大工17秋【钢筋混凝土结构课程设计汇本】答案解析

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：专业：土木工程年级：2017年秋季学号：学生：指导教师：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mmh80，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=400×400mm2。主梁(650x250)次梁(400x180)板()楼盖结构平面布置图柱柱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×γ×1=0.08×25×1=2.0kN/m板底抹灰粉刷厚度×γ×1=0.015×17×1=0.255kN/m永久荷载设计值：kg=1.2（0.4+2+0.255）=3.1862/KNm活载设计值：qk=10kN/m2×1.3=13kN/m荷载设计值总值：gk+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：l0=ln=2100-180=1920mm边跨：按以下两项最小值确定l0=ln+1/2hB=(2100-120-180/2)+80/2=1930mml0=Ln+1/2a=(2100-120-180/2)+120/2=1950mm所以边跨板的计算取l0=1930mm。板的计算简图如下所示。板的计算简图（3）内力计算因边跨与中跨的计算跨度相差%52.0192019201930,小于10%，可按等跨连续板计算，由表可查得板的弯矩系数αM,，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1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)l01=1.930l01=1.930l02=1.920l02=1.920M=α(gk+qk)l02(kN.m)5.486-5.4863.732-4.2664.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，αs=20mm，则h0=80-20=60mm，C25混凝土，α1=1.0，fc=11.9N/mm，HPB235钢筋，fy=210N/mm2。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。计算简图板的配筋计算截面1B2CM(kN.m)M1MBM20.8M2Mc0.8Mc5.486-5.4863.7322.986-4.266-3.413201bhfc42.8442.8442.8442.8442.8442.84201bhfMcs0.128-0.1280.0870.070-0.100-0.080s2110.137-0.1370.0910.073-0.106-0.083ycsffbhA/10466-466310249-361-283选钢筋φ10@160φ10@180φ8@140φ8@180φ8@130φ8@170实际配筋AS=491mm2AS=436mm2AS=359mm2AS=279mm2AS=387mm2AS=296mm2最小配筋率ρ=As/bh=249/(1000*60)=0.42%＞ρmin=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：l0=ln=5400-250=5150mm边跨：l0=1.025ln=1.025×(5400-120-250/2)=5284mml0=ln+a/2=(5400-120-250/2)+240/2=5275mm边跨计算跨度上式计算中取小值，即l0=5275mm主梁次梁当跨差不超过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=8.615KN/m活荷载设计值：q=13*2.1=27.3KN/m荷载总设计值：q+g=27.3+8.615=35.915KN/m，取荷载为35.92KN/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αM,，板的弯矩设计值计算过程见表α值：次梁弯矩值计算截面位置1边跨跨中B离端支座2C跨中支座弯矩系数α1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)5275527551505150M=α(g+q)l02(kN.m)90.86-90.8659.54-68.05β值：计算简图ABCCBA次梁剪力值计算截面位置AB左离端第二支座B右离端第二支座C跨中支座剪力系数β0.450.60.550.55净跨度5.155.155.155.15V=β((g+p)ln(kN)83.24110.99101.74101.74其中，M=α(g+p)l02V=β((g+p)ln4.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cfbsb0'=2010+180=2190mm考虑,故取'fb=1717mm。支座截面按cchb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：mmNhhhbfffc.1024.531)2/80365(8017179.110.1)2/(60'1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1B2CM（mkN）90.86-90.8659.54-68.0501bhfMcs或01hbfMfcs0.0350.3180.0220.209s2110.0360.3970.0220.237ycsffbhA/08951035547618选择钢筋3φ20(弯1)4φ20(弯2)3φ16(弯1)3φ18(弯1)实际配筋941mm21256mm2603mm2763mm25.斜截面强度计算次梁斜截面承载力计算如下：次梁斜截面承载力计算截面A左B右BCV（kN）83.24110.99101.74101.74025.0bhfcc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07.0bhfVct(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2φ62φ62φ62φ61svsvnAA57575757)/(25.10csvyvVVhAfs355.92131.5159.7189.8实配箍筋间距150mm不足150mm，用Asb补充150mm150mmsAhfVVsvyvCcs/25.10116.91kN＞83.24kN108.9kN＜110.99kN108.9kN＞101.74kN116.9kN＞101.74kNafyVVAcssbsin8.0/)(/40.4mm2//选配弯起钢筋由于纵向钢筋充足，可弯起1φ201φ20由于纵向钢筋充足，可弯起1φ16由于纵向钢筋充足，可弯起1φ18实配钢筋面积314.2mm2314.2mm2201.1mm2254.5mm26.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：mmbblln63002/3502/35035063002/2/0柱柱。边跨：ln1=0.025*(6300-350/2-120)=6005mm，因为0.025ln1=0.025*(6300-350/2-120)=150.1a/2=185mm所以边跨取：mmlbllnn63306005025.02/3501202/3506300025.02/0柱，mmbaln63652/3502/37060052/2/柱，边跨计算跨度取小值，即l0=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=45.57kN主梁自重（折算成集中荷载）：1.2250.25（0.65-0.08）2.1=8.978KN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=0.733KN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=144.69KN永久和可变荷载合计：G+Q=199.971KN3.内力计算1)、QLkGLkM21其中，21kk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/MkBMk/2/MkcMk/①45.99244.057.108267.018.27067.057.108267.0②45.207289.024.95133.0/24.95133.0③/24.95133.088.142200.024.95133.0④38.164229.071.222311.045.121170.073.63089.0⑤68.196274.047.127178.0/51.31044.0minM(mkN)组合项次①+④①+④①+④①+②组合值263.83-331.28148.63-203.81maxM(mkN)组合项次①+②①+③①+③①+⑤组合值306.9-203.81170.06-77.062）、QkGkV43其中，43kk可由书中表查取，主梁剪力计算项次荷载简图AVk/左BVk/右BVk/①20.47733.058.81267.139.