《钢筋混凝土结构课程设计》模板与要求.docx
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《钢筋混凝土结构课程设计》模板与要求
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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基本情况
本设计XXXXXXXX,X进行设计计算。
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。
3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/m,
水泥砂浆容重20
33
kN/m,石灰砂浆容重17kN/m,分项系数G1.2。
可变荷载,
楼面均分布荷载为7.5
3
kN/m,分项系数K1.3。
材料选用:
混凝土采用C30(
f=14.3
c
2
N/mm,ft=1.43
2
N/mm);
钢筋主梁、次梁采用HRB335级(
2
f=300kN/m)钢筋,其它均用
y
HPB300级(
3
f=270kN/m)钢筋。
y
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。
根据构造要求,板厚取
l1900
h80mm47.5mm
4040
次梁截面高度应满足
ll48004800
h266400mm
18121812
取h=400mm,截面宽度取为b=200mm。
主梁的截面高度应满足
ll57005700
h380~570mm
15101510
取截面高度h=500mm,截面宽度取为b=250mm。
图1-1楼盖布置图
1
2单向板结构设计
4.9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
32
0.2m20kN/m0.4kN/m
80mm钢筋混凝土板
32
0.8m25kN/m2.0kN/m
15mm厚石灰砂浆抹灰
32
0.15m17kN/m0.255kN/m
2g2.655kN/m
k
活荷载标准值
2
q7.5kN/m
k
横荷载设计值
2
g1.22.6553.186kN/m
活荷载设计值
2
q1.37.59.75kN/m
合计
2
gq12.936kN/m
2.1.3内力计算
次梁的截面200mm400mm,板在墙上的支撑长度为120mm,则板的计算跨度
为:
边跨
h0.20.08
ll1.90.121.72m
0n
222
a0.20.12
l1.90.121.74m
n
222
l01.72m
中间跨l01.90.21.7m
跨度差(1.721.7)/1.71.2001000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。
2
2
gq12.936kN/m
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
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
1111
11111614m
计算跨度
l
0
l01.72ml01.72ml01.7ml01.7m
2
M(gq)l3.48-3.482.342.67
m0
4.10截面承载力计算
b1000mm,h80mm,h802060mm。
C30混凝土,fc=14.3
0
2
N/mm。
HPB300钢筋,
2
f=270kN/m,连续板各截面的配筋计算见表2-2。
y
表2-2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
离端第二跨
边跨
支跨中间离端第二
第二
跨内
支座
离端
第二
跨内、
中间
跨跨
内
边跨跨内
支座支座
跨内、中间
跨跨内
中间支座
截面位置
M(
2
kN/m)3.48-3.482.34-2.673.48-3.48
2.1.42.34=
0.3
0.9(-2.67)=
-2.14
3
s
M
2
fbh
1c0
4.110.0670.0450.0520.0670.0670.0360.041
112
s0.0690.0690.0460.0540.0690.0690.0370.042
A
s
fbh
1c0
f219219146172219219118134
y
6/86/86@6@6/8@16/8@1
选配钢筋6@2006@200
@170@1701901607070
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;
min(0.2%,45ft/fy)max45ft/fy451.43/270100%0.238%
所以,
2
A,minminbh0.238%100080190.4mm
s
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
'2'2
Mglql
kgk0qk0
式中
'
g—折算永久荷载标准值,
k
'/22.6557.5/26.405/
ggqkNm
kkk
'
q—折算可变荷载标准值,
k
'/27.5/23.75/
qqkNm
kk
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:
2
M(0.0786.4050.13)1.720kN/m2.32kN/m
k
2
M(0.1056.4050.1193)1.720kN/m3.05kN/m
Bk
2
M2k(0.0336.4050.0793)1.7kN/m1.30kN/m
2
M(0.0796.4050.1113)1.7kN/m2.42kN/m
Ck
2
M3k(0.0466.4050.0853)1.7kN/m1.59kN/m
