1、某工厂厂房单向板设计 钢筋混凝土结构课程设计题 目:某工厂厂房单向板设计学习中心: 奥鹏学习中心 专 业: 土木工程 年 级: 2013 年 秋季学 号:2学 生: 钟剑 指导教师: 邓国梅 1 基本情况一、设计资料厂房。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
2、梁、次梁采用 HRB335级(300)钢筋,其它均用 HPB300 级(270)钢筋。+二、楼盖的结构平面布置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取 h400mm,截面宽度取为 b200mm。主梁的截面高度应满足取截面高度 h500mm,截面宽度取为 b250mm。三、板的计算按塑性分析法计算内力。1、荷载恒荷载标准值: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横荷载设计值活荷载设计值合计2、内力计
3、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 1 所示。 连续板各截面的弯矩计算见表 1.表 1 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,连续板各截面的配筋计算见表 2.表 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
4、内 中间支座M() 3.48 -3.48 2.34 -2.67 3.48 -3.48 0.82.341.870.8-2.67-2.140.067 0.067 0.045 0.052 0.067 0.067 0.036 0.0410.069 0.069 0.046 0.054 0.069 0.069 0.037 0.042219 219146172219219118134选配钢筋 6/8170 6/8170 6190 6160 6/8170 6/81706200 6200实配钢筋面积 228228149177228228141141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
5、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 c15mm20mm,取 c20mm,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 32.32 -3.05 1.30 -2.42 1.59
6、228 228149149149202.9 266.8 170.6 317.5 208.60.01 0.01 0.01 0.01 0.010.456 0.610 0.334 0.689 0.474mm 11.43 11.43 8.57 8.57 8.57mm 129.44 129.44 106.56 106.56 106.56mm 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 3219 2191461461460.456 0.610 0.334 0.689 0.47
7、40.00370.0037 0.0024 0.0024 0.00241.882 1.567 1.612 1.010 1.305由表 2 可见,与很接近,满足 0.52,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:3、绘制板施工图板采用分离式配筋。三、次梁计算次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。1.荷载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.内力计算计算跨度边跨 取 4.675中间
8、跨跨度差,说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图如图 2 所示。连续次梁各截面弯矩及剪力计算分别见表 3 表 4.表 3 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表 4 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 0.60.55 0.55净跨度 4.675 4.675 4.55 4.5554.67 74.81 66.74 66.74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,又,故取一类环境,梁的混凝土保护层厚度要求为 25mm,单
9、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。次梁的正截面承载力过程见表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 -39.440.160 0.160 0.091 0.1040.175 0.175 0.096 0.110选配钢筋 564.2 1044 334.0 383实际配筋 512322312412565 1140 339452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
10、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 s200mm。(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 c25mm。荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩系数,裂缝宽度的
11、计算过程见表 2,各截面的裂缝宽度均满足要求。表 2 次梁的裂缝宽度验算截面 1 B 2 C 341.00 -51.55 24.54 -41.48 28.65565 565339402339245.32308.45 227.96 324.94 266.140.01410.0141 0.0100 0.0101 0.01000.722 0.799 0.629 0.702 0.609mm 12 12 12 12 12mm 115.59 115.59 143.5 142.54 143.5mm 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
12、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:3.绘制次梁施工图四、主梁计算主梁按弹性理论设计。1.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 8.174.839.22主梁自重 1.20.25(0.65-0.08)1.91728.13梁侧抹灰 1.20.015(0.65-0.08)1.91720.67G48.02活荷载设计值:由次梁传来 Q18.54.888.8G+Q136.822.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
13、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)/5.70.26%10%,则可以按等跨连续梁计算。主梁的计算简图见图3.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 3,表 4表 3 主梁弯矩计算项次 荷载简图基本不利内力 + 213.63 166.37 -140.68 -48.93 -48.93 -140.68+ 44.64 -2.63 -140.68 119.61 119.61 -140.68+ 183.18 106.48 -230.91 66.97 104.43 -11
14、8.38+ 51.9 12.6 -118.38 104.43 66.97 -230.91主梁剪力值计算序号 计算简图最不利内力 + 112.1 -161.54 48.02+ 96.38 -177.26 156.53+ 27.3 -68.74 117.99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截面 1 B 2弯矩设计值() 213.63 -203.55 119.61 -48.930.064 0.294 0.032 0.0630.96690.8200 0.9837 0.967416
15、73.81880.5 871.6 362.6选配钢筋 620620320220实配钢筋面积() 1884 1884 942628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 6150 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 c25mm。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 2178.6 -204
