《钢筋混凝土结构课程设计》大作业

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《钢筋混凝土结构课程设计》

题 目：重XXX厂房单向板设计

学习中心： XXXX奥鹏学习中心 专 业： 土木工程 年 级： 2014年秋季 学 号： 学 生： 指导教师：

1 基本情况

本设计XXXXXXXXX，进行设计计算。重庆三元玩具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G1.2。可变荷载，楼面均分布荷载为7.5kN/m3，分项系数K1.3。

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。

l1900根据构造要求，板厚取h80mm47.5mm

4040ll48004800次梁截面高度应满足h266400mm

18121812取h=400mm，截面宽度取为b=200mm。 ll5700主梁的截面高度应满足h1510155700380~570mm 10取截面高度h=500mm，截面宽度取为b=250mm。

图1-1 楼盖布置图

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 80mm钢筋混凝土板

0.02m20kN/m30.4kN/m2

0.08m25kN/m32.0kN/m2

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

0.015m17kN/m30.255kN/m2

qk7.5kN/m2

g1.22.6553.186kN/m2 q1.37.59.75kN/m2 gq12.936kN/m2

合计

2.1.3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：

边跨l0lnh0.20.081.90.121.72m 222中间跨 l01.90.21.7m

跨度差(1.721.7)/1.71.2001000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。

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 1 边跨跨内 B 离端第二支座 2 中间跨跨内 C 中间支座 截面 弯矩计算系数 计算跨度l0

2.1.4截面承载力计算 b1000mm,h80mm,h0802060mm。C30混凝土，fc=14.3N/mm2。

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） 离端第二支跨跨内、中间跨跨内 中间区板带（2-5轴线间） 截面位置 边跨跨内 离端第二支座 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 M（kN/m） 23.48 0.0-3.48 0.067 0.069 2.34 0.045 0.046 -2.67 0.052 0.054 3.48 -3.48 0.82.34=1.87 0.8(-2.67)=-2.14 0.041 67 0.00.067 0.067 0.036 69 0.069 219 6/8@0.069 219 6/8@0.037 118 0.042 134 219 219 146 172 6/6/6@6@选配钢筋 8@170 8@170 6@200 6@200 190 160 170 170 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； 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

''gkqk/22.6557.5/26.405kN/m 式中gk—折算永久荷载标准值，gk''qk/27.5/23.75kN/m qk—折算可变荷载标准值，qk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：

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 deqd/(mm) lcr(1.9cs0.08deq1 2.32 228 202.9 0.01 0.456 11.43 B -3.05 228 266.8 0.01 0.610 11.43 2 1.30 149 170.6 0.01 0.334 8.57 C -2.42 149 317.5 0.01 0.689 8.57 3 1.59 149 208.6 0.01 0.474 8.57 te)(mm) 129.44 129.44 106.56 106.56 106.56 wmaxcrlcrsq/Es(mm) 0.108 0.191 0.055 0.210 0.095 注: te0.01,取te=0.01。 2.1.6板的挠度验算

截面的短期刚度由下式确定：

式中，E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 1 B 2 C 3 219 0.456 0.0037 1.882 219 0.610 0.0037 1.567 146 0.334 0.0024 1.612 146 0.689 0.0024 1.010 146 0.474 0.0024 1.305 由上表可见，BB与B1很接近，满足0.5B1''2 其中，M1q(0.078gk0.1qk)l0(0.0787.9650.13)1.7222.725kNm

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102和0.973102，于是挠度：

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(0.4m0.08m)25kN/m31.92kN/m2 梁侧抹灰 1.20.015m(0.4m0.08m)17kN/m320.20kN/m2 活荷载设计值 由板传来 合计

q1.9m9.75kN/m318.5kN/m2

gq26.67kN/m2

2.2.3内力计算

计算跨度 边跨

ln4.8m0.12m0.25m4.555m2

1.025ln4.669m4.675m 取l0=4.675

中间跨l0ln4.8m0.25m4.55m

00跨度差(4.6754.55)/4.552.70100，说明可按等跨连续梁计算内力。

计算简图如图2-2所示。

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 1 边跨跨中 B 离端第二支座 2 中间跨跨中 C 中间支座 截面 弯矩计算系数 计算跨度l0 表2-5 连续次梁剪力计算 A 边支座 0.45 l0=4.675 B（左） 离端第二支座 0.6 l0=4.675 B（右） 离端第二支座 0.55 l0=4.55 截面 C 中间支座 0.55 l0=4.55 剪力计算系数 净跨度ln

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

11取b'fl=4800=1600mm，又bsn20017001900mm，故取b'f1600mm

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：

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 边跨跨中离端第二离端第二中间支座（1） 支座（B） 跨跨中（2） （C） 中间跨跨中（3） 弯矩设计值（kNm） 53.00 选配钢 筋 实际配筋 0.160 0.175 564.2 512 53.00 0.160 0.175 1044 322 34.51 0.091 0.096 334.0 312 -39.44 0.104 0.110 383 412 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/(200400)0.42%min(0.2%,45ft/fy)max45ft/fy451.43/3000.22%

