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《钢筋混凝土设计原理》课程设计题目某地铁车站顶板梁板结构设计学院名称指导教师学号学生姓名2019年5月《钢筋混凝土设计原理》课程设计任务书1设计题目某地铁车站顶板梁板结构设计，采用全埋式现浇钢筋混凝土单向板梁板结构。2设计内容①结构平面布置：柱网、主梁、次梁及板的布置；②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；③板的防水设计：防水混凝土设计；④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；⑤主梁的强度计算：内力按弹性理论计算，考虑荷载不利组合；⑥绘制施工图：●结构平面布置图（1:200）；●板的配筋图；次梁配筋图；主梁配筋图及M、V图（1:50）；●主、次梁钢筋表及必要说明。3设计资料及要求①建筑平面尺寸，如下图1；图1地下室平面尺寸②主梁下附墙垛尺寸为450×450mm，下设计柔垫200mm厚，混凝土柱尺寸为500×500mm，或者采钢管混凝土圆形柱直径400mm；③地铁车站的安全等级为二级，顶板设计厚度为500mm；④工程地质与水文条件：设计地下室顶板离地面为粉质粘土，土的抗剪强度为28.7KPa，内摩擦角为25度，土层透水性为：微弱，土层厚度10m。地下水位为-5.0m。地下水对钢筋混凝土结构具有弱溶解性，综合评价其腐蚀等级为：中等腐蚀，土的密度为17.0KN/m3；⑤混凝土可采用C35或C30；板内钢筋可采用HPB235级、HRB335级热轧钢筋，次梁和主梁钢筋可选HRB400级热轧钢筋；⑥荷载：钢筋混凝土容重为25KN/m3，设计忽略地下水压力的荷载，顶板活荷载见表1，平顶粉刷荷载0.4KN/m3；⑦地铁车站顶板设计考虑人防的要求，地下室防护等级为6级⑧题号分配：每个学生根据学号选择相应的题号，表中长度单位为米，第N题题号见表1，表中有43道题目。表2班各题号的设计条件（活载单位：KN/m2）4设计期限：两周（5月7日——5月21日）①下达设计任务及结构布置1天；②设计计算和整理计算书7天；③绘制顶板结构施工图5天；④答辩及设计成绩评定1天；5参考资料1．《混凝土结构设计规范》（GB50010－2019）；2．《建筑结构荷载规范》（GB50009－2019）；3．《砌体结构设计规范》（GB50003－2019）；4．钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程（CECS51：93）；5．《人民防空工程战术技术要求》；6．《人民防空地下室规范》（GB50038－94）；7．《地下工程防水技术规范》（GB50108－2019）；8．《地下防水工程实用技术》沈春林编写，机械工业出版社；9．钢筋混凝土结构构造手册；10．教材：《混凝土结构设计原理》；11.教材：《混凝土结构设计》；12.教材：《钢—混凝土组合结构》。6计算书格式要求①严格按科研论文的排版格式；③正字字体：小四，宋体；图表中所有文字：五号，宋体。任务下达：2012年5月4日钢筋混凝土设计原理课程设计1工程概况设计地下室顶板离地面为粉质粘土，土的抗剪强度为28.7Kpa，内摩擦角为25度，土层透水性为：微弱，土层厚度10m，地下水位为-5.0m，地下水对钢筋混凝土结构具有弱溶解性，综10.012.014.016.018.019.020.06.3×6.012345676.3×6.38911121314156.6×6.6161718192021226.6×6.9232425262728296.9×7.2303132333435366.9×7.537383940414243活载题号L1×L2合评价其腐蚀等级为：中等腐蚀，土的密度为17.0KN/m3。