大工17春《钢筋混凝土结构课程设计》答案.pdf

网络教育学院 钢筋混凝土结构课程设计 题 目：三峡水电站厂房单向板设计 学习中心： 浙江上虞奥鹏学习中心【 20】 专 业： 土木工程 年 级： 2016 年 春 季 学 号： 学 生： 指导教师： 1 1 基本情况 本章需简单介绍课程设计的内容，包括厂房的尺寸，板的布置情况等等内容。 1 1 设计资料 （ 1）楼面均布活荷载标准值： qk=10kN/m2。 （ 2）楼面做法：楼面面层用 20mm厚水泥砂浆抹面（ =20kN/m3） ，板底及梁 用 15mm厚石灰砂浆抹底（ =17kN/m3） 。 （ 3）材料：混凝土强度等级采用 C25，主梁、次梁受力钢筋采用 HRB335级钢 筋，其他采用 HPB235级钢筋。 1.2 楼盖梁格布置及截面尺寸确定 确定主梁的跨度为 6.3m，次梁的跨度为 5.4m，主梁每跨内布置两根次梁，板 的跨度为 2.1m。楼盖结构的平面布置图如图所示。 按高跨比条件要求板的厚度 h l/40=2300/40=57.5mm ，对工业建筑的楼板， 要求 mmh 80 ，所以板厚取 80mmh 。 次梁截面高度应满足 =(1/18 l/12)=(1/18 1/12)=300 450mm， 取 h=400mm， 截面宽 b=(1/3 1/2)h=(1/3 1/2) 400=133 200mm，取 b=180mm。 主梁截面高度应满足 h=(1/14 1/8)l=(1/15 1/10) 6300=450 788mm，取 hz=650mm，截面宽 b=(1/3 1/2)hz=(1/3 1/2) 650=217 325mm，取 b=250mm。 柱的截面尺寸 b h=400 400 mm2。 主 梁 (650 x250) 次 梁 (400 x180) 板( ) 楼盖结构平面布置图 柱 柱 2 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 恒荷载标准值计算，取 1m宽板带计算： 面层 0.02 20=0.4kN/m 板自重 板厚 1=0.08 25 1=2.0kN/m 板底抹灰 粉刷厚度 1=0.015 17 1=0.255kN/m 永久荷载设计值： kg = 1.2 （ 0.4 + 2 + 0.255 ） = 3.186 2/KN m 活载设计值： q k=10kN/m2 1.3=13kN/m 荷载设计值总值： g k+qk=16.186 16.2kN/m （ 2）、跨度计算 取 1m 板宽作为计算单元，板的实际结构如图所示，由图可知：次梁截面为 b=180mm，现浇板在墙上的支承长度为 a=120mm，则按塑性内力重分布设计，板的 计算跨度为： 中跨： l 0=l n=2100-180=1920mm 边跨：按以下两项最小值确定 l 0=l n+1/2h B=(2100-120-180/2)+80/2=1930mm l 0=Ln+1/2a=(2100-120-180/2)+120/2=1950mm 所以边跨板的计算取 l 0=1930mm。 板的计算简图如下所示。 板的计算简图 3 （ 3） 内力计算 因边跨与中跨的计算跨度相差 %52.0 1920 19201930 , 小于 10%，可按等跨连续板 计算，由表可查得板的弯矩系数 M,，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 1 边跨跨中 B 离端第二支 座 2 中间跨 跨中 C 中间支座 弯矩系数 M 1/11 -1/11 1/16 -1/14 计算跨度 l 0 (m) l 01=1.930 l 01=1.930 l 02=1.920 l 02=1.920 M= (g k+qk)l 02 (kN.m) 5.486 -5.486 3.732 -4.266 4. 配筋计算 根据各跨跨中及支座弯矩可列表计算如下： 板宽 b=1000mm，板厚 h=80mm， s=20mm，则 h0=80-20=60mm， C25混凝土， 1=1.0 ， f c=11.9N/mm， HPB235钢筋， f y=210N/mm 2。 位于次梁内跨上的板带， 其内区格四梁整体连接， 故其中间跨的跨中截面 （ M2、 M3）和中间支座（ Mc）计算弯矩可以减少 20%，其他截面则不予以减少。 