钢筋混凝土课程设计.doc

建筑名称：金星金笔厂混合结构，中间为钢筋混凝土柱承重，外墙为承重墙，抗震设防裂度为6级，设计使用年限为50年。 1设计资料 (1)楼面做法：20mm水泥砂浆面层，钢筋混凝土现浇板20mm石灰砂浆抹底。 (2)楼面荷载：均布活荷载标准值5kNm。 (3)材料：混凝土强度等级C25,梁内受力纵筋为HRB335，其他为HRB235钢筋。 确定主梁的跨度为7.2m次梁的跨度为5.1m-主粱每跨内布置两根次梁，板的跨度为24m。楼盖结构平尉布置图如下。 按高跨比条件，要求板厚h240040=60mm，对工业建筑的楼盖板，要求h80mm，取板厚h=80mm。次梁截面高度应满足h=l18112=450018450012=(283425)mm。考虑到楼面活荷载比较大。取h=400mm，截面宽度取为b=200mm，主梁的截面高度应满足h=l/15l/10=480720，取h=600。截面宽度取为b=250mm。2板的设计 (1)荷载板的恒荷载标准值： 20mm水泥砂浆面层0.02×20=04kNm 80mm钢筋混凝土板0.08×25=2kNm 20mm板底石灰砂浆 0.02×17=0.34kNm 小计 2.74KN/m 板的活荷载标准值： 5kN/m2 恒荷载分项系数取12；因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大4.0kNm3，所以活荷载分项系数取1.3。于是板的 恒荷载设计值 g=2.74×1.2=3.29kNm2。 活荷载设计值 q=5×1.3=6.5kNm2。 荷载总设计值 g+q=9.79kN/m，近似取为q+g=9.8kN/m：(2)计算简图 次梁截面为200mm×400mm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。按内力重分布设计，板的计算跨度：边跨l01=ln+h2=2400-100-120+80/2=2220m<1.025ln=2460mm,取 l01=2220mm中间跨l02=ln=2400-200=2200mm 因跨度相差小于10，可按等跨连续板计算。取lm宽板带作为计算单元，计算简图如图所示。2200220022202220 （3）弯矩设计值 由表12 1可查得，板的弯矩系数m分别为：边跨跨中，111；离端第二支座，-111；中间跨跨中，1/16；中间支座，-1/14。故 M1=-MB=（g+q）l20111=9.8×2.22211=4.4kN·m MC=-(g+q) l2021 4=9.8×2.2214=-3.39kN·m M2= (g+g) l20216=9.8×2.2216=-2.96kN·m （4）正截面受弯承载力计算 板厚80mm，h0=80-20=60mm，C25混凝土. 1=1，fc=11.9kNmm。；HRB235钢筋，fy=210kNmm2。板配筋计算的过程列于下表。 对轴线间的板带其跨内截面2、3和支座截面的弯矩设计值可折减20。为了方便，近似对钢筋面积折减20。截面1B2C弯矩设计值（）4.4-4.42.96-3.390.10270.10270.069090.07913 ()0.10860.10860.071660.08254轴线计算配筋As=bhofc/fy369.2369.2243.4280.6实际配筋8130As=3878130As=3876/8130 As=3026/8130As=302轴线计算配筋As=bhofc/fy369.2369.20.8×243.4=194.70.8×280.6=224.5实际配筋8/10170 As=3798/10170 As=3796/8170As=2316/8170As=231 3次梁设计 按考虑内力重分布设计。根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的衙载折减。 （1）荷载设汁值恒荷载设计值 板传来恒荷载 3.29×2.4=7.896kNm 次粱自重 0.2×(0.4-0.08)×25×1.2=l.92kN/m 次梁粉刷 0.02×(0.4-0.08)×2×1 7×1.2=0.26kNm小计 10.076kNm活荷载设计值 q=9.1×2.4=21.84kNm荷载总设计值 g+q=10.076+21.84=31.916kNm， (2)计算简图 次粱在砖墙上的支承长度为240mm。主梁截面为250mm×500mm。计算跨度：边跨，l01=ln+a2=5100-120-2502+2402=4980mm>1.025 ln=1.025×4855=4976.4mm，取l01=4976mm中间跨，l02 =ln =5100-250=4850mm 因跨度相差小于1 0，可按等跨连续梁计算，次梁的计算简图如下。