钢筋混凝土结构优秀课程设计模板及要求.doc

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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 基础情况
本设计XXXXXXXXX，进行设计计算。厂房采取钢筋混凝土内框架承重，外墙为370mm砖砌承重。采取单向板肋梁楼盖。
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、板及结构层自重，钢筋混凝土容重25,水泥砂浆容重20，石灰砂浆容重17，分项系数。可变荷载，楼面均分布荷载为7.5，分项系数。
材料选择：混凝土采取C30（=14.3，=1.43）；
钢筋 主梁、次梁采取HRB335级（=300）钢筋，其它均用HPB300级（=270）钢筋。
主梁沿房屋横向部署，次梁沿纵向部署。主梁跨度是5.7m,次梁跨度是4.8m。梁每跨内部署两根次梁。其间距是1.9m。楼盖部署图1-1。
依据结构要求，板厚取
次梁截面高度应满足
取h=400mm，截面宽度取为b=200mm。
主梁截面高度应满足
取截面高度h=500mm，截面宽度取为b=250mm。

图1-1 楼盖部署图

2 单向板结构设计
2.1 板设计
2.1.1板计算
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
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
累计
2.1.3内力计算
次梁截面，板在墙上支撑长度为，则板计算跨度为：
边跨

中间跨
跨度差说明可按等跨连续板计算内力。取1m宽板作为计算单元，计算简图图2-1所表示。

图2-1 计算简图

连续板各截面弯矩计算见表2-1。
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

计算跨度

2.1.4截面承载力计算
。C30混凝土，=14.3。HPB300钢筋，=270，连续板各截面配筋计算见表2-2。
表2-2连续板各截面配筋计算
截面位置
边区板带（1-2，5-6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
M（）
3.48
-3.48
2.34
-2.67
3.48
-3.48
0.82.34=1.87
0.8(-2.67)=-2.14

0.067
0.067
0.045
0.052
0.067
0.067
0.036
0.041

0.069
0.069
0.046
0.054
0.069
0.069
0.037
0.042

219
219
146
172
219
219
118
134
选配钢筋
6/8@170
6/8@170
6@190
6@160
6/8@170
6/8@170
6@200
6@200
实配钢筋面积
228
228
149
177
228
228
141
141
支座截面受压区高度系数均小于0.35，满足弯矩调幅要求；

所以，
2.1.5板裂缝验算
裂缝宽度验算属于正常使用极限状态，采取荷载标准组合。按弹性方法计算截面弯矩，考虑可变荷载最不利部署，有

式中—折算永久荷载标准值，
—折算可变荷载标准值，
—五跨连续板满布荷载下对应截面弯矩系数，按相关表格查；
—五跨连续板最不利荷载部署下对应弯矩系数，按相关表格查。
由荷载标准组合产生跨中和支座弯矩：

受弯构件受力特征系数，光面钢筋相对粘结特征系数，C30混凝土抗拉强度标准值；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要求值。
表2-3 板裂缝宽度验算
截面
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
(mm)
11.43
11.43
8.57
8.57
8.57
(mm)
129.44
129.44
106.56
106.56
106.56
(mm)
0.108
0.191
0.055
0.210
0.095
注: ,取。
2.1.6板挠度验算
截面短期刚度由下式确定：

式中，，矩形截面，各截面短周期刚度以下表所表示。
截面
1
B
2
C
3

219
219
146
146
146

0.456
0.610
0.334
0.689
0.474

0.0037
0.0037
0.0024
0.0024
0.0024

1.882
1.567
1.612
1.010
1.305
由上表可见，和很靠近，满足0.5<<2,按《混凝土结构设计规范》可取整跨刚度为计算挠度，这么简化使挠度计算大为方便。
长久刚度按下式确定

其中，

第一跨挠度最大，对于等跨连续板可只验算该跨挠度。永久荷载满布，可变荷载在1，3，5跨部署，又对应表格查对应挠度系数分别是和，于是挠度：

2.2 次梁设计
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
次梁自重
梁侧抹灰

活荷载设计值
由板传来
累计
2.2.3内力计算
计算跨度
边跨

取=4.675
中间跨
跨度差，说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图图2-2所表示。

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
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

计算跨度

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

0.45
0.6
0.55
0.55
净跨度
=4.675
=4.675
=4.55
=4.55

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，又，故取
一类环境，梁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：

各跨跨中均属于第一类T型截面。
次梁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（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（）
53.00
53.00
34.51
-39.44

0.160
0.160
0.091
0.104

0.175
0.175
0.096
0.110
选配钢筋

564.2
1044
334.0
383
实际配筋
512
322
312
412

=565
=1140
=339
=452
计算结果表明均小于0.35，符合塑性内力重分布条件。
，满足最小配筋率要求。
2.2.5斜截面受剪承载力计算
计算内容包含：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
，截面尺寸按下式验算：

