混凝土结构设计原理课程设计()

1、混凝土结构设计原理课程设计一、设计任务 某二层建筑物，为现浇混凝土内框架结构（中间为框架承重，四周为墙体 承重），建筑平面图如下图。试对楼盖、楼梯和雨蓬进行设计。二、设计资料1 、建设地点：烟台市区2 、楼面做法：水磨石地面、钢筋混凝土现浇板， 20mm石灰砂浆抹底。3 、层高： 4.5m；门：宽高 =3300mm3000mm；纵向跨度 L1=6900mm横向跨 度 L2 =7200mm；楼梯位置见图，楼梯尺寸自定。4 、墙体为 370mm砖砌体。25 、建筑用途为仪器仓库；楼面活荷载为 8.0/6.0/5.0 （kN/ m2）。6 、材料：混凝土强度等级为 C30，梁受力钢筋采用 HRB40

2、0级钢筋，梁箍筋、 板中钢筋采用 HRB235级钢筋。三、楼盖的结构平面布置 主梁沿纵向布置，次梁沿横向布置。主梁的跨度为7.2m，次梁的跨度为6.9m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.4m， l 02/l 01=6.9/2.4=2.875 但是大于，故可按单向板设计。按跨高比条件，要求板厚 h2400/40=60mm，对工业建筑的楼盖板，要求 h80mm，取 h=80mm。次梁截面高度应满足 h=l 0/18l 0/12=6900/186900/12=385575mm 。考虑到楼面活载比较大，因此截面高度取为 h=550mm，截面宽度取为 b=200mm。主梁的截面高度应满足 h=l

3、0/15l 0/10=7200/157200/10=500720mm，取h=650mm。截面宽度取为 b=300mm。四、计算书的计算过程1.板的设计如附图 1轴线、的板属于端区格单元板；轴线的板属于中间区格单元板。1.1 荷载 板的永久荷载标准值：0.65kN/m100mm 钢筋混凝土板20.0825=2kN/ m220mm 石灰砂浆0.0217=0.34 kN/ m小计2.99kN/m板的可变荷载标准值8.0kN/ m水磨石面层永久荷载分项系数取 1.2 ，因楼面可变荷载标准值大于 4.0 kN/ m2，所以可变荷载分项系数应取 1.3 。于是板的永久荷载设计值2g=2.99 1.2=3.

4、59 kN/ m 2可变荷载设计值2q=8.0 1.3=10.4kN/ m 2荷载总设计值2 2g q=13.99kN/m2 近似取为 g+q=14.0kN/m21.2 计算简图次梁截面为 200mm 550mm，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l 0=l nh/2=240010012080/2=2220mm1.025ln=2255mm取l 0=2220mm中间跨 l 0= l n =2400 200=2200mm因跨度相差小于 10%，可按等跨连续板计算，取五跨。取 1m宽板带作为计算 单元，从左到右节点

5、编号依次为 A,B,C.C,B,A 。单元中点处的编号 1，2，3，2， 1。计算简图如 附图 2“图 1板的计算简图” 。1.3 弯矩设计值由表11-1可查得，板的弯矩系数 m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：22M1= MB=（g+q） l 20/11=14.0 2.22 2/11= 6.27kN m22MC= （gq）l 20/14= 14.0 2.2 2/14= 4.84kNmM2=（gq）l 20/16=14.0 2.2 2/16=4.24kN m这是对端区单向板而言的， 对中间区格单向板， 其MC=4.84

6、0.8=-3.87kN mM2=0.8 4.24=3.19kN m1.4 正截面受弯承载力计算环境类别为一级， C30混凝土，板的最小保护层厚度 c=15mm取20mm。板厚 80mm， h0=8020=60mm；板宽 b=1000mm。 C30混凝土， 1=1.0 ，f c=14.3N/mm2 ；HPB235 钢筋， f y=210N/mm2。则板的配筋计算的过程如下表。板的配筋计算截面1B2C弯矩设计值（ KN.m）6.27-6.274.24-4.840.1220.1220.0820.094=1- 1 2 s0.1310.1310.0860.099轴线计算配筋535.2535.2351.4