，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

hwh0h'f36580265mm,hw/b265/2001.24，截面尺寸按下式验

算：

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:

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3，实

际配箍率svAsv/(bs)100.48/(200250)2.5010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14.23/410.37kN/m；折算可变荷载

310.67kN/m。变形钢筋的相对粘度特征系数1.0，混凝土的4'qk14.23保护层厚度c=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2-7，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 deqd/(mm) lcr(1.9cs0.08deq1 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 12 0.799 12 0.629 12 0.702 12 0.609 12 te)(mm) 115.59 115.59 143.5 142.54 143.5 wmaxcrlcrsq/Es(mm) 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： 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：

其中，As/bh0565/(200365)8.3103；

EEs/Ec2.01052.81047.14； 'f(b'fb)h'fbh0(1600200)801.647。

200365长期刚度：

其中，M1q(0.0789.6540.18.538)4.675235.12kNm 挠度系数与板相同，挠度：

2.3 主梁的设计 2.3.1主梁计算

主梁按弹性理论设计。

2.3.2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 8.174.8=39.22kN

主梁自重 1.20.25（0.65-0.08）1.9172=8.13kN 梁侧抹灰 1.20.015（0.65-0.08）1.9172=0.67kN G=48.02kN 活荷载设计值：

由次梁传来Q=18.54.8=88.8kN G+Q=136.82kN

2.3.3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350mm350mm；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ln5.70.120.355.405m 2取最小值 l05.715m

中间跨：ln5.70.355.35m

跨度差 （5.715-5.7）/5.7=0.26%<10%，则可以按等跨连续梁计算。 主梁的计算简图见图2-3。

2.3.4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：

不同截面下的弯矩及剪力的计算见表2-8、表2-9。

表2-8主梁弯矩计算

项次 ① ② ③ ④ ⑤ ①+② 基本不利内力 ①+⑤ 51.9 12.6 ①+③ 44.64 -2.63 荷载简图 -140.68 -140.68 -230.91 -118.38 -48.93 119.61 -48.93 -140.68 -140.68 -118.38 -230.91 213.63 166.37 119.61 ①+④ 183.18 106.48 66.97 104.43 104.43 66.97 表2-9 主梁剪力值计算 序号 ① ② ③ ④ 最不利内力 计算简图 112.1 96.38 -161.54 -177.26 48.02 156.53 ①+② ①+③ ①+④ 27.3 -68.74 117.99 2.3.5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：

取bf'=1210mm，取h050060440mm。

判别T形截面类型：

故属于第一类T形截面。

主梁正截面承载力的计算

截面 1 B -203.55 0.294 0.8200 1880.5 620 1884 119.61 0.032 0.9837 871.6 320 942 2 -48.93 0.063 0.9674 362.6 220 628 弯矩设计值（kNm） 213.63 选配钢筋 实配钢筋面积（mm2） 0.064 0.9669 1673.8 620 1884 2.3.6主梁斜截面受剪承载力的计算

（1）验算截面尺寸

hwh0h'f44080360mm,hw/b360/3001.24，截面尺寸按下式验

算：

截面尺寸满足要求。 （2）计算所需腹筋

采用6@150双箍

Asvh00.71.432504401.0270440100.48/150189.69kNsVA112.1kNVcs,VBl177.26kNVcs,VBr156.33kNVcs,可知B截面上的剪力Vcs0.7ftbh01.0fyv与Vcs刚好，现配两根弯起，220，面积为628mm2。 验算最小配箍率

svAsv/(bs)100.48/(250200)2.00103> 0.24ft/fyv0.241.43/2701.27103，满足要求。

2.3.7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2-10，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：

表2-10 主梁各截面的裂缝宽度验算过程 截面 deqd/(mm) 1 178.6 1884 B -204.01 1884 93.12 942 244.35 0.0151 0.7459 20 2 -36.46 628 143.5 0.0100 0.1895 20 247.6 282.9 0.0301 0.0301 0.9247 0.947 20 20 lcr(1.9c0.08deqte)(mm) 100.8 100.8 0.219 0.256 153.46 0.180 207.5 0.054 wmaxcrlcrsq/Es(mm) 2.3.8主梁的挠度验算

按等刚度跨度连续梁计算边跨跨中挠度。短期刚度：

其中，As/bh01884/(250440)0.0173；

EEs/Ec2.01052.81047.14； 'f(b'fb)h'fbh0(1220300)800.9556。

175440其中，M1k55.80.8112.8146.04kNm 挠度系数与板相同，挠度：

3 心得体会

本课程属于课程培养体系中的实践环节，既是土木专业主修课程《钢筋混凝土》的重要补充，也是提高我们自主设计能力的重要环节，需要有前期《钢筋混凝土结构》《工程力学》等课程较为扎实的理论和实践基础。

作为具体的设计来说，对于我拉半路出家，没有什么建筑学、土木工程基础，且基本没接触到建筑设计的学生来说，难度还是比较大，要听完课，自己独立设计，相对比较困难，但总算