1、 网络教育学院 钢筋混凝土结构课程设计 题 目 ：梅兰厂房 学习中心： 江苏省泰州市姜堰奥鹏 专 业： 土木工程 年 级： 12 年 9 月 学 号： 201209369253 学 生： 王旭 指导教师： 王余海 1 1 基本情况 一、设计资料 梅兰化工厂房。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 3kN/m ,水泥砂浆容重 20 3kN/m ，石灰砂浆容重 17 3kN/m ，分项系数 1.2G 。可变
2、荷载，楼面均分布荷载为7.5 3kN/m ，分项系数 1.3K 。 材料选用：混凝土采用 C30（ cf =14.3 2N/mm ， tf =1.43 2N/mm ） 钢筋 主梁、次梁采用 HRB335 级（ yf =300 2kN/m ）钢筋，其它均用 HPB300 级（ yf =270 3kN/m ）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。 2 根据构造要求，板厚取 19008 0 4 7 . 54 0 4 0lh m m m m 次梁截面高
3、度应满足 4 8 0 0 4 8 0 0 2 6 6 4 0 01 8 1 2 1 8 1 2llh m m 取 h=400mm，截面宽度取为 b=200mm。 主梁的截面高度应满足 5 7 0 0 5 7 0 0 3 8 0 5 7 01 5 1 0 1 5 1 0llh m m 取截面高度 h=500mm，截面宽度取为 b=250mm。 三、板的计算 按塑性分析法计算内力。 1、荷载 恒荷载标准值： 3 20mm 水泥砂浆面层 320 .0 2 2 0 / 0 .4 /m kN m kN m 80mm 钢筋混凝土板 0 .0 8 2 5 / 2 .0 /m kN m kN m 15mm 厚
4、石灰砂浆抹灰 320 . 0 1 5 1 7 / 0 . 2 5 5 /m k N m k N m 22.655 /kg kN m 活荷载标准值 27.5 /kq kN m 横荷载设计值 21 .2 2 .6 5 5 3 .1 8 6 /g kN m 活荷载设计值 21 .3 7 .5 9 .7 5 /q kN m 合计 21 2 .9 3 6 /g q kN m 2、内力计算 次梁的截面 200 400mm mm ，板在墙上的支撑长度为 120mm ，则板的计算跨度为： 边跨0 0 . 2 0 . 0 81 . 9 0 . 1 2 1 . 7 22 2 2n hl l m 0 . 2 0 .
5、 1 21 . 9 0 . 1 2 1 . 7 42 2 2n alm 0 1.72lm 中间跨 0 1.9 0.2 1.7lm 跨度差 00(1 .7 2 1 .7) / 1 .7 1 .2 1 0 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 m 111 111 116 114 计算跨度 0l 0 1.72lm 0 1.72lm 0 1.7lm 0 1.7lm 20()mM g q l 3.48 -3.48 2
6、.34 2.67 21 2 .9 3 6 /g q kN m4 截面承载力计算 01 0 0 0 , 8 0 , 8 0 2 0 6 0b m m h m m h m m 。 C30 混凝土， cf =14.3 2N/mm 。 HPB300钢筋， yf =270 2kN/m ，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、中间跨跨内 中 间支座 M（ 2kN/m ） 3.48 -3.48 2.
7、34 -2.67 3.48 -3.48 0.8 2.34=1.87 0.8 (-2.67)=-2.14 210s cMf bh 0.067 0.067 0.045 0.052 0.067 0.067 0.036 0.041 1 1 2 s 0.069 0.069 0.046 0.054 0.069 0.069 0.037 0.042 10csyf b hA f219 219 146 172 219 219 118 134 选配钢筋 6/8170 6/8170 6190 6160 6/8170 6/8170 6200 6200 实配钢筋面积 228 228 149 177 228 228 141
8、 141 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； m i n m a x( 0 . 2 % , 4 5 / ) 4 5 / 4 5 1 . 4 3 / 2 7 0 1 0 0 % 0 . 2 3 8 %t y t yf f f f 所以， 2, m in m in 0 . 2 3 8 % 1 0 0 0 8 0 1 9 0 . 4sA b h m m 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 2 200k g k q kM g l q l 式中 kg 折算永久荷载标准值， / 2 2 .