7、404.5， （ mm2 ）As bh0 1 fc / f y实际配筋 101900190（ mm2 ）1219012190轴线计算配筋535.20.8 0.8 （ mm2 ）535.2351.4=281.1404.5=323.6As bh0 1 fc /f实际配筋 81408140（ mm2 ）1014010140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理；As/bh=359/(1000 80)=0.45 此值大于 0.45f t. /f y=0.31 ，同时大于 0.2 ，满足 要求。2 .次梁设计 按考虑塑性内力重分布设计。根据实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的

8、可变荷载 不考虑梁从属面积的荷载折减。2. 1 荷载设计值永久荷载设计值板传来永久荷载 2.59 2.4=7.18KN/m次梁自重0.2（0.5-0.08 ） 251.2=2.52KN/m次梁粉刷0.02(0.5-0.08 ) 2171.2=0.34KN/m小计g=10.04KN/m可变荷载设计值q=6.01.3 2.4=18.72KN/m荷载总设计值g+q=28.76KN/m2.2 计算简图次梁在转墙上的支承长度为240mm 。主梁截面为 300mm 650mm 。计算跨度：边跨 l0 ln a / 2 =6900-120-300/2+240/2=6750mm1.025 l n =1.025

9、 6600=6765 ，取 l 0 =6750mm中间跨 l0 = l n =6900 300=6600因跨度相差小于 10% ，可按等跨度连续梁计算。次梁的计算简图如 附图 2 “图 2 次梁的计算简图” 。3.3 内力计算由表可分别查得弯矩系数和剪力系数。弯矩设计值剪力设计值3.4 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， 各支座计算按矩形截面， 跨内按 T 形截面计算，翼缘宽度取 bf l / 3=7200/3=2400mm ；又 bf b sn 200 2200 2400mm，故取 bf =2400mm 。截面纵向钢筋均布置一排。环境类别一级， C30 混凝土，梁的最小保

10、护层厚度 c=25mm 。纵向钢筋 h0 =500-35=465mm 。C30 混凝土， 1 1.0， c 1,fc 14.3N / mm2, ft 1.43N / mm2 ；纵向钢筋采用HRB400 钢， fy =360N/ mm2，箍筋采用 HPB235 钢， fyv 210N / mm2 。正截面 承载力计算过程如表。经判别跨内截面均属于第一类 T 形截面。截面1B2C弯矩设计值119.13-119.1378.30-89.48（ KN.m ）s M /（ 1 fcbh02）6119.13 1066119.13 106678.30 106689.48 1061 14.3 2400 4652

11、22 1 14.3 200 4402214.3 2400 4652214.3 200 4652或=0.017=0.215=0.011=0.1452s M /（ 1fcbf h02）0.0170.2450.350.0110.1570.35As bh0 fc / fy 或731.4856.4501.6580.0As bf h0 1fc / fy选配钢筋 ( mm 2 )2 18+1 18（ 弯）3 16+1 18（弯）2 14+1 16（弯）2 16+1 16（弯） As 603计算结果表明，支座界面的 均小于 0.35 ，符合塑性内力重分布的原则；As /(bh) 509 /(200 500)

12、0.51% ，此值大于 0.45 ft / fy 0.45 1.43/360=0.18% ，同时大于 0.2% ，满足最小配筋率的要求2) 斜截面受剪承载力 斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验 算。验算截面尺寸：hw h0 hf 440-80=360mm ，因 hw/b 360/200=1.8 Vmax 114.41KN 截面尺 寸满足要求。计算所需腹筋：采用6双肢箍筋，计算支座 B左侧截面。由 Vcs=0.7f tbh0+(1.25f yvAsvh0) /S 得S= ( 1.25f yvAsvh0 ) /(v Bl 0.7f t bh0)= ( 1.25 210

13、56.6 440 ) / (114.41 103 -0.7 1.43 200440 ) =248.36mm调幅后受剪承载力应加强，箍筋面积增加或者箍筋间距减小，取s=200mm。代入 V cs 0，纵筋可不用弯起sv，min=0.24 ft =0.24 1.43/210=0.163%f yvsv=56.6/ (200160 )=0.177%0.163% 满足要求。4. 主梁设计主梁按弹性方法设计。4.1 荷载计算值为化简计算，将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来的永久荷载10.04 6.9=69.28KN主梁自重（含粉刷）0.65-0.08 0.3 2.4 251.2+0.02 （0.65-0.

