钢筋混凝土结构课程设计书.doc

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钢筋混凝土结构课程设计书

屋面为不上人屋面,屋面活荷载标准值为0.5kN/；设计时取楼面活荷载、横向及纵向的柱网尺寸为设计参数,其中：

根据该工厂的使用要求,楼面活荷为4.0kN/,横向柱网尺寸取为：

6.6m,纵向柱网尺寸与横向柱网相同。

1.2设计条件：

1.2.1结构类型：

砌体结构

1.2.2建筑材料：

1.2.2.1屋面做法：

〔自上而下

1：

2.5水泥砂浆砌膨胀珍珠岩单拱隔热板40mm厚〔重度不大于14kN/；

粒混凝土找坡〔坡度2%,最薄处20mm厚、重度不大于14kN/

1：

2.5水凝砂浆找平20mm厚〔重度20kN/

现浇钢筋混凝土板,板底抹灰15mm厚〔重度17kN/

1.2.2.2楼面做法：

〔自上而下

10mm厚耐磨地砖〔重度22kN/；

1：

3水泥砂浆找平20mm厚

现浇钢筋混凝土楼板,板底混合砂浆抹灰20mm厚

楼盖建筑平面

2.楼盖的结构平面布置：

主梁沿横向布置,次梁沿纵向布置。

主梁跨度为6.6m,次梁的跨度为6.6m,主梁每跨布置两根次梁,板的跨度为2.2m,/=6.6/2.2=3,因此按单向板设计。

按跨高比条件,要求板厚h2200/40=55mm,对工业建筑的楼盖板,要求h70mm,取板厚h=80mm。

次梁截面高度应满足h=/18～/12=6600/18～6600/12=367～550mm。

考虑到楼面可变荷载比较大,取h=500mm。

截面宽度取b=200mm

主梁截面高度应满足h=/15～/10=6600/15～6600/10=440～650mm。

截面宽度为b=300mm

楼盖板结构平面布置图

3.板的设计

3.1楼盖板的设计

已如前述,轴线①～②、⑤～⑥的板属于端区格单向板；轴线②～⑤的板属于中间区格单向板。

3.1.1荷载

板的永久荷载标准值

10mm厚耐磨地砖0.01×22=0.22kN/

80mm现浇钢筋混凝土板0.08×25=2kN/

20mm1：

3水泥砂浆找平0.02×20=0.4kN/

20mm板底混合砂浆抹灰0.02×17=0.34kN/

小计2.96kN/

板的可变标准荷载值4kN/

永久荷载分项系数取1.2或1.35,因楼面可变荷载标准值等于4.0kN/,所以可变荷载分项系数应取1.4。

于是板的

荷载总计算值

①q=+=1.35×2.96+0.7×1.4×4=7.916kN/

②q=+=1.2×2.96+1.4×4=9.152kN/

由于②>①,所以取②q=9.152kN/,近似取q=9kN/

3.1.2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=2000mm

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

3.1.3弯矩计算值

由表11-1可查得,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

3.1.4正截面受弯承载力计算

环境类别为一级,C30混凝土,板的最小保护层厚度c=15mm。

板厚80mm,=80-20=60mm；板宽b=1000mm。

C30混凝土,=1.0,=14.3kN/；HPB235钢筋,=210N/。

板配筋计算的过程于下表。

楼面板的配筋计算

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〔

Φ8160

=314.0

Φ8160

=314.0

Φ6/8160

=246.0

Φ6/8160

=246.0

轴线

②～⑤

计算配筋〔

=b/

273.7

273.7

147.1

166.7

实际配筋〔

Φ8160

=314.0

Φ8160

=314.0

Φ6/8160

=246.0

Φ6/8160

=246.0

*对轴线②～⑤间的板带,其跨截面2、3和支座截面的弯矩设计值都可折减20%。

为了方便,近似对钢筋面积乘以0.8.