4850485049764976 （3）内力计算 由表1 2-l、123可分别查得弯矩系数和剪力系数。弯矩设计值： M1=-MB=（g+q）l20111=31.916×4.9762/11=71.8kN·m M2=(g+q) l20216=31.916×4.852/16=46.9kN·m MC=-(g+q) l20214=-31.916×4.85214=-53.6kN·m剪力设计值： VA=0.45(g+q) ln1 =0.45×31.916×4.976=71.5kN VBL=0.6(g+q)ln1=0.60×31.916×4.976=95.3kN VBR=0.55(g+q) ln2=0.55×31.916×4.850=85.1kN VC=0.55(g+q) ln2=0.55×31.916×4.850=85.1kN (4)承载力计算 1)正截面受弯承载力 正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度取b'f=l/3=5100/3=1700mmb'f=b+Sn=200十2000=2200>1700mm，故取b'f=1700mm。除支座B截面纵向钢筋按两排布置外，其余截面均布置一排。C25混凝土，1=1，fc=11.9kNmm2，ft=1.27kNmm2；纵向钢筋采用HRB335，fy=300kNmm2。箍筋采用HRB235，fyv=210kNmm2。正截面承载力计算过程列下表。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。截 面1B2CM（）71.8-71.846.9-53.6s=M/71.8×106/(1×11.9×1700×3652)=0.026671.8×106/(1×11.9×200×3402)=0.2646.9×106/(1×11.9×1500×3652)=0.019753.6×106/(1×11.9×200×3652)=0.1690.02661.307<0.350.01980.1864<0.35654.7876.8377.9489.4选 配 钢 筋2业14+1业22 弯As=6884业14+1业18弯As=869.53业14 弯1As=4613业14 弯1As=4612)斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率验算。验算截面尺寸： hw=h0-h'f=365-80=285mm,因为hwb=285200=1.425<4，截面尺寸按下式验算 0.25C fc bh=0.25×1×11.9×200×340=202.3×103kN>Vmax=95.3kN故截面尺寸满足要求计算所需腹筋： 采用8双肢箍筋，计算支座B左侧截面。由VCS=0.7 ft bh0+1.25fyvAsvh0/s，可得到箍筋间距s=（1.25 fyvAsvh0）/（VBL-0.7 ft bh0）=（1.25×210×100.6×340）/（95.3×103-0.7×1.27×200×340）257.5mm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。现调整箍筋间距，s=0.8×257.5=206mm。最后取箍筋间距s=200mm。为方便施工沿梁长不变。验算配箍率下限值：弯矩调幅时要求的配箍率下限为：0.3 ft/fyv=0.3×1.27/210=1.81×10-3。实际配箍率阻：sv =Asv/bs=100.6/（200×200）=2.51×10-3>1.57×10-3。满足要求。5主梁按弹性理论设计主粱按弹性理论设计'。（1）荷载设计值为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来恒荷载 10.076×5.1=51.39kN主梁自重(含粉刷) (0.6-0.08)×0.25×2.4×25+2×（0.6-0.08×0.02×2.4×17）×1.2=10.38kN 恒荷载 G=51.39+10.38=61.77kN，取G=62kN 活荷载 Q=21.84×5.1=111.38kN，取Q=112kN (2)计算简图主梁端部支承在带镣壁柱墙上支承长度为360mm，中间支承在400mm×400mm的混凝土柱上，主梁按连续梁计算，其计算跨度边跨l01=7200-200-120=6800 因0.025ln1=172mm<a2=180mm取l01=1.025 ln1+b/2=1.025×6880+400/2=7252mm，取近似值l01=7250mm中跨 l02=7200mm 因承载力太大所以取l02=7250mm。