大工20春《钢筋混凝土结构课程设计》.docx

网络教育学院钢筋混凝土结构课程设计题目：华达玩具厂房单向板设计学习中心：专业：土木工程年级：年季学号：学生：指导教师：1基本情况本设计是华达玩具厂房单向板设计，进行设计计算。玩具厂房采用钢筋混凝土内框架承重，外墙为37OnmI砖砌承重。采用单向板肋梁楼盖。楼面做法：20mn厚水泥砂浆面层，钢筋混凝土现浇板，15u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25kNrw,水泥砂浆容重20kNm3,石灰砂浆容重17kNrw,分项系数丫=1.2o可变荷载，G楼面均分布荷载为7.5kNm3,分项系数Y=1.3oK材料选用：混凝土采用C30(f=14.3Nmm2,f=1.43Nmm2)；钢筋主梁、Ct次梁采用HRB335级(f=300kN/m2)钢筋，其它均用HPB300级(f=270kN/m3)yy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I-U根据构造要求，板厚取h-80mmLJ1222.=47.5mm4040、.II48004800次梁截面高度应满足h=-=7=-26400mmIo叱IO取h=400mm,截面宽度取为b=200mmoII57005700oqCCEE主梁的截面高度应满足h-访历=二-桁=380570mm取截面高度h=500mm,截面宽度取为b=250mmo2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：0.02m× 20kN / rm = 0.4kN / m20.08m× 25kN / m3 = 2.0kN / m20.015m×17kN / ms = 0.255kN / m2g =2.655kNm2 kq =7.5kNm2 kg = 1.2× 2.655 = 3.186kN/m2q = 1.3x 7.5 = 9.75kN / m2g 4-q = 12.936kNr220mm水泥砂浆而层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2.1.3内力计算次梁的截面20OmmX40Omm,板在墙上的支撑长度为120mm,则板的计算跨度为：边跨I=I÷L=1.9-0.12-2-+=1.72m0n222.a.n.n0.20.12.y1I=1.72m0中间跨I=1.9-0.2=1.7mO跨度差(1.72-1.7)/1.7=1.2%WI0%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2-1所示。连续板各截面的弯矩计算见表2-l0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OtmTi1111161U计算跨度I0I=1.72m0I=1.72m0I=1.7m0I=Um0M=(g+q)2m03.48-3.482.34-2.672. 1.4截面承载力计算b=10OOmm1h=80mm,h=80-20=60mm。C30混凝土，f=14.3Nmm2o0cHPB300钢筋，f=270kNm2,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截面位置边区板带（1-2,56轴线间）中间区板带（2-5轴线间）边跨踏内离端第二支座离端第二支跨跨内、'I'IHj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M(kN2)3.48-3.482.34-2.673.48-3.480.8×2.34=1.870.8x(-2.67)=-2.14Ma=Safbh21c00.0670.0670.0450.0520.0670.0670.0360.041=1-1-ax0.0690.0690.0460.0540.0690.0690.0370.042ACXfbEhA=-t-ey219219146172219219118134选配钢筋68170681706190年61606/817070e62006200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;p=(0.2%,45f/f)=45f/f=45×1.43/270×100%=0.238%mitymaxty所以，A=Pbh=0.238%x1OOO×80=190.4mm2s,minmin2.1. 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M=g2+aqI2kgkOqkO式中g，一折算永久荷载标准值，g=g+q/2=2.655+7.5/2=6.405kN/mkkkkq,一折算可变荷载标准值，q=q2=7,52=3.75kNmkkka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；ga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。