钢筋混凝土结构课程设计

1 基本情况

本设计XXXXXXXXX ，进行设计计算。重庆三元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3kN/m ，分项系数 1.3K γ=。

材料选用：混凝土采用C30（c f =2N/mm ，t f =2N/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,次梁的跨度是。梁每跨内布置两根次梁。其间距是。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4800480026640018

121812l

l h mm =

== 取h=400mm ，截面宽度取为b=200mm 。 主梁的截面高度应满足5700

5700

380~57015

1015

10

l 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

板的设计

按塑性分析法计算内力。 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 ?=

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 +=

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 1.722

22

n h l l 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

01000,80,802060b mm h mm h mm ===-=。C30混凝土，c f =2N/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

所以，2,min min 0.238%100080190.4s A bh mm ρ==??=

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

式中'k g —折算永久荷载标准值，'/2 2.6557.5/2 6.405/k k k g g q kN m =+=+=

'k q —折算可变荷载标准值，'/27.5/2 3.75/k k 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：

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

0.01te <=0.01te 板的挠度验算

截面的短期刚度由下式确定：

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。

由上表可见，B B 与1B 很接近，满足1B

其中，''2

210(0.0780.1)(0.0787.9650.13) 1.72 2.725q k k M g q l kN 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：

次梁的设计 次梁计算 次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。 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 ??-??= 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 +=

内力计算 计算跨度

边跨

0.25

4.80.12 4.5552n l m m m m =--

=

1.025 4.669 4.675n l m m

=> 取0l =

中间跨0 4.80.25 4.55n l l m m m ==-=

跨度差00

00(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。

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

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 3

3

f 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：

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

min 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。 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：

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:

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。

次梁的裂缝宽度验算

次梁的折算永久荷载' 6.80814.23/410.37/k g kN m =+=；折算可变荷载

'3

14.2310.67/4

k q kN m =?

=。变形钢筋的相对粘度特征系数 1.0ν=，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 1.9cr α=，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

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：

其中，30/565/(200365)8.310s A bh ρ-==?=?； 54/ 2.010 2.8107.14E s c E E α==???=；

'''0

()(1600200)80

1.647200365

f f

f

b b h bh γ--?=

=

=?。

长期刚度：

其中，21(0.0789.6540.18.538) 4.67535.12q M kN m =?+??= 挠度系数与板相同，挠度：

主梁的设计

主梁按弹性理论设计。 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 ?kN 主梁自重 ??（）???=kN 梁侧抹灰 ??（）???=kN G=kN

活荷载设计值：

由次梁传来Q=?kN kN 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0.35

5.70.12 5.4052

n l m =--

= ∴取最小值 0 5.715l m =

中间跨： 5.70.35 5.35n l m =-=

跨度差 （）/=%<10%，则可以按等跨连续梁计算。

主梁的计算简图见图2-3。

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：

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

跨内按T 形截面计算，其翼缘宽度为：

取'f b =1210mm ，取050060440h mm =-=。

判别T 形截面类型：

故属于第一类T 形截面。

主梁正截面承载力的计算

（1）验算截面尺寸

'044080360,/360/300 1.24w f w h h h mm h b =-=-===<，截面尺寸按下式验

算：

截面尺寸满足要求。 （2）计算所需腹筋

采用φ6@150双箍

000.7 1.00.7 1.43250440 1.027*******.48/150189.69sv

cs t yv

A V f bh f h kN s

=+=???+???=112.1,177.26,156.33A cs Bl cs Br cs V kN V V kN V V kN V =<=<=<,可知B 截面上的剪力与cs V 刚好，现配两根弯起，2φ20，面积为6282mm 。

验算最小配箍率

3/()100.48/(250200) 2.0010sv sv A bs ρ-==?=?> 30.24/0.24 1.43/270 1.2710t yv f f -=?=?，满足要求。

主梁裂缝宽度验算

受弯构件的受力特征系数 1.9cr α=，变形钢筋的相对粘结特征系数

1.0ν=，C30混凝土抗拉强度标准值2

2.01/tk f N mm =；保护层厚度c=25mm 。

主梁各截面的裂缝宽度验算过程见表2-10，各截面的裂缝宽度均满足要求。

表中B 支座边缘弯矩标准值：

表2-10 主梁各截面的裂缝宽度验算过程

按等刚度跨度连续梁计算边跨跨中挠度。短期刚度：

其中，0/1884/(250440)0.0173s A bh ρ==?=； 54/ 2.010 2.8107.14E s c E E α==???=；

'''

()(1220300)80

0.9556175440

f f

f

b b h bh γ--?=

=

=?。

其中，155.80.8112.8146.04k M kN m =+?= 挠度系数与板相同，挠度：