受弯构件的受力特征系数cr1.9,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
2
f2.01N/mm;保护层厚度c=15mm<20mm取,c=20mm,计算
tk
4
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1B2C3
M2.32-3.051.30-2.421.59
k
2
A/mm228228149149149
s
2
sqMk/0.87hAs(N/mm)
0
4.12266.8170.6317.5208.6
teAsAte0.010.010.010.010.01
/
2.1.60.65f/0.4560.6100.3340.6890.474
tktesq
dd/(mm)11.4311.438.578.578.57
eq
d
eq
l(1.9c0.08)(mm)129.44129.44106.56106.56106.56
crs
te
wmaxcrlcrsq/Es(mm)0.1080.1910.0550.2100.095
注:
te0.01,取te=0.01。
0.4板的挠度验算
截面的短期刚度由下式确定:
B
s
2
EAh
ss0
6
E
0.100.2
13.5
'
f
式中,
34
EEs/Ec21010/3107,矩形截面
'0
f,各截面的短周期刚度如下表
所示。
截面1B2C3
2
A/mm219219146146146
s
0.160.6100.3340.6890.474
A/bh0.00370.00370.00240.00240.0024
s0
11
B/10Nmm1.8821.5671.6121.0101.305
s
由上表可见,
B与B1很接近,满足0.5B1 B 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 5 M2.32 1110k BB1.882108.6410Nmm s M (1)M2.725212.32 qk 其中, ''22 M1q(0.078gk0.1qk)l0(0.0787.9650.13)1.722.725kNm '11 gg(q)2.655(0.87.5)7.965kN/m kkqk 22 '11 qq0.87.53kN/m kqk 22 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 2 4.1310和 2 2.1.710,于是挠 度: f 2424 0.510gkl0.97310qkl BB 2424 0.11102.65517200.973107.51720l =8.45mm<8.6mm1010 0.17108.6410200 6 4.14 次梁的设计 2.1.81次梁计算 次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。 0.6荷载 恒荷载设计值 由板传来 32 0.12m3.186kN/m6.05kN/m 次梁自重 32 0.180.2m(0.4m0.08m)25kN/m1.92kN/m 梁侧抹灰 32 1.20.015m(0.4m0.08m)17kN/m20.20kN/m g 2 8.17kN/m 活荷载设计值 由板传来 32 q1.9m9.75kN/m18.5kN/m 合计 2 gq26.67kN/m 0.7内力计算 计算跨度 边跨 0.25 l4.8m0.12mm4.555m n 2 a0.24 l4.555mm4.675m n 22 1.25ln4.669m4.675ml 0 取 =4.675 l0ln4.8m0.25m4.55m 中间跨 跨度差 (4.6754.55)/4.552.70100,说明可按等跨连续梁计算内力。 计算简图 00 如图2-2所示。 2gq26.67kN/m 7 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 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 1111 11111614m 计算跨度 l 0 l04.675ml04.675ml04.55m lm 04.55 2 M(gq)l53.00-53.0034.5139.44 m0 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 0.450.60.550.55 v 净跨度lnl0=4.675l0=4.675l0=4.55l0=4.55 2 V(gq)l54.6774.8166.7466.74 vn 2.1.9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 '11 bl,又bsn20017001900mm,故取 =4800=1600mm f 33 '1600 bmm f 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=365mm。 0 判别T型截面类型: ' h 80''f fbh(h)1.014.3151780(365)564.02kNm53.00kNm1cff0 22 8 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 (1)离端第二支座中间支座(C) 离端第二跨 (B)跨中 (2) 中间跨跨中 (3) 弯矩设计值(kNm)53.0053.0034.51-39.44 M 0.1600.1600.0910.104 s 2 fbh 1c0 2.1.100.1750.0960.110 112 s A s fbh 1c0 f y 0.81044334.0383 选配钢筋 实际配筋512322312412 A=565As=1140As=339As=452 s 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/(200400)0.42%(0.2%,45ft/fy)45ft/fy451.43/3000.22% minmax ,满足最小配筋率的要求。 