q由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩：M=(0.078X6.405¼0.1×3)x1.7202kNm=2.32kNZmkM=-(0.105X6.405+0.119×3)×1.722kNm=-3.05kN/mBkM=(0.033×6.405+0.079×3)×1.7三kN/m=1.30kN/m2kM=-(0.079×6.405+0.111×3)1ZkN/m=-2.42kN/mCkM=(0.046×6.405+0.085×3)×1.72kN/m=1.59kN/m3k受弯构件的受力特征系数a=1.9,光面钢筋的相对粘结特征系数V=0.7,C30混Cr凝土抗拉强度标准值f=2.01N/mm2；保护层厚度c=15mm<20mm,取c=20mm,计算tk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1B2C3Mk2.32-3.051.30-2.421.59A/mm2S228228149149149=M0.87hA(Nmm2)Sqk0s202.9266.8170.6317.5208.6p=A/AtesIe0.010.010.010.010.01=1.1-0.65f/ptktesq0.4560.6100.3340.6890.474d=dv(mm)eq11.4311.438.578.578.57I=0(1.9c+0.0i)(mm)Crspte129.44129.44106.56106.56106.56w=/E(mm)maxCrCrSqs0.1080.1910.0550.2100.095注：p<0.01,取P=0.01otete2.1.6板的挠度验算截面的短期刚度由下式确定:式中，=E/E=210×1033104=7,矩形截面y=0,各截面的短周期刚度如下表Escf所示。截面1B2C3A/mm2S219219146146146W0.4560.6100.3340.6890.474p=Abhs00.00370.00370.00240.00240.0024B/10nN.mmS1.8821.5671.6121.0101.305由上表可见，B与B很接近，满足0.5BvBv2B,按混凝土结构设计规范口B11B1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fOQ。rrnrB:CE-CCd.882dOn=8.64dOioNmmM(-1)÷MS2,725(2b1)42.32qk其中，M=(0.078g+0.1q)h=(0.078×7.965+0.1×3)×1.722=2.725kNm1qkk0g=g+l(q)=2.655+L(0.8×7.5)=7.965kN/mkk2qk2q=-Lu/q=J-0.87.5=3kN/m工2q工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q在kk1,3,5跨布置，又相应表格查的相应的挠度系数分别是0.64430和0.973x102,于是挠度：f0.6441102gk0.973Ido2qk:k-B卜一B0.644×10.2×2.655×172040.973×10,27.5×17204ozicIOa=+=8.45mm<=8.6mm8.64×1Oio8.64×102002.2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 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12×0.2m×(0.4m-0.08m)×25kNm3=1.92kN/m2梁侧抹灰1.2X0.015mX(0.4m-0.08m)×17kNm3×2=0.20kN/m2g=8.17kNm2活荷载设计值由板传来q=1.9m×9.75kN/m3=18.5kN/m2合计g+q=26.67kN/m22.2.3 内力计算计算跨度25I=4.8m-0.12m-m=4.555m边跨n2a/LLL0.24'c”I+-rr=4.555m+-n-=4.675mn/1.025l=4.669m>4.675mvzlc7c取o=4.675中间跨l0=ln=48m-025m=455m跨度差(4.675-4.55)4.55=2.%o<19o,说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图如图2-2所示。g+q=2.67kN/m2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边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩计算系数m111111116114计算跨度I0I=4.675m0I=4.675m0I=4.55m0I=4.55m0M=(i(g+q)hm053.00-53.0034.51-39.44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V0.450.60.550.55净跨度InI=4.6750I=4.6750I=4.550I=4.550V=Ct(g+q)2Vn54.6774.8166.7466.742.2.4正截面承载力计算正截面承载力计算时，支座按矩形截而计算，跨中按T形截面计算，翼缘宽度取b；=；l=，x4800=160Omm,Xb+Sn=200÷1700=1900mm,故取b;=1600mm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=365mmo0判别T型截面类型:fbh-(h=4.31517×80×(365-¾=564.02kNm>53.00kNm1 cff022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2-6o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（B）离端第二跨跨中（2）中间跨跨中（3）中间支座（C）穹矩设计值（kNm）53.0053.0034.51-39.44M=sfbh21C00.1600.1600.0910.1040.1750.1750.0960.110选配钢筋A"则Sfy564.21044334.0383实际配筋5I123I223I124I12A=565SA=1140SA=339SA=452S计算结果表明匕均小于0.35,符合塑性内力重分布的条件。A/(bh)=339/(200400)=0.42%>p=(0.2%,45f/f)=45f/f=45x1.43/300=0.22%smintymaxty,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h=h-h,=365-80=265mm,h/b=265/200=1.2<4,截面尺寸按下式验算:w0fw0.25fbh=0.25×1.0×14.3X250x365=362.20kN>V=74.81kNcc0max截面尺寸满足要求。