14、08） 22.4 171.2=13.43KN永久荷载设计值G=69.28+13.43=82.71KN ，取 G=83KN可变荷载设计值Q=5.01.3 2.4 6.9=107.6KN 取 Q=108KN4.2 计算简图主梁按连续梁计算，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 ln =7200-200-120=6880mm ，因 0.025ln =172mm0.1 ，翼缘计算宽度按l/3 6.9/3 2.3m和b sn =6.6m中较小确定，取bf =2.3m ，取h0 =650-35=615mm 。 判别T形截面类型1fcbf

15、hf（h0 hf ） =1.0 14.3 230080（615- 60 ） / 106 =1539.3 M1，22故属于第一类 T形截面。B支座边的弯矩设计值 M B= M Bmsx -V0b / 2 = 404.18+191 0.30/2= 截面1B2弯矩设计值373.12-404.18196.64-65.61（KN.m ）s M /（ 1 fcbh02373.12 106=404.18 106196.64 10665.61 1061 14.3 2300 6152214.3 300 5802 =14.3 2300 615214.3 300 61或0.0300.280=0.016=0.040s

16、 M /（ 1 fcbfh0）0.9850.8320.9920.9801710.92326.6895.3302.4选配钢筋2 20+3 223 20+3 252 20+1 202 14（ mm2 ）（弯）（弯）（弯）As=308As=1768As =2613As =9412）斜截面受剪承载力验算截面尺寸：hw=h0 hf =580-80=500mm ，因 hw /b=500/3001.67 Vmax ，截面尺寸符合 要求。计算所需腹筋：采用 8200双肢箍筋，Vcs =0.7 ftbh0 1.25 f yv Asv h0 =0.7 1.43 210580+1.25 210100.6 580=2

17、50s 200.76KN ， VA,max ,VBr ,max ,VBl,max均小于 Vcs ，即无需设弯起钢筋。验算最小配箍率：sv Asv = 100.6 =0.17%0.24 ft =0.24 1.43 =0.163% ，满足要求。sv bs 300 200f yv210次梁两侧附加横向钢筋的计算：次梁传来的集中力 Fl =69.28+108=178KN ， h1 =650-500=150mm ，附加箍 筋布置范围 s= 2h1 3b =2150+3200=900mm 。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=900/200+1=6排，次梁两侧各布置 3排

18、。另加 吊 筋 1 18 ，Asb=254.5mm ， 则 ：2 f y Asb sin mnfyv Asv1 =2360254.5 0.707+6 221050.3=129550.68+12676 5=256.3 103 fl ，满足要求。因主梁腹板高度大于 450mm ，需在梁侧设置纵向构造钢筋，每侧纵向构造 钢筋的截面面积不小于腹板面积的 0.1% ，其间距不大于 200mm 。现每侧配置 2 14,308/ （300570 ）=0.18%0.1%,满足要求。5. 楼梯设计5.1 楼梯板的设计取板 厚h=150mm 。 踏 板尺 寸 150mm 300mm ，板的 斜 倾角tan =15

19、0/300=0.5, cos =0.894 。可取1m板宽带计算。楼梯平面图如图 附图 楼梯平面图（1）荷载计算楼梯板的计算列于表中，恒荷载分项系数 G=1.2 ；活荷载分项系数 Q=1.3 。 总荷载设计值： 1.2 7.43+1.3 8.0=19.32KN梯段板的荷载荷载种类荷载标准值（ KN/m）恒荷载水磨石面层( 0.3+0.15 )0.65/0.3=0.98三角形踏步0.5 0.3 0.15 25/0.3=1.88混凝土斜板0.15 25/0.894=4.19板底抹灰0.02 17/0.894=0.38小计7.43活荷载8.0（2）截 面设计 板水 平计算跨 度 ln =4200mm

20、, 弯矩设计值M=Pln2 /10M1 fcbh026=34.08 106/(1.0=19.32 4.2 2/10=34.08KN M。板的有效高度 h0 =150 mm-30mm=120m。m214.3 10001202)=0.166s 0.(51 1 2 s)=0.909Ms fyh0= 34.08 106 =0.909 210 120=1487.82 mm选配1275， As=1508mm2分布筋每级踏步 1根 8。5.2 平台板的设计设平台厚度 h80mm,取 1m宽板带计算。（1） 荷载计算平台板的荷载计算列于表中。平台板的荷载荷载种类荷载标准值（ KNM）恒水磨石面层0.65荷70

