钢筋混凝土结构课程设计--厂房单向板设计-毕业论文.doc

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《钢筋混凝土结构课程设计》

题 目： 壹号厂房单向板设计

II

1 基本情况
壹号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25,水泥砂浆容重20，石灰砂浆容重17，分项系数。可变荷载，楼面均分布荷载为7.5，分项系数。
材料选用：混凝土采用C30（=14.3，=1.43）
钢筋 主梁、次梁采用HRB335级（=300）钢筋，其它均用HPB300级（=270）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所示。

根据构造要求，板厚取
次梁截面高度应满足h= ~ = ~ =266~400mm
取h=400mm，截面宽度取为b=200mm。
主梁的截面高度应满足h= ~ = ~ =380~570mm
取截面高度h=500mm，截面宽度取为b=250mm。

20

2 单向板结构设计
2.1 板的设计
2.1.1板、次梁、主梁的截面尺寸确定:
根据构造要求，板厚取
次梁截面高度应满足h= ~ = ~ = 266~400mm
取h=400mm，截面宽度取为b=200mm。
主梁的截面高度应满足h= ~ = ~ =380~570mm
取截面高度h=500mm，截面宽度取为b=250mm。
2.1.2板的计算简图：

2.1.3荷载计算：
取1m宽板带计算：
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: 7.5
设计值总值: =12.936

2.1.4内力计算：
次梁的截面，板在墙上的支撑长度为，则板的计算跨度为：
边跨

中间跨
跨度差
连续板各截面弯矩计算
截面
1
边跨跨内
B
离端第二支座
2
中间跨跨内
C
中间支座
弯矩计算系数

计算跨度

2.1.5配筋计算：
截面承载力计算

C30混凝土，=14.3。HPB300钢筋，=270，
连续板各截面的配
截面位置
边区板带（1-2，5-6轴线间）
中间区板带（2-5轴线间）
边跨跨内

离端第二支座

离端第二支跨跨内、中间跨跨内
中间支座
边跨跨内
离端第二支座
离端第二跨跨内、中间跨跨内
中间支座
M（）
3.48
-3.48
2.34
-2.67
3.48
-3.48
0.82.34=1.87
0.8(-2.67)=-2.14

0.067
0.067
0.045
0.052
0.067
0.067
0.036
0.041

0.069
0.069
0.046
0.054
0.069
0.069
0.037
0.042

219
219
146
172
219
219
118
134
选配钢筋
6/8@170
6/8@170
6@190
6@160
6/8@170
6/8@170
6@200
6@200
实配钢筋面积
228
228
149
177
228
228
141
141
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；

所以，
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

式中—折算永久荷载标准值，
—折算可变荷载标准值，
—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。
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，光面钢筋的相对粘结特征系数，C30混凝土抗拉强度标准值；保护层厚度c=15mm<20mm,取c=20mm，计算过程见表2，裂缝宽度均小于一类环境规范规定值。

板的裂缝宽度验算
截面
1
B
2
C
3

2.32
-3.05
1.30
-2.42
1.59

228
228
149
149
149

202.9
266.8
170.6
317.5
208.6

0.01
0.01
0.01
0.01
0.01

0.456
0.610
0.334
0.689
0.474
(mm)
11.43
11.43
8.57
8.57
8.57
(mm)
129.44
129.44
106.56
106.56
106.56
(mm)
0.108
0.191
0.055
0.210
0.095
注: ,取。
板的挠度验算
截面的短期刚度由下式确定：

式中，，矩形截面，各截面的短周期刚度如下表所示。
截面
1
B
2
C
3

219
219
146
146
146

0.456
0.610
0.334
0.689
0.474

0.0037
0.0037
0.0024
0.0024
0.0024

1.882
1.567
1.612
1.010
1.305
由表2可见，与很接近，满足0.5<<2,按《混凝土结构设计规范》可取整跨刚度为计算挠度，这样的简化使挠度计算大为方便。
长期刚度按下式确定