计算简图 4 板的配筋计算 截面 1 B 2 C M(kN.m) M1 MB M2 0.8M2 Mc 0.8Mc 5.486 -5.486 3.732 2.986 -4.266 -3.413 2 01 bhf c 42.84 42.84 42.84 42.84 42.84 42.84 2 01 bhf M c s 0.128 -0.128 0.087 0.070 -0.100 -0.080 s211 0.137 -0.137 0.091 0.073 -0.106 -0.083 ycs ffbhA /10 466 -466 310 249 -361 -283 选钢筋 10160 10180 8140 8180 8130 8170 实际配筋 AS=491mm2 AS=436mm2 AS=359mm2 AS=279mm2 AS=387mm2 AS=296mm2 最小配筋率 =As/bh=249/(1000*60)=0.42% min=0.2%。 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. 确定次梁计算跨度及计算简图 当 按塑性内力重分布计算时，其计算跨度： 中跨： l 0=l n=5400-250=5150mm 边跨： l 0=1.025l n=1.025 (5400-120-250/2)=5284mm l 0=l n+a/2=(5400-120-250/2)+240/2=5275mm 边跨计算跨度上式计算中取小值，即 l 0=5275mm 主 梁 次 梁 5 当跨差不超过 10%时，按等跨连续梁计算，计算简图如下： 2. 荷载计算 由板传来： 3.186 2.1=6.691kN/m 次梁肋自重： 0.18 (0.4-0.08) 25 1.2=1.728kN/m 次梁粉刷重： 0.015 2 (0.4-0.08) 17 1.2=0.196 小计： g=8.615 KN/m 活荷载设计值： q=13*2.1=27.3 KN/m 荷载总设计值： q+g=27.3+8.615=35.915 KN/m ，取荷载为 35.92 KN/m。 3. 内力计算 因边跨与中跨的计算跨度相差 %4.2515051505275 , 小于 10%，可按等跨连续板 计算，由表可查得板的弯矩系数 M,，板的弯矩设计值计算过程见表 值： 次梁弯矩值计算 截面位置 1 边跨跨中 B 离端支座 2 C 跨中支座 弯矩系数 1/11 -1/11 1/16 -1/14 计算跨度 l 0(m) 5275 5275 5150 5150 M= (g+q)l 0 2(kN.m) 90.86 -90.86 59.54 -68.05 值： 计算简图 A B C C B A 6 次梁剪力值计算 截面位置 A B 左 离端第二支座 B右 离端第二支座 C 跨中支座 剪力系数 0.45 0.6 0.55 0.55 净跨度 5.15 5.15 5.15 5.15 V= (g+p)l n(kN) 83.24 110.99 101.74 101.74 其中， M= (g+p)l 02 V= (g+p)l n 4. 正截面强度计算 1） 次梁跨中按 T 形截面计算， T 形截面的翼缘宽度 fb ， 按 3/ lbf =5150/3=1717mm, 且 cf bsb 0 =2010+180=2190mm考虑 , 故取 fb =1717mm。支座截面按 cc hb 矩形截 面计算，梁高 h=400mm， h0=400-35=365mm，翼缘厚 hf=80mm。 判定是第几类 T 形截面： mmNhhhbf ffc .1024.531)2/80365(8017179.110.1)2/( 601 均大于边跨跨中弯矩和中跨跨中弯矩，故属于第一类 T 形截面。 2） 、钢筋截面计算如下 次梁正截面承载力计算如下： 次梁正截面承载力计算 截 面 1 B 2 C M（ mkN ） 90.86 -90.86 59.54 -68.05 01 bhf M c s 或 01 hbf M fc s 0.035 0.318 0.022 0.209 s211 0.036 0.397 0.022 0.237 ycs ffbhA /0 895 1035 547 618 选 择 钢 筋 3 20( 弯 1) 4 20(弯 2) 3 16( 弯 1) 3 18( 弯 1) 实 际 配 筋 941mm2 1256mm2 603mm2 763mm2 5. 