大连理工14秋钢筋砼结构离线作业

网络教育学院

《钢筋混凝土结构课程设计》

题 目：工厂房单向板设计

学习中心：乌鲁木齐奥鹏学习中心[16] 层 次： 专升本 专 业： 土木工程 年 级： 1309 学 号： 131494403433 学 生： 唐铁侠 辅导教师： 代平 完成日期： 2015年2月24日

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1 基本情况

设计资料

1、轻工厂房内无侵蚀性介质，结构平面及柱网布置如图。经查规范资料：板跨≥1.2m时，楼面的活荷载标准值为16.0kN/㎡；板跨≥2.0m时，楼面的活荷载标准值为10.0kN/㎡；次梁（肋梁）间距≥1.2m时，楼面的活荷载标准值为10.0kN/㎡；次梁（肋梁）间距≥2.0m时，楼面的活荷载标准值为8.0kN/㎡。数据：Lx=6000, Ly=6300。

LLL

2 楼面构造。采用20mm厚水泥砂浆抹面，15mm厚混合砂浆天棚抹灰。

3 屋面构造（计算柱内力用）。三毡四油防水层，20厚水泥砂浆找平层、150厚（平均）炉渣找坡层、120厚水泥珍珠岩制品保温层、一毡二油隔气层、80厚钢筋混凝土屋面板、15厚混合砂浆天棚抹灰。 4 梁、柱用15厚混合砂浆抹灰。 1、楼盖梁格布置及截面尺寸确定

确定主梁的跨度为6.0m，次梁的跨度为6.3m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.0m。楼盖结构的平面布置图如图所示。

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按高跨比条件要求板的厚度h≥l/40=2000/40=50㎜，对工业建筑的楼板，要求h≥80㎜，所以板厚取h=80㎜。

次梁截面高度应满足(1/18 ~ 1/12)l=(1/18 ~ 1/12)×6300=350 ~525mm，取h=500mm，截面宽b=(1/3 ~ 1/2)h=(1/3 ~ 1/2) ×500=167 ~250mm，取b=200mm。 主梁截面高度应满足h=(1/14 ~ 1/8 )l=(1/14 ~ 1/8) ×6000=429~750mm,取h=650mm，截面宽度b=(1/3 ~ 1/2)h=(1/3 ~ 1/2) ×650=217 ~ 325mm,取b=300mm。

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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

20mm厚水泥沙浆面层：0.02 ×20=0.4 kN/㎡ 80mm厚钢筋混凝土板：0.08×25=2.0 kN/㎡ 15mm厚混合沙浆天棚抹灰：0.015×17=0.255 kN/㎡

小计 2.655 kN/㎡

活荷载标准值： 10.0 kN/㎡

因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于 ，所以活荷载分项系数取 ， 恒荷载设计值：g=2.655×1.2=3.168 kN/㎡ 活荷载设计值：q=10×1.3=13.0kN/㎡

荷载设计总值：g+q=16.186kN/㎡, 近似取16.2kN/㎡ （2）、计算简图

取1m板宽作为计算单元，板的实际结构如图所示，由图可知：次梁截面宽为b=200mm，现浇板在墙上的支承长度为a= ，则按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：

边跨按以下二项较小值确定：

l01=ln+h/2=(2000-120-200/2)+80/2=1820mm l011=ln+a/2=(2000-120-200/2)+120/2=1840mm 故边跨板的计算跨度取lo1=1820mm 中间跨： l02=ln=2000-200=1800mm 板的计算简图如图所示。

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（3） 弯矩设计值

因边跨与中跨的计算跨度相差（1820-1800）/1800=1.1%小于10%，可按等跨连续板计算

由资料可查得：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 弯矩系数M 计算跨度l0(m) 2MM(gq)l01 边跨跨中 1/11 B 离端第二支座 -1/11 2 中间跨跨中 1/16 C 中间支座 -1/14 (kN.m) l01=1.82 l01=1.82 16.2×1.82×-16.2×1.82×1.82/11=4.88 1.82/11=-4.88 l02=1.80 l02=1.80 16.2×1.80×-16.2×1.80×1.80/16=3.28 1.80/14=-3.75

（4） 配筋计算——正截面受弯承载力计算

板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C25混凝土 a1=1.0,fc=11.9N/ mm2，HPB235钢筋，fy=210 N/ mm2。 对轴线②~⑤间的板带，考虑起拱作用，其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20%。板配筋计算过程见表。

板的配筋计算

截面位置 弯矩设计值（kNm） αs=M/α1fcbh02 1 4.88 0.114 B -4.88 -0.114 2 3.28 0.077 C -3.75 -0.088

