20m m，计算过程见表 2， 裂缝宽度均小于一类环境规范规定值。板的裂缝宽度验算截面1B2C3Mk2.32-3.051.30-2.421.59A / mm22282281491491492Sq = M k /O.87h0As(N / mm )202.9266.8170.6317.5208.6Pte = As / Ate0.010.010.010.010.01屮=1.1 0.65 ftk/ Pte%0.4560.6100.3340.6890.474deq =d / v (mm)11.4311.438.578.57

31、8.57lcr = B (1.9cs 十0.08空)(mm)Re129.44129.44106.56106.56106.56Wmax = O(c IcrtTsq / Es(mm)0.1080.1910.0550.2100.095注：0.01,取te=0.01。板的挠度验算截面的短期刚度由下式确定:Bs =EsAsho1.15-0.26： E1 3.5 f式中，：飞二Es/Ec =2 1 0 1 03 / 3 1 04 = 7，矩形截面f =0，各截面的短周期刚度如下表所示。截面1b2C3Ag / mm22192191461461460.4560.6100.3340.6890.474P = As

32、/bh。0.00370.00370.00240.00240.0024Bs /1011 N |_mm1.8821.5671.6121.0101.305由表2可见，Bb与B1很接近，满足0.5 B1 Bb 2 B1，按混凝土结构设计规范可取整跨刚度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MkMqL -1) MkBs1.882 1011=8.64 1010NLmm2.725 2 -12.32其中，M1q =(0.078gk 0.1qk)l2 = (0.078 7.965 0.1 3) 1.722 = 2.725kNmgk 二 gk1JqqQ =2.655-(0.8 7.5)2

33、= 7.965kN /mqk= |qqk0.8 7.5=3kN/m2gk满布，可变荷载qk在第一跨挠度最大，对于等跨连续板可只验算该跨挠度。永久荷载度:0.644 10乜订40.973 10冷十BB0.644 10，2.655 172040.973 10，7.5 17204l乔石=8.45mm = 8.6mm8.64 10108.64 10102002.2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。1荷载恒荷载设计值由板传来321.9m 3.186kN /m -6.05kN/m次梁自重1.2 0.2m (0.4m-0.08m) 25kN / m3 =1.92kN / m2梁

34、侧抹灰321.2 0.015m (0.4m-0.08m) 17kN /m 2 = 0.20kN / mg =8.17kN/m活荷载设计值由板传来32q =1.9m 9.75kN / m =18.5kN/m合计g q =26.67kN / m22内力计算计算跨度0.25ln =4.8m 0.12mm = 4.555m边跨2ln=4.555mm = 4.675m2 2倔叫心如 佝亦取l0=4.675中间跨 I。= In = 4.8m0.25m = 4.55m跨度差（4.675 一4.55）/4.55 =2.7% M0%，说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图如图2所示。连续次梁各截面弯矩及剪力计算分

35、别见表3表4.表3连续次梁弯矩计算截面1边跨跨中B离端第一支座2中间跨跨中C中间支座弯矩计算系数1111%11111614计算跨度丨0丨0 =4.675ml0 =4.675ml0 = 4.55ml0 = 4.55mm =%(g 竹)丨；53.00-53.0034.51-39.44表4连续次梁剪力计算截面A边支座B （左）离端第一支座B （右）离端第一支座C中间支座剪力计算系数0.450.60.550.55净跨度lnl0 =4.675l=4.675l=4.55l=4.55Vv(g+q)l；54.6774.8166.7466.74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1 1bf丨二 4800=1600mm，又 b Sn 二 200 1700 二 1900mm，故取 bf 二 1600mm33一类环境，梁的混凝土保护层厚度要求为25mm，单排钢筋截面