大工14春《钢筋混凝土结构课程设计》离线作业答案及心得体会

网络教育学院《钢筋混凝土结构课程设计》题目：福鼎市星火高新园区小区住宅单向板设计学习中心：福建福鼎学院奥鹏学习中心专业：土木工程年级：2012学号：121174306631学生：江羽林指导教师：11基本情况1、工程概况福鼎市星火高新园区小区住宅，设计使用年限为50年，住宅小区采用砖混结构，楼盖要求采用整体式单向板肋梁楼盖。墙厚370mm，柱为钢筋混凝土柱，截面尺寸为400400mmmm。2、设计资料（1）楼板平面尺寸为19.833mm，如下图所示：图2.1楼板平面图（2）楼盖做法详图及荷载图2.2楼盖做法详图楼面均布活荷载标准值为：7kN/m22楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面，20kN/m3,板底及梁用20mm厚混合砂浆天棚抹底，17kN/m3楼盖自重即为钢筋混凝土容重，25KN/m3④恒载分项系数1.2；活荷载分项系数为1.3（因工业厂房楼盖楼面活荷载标准值大于4kN/m2）⑤材料选用混凝土：C25钢筋：梁中受力纵筋采用HRB335级钢筋；板内及梁内的其它钢筋可以采用HPB235级。32单向板结构设计2.1板的设计2.1.1荷载板的永久荷载标准值80mm现浇钢筋混凝土板0.08×25=2kN/m220mm厚水泥砂浆抹面0.02×20=0.4kN/m220mm厚混合砂浆天棚抹底0.02×17=0.34kN/m2小计2.74kN/m2楼面均布活荷载标准值7kN/m2永久荷载分项系数取1.2，因工业厂房楼盖楼面活荷载标准值大于4kN/m2，所以活荷载分项系数取1.3。于是板的荷载总计算值：①q=Gkg+Qkq=1.2×2.74+0.7×1.3×7=9.658kN/m2②q=Gkg+Qkq=1.2×2.74+1.3×7=12.388kN/m2由于②①，所以取②q=12.388kN/m2，近似取q=12kN/m22.1.2计算简图次梁截面为200mm×500mm，现浇板在墙上的支承长度不小于100mm，取板在墙上的支承长度为120mm。按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：边跨0l=nl+h/2=2200-100-120+80/2=2020mm1.025nl=2030mm，取0l=2020mm中间跨0l=nl=2200-200=2000mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图所示：图2.5板计算简图42.1.3内力计算板厚h=100mm，次梁b×h=220mm×450mm计算跨度：边跨L01=Ln+h/2=3000-120-220/2+100/2=2820mmL01=Ln+a/2=3000-220/2-120+120/2=2830mm选其中较小者L01=2820mm中跨L02=Ln=3000-220=2780mm跨度差(L01-L02)/L02=(2820-2780)/2780=1.4%10%故按等跨连续板计算。查表可知，板的弯矩系数ma分别为：边跨中，1/11；离端第二支座，-1/11；中跨中，1/16；中间支座，-1/14。故1M=-BM=（g+q）20l/11=9.2×202.2/11=3.34kN·mcM=-（g+q）201l/14=-9.2×20.2/14=-2.57kN·m3M=2M=（g+q）201l/16=9.2×20.2/16=2.25kN·m这是对端区单向板而言的，对于中间区格单向板，其cM和2M应乘以0.8，cM=0.8×-2.57=-2.06kN·m；2M=0.8×2.25=1.80kN·m2.1.4配筋计算板的配筋计算只需按钢筋混凝土正截面强度计算，不需进行斜截面受剪承载力计算。取a=25，b=1000mm，h=100mm，h0=h-a=100-25=75mmfc=12.5N/mm2，fy=210N/mm2板的配筋计算表：表2-1板的配筋计算表截面1B2或3C弯矩设计值（kN·m）3.34-3.342.25-2.57sa=M/（1acfb20h）0.0650.0650.0440.050=1-s2a-10.0670.0670.0450.051轴线①～②计算配筋（2mm）sA=boh1acf/yf273.7273.7183.9208.45⑤～⑥实际配筋（2mm）Φ8@160sA=314.0Φ8@160sA=314.0Φ6/8@160sA=246.0Φ6/8@160sA=246.0轴线②～⑤计算配筋（2mm）sA=boh1acf/yf273.7273.7147.1166.7实际配筋（2mm）Φ8@160sA=314.0Φ8@160sA=314.0Φ6/8@160sA=246.0Φ6/8@160sA=246.0计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；sA/bh=246/（1000×80）=0.308%，此值大于0.45tf/yf=0.45×1.43/210=0.306%，同时大于0.2%，满足最小配筋率。2.2次梁的设计2.2.1荷载永久荷载设计值板传来永久荷载3.522×2.2=7.81kN/m次梁自重0.2×（0.5-0.08）×25×1.2=2.52kN/m次梁粉刷0.02×（0.5-0.08）×2×17×1.2=0.34kN/m小计g=10.67kN/m可变荷载设计值q=5.6×2.2=12.32kN/m荷载总设计值g+q=22.99kN/m2.2.2计算简图次梁支承在主梁或墙上，其支座按不动铰支座考虑，次梁按多跨连续梁计算。次梁所受荷载为板传来的荷载和自重，也是均布何在。计算板传来的荷载时，取次梁相连跨度一半作为次梁的受荷宽度。次梁在砖墙上的支承长度为250mm。主梁截面为300mm×650mm。计算跨度：边跨ol=nl+a/2=6600-120-300/2+240/2=6450mm1.025nl=6488mm，故取ol=6450mm中间跨ol=nl=6600-300=6300mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。