（2）计算所需腹筋采用（t6双箍，计算支座B左侧截面，V=72.89kN。由斜截面受剪承载力计算公式确Bl定箍筋间距S：10fAh1.012701100.48365yvsv三.V07fbh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,S=0.8×5725.7=4580.56mm,大于箍筋最大间距200mm,最后取s=200mm0(3)验算最小配箍率弯矩调幅时要求的配箍率下限为0.3f/f=0.3×1.43/270=1.58×10-3,实际配箍率tyvP=A/(bs)=100.48/(200×250)=2.50×10-3,满足最小配箍率的要求。SVSV2.2.6次梁的裂缝宽度验算次梁的折算永久荷载g'=6.808+14.23/4=10.37kNm；折算可变荷载k3q,=14,23×-=10.67kNmo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k4c=25mr11o荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数=1.9,裂缝宽度的计算过程见表2-7,各截面的裂Cr缝宽度均满足要求。表2-7次梁的裂缝宽度验算截面1B2C3Mk41.00-51.5524.54-41.4828.65A/mm2S565565339402339s=M0.87hA(Nmm2)Sqk0s245.32308.45227.96324.94266.14p=A/A(e$te0.01410.01410.01000.01010.0100=1.1-0.65f/ptktesq0.7220.7990.6290.7020.609d=dv(mm)eq1212121212I=P(1.9c+0.08-s)(mm)Crspte115.59115.59143.5142.54143.5w=l/E(mm)maxCrcrSqs0.2080.2640.1950.2760.221由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩：M=(0.078×10.37+0.1x10.67)4.6752kN/m=41.OOkN/mM=-(0.10510.37+0.11910.67)×4.6752kN/m=-51.55kN/mBkM=(0.033x10.37+0.079×10.67)x4.5502kNm=24.54kN/m2kM="(0.079×10.37+0.111×10.67)×4.5502kNm=-41.48kN/mCkM=(0.046x10.37+0.085×10.67)×4.5502kN/m=28.65kN/m3k2. 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：EAh2V1.10.2spM5yf2.0×1。5×565×36521.150.772+0.2+67.1恪R03Nmm2=1.145×10i3Nmm2135三1675其中,p=A/bh=565/(200x365)=8.3x103；sO=E/E=2.0x105×2.8x104=7.14；y.=包-帅；=(1600-200)x80=647*bh200×3650长期刚度：MM(9-t)+MqkD4100s=35.12(2-1)+41.00×1.145×1013=9.267×1013Nmm2其中，M=(0.078×9.654÷0.1×8.538)×4.6752=35.12kNmIqg=g(Wq)=6.808-J-×0.8×14.23=9.654kN/mkk4qk433q=-q=×0.8×14.23=8.538kN/mk4qk4挠度系数与板相同，挠度:_0.644XIo-2g4+0.973xl0-2q40.644×10-26.808467540.973×10-2x14.23x4675,9.267×IO12+9.267×10i2=9.737mm<=23.375mm2002.3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8.17X4.8=39.22kN主梁自重12×0.25×(0.65-0.08)×1.9×17×2=8.13kN梁侧抹灰1.2×0.015×(0.65-0.08)×1.9x17x2=0.67kNG=48.02kN活荷载设计值：由次梁传来Q=18.5×4.8=88.8kNG+Q=136.82kN2.3.3 计算简图主梁端部支承在徜墙上，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。C©G(Q)图2-3计算数计算跨度：QR边跨I=5.7-0.12-=5.405mn2I=1.0251+B=1.025X5.4054第=5.715m0n22I=I+=5.405+=5.765m0n2222二取最小值I=5.715mo中间跨：I=5.70.35=5.35mI=I+b=5.35+0.35=5.7m0n跨度差(5.715-5.7)5.7=026%<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：M=kGI+kQl102V=kG+kQ12不同截面下的弯矩及剪力的计算见表2-8.