2设计参数说明主梁下附墙垛尺寸为450450mm，下设计柔垫为200mm，混凝土柱尺寸500500mm；地下室的安全等级为二级，根据工程概况，结合前人设计经验，取顶板设计厚度为500mm；混凝土采用C35，板内采用钢筋HRB335级别热轧钢筋，次梁和主梁采用HRB400级热轧钢筋；钢筋混凝土的容重为253/mKN，设计忽略地下水的荷载，顶板荷载为182/mKN。平顶粉刷荷载为0.4KN/m3；地下室顶板人防等级为6级。C35等级混凝土：7.16cf2/mmN，57.1tf2/mmNHRB335级热轧钢筋：300yf2/mmNHRB400级热轧钢筋：360yf2/mmN3结构平面布置3.1结构平面布置的原则在进行结构平面布置时，应遵守下述布置原则：（1）梁格的布置要考虑生产工艺、使用要求和支承结构的合理性。（2）柱网与梁格尺寸除应满足生产工艺和使用要求外，还应使结构具有尽能好的经济效果。（3）梁格应尽可能布置得规整、统一，板的厚度和梁的截面尺寸尽量统一减少梁板跨度的变化，以简化计算，方便施工。（4）避免集中荷载直接作用于板上。3.2构件尺寸设计根据设计参数说明，板厚bh500mm；参照设计规范，对于一般的建筑结构中，取次梁截面高度）（121~181h6300mm)525~350(，另外，次梁截面宽度取b=h/3~h/2；主梁截面高度）（81~141h6300mm)5.787~450(，但在地下建筑中，取值稍有偏于安全，取次梁h=900mm,b=450mm；取主梁zh=1500mm，zb=600mm。根据设计要求，建筑结构平面布置图如图1-1图1-1结构平面布置图4板的设计4.1荷载的计算取宽为1m板带作为计算单元土层荷载0.170100.172/mKN钢筋混凝土自重5.125.0252/mKN平顶粉刷荷载0.42/mKN恒荷载标准值182.92/mKN活荷载标准值182/mKN总荷载设计值400zb按可变荷载效应控制的组合g+q=)184.19.1822.1(1.0=244.68mKN/由上可知，所以板内力计算时取g+q=244.68mKN/。4.2计算简图及跨度参照设计规范，梁板的跨度计算，根据下表1-2：表1-2梁板的跨度计算支承情况计算跨度梁板两端与梁柱整体连接净跨nl净跨nl两端支承在砖墙上1.05nl)(bln)(nlhlnn一端与梁整体连接，另一端承在砖墙上1.025nl)2(bln)2(2alhlnn注：表中b为梁的支承宽度，a为板的搁置长度，h为板厚。次梁截面高度h=900mm,b=450mm，取a=185mm。根据结构的平面布置，板的实际支承情况，板的计算跨度为：边跨：mmhlln18402500)1852252100(2110故边跨取mml5.175710。中间跨mmlln16504502100220由于边跨与中间跨的跨度差%10%1.65.1757/)1650-5.1757(，故可按等跨连续板计算内力。板的计算简图如下：图1-2及图1-3：图1-2板的跨度计算示意图简图图1-3板的计算简图4.3弯距设计值计算各板控制截面的弯矩设计值按下式计算：20)(lqgMdd根据上面的公式计算得：4.4截面配筋计算板截面有效高度mmh450505000。因中间板带的内区格四周与梁整体连接，故2M、3M和cM值可降低20%，从而取值为四周的0.8倍。最少配钢筋率为min=0.45%100ytff%10030057.145.0=0.236%，板截面配筋计算过程见下表1-3。表1-3板截面配筋计算截面1B2，3C板带中板带板带中板带弯矩系数111111161141跨度0l1.75751.6501.6501.650M68.7-60.5647.5838-41.64-33.3201bhfc201bhfc=621038.314507.160.1201bhfMcS0.02030.01790.0140.01120.01230.0099s2110.02030.01790.1取0.10.0140.01120.01230.1取0.10.00990.1取0.1ycsfbhfA01508250535128125052505%100csAA0.0011%＜0.263%取0.263%0.056%0.00078%0.263%取0.263%0.00062%0.263%取0.263%0.056%0.056%AS171125051711171125052505配筋(mm2)522625522522625625实际配筋(mm2)AS=1900AS=2945AS=1900AS=1900AS=2945AS=2945注意：表中支座截面1.0，取1.0计算；当min=0.45%100ytff%100csAA时，按min配钢筋。