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ξ112s 0.121 0.1<-0.121<0.35 0.08 -411 10@190 As=413 411 10@190 As=413 P=As/bh =0.52% 272 8@180 As=279 0.1<-0.092<0.35 313 8@160 As=314 计算配筋（mm2） 411 轴线 AS=ξbh0α1fc/fy ①~② ⑤~实际配筋10@190 ⑥ （mm2） As=413 2计算配筋（mm） 411 AS=ξbh0α1fc/fy 轴线②~⑤ 10@190 实际配筋（mm2） As=413 配筋率验算pmin= 0.45ft/fy=0.45P=As/bh ×=0.52% 1.27/210=0.27% 0.8×272=218 0.8×313=250 8@180 As=279 P=As/bh =0.47% 8@180 As=279 P=As/bh =0.47%

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）荷载设计值： 恒荷载设计值

板传来的荷载：3.186×2.0=6.372kN/m

次梁自重： 0.2×（0.5-0.08）×25×1.2=2.52 kN/m 次梁粉刷： 2×0.015×（0.5-0.08）×17×1.2=0.257 kN/m

小计 g=9.149 kN/m 活荷载设计值： q=13×2.0=26 kN/m

荷载总设计值： q+g=26+9.149=35.149 kN/m 近似取荷载35.15 kN/m （2）、计算简图

由次梁实际结构图可知，次梁在墙上的支承长度为a=240mm，主梁宽度为b=300mm。次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：

l01=ln+h/2=(6300-120-300/2)+240/2=6150mm l011=1.025ln=1.025×6300=6181mm 故边跨板的计算跨度取lo1=6150mm 中间跨： l02=ln=6300-300=6000mm 计算简图如图所示。

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（3） 弯矩设计值和剪力设计值的计算

因边跨和中间跨的计算跨度相差（6150-6000）/6000=2.5%小于10%，可按等跨连续梁计算。 由表可分别查得弯矩系数 和剪力系数 。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表：

次梁的弯矩设计值的计算

截面位置 弯矩系数M 计算跨度l0(m) 2MM(gq)l0(kN.1 边跨跨中 1/11 l01=6.15 35.15×26.15/11=120.86 B 离端第二支座 -1/11 l01=6.15 -35.15×26.15/11=-120.86 2 中间跨跨中 1/16 l02=6.0 35.15×26.0/16=79.1 C 中间支座 -1/14 l02=6.0 -35.15×26.0/14=-90.4 m)

次梁的剪力设计值的计算

截面位置 A 边支座 B(左) 离端第二支座 0.6 ln1=6.03 0.6x25.15x6.03 =127.17kN B(右) 离端第二支座 0.55 ln2=6.0 0.55x25.15x6.0 =116kN C 中间支座 0.55 ln2=6.0 0.55x25.15x6.0 =116kN 0.45 剪力系数V ln1=6.03 净跨度ln VV(gq)ln 0.45x35.15x6.03 =95.38kN (kN)

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（4）配筋计算 ①正截面抗弯承载力计算

次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面二项的较小值：

b’f=lo/3=6000/3=2000mm b’f=b+Sn=200+2000-2000=2000mm 故取b’f＝2000mm

C25混凝土 a1=1.0, fc=11.9 N/ mm2, ft=1.27 N/ mm2 ; 纵向钢筋采用HRB335，fy=300 N/ mm2 , 箍筋采用HPB235，fyv=210 N/ mm2 ,ho=500-35=465mm。 判别跨中截面属于哪一支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表。

次梁正截面受弯承载力计算

截面 弯矩设计值（kNm） αs=M/α1fcbh02 1 B 2 C 120.86 -120.86 120.86x106/(1x11.9 120.86x106/(1x11.9 x2000x4652)= x200x4652)= 0.023 0.235 0.023 279.1 -90.4 79.1x106/(1x11.9 90.4x106/(1x11.9 x2000x4652)= x2000x4652)= 0.01 0.176 0.0155 0.1<0.195<0.35 0.195x2000x465 0.0155x2000x465 x1x11.9/300 x1x11.9/300 =719.4 =571.8 1Ф22+ 2Ф12 As=606.1 2Ф20+1Ф12 As=741.1 ξ112s 选 配 钢 筋 0.1<0.272<0.35 0.272x200x465 x1x11.9/300 =1003.4 2Ф22+1Ф18 As=1014.5 0.023x2000x465 计算配筋（mm） x1x11.9/300 AS=ξbh0α1fc/fy =848.5 2Ф18+1Ф22 实际配筋（mm2） As=8.1 ②斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。 复核截面尺寸：

hw =ho- b’f=465-80=385mm且hw/b=465/200=1.93<4,故截面尺寸按下式计算：

0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x200x465=276.7kN > Vmax =127.17kN 故截面尺寸满足要求

