1、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： 年 级： 学 号： 学 生：指导教师：土木工程年 季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。40 40l 次梁截面高度应满足 h 184800 266 400mm1215l 570010 155700 380 570mm 10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 25kN/m3 ,水泥砂浆容重 20kN
2、/m3 ，石灰砂浆容重 17kN/m3 ，分项系数 1.2 。可变荷载，G楼面均分布荷载为 7.5kN/m3 ，分项系数 1.3 。K材料选用：混凝土采用 C30（ f =14.3 N/mm 2 ，f =1.43 N/mm 2 ）；钢筋 主梁、c t次梁采用 HRB335 级（f =300 kN/m 2 ）钢筋，其它均用 HPB300 级（f =270 kN/m 3 ）y钢筋。主梁沿房屋的横向布置，y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h 80mm l 1900 47.5mml 4
3、80012 18取 h=400mm ，截面宽度取为 b=200mm。l主梁的截面高度应满足 h 取截面高度 h=500mm ，截面宽度取为 b=250mm。图 1-1 楼盖布置图q0 n 2 2 2a 0.2 0.12n 2 2 22 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 80mm 钢筋混凝土板 15mm 厚石灰砂浆抹灰活荷载标准值横荷载设计值活荷载设计值合计0.02m 20kN / m3 0.4kN / m20.08m 25kN / m3 2.0kN / m20.015m17kN / m3 0.255kN
4、 / m2g 2.655kN / m2k 7.5kN / m2kg 1.2 2.655 3.186kN / m2q 1.3 7.5 9.75kN / m2g q 12.936kN / m22.1.3 内力计算次梁的截面200mm 400mm ，板在墙上的支撑长度为 120mm ，则板的计算跨度 为：边跨 l l h 1.9 0.12 0.2 0.08 1.72ml 1.9 0.12 1.74m l 1.72m 0中间跨 l 1.9 0.2 1.7m0跨度差(1.72 1.7) /1.7 1.2 0 10 0 说明可按等跨连续板计算内力。 取 1m 宽板作为0 0计算单元，计算简图如图 2-1
5、所示。g q 12.936kN / m2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弯矩计算系数m计算跨度l0M (g q)l2m 01边跨跨内111l 1.72m03.48B离端第二支座111l 1.72m0-3.482中间跨跨内116l 1.7m02.34C中间支座114l 1.7m0 2.672.1.4 截面承载力计算b 1000mm, h 80mm, h 80 20 60mm 。C30 混凝土， f =14.3N/mm2 。0 cHPB300 钢筋， f =270 kN/m 2 ，连续板各截面的配筋计算见表 2-2。y表 2-2 连续板各
6、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）离端边跨离端第二跨内支座跨跨内内0.8 2.34=3.481.87离端 第二 支跨 跨内、 中间 跨跨M （ kN/m2 ）0.8 (-2.67)=跨内、中间离端第二跨边跨跨内截面位置中间支座-2.67-3.48-3.48-2.14第二支座支座中间2.343.48 1 c 0 1 1 2s f bhs fy 6/81选配钢筋70实配钢筋面积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； (0.2%, 45f / f ) 45f / f 45 1.43 / 270 100% 0.238% min t
7、y max t y所以， A bh 0.238% 1000 80 190.4 mm2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s,min min2.1.5 板的裂缝验算s f bh2A 1 c 0 6200 6200 6/81 6 6 6/8 6/81701700.0690.0690.0690.0690.0520.0540.0450.0360.0670.0670.0670.0670.0460.0370.0410.042219219219219228228228228146149190160134172177118141141M70
8、M g l2 q l2k g k 0 q k 0式中 g 折算永久荷载标准值， g g q / 2 2.655 7.5/ 2 6.405kN / mk k k kq 折算可变荷载标准值， q qk k k/ 2 7.5 / 2 3.75kN / mg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； 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。 q由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩：M (0.078 6.405 0.1 3) 1.720 2 kN / m 2.32 kN / mkM (0.105 6.405 0.119 3) 1.7202 kN / m 3.05kN / m
9、BkM (0.033 6.405 0.079 3) 1.72 kN / m 1.30kN / m2kM (0.079 6.405 0.1113) 1.72 kN / m 2.42kN / mCkM (0.046 6.405 0.085 3) 1.72 kN / m 1.59kN / m3k受弯构件的受力特征系数 1.9 ，光面钢筋的相对粘结特征系数 0.7 ，C30 混cr凝土抗拉强度标准值 f 2.01N/ mm2 ；保护层厚度 c=15mm20mm, 取 c=20mm ，计算tkB s s 0 E A h21 3.5 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
10、宽度验算截面MkA / mm2s M / 0.87h A (N / mm2 ) k 0 s A / A te s te 1.1 0.65f / tk te sqd d / (mm)eqdcr s tew l / E (mm)12.32228202.90.010.45611.43129.440.108B-3.05228266.80.010.61011.43129.440.19121.30149170.60.010.3348.57106.560.055C-2.42149317.50.010.6898.57106.560.21031.59149208.60.010.4748.57106.560.09