配筋图如图1-4：图1-44.5板截面受剪承载力验算板截面剪力设计值可按下式计算：()nVgql为荷载重分布剪力系数，参照表1-4表1-4为荷载重分布剪力系数荷载情况端部支座支承情况截面AinBexBinCex均布荷载搁支在墙上0.450.60.550.55集中荷载梁与梁、梁与墙整体连续0.50.550.550.55搁支在墙上0.450.650.60.55梁与梁、梁与柱整体连续0.50.60.60.55注：表中的Ain、Bex、Bin、Cex表示支座的内外侧的代号。板截面最大剪力设计值发生在内力支座，其值为对于不配箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：07.0bhfVth由其斜截面受剪承载力符合07.0bhfVth，则板不需要配箍筋和弯起钢筋。5次梁计算5.1次梁配筋的构造要求（1）截面尺寸：次梁的跨度l=4m~6m，梁高h=(1/18~1/12)l，梁宽b=(1/3~1/2)h，应满足表1-7的规定。纵向钢筋的配筋率一般为0.6%~1.5%。（2）次梁在砌体墙上的支承长度a≥240mm。（3）钢筋的直径：梁的纵向受力钢筋及架立钢筋的直径不宜小于表1-5的规定。对钢筋直径的要求出于混凝土结构截面受力的需要。混凝土结构中，受力钢筋的尺寸应与截面高度及跨度有一定的比例，过于纤细的钢筋难以起到应有的承载受力和构造的作用。表1-5梁内纵向钢筋的最小直径注：h为梁高，l为梁的跨度。(4)钢筋的间距：钢筋混凝土结构中钢筋能够与混凝土协同工作，是由于它们之间存在着粘结锚固作用。因此，受力钢筋周围应有一定厚度的混凝土层握裹。对于构件边缘的钢筋，表现为保护层厚度；而对于构件内部的钢筋，则表现为钢筋的间距。钢筋间距还应考虑施工时浇筑混凝土操作的方便。梁纵向钢筋的净间距不应小于表1-6的规定。表1-6梁内纵向钢筋的最小净距注：（1）净间距为相邻钢筋外边缘之间的最小距离。（2）当梁的下部钢筋配置多于2层时，两层以上水平方向中距应比下边两层的中距增大一倍。(5)梁侧的纵向构造钢筋：由于混凝土收缩量的增大，近年在梁的侧面产生收缩裂缝的现象时有发生。裂缝一般呈枣核状，两头尖而中间宽，向上伸至板底，向下至于梁底纵筋处，截面较高的梁，情况更为严重。(6)当连续次梁的跨度相等或相差不超过20%，且活载与恒载之比q/g≤3时，梁内纵向钢筋的弯起及截断可按图1-5进行。图1-5等跨连续次梁的钢筋布置《规范》规定：当梁的腹板高度hw≥450mm时，在梁的两个侧面沿高度配置纵向构造钢筋(腰筋)，每侧纵向构造钢筋(不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%，且其间距不宜大于200mm。此处，腹板高度hw，矩形截面为有效高度；对T形截面，取有效高度减去翼缘高度；对I形截面，取腹板净高。(7)对钢筋混凝土薄腹梁或需作疲劳验算的钢筋混凝土梁，应在下部二分之一梁高的腹板内沿两侧配置直径为8mm~14mm、间距为100mm~150mm的纵向构造钢筋，并应按下密上疏的方式布置。在上部二分之一梁高的腹板内，纵向构造钢筋上述第(5)条的规定配置。如图1-5所示，中间支座负钢筋的弯起，第一排的上弯点距支座边缘为50mm；第二排、第三排上弯点距支座边缘分别为h和2h。支座处上部受力钢筋总面积为As，则第一批截断的钢筋面积不得超过As/2，延伸长度从支座边缘起不小于nl/5+20d(d为