大工17秋钢筋混凝土结构课程设计答案.doc

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《钢筋混凝土结构课程设计》

题 目：三峡水电站厂房单向板设计

学习中心：
专 业： 土木工程
年 级： 2017年 秋 季
学 号：
学 生：
指导教师：

1 基本情况
本章需简单介绍课程设计的内容，包括厂房的尺寸，板的布置情况等等内容。
1．1设计资料
（1）楼面均布活荷载标准值：qk=10kN/m2。
（2）楼面做法：楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面（=20kN/m3），板底及梁用15mm厚石灰砂浆抹底（=17kN/m3）。
（3）材料：混凝土强度等级采用C25，主梁、次梁受力钢筋采用HRB335级钢筋，其他采用HPB235级钢筋。
1.2楼盖梁格布置及截面尺寸确定
确定主梁的跨度为6.3m，次梁的跨度为5.4m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.1m。楼盖结构的平面布置图如图所示。
按高跨比条件要求板的厚度h≥l/40=2300/40=57.5mm，对工业建筑的楼板，要求，所以板厚取。
次梁截面高度应满足=(1/18～l/12)=(1/18～1/12)=300～450mm，取h=400mm，截面宽b=(1/3～1/2)h=(1/3～1/2)×400=133～200mm，取b=180mm。
主梁截面高度应满足h=(1/14～1/8)l=(1/15～1/10)×6300=450～788mm，取hz=650mm，截面宽b=(1/3～1/2)hz=(1/3～1/2)×650=217～325mm，取b=250mm。柱的截面尺寸b×h=400×400 mm2。
2 单向板结构设计
2.1 板的设计
本节内容是根据已知的荷载条件对板进行配筋设计，按塑性理论进行计算。
（1）、荷载计算
恒荷载标准值计算，取1m宽板带计算：
面层 0.02×20=0.4kN/m
板自重 板厚×γ×1=0.08×25×1=2.0kN/m
板底抹灰 粉刷厚度×γ×1=0.015×17×1=0.255kN/m
永久荷载设计值： = 1.2（0.4 + 2 + 0.255） = 3.186
活载设计值： qk=10kN/m2×1.3=13kN/m
荷载设计值总值： gk+qk=16.186≈16.2kN/m
（2） 、跨度计算
取1m板宽作为计算单元，板的实际结构如图所示，由图可知：次梁截面为b=180mm，现浇板在墙上的支承长度为a=120mm，则按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：
中跨：l0=ln=2100-180=1920mm
边跨：按以下两项最小值确定
l0=ln+1/2hB=(2100-120-180/2)+80/2=1930mm
l0=Ln+1/2a=(2100-120-180/2)+120/2=1950mm
所以边跨板的计算取l0=1930mm。
板的计算简图如下所示。

（3） 内力计算

因边跨与中跨的计算跨度相差 ,小于10%，可按等跨连续板计算，由表可查得板的弯矩系数αM,，板的弯矩设计值计算过程见下表

板的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0
(m)
l01=1.930
l01=1.930
l02=1.920
l02=1.920
M=α(gk+qk)l02
(kN.m)
5.486
-5.486
3.732
-4.266
4.配筋计算
根据各跨跨中及支座弯矩可列表计算如下：
板宽b=1000mm，板厚h=80mm，αs=20mm，则h0=80-20=60mm，C25混凝土，α1=1.0，fc=11.9N/mm，HPB235钢筋，fy=210N/mm2。
位于次梁内跨上的板带，其内区格四梁整体连接，故其中间跨的跨中截面（M2、M3）和中间支座（Mc）计算弯矩可以减少20%，其他截面则不予以减少。
板的配筋计算
截面
1
B
2
C
M(kN.m)
M1
MB
M2
0.8M2
Mc
0.8Mc
5.486
-5.486
3.732
2.986
-4.266
-3.413

42.84
42.84
42.84
42.84
42.84
42.84

0.128
-0.128
0.087
0.070
-0.100
-0.080

0.137
-0.137
0.091
0.073
-0.106
-0.083

466
-466
310
249
-361
-283
选钢筋
φ10@160
φ10@180
φ8@140
φ8@180
φ8@130
φ8@170
实际配筋
AS=491mm2
AS=436mm2
AS=359mm2
AS=279mm2
AS=387mm2
AS=296mm2
最小配筋率ρ=As/bh=249/(1000*60)=0.42%＞ρmin=0.2%。
2.2 次梁的设计
本节内容是根据已知的荷载条件对次梁进行配筋设计，按塑性理论进行计算。
1.确定次梁计算跨度及计算简图
当按塑性内力重分布计算时，其计算跨度：
中跨：l0=ln=5400-250=5150mm
边跨：l0=1.025ln=1.025×(5400-120-250/2)=5284mm
l0=ln+a/2=(5400-120-250/2)+240/2=5275mm
边跨计算跨度上式计算中取小值，即l0=5275mm
当跨差不超过10%时，按等跨连续梁计算，计算简图如下：
2.荷载计算
由板传来： 3.186×2.1=6.691kN/m
次梁肋自重：0.18×(0.4-0.08)×25×1.2=1.728kN/m
次梁粉刷重：0.015×2×(0.4-0.08)×17×1.2=0.196
小计：g=8.615 KN/m
活荷载设计值：q=13*2.1=27.3 KN/m
荷载总设计值：q+g=27.3+8.615=35.915 KN/m ，取荷载为35.92 KN/m。
3. 内力计算
因边跨与中跨的计算跨度相差 ,小于10%，可按等跨连续板计算，由表可查得板的弯矩系数αM,，板的弯矩设计值计算过程见表

