《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
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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，所以板厚取。
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。
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：=1.2（0.4+2+0.255）=3.186
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=1930mm
l0=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。
（3）内力计算
因边跨与中跨的计算跨度相差,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 1/11 -1/11 1/16 -1/14
计算跨度l0
(m) l01=1.930 l01=1.930 l02=1.920 l02=1.920
M=α(gk+qk)l02
(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，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。
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
42.84 42.84 42.84 42.84 42.84 42.84
0.128 -0.128 0.087 0.070 -0.100 -0.080
0.137 -0.137 0.091 0.073 -0.106 -0.083
466 -466 310 249 -361 -283
选钢筋 φ10@160 φ10@180 φ8@140 φ8@180 φ8@130 φ8@170
实际配筋 AS=491mm2 AS=436mm2 AS=359mm2 AS=279mm2 AS=387mm2 AS=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)=5284mm
l0=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
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,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 2 C
跨中支座
弯矩系数α 1/11 -1/11 1/16 -1/14
计算跨度l0(m) 5275 5275 5150 5150
M=α(g+q)l02(kN.m) 90.86 -90.86 59.54 -68.05
β值：
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β 0.45 0.6 0.55 0.55
净跨度 5.15 5.15 5.15 5.15
V=β((g+p)ln(kN) 83.24 110.99 101.74 101.74
其中，M=α(g+p)l02
V=β((g+p)ln
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，按=5150/3=1717mm,且=2010+180=2190mm考虑,故取=1717mm。支座截面按矩形截面计算，梁高h=400mm，h0=400-35=365mm，翼缘厚hf=80mm。
判定是第几类T形截面：
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（） 90.86 -90.86 59.54 -68.05
或 0.035 0.318 0.022 0.209
0.036 0.397 0.022 0.237
895 1035 547 618
选择钢筋 3φ20(弯1) 4φ20(弯2) 3φ16(弯1) 3φ18(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：
次梁斜截面承载力计算
截面 A C
V（） 83.24 110.99 101.74 101.74
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
(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 2φ6 2φ6 2φ6 2φ6
57 57 57 57
355.92 131.5 159.7 189.8
实配箍筋间距 150mm 不足150mm，用Asb补充 150mm 150mm
116.91kN＞83.24kN 108.9kN＜110.99kN 108.9kN＞101.74kN 116.9kN＞101.74kN
/ 40.4mm2 / /
选配弯起钢筋 由于纵向钢筋充足，可弯起1φ20 1φ20 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 314.2mm2 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：。
边跨：ln1=0.025*(6300-350/2-120)=6005mm，
因为0.025ln1=0.025*(6300-350/2-120)=150.1<a/2=185mm
所以边跨取：，
，
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=45.57
主梁自重（折算成集中荷载）：1.2250.25（0.65-0.08）2.1=8.978KN
梁底及梁侧抹灰（折算成集中荷载）：
1.2170.015（0.65-0.08）22.1=0.733KN
永久荷载设计值合计：G=55.281KN
由次梁传来可变荷载：Q=27.35.3=144.69KN
永久和可变荷载合计：G+Q=199.971KN
3.内力计算
1)、
其中，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
② /
③ /
④
⑤ /
() 组合项次 ①+④ ①+④ ①+④ ①+②
组合值 263.83 -331.28 148.63 -203.81
() 组合项次 ①+② ①+③ ①+③ ①+⑤
组合值 306.9 -203.81 170.06 -77.06
2）、
其中，可由书中表查取，
主梁剪力计算
项次 荷载简图
①
②
③
④
⑤
() 组合项次 ①+② ①+④ ①+④
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，按
梁高：h=650,h0=650-35=615mm（边跨），h0=650-35=615mm（中间跨）；
翼缘厚：
判定是第几类T形截面：
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。
......
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