计算结果表明,支座截面的均小于0.35,符合塑性力重分布的原则；/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。

屋面板结构平面布置图

3.2屋面板的设计

3.2.1荷载

板的永久荷载标准值

40mm1：

2.5水泥砂浆砌膨胀珍珠岩单拱隔热板0.04×14=0.56kN/

≥20mm粒混凝土找坡〔0.02+0.02+0.02×××14=1.666kN/

20mm1：

2.5水泥砂浆找平0.02×20=0.4kN/

80mm钢筋混凝土板0.08×25=2kN/

15mm板底混合砂浆抹灰0.015×17=0.255kN/

小计4.881kN/

板的可变荷载标准值0.5kN/

荷载总计算值

①q=+ψ=1.35×4.881+0.7×1.4×0.5=7.079kN/

②q=+=1.2×4.881+1.4×0.5=6.557kN/

由于①>②,所以取①q=7.079kN/,近似取q=7kN/

3.2.2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。

按弹性计算,板的计算跨度：

边跨=1.025+b/2=1.025×〔2200-100-120+200/2=2130mm＞+=2120mm,取=2120mm

中间跨==2200mm

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

3.2.3弯矩计算值

由表11-1可查得,板的弯矩系故

=0.078×6.589×+0.100×0.49×=2.53kN·m

=0.033×6.589×+0.079×0.49×=1.24kN·m

=0.046×6.589×+0.085×0.49×=1.67kN·m

=-0.105×6.589×-0.119×0.49×=-3.39kN·m

=-0.079×6.589×-0.111×0.49×=-2.78kN·m

3.2.4正截面受弯承载力计算

环境类别为二级a类,C30混凝土,板的最小保护层厚度c=20mm。

板厚80mm,=80-25=55mm；板宽b=1000mm。

C30混凝土,=1.0,=14.3N/；HPB235钢筋,=210N/。

板配筋计算的过程于下表。

屋面板的配筋计算

截面

1

B

2

C

3

弯矩设计值〔kN·m

2.53

-3.39

1.24

-2.78

1.67

=/〔b

0.058

0.078

0.029

0.064

0.039

=1-

0.060

0.081

0.029

0.066

0.040

轴线

①～⑥

计算配筋〔

=b/

224.7

303.4

108.6

247.2

149.8

实际配筋〔

Φ6/8160

=246.0

Φ8160

=314.0

Φ6/8160

=246.0

Φ8160

=314.0

Φ6/8160

=246.0

计算结果表明,支座截面的均小于0.35；/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。

4.次梁设计

按考虑塑性力重分布设计。

根据本车间楼盖的实际使用情况,楼盖的次梁和主梁的可变和在不考虑梁从属面积的荷载折减。

4.1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

4.1.2计算简图

次梁在砖墙上的支承长度为240mm。

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,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。