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次梁斜截面承载力计算见下表：

截 面 V(kN) A 95.38 276.7>V 截面满足 82.7V 满足 B左 127.17 276.7>V 截面满足 82.7V 满足 B右 116 276.7>V 截面满足 82.7V 满足 C 116 276.7>V 截面满足 82.7V 满足 0.25cfcbh0(kN) Vc0.7ftbh0(kN) 选用钢筋 AsvnAsv1 s1.25fyvAsvh0/(VVc) 实配箍筋间距 VcsVc1.25fyvAsvh0 s

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（1）荷载设计值。（为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载）

次梁传来的荷载： 9.149×6.3=57.kN

主梁自重（含粉刷）：[（0.65-0.08）×0.3×2.0×25+2×（0.65-0.08）×0.015×17×2.0] ×1.2 =10.958kN

恒荷载设计值： G=57.+10.958=68.6kN 活荷载设计值： Q=26×100.86.3=163.8 kN （2）计算简图

主梁的实际结构如图所示,主梁端部支承在墙上的支承长度a=370mm,中间支承在400mm×400mm的混凝土柱上,其计算跨度按以下方法确定:

边

跨

:

lo1=

ln+a/2+b/2=(6000-200-120)+400/2+400/2=6080mm

Lo1=1.025ln+b/2=(600-200-120)+200=6022mm故lo1取6022mm中跨 lo2=6000mm计算简图如图所示。

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（3）、内力设计值计算及包络图绘制因跨度相差不超过10%，可按等跨连续梁计算。

①弯矩值计算：，

弯矩:Mk1Glk2Ql式中k1和k2由附表1查得

主梁的弯矩设计值计算（kNm ）

kM1 项次 荷载简图 kMB kM2 kMC 弯矩图示意图 1 恒载 0.244 -0.2674 0.067 -0.2674 ———— ———— ———— ———— 100.8 -110.3 27.6 -110.3 0.2 -0.133 -0.133 -0.133 ———— ———— ———— ———— 285.1 -130.95 -130.7 -130.95 -0.044 -0.133 0.200 -0.133 ———— ———— ———— ———— -43.4 -130.95 196.6 -130.95 0.229 -0.311 0.096 -0.0 ———— ———— ———— ———— 225.9 -306.2 94.3 -87.6 -0.0/-0.0 0.17 -0.311 3 ———— ———— ———— ———— -87.6 167.1 -306.2 -29.3 ①+③ ①+④ ①+② ①+⑤ 57.4 -416.5 -103.1 -416.5 ①+② ①+⑤ ①+③ ①+④ 385.9 -197.9 224.2 -197.9 2 活载 3 活载 4 活载 5 活载 组合项次 Mmin(kN·m) 组合项次 Mmax(kN·m)

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②、剪力设计值： 1中查到， 剪力:Vk3GK4Q,式中系数k3,k4,由附录不同截面的剪力值经过计算如表所示。 主梁的剪力计算（kN） k 项次 ① 恒载 ② 活载 ④ 活载 ⑤ 活载 组合项次 Vmax(kN) 组合项次 Vmin(kN) 荷载简图 VAkVBl kVBr 0.733 50.3 0.866 141.9 0.6 112.9 -0.0 -14.6 ①+② 192.2 ①+⑤ 35.7 -1.267 -86.9 -1.134 -185.7 -1.311 -214.7 -0.0 -14.6 ①+⑤ -101.5 ①+④ -301.6 1.00 68.6 0 0 1.222 200.2 0.788 127.4 ①+④ 268.8 ①+② 68.6

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③弯矩、剪力包络图绘制

荷载组合①+②时，出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩，此时，MA=0， MB=-110.3-130.95=-241.25 kN . m，以这两个支座的弯矩值的连线为基线，叠加边跨载集中荷载G+Q=68.6+163.8=232.4kN作用下的简支梁弯矩图：

则第一个集中荷载下的弯矩值为1/3(G+Q) l01 -1/3×MB=386.1 kN . m≈ Mmax , 第二集中荷载作用下弯矩值为1/3(G+Q) l01 -2/3×MB=305.7 kN•m。

中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为－241.25kN•m，以此支座弯矩连线叠加集中荷载。则集中荷载处的弯矩值为1/3 G l02 － MB =-104.05 kN•m. 则集中荷载处的弯矩值依次为327.7kN•m，188.8kN•m。同理，当 最大时，集中荷载下的弯矩倒位排列。

所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异，是因为计算跨度并非严格等跨所致。主梁的弯矩包络图见下图。

荷载组合①+②时，VAmax=192.2kN，至第二跨荷载处剪力降为192.2-232.4=－40.2kN；至第二集中荷载处剪力降为 ―40.2―232.4=－272.6 kN，荷载组合①+④时， 最大，其VBl=-301.6 kN，则第一跨中集中荷载处剪力顺次为（从左到右）163.2kN,－69.2kN,其余剪力值可按此计算。主梁的剪力包络图见图。

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（4）配筋计算承载力计算

C25混凝土，a1=1.0, fc=11.9N/ mm2 , ft=1.27 N/ mm2 ; 纵向钢筋HRB335 ，其中fy=300 N/ mm2 ,箍筋采用HPB235 ，fyv=210 N/ mm2 .