16、.01 93.12 -36.461884 1884 942628247.6 282.9 244.35 143.50.03010.0301 0.0151 0.01000.92470.947 0.7459 0.1895mm 20 20 20 20mm 100.8 100.8 153.46 207.5mm 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:3.主梁施工图2 单向板结构设计2.1 板的设计2.1.1、板的计算按塑性分析法计算内力。1、荷载恒荷载标准值:20mm 水泥砂浆面层 80mm 钢筋混
17、凝土板 15mm 厚石灰砂浆抹灰活荷载标准值横荷载设计值活荷载设计值合计2、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 1 所示。 连续板各截面的弯矩计算见表 1.表 1 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,连续板各截面的配筋计算见表 2.表 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
18、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 0.82.341.870.8-2.67-2.140.067 0.067 0.045 0.052 0.067 0.067 0.036 0.0410.069 0.069 0.046 0.054 0.069 0.069 0.037 0.042219 219146172219219118134选配钢筋 6/8170 6/8170 6190 6160 6/8170 6/81706200 6200实配钢筋面积 228228149177228
19、228141141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 c15mm20mm,取 c20mm,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
20、度验算截面 1 B 2 C 32.32 -3.05 1.30 -2.42 1.59228 228149149149202.9 266.8 170.6 317.5 208.60.01 0.01 0.01 0.01 0.010.456 0.610 0.334 0.689 0.474mm 11.43 11.43 8.57 8.57 8.57mm 129.44 129.44 106.56 106.56 106.56mm 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 3219
21、 2191461461460.456 0.610 0.334 0.689 0.4740.00370.0037 0.0024 0.0024 0.00241.882 1.567 1.612 1.010 1.305由表 2 可见,与很接近,满足 0.52,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:2.2 次梁的设计2.2.1、次梁计算次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。1.荷载恒荷载设计值由板传来次梁自重梁
22、侧抹灰活荷载设计值由板传来合计2.内力计算计算跨度边跨 取 4.675中间跨跨度差,说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图如图 2 所示。连续次梁各截面弯矩及剪力计算分别见表 3 表 4.表 3 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表 4 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 0.60.55 0.55净跨度 4.675 4.675 4.55 4.5554.67 74.81 66.74 66.74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
23、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。次梁的正截面承载力过程见表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 -39.440.160 0.160 0.091 0.1040.175 0.175 0.096 0.110选配钢筋 564.2 1044 334.0 383实际配筋 512322312412565 1140 339452计算结果表明均小于 0.
24、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 s200mm。(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
25、土的保护层厚度 c25mm。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。表 2 次梁的裂缝宽度验算截面 1 B 2 C 341.00 -51.55 24.54 -41.48 28.65565 565339402339245.32308.45 227.96 324.94 266.140.01410.0141 0.0100 0.0101 0.01000.722 0.799 0.629 0.702 0.609mm 12 12 12 12 12mm 115.59 115.59 143.5 142.54 143.5mm 0.208 0.264 0.195
26、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:2.3 主梁的设计2.3.1、主梁计算主梁按弹性理论设计。1.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 8.174.839.22主梁自重 1.20.25(0.65-0.08)1.91728.13梁侧抹灰 1.20.015(0.65-0.08)1.91720.67G48.02活荷载设计值:由次梁传来 Q18.54.888.8G+Q136.822.计算简图主梁端部支承在砖墙上,支承长度为 370
27、mm;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)/5.70.26%10%,则可以按等跨连续梁计算。主梁的计算简图见图3.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 3,表 4表 3 主梁弯矩计算项次 荷载简图基本不利内力 + 213.63 166.37 -140.68 -48.93 -48.93 -140.68+ 44.64 -2.63 -140.68 119.61 119.61 -140.6
28、8+ 183.18 106.48 -230.91 66.97 104.43 -118.38+ 51.9 12.6 -118.38 104.43 66.97 -230.91主梁剪力值计算序号 计算简图最不利内力 + 112.1 -161.54 48.02+ 96.38 -177.26 156.53+ 27.3 -68.74 117.99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截面 1 B 2弯矩设计值() 213.63 -203.55 119.61 -48.930.064 0.29
29、4 0.032 0.0630.96690.8200 0.9837 0.96741673.81880.5 871.6 362.6选配钢筋 620620320220实配钢筋面积() 1884 1884 942628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 6150 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 c25mm。主梁各截面的裂缝宽度验算过程见表 2,各截面的裂缝
30、宽度均满足要求。表中 B 支座边缘弯矩标准值:截面 1 B 2178.6 -204.01 93.12 -36.461884 1884 942628247.6 282.9 244.35 143.50.03010.0301 0.0151 0.01000.92470.947 0.7459 0.1895mm 20 20 20 20mm 100.8 100.8 153.46 207.5mm 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:3 配筋图3.1 板的配筋图板采用分离式配筋。3.2 次梁的配筋图3.3 主梁的配筋图