其中，

第一跨挠度最大，对于等跨连续板可只验算该跨挠度。永久荷载满布，可变荷载在1，3，5跨布置，又相应表格查的相应的挠度系数分别是和，于是挠度：

2.1.6绘制板的配筋示意图：

2.2 次梁的设计
2.2.1确定计算跨度及计算简图。

当按塑性内力重分布计算时:
计算跨度
边跨

取=4.675
中间跨

跨度差

2.2.2荷载计算：
恒荷载设计值
由板传来
次梁自重
梁侧抹灰

活荷载设计值
由板传来
合计

2.2.3内力计算：
连续次梁弯矩计算
截面
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩计算系数

计算跨度

连续次梁剪力计算
截面
A
边支座
B（左）
离端第二支座
B（右）
离端第二支座
C
中间支座
剪力计算系数

0.45
0.6
0.55
0.55
净跨度
=4.675
=4.675
=4.55
=4.55

54.67
74.81
66.74
66.74
2.2.4正截面强度计算：
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，又，故取
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=365mm。
判别T型截面类型：

各跨跨中均属于第一类T型截面。
次梁正截面受弯承载力计算
截面
边跨跨中（1）
离端第二支座（B）
离端第二跨跨中（2）
中间跨跨中（3）
中间支座（C）
弯矩设计值（）
53.00
53.00
34.51
-39.44

0.160
0.160
0.091
0.104

0.175
0.175
0.096
0.110
选配钢筋

564.2
1044
334.0
383
实际配筋
512
322
312
412

=565
=1140
=339
=452
计算结果表明均小于0.35，符合塑性内力重分布的条件。
，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
，
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6双箍，计算支座B左侧截面，。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，，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，实际配箍率，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；折算可变荷载。变形钢筋的相对粘度特征系数，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，裂缝宽度的计算过程见表2，各截面的裂缝宽度均满足要求。
次梁的裂缝宽度验算
截面
1
B
2
C
3

41.00
-51.55
24.54
-41.48
28.65

565
565
339
402
339

245.32
308.45
227.96
324.94
266.14

0.0141
0.0141
0.0100
0.0101
0.0100

0.722
0.799
0.629
0.702
0.609
(mm)
12
12
12
12
12
(mm)
115.59
115.59
143.5
142.54
143.5
(mm)
0.208
0.264
0.195
0.276
0.221
由荷载标准组合产生的跨中和支座弯矩：

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，；
；
。
长期刚度：

其中，

挠度系数与板相同，挠度：

2.2.5根据计算结果和构造要求，绘制次梁配筋示意图:

2.3 主梁的设计
2.3.1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350mm350mm；墙、柱为主梁的铰支座，主梁连续梁计算。

计算跨度：
边跨

取最小值
中间跨

跨度差
（5.715-5.7）/5.7=0.26%<10%，则可以按等跨连续梁计算。
2.3.2荷载计算：
荷载设计值：
由次梁传来 8.174.8=39.22
主梁自重 1.20.25（0.65-0.08）1.9172=8.13
梁侧抹灰 1.20.015（0.65-0.08）1.9172=0.67
G=48.02
活荷载设计值：
由次梁传来Q=18.54.8=88.8
G+Q=136.82

2.3.3内力计算：
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：

主梁弯矩计算
项次
荷载简图

①

②

③

④

⑤

基本不利内力
①+②
213.63
166.37
-140.68
-48.93
-48.93
-140.68
①+③
44.64
-2.63
-140.68
119.61
119.61
-140.68
①+④
183.18
106.48
-230.91
66.97
104.43
-118.38
①+⑤
51.9
12.6
-118.38
104.43
66.97
-230.91

主梁剪力值计算
序号
计算简图

①

②

③

④

最不利内力
①+②
112.1
-161.54
48.02
①+③
96.38
-177.26
156.53
①+④
27.3
-68.74
117.99

2.3.4主梁正截面和斜截面承载力计算：
主梁正截面受弯承载力计算
跨内按T形截面计算，其翼缘宽度为：

取=1210mm，取。
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表
截面
1
B
2
弯矩设计值（）
213.63
-203.55
119.61
-48.93