11、5l (1.9c 0.08 eq ) (mm)max cr cr sq ssq注: 0.01 ,取 =0.01 。te te2.1.6 板的挠度验算截面的短期刚度由下式确定：s 1.15 0.2 6E f式中， E / E 210 103 / 3104 7 ，矩形截面 0 ，各截面的短周期刚度如下表E s c f所示。截面A / mm2s A / bh s 0B /1011 N mms0.00240.00240.00240.00370.00370.6890.4560.6100.3340.4741.5671.3051.6121.8821.010219219146146146CB231由上表可见，
12、 B 与B 很接近，满足 0.5 B B 2 B ,按混凝土结构设计规范可B 1 1 B 1取整跨刚度B1 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1 1k k 2 q k 21 1k 2 q k 20.644 102 2.655 17204 0.973 102 7.517204 lM ( 1) M sB MkB 2.322.72521 2.321.882 1011 8.64 1010 N mmq k其中， M (0.078 g 0.1q )l2 (0.078 7.965 0.13) 1.722 2.725kN m1q k k 0g g ( q ) 2.655 (0.8 7
13、.5) 7.965kN / mq q 0.8 7.5 3kN / m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 g 满布，可变荷载q 在k k1，3，5 跨布置，又相应表格查的相应的挠度系数分别是0.644 10 2 和0.973 10 2 ，于是挠度：f 0.644 102 g l4kB 0.973 102 q l4kB =8.45mm 8.6mm8.64 1010 8.64 1010 200ll 4.555m m 4.675m中间跨 0 n跨度差如图 2-2 所示。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 1
14、.9m 3.186 kN / m3 6.05kN / m2次梁自重 1.2 0.2m (0.4m 0.08m) 25kN / m3 1.92kN / m2梁侧抹灰 1.2 0.015m (0.4m 0.08m)17kN / m3 2 0.20kN / m2g 8.17kN/m 2活荷载设计值由板传来 q 1.9m 9.75kN / m3 18.5kN / m2合计 g q 26.67kN / m22.2.3 内力计算计算跨度边跨l 4.8m 0.12m 0.25 m 4.555m n 2a 0.24n 2 21.025l 4.669m 4.675mn取 0 =4.675l l 4.8m 0.2
15、5m 4.55m(4.675 4.55) / 4.55 2.7 0 0 10 0 0 ，说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图g q 26.67kN / m2取b l = 4800=1600mm ，又 b s 200 1700 1900mm ，故取 b 1600mmh 801 c f f 0 2 2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 连续次梁弯矩计算截面弯矩计算系数m计算跨度l0M (g q)l2m 01边跨跨中111l 4.675m053.00B离端第二支座111l 4.675m0-53.002中间跨跨中116l 4.55m034.51C中
16、间支座114l 4.55m0 39.44表 2-5 连续次梁剪力计算B （左）截面离端第二支座剪力计算系数0.6 v净跨度lnV (g q)l2n离端第二支座l =4.6750l =4.6750l =4.550l =4.550中间支座B （右）边支座54.6766.7466.7474.810.550.550.45ACv2.2.4 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1 1f 3 3 n 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： f b h (h f ) 1.0 14.3
17、1517 80 (365 ) 564.02kN m 53.00kN mA =1140 sA =339 sA =452 sA =565 ss min t y max t yc c 0 max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离 端 第 二 跨跨中（2）中 间 跨 跨 中（3）34.510.091s f bh21 c 00.096s334.0A 1 c 0s fy选配钢筋3 12弯矩设计值（ kN 1 1 2边跨跨中（1）中间支座（C）离端第二支座 f bh实际配筋（B） m ）截面5 123 224 12-39.440.17
18、50.17553.0053.00564.20.1600.1600.1040.1101044383M计算结果表明 均小于 0.35 ，符合塑性内力重分布的条件。A / (bh) 339 / (200 400) 0.42% (0.2%, 45f / f ) 45f / f 45 1.43 / 300 0.22%，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h h h 365 80 265mm, h / b 265/ 200 1.2 4 ，截面尺寸按下式验算：w 0 f w0.25 f bh 0.25 1.0 14.3
19、 250 365 362.20 kN V 74.81kN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， V 72.89kN 。由斜截面受剪承载力计算公式确Bl定箍筋间距 s:s 1.0f A hyvsv0V07fbh 1.0 270 100.48 3657481007143200365 5725.70mmcs t 0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， s 0.8 5725.7 4580.56 mm ，大于箍筋最大间距 200mm，最后取 s=200mm。3k 4（3）验算最小配箍率弯矩调幅时要求的配箍率下限为0.