α值：
次梁弯矩值计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端支座
2
C
跨中支座
弯矩系数α
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
5275
5275
5150
5150
M=α(g+q)l02(kN.m)
90.86
-90.86
59.54
-68.05
β值：
次梁剪力值计算
截面位置
A
B左
离端第二支座
B右
离端第二支座
C
跨中支座
剪力系数β
0.45
0.6
0.55
0.55
净跨度
5.15
5.15
5.15
5.15
V=β((g+p)ln(kN)
83.24
110.99
101.74
101.74
其中，M=α(g+p)l02
V=β((g+p)ln
4.正截面强度计算
1）次梁跨中按T形截面计算，T形截面的翼缘宽度，按=5150/3=1717mm,且=2010+180=2190mm考虑,故取=1717mm。支座截面按矩形截面计算，梁高h=400mm，h0=400-35=365mm，翼缘厚hf=80mm。
判定是第几类T形截面：

均大于边跨跨中弯矩和中跨跨中弯矩，故属于第一类T形截面。
2）、钢筋截面计算如下
次梁正截面承载力计算如下：
次梁正截面承载力计算
截 面
1
B
2
C
M（）
90.86
-90.86
59.54
-68.05
或
0.035
0.318
0.022
0.209

0.036
0.397
0.022
0.237

895
1035
547
618
选 择 钢 筋
3φ20(弯1)
4φ20(弯2)
3φ16(弯1)
3φ18(弯1)
实 际 配 筋
941mm2
1256mm2
603mm2
763mm2
5.斜截面强度计算
次梁斜截面承载力计算如下：

次梁斜截面承载力计算
截 面
A

C
V（）
83.24
110.99
101.74
101.74

195.5kN＞83.24kN
截面满足
182.1kN＞110.99kN
截面满足
182.1kN＞101.74kN
截面满足
195.5kN＞101.74kN
截面满足
(kN)
64.9kN＜83.24kN
需配箍筋
60.5kN＜110.99kN
需配箍筋
60.5kN＜101.74kN
需配箍筋
64.9kN＜101.74kN
需配箍筋
箍筋肢数、直径
2φ6
2φ6
2φ6
2φ6

57
57
57
57

355.92
131.5
159.7
189.8
实配箍筋间距
150mm
不足150mm，用Asb补充
150mm
150mm

116.91kN＞83.24kN
108.9kN＜110.99kN
108.9kN＞101.74kN
116.9kN＞101.74kN

/
40.4mm2
/
/
选配弯起钢筋
由于纵向钢筋充足，可弯起1φ20
1φ20
由于纵向钢筋充足，可弯起1φ16
由于纵向钢筋充足，可弯起1φ18
实配钢筋面积
314.2mm2
314.2mm2
201.1mm2
254.5mm2
6.构造配筋要求：沿全长配置封闭式箍筋，每一根箍筋距支座边50mm处开始布置，在简支端的支座范围内各布置一根箍筋。
2.3 主梁的设计
本节内容是根据已知的荷载条件对主梁进行配筋设计，按弹性理论进行设计。

主梁内力计算按弹性理论计算。
1. 确定次梁计算跨度及计算简图
柱截面选用350mm×350mm，由于钢筋混凝土主梁抗弯刚度较钢筋混凝土柱大的多，故可将主梁视作铰支于钢筋混凝土柱的连续梁进行计算。主梁端部支承于砖壁柱上，其支承长度a=370。
则主梁计算跨度：
中跨： 。
边跨：ln1=0.025*(6300-350/2-120)=6005mm，
因为0.025ln1=0.025*(6300-350/2-120)=150.1<a/2=185mm
所以边跨取：，
，
边跨计算跨度取小值，即l0=6330mm；
因跨度相差不超过10%，可按等跨梁计算，计算简图如下：

2、荷载计算：
次梁传来的永久荷载：次梁恒载×主梁间距=8.615×6.3=45.57
主梁自重（折算成集中荷载）：1.2250.25（0.65-0.08）2.1=8.978 KN
梁底及梁侧抹灰（折算成集中荷载）：
1.2170.015（0.65-0.08）2 2.1=0.733 KN
永久荷载设计值合计：G = 55.281KN
由次梁传来可变荷载：Q=27.35.3 =144.69 KN
永久和可变荷载合计：G+Q=199.971 KN

