钢筋混凝土结构课程设计整体式钢筋混凝土单向板类型结构论文.docx

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钢筋混凝土结构课程设计整体式钢筋混凝土单向板类型结构论文

黑龙江大学

钢筋混凝土结构课程设计

组员:

班级:

学院:

水利电力学院

2016年12月

《钢筋混凝土结构》课程设计任务书…………………………1

楼板板梁结构计算书……………………………………………3

1.基本资料……………………………………………………………3

2.楼盖梁格布置及截面尺寸确定……………………………………3

2.1楼盖的结构平面布置………………………………………………………3

2.2估计梁、板尺寸……………………………………………………………4

3.板的计算……………………………………………………………4

3.1荷载…………………………………………………………………………4

3.2结构尺寸与计算简图………………………………………………………4

3.3内力计算……………………………………………………………………5

3.4配筋计算（正截面承载力计算）…………………………………………5

3.5绘制施工图…………………………………………………………………6

4.次梁设计……………………………………………………………7

4.1结构尺寸与计算简图………………………………………………………7

4.2荷载计算……………………………………………………………………7

4.3内力计算（求最不利内力）………………………………………………8

4.4截面设计……………………………………………………………………8

4.5正截面承载力计算（计算纵向受拉钢筋）………………………………9

4.6斜截面受剪承载力计算（计算横向抗剪钢筋）…………………………10

5.主梁设计……………………………………………………………11

5.1结构尺寸与计算简图………………………………………………………11

5.2荷载计算……………………………………………………………………11

5.3内力计算……………………………………………………………………12

5.4截面设计……………………………………………………………………14

5.5正截面承载力计算（计算纵向受拉钢筋）………………………………15

5.6斜截面承载力计算（计算横向抗剪钢筋）………………………………16

5.5主梁的裂缝宽度验算………………………………………………………16

5.6主梁的附加横向钢筋计算…………………………………………………17

5.7抵抗弯矩图…………………………………………………………………18

6.绘制施工图…………………………………………………………18

《钢筋混凝土结构》课程设计任务书

1、设计题目

整体式钢筋混凝土单向板类型结构

2、基本资料

某厂房楼盖，采用现浇混凝土肋形结构，楼盖平面尺寸为19.8m×30m，活荷载3kN/mm2。

楼盖搁置在370mm的砖墙上（轴线距内墙边缘120mm）。

楼层构造为20mm厚水泥砂浆面层，12mm厚石灰砂浆找平及粉刷。

采用C20混凝土（或根据实际情况选取），板的受力筋和构造筋、梁的构造钢筋及箍筋用HRB235钢筋，梁的纵向受力钢筋用HRB335钢筋。

建筑物的等级为3级，承受基本荷载组合。

试设计此楼盖的板、次梁、主梁。

楼盖所用材料重力密度

（1）钢筋混凝土自重25KN/mm3

（2）水泥砂浆重20KN/mm3

（3）石灰砂浆重16KN/mm3

活荷载分八组设计

组别

活载（kN/mm2）

2.5

2.75

3.25

3.5

3.75

平面尺寸分八组设计

组别

平面尺寸（m）

18×45

19.8×30

22×50.4

22.5×36

23.4×60

28.8×48

30×40.5

31.2×48

三、设计内容及成果

1、楼板板梁结构的结构计算书一份，内容包括：

（1）结构平面布置（按轴线距离），初拟板、梁的截面尺寸；

（2）板的内力计算和截面计算；

（3）次梁的内力计算（要求画出内力包络图），截面设计（画出抵抗弯矩图）；

（4）主梁的内力计算（应画出内力包络图），截面设计及钢筋布置（要求画出抵抗弯矩图）；裂缝宽度及挠度验算；

（5）主梁的附加横向钢筋（吊筋，附加箍筋）计算。

2、板梁结构施工图一张（用坐标纸，铅笔图或计算机出图）

内容包括：

（1）楼盖结构平面布置及板梁的配筋图（参考比例1:

100—1:

200）；

（2）主梁配筋图（参考比例1:

20—1:

50）；

（3）钢筋表；

（4）说明。

四、设计要求：

1、设计书内容完整，成果正确合理。

一般包括设计资料，计算方法，结构布置，计算简图，截面设计和钢筋布置等内容。

计算书要求条理分明书写清晰。

2、设计图纸要求符合《建筑结构制图标准》图面布置，比例，线形和字体（仿宋体）等达到结构施工图要求。

3、内力包络图及抵抗弯矩图要求画在坐标之内，标明尺寸，比例。

4、要求依照规范参考有关资料独立完成设计任务。

楼板板梁结构计算书

1.基本资料

C20混凝土的轴心抗压强度设计值fc=9.6N/mm2，轴心抗拉强度设计值ft=1.10N/mm2；HRB235钢筋抗拉强度设计值fy=210N/mm2，HRB335钢筋抗拉强度设计值fy=300N/mm2；恒荷载分项系数为1.05，活荷载分项系数为1.2，钢筋混凝土结构构件的承载力安全系数K=1.2；纵向受力钢筋为HRB335时梁的最小配筋率ρmin=0.20%，板的纵向受力钢筋最小配筋率ρmin=0.15%

2.楼盖梁格布置及截面尺寸确定

2.1楼盖的结构平面布置

楼盖尺寸为（19.8×30）m，采用横墙承重方案，即主梁横向布置，次梁纵向布置，主梁跨度为6600mm，主梁每跨都布置两根次梁，板的跨度为2200mm。

板的长短跨之比为6/2.2=2.7＜3.0。

但考虑以往工程经验，仍可采用考虑内力重分布方法的连续单向板进行设计。

如果粱下不设钢筋砼柱，主梁跨度19.8米，截面尺寸太大，因此在设计中主粱下设置柱子，拟定尺寸（400×400）mm。

整体现浇肋形楼盖结构平面布置图如图1所示。

2200

6600

2200

6600

2200

6600

2200

60006000600060006000

图1

2.2估计梁、板尺寸

（1）按高跨比条件，要求连续板的厚度不小于其跨长的1/40，故板厚h≥L/40=2200/40＝55mm，对工业建筑的楼板，要求h≥80mm，所以取板厚h=80mm。

（2）次梁截面尺寸：

次梁梁高h与跨长L的比值为1/12～1/18，故梁高h=（1/18～1/12）L=（1/18～1/12）×6000=（333.3～500）mm，取h=500mm；梁截面宽b为高度h的1/2～1/3，故截面宽b=（l/2～l/3）h=（133.3～200）mm，取b=200mm。

（3）主梁截面尺寸

主梁梁高h与跨长L的比值为1/15～1/10，故梁高h=（1/15～1/10）L=（1/15～1/10）×6600=（440～660）mm，取h=700mm；截面宽b=（l/2～l/3）h=（200～300）mm，取b=250mm。

3.板的计算

3.1荷载

在垂直于次梁的方向取1m宽的板作为板的设计单元。

恒荷载标准值：

20mm厚水泥砂浆抹面：

0.02×1.0×20=0.4KN/m

80mm厚钢筋混凝土板：

0.08×1.0×25=2kN/m

12mm厚钢筋石灰粉刷：

0.012×0.1×16=0.192KN/m

活荷载标准值：

3KN/m2

恒荷载设计值：

g恒=1.05×（0.4+2+0.192）=2.72KN/m

活荷载设计值：

q活=1.2×3=3.6KN/m

折算永久荷载：

g'=g恒+q活/2=2.72+3.6/2=4.52KN/m

折算可变荷载：

q'=q活/2=3.6/2=1.8KN/m

3.2结构尺寸与计算简图

次梁截面（200×500）mm，次梁截面为b=200mm，现浇板在墙上支撑宽度为120mm。

板为多跨连续板，对于跨数超过五跨的等截面连续板，其各跨受荷相同，且跨差不超过10%时，均按五跨等跨度连续板计算。

按弹性方法计算内力设计值,计算弯矩用的计算跨度l0取支座中心线间的距离lc=2.2m，即l0=2.2m。

净跨度ln=2.2-0.2=2.0m。

板的结构尺寸图见图2，计算简图见图3。

图2

g'+q'