斜截面强度计算 次梁斜截面承载力计算如下： 7 次梁斜截面承载力计算 截 面 A 左B 右B C V（ kN ） 83.24 110.99 101.74 101.74 025.0 bhf cc 195.5kN 83.24kN 截面满足 182.1kN 110.99kN 截面满足 182.1kN 101.74kN 截面满足 195.5kN 101.74kN 截面满足 07.0 bhfVc t (kN) 64.9kN 83.24kN 需配箍筋 60.5kN 110.99kN 需配箍筋 60.5kN 101.74kN 需配箍筋 64.9kN 101.74kN 需配箍筋 箍筋肢数、直径 2 6 2 6 2 6 2 6 1svsv nAA 57 57 57 57 )/(25.1 0 csvyv VVhAfs 355.92 131.5 159.7 189.8 实配箍筋间距 150mm 不足 150mm，用 A sb 补充 150mm 150mm sAhfVV svyvCcs /25.1 0 116.91kN83.24kN 108.9kN110.99kN 108.9kN101.74kN 116.9kN101.74kN afyVVA cssb sin8.0/)( / 40.4mm2 / / 选配弯起钢筋 由于纵向钢 筋充足，可 弯起 1 20 1 20 由于纵向钢 筋充足，可 弯起 1 16 由于纵向钢 筋充足，可 弯起 1 18 实配钢筋面积 314.2mm2 314.2mm2 201.1mm2 254.5mm2 6. 构造配筋要求： 沿全长配置封闭式箍筋， 每一根箍筋距支座边 50mm处开始布置， 在简支端的支座范围内各布置一根箍筋。 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。 主梁内力计算按弹性理论计算。 1. 确定次梁计算跨度及计算简图 柱 次梁 主梁 板 柱 8 柱截面选用 350mm 350mm，由于钢筋混凝土主梁抗弯刚度较钢筋混凝土柱大 的多，故可将主梁视作铰支于钢筋混凝土柱的连续梁进行计算。主梁端部支承于 砖壁柱上，其支承长度 a=370。 则主梁计算跨度： 中跨： mmbbll n 63002/3502/35035063002/2/0 柱柱 。 边跨： l n1=0.025*(6300-350/2-120)=6005mm ， 因为 0.025l n1=0.025*(6300-350/2-120)=150.1a/2=185mm 所以边跨取： mmlbll nn 63306005025.02/3501202/3506300025.02/0 柱 ， mmbal n 63652/3502/37060052/2/ 柱 ， 边跨计算跨度取小值，即 l 0=6330mm； 因跨度相差不超过 10%，可按等跨梁计算，计算简图如下： 2、荷载计算： 次梁传来的永久荷载：次梁恒载主梁间距 =8.615 6.3=45.57 kN 主梁自重（折算成集中荷载） ： 1.2 25 0.25 （ 0.65-0.08 ） 2.1=8.978 KN 梁底及梁侧抹灰（折算成集中荷载） ： 1.2 17 0.015 （ 0.65-0.08 ） 2 2.1=0.733 KN 9 永久荷载设计值合计： G = 55.281KN 由次梁传来可变荷载： Q=27.3 5.3 =144.69 KN 永久和可变荷载合计： G+Q=199.971 KN 3. 内力计算 1) 、 QLkGLkM 21 其中， 21 kk 可由书中表查取， L 计算跨度，对于 B支座，计算跨度可取相邻两跨 的平均值。 