0.064
0.294
0.032
0.063

0.9669
0.8200
0.9837
0.9674

1673.8
1880.5
871.6
362.6
选配钢筋
620
620
320
220
实配钢筋面积（）
1884
1884
942
628

主梁斜截面受剪承载力的计算
（1）验算截面尺寸
，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6@150双箍
,可知B截面上的剪力与刚好，现配两根弯起，220，面积为628。
验算最小配箍率
>
，满足要求。
主梁裂缝宽度验算
受弯构件的受力特征系数，变形钢筋的相对粘结特征系数，C30混凝土抗拉强度标准值；保护层厚度c=25mm。主梁各截面的裂缝宽度验算过程见表2，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：

截面
1
B
2

178.6
-204.01
93.12
-36.46

1884
1884
942
628

247.6
282.9
244.35
143.5

0.0301
0.0301
0.0151
0.0100

0.9247
0.947
0.7459
0.1895
(mm)
20
20
20
20
(mm)
100.8
100.8
153.46
207.5
(mm)
0.219
0.256
0.180
0.054
主梁的挠度验算
按等刚度跨度连续梁计算边跨跨中挠度。
短期刚度：

其中，；
；
。

其中，
挠度系数与板相同，挠度：

2.3.5根据计算结果及构造要求绘制主梁配筋示意图。

3 心得体会
《钢筋混凝土结构课程设计》是一门综合性面很强涉及面很广的课程，他涉及到了《钢筋混凝土结构》，《房屋建筑学》及《工程力学》等课程的内容。在进过两个月的准备和一个半星期的努力，今天终于在规定的时间内紧张而又快乐的完成了《钢筋混凝土结构课程设计》的离线作业，通过这次课程设计，我学会了许多的知识，感受颇深。
首先根据《现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计指导书》要求自行设计厂房的尺寸，板的布置情况等等内容。然后依次对板、次梁及主梁的恒载及可变荷载内力计算结果进行荷载组合计算；然后按承载能力要求为各构件进行配筋设计，并进行强度验算确定其是否满足要求。我们原以为很简单的就能做出来，但是最初还是有点无从下手的感觉。当然这个除了可能是对于知识掌握的不牢靠，很大部分却是第一次接触这种运用上的恐惧。似乎总是不相信自己能做好，要不停的翻书，不停的上网收集资料，不停论证，最后才畏首畏尾的下手。不过这却也可以从另外一个方面看出来大家对这次的重视，未尝不是一件好事。
  设计时，书本上都是有例题的，依葫芦画瓢自然被用了上来，可一碰到有出入的地方却又是要研究一番的。因为我觉得所谓设计至少要能明白每一部都是什么意思才能进行。就比如主梁的作用效应组合值、截面的几何特性、各项预应力损失等。当然在设计时也会碰到各种问题，由于在配筋时出现了问题，导致我后面在进行正截面承载力计算时，跨中截面不能满足要求，究其原因原来是钢筋配置偏少，导致受压区高度偏低。在后来的演示实验中，我更是发现自己在设计中存在的问题并进行了更正。设计时只是纯粹的设计，没有考虑施工的难度和可行性，而这些在实际施工运营期间对主梁有着十分重要的影响。因此在设计时，要多思考，考虑方案的可行性及可靠性以及安全性。
说起CAD更是惭愧，以为自己是学的不错了，可是这次一下手才发现怎么都达不到自己的目的。一些看起来很简单的东西，可是操作起来就是很麻烦，出的错一次又一次，“纸上得来终觉浅，知是此事要躬行”有些东西确是需要熟能生巧的。而我们千万不要总是觉得自己看着表面知道便懒得动手，其实你只要一动手会发现，很多细节东西自己都是模棱两可，要完完整整的做出一个设计不是一件容易的事情。我们要学的不仅仅是做一件事的能力，更多的是静下心来做出一件成果，不达目的不罢休的职业态度。这也是此次课程设计我最大的体会。