钢筋混凝土结构课程设计

一、设计题目：设计一多层工业厂房中间层楼面：采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼面。二、设计内容：结构平面布置：柱网、主梁、次梁及板的布置；板的强度计算：内力按考虑塑性变形内力重分布的方法计算；次梁强度计算：内力按考虑塑性变形内力重分布的方法计算；主梁的强度计算：内力按弹性理论计算，考虑荷载不利组合；绘制施工图：结构平面布置图；板的配筋图；次梁配筋图；主梁配筋图及M、V图；主梁钢筋表及必要说明。三、设计资料：建筑平面尺寸：（如图）主梁下附墙垛尺寸为370×490mm，下设柔垫200mm厚，中间混凝土柱尺寸为350×350mm。荷载：⑴、使用荷载（即可变荷载：qk=5KN／m2）；⑵、楼面面层：20mm厚水泥砂浆，γ＝20KN／m310 ⑶、钢筋混凝土楼盖自重γ＝25KN／m3⑷、平顶及梁粉刷：15mm厚M5混合砂浆粉刷γ＝17KN／m3，包括白石膏、喷白二度。材料：⑴、混凝土：C20⑵、钢筋：主、次梁的主筋采用II级钢筋，其它部位采用I级钢筋。四、结构布置：墙、柱、梁位置要求按建筑物使用要求来决定。本设计在使用上无特殊要求，故结构布置要按照实用经济的原则进行，并符合下列要求：柱网可布置成长方形或正方形；板的跨度：一般在1.7---2.7m，由于实际上不易得到完全相同的计算跨度，故一般将边跨布置的小些，但跨差不宜超过10％；次梁的跨度：一般在4.0---6.0m，较为合理是五跨，中间各跨可布置成等跨，若边跨不能与中间各跨相等，可布置略小些，但跨差不宜超过10％；主梁的跨度：一般在5.0---8.0m，同时宜为板跨的2－3倍，各跨度值的设计与次梁相同。五、设计内容及步骤：10 （一）板的设计（按塑性内力重分布计算）板、次梁、主梁截面的假定：板厚：t≥60mm，一般取70－80mm次梁截面尺寸：h=（1/12－1/18）L次梁，b＝（1/2－1/3）h主梁截面尺寸：h=（1/8－1/14）L主梁，b＝（1/2－1/3）h主、次梁的截面高度和宽度以50mm为模数。板的计算简图：板为多跨连续板，凡大于五跨的连续板，可按五跨连续板考虑，除边跨及第二支座处，其余按中间跨及中间支座考虑。当考虑塑性内力重分时：中跨：L计＝L0边跨：L计＝L0＋h/2且＜（L0＋a/2）荷载计算：（取1m宽板带计算）恒载：板自重：板厚×钢筋混凝土容重×1m板带面层：面层厚×水泥砂浆容重×1m板带板底粉刷：粉刷厚×混合砂浆容重×1m板带恒载标准值：gk=Σ10 恒载设计值：g=分项系数×gk可变荷载：标准值：qk=可变荷载×1m板带设计值：q=分项系数×qk内力计算：考虑内力重分布后各跨中及支座弯矩系数如下：M=β(q+g)L2，据此式求各跨中及支座处弯矩配筋计算：位于次梁内各跨上的板带，其内区格四周与梁整体连接故其中间跨截面（M2、M3）和中间支座MC计算弯矩可减少20％。ξ有效数字取3位，力的单位为KN，M的单位为KN－m。为便于施工，同一板中钢筋直径的种类不宜超过两种，同一板带的相邻跨中及支座的钢筋宜取相同间距或整数倍。截面1B2C弯矩M（KN－m）αS＝M／α1fCbh0210 ξ=1-(1-2αS)0.5AS＝α1fCbh0ξ/fy选用钢筋绘制板配筋图：（平面及剖面），本设计要求主筋采用弯起式。（二）次梁设计（考虑塑性内力重分布的方法计算）确定计算跨度及计算简图：计算跨度取为（当考虑塑性内力重分布时）中跨：L计＝L0边跨：L计＝L0＋a/2和L＝1.025L0，二者比较取小值当（L边－L中）／L中＜10％时，可按等跨连续梁计算。