大工春钢筋混凝土结构课程设计离线作业答案样本.doc

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《钢筋混凝土结构课程设计》

题 目: 整体式单向板肋梁厂房单向板设计

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1 基本情况
本章需简单介绍课程设计的内容, 包括厂房的尺寸, 板的布置情况等等内容。
1、 工程概况
某某高新园区科技园某小区住宅, 设计使用年限为50年, 住宅小区采用砖混结构, 楼盖要求采用整体式单向板肋梁楼盖。墙厚370, 柱为钢筋混凝土柱, 截面尺寸为。
2、 设计资料
( 1) 楼板平面尺寸为, 如下图所示:

图2.1 楼板平面图

( 2) 楼盖做法详图及荷载

图2.2 楼盖做法详图
楼面均布活荷载标准值为: 7kN/m2
楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面, 20kN/m3,
板底及梁用20mm厚混合砂浆天棚抹底, 17kN/m3
楼盖自重即为钢筋混凝土容重, 25KN/m3
④ 恒载分项系数1.2; 活荷载分项系数为1.3( 因工业厂房楼盖楼面活荷载标准值大于4kN/m2)
⑤ 材料选用
混凝土: C25
钢 筋: 梁中受力纵筋采用HRB335级钢筋; 板内及梁内的其它钢筋能够采用HPB235级。

2 单向板结构设计
2.1 板的设计
2.1.1 荷载
板的永久荷载标准值
80mm现浇钢筋混凝土板 0.08×25=2 kN/m2
20mm厚水泥砂浆抹面 0.02×20=0.4 kN/m2
20mm厚混合砂浆天棚抹底 0.02×17=0.34 kN/m2
小计 2.74 kN/m2
楼面均布活荷载标准值 7 kN/m2
永久荷载分项系数取1.2, 因工业厂房楼盖楼面活荷载标准值大于4kN/m2, 因此活荷载分项系数取1.3。于是板的荷载总计算值:
①q=+=1.2×2.74+0.7×1.3×7=9.658kN/m2
②q=+=1.2×2.74+1.3×7=12.388kN/m2
由于②>①, 因此取②q=12.388kN/m2, 近似取q=12kN/m2
2.1.2 计算简图
次梁截面为200mm×500mm, 现浇板在墙上的支承长度不小于100mm, 取板在墙上的支承长度为120mm。按塑性内力重分布设计, 板的计算跨度:
边跨=+h/2=2200-100-120+80/2=2020mm<1.025=2030mm, 取=2020mm
中间跨==2200-200= mm
因跨度相差小于10%, 可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元, 计算简图如图所示:

图2.5 板计算简图
2.1.3 内力计算
板厚 h=100mm,
次梁 b×h=220mm×450mm
计算跨度: 边跨 L01=Ln+h/2=3000-120-220/2+100/2=2820mm
L01= Ln+a/2=3000-220/2-120+120/2=2830mm
选其中较小者L01=2820mm
中跨 L02=Ln=3000-220=2780mm
跨度差(L01-L02)/L02=(2820-2780)/2780=1.4%<10%
故按等跨连续板计算。
查表可知, 板的弯矩系数分别为: 边跨中, 1/11; 离端第二支座, -1/11; 中跨中, 1/16; 中间支座, -1/14。故
=-=( g+q) /11=9.2×/11=3.34kN·m
=-( g+q) /14=-9.2×/14=-2.57kN·m
==( g+q) /16=9.2×/16=2.25kN·m
这是对端区单向板而言的, 对于中间区格单向板, 其和应乘以0.8, =0.8×-2.57=-2.06kN·m; =0.8×2.25=1.80kN·m
2.1.4 配筋计算
板的配筋计算只需按钢筋混凝土正截面强度计算, 不需进行斜截面受剪承载力计算。
取a=25, b=1000mm, h=100mm, h0=h-a=100-25=75mm
fc=12.5N/mm2, fy=210N/mm2
板的配筋计算表:
表2-1 板的配筋计算表
截 面
1
B
2或3
C
弯矩设计值( kN·m)
3.34
-3.34
2.25
-2.57
=/( b)
0.065
0.065
0.044
0.050
=1-
0.067
0.067
0.045
0.051
轴线
①～②
⑤～⑥
计算配筋( )
=b/
273.7
273.7
183.9
208.4
实际配筋( )
Φ8@160
=314.0
Φ8@160
=314.0
Φ6/8@160
=246.0
Φ6/8@160
=246.0
轴 线
②～⑤
计算配筋( )
=b/
273.7
273.7
147.1
166.7
实际配筋( )
Φ8@160
=314.0
Φ8@160
=314.0
Φ6/8@160
=246.0
Φ6/8@160
=246.0
计算结果表明, 支座截面的均小于0.35, 符合塑性内力重分布的原则; /bh=246/( 1000×80) =0.308%, 此值大于0.45/=0.45×1.43/210=0.306%, 同时大于0.2%, 满足最小配筋率。
2.2 次梁的设计
2.2.1 荷载
永久荷载设计值
板传来永久荷载 3.522×2.2=7.81kN/m
次梁自重 0.2×( 0.5-0.08) ×25×1.2=2.52kN/m
次梁粉刷 0.02×( 0.5-0.08) ×2×17×1.2=0.34kN/m
小计 g=10.67kN/m
可变荷载设计值 q=5.6×2.2=12.32kN/m
荷载总设计值 g+q=22.99kN/m
2.2.2 计算简图
次梁支承在主梁或墙上, 其支座按不动铰支座考虑, 次梁按多跨连续梁计算。次梁所受荷载为板传来的荷载和自重, 也是均布何在。计算板传来的荷载时, 取次梁相连跨度一半作为次梁的受荷宽度。
次梁在砖墙上的支承长度为250mm。主梁截面为300mm×650mm。
计算跨度:
边跨 =+a/2=6600-120-300/2+240/2=6450mm<1.025=6488mm,
故取=6450mm
中间跨 ==6600-300=6300mm
因跨度相差小于10%, 可按等跨连续梁计算。次梁计算简图如图所示:

图2.6 次梁计算简图
2.2.3 内力计算
跨度差 ( L01-L02) /L02×100%=( 6475-6350) /6350×100%=1.97%<10%
按等跨连续梁计算。
次梁弯矩计算表( M=αmbpL02) 如表2-3
表2-2 次梁弯矩计算表
截面
边跨中
第一支座
中间跨中
中间内支座
αmb
1/11
-1/11
1/16
-1/14
Lo(mm)
6475
6475
6350
6350
M(kN/m)
84．69
-84.69
56.00
-64.00
次梁简力计算表( V=αvbpLn) 如图2-4
表2-3 次梁简力计算表
截面
AR
BL
BR
CL
CR
αvb
0.45
0.60
0.55
0.55
0.55
Ln(mm)
6355
6355
6350
6350
6350
V(kN)
63.55
84.73
77.61
77.61
77.61
2.2.4 配筋计算
次梁应根据所求的内力进行正截面和斜截面承载力的配筋计算。正截面承载力计算中, 跨中截面按T形截面考虑, 支座截面按矩形截面考虑; 在斜截面承载力计算中, 当荷载、 跨度较小时, 一般仅配置箍筋。否则, 还需设置弯起钢筋。
( 1) 次梁正截面抗弯计算
跨中截面按T形截面计算, 翼缘宽度为
边跨 bf＇=L01/3=6475/3=2158 mm<b+Sn=220+(3000-120-125)=2975 mm
中跨 bf＇=L02/3=6350/3=2117 mm< b+Sn=220+2780=3000 mm
hf＇=100 mm, h=450 mm, a=35 mm, h0=450-35=415 mm
fc bf＇hf＇(h0- hf＇/2)=12.5×2117×100×(415-100/2)×10-6=965.88 kN·m
γdM=1.2×84.69=101.63 kN·m
fc bf＇hf＇(h0- hf＇/2)> γdM , 故次梁跨中截面均按第一类T形截面计算, 支座处按矩形截面计算。
b=220 mm fc=12.5 N/mm2 fy=310N/mm2
正截面抗弯计算表:
表2-4 正截面抗弯计算表
截面
边跨跨中
第一内支座
中间跨中
中间支座
M( kN·m)
84.69
-84.69
56.00
-64.00
b(mm)
2158
220
2117
220
αs=rdM/(fcbh02)
0.022
0.215
0.015
0.162
ζ
0.022
0.245
0.015
0.178
As=fcbf＇ζh0/fy
794
902
509
763
配筋
3Φ18
4Φ18
2Φ18
3Φ18
实配面积( mm2)
763
1018
509
763
其中ζ=x/h0均小于0.35, 符合塑性内力重分布条件。
( 2) 次梁斜截面抗剪配筋计算
hw/b=(h0- hf＇)/b=(415-100)/220=1.432<4
1/γd( 0.25fcbh0) =1/1.2×0.25×12.5×220×415=237.76kN>Vmax=84.73 kN
满足截面尺寸要求。
斜截面抗剪计算表:
表2-5 斜截面抗剪计算表
截面
AR
BL
BR
CL
CR
V( kN)
63.55
84.73
77.61
77.61
77.61
rdV(kN)
76.26
101.68
93.13
93.13
93.13
Vc=0.07fcbh0
79.89
79.89
79.89
79.89
79.89
配筋方法
构造配筋
计算配筋
计算配筋
计算配筋
计算配筋
初选As
双肢φ6
Asv(mm2)
56.6
S(mm)
214
283
466
466
466
Smax
300
200
200
200
200
ρsvmin
0.12%
实际配筋
双肢φ6@200
计算结果表明, 支座截面的均小于0.35; /bh=421.1/( 200×500) =0.42%, 此值大于0.45/=0.45×1.43/300=0.21%, 满足最小配筋率。