图3

3.3内力计算

（1）弯矩

活荷载布置图

最不利内力

最大弯矩

（KN·m）

最小弯矩

（KN·m）

A1B2C3C2B1A

M1=2.58

M3=1.76

M2=0.32

M2=1.41

M1=1.48

M3=0.67

MB=-3.33

MC=-2.70

（2）剪力

肋形结构中的连续板可不进行受剪承载力计算，即板的剪力由混凝土承受，不需设置腹筋。

3.4配筋计算（正截面承载力计算）

板厚80mm，截面有效高度h0=80-35=45mm，取1m宽的板作为板的设计单元，板的宽度b=1000mm，C20混凝土轴心抗压强度设计值fc=9.6N/mm2，HRB235钢筋抗拉强度设计值fy=210N/mm2。

板的配筋计算表

计算内容

钢筋计算点

第1跨

支座B

第2跨

支座C

第3跨

M（KN·m）

2.58

3.33

1.41

2.70

1.76

KM（KN·m）

3.10

4.00

1.69

3.24

2.11

αs=KM/fcbh0²

0.16

0.21

0.09

0.17

0.11

ξ=1-√（1-2αs）

0.17

0.24

0.094

0.19

0.12

ρ=ξfc/fy（%）

0.78

1.10

0.43

0.87

0.55

As=ρbh0（mm2）

351

495

193

391

247

选配钢筋

Φ6/8@200

Φ8@200

Φ6@200

Φ6/8@200

实配钢筋面积As（mm2）

392

502

282

392

3.5绘制施工图

板中除配置计算钢筋外，还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。

分布钢筋按规定选用Φ6@200；板面附加钢筋按规定选用Φ8@200，设置于主梁顶部和墙边；墙角附加钢筋选用Φ8@200，双向配置于四个墙角的板面，构造成钢筋网。

板的配筋图详见施工图。

4.次梁设计

4.1结构尺寸与计算简图

按弹性方法计算内力设计值,计算弯矩用的计算跨度l0取支座中心线间的距离lc=6.0m，即l0=6.0m。

净跨度ln=6.0-0.25=5.75m。

因跨度偏差小于10%，可按等跨连续板计算。

次梁的结构尺寸图见图4，计算简图见图5。

图4

Q+G

6000

图5

4.2荷载计算

活荷载设计值：

q=3.6×2.2=7.92KN/m

折算可变荷载：

Q=7.92×3/4=5.94KN/m

恒荷载设计值：

板传来的恒荷载：

2.72×2.2=5.98KN/m

次梁自重：

1.05×（0.5-0.08）×0.2×6×25=13.23KN/m

梁侧抹灰重:

1.05×（0.5-0.08）×2×0.012×6×16=1.02KN/m

小计：

g=20.23kN/m

折算永久荷载：

G=20.23+7.92/4=22.21KN/m

荷载总设计值：

Q+G=5.94+22.21=28.15KN/m

4.3内力计算（求最不利内力）

剪力的计算跨度取净跨度，即l0=ln。

其中边跨l0=5.755m，中间跨l0=5.750m

五跨连续梁求最不利内力

活荷载布置图

最不利内力

最大弯矩（KN·m）

最小弯矩

（KN·m）

最大剪力

（KN）

A1B2C3C2B1A

M1=83.83

M3=55.22

M2=16.61

VA=65.64

M2=43.29

M1=56.82

M3=28.49

MB=-109.40

VBL=-98.65

VBR=87.60

MC=-86.90

VCL=-80.21

VCR=84.04

求得的支座弯矩Mc为支座中心处的弯矩值，当连续梁（次梁）与支座（主梁）整体浇筑时，在支座范围内的截面高度很大，梁在支座内破坏的可能性较小，故其最危险截面应在支座边缘处。