① 截面受弯承载力计算及纵筋的计算

跨中正弯矩按Ｔ形截面计算，因hf/h080/6150.1300.10

翼缘计算宽度按lo/3=6.0/3=2.0m和b+Sn=0.3+6-0.3=6.0m，中较小值确定，取b’f=2000mmＢ支座处的弯矩设计值：

。MB= Mmax-Vob/2=-413.5+232.4x0.4/2=-370.02 kN·m

判别跨中截面属于哪一类T形截面

a1fcb’fh’f(ho-h’f/2)=1.0x11.9x2000x80x(615-40)=1094.8kN .m > M1 >M2 . 属于第一类T形截面.

正截面受弯承载力的计算过程如下:

表1-15 主梁正截面受弯承载力及配筋计算 截面 弯矩设计值（kN.m） αs=M/α1fcbh02 385.9 0.047 0.048<0.518 2246.7 1 －370 0.308 0.380<0.518 3622.8 6Ф22 1Ф20 As=2595.2 B 224.2 0.025 0.025<0.518 1219.8 2 －103.1 0.08 0.083<0.518 592.6 112s 选配 钢筋 计算配筋（mm2） AS=ξbh0α1fc/fy 实际配筋(mm) 26Ф22 As=2281 4Ф20 As=1256 2Ф20 As=628 ②箍筋计算——斜截面受剪承载力计算 验算截面尺寸：

hw =ho- b’f=580-80=500mm且hw/b=500/300=1.7<4,故截面尺寸按下式计算： 0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x300x500=446.25kN > Vmax =301.6kN 故截面尺寸满足要求 斜截面配筋计算：

截 面 V(kN) A 192.2 8.9>V 截面满足 1.02V 截面满足 2.69V 截面满足 2.69V 150 100.6 256.8V 100

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AsbVVcs 0.8fysina_____ _____ 2 _____ 选配弯起钢筋 验算最小配筋率 说明 120 _____ (As=314.2) Psv=Asv/bs=100.6/300x150=0.00224>0.24 ft/fyv=0.00145,满足要求 为了施工方便，除加密区箍筋间距一律为150mm 5、两侧附加横向钢筋的计算： 由次梁传递给主梁的全部集中荷载设计值为:

F=1.2x57.+1.3x10x2x6.3=232.97kN

所需主梁内支撑次梁处附加吊筋面积为:

As=F/2fysina=232970/(2x300xsin45°)=9.2 mm2

选用220 (As=628)

5）主梁正截面抗弯承载力图（材料图）、纵筋的弯起和截断 ① 按比列绘出主梁的弯矩包络图

②按同样比列绘出主梁的抗弯承载力图（材料图），并满足以下构造要求：

弯起钢筋之间的间距不超过箍筋的最大容许间距Smax；钢筋的弯起点距充分利用点的距离应大于等于h0/2。

按课本所述的方法绘材料图，并用每根钢筋的正截面抗弯承载力直线与弯矩包络图的交点，确定钢筋的理论截断点（即按正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面）。

当Vc0.7ftbh0时，且其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于h0或20d，钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于1.2lh0。

若按以上方法确定的实际截断点仍位于负弯矩的受拉区，其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于1.3h0或20d。钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于1.2l1.7h0。

主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定： 梁顶面纵筋的锚固长度：

l=la =a fy d/ft=0.14×300×22/1.27取880mm.

梁底面纵筋的锚固长度：12d=1222=2mm，取300mm

③检查正截面抗弯承载力图是否包住弯矩包络图和是否满足构造要求。

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3 心得体会

我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．通过这次结构课程设计，本人在多方面都有所提高。综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次设计工作的实际训练从而培养和提高学生工作能力，巩固与扩充了设计等课程所学的内容，掌握设计的方法和步骤，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．结构设计实践作业是对所学结构设计原理的进一步掌握和学习效果的检验，它综合了材料、力学、结构等几方面的基础知识。从钢筋混凝土结构到钢筋混凝土结构设计有机的结合，也让自己有了更深层次的了解。这是一门非常重要的学科，有很强的专业性和实践性，从思想上更加了解了钢筋混凝土材料，设计方案，设计方法并进一步加强其原理的认识和操作性。其中很多的专业知识对其他课程有很大的指导意义。钢筋混凝土结构作为我们的主要专业课之一，重要性不言而喻，课程设计能让我们更好的掌握所学的课本知识，并能运用于实践。在整个课程设计过程中，我获益匪浅，感悟颇深。

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