次梁计算简图如图所示：6图2.6次梁计算简图2.2.3内力计算跨度差（L01-L02）/L02×100%=（6475-6350）/6350×100%=1.97%10%按等跨连续梁计算。次梁弯矩计算表（M=αmbpL02）如表2-3表2-2次梁弯矩计算表截面边跨中第一支座中间跨中中间内支座αmb1/11-1/111/16-1/14Lo(mm)6475647563506350M(kN/m)84．69-84.6956.00-64.00次梁简力计算表（V=αvbpLn）如图2-4表2-3次梁简力计算表截面ARBLBRCLCRαvb0.450.600.550.550.55Ln(mm)63556355635063506350V(kN)63.5584.7377.6177.6177.612.2.4配筋计算次梁应根据所求的内力进行正截面和斜截面承载力的配筋计算。正截面承载力计算中，跨中截面按T形截面考虑，支座截面按矩形截面考虑；在斜截面承载力计算中，当荷载、跨度较小时，一般仅配置箍筋。否则，还需设置弯起钢筋。（1）次梁正截面抗弯计算跨中截面按T形截面计算，翼缘宽度为边跨bf＇=L01/3=6475/3=2158mmb+Sn=220+(3000-120-125)=2975mm中跨bf＇=L02/3=6350/3=2117mmb+Sn=220+2780=3000mmhf＇=100mm，h=450mm，a=35mm，h0=450-35=415mmfcbf＇hf＇(h0-hf＇/2)=12.5×2117×100×(415-100/2)×10-6=965.88kN·mγdM=1.2×84.69=101.63kN·m7fcbf＇hf＇(h0-hf＇/2)γdM，故次梁跨中截面均按第一类T形截面计算，支座处按矩形截面计算。b=220mmfc=12.5N/mm2fy=310N/mm2正截面抗弯计算表：表2-4正截面抗弯计算表截面边跨跨中第一内支座中间跨中中间支座M（kN·m）84.69-84.6956.00-64.00b(mm)21582202117220αs=rdM/(fcbh02)0.0220.2150.0150.162ζ0.0220.2450.0150.178As=fcbf＇ζh0/fy794902509763配筋3Φ184Φ182Φ183Φ18实配面积（mm2）7631018509763其中ζ=x/h0均小于0.35，符合塑性内力重分布条件。（2）次梁斜截面抗剪配筋计算hw/b=(h0-hf＇)/b=(415-100)/220=1.43241/γd（0.25fcbh0）=1/1.2×0.25×12.5×220×415=237.76kNVmax=84.73kN满足截面尺寸要求。斜截面抗剪计算表：表2-5斜截面抗剪计算表截面ARBLBRCLCRV（kN）63.5584.7377.6177.6177.618rdV(kN)76.26101.6893.1393.1393.13Vc=0.07fcbh079.8979.8979.8979.8979.89配筋方法构造配筋计算配筋计算配筋计算配筋计算配筋初选As双肢φ6Asv(mm2)56.6S(mm)214283466466466Smax300200200200200ρsvmin0.12%实际配筋双肢φ6@200计算结果表明，支座截面的均小于0.35；sA/bh=421.1/（200×500）=0.42%，此值大于0.45tf/yf=0.45×1.43/300=0.21%，满足最小配筋率。2.3主梁的设计2.3.1荷载为了简化计算将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来的永久荷载10.67×6.6=70.42kN主梁自重（含粉刷）[（0.65-0.08）×0.3×2.2×25+0.02×（0.65-0.08）×2×2.2×17）]×1.2=12.31kN永久荷载设计值G=70.42+12.31=82.73kN取G=83kN可变荷载设计值Q=12.31×6.6=81.31kN取Q=81kN2.3.2计算简图当主梁支承在砖柱(墙)上时，其支座按铰支座考虑；当主梁与钢筋混凝土柱整体现浇时，若梁柱的线刚度比大于5，则主梁支座也可视为不动铰支座（否则简化为框架），主梁按连续梁计算。主梁承受次梁传下的荷载以及主梁自重。次梁传9下的荷载是集中荷载，取主梁相邻跨度一半2作为主梁的受荷宽度，主梁的自重可简化为集中荷载计算。主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为370mm，中间支承在400mm×400mm的混凝土柱上，其计算跨度边跨nl=6600-200-120=6280mm因0.025nl=157mm＜a/2=185mm，取0l=1.025nl+b/2=1.025×6280+400/2=6637mm近似取0l=6640mm中跨0l=6600mm主梁的计算简图如下：图2.7主梁计算简图2.3.3内力计算内力计算原则当求连续梁某跨跨内最大正弯矩时，除应在该跨布置活荷载，然后向左右两边每隔一跨布置活荷载。当求某支座最大(绝对值)负弯矩时，除应在该支座左右两跨布置活荷载，然后每隔一跨布置活荷载。当求某跨跨内最大(绝对值)负弯矩时，则该跨不布置活荷载，而在左右相邻两跨布置活荷载，然后每隔一跨布置活荷载。求某支座截面最大剪力时，活荷载布置与求该截面最大负弯矩时相同。（1）弯矩设计值弯矩M=1kG0l+2kQ0l式中系数1k、2k查表得到max,1M=0.244×83×6.64+0.289×81×6.64=134.47+155.44=289.91kN·mmax,BM=-0.267×83×6.64-0.311×81×6.64=-147.15-167.27=-314.42kN·mmax,2M=0.067×83×6.60+0.200×81×6.64=36.70+107.57=144.27kN·m（2）剪力设计值10剪力V=3kG+4kQ式中系数3k、4k查表得到max,AV=0.733×83+0.866×81=60.84+70.15=130.99kNmax,BlV=-1.26