大工14秋钢筋混凝土结构课程设计离线作业

大连座2大学网络教育学院

《钢筋混凝土结构课程设计》

题目：XX厂房单向板设计

学习中心：奥鹏杭州直属_________________

专业：土木工程_________________

年级：2013年秋_______________

学号：131309403793_______________

学生：钟健________________

指导教师：

1基本情况

一、设计资料

XX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/m3,石灰砂浆容重17kN/m3,分项系数7G=L2。可变荷载，楼面均分布荷载为

7.5kN/m3,分项系数7K=L3。

材料选用：混凝土采用C30(力=14.3N/mm2,1=1.43N/mm2)

、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L9m。楼盖的布置如图1所示。

1

◎

0

0

6

1

K

-HO

S[6Z

I

ILDI

-「

。

f。9

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。9

4

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o、O

zoO

SITmSE

4ILnl

u

J

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2《I

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m

s[6

1

—H

「

O

Q

a

Wl

/48004800480048004800

/24000

©©T

根据构造要求，板厚取h=80mm>—«=4-1.5mm

4040

次梁截面高度应满足%=,2-=竺22翌&=266400mm

18121812

取h=400mm,截面宽度取为b=200mmo

主梁的截面高度应满足//=」_L=卫"卫22=380~570加“

15101510

取截面高度h=500mm,截面宽度取为b=250mm。

三、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0.02mx20kN/m3=OAkN/m2

2

80mm钢筋混凝土板0.08mx25kN/m3=2.QkN/m2

15mm厚石灰砂浆抹灰Q015mx'HkN/1/=G255kN/in?

2

gk=2.655kN/m

活荷载标准值2

qk=1.5kN/m

横荷载设计值g=1.2x2.655=3.186kN/m2

活荷载设计值q=L3x7.5=9.75kN//

合计g+q=12.936AN/m2

2、内力计算

次梁的截面200刃加x400mm,板在墙上的支撑长度为120祖祖，则板的计算跨度为:

4m77k1cc0.20.081rc

边跨—1„H—=1.9—0.12------1-------=T.72m

°〃222

76110.20.12._.

+—=1.9-0.12-------1------=1.74m

"222

/.Zo=l.72m

中间跨/o=l.9-O.2=l.7m

跨度差(L72-l.7)/l.7=l.2%<l0%说明可按等跨连续板计算内力。取Im宽板作为计算单

元，计算简图如图I所示。

g+q=12.936kN/m2

ABCcBA

/1720/1700/17001700,1700

XX7Tz7\7

连续板各截面的弯矩计算见表I.

表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

am11111614

计算跨度1。=1.72m10=1.12m1。=1.7m1。=1.7机

M=%,(g+q)/；3.48-3.482.34-2.67

3

截面承载力计算

混凝土，力2

b=1000mm,h=80mm,h0=80-20=60mmoC30=14.3N/mmoHPB300

2

钢筋，/y=270kN/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

边区板带(1-2,5-6轴线间)中间区板带(2-5轴线间)

离端

第二

离端

边跨支跨离端第二跨

截面位置第二中间离端第二

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

0.8x2.34=0.8x(-2.67)=

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

1.87-2.14

M

ci-00.0670.0670.0450.0520.0670.0670.0360.041

RM；

&=11-2%

0.0690.0690.0460.0540.0690.0690.0370.042

A_力占%

「fy219219146172219219118134

。6/8。6/8。6@。6@。6/8@1。6/8@1

选配钢筋。6@200“6@200

@170@1701901607070

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；

旦向=(0.2%,45力/%)2=45力/力=45x1.43/270x100%=0.238%

所以，A,min=夕而力%=0.238%X1000x80=190.4〃机？

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

=%g濯

式中心一折算永久荷载标准值，gk=gk+qk/2=2.655+7.5/2=6.405HV/m

qk一折算可变荷载标准值，%=以/2=7.5/2=3.75AN/m

ag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；

%一五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+O.lx3)xl.72OkN/m=2.32kN/m