9、6 5 5 7 . 5 / 2 6 . 4 0 5 /k k kg g q k N m kq 折算可变荷载标准值， / 2 7 .5 / 2 3 .7 5 /kkq q kN 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： 2( 0 . 0 7 8 6 . 4 0 5 0 . 1 3 ) 1 . 7 2 0 / 2 . 3 2 /kM k N m k N m 2( 0 . 1 0 5 6 . 4 0 5 0 . 1 1 9 3 ) 1 . 7 2 0 / 3 . 0 5 /B
10、kM k N m k N m 5 22 ( 0 . 0 3 3 6 . 4 0 5 0 . 0 7 9 3 ) 1 . 7 / 1 . 3 0 /kM k N m k N m 2( 0 . 0 7 9 6 . 4 0 5 0 . 1 1 1 3 ) 1 . 7 / 2 . 4 2 /CkM k N m k N m 23 ( 0 . 0 4 6 6 . 4 0 5 0 . 0 8 5 3 ) 1 . 7 / 1 . 5 9 /kM k N m k N m 受弯构件的受力特征系数 1.9cr ，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 22.01 /tkf N mm ；
11、保护层厚度 c=15mm20mm,取 c=20mm，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 3 kM 2.32 -3.05 1.30 -2.42 1.59 2/sA mm 228 228 149 149 149 20/ 0 .8 7 ( / )sq k sM h A N m m 202.9 266.8 170.6 317.5 208.6 /te s teAA 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 1 .1 0 .6 5 /tk te sqf 0.456 0.610 0.334 0.689 0.474 /eqdd (mm) 11.
12、43 11.43 8.57 8.57 8.57 (1 .9 0 .0 8 )eqcr s tedlc (mm) 129.44 129.44 106.56 106.56 106.56 m ax /cr cr sq sw l E (mm) 0.108 0.191 0.055 0.210 0.095 注 : 0.01te ,取 =0.01te 。 板的挠度验算 截面的短期刚度由下式确定： 2061.1 5 0.21 3.5sssEfE A hB 式中， 34/ 2 1 0 1 0 / 3 1 0 7E s cEE ，矩形截面 0f ，各截面的短周期刚度如下表所示。 截面 1 B 2 C 3 2/sA
13、 mm 219 219 146 146 146 0.456 0.610 0.334 0.689 0.474 0/sA bh 0.0037 0.0037 0.0024 0.0024 0.0024 11/10sB N mm 1.882 1.567 1.612 1.010 1.305 由表 2 可见， B 与 1B 很接近，满足 0.5 1B B 2 1B ,按混凝土结构设计规范可取整跨刚度 1B 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 1 1 1 02 . 3 2 1 . 8 8 2 1 0 8 . 6 4 1 0( 1 ) 2 . 7 2 5 2 1 2 . 3 2k s
14、qkMB B N m mMM 6 其中， 2 210( 0 . 0 7 8 0 . 1 ) ( 0 . 0 7 8 7 . 9 6 5 0 . 1 3 ) 1 . 7 2 2 . 7 2 5q k kM g q l k N m 11( ) 2 . 6 5 5 ( 0 . 8 7 . 5 ) 7 . 9 6 5 /22k k q kg g q k N m 11 0 . 8 7 . 5 3 /22k q kq q k N m 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 kg 满布，可变荷载 kq 在1， 3， 5 跨布置，又相应表格查的相应的挠度系数分别是 20.644 10 和 2
15、0.973 10 ，于是挠度： 2 4 2 40 . 6 4 4 1 0 0 . 9 7 3 1 0kkg l q lf BB 2 4 2 41 0 1 00 . 6 4 4 1 0 2 . 6 5 5 1 7 2 0 0 . 9 7 3 1 0 7 . 5 1 7 2 0 = 8 . 4 5 m m 8 . 68 . 6 4 1 0 8 . 6 4 1 0 2 0 0l mm 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 321 . 9 3 . 1 8 6 / 6 . 0 5 /m k N m k N m 次梁自重
16、321 . 2 0 . 2 ( 0 . 4 0 . 0 8 ) 2 5 / 1 . 9 2 /m m m k N m k N m 梁侧抹灰 321 . 2 0 . 0 1 5 ( 0 . 4 0 . 0 8 ) 1 7 / 2 0 . 2 0 /m m m k N m k N m 28.17kN/mg 活荷载设计值 7 由板传来 321 . 9 9 . 7 5 / 1 8 . 5 /q m k N m k N m 合计 22 6 .6 7 /g q kN m 2.内力计算 计算跨度 边跨 0 . 2 54 . 8 0 . 1 2 4 . 5 5 52nl m m m m 0 . 2 44 .