3.内力计算
1)、
其中，可由书中表查取，L计算跨度，对于B支座，计算跨度可取相邻两跨的平均值。

主梁弯矩计算
项 次
荷载简图

①

②

/

③

/

④

⑤

/

()
组合项次
①+④
①+④
①+④
①+②
组合值
263.83
-331.28
148.63
-203.81

()
组合项次
①+②
①+③
①+③
①+⑤
组合值
306.9
-203.81
170.06
-77.06

2）、
其中，可由书中表查取，
主梁剪力计算
项 次
荷载简图

①

②

③

④

⑤

()
组合项次
①+②
①+④
①+④
组合值
145.4
-230.25
202.96
4、主梁正截面和斜截面承载力计算：
正截面配筋计算
主梁跨中按T形截面计算，T形截面的翼缘宽度，按
梁高：h=650,h0=650-35=615mm（边跨），h0=650-35=615mm（中间跨）；
翼缘厚：
判定是第几类T形截面：

均大于边跨跨中弯矩和中跨跨中弯矩，故属于第一类T形截面。
2）、钢筋截面计算如下
支座截面按b×h=250mm×650mm的矩形截面计算。离端第二支座B按布置两排纵向钢筋考虑，取h0=650-70=580mm，其他中间支座按布置一排纵向钢筋考虑，取h0=615mm。
主梁正截面承载力计算如下：

主梁正截面承载力计算
截 面
1
B
2
M（）
306.9
-331.28
170.06
-77.06
（）
9452
1001
9452
1125
或
0.032
0.331
0.018
0.068

0.033
0.419
0.018
0.070

1691
2410
922
427
选 择 钢 筋
4φ25(弯1)
5φ25(弯2)
3φ20(弯1)
2φ18(弯1)
实 际 配 筋
1963mm2
2454mm2
942mm2
509mm2

5.斜截面强度计算
主梁斜截面承载力计算如下：
主梁斜截面承载力计算
截 面
A

V（）
145.4
230.25
202.96

457.4kN＞145.4kN
截面满足
431.4kN＞230.25kN
截面满足
431.4kN＞202.96kN
截面满足
剪跨比：

(kN)
85.43kN＜145.4kN
需配箍筋
80.57kN＜230.25kN
需配箍筋
80.57kN＜202.96kN
需配箍筋
箍筋肢数、直径
2φ8
2φ8
2φ8

101
101
101

311
117
144
实配箍筋间距
150
不足150mm，用Asb补充
不足150mm，用Asb补充

124.23kN<145.4kN，不满足
117.16kN<230.25kN，不满足
117.16kN<202.96kN，不满足

124.7mm2
666.4mm2
505.6
选配弯起钢筋
1φ25
2φ25
2φ25
实配钢筋面积
490.9mm2
982mm2
982mm2
验算最小配筋率

6、两侧附加横向钢筋的计算
由次梁传于主梁的集中荷载 F=G+Q=45.57+113.4=158.97kN，h1=650-450=200mm
附加箍筋布置范围：s=2h1+3b=2×200+3×200=1000mm
取附加箍筋φ8@200mm，则在长度范围内可布置箍筋的排数：m=1000/200+1=6排，梁两侧各布置三排。
另加吊筋1φ18，Asb=254.5mm2，则由2fyAsbsin45°+m.nfyvAsv1=2×300×54.5×0.707+6×2×300×50.3=181.08kN>F=158.97kN，满足要求。
配筋图如下：

配筋图
板的配筋图

次梁的配筋图

主梁的配筋图

3 心得体会

本课程设计注重理论联系实践，通过设计将规范数据、绘图、配筋计算、验算等有机的结合起来，这样可以在设计的时候一边设计主题轮廓，不明白的地方参考书籍，还有一些系数翻查资料，以便准确的取值，验算。以前不是很熟悉的地方，没有相同的地方，通过这次设计，对其中的理解更加形象具体，荷载的计算，传递以及不同荷载下的组合方式，哪一种最为不利，为了保证安全系数，可以设计的更加合理、安全、适用。记得在计算荷载的时候，翻看资料，对永久荷载及可变荷载不同的取值的把握，水利和土木工程不同，水利上永久荷载一般取1.05，可变荷载根据荷载形式的不同取值不同，一般取1.2，而土木工程当永久荷载对结构产生的效应对结构不利时，对由可变 荷载效应控制的组合取γG=1．2；对由永久荷载效应控制的组合，取γG=1．35。当产生的效应对结构有利时，—般情况下取γG=1．0；当验算倾覆、滑移或漂浮时，永久荷载效应一般是对结构有利的，荷载分项系数一般应取小于1.0的值； 对其余某些特殊情况，应按有关规范采用。而对可变荷载分项系数γQ：—般情况下取γQ=1．4；但对工业房屋的楼面结构，当 其活荷载标准值>4kN/㎡时，考虑到活荷载数值已较大，则取γQ=1．3。还有荷载传递时弯矩的计算方式，跨度的计算方式，以及荷载不同破坏形式的判定，如何计算、验算等更加清晰明了，对于工业上的要求等等也有所了解。还有就是对于计算出来的截面积，如何配筋更加合理、经济也是一个问题。总之，通过这次设计我受益匪浅。以后会更加努力、钻研。