0.13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 ' hh0h36580265mm,h/b265/2001.24,截面尺寸按下式验算: wfw 0.19cfcbh0.251.014.3250365362.20kNV74.81kN 0max 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,VBl72.89kN。 由斜截面受剪承载力计算公式确 定箍筋间距s: 1.31.0270100.48365 fAh yvsv0 s5725.70mm V0.7fbh748100.71.43200365 cst0 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, s0.85725.74580.56mm,大于箍筋最大间距200mm,最后取s=200mm。 (3)验算最小配箍率 9 弯矩调幅时要求的配箍率下限为 3 4.15ft/fyv0.31.43/2701.5810,实际配箍率 3 svAsv/(bs)100.48/(200250)2.5010,满足最小配箍率的要求。 2.1.11次梁的裂缝宽度验算 次梁的折算永久荷载 '6.80814.23/410.37/ gkNm;折算可变荷载 k '3 q14.2310k.N67。 m变形/钢筋的相对粘度特征系数1.0,混凝土的保护层厚度 k 4 c=25mm。 荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数1.9 cr,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1B2C3 M41.00-51.5524.54-41.4828.65 k 2 A/mm565565339402339 s 2 sqMk/0.87hAs(N/mm) 0sqMk/0.87hAs(N/mm) 0.9308.45227.96324.94266.14 teAsAte0.01410.01410.01000.01010.0100 / 0.140.65f/0.7220.7990.6290.7020.609 tktesq dd/(mm)1212121212 eq d eq l(1.9c0.08)(mm)115.59115.59143.5142.54143.5 crs te wmaxcrlcrsq/Es(mm)0.2080.2640.1950.2760.221 由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩: 2 M(0.07810.370.110.67)4.675kN/m41.00kN/m k 2 M(0.10510.370.11910.67)4.675kN/m51.55kN/m Bk 2 M2k(0.03310.370.07910.67)4.550kN/m24.54kN/m 2 M(0.07910.370.11110.67)4.550kN/m41.48kN/m Ck 2 MkNmkNm 3k(0.04610.370.08510.67)4.550/28.65/ 2.1.12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: 10 252 EAh2.010565365 ss02132 BNmm1.14510Nmm s -3 667.148.310 E 4.160.21.150.772+0.2+ ' 13.513.51.675 f 其中, 3 A/bh565/(200365)8.310; s0 54 EEs/Ec2.0102.8107.14; ' f '' (bb)h(1600200)80 ff bh 0 200365 2.1.13。 长期刚度: M41.00 13132k BB1.145109.26710Nmm s M (1)M35.12(21)41.00 qk 其中, 2 M1q(0.0789.6540.18.538)4.67535.12kNm '11 gg(q)6.8080.814.239.654kN/m kkqk 44 '33 qq0.814.238.538kN/m kqk 44 挠度系数与板相同,挠度: f 2424 0.1010gkl0.97310qkl BB 2424 0.15106.80846750.9731014.234675l =9.737mm<23.375mm 1212 0.20109.26710200 11 4.17 主梁的设计 2.1.14主梁计算 主梁按弹性理论设计。 2.1.15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=39.22kN 主梁自重1.20.25(0.65-0.08)1.9172=8.13kN 梁侧抹灰1.20.015(0.65-0.08)1.9172=0.67kN G=48.02kN 活荷载设计值: 由次梁传来Q=18.54.8=88.8kN G+Q=136.82kN 2.1.16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、柱为主梁的铰支座,主梁连续梁计算。 图2-3计算数 计算跨度: 边跨 0.11 l5.70.125.405m n 2 b0.35 l1.025l1.0255.4055.715m 0n 22 12 ab0.370.35 ll5.4055.765m 0n 2222 取最小值l05.
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