4.2力计算

由表11-1、表11-3可分表查得弯矩系数和剪力系数。

弯矩设计值：

=-=〔g+q/11=22.99×/11=86.95kN·m

=-〔g+q/14=-22.99×/14=-65.18kN·m

=〔g+q/16=22.99×/16=57.03kN·m

剪力设计值：

=0.45〔g+q=0.45×22.99×6.33=65.49kN

=0.60〔g+q=0.60×22.99×6.33=87.32kN

==0.55〔g+q=0.55×22.99×6.3=79.66kN

4.3承载力计算

4.3.1正截面受弯承载力

正截面受弯承载力计算时,跨按T形截面计算,翼缘宽度去=/3=6600/3=2200mm；又=b+=200+2000=2200。

故取=2200mm。

除B截面纵向钢筋排两排布置外。

其余截面均布置一排。

环境类别为一级,C30混凝土,梁的最小保护厚度c=25mm,一排纵向钢筋=500-35=465mm二排纵向钢筋=5000-60=440mm。

C30混凝土,=1.0,=14.3N/,=1.43N/；纵向钢筋采用HRB335钢,=300N/,箍筋采用HPB235钢,=210N/。

正截面承载力计算过程列于下表。

经判别跨截面均属于第一类T形截面。

次梁正截面受弯承载力计算

截面

1

B

2

C

弯矩设计值〔kN·m

86.95

-86.95

57.03

-65.18

=/〔b或

=/〔

=0.013

=0.157

=0.008

=0.105

=1-

0.013

0.172〈0.35

0.008

0.111

=b/或=/

633.9

721.5

390.1

492.1

选配钢筋

〔

218+114弯

=622.9

220+112弯

=741.1

214+112弯

=421.1

216+112弯

=515.1

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。

4.3.2斜截面受剪承载力

斜截面受剪承载力计算包括：

截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验算。

验算截面尺寸：

=-=465-80=385mm,因/b=385/200=1.925＜4,截面按下式验算：

0.25b=0.25×1×14.3×200×465=332.48×N＞=87.32×N,截面满足要求。

验算是否需要按计算配置箍筋

0.7b=0.7×1.43×200×465=93.093×N＞=87.32×N构造配筋,选用Φ6160

===0.17%=0.24×=0.24×=0.16%

采用Φ6双支箍筋,计算支座B左侧截面。

调幅后受剪承载力应加强梁局部围将计算的箍筋面积增加20%或箍筋间距减小20%。

现调整箍筋间距s=0.8×160=128mm最后取箍筋间距s=130mm。

为了方便施工,沿梁长度不变。

验算配筋率下限值：

弯矩弯矩调幅时要求的配筋率下限为：

0.3=0.3×14.3/210=0.20%。

实际配筋率==56.6/〔200×130=0.22%＞0.20%满足要求。

5.主梁设计

主梁按弹性方法设计

5.1荷载设计值

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

5.2计算简图

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,因跨度相差不超过10%,故可利用附表6-2计算力

主梁的计算简图

5.3力设计值及包络图

5.3.1弯矩设计值

弯矩M=G+Q式中系数、由附表6-2相应栏查得

=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

5.3.2剪力设计值

剪力V=G+Q式中系数、由附表6-2相应栏查得

=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

5.3.3弯矩、剪力包络图

弯矩包络图：

①第1、3跨有可变荷载,第2跨没有可变荷载。

由附表6-2知支座B或C的弯矩值为

==-0.267×83××81×6.64=-218.68kN·m在第1跨以支座弯矩=0,=-218.68kN·m的连线为基线。

作G=83kN,Q=81kN的简支梁弯矩图,得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：

〔G+Q+=〔83+81×6.64-=290.09kN·m〔与前面计算的=289.91kN·m接近

〔G+Q+=〔83+81×6.64-=217.2kN·m

在第2跨以支座弯矩=-218.68kN·m,=-218.68kN·m的连线作为基线,作G=83kN,Q=0的简支弯矩图,得集中荷载作用点处的弯矩值：

G+=×83×6.60-218.68=-36.08kN·m

②第1、2跨有可变荷载,第3跨没有可变荷载

第1跨：

在第1跨以支座弯矩=0,=-314.42kN·m的连线为基线。

作G=83kN,Q=81kN的简支梁弯矩图,得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：

〔83+81×6.64-=258.18kN·m

〔83+81×6.64-=153.37kN·m

在第2跨：

=-0.267×83××81×6.64=-195.02kN·m以支座弯矩=-314.42kN·m,=-195.02kN·m的连线为基线,作G=83kN,Q=81kN的简支梁弯矩图,得