表2-90表2-8主梁弯矩计算项次荷载简图kM1khakKTBki2kKTbkMC<iI14I0.2440.155-0.2670.0670.0670.267-73.27I1166.9642.54-73.2718.3818.380.2890.244-0.133-0.133-0.133-0.1334+x4146.67123.83-67.4167.31-67.31-67.41，i-0.044-0.089-0.1330.2000.200-0.133-22.32-45.17101.23-67.41T1TT-T-67.41101.23iiii0.2290.1266394-0.3110.0960.1708605-0.089-157.64-45.11113)a-r116.2248.59<，i(-0.089/3-0.059-0.0890.170.096-0.311-15.06-29.94-157.64AIcrJ31AT-T-45.1186.0548.59基本不利+213.63166.37-140.68-48.93-48.93-140.68+44.64-2.63-140.68119.61119.61-140.68+183.18106.48-230.9166.97104.43-118.38十51.912.6-118.38104.4366.97-230.91内力表2-9主梁剪力值计算序号计算简图kArkVBlkV-Br0.733-1.2671.00035.20-60.8448.02公110.86676.901.134-100.7000(I0.689-1.3111.22261.18-116.42108.51入LCllI:JILj1i-0.089-0.0890.788-7.90-7.9069.97.Ib!1最不利内力+112.1-161.5448.02+96.38-177.26156.53+27.3-68.74117.99/yf-4-(2>CJ>÷(S>一×1CQ、<1>÷7-2.3.5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:b=Il=2×5700=1900mm<bs=4800mmf303b÷12h=250÷12×81210mmfWb=1210mm,取h=500-60=440mm0to判别T形截面类型：fbh(h-=1.014.3x1210×80x(440-学=553.69kNm>212.67kNm故属于第一类T形截面。M=M-V-=-230.91+(88.8+48.02)x035bmax022=-203.55kNm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=M/afbh2(mm2)S1C00.0640.2940.0320.0630.96690.82000.98370.9674MA=Sfhys01673.81880.5871.6362.6选配钢筋6I206I203I202I20实配钢筋面积（mm2）188418849426282.3.6 主梁斜截面受剪承载力的计算(1)验算截面尺寸h=h-h,=440-80=360mm,h/b=360/300=1.2<4,截面尺寸按下式验算：w0fw0.250fbh=0.25×1.0×14.3×250×440=437.93kN>V=177.26kNcc0max截面尺寸满足要求。(2)计算所需腹筋采用。6150双箍V=0.7fbh+1.0f3=0.7×1.43×250×440+1.0x270×440x100.48/150=189.69kNcst0yvS°V=112.1kN<V,V=177.26kN<V,V=156.33kN<V,可知B截面上的剪力与VAcsBlcsBrcscs刚好，现配两根弯起，2。20,面积为628mm2。验算最小配箍率p=A/(bs)=100.48/(250200)=2.00x10-3>SVSV0.24f/f=0.24×1.43270三1.27Q0-3,满足要求。tyv2.3.7 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V=1.0,C30混凝土Cr抗拉强度标准值f=2.01N/mm2；保护层厚度c=25mm°主梁各截面的裂缝宽度验算过程tk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：M=M-Vb/2=-182.4+108.320.35/2=-204.01kNmBkBk.maxOk表2-10主梁各截面的裂缝宽度验算过程截面1B2Mk178.6-204.0193.12-36.46A/mm2S18841884942628=M0.87hA(Nmm2)sqk0s247.6282.9244.35143.5p=A/Ateste0.03010.03010.01510.0100=1.1-0.65f/ptktesq0.92470.9470.74590.1895d=dv(mm)eq20202020I=B(I9c+0.08%)(mm)CrPte100.8100.8153.46207.5w=a/E(mm)maxCrCrSqs0.2190.2560.1800.0542.3.8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:N mm2 =5.0910i3rI=Ah22.0dOsx1884x4402s=nos6op.qo.7no6×7.140.017-1.15).2+-CELy1.15×0.9247+0.2+41+3.5y,1+3.5x0.9556f其中，P=Abh=1884(250×440)=0.0173;s0=E/E=2.0x105×2,8x104=7.14；(b-b)h，_J220.3。)叫09556。»bh175x440oll7Q=KB=x5.09x10i3=2.810i3NmmM(-1)+Ms146.04(2-1)+178.6qk其中，M=55.8+0.8×112.8=146.04kNm1k挠度系数与板相同，挠度：0.644/Qgk0.973dO2qkk-Bk-B=17.3mm<= 28.58mm2001.883×10X40.02×103×571及2.71610-268.31×103×57153+2.8×10i32.8×10i33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，但总算完成。