截面尺寸满足要求。
（2）计算所需腹筋
采取6双箍，计算支座B左侧截面，。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箍筋面积增加20%。先调幅整箍筋间距，，大于箍筋最大间距200mm，最终取s=200mm。
（3）验算最小配箍率
弯矩调幅时要求配箍率下限为，实际配箍率，满足最小配箍率要求。
2.2.6次梁裂缝宽度验算
次梁折算永久荷载；折算可变荷载。变形钢筋相对粘度特征系数，混凝土保护层厚度c=25mm。
荷载标准值下弹性分析荷载弯矩系数，裂缝宽度计算过程见表2-7，各截面裂缝宽度均满足要求。
表2-7 次梁裂缝宽度验算
截面
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
(mm)
12
12
12
12
12
(mm)
115.59
115.59
143.5
142.54
143.5
(mm)
0.208
0.264
0.195
0.276
0.221
由荷载标准组合产生跨中和支座弯矩：

2.2.7次梁挠度验算
按等刚度跨度连续梁计算边跨跨中挠度。短期刚度：

其中，；
；
。
长久刚度：

其中，

挠度系数和板相同，挠度：

2.3 主梁设计
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 8.174.8=39.22
主梁自重 1.20.25（0.65-0.08）1.9172=8.13
梁侧抹灰 1.20.015（0.65-0.08）1.9172=0.67
G=48.02
活荷载设计值：
由次梁传来Q=18.54.8=88.8
G+Q=136.82
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350mm350mm；墙、柱为主梁铰支座，主梁连续梁计算。
图2-3 计算数
计算跨度：
边跨

取最小值
中间跨：

跨度差 （5.715-5.7）/5.7=0.26%<10%，则能够按等跨连续梁计算。
主梁计算简图见图2-3。
2.3.4内力计算及包络图
内力计算可采取等跨连续梁内力系数进行计算，跨中和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算：

不一样截面下弯矩及剪力计算见表2-8、表2-9。
表2-8主梁弯矩计算
项次
荷载简图

①

②

③

④

⑤

基础不利内力
①+②
213.63
166.37
-140.68
-48.93
-48.93
-140.68
①+③
44.64
-2.63
-140.68
119.61
119.61
-140.68
①+④
183.18
106.48
-230.91
66.97
104.43
-118.38
①+⑤
51.9
12.6
-118.38
104.43
66.97
-230.91

表2-9 主梁剪力值计算
序号
计算简图

①

②

③

④

最不利内力
①+②
112.1
-161.54
48.02
①+③
96.38
-177.26
156.53
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=1210mm，取。
判别T形截面类型：

故属于第一类T形截面。

主梁正截面承载力计算
截面
1
B
2
弯矩设计值（）
213.63
-203.55
119.61
-48.93

0.064
0.294
0.032
0.063

0.9669
0.8200
0.9837
0.9674

1673.8
1880.5
871.6
362.6
选配钢筋
620
620
320
220
实配钢筋面积（）
1884
1884
942
628

2.3.6主梁斜截面受剪承载力计算
（1）验算截面尺寸
，截面尺寸按下式验算：

截面尺寸满足要求。
（2）计算所需腹筋
采取6@150双箍
,可知B截面上剪力和刚好，现配两根弯起，220，面积为628。
验算最小配箍率
>
，满足要求。
2.3.7主梁裂缝宽度验算
受弯构件受力特征系数，变形钢筋相对粘结特征系数，C30混凝土抗拉强度标准值；保护层厚度c=25mm。主梁各截面裂缝宽度验算过程见表2-10，各截面裂缝宽度均满足要求。
表中B支座边缘弯矩标准值：

表2-10 主梁各截面裂缝宽度验算过程
截面
1
B
2

178.6
-204.01
93.12
-36.46

1884
1884
942
628

247.6
282.9
244.35
143.5

0.0301
0.0301
0.0151
0.0100

0.9247
0.947
0.7459
0.1895
(mm)
20
20
20
20
(mm)
100.8
100.8
153.46
207.5
(mm)
0.219
0.256
0.180
0.054

2.3.8主梁挠度验算
按等刚度跨度连续梁计算边跨跨中挠度。短期刚度：

其中，；
；
。

其中，
挠度系数和板相同，挠度：

3 心得体会

本课程属于课程培养体系中实践步骤，既是土木专业主修课程《钢筋混凝土》关键补充，也是提升我们自主设计能力关键步骤，需要有前期《钢筋混凝土结构》《工程力学》等课程较为扎实理论和实践基础。