钢筋混凝土结构设计实践指导

李庆涛，男，2011年获日本山口大学博士学位，中国矿业大学第九批校级青年学术带头人，第九批校级优秀青年骨干教师，中国勘察设计协会抗震防灾分会会员，江苏省住房和城乡建设厅科技发展中专家库专家。主要讲授《钢筋混凝土结构设计》、《土木工程制图与计算机绘图》、和《建筑工程事故诊断与分析》等课程。主持国家自然科学基金项目、中央高校基本科研业务基金项目、中国矿业大学“启航计划”项目等科研项目，荣获省部级科技进步二等奖3项。获得国家授权专利10余项。在Construction and Building Materials、Magazine of Concrete Research、Advances in Cement Research、Journal of Building Engineering、Structural Concrete、建筑材料学报等期刊上发表论文30余篇，编写教材、著作5部，参编江苏省标准、图集3部。

第1章钢筋混凝土结构设计的基本内容1

1.1钢筋混凝土结构设计实践教学目标和主要依据1

1.1.1钢筋混凝土结构设计实践的教学目标1

1.1.2钢筋混凝土结构设计的主要依据1

1.2钢筋混凝土结构设计的基本流程2

1.2.1钢筋混凝土结构设计的阶段2

1.2.2钢筋混凝土结构设计的内容3

1.2.3钢筋混凝土结构设计的一般原则4

1.3钢筋混凝土结构设计的基本规定4

1.3.1钢筋混凝土结构设计的一般规定4

1.3.2钢筋混凝土结构方案的设计要求7

1.3.3钢筋混凝土结构的分析要求8

1.4钢筋混凝土结构设计实践的要求10

1.5本书的内容11

思考题11

第2章钢筋混凝土单层厂房结构设计实例13

2.1工程概况及设计资料13

2.2结构布置14

2.2.1柱截面尺寸的确定15

2.2.2柱网的布置15

2.2.3计算简图的确定16

2.3荷载计算18

2.3.1永久荷载18

2.3.2屋面可变荷载18

2.3.3吊车荷载18

2.3.4风荷载20

2.4排架柱的特征系数21

2.4.1柱剪力分配系数21

2.4.2单阶变截面柱柱顶反力系数21

2.4.3内力正负号规定22

2.5排架内力分析23

2.5.1永久荷载作用下内力分析23

2.5.2屋面可变荷载作用下内力分析24

2.5.3吊车荷载作用下排架内力分析26

2.5.4风荷载作用下排架内力分析32

2.6荷载效应组合33

2.7排架柱设计36

2.7.1选取控制截面最不利内力36

2.7.2上柱配筋计算37

2.7.3下柱配筋计算38

2.7.4柱的裂缝宽度验算39

2.7.5柱箍筋配置40

2.7.6牛腿设计40

2.7.7柱的吊装验算40

2.8柱下独立基础设计45

2.8.1基础内力的选取45

2.8.2围护墙重力荷载计算45

2.8.3地基承载力验算45

2.8.4基础受冲切承载力验算47

2.8.5基础底板配筋计算48

思考题51

第3章钢筋混凝土多层框架结构设计实例52

3.1设计资料52

3.1.1工程概况52

3.1.2材料选取52

3.1.3结构选型52

3.2结构布置55

3.2.1结构平面布置55

3.2.2框架梁、板和柱尺寸的确定55

3.2.3框架梁、柱线刚度计算56

3.3荷载计算57

3.3.1竖向荷载计算57

3.3.2荷载传递与简化的基本原理60

3.3.3屋面横梁荷载计算61

3.3.4纵向梁传递至柱顶荷载计算62

3.3.5风荷载计算63

3.3.6地震作用计算64

3.4竖向荷载作用下的内力计算67

3.4.1恒荷载作用下的内力计算67

3.4.2活荷载作用下的内力计算68

3.4.3竖向荷载作用下的内力汇总70

3.5水平荷载作用下框架的内力计算75

3.5.1风荷载作用下内力计算75

3.5.2地震作用下内力计算76

3.6弯矩调幅78

3.6.1梁端弯矩调幅78

3.6.2梁跨中弯矩调幅计算79

3.7内力转化80

3.7.1控制截面及内力转化方法80

3.7.2框架梁内力转化81

3.7.3框架柱内力转化84

3.8荷载效应组合87

3.8.1确定荷载效应的组合方式87

3.8.2荷载效应组合的计算87

3.8.3框架梁跨中最大组合弯矩94

3.9内力设计值调整97

3.9.1框架梁剪力设计值调整97

3.9.2框架柱弯矩设计值调整97

3.9.3框架柱剪力设计值调整98

3.10框架梁和框架柱截面设计98

3.10.1承载力抗震调整系数γRE98

3.10.2框架梁截面设计98

3.10.3柱截面设计102