17、5 5 5 4 . 6 7 522n al m m m 1 .0 2 5 4 .6 6 9 4 .6 7 5nl m m 取 0l =4.675 中间跨 0 4 .8 0 .2 5 4 .5 5nl l m m m 跨度差 00( 4 . 6 7 5 4 . 5 5 ) / 4 . 5 5 2 . 7 1 0 ，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 m 111 111 116 114 计算跨度 0l 0 4.675lm
18、0 4.675lm 0 4.55lm 0 4.55lm 20()mM g q l 53.00 -53.00 34.51 39.44 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 226.67 /g q kN m8 剪力计算系数 v 0.45 0.6 0.55 0.55 净跨度 nl 0l =4.675 0l =4.675 0l =4.55 0l =4.55 2()vnV g q l 54.67 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 11= 4
19、8 0 0 = 1 6 0 0 m m33fbl ，又 2 0 0 1 7 0 0 1 9 0 0nb s m m ，故取 1600fb mm 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 0h =365mm。 判别 T 型截面类型： 10 80( ) 1 . 0 1 4 . 3 1 5 1 7 8 0 ( 3 6 5 ) 5 6 4 . 0 2 5 3 . 0 022fc f f hf b h h k N m k N m 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
20、跨跨中（ 2） 中间跨跨中（ 3） 中间支座（ C） 弯矩设计值（ kNm ） 53.00 53.00 34.51 -39.44 210s cMf bh 0.160 0.160 0.091 0.104 1 1 2 s 0.175 0.175 0.096 0.110 选配钢筋 10csyf b hA f564.2 1044 334.0 383 实际配筋 5 12 3 22 3 12 4 12 sA =565 sA =1140 sA =339 sA =452 计算结果表明 均小于 0.35，符合塑性内力重分布的条件。 m i n m a xA / ( ) 3 3 9 / ( 2 0 0 4 0 0
21、 ) 0 . 4 2 % ( 0 . 2 % , 4 5 / ) 4 5 / 4 5 1 . 4 3 / 3 0 0 0 . 2 2 %s t y t yb h f f f f ，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 0 3 6 5 8 0 2 6 5 , / 2 6 5 / 2 0 0 1 . 2 4w f wh h h m m h b ，截面尺寸按下式验算： 9 0 m a x0 . 2 5 0 . 2 5 1 . 0 1 4 . 3 2 5 0 3 6 5 3 6 2 . 2 0 7 4 .8 1cc
22、f b h k N V k N 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， 72.89BlV kN 。由斜截面受剪承载力计算公式确定箍筋间距 s: 001 .0 1 .0 2 7 0 1 0 0 . 4 8 3 6 5 5 7 2 5 . 7 00 .7 7 4 8 1 0 0 .7 1 .4 3 2 0 0 3 6 5y v s vc s tf A hs m mV f b h 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，0 .8 5 7 2 5 .7 4 5 8 0 .5 6s m m ，大于箍筋最大间距 200
23、mm，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 30 . 3 / 0 . 3 1 . 4 3 / 2 7 0 1 . 5 8 1 0t y vff ，实际配箍率3/ ( ) 1 0 0 . 4 8 / ( 2 0 0 2 5 0 ) 2 .5 0 1 0s v s vA b s ，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 6 . 8 0 8 1 4 . 2 3 / 4 1 0 . 3 7 /kg k N m ；折算可变荷载 31 4 . 2 3 1 0 . 6 7 /4kq k N m 。变形钢筋的相对粘度特征系数 1
24、.0 ，混凝土的保护层厚度c=25mm。 荷载标准值下弹性分析的荷载弯矩 系数 1.9cr ，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 3 kM 41.00 -51.55 24.54 -41.48 28.65 2/sA mm 565 565 339 402 339 20/ 0 .8 7 ( / )sq k sM h A N m m 245.32 308.45 227.96 324.94 266.14 /te s teAA 0.0141 0.0141 0.0100 0.0101 0.0100 1 .1 0 .6 5 /tk te
25、sqf 0.722 0.799 0.629 0.702 0.609 /eqdd (mm) 12 12 12 12 12 (1 .9 0 .0 8 )eqcr s tedlc (mm) 115.59 115.59 143.5 142.54 143.5 m ax /cr cr sq sw l E (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( 0 . 0 7 8 1 0 .3 7 0 . 1 1 0 . 6 7 ) 4 . 6 7 5 / 4 1 . 0 0 /kM k N m k N m 2( 0 . 1 0 5 1 0 .3 7 0 . 1 1 9 1 0 . 6 7 ) 4 . 6 7 5 / 5 1 .5 5 /BkM k N m k N m