21、mm厚混凝土板0.08 25=2.00载板底抹灰0.02 17=0.34小计2.99活荷载8.0总荷载设计值 p1.2 2.99+1.3 8.0=13.99KN2）截面设计平 台 板 的 计算 跨 度 l0 =1.6+0.2-0.2/2+0.12/2=1.76m 。 弯 矩设 计 值1M= pl02=0.113.991.762 h0 =80-20=60mm 。106M = 4.33 1061 fcbh02 =1.0 14.3 1000 602=0.084计算 s 0.（51 1 2 s）=0.956Ms fyh06= 4.33 106 =0.956 210 60=359.5 mm2选配 814

22、0， As =359 mm2（ 3） 梯段板和平台配筋如图 附图梯段板和平台配筋图5.3 平台梁设计设平台梁截面尺寸为 200mm350mm1）荷载计算平台梁荷载计算列于表中平台梁的荷载荷载种类荷载标准值（ KN M）恒梁自重0.2 (0.35-0.07) 25=1.4荷梁侧粉刷0.2 (0.35-0.07) 217=0.19载平台板传4.33 1.8/2=3.90来梯段板传7.43 4.5/2=16.72来小计21.21活荷8.0 (4.5/2+1.8/2)=20.20载总荷载设计值 p=1.2 22.21+1.3 25.20=59.41KN/m(2)截面设计计算跨度 l0=1.05 ln

23、=1.05 (3.6-0.24 )=3.53m 。 弯矩设计值M= 1 pl02 =59.41 3.532/8=95.54KN.m8剪力设计值1V= 1 pl n =59.41 3.36/2=99.81KN2截面按倒L形计算，bf =b+5 hf =200+580=600mm ，梁的有效高度 h0 =350-35=315mm 。经判别属第一类 T形截面95.54 106 s=1.0 14.3 600 3152=0.11，计算得 s 0.（51 1 2 s）=0.9426M 95.54 10 2 2 As= =894.6 mm2 ，选配 320， As =941mm2ss f yh0 0.942

24、 360 315 s选配 8200的箍筋，则斜截面受剪承载力Vcs = 0.7 ftbh0 1.25fyv Asv h0 =0.7 1.43 200315+1.25 210100.6 315=104.65K s 200N 99.81KN 满足要求。（ 3） 楼梯平台梁的配筋图如图 附图楼梯平台梁配筋图6. 雨篷设计6.1 雨篷板承载力计算取 1 米板宽为计算单元，按悬壁板进行承载力计算1. 荷载及内力计算恒荷载设计值： （取平均板厚 80mm）: （0.08 25 0.02 20 0.02 17） 1.2 3.2881.4*1.0 1.4kN施工或检修集中荷载 板的计算跨度 l0 la ，则板

25、固端弯距为22M 0.5ql 02 Fl 0 0.5 3.288 1.22 1.4 1.2 4.0474kN.m2正截面受弯承载力计算s雨篷板根部板厚 h 100mm, 设6M 4.0474 106bh0c 143.7mm2y2 0.044, 得rs .9775 fcbh0 14.3 1000 802s选用 6 / 8 200 ，实际的 As 196 143.7mm2符合要求。分布钢筋采用62006.2 雨篷梁计算 梁截面尺寸为 b 370mm.h 400mm,设 as 35mm,则 h0 400 35 365mm1. 荷载及内力计算 梁自重 20mm厚梁粉刷重 梁上砖砌体重 雨篷板传来的均布荷载 雨篷传来的集中荷载1.2* 0.06*0.06 0.4*0.37 *25 4.548kN / m1.2 0.02 (0.3 0.4) 17 0.286kN /m1.2 (0.37 19 0.02 17) 3.3/3 9.73kN / m3.288 1.2 3.946kN / m1.4kN雨篷梁的计算跨度取 l0 1.05la 1.05*3.3 3.465m弯矩：M 1/8ql02 1/4Fl02 1/8 18