3.11楼板设计107

3.11.1设计依据107

3.11.2跨中弯矩的计算107

3.11.3支座负弯矩的计算109

3.11.4跨中挠度的验算110

3.11.5裂缝宽度验算111

3.12楼梯设计112

3.12.1基本资料112

3.12.2梯段板设计112

3.12.3平台板设计113

3.12.4平台梁设计114

3.13基础设计115

3.13.1基本资料115

3.13.2荷载计算115

3.13.3荷载效应组合116

3.13.4基础尺寸的确定117

3.13.5基底压力验算118

3.13.6基础配筋计算119

思考题121

第4章钢筋混凝土框架-剪力墙结构设计实例123

4.1基本资料123

4.1.1楼地面及屋面构造做法123

4.1.2墙面构造做法124

4.1.3其他构造做法127

4.2结构选型与布置129

4.2.1设计资料129

4.2.2结构方案选型以及结构布置129

4.2.3框架梁、柱，剪力墙尺寸初定131

4.2.4计算简图133

4.3框架、剪力墙及连梁刚度133

4.3.1总框架抗推刚度的计算133

4.3.2剪力墙等效抗弯刚度计算135

4.3.3连梁的约束刚度137

4.3.4结构刚度特征值139

4.4竖向、水平荷载计算139

4.4.1结构恒载139

4.4.2结构活载141

4.4.3竖向荷载计算146

4.4.4横向水平地震作用的计算153

4.4.5风荷载计算157

4.5内力计算160

4.5.1竖向荷载作用下内力的计算160

4.5.2水平荷载作用内力的计算165

4.5.3内力调整174

4.5.4内力转化177

4.6荷载效应组合179

4.6.1最不利内力组合179

4.6.2荷载效应组合公式179

4.6.3荷载效应组合180

4.7构件截面设计198

4.7.1框架梁198

4.7.2框架柱199

4.7.3连梁203

4.7.4剪力墙203

4.8楼梯设计205

4.8.1梯段板设计205

4.8.2平台板207

4.8.3平台梁设计207

4.9楼板设计208

4.9.1基本条件208

4.9.2计算结果209

4.9.3跨中挠度验算209

4.9.4裂缝宽度验算210

4.10基础计算213

4.10.1基础类型选择213

4.10.2基本参数213

4.10.3筏板基础设计214

4.10.4沉降计算217

思考题223

参考文献224

第1章钢筋混凝土结构设计的基本内容

1.1钢筋混凝土结构设计实践教学目标和主要依据

1.1.1钢筋混凝土结构设计实践的教学目标

“钢筋混凝土结构课程设计”课程是土木工程专业本科实践教学内容的一个重要环节，其先修课程是“理论力学”“材料力学”“结构力学”“混凝土结构设计原理”“土力学与基础工程”“钢筋混凝土结构设计”等。该课程内容主要包括钢筋混凝土单层工业厂房结构设计、钢筋混凝土多层框架结构设计和钢筋混凝土高层建筑结构设计。通过该实践课程的学习，能够使学生掌握常见的钢筋混凝土结构的基本设计理论和实用设计方法，具备根据建筑工程项目的特点、性质、功能和业主的要求正确、合理地进行结构设计的基本能力。

在钢筋混凝土结构设计实践课程中，学生能通过综合运用所学知识，加深对所学理论课程的理解；独立自主地完成该课程设计，把理论知识运用于实际工程设计，培养工程设计意识，进一步掌握钢筋混凝土结构单层工业厂房结构设计、多层框架结构设计、高层建筑结构设计的有关理论和技术；理解并遵守有关钢筋混凝土结构的设计规范，对钢筋混凝土结构设计的全过程有一个基本的了解。同时学生还能得到一次分析和解决工程技术问题能力的基本训练，巩固学习内容，检验学习效果，进一步提高计算和绘图能力，培养独立解决工程技术问题的能力，并为今后的工作打下坚实的基础，同时培养工程责任意识、顽强拼搏精神和持续发展创新能力。

……

本教材主要介绍钢筋混凝土结构的设计实例，选取学生在进行钢筋混凝土结构设计实践学习过程中的设计条件，以在实践课程中需要用到的钢筋混凝土结构设计相关专业知识、原理、方法以及相关规范为依据，介绍了钢筋混凝土单层厂房结构、多层框架结构和高层建筑结构设计的基本步骤，并深入浅出地介绍了典型的钢筋混凝士结构设计计算实例。钢筋混凝士结构设计实践是学生学习完相关理论课程后进行的一次全面综合练习，本教材通过简单易懂的介绍钢筋混凝土结构设计的计算过程，帮助学生根据已学习的理论知识进行设计实践应用，能够加深学生对课程基础理论和基本知识的理解，提高学生的知识应用能力，为相关专业的学生进行钢筋混凝土结构设计实践提供参考。