2

MBk=-(0.105x6.405+0.119x3)xl.720kN/m=—3.05左N/m

M2k=(0.033x6.405+0.079x3)xl.72^/m=1.30^/m

4

2

MCk=-(0.079x6.405+0.11lx3)xl.7^/m=—2.42左N/m

M3k=(0.046x6.405+0.085x3)xl.72^/m=1.59^/m

受弯构件的受力特征系数a5=1.9,光面钢筋的相对粘结特征系数1/=0.7,C30混凝土抗拉

2

强度标准值flk=2.01N/mm；保护层厚度c=15mm<20mm,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1B2C3

2.32-3.051.30-2.421.59

Mk

2

As/mm228228149149149

a=M/0.87%A,(N/mm2)

sqk202.9266.8170.6317.5208.6

Pte=As/Ate0.010.010.010.010.01

y=1.1-0.65flk/pte(ysq0.4560.6100.3340.6890.474

eq=d/v(mm)11.4311.438.578.578.57

Z=^(1.9c+0.08^)(mm)

CTs129.44129.44106.56106.56106.56

,Pte

.max=/E’gm)0.1080.1910.0550.2100.095

注：夕加<0.01,取/4=0.01。

板的挠度验算

截面的短期刚度由下式确定：

B二Ed.

'1.15^+0.2+-6^^

34

式中，a£=E5/Ef=210X10/3X10=7,矩形截面〃=0,各截面的短周期刚度如下表

所示。

截面1B2C3

2

As/mm219219146146146

w0.4560.6100.3340.6890.474

p=As/bh00.00370.00370.00240.00240.0024

n

Bs/10Nmm1.8821.5671.6121.0101.305

由表2可见，当与凡很接近，满足0.53产当<2瓦，按《混凝土结构设计规范》可取整跨刚

度用为计算挠度，这样的简化使挠度计算大为方便。

长期刚度按下式确定

2.32

〜(八+%"x1.882x10"=8.64xIO】。Nmm

2.725(2-1)+2.32

2

其中，Miq=(0.078g,+0.1%)/；=(0.078x7.965+0.1x3)xl.72=2.725kNm

5

11

gk=gk+—(J//qqk)=2.655+—(0.8x7,5)=7965kN/m

1

Qk=5-=—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g*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0.644义10-2和0.973x10-2,于是挠

度：

0.644xl02gj40.973x10-2//4

/-I

BB

0.644x10-2x2.655x172040.973xIO-2x7.5X17204

H---------------------------------77---------=---8--.45mm<---=8.6mm

8.64x101°8.64xlO10200

3、绘制板施工图

板采用分离式配筋。

三、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19mx3.186kN/=6.05kN/m2

次梁自重1.2x0.2mx(0.4祖-0.08/M)X25kN/nr,=L92kN/m1

梁侧抹灰1.2乂0.015%乂(0.4，〃-0.08机)义174"/机隈2=0.20kN/m2

g=8.17kN/m2

活荷载设计值

由板传来q=1.9mx9.75kN/m3=18.5kN/m1

6

合计g+q=26.67kNIm2

2.内力计算

计算跨度

I=4.8m-0.12m—:——m=4.555m

边跨Z2

,a___0.24.

I+—=A4.555mH-------m=4.675m

〃22

1.0254=4.669m>4.675m取Z..

4人o一•・OA7/J

中间跨4=/"=4.8m-0.25m=4.55m

跨度差（4675-4.55）/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所示。

A|B匚口B

:4675)/433。)45：。)4673*

连续次梁各截面弯矩及剪力计算分别见表3表4.