因此，可取支座边缘处的弯矩M作为配筋计算的依据。

弯矩计算时计算跨度l0=lc，则支座边缘截面的弯矩的绝对值为：

M=|MC|-|V0|b/2，式中V0为支座边缘处的剪力，b为支承宽度。

可求得支座边缘弯矩：

MB'=|MB|-|V0|b/2=-（215.01-6×28.15×0.25×1/2）=-88.29KN·m

MC'=|MC|-|V0|b/2=-（166.36-6×28.15×0.25×1/2）=-65.79KN·m

4.4截面设计

整体式肋形结构中，次梁和主梁是以板为翼缘的连续T形梁。

支座截面承受负弯矩，上侧受拉，下侧受压，受压区在梁肋内，因此按矩形截面进行设计；跨中截面大多承受正弯矩，故按T型截面设计。

其中截面高度h=500mm，肋宽b=200mm，翼缘厚度hf'=80mm，截面有效高度h0=h-a=500-35=465mm。

判别跨中T型截面的类型：

bf'=l0/3=6000/3=2000mm

取较小值，可得翼缘宽度bf'=2000mm

bf'=b+sn=200+2000=2200mm

由于fcbf'hf'（h0-hf'/2）=9.6×2000×80×（465-80/2）=652.8KN·m＞KMmax=1.2×83.83=100.60KN·m，因此属于第一类T形截面。

4.5正截面承载力计算（计算纵向受拉钢筋）

支座截面按矩形截面计算，离端第二支座B按布置两排纵向钢筋考虑，取h0=500-60=440mm，其他中间支座按布置一排纵向钢筋考虑，取h0=500-35=465mm。

次梁正截面受弯承载力及配筋计算表

计算内容

钢筋计算点

第1跨

支座B

第2跨

支座C

第3跨

M（KN·m）

83.83

88.29

43.29

65.79

55.22

KM（KN·m）

100.60

105.95

51.95

78.95

66.26

fcbf'h0²（KN·m）

4151.52

αs=KM/fcbf'h0²

0.0242

0.0125

0.0160

ξ=1-√（1-2αs）

0.0245

0.0126

0.0161

As=fcbf'ξh0/fy（mm2）

729

375

479

ρ=As/bh0（%）

0.784

0.403

0.515

fcbh0²（KN·m）

371.71

415.15

αs=KM/fcbh0²

0.285

0.190

ξ=1-√（1-2αs）

0.344

0.213

ρ=ξfc/fy（%）

1.100

0.682

As=ρbh0（mm2）

968

634

选配钢筋

实配钢筋面积

As（mm2）

804

1005

804

4.6斜截面受剪承载力计算（计算横向抗剪钢筋）

截面腹板高度与腹板宽度之比hw/b=（465-80）/200=1.925＜4，为防止发生斜压破坏和避免在使用阶段过早地出现斜裂缝构件尺寸应满足要求：

KV≤0.25fcbh0

次梁斜截面受剪承载力及配筋计算表

计算内容

钢筋计算点

A支座

C支座左侧

C支座右侧

B支座左侧

B支座右侧

V（KN）

65.64

80.21

84.04

98.65

87.60

KV（KN）

78.77

96.25

100.85

118.38

105.12

0.25fcbh0（KN）

223.2＞KV

截面尺寸满足抗剪要求

211.2＞KV

截面尺寸满足抗剪要求

Vc=0.7ftbh0（KN）

71.61＜KV

需配置箍筋

67.76＜KV

需配置箍筋

选配箍筋

Φ6@180

Asv（mm2）

配箍率ρsv=Asv/bs（%）

0.16＞ρsvmin=0.10

满足最小配箍率要求

Vc+Vsv

102.53＞KV

满足

97.02＜KV

不满足，需加配弯筋帮助抗剪

Asb（mm2）

100.71

选配弯筋

实配钢筋面积（mm2）

201.1

5.主梁设计

5.1结构尺寸与计算简图

主梁端部支撑在带壁柱砖墙上，搁置长度为墙厚（370mm）。

中间支撑在400×400（mm）混凝土柱上，由于钢筋混凝土主梁抗弯刚度较钢筋混凝土柱大得多，故可将主梁视作铰支于钢筋混凝土柱的连续梁进行计算。

支座中心线间的距离lc=6.6m，净跨度ln=6.6-0.4=6.2m，由于支座宽度b=400mm＞0.05lc=330mm，故计算弯矩用的计算跨度l0=1.05ln=6.51m。