2.3 主梁的设计
2.3.1 荷载
为了简化计算将主梁自重等效为集中荷载。
次梁传来的永久荷载 10.67×6.6=70.42kN
主梁自重( 含粉刷) [( 0.65-0.08) ×0.3×2.2×25+0.02×( 0.65-0.08) ×2×2.2×17) ]×1.2=12.31kN
永久荷载设计值 G=70.42+12.31=82.73kN 取G=83kN
可变荷载设计值 Q=12.31×6.6=81.31kN 取Q=81kN
2.3.2 计算简图
当主梁支承在砖柱(墙)上时, 其支座按铰支座考虑; 当主梁与钢筋混凝土柱整体现浇时, 若梁柱的线刚度比大于5, 则主梁支座也可视为不动铰支座( 否则简化为框架) , 主梁按连续梁计算。主梁承受次梁传下的荷载以及主梁自重。次梁传下的荷载是集中荷载, 取主梁相邻跨度一半2作为主梁的受荷宽度, 主梁的自重可简化为集中荷载计算。
主梁按连续梁计算, 端部支承在砖墙上, 支承长度为370mm, 中间支承在400mm×400mm的混凝土柱上, 其计算跨度
边跨 =6600-200-120=6280mm
因0.025=157mm＜a/2=185mm,
取=1.025+b/2=1.025×6280+400/2=6637mm 近似取=6640mm
中跨 =6600mm
主梁的计算简图如下:

图2.7 主梁计算简图
2.3.3 内力计算
内力计算原则
当求连续梁某跨跨内最大正弯矩时, 除应在该跨布置活荷载, 然后向左右两边每隔一跨布置活荷载。
当求某支座最大(绝对值)负弯矩时, 除应在该支座左右两跨布置活荷载, 然后每隔一跨布置活荷载。
当求某跨跨内最大(绝对值)负弯矩时, 则该跨不布置活荷载, 而在左右相邻两跨布置活荷载, 然后每隔一跨布置活荷载。
求某支座截面最大剪力时, 活荷载布置与求该截面最大负弯矩时相同。
( 1) 弯矩设计值
弯矩M=G+Q式中系数、 查表得到
=0.244×83×6.64+0.289×81×6.64=134.47+155.44=289.91kN·m
=-0.267×83×6.64-0.311×81×6.64=-147.15-167.27=-314.42kN·m
=0.067×83×6.60+0.200×81×6.64=36.70+107.57=144.27kN·m
( 2) 剪力设计值
剪力V=G+Q式中系数、 查表得到
=0.733×83+0.866×81=60.84+70.15=130.99kN
=-1.267×83-1.311×81=-105.16-106.19=-211.35kN
=1.0×83+1.222×81=83+98.98=181.98kN
2.3.4 配筋计算
主梁应根据所求的内力进行正截面和斜截面承载力的配筋计算。正截面承载力计算中, 跨中截面按T形截面考虑, 支座截面按矩形截面考虑。
( 1) 正截面受弯承载力
跨内按T形截面计算, 因==0.13＞0.1。翼缘计算宽度按=6.6/3=2.2mm和b+=6m中较小值确定取=2.2m
B支座边的弯矩设计值=-b/2=-314.42-164×0.4/2=-347.22kN·m。纵向受力钢筋除B支座截面为2排外, 其余均1排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。正截面受弯承载力的计算过程列于下表。
表2-6 截面受弯承载力的计算表
截 面
1
B
2
弯矩设计值( kN·m)
289.91
-314.42
144.27
-36.08

