大工20春《钢筋混凝土结构课程设计》

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253kN/m ,水泥砂浆容重203kN/m ，石灰砂浆容重173kN/m ，分项系数 1.2G γ=。

可变荷载，楼面均分布荷载为7.53kN/m ，分项系数 1.3K γ=。

材料选用：混凝土采用C30（c f =14.32N/mm ，t f =1.432N/mm ）；钢筋 主梁、次梁采用HRB335级（y f =3002kN/m ）钢筋，其它均用HPB300级（y f =2703kN/m ）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。

根据构造要求，板厚取19008047.54040l h mm mm =≥≈=次梁截面高度应满足4800480026640018121812l l h mm ===取h=400mm ，截面宽度取为b=200mm 。

主梁的截面高度应满足57005700380~57015101510l l h mm === 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 320.0220/0.4/m kN m kN m ⨯=80mm 钢筋混凝土板320.0825/ 2.0/m kN m kN m ⨯=15mm 厚石灰砂浆抹灰 320.01517/0.255/m kN m kN m ⨯=22.655/k g kN m =活荷载标准值 27.5/k q kN m =横荷载设计值 21.2 2.655 3.186/g kN m =⨯= 活荷载设计值21.37.59.75/q kN m =⨯= 合计212.936/g q kN m +=2.1.3内力计算次梁的截面200400mm mm ⨯，板在墙上的支撑长度为120mm ，则板的计算跨度为：边跨00.20.081.90.12 1.72222n h l l m =+=--+= 0.20.121.90.12 1.74222n a l m +=--+= ∴0 1.72l m =中间跨 0 1.90.2 1.7l m =-=跨度差0000(1.72 1.7)/1.7 1.210-=<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2.1.4截面承载力计算01000,80,802060b mm h mm h mm ===-=。

C30混凝土，c f =14.32N/mm 。

HPB300钢筋，y f =2702kN/m ，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212.936/g q kN m +=min max (0.2%,45/)45/45 1.43/270100%0.238%t y t y f f f f ρ===⨯⨯=所以，2,min min 0.238%100080190.4s A bh mm ρ==⨯⨯=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'2'200k g k q k M g l q l αα=+式中'k g —折算永久荷载标准值，'/2 2.6557.5/2 6.405/kk k g g q kN m =+=+= 'k q —折算可变荷载标准值，'/27.5/2 3.75/kk q q kN m === g α—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 α—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(0.078 6.4050.13) 1.720/ 2.32/k M kN m kN m =⨯+⨯⨯= 2(0.105 6.4050.1193) 1.720/ 3.05/Bk M kN m kN m =-⨯+⨯⨯=- 22(0.033 6.4050.0793) 1.7/ 1.30/k M kN m kN m =⨯+⨯⨯= 2(0.079 6.4050.1113) 1.7/ 2.42/Ck M kN m kN m =-⨯+⨯⨯=- 23(0.046 6.4050.0853) 1.7/ 1.59/k M kN m kN m =⨯+⨯⨯=受弯构件的受力特征系数 1.9cr α=，光面钢筋的相对粘结特征系数0.7ν=，C30混凝土抗拉强度标准值22.01/tk f N mm =；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 板的裂缝宽度验算注: te ,取te 。

2.1.6板的挠度验算截面的短期刚度由下式确定：20'61.150.21 3.5s s s E fE A h B αρψγ=+++式中，34/21010/3107E s c E E α==⨯⨯=，矩形截面'0f γ=，各截面的短周期刚度如下表所示。

N mm由上表可见，B B 与11B 1取整跨刚度1B 为计算挠度，这样的简化使挠度计算大为方便。

长期刚度按下式确定()11102.321.882108.6410(1)2.72521 2.32k s q k M B B N mm M M θ==⨯⨯=⨯-+-+其中，''2210(0.0780.1)(0.0787.9650.13) 1.72 2.725q k k M g q l kN m =+=⨯+⨯⨯='11() 2.655(0.87.5)7.965/22k k q k g g q kN m ψ=+=+⨯= '110.87.53/22k q k q q kN m ψ==⨯⨯=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k g 满布，可变荷载k q 在1，3，5跨布置，又相应表格查的相应的挠度系数分别是20.64410-⨯和20.97310-⨯，于是挠度：24240.644100.97310k k g l q l f B B--⨯⨯=+242410100.64410 2.65517200.973107.51720=8.45mm<8.68.64108.6410200lmm --⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+=⨯⨯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 321.9 3.186/ 6.05/m kN m kN m ⨯=次梁自重 321.20.2(0.40.08)25/ 1.92/m m m kN m kN m ⨯⨯-⨯= 梁侧抹灰 321.20.015(0.40.08)17/20.20/m m m kN m kN m ⨯⨯-⨯⨯=28.17kN/m g =活荷载设计值 由板传来 321.99.75/18.5/q m kN m kN m =⨯=合计226.67/g q kN m +=2.2.3内力计算计算跨度边跨0.254.80.12 4.5552n l m m m m =--=0.244.555 4.67522n a l m m m +=+=1.025 4.669 4.675n l m m=> 取0l=4.675中间跨0 4.80.25 4.55n l l m m m==-=跨度差0000(4.675 4.55)/4.55 2.710-=<，说明可按等跨连续梁计算内力。

计算简图如图2-2所示。

226.67/g q kN m +=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连续次梁弯矩计算表2-5 连续次梁剪力计算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'11=4800=1600mm 33f b l =⨯，又20017001900n b s mm +=+=，故取'1600f b mm =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0h =365mm 。

判别T 型截面类型：'''1080() 1.014.3151780(365)564.0253.0022f c ffh f b h h kN m kN m α-=⨯⨯⨯⨯-=>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m ）10c yf b h f αξmin max A /()339/(200400)0.42%(0.2%,45/)45/45 1.43/3000.22%s t y t y bh f f f f ρ=⨯=>===⨯=，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'036580265,/265/200 1.24w f w h h h mm h b =-=-===<，截面尺寸按下式验算：0max 0.250.25 1.014.3250365362.2074.81c c f bh kN V kN β=⨯⨯⨯⨯=>=截面尺寸满足要求。

（2）计算所需腹筋采用φ6双箍，计算支座B 左侧截面，72.89Bl V kN =。

由斜截面受剪承载力计算公式确定箍筋间距s:001.0 1.0270100.483655725.700.7748100.7 1.43200365yv sv cs t f A h s mm V f bh ⨯⨯⨯===--⨯⨯⨯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，0.85725.74580.56s mm =⨯=，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30.3/0.3 1.43/270 1.5810t yv f f -=⨯=⨯，实际配箍率3/()100.48/(200250) 2.5010sv sv A bs ρ-==⨯=⨯，满足最小配箍率的要求。