《钢筋混凝土结构课程设计》.docx
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《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专砌承重。
采用单向板肋梁楼盖。
楼面做法:
20mml厚水泥砂浆面层,钢筋混凝土现浇板,15mn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/m3,石灰砂浆容重17kN/m3,分项系数g1.2。
可变荷载,楼面均分布荷载为7.5kN/m3,分项系数k1.3。
材料选用:
混凝土采用C30(fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2);
钢筋主梁、次梁采用HRB335^(fy=300kN/m2)钢筋,其它均用
HPB30(M(fy=270kN/m3)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1-1。
根据构造要求,板厚取h80mm-190047.5mm
4040
次梁截面高度应满足h丄:
!
4800:
4800266:
400mm
18121812
取h=400mm截面宽度取为b=200mm
主梁的截面高度应满足h丄:
」5700:
5700380~570mm
15101510
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
2.1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
32
0.02m20kN/m0.4kN/m
80mnffl筋混凝土板
0.08m25kN/m32.0kN/m2
15mn厚石灰砂浆抹灰
0.015m17kN/m30.255kN/m2
活荷载标准值
2
qk7.5kN/m
横荷载设计值
g1.22.6553.186kN/m2
活何载设计值
2
q1.37.59.75kN/m
合计
2
gq12.936kN/m
次梁的截面200mm400mm,板在墙上的支撑长度为120mm,则板的计算跨度
为:
边跨I。
Inh1.90.12020081.72m
222
中间跨Io1.90.21.7m
跨度差(1.721.7)/1.71.2oo1Ooo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
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lo
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
2.1.4截面承载力计算
o
HPB300钢筋,fy=270kN/m2,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
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(kN/m2)
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@1
70
6/8@1
70
6@200
6@200
实配钢筋面积
228
228
149
177
228
228
141
141
满足弯矩调幅的要求;
2
支座截面的受压区高度系数均小于0.35,
面弯矩,考虑可变荷载的最不利布置,
式中gk—折算永久荷载标准值,gk
gkqk/22.6557.5/26.405kN/m
qk—折算可变荷载标准值,qk
qk/27.5/23.75kN/m
g—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—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cr1.9,光面钢筋的相对粘结特征系数0.7,C30混
凝土抗拉强度标准值ftk2.01N/mm2;保护层厚度c=15mm<20m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
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
deqd/(mm)
11.43
11.43
8.57
8.57
8.57
deq
lcr(1.9Cs0.08——)(mm)
te
129.44
129.44
106.56
106.56
106.56
Wmaxcrlcrsq/Es(mm)
0.108
0.191
0.055
0.210
0.095
注:
te0.01,取te=0.01
2.1.6板的挠度验算
截面的短期刚度由下式确定:
34'
式中,EEs/Ec21010/3107,矩形截面f0,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
由上表可见,Bb与B1很接近,满足0.5B1 长期刚度按下式确定 ''22 其中,Mg(0.078gk0.1qk)l。 (0.0787.9650.13)1.722.725kNgm 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gk满布,可变荷载qk在1, 3,5跨布置,又相应表格查的相应的挠度系数分别是0.644102和0.973102,于是挠度: 2.2次梁的设计 2.2.1次梁计算 活荷载设计值 2.2.3内力计算 计算跨度 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 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|0 表2-5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ln l0=4.675 l0=4.675 l0=4.55 l0=4.55 54.67 74.81 66.74 66.74 224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 取bf1l=14800=1600mm,又bsn20017001900mm,故取bf1600mm 33 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 h0=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 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(kNgm) 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 5丨12 3122 3112 4丨12 As=565 人=1140 As=339 As=452 计算结果表明均小于0.35,符合塑性内力重分布的条件。 As/(bh)339/(200400)0.42%min(0.2%,45ft/fy)max45ft/fy451.43/3000.22% ,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 hwh0hf36580265mm,hw/b265/2001.24,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,Vbi72.89kN。 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, s0.85725.74580.56mm,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0.3ft/fyv0.31.43/2701.58103,实际配箍率 3 svAsv/(bs)100.48/(200250)2.5010,满足最小配箍率的要求。 2.2.6次梁的裂缝宽度验算 次梁的折算永久荷载gk6.80814.23/410.37kN/m;折算可变荷载 qk14.23310.67kN/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 4 c=25mm。 荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数cr1.9,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 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 deqd/(mm) 12 12 12 12 12 deq lcr(1.9cs0.08)(mm) te 115.59 115.59 143.5 142.54 143.5 Wmaxcr1crsq/Es(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: 2.2.7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: 其中, As/bh。 565/(200365)8.310; E Es/Ec2.01052.81047.14; 长期刚度: 35.12kNgm 其中,M1q(0.0789.6540.18.538)4.6752挠度系数与板相同,挠度: 2.3主梁的设计 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8.174.8=39.22kN 主梁自重1.20.25(0.65-0.08)1.9172=8.13kN 梁侧抹灰1.20.015(0.65-0.08)1.9172=0.67kN G=48.02kN 活荷载设计值: 由次梁传来Q=18.54.8=88.8kN G+Q=136.82kN 2.3.3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。 UUL. J 1 xpn严17rJ 产3700 ? r7 / 一**10F■一 AIT1 ! 5715丄570。 丄5715丄 图2-3计算数 计算跨度: 035 边跨In5.70.125.405m 2 取最小值I。 5.715m 中间跨: ln5.70.355.35m 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: 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 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 表2-9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 2.3.5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bf=i2iomm,取h050060440mm 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 截面 1 B 2 弯矩设计值(kNgm) 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 6|20 6|20 3|20 2|20 2 实配钢筋面积(mm) 1884 1884 942 628 2.3.6主梁斜截面受剪承载力的计算 (1)验算截面尺寸 hwh。 hf44080360mm,hw/b360/3001.24,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 Vcs0.7ftbh01.0fyvAvh00.71.432504401.0270440100.48/150189.69kNs VA112.1kNVcs,Vbi177.26kNVcsWr156.33kNJ,可知B截面上的剪力与J刚 好,现配两根弯起,220,面积为628mm2。 验算最小配箍率 svAsv/(bs)100.48/(250200)2.00103> 0.24ft/fyv0.241.43/2701.27103,满足要求。 2.3.7主梁裂缝宽度验算 受弯构件的受力特征系数cr1.9,变形钢筋的相对粘结特征系数1.0,C30混凝土抗 拉强度标准值ftk2.01N/mm2;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 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 deqd/(mm) 20 20 20 20 deq lcr(1.9c0.08——)(mm) te 100.8 100.8 153.46 207.5 Wmaxcrlcrsq/Es(mm) 0.219 0.256 0.180 0.054 2.3.8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,人/bh。 1884/(250440)0.0173; 54 EEs/Ec2.0102.8107.14; (bfb)h;(1220300)80 f0.9556。 bh。 175440 其中,M1k55.80.8112.8146.04kNgm 挠度系数与板相同,挠度:
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