主梁的计算简图见图。725068806880因跨度相差不超过10。故可以利用附录7中的计算内力设计值及包络图（3）内力设计及包络图1）弯矩设计值，弯矩M=k1Gl0+k2Ql0M1,max=0.244×62×7.25+0.289×112×7.25=344.35kNMB,max=-0.267×62×7.25-0.311×112×7.25=-372.55 kNM2,max=0.067×62×7.25+0.200×112×7.25=192.52 kN2)剪力设计值，剪力V=k3G+k4QVA,max=0.733×62+0.822×112=140 kNVBL,max=-1.367×62-1.311×112=-225.39 kNVBR,max=1.0×62+1.222×112=198.86 kN3）弯矩剪力包络图弯矩包络图 第1、3跨有活荷载，第2跨没有活荷载：由表19可知，制作B或C弯矩MB=MC=-0.267×62×7.25-0.133×112×7.25=-228.01kN在第1跨内以支座弯矩MA=0，MB=-228.01kN·m的连线为基线，做G=62kN，Q=112kN的简支梁弯矩图，得第一个集中荷载和第二个集中荷载作用点处弯矩值分别为：1/3（G+Q）l0+MB/3=344.50kN·m（与上面计算的M1,max=344.35kN相近）1/3（G+Q）l0+2MB/3=268.43kN·m在第2跨内以支座MB=-228.01kN·m，MC=-228.01kN·m的连续为基线作G=62 kN，Q= 112kN的简支梁弯矩图，的集中荷载作用点处的弯矩值：1/3Gl0+MB=-78.18 kN·m 第1、2跨有活荷载，第3跨没有活荷载：在第1跨内以支座弯矩MA=0，MB=-372.55kN·m的连线为基线，做G=62kN，Q=112kN的简支梁弯矩图，的第一个集中荷载和第二个集中荷载作用点处弯矩值分别为：1/3（G+Q）l0+MB/3=296.32kN·m（与上面计算的M1,max=344.35kN相近）1/3（G+Q）l0+2MB/3=172.13kN·m在第2跨内MC=-0.267×62×7.25-0.089×112×7.25=-192.28kN·m以支座弯矩MB=-372.55kN·m，MC=-192.28kN·m的连续为基线作G=62 kN，Q= 112kN的简支梁弯矩图，第一个集中荷载和第二个集中荷载作用点处弯矩值分别为：1/3（G+Q）l0+Mc+2/3(MB-MC)=108.04kN·m1/3（G+Q）l0+Mc+1/3(MB-MC)=168.13kN·m 第2跨有活荷载，第1、3跨没有活荷载：MB=MC=-0.267×62×7.25-0.133×112×7.25=-228.01kN·m第2跨两集中荷载作用点处的弯矩1/3（G+Q）l0+MB=1/3（62+112）×7.25-228.01=192.49kN·m（与前面计算的M2，max=192.52近似相等）第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩设计值分别为：1/3Gl0+MB/3=1/3×62×7.25-1/3×228.01=73.83kN·m1/3Gl0+2MB/3=1/3×62×7.25-2/3×228.01=-2.17kN·m则弯矩包络图如图所示剪力包络图 第1跨 VA，max=140kN，过第1个集中荷载后为140-62-112=-34kN，过第2个集中荷载后为-34-62-112=-208kNVB，max=-225.39kN，过第1个集中荷载后为-225.39+62+112=-51.39 kN，过第2个集中荷载后为-51.39+62+112=122.61kN 第2跨VBR，max=198.86 kN，过第1个集中荷载后为198.86-62=136.86 kN，当活载仅作用在第2跨时 VBR=1.0×62+1.0×112=174 kN剪力包络图(4)承载力计算C25混凝土，1=1，fc=11.9kNmm2，ft=1.27kNmm2；纵向钢筋采用HRB335，fy=300kNmm2。箍筋采用HRB235，fyv=210kNmm2。 1)正截面受弯承载力 跨内按T形截面计算因b'f/h=80565=0.14>0.1,翼缘计算宽度按l/3=7.23=2.4m和b+Sn=5.1m中较小值确定，取b'f=2.4m。