〔G+Q++〔-=〔83+81×6.64-195.02+〔-314.42+195.02=88.37kN·m

〔G+Q++〔-=〔83+81×6.64-195.02+〔-314.42+195.02=128.17kN·m

③第2跨有可变荷载,第1、3跨没有可变荷载

==-0.267×83××81×6.64=-218.68kN·m

第2跨两集中荷载作用点处可变弯矩分别为：

〔G+Q+=〔83+81×6.64-218.68=144.31kN·m〔与前面计算的=144.27kN·m接近

第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：

G+=×83×6.64-×218.68=110.81kN·m

G+=×83×6.64-×218.68=37.92kN·m

④在第1跨有可变荷载,在第2、3跨没有可变荷载

由附表6-2知支座B或C的弯矩值

=-0.267×83×6.64-0.178×81×6.64=-242.88kN·m

=-0.267×83×6.64+0.044×81×6.64=-123.48kN·m

在第2跨以支座弯矩=0,=-242.88kN·m的连线为基线,作G=83kN,Q=81kN的简支梁弯矩图,得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：

〔G+Q+=×〔83+81×6.64-×218.68=282.03kN·m

〔G+Q+=×〔83+81×6.64-×218.68=201.07kN·m

在第2跨以支座弯矩=-242.88kN·m,=-123.48kN·m的连线作为基线,作G=83kN,Q=0的简支梁弯矩图,得第1个和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：

G+〔-+=×83×6.6+〔-242.88+123.48-123.48=-20.48kN·m

G+〔-+=×83×6.6+〔-242.88+123.48-123.48=-19.32kN·m

弯矩包络图如下〔a所示。

剪力包络图：

①第1跨

=130.99kN；过第1个集中荷载后为130.99-83-81=-33.01kN；过第2个集中荷载后为-33.01-83-81=-197.01kN

=-211.35kN；过第1个集中荷载后为-211.35+83+81=-47.35kN；过第2个集中荷载后为-47.35+83+81=116.65kN

②第2跨

=181.98kN；过第1个集中荷载后为181.98-83=98.98kN。

当可变荷载仅作用在第2跨时

=1.0×83+1.0×81=164kN；过第1个集中荷载后为164-83-81=0。

剪力包络图如下〔b所示

主梁的力包络图

〔a弯矩包络图；〔b剪力包络图

5.4承载力计算

5.4.1正面受弯承载力

跨按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。

截面

1

B

2

弯矩设计值〔kN·m

289.91

-314.42

144.27

-36.08

=/〔b或

=/〔

=0.024

=0.03

=0.012

=0.022

=〔1+/2

0.988

0.985

0.994

0.989

=/

1590.4

1834.5

786.7

197.7

选配钢筋

〔

220+322弯

=1768

320+322弯

=2081

220+120弯

=942.2

220

=628

主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。

5.4.2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Φ8200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,附加箍筋布置围s=2+3b=2×150+3×200=900mm。

取附加箍筋Φ8200双肢,则在长度s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1Φ18,=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2Φ14,308/〔300×570=0.18%＞0.1%,满足要求

主梁边支座需设置梁垫,计算从略。

6.绘制施工图

板的配筋图

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次梁配筋图

7.对主梁挠度与裂缝宽度的计算

7.1对主梁挠度的计算

简化将梁为简支梁来计算,综合其有矩形截面与T型截面的计算,故有

7.1.1对支座B的配筋面积计算

由已知可得=2081,按矩形截面进行计算,=0.5

由计算可求得=13.6kN/m,=8.8kN/m

⑴求和

=+=×13.6×+×8.8×

=75+48.5=123.5kN·m

=+=×13.6×+×0.5×8.8×6.64

=75+24.25=99.25kN·m

⑵计算有关系数

==×=0.08

===0.021＞0.01

===117.6

××=0.571

⑶计算

===1.05×N·

⑷计算B

B==×1.05×=5.82×N·

⑸变形验算

==×=9.75mm

查附表5-1知,=1/200=0.005

=9.75/6640=0.001＜0.005变形满足要求。

7.1.2对第二跨中配筋面积计算

由已知可得=942.2,按T型截面进行计算

⑴求和

=+=×13.6×+×8.8×=122kN·m

=+=×13.6×+×8.8×=98kN·m

⑵