20、3f / f 0.3 1.43/ 270 1.58 10 3 ，实际配箍率t yv A / (bs) 100.48 / (200 250) 2.50 10 3 ，满足最小配箍率的要求。 sv sv2.2.6 次梁的裂缝宽度验算次 梁 的 折 算 永 久 荷 载 g 6.808 14.23/ 4 10.37kN / m ； 折 算 可 变 荷 载kq 14.23 10.67kN / 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c=25mm。荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数 1.9 ，裂缝宽度的计算过程见表 2-7，各截面的裂cr缝宽度均满足要求。表 2-7 次梁的裂缝宽度验算
21、截面MkA / mm2s M / 0.87h A (N / mm2 ) sq k 0 s A / A te s te 1.1 0.65f / tk te sqd d / (mm)eqdcr s tew l / E (mm)141.00565245.320.01410.72212115.590.208B-51.55565308.450.01410.79912115.590.264224.54339227.960.01000.62912143.50.195C-41.48402324.940.01010.70212142.540.276328.65339266.140.01000.60912143.
22、50.221l (1.9c 0.08 eq ) (mm)max cr cr sq s由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩：M (0.078 10.37 0.110.67) 4.6752 kN / m 41.00kN / mkM (0.105 10.37 0.119 10.67) 4.6752 kN / m 51.55kN / mBkM (0.033 10.37 0.079 10.67) 4.5502 kN / m 24.54kN / m2kM (0.079 10.37 0.11110.67) 4.5502 kN / m 41.48kN / mCkM (0.046 10.37 0.085 10.6
23、7) 4.5502 kN / m 28.65kN / m3k2.2.7 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： s s 0 f f 1.647 。 f bh 200 36541.0035.12(2 1) 41.00M ( 1) M s1.145 1013 9.267 1013 N mm 21 1k k 4 q k 4q q 0.8 14.23 8.538kN / m0.644 102 g l4 0.973 10 2 q l4 =9.737mm 23.375mmB sE A h21.15 0.2 6 E135f2.0 105 565 3652 N1.15 0.772+0.2
24、+ 67.14 8.310-31351675mm2 1.145 1013 N mm2其中， A / bh 565 / (200 365) 8.3 10 3 ；s 0 E / E 2.0 105 2.8 104 7.14 ； E s c(b b)h (1600 200) 800长期刚度：MB k B q k其中， M (0.078 9.654 0.18.538) 4.6752 35.12 kN m1qg g ( q ) 6.808 0.814.23 9.654kN / m3 3k 4 q k 4挠度系数与板相同，挠度：f k kB B0.644 102 6.808 46754 0.973 10
25、2 14.23 46754 l9.267 1012 9.267 1012 2002.3 主梁的设计2.3.1 主梁计算主梁按弹性理论设计。2.3.2 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 8.17 4.8=39.22kN主梁自重 1.2 0.25 （0.65-0.08） 1.9 17 2=8.13kN梁侧抹灰 1.2 0.015 （0.65-0.08） 1.9 17 2=0.67kNG=48.02kN活荷载设计值：由次梁传来 Q=18.5 4.8=88.8kNG+Q=136.82kN2.3.3 计算简图主梁端部支承在砖墙上，支承长度为 370mm；中间
26、支承在柱上，钢筋混凝土柱截面为 350mm 350mm ； 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l 5.7 0.12 0.35 5.405m n 2b 0.35l 1.025l 1.025 5.405 5.715m0 n 2 2a b 0.37 0.35l l 5.405 5.765m0 n 2 2 2 2 取最小值 l 5.715m0中间跨： l 5.7 0.35 5.35mnl l b 5.35 0.35 5.7m0 n跨度差 （5.715-5.7）/5.7=0.26%10%，则可以按等跨连续梁计算。主梁的计算简图见图
27、2-3。2.3.4 内力计算及包络图内力计算可采用等跨连续梁的内力系数进行计算， 跨中和支座截面最大弯矩及 剪力按下式计算：M k Gl k Ql1 0 2V k G k Q1 2不同截面下的弯矩及剪力的计算见表 2-8、表 2-9。表 2-8 主梁弯矩计算 基 本 不 利荷载简图+kM10.24466.960.289146.67 0.044 22.320.229116.22kMa0.15542.540.244123.83 0.08945.170.12663.94 0.089 / 3 0.059 15.06213.6344.64183.1851.9 29.94166.37-2.63106.4812.6kMB 0.267 73.27 0.133 67.41 0.133 67.41 0.311 157.64 0.08945.11-140.68-140.68-230.91-118.38kM20.06718.38 0.133 67.310.200101.