B支座边的弯矩设计值MB=MB,max-Vb/2=-372.55+174×0.4/2=-337.75 kN·m。纵向受力钢筋除B支座截面为二排外其余均为一排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。正截面受弯承载力的计算过程列于下表。截 面1 B2弯矩设计值()344.35-337.75192.52-78.18344.35×106/(1×11.9×2400×5652)=0.0378337.75×106/(1×11.9×250×5652)=0.4042192.52×106/(1×11.9×2400×5652)=0.0210678.18×106/(1×11.9×250×5652)=0.0823s=20.9810.7180.9890.9572070.92775.21148.4482.0选择钢筋4业25 弯2As=19643业25+3业25As=29453业25As=14734业25As=982主梁纵向钢筋的弯起和切断接弯矩包络图确定。 2)斜截面受剪承载力验算截面尺寸： hw =h0-h'f=530-80=450mm因hwb=450250=1.8<4，截面尺寸按下式验算 0.25CfCbh0=0.25×1×11.9×250×530=394×103N> Vmax=225×103N 知截面尺寸满足要求。计算所需腹筋： 采用8200mm双肢箍筋，VCS=0.7ftbh0+1.25fyvAsvh0/s=0.7×1.27×25.×530+1.25×210×100.6× 530/200=N=187.5kNVA=140kN<VCS; VBR=198.86kN> VCS; VBl=225.39> VCS; 知支座B截面左、右边尚需配置弯起钢筋。弯起钢筋所需面积(弯起角取a=45º)。 ASBR= （VBR，max- VCS）/0.8 fysin45º =66.95mm2ASBL= （VBL，max- VCS）/0.8 fysin45º =223.3mm2 主粱剪力图呈矩形，在B截面左边的2.4m范围内需布置三排弯起筋才能覆盖此最大剪力区段，现先后弯起第一跨跨中的318，ASB =490.9mm，ASB>ASBR , ASB> ASBL验算最小配箍率： sv= ASB/bs=100.6/(300×200)=0.168%>0.24 ft/ fyv=0.145%,满足要求次粱两侧附加横向钢筋的计算：次梁传来的集中力，Fl=51.39+111.38=162.77kN，h1=600-400=200mm，附加箍筋布置范围s=2h1十3b=2×200+3×200=1000mm。取附加箍筋8200双肢，则在长度s内可布置附加箍筋的排数m=1000200+1=6排次梁两侧各布置3排，另加吊筋118，ASB=254.5mm22fyASBsin+mnfyvASv1=2×300×254.5×0.707+6×2×210×50.3=234.77>Fl因主梁的腹板高度大于450mm。需要在梁侧设置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面积不小于腹板面积的0.1%，且其间距不大于200mm，现每侧配置2业14 308/（300+570）=0.18%>0.1%,满足要求。6.柱子 由于底层柱子承受荷载最大，只要计算处底层柱子配筋即可1）轴力设计值：主梁传来的荷载 4×（198.86+225.39）=1697kN柱自重（17×0.02×0.4×3.9×4+25×0.4×0.4×3.9）×3+0.02×0.4×4.2×4×17+25×0.4×0.4×4.2=72.25kN轴力 N=1697+1.2×72.25=1783.7kN2）计算简图l0=H=4.2 由l0/b=4200/400=10.5 由表6-1可知道=0.973C25混凝土，1=1，fc=11.9kNmm2，ft=1.27kNmm2；纵向钢筋采用HRB335，fy=300kNmm2。箍筋采用HRB235，fyv=210kNmm2。Nu=N=1783.7 kN=0.9（fcA+f'yAs） fy= fy=300kNmm2fc=11.9kNmm2 =0.973As=1/fy（N/0.9-fcA）=443mm2如果采用4业12 As=452mm2>442 mm2=As/A=442/(400×400)=0.00276<0.03 故上述A的计算中没有减A's是正确的。=0.00276<min=0.006 应该按构造配置纵筋及箍筋取'=0.006=A's/A As=A=0.006×400×400=960mm2采用4业18 A's=1017mm2 d/4=18/4=4.5mm 箍筋选用6150