荷载计算：（1）恒载：g由板传来：板荷载×次梁间距次梁自重：次梁宽×（次梁高－板厚）×容重次梁粉刷：厚度×净高×2×单位重恒载标准值：gk=Σ恒载设计值：g=分项系数×gk10 （2）可变荷载：设计值：q=分项系数×板上可变荷载×次梁间距内力计算：考虑内力重分布各跨中及支座弯矩系数如下：M=β(q+g)L2配筋计算：（1）次梁跨中截面为T形截面，T形截面其受压翼缘宽度的确定方法见相关叙述，支座按矩形截面计算。（2）内力及钢筋截面计算表格可参考下表：钢筋截面计算表格截面1（T）B2（T）C弯矩系数β弯矩MαS＝M／α1fCbh02ξ=1-(1-2αS)0.5AS＝α1fCbh0ξ/fy选用钢筋斜截面强度计算：（1）剪力公式：V=α(q+g)L0（α为剪力系数，L0为净跨）10 （2）验算各截面：V≤0.25fCbh0（若不满足需加大截面）。（3）验算各截面：V≤0.07fCbh0（若不满足需计算配筋）。（4）确定箍筋直径、间距。（5）弯起筋的计算。（6）绘出次梁钢筋布置图。（三）主梁设计（因主梁荷载太大，内力按弹性方法计算）计算简图：由于主梁线刚度较钢筋混凝土线刚度大，故在梁中间支座铰支于柱上考虑，主梁端部支承于砖壁柱上，支承长度a＝270mm，b＝350mm。中跨：L计＝LC边跨：L计＝L0＋b/2+a/2且≤1.05L0荷载计算：为简化计算，主梁自重可按集中荷载考虑。（1）恒载G：次梁传来恒载：次梁恒载×主梁间距。主梁自重：主梁宽×（主梁高－板厚）×次梁间距×钢筋砼容重主梁粉刷：10 合计：标准值Gk=Σ设计值：G=分项系数×Gk（2）活载：标准值Pk=次梁活载×主梁间距设计值：P=分项系数×Pk总荷载：G＋P＝弯矩及剪力计算：（1）弯矩公式：M＝K1G＋K2G式中：K1――恒载作用下弯矩系数K2――活载作用下弯矩系数K1、K2可由钢筋砼附表中相应栏中查得，计算表格可参见相应参考书。（2）剪力公式：V＝K3G＋K4G式中：K3――恒载作用下剪力系数K4――活载作用下剪力系数K3、K4可由钢筋砼附表中相应栏中查得，计算表格可参见相应参考书。主梁正截面及斜截面配筋计算：10 计算方法同次梁，可参考钢筋砼结构教材，此外，尚需要按下式计算承受次梁集中荷载所需的附加横向钢筋。ASV＝F／fyvSina绘制主梁的弯矩和剪力的包络图。应按一定比例在各种最不利荷载作用下所得的弯矩图（剪力图）迭合在一起的外围包线就是弯矩（或剪力）迭合图。从而得到每一截面最大最小的弯矩（剪力）计算值。（1）弯矩包络图：对于第一跨一般考虑三种情况：最大跨中弯矩图形；最小跨中弯矩图形第二支座最大负弯矩时相应的跨中弯矩图。对于中间跨一般考虑四种情况：最大跨中弯矩图形；最小跨中弯矩图形；左支座最大负弯矩时相应跨中弯矩图形；右支座最大负弯矩时相应跨中弯矩图形；包络图绘制步骤：10 a、分别求出各种不利荷载作用下相应的支座弯矩并以国一比例分别绘在支座上；b、将两支座弯矩连以直线作为基线，然后按相应于支座弯矩的荷载作用下绘上相当于简支梁的弯矩图。c、将各种弯矩图迭合在一起即得外包线，就是弯矩包络图。（2）剪力包络图（包括每跨左、右的最大、最小剪力图）a、求出各种不利荷载作用下的支座处最大剪力相应荷载作用下的跨中剪力图。b、将各具跨度的两个剪力图（左支座最大、右支座最小）迭合在一起，即得剪力包络图。抵抗弯矩图形：抵抗弯矩图形表示梁截面承载能力变化的图形，它与弯矩迭合图配合应用，可以合理地决定钢筋的弯起点和切断点。注意：弯起钢筋应在被充分利用的截面以外距离＞h/2的截面处弯起；切断钢筋应在理论断点以外20倍直径和充分利用的截面以外1.2倍锚固长度以外切断。2008年11月1日10