主梁按三跨连续梁计算。

主梁内力按弹性理论设计，内力可按三跨连续梁内力系数表来计算。

结构尺寸如图6所示，计算简图如图7所示。

图6

6510

图7

5.2荷载计算

为了简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。

恒荷载设计值：

次梁传来的恒荷载：

20.23×6=121.40KN

主梁自重：

1.05×（0.7-0.08）×0.25×2.2×25=8.96KN

梁侧抹灰重：

1.05×（0.7-0.08）×0.012×2.2×16×2=0.50KN

小计GK=130.76kN

活荷载设计值：

QK=7.92×6=47.52KN

总荷载设计值：

GK+QK=130.76+47.52=178.28KN

5.3内力计算

1）支座弯矩及剪力

可变荷载的最不利组合见图8

图8

按弹性方法计算，集中荷载作用下连续梁的内力计算式：

式中α1、α2、β1、β2为弯矩系数和剪力系数，可查表得到。

L为计算跨度。

弯矩计算及主梁剪力计算结果见下表。

弯矩计算表（单位：

KN·m）

项次

207.71

-227.28

57.03

89.41

41.14

-41.14

61.87

70.84

-96.21

52.60

Mmin（组合值）

207.71

-323.49

57.03

Mmax（组合值）

297.11

-186.13

118.90

剪力计算表（单位：

KN）

项次

VBL

VBR

95.85

-165.67

130.76

41.15

-53.89

-6.32

47.52

32.74

-62.30

58.07

Vmin（组合值）

128.59

-227.97

130.76

Vmax（组合值）

137.00

-219.56

188.83

弯矩计算时计算跨度l0=1.05ln，则支座边缘截面的弯矩的绝对值为：

M=|MC|-0.025|V0|ln，式中V0为支座边缘处的剪力，ln为净跨度。

可求得支座边缘弯矩：

MB'=|MB|-0.025|V0|ln=-（323.49-227.97×6.2×0.025）=-288.15KN·m

2）内力包络图

图9：

剪力包络图，比例1:

50；剪力单位KN，尺寸单位：

图10：

弯矩包络图，比例1:

50；弯矩单位KN·m，尺寸单位：

图9

图10

5.4截面设计

采用C20混凝土，fc=9.6N/mm2，ft=1.1N/mm2；纵向钢筋采用HRB335钢筋，fy=300N/mm2，箍筋采用HRB235钢筋，fy=210N/mm2。

支座截面按矩形截面进行设计，跨中截面按T型截面设计。

其中跨中截面高度h=700mm，肋宽b=250mm，翼缘厚度hf'=80mm，钢筋按两排布置，截面有效高度h0=h-a=700-90=610mm。

判别跨中T型截面的类型：

bf'=l0/3=6510/3=2170mm

取较小值，可得翼缘宽度bf'=2170mm

bf'=b+sn=400+6200=6600mm

由于fcbf'hf'（h0-hf'/2）=9.6×2170×80×（610-80/2）=949.94KN·m＞KMmax=1.2×=KN·m，因此属于第一类T形截面。

5.5正截面承载力计算（计算纵向受拉钢筋）

主梁正截面弯矩承载力计算

计算内容

钢筋计算点

第1跨

支座B

第2跨

M（KN·m）

297.11

288.15

118.90

KM（KN·m）

356.53

345.78

142.68

fcbf'h0²（KN·m）

7751.59

αs=KM/fcbf'h0²

0.046

0.0184

ξ=1-√（1-2αs）

0.047

0.0186

As=fcbf'ξh0/fy（mm2）

1991

787

ρ=As/bh0（%）

1.30

0.52

fcbh0²（KN·m）

893.04

αs=KM/fcbh0²

0.387

ξ=1-√（1-2αs）

0.525

ρ=ξfc/fy（%）

1.68

As=ρbh0（mm2）

2562

选配钢筋

22+2

22+4

18+3

实配钢筋面积

As（mm2）

2029

2724

848

5.6斜截面承载力计算（计算横向抗剪钢筋）

截面腹板高度与腹板宽度之比hw/b=（610-80）/250=2.12＜4，为防止发生斜压破坏和避免在使用阶段过早地出现斜裂缝构件尺寸应满足要求：

KV≤0.25fcbh0

主梁斜截面受剪承载力计算

计算内容

钢筋计算点

A支座

B支座左侧

B支座右侧

V（KN）

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