主梁弯矩计算 项 次 荷载简图 1/ Mk BMk / 2/ Mk cMk / 45.99244.0 57.108 267.0 18.27 067.0 57.108 267.0 45.207289.0 24.95 133.0 / 24.95 133.0 / 24.95 133.0 88.142 200.0 24.95 133.0 38.164229.0 71.222 311.0 45.121 170.0 73.63 089.0 68.196274.0 47.127 178.0 / 51.31 044.0 minM ( mkN ) 组合项次 + + + + 组合值 263.83 -331.28 148.63 -203.81 maxM ( mkN ) 组合项次 + + + + 组合值 306.9 -203.81 170.06 -77.06 10 2） 、 QkGkV 43 其中， 43 kk 可由书中表查取， 主梁剪力计算 项 次 荷载简图 AVk / 左BVk / 右BVk / 20.47733.0 58.81267.1 39.64000.1 20.98866.0 60.128134.1 00 08.15133.0 08.15133.0 4.11300.1 13.78689.0 67.148311.1 57.138222.1 21.93822.0 59.133178.1 17.25222.0 minV ( kN ) 组合项次 + + + 组合值 145.4 -230.25 202.96 4、主梁正截面和斜截面承载力计算： 正截面配筋计算 主 梁 跨 中 按 T 形 截 面 计 算 ， T 形 截 面 的 翼 缘 宽 度 fb ， 按 ；，故取 mmbmmsblb ff 2100630021003/63003/ 0 梁高： h=650,h 0=650-35=615mm（边跨） ， h0=650-35=615mm（中间跨） ； 翼缘厚： mmh f 80 判定是第几类 T 形截面： mkNhhhbf fffc .54.114910)2/80615(8021009.110.1)2/( 601 均大于边跨跨中弯矩和中跨跨中弯矩，故属于第一类 T 形截面。 2） 、钢筋截面计算如下 支座截面按 b h=250mm 650mm的矩形截面计算。离端第二支座 B 按布置两 排纵向钢筋考虑，取 h0=650-70=580mm，其他中间支座按布置一排纵向钢筋考虑， 取 h0=615mm。 主梁正截面承载力计算如下： 11 主梁正截面承载力计算 截 面 1 B 2 M（ mkN ） 306.9 -331.28 170.06 -77.06 2 01 bhf c （ 2 0 1 hbf fc ） 9452 1001 9452 1125 2 01 bhf M c s 或 2 01 hbf M fc s 0.032 0.331 0.018 0.068 s211 0.033 0.419 0.018 0.070 ycs ffbhA /0 1691 2410 922 427 选 择 钢 筋 4 25( 弯 1) 5 25(弯 2) 3 20( 弯 1) 2 18( 弯 1) 实 际 配 筋 1963mm2 2454mm2 942mm2 509mm2 5. 斜截面强度计算 主梁斜截面承载力计算如下： 主梁斜截面承载力计算 截 面 A 左B 右B V（ kN ） 145.4 230.25 202.96 ，截面尺寸按下式计算，因 42250/500/500805800 bhmmhhh wfw 025.0 bhf cc 457.4kN 145.4kN 截面满足 431.4kN 230.25kN 截面满足 431.4kN 202.96kN 截面满足 剪跨比： 0.3362.3580/2100 ， 取 )1/(75.1 0bhfVc t (kN) 85.43kN 145.4kN 需配箍筋 80.57kN 230.25kN 需配箍筋 80.57kN 202.96kN 需配箍筋 箍筋肢数、直径 2 8 2 8 2 8 1svsv nAA 101 101 101 )/(0.1 0 csvyv VVhAfs 311 117 144 实配箍筋间距 150 不足 150mm，用 Asb补充 不足 150mm，用 Asb补充 sAhfVV svyvCcs /0.1 0 124.23kN145.4kN ，不满足 117.16kN4kN/时，考虑到活荷载数值已较大，则取 Q=1 3。还有 荷载传递时弯矩的计算方式，跨度的计算方式，以及荷载不同破坏形式的判定， 如何计算、验算等更加清晰明了，对于工业上的要求等等也有所了解。还有就是 对于计算出来的截面积，如何配筋更加合理、经济也是一个问题。总之，通过这 次设计我受益匪浅。以后会更加努力、钻研。