=0.024
=0.03
=0.012
=0.022

0.988
0.985
0.994
0.989

1590.4
1834.5
786.7
197.7
选配钢筋

220+322
弯=1768
320+322
弯=2081
220+120
弯=942.2
220
弯=628
其中 =/( b) 或=/( )
=( 1+) /2
=/
( 2) 斜截面受剪承载力
验算截面尺寸:
=-=580-80=500mm, 因/b=500/300=1.67＜4截面尺寸按下式验算: 0.25b=0.25×1×14.3×300×580=622.05×kN＞=211.35kN, 截面尺寸满足要求。
计算所需腹筋:
采用8@200双肢箍筋,

, , , 因此支座B截面左右不需配置弯起钢筋。
验算最小配箍率:
===0.17%＞0.24=0.16%, 满足要求。
次梁两侧附加横向钢筋的计算:
次梁传来集中力=70.42+81.31152kN, =650-500=150mm, 附加箍筋布置范围s=2+3b=2×150+3×200=900mm。取附加箍筋8@200双肢, 则在长度s内可布置附加箍筋的排数, m=900/200+1=6排, 次梁两侧各布置3排。
另加吊筋118, =254.5, 由式2sin+mn=2×210×254.5×0.707+6×2×210×50.3=202.3×kN＞, 满足要求。
因主梁的腹板高度大于450mm, 需在梁侧设置纵向构造筋, 每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%, 且其间距不大于200mm。现每侧配置214, 308/( 300×570) =0.18%＞0.1%, 满足要求。

3 心得体会
《钢筋混凝土结构》课程设计是在学完钢筋混凝土结构基本原理 的基础上进行的, 《钢筋混凝土结构基本原理》这门课主要是讲解受弯构件( 梁、 板) 、 受压构件( 柱子) 、 受扭构件在荷载作用下承载能力极限状态和正常使用极限状态的配筋计算, 计算结果要满足《混凝土结构设计规范》的要求。
要求我们根据设计任务书, 查阅《混凝土结构规范》、 《荷载规范》计算结构上所施加的荷载; 然后根据任务书要求进行内力计算以及配筋计算, 同时用PKPM软件进行内力分析和同时自动生成配筋图; 最后对手算和软件计算进行比较和调整。要求学生上交: 结构设计计算书一份: 要求有封皮、 目录、 详细的计算内容; 并在计算书里绘出相应的结构施工图。
设计的目的旨在让我们掌握荷载的计算过程、 内力的计算方法和配筋计算过程, 另一方面经过对PKPM软件的学习, 能熟练地掌握结构的建模和分析, 更重要的是掌握有软件进行设计的过程, 分析完以后要把配筋图转到cad上, 进行图形的摘取。
一些看起来很简单的东西, 可是操作起来就是很麻烦, 出的错一次又一次, ”纸上得来终觉浅, 知是此事要躬行”有些东西确是需要熟能生巧的。而我们千万不要总是觉得自己看着表面知道便懒得动手, 其实你只要一动手会发现, 很多细节东西自己都是模棱两可, 要完完整整的做出一个设计不是一件容易的事情。我们要学的不但仅是做一件事的能力, 更多的是静下心来做出一件成果, 不达目的不罢休的职业态度。这也是此次课程设计我最大的体会。