表3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11

11n16-14

计算跨度41。=4.675m/0=4.675m1。=4.55mZo=4.55m

M=am(g+q^53.00-53.0034.51-39.44

表4连续次梁剪力计算

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

7

净跨度,“Zo=4.675Zo=4.6754=4.55/()=4.55

v=心(g+q)/；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

bf=g/=；x4800=1600mm,又b+s“=200+1700=1900mm,故取〃=1600""〃

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％=365mm。

判别T型截面类型:

,,h80

-卷f)=1.Ox14.3x1517x80x(365-5)=564.02ANm>53.00kNm

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)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)53.0053.0034.51-39.44

M0.1600.1600.0910.104

a=-----------

"%插博

J=2%0.1750.1750.0960.110

A_忧h°564.21044334.0383

‘一fy

选配钢筋

实际配筋5尘123金223至124至12

4=5654=1140A=339A=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,/(劭)=339/(200x400)=0.42%>2mto=(0.2%,451/力)皿、=451/力=45x1.43/300=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

hK=h0-hf=365—80=265m优,4，/b=265/200=1.2<4,截面尺寸按下式验算:

0.25月/劭0=0.25x1.0x14.3x250x365=362.20W〉［=74.8IkN

截面尺寸满足要求。

(2)计算所需腹筋

8

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:

1.0x270x100.48x365

=5725.70机m

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=4580.56/nm,大于箍筋最大间距200mm,最后取s=200mm。

(3)验算最小配箍率

3

弯矩调幅时要求的配箍率下限为0.3工/fyv=0.3x1.43/270=1.58x10,实际配箍率

3

psv=4/(加)=100.487(200x250)=2.50xl0-,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=6.808+14.23/4=10.31kN/m；折算可变荷载

3

%=14.23x—=10.67左N/叫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

4

c=25mmo

荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数a5=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1B2C3

Mk41.00-51.5524.54-41.4828.65

2

As/mm565565339402339

cy=M/0.87&&(N/mm2)

sqk245.32308.45227.96324.94266.14

AA

Pte=Jte0.01410.01410.01000.01010.0100

S=1.1—0.65/*/go%0.7220.7990.6290.7020.609

eq=d1v(mm)1212121212

Zcr=^(1.9cs+0.08^)(mm)

115.59115.59143.5142.54143.5

Pte

•max0.2080.2640.1950.2760.221

由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩：

Mk=(0.078x10.37+0.1xl0.67)x4.67宁kN/m=41.00kN/m

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

M2k=(0.033x10.37+0.079x10.67)x4550?kN/m=24.544N/m

2

Mck=-(0.079x10.37+0.111x10.67)x4.550kN/m=—41.484N/m

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

次梁的挠度验算

9

按等刚度跨度连续梁计算边跨跨中挠度。短期刚度:

B=______*______2.0X105X565X3652

Nmm2=1.145x1()13Nmm2

-3

‘口5…2+反1___八c6x7.l4x8.3xl0

l.l5xn0.772+0.2+-----------------------

1+3.5x1.675

其中，夕==565/(200x365)=8.3x10-3；

54

«£/E=2.0xl0x2.8xl0=7.14；

("-b)h'_(1600-200)x80_

f-

———1.OH/o

b%200x365

长期刚度:

Mk

41.00132

B=B=x1.145xlO=9.267xIO】？Nmm

s35.12(2-1)+41.00

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

11

gk=gk+—(匕％)=6.808+—x0.8x14.23=9654kN/m

,33

qk=—^qQk=ax0.8x14.23=8.538kN/m

挠度系数与板相同，挠度：

0.644义KT?gj'।0.973xio-2

BB

0.644xlO2x6.808x467540.973xl0-2x14.23x46754

+=9.737mm<-----=23.375mm

9.267xlO129.267xlO12200

3.绘制次梁施工图

2-23-3

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。

10

荷载设计值：

由次梁传来8.17x4.8=39.22AN

主梁自重1.2X0.25X(0.65-0.08)x1.9x17x2=8.13左N

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

G=48.02HV

活荷载设计值：

由次梁传来Q=18.5x4.8=88.8HV

G+Q=136.82kN

2.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

350mmx350mm；墙、柱为主梁的较支座，主梁连续梁计算。

035

边跨/=5.7-0.12—--=5.405m

"2

L=1.025/+-=1.025x5.405+经=5.715m

°“22

0.370.35urru

o=/+-+-=5.405+--------1--------=

"2222

.,.取最小值l°=5.715m

中间跨：in=5.7-0.35=5.35m

l0=ln+b=5.35+0.35=5.7m

跨度差(5.715-5.7)/5.7=0.26%<10%,则可以按等跨连续梁计算。

11

主梁的计算简图见图

3.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=+k2Ql

V=kfi+k2Q

不同截面下的弯矩及剪力的计算见表3,表4

表3主梁弯矩计算

项kkkkkk

次荷载简图祈瓦氤项标

GGGGGG0.2440.155-0.2670.0670.067-0.267

①2k1XX3A

ABCD66.9642.54-73.2718.3818.38-73.27

-0.133

QQQQ0.2890.244-0.133-0.133-0.133

②1JC2X3JC-67.31

ABCD146.67123.83-67.41-67.31-67.41

0.200

QQ-0.044-0.089-0.1330.200-0.133

③A1i2I.31101.23

ABCD-22.32-45.17-67.41101.23-67.41

—0.311

QiQIQftQ0.2290.1260.0960.170-0.089

④2k11213x-157.64

ABCD116.2263.9448.5986.05-45.11

-0.089/-0.311

QQQQ-0.0590.170.096

r-t---:------ri---1-K»----------ri--->--*---n„—-0.089

⑤1

△23工—13.U6-157.64

ABCD-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

①④183.18106.48-230.9166.97104.43-118.38

利+

内

力①+⑤51.912.6-118.38104.4366.97-230.91

主梁剪力值方-算

kkk

序号计算简图百心

GGGGGG0.733-1.2671.000

①itti

1G2

A1b1x35.20-60.8448.02

QQQQ0.866—1.1340

②，、:t,、

1a2

A1iI76.90-100.700

QQQQ0.689-1.3H1.222

③

1Q

A1ybII61.18-116.42108.51

QQQQ—0.089—0.0890.788

④，、士i,、ii

△1。上2b11-7.90-7.9069.97

最不①+②112.1-161.5448.02

12

利内①+③96.38-177.26156.53

力①+④27.3-68.74117.99

230,^1

主梁正截面受弯承载力计算

跨内按T形截面计算，其翼缘宽度为:

b—L=5700=1900mm<b+s=4800mm

f3°3n

b+12。/=250+12x8=1210mm

取。/=1210mm,取%=500-60=440mm。

判别T形截面类型：

,,h80

a必也(%”f)=1.0x14.3x1210x80x(440-y)

=553.69kNm>21267kNm

故属于第一类T形截面。

Mb="max—%g=-230.91+(88.8+48.02)x手

=-203.55ANm

主梁正截面承载力的计算

截面1B2

弯矩设计值（kNm）213.63-203.55119.61-48.93

2

as=M!a{fcbhl(mm)0.0640.2940.0320.063

13

Ys+2%)0.96690.82000.98370.9674

4M

A=1673.81880.5871.6362.6

选配钢筋6虫206金2030202金20

实配钢筋面积(mm?)18841884942628

主梁斜截面受剪承载力的计算

(1)验算截面尺寸

h.,=h0-hf=440-80=360mm,£/b=360/300=1.2<4,截面尺寸按下式验算：

0.25月/防。=025x1.0x14.3x250x440=437.93左N〉％ax=177.26kN

截面尺寸满足要求。

(2)计算所需腹筋

采用。6@150双箍

几=0JftbhQ+1.04,3ho=0.7x1.43x250x440+1.0x270x440x100.48/150=l89.69kN

匕=112.1枚<%,匕,=177.26kN(几,％=156.33kN<%,可知B截面上的剪力与匕

刚好，现配两根弯起，2020,面积为628相机2。

验算最小配箍率

3

psv=Asv/(加)=100.48/(250x200)=2.00xl0->

3

0.24/；/fyv=0.24x1.43/270=1.27xlO,满足要求。

主梁裂缝宽度验算

受弯构件的受力特征系数=1.9,变形钢筋的相对粘结特征系数1/=1.0,C30混凝土

抗拉强度标准值£*=2.01N/〃7〃2；保护层厚度c=25mm»主梁各截面的裂缝宽度验算过程

见表