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设计任务某二层建筑物，为现浇混凝上内框架结构(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、楼梯和雨篷进行设计。二、设计资料1、建设地点：烟台市区2、楼而做法：水磨石地而、钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底。3、层高：4.5m； rj：宽X高=3300mmX3000mm：纵向跨度Li=6900mm横向跨度已2=7200皿： 楼梯位置见图，楼梯尺寸自定。4、墙体为370nm砖砌体。5、建筑用途为仪器仓库；楼而活荷载为8. 0/6. 0/5. 0 (kN/ m:)e6、材料：混凝上强度等级为C30,梁受力钢筋采用HRB400级钢筋，梁箍筋、板中钢筋采

2、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, 1/1。,=6.9/2.4=2.875<3但是大于2,故可按单向板 设计。按跨高比条件，要求板厚h22400/40=60mm,对工业建筑的楼盖板，要求h280mln,取 h=80mnic次梁截面高度应满足八二10/181。/12=6900/186900/12:385575皿。考虑到楼面活载比 较大,因此截而高度取为h=550mm,截而宽度取为bEOOmm。主梁的截而高度应满足h=lo/15k/10=7200/15、72

3、00/：L0=500720mni,取h=650mmc 截 面宽度取为b=300mm0四、计算书的计算过程L板的设计1.1荷载板的永久荷载标准值：水磨石而层100mm钢筋混凝土板201nm石灰砂浆小计板的可变荷载标准值永久荷载分项系数取L 2,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。0. 65kN/m20. 08 X 25=2kN/ m30. 02 X 17=0. 34 kN/ m22. 99kN/m38. OkN/ m3因楼而可变荷载标准值大于4.0 kN/m二，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g=2.99X 1. 2=3. 59 kN/ m:可变

4、荷载设计值q=8. 0X1. 3=10. 4kN/ m=荷载总设计值 g+q=13. 99kN/m=近似取为g+q=14. 0kN/m:1.2 计算简图次梁截面为200皿义550mm,现浇板在墙上的支承长度不小于100mm,取板在增上的支承长 度为120mme按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：边跨lf+h/2=2400-100-120+80/2=2220mm<L 0251n=2255mm取 lo=2220mm中间跨 1户 L =2400-200=2200mm因跨度相差小于10队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 到右节点编号依次为A,B,CC,B,A0单元中点处

5、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。=分别为：边跨中，1/11:离端第二支座，一 1/11; 中跨中，1/16：中间支座，1/14,故：Mk一%二(g+q) 1%/11=14. 0X2. 22711= 6. 27kN mMc= - (g+q) 1V14= - 14. 0X2. 2714= -4. 84kN mM：= (g+q) l=0/16=14. 0X2. 2716=4. 24kN m这是对端区单向板而言的，对中间区格单向板，其Mc=- 4.84X0.8=-3.87kNmM：=0. 8X4. 24=3. 1

6、9kN 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, %=80 20=60mm：板宽b=1000mm。C30混凝上，。广1. 0, fc=14. 3N/mm: ： HPB235钢筋，f7=210N/mm:o 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. 84%=M/（afb 层）0. 1220.1220. 0820. 094£二1-）1-240. 1310. 1310. 0860. 099轴线， 计算配筋(mm2 )535.2535.2351.4

7、404. 5实际配筋 (mnr )121904 =595.00120190A$= 595.0ioi9O=413.0<P01904 =413.0轴线计算配筋(加)a尸由kajjf 535.2 f y535.20.8X351. 4=281.10.8X404. 5=323. 6实际配筋 (mm1)0>10140A. =561.03O101404=561.0 a81404 = 359.0<I>81404=359.0J计算结果表明，支座截而的，均小于0.35,符合塑性内力重分布的原理;&/bh=359/(1000X80)=0 45此值大于0.45f"f产0.31

8、%,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可变 荷教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2.59x2. 4=7. 18KN/m次梁自重0. 2X (0. 5-0. 08) X25X 1.2=2. 52KN/m次梁粉刷0. 02X (0. 5-0. 08) X2X 17X1. 2=0. 34KN/m小计g=10.04KN/m可变荷载设计值q=6. 0X1.3X2.4=18. 72KN/m荷载总设计值g+q=28. 76KN/m2.2 计算简图次梁在转增上的支承长度为240mmo主梁截面为300

9、mmX650mm0计算跨度：边跨 I。= +t/2 =6900-120-300/2+240/2=6750mm<l. 025/“ =1. 025X6600=6765,取/o=675Omm中间跨 /0=/ =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 的计算简图二3 . 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M =-加8=(8 + /：/11 =28 76x6.752/11 =119.13KM mM2=(g+ <7)/j/16 = 28.76x 6.62/16 = 78 3OKN.mMe = 一(g +

10、q)/； /14 = -28.76 x 6.62/14 = -89.48KN剪力设计值匕=0.45（g + /心=0.45 x 28 .76x 6.63 = 85.81 KN =0.60（g + q）/nl =0.60x28.76 x 6.63 = 114.41 KN% = z. = o.55（g + q）ln2 = 0.55 x 28.76 x 6.6 = 104 40KN4 . 4承载力计算1)正截而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而，跨内按T形截面计算，翼缘宽度 取,=/3=7200/3=2400mm：又，= + %= 200+2200= 2400？，故取儿二2400

11、mnu 截面纵向钢筋均布置一排。环境类别一级，C30混凝土，梁的最小保护层厚度c=25mmQ纵向钢筋%二500-35=465皿。C30 混凝上，%=L0, & =1J. = 14.3N/wJj=i43N/2：纵向钢筋采用HRB100钢，/；=360N/?J,箍筋采用HPB235钢，&=210N/加。正截面承载力计算 过程如表。经判别跨内截而均属于第一类T形截而。截而1B2c弯矩设计值(KN.m)119. 13-119.1378. 30-89. 48a产 M/9fb 弋）或%=M /（afb寓）119.13xl06119.13 xlO678.30xl0689.48xl061x14

12、.3x2400x465=0. 0171x14.3x200x4402=0. 21514.3x2400x4652=0.01114.3x200x4652=0. 145£=1 - Ji - 2a0.0170. 245<0. 350.0110. 157<0. 35A=£bhoZ /v 或4=蜘跖4”731.4856.4501.6580.0选配钢筋(mm2)2 ¥18+1 ¥18（弯）A = 7633T16+1T18 （弯）4 = 857.52 + 14+1 T 16（弯）A =5092T16+1T16 （弯）A = 603计算结果表明，支座界面的

13、63;均小于0.35,符合塑性内力重分布的原则：4 /(bh) = 509 /(200 x500) = 0.51 % ,此值大于0.45/； =0. 45X L 43/360=0. 18%,同 时大于0.2以 满足最小配筋率的要求。2)斜截而受剪承载力斜截而受剪承载力计算包括：截而尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面 尺寸：幻=小_力；=440-80=360mm,因鼠/? = 360/200=1. 8C4,截而尺寸按下式验算：0.25/3Jcbh() = 0.25 x 1 x 14.3x200 x4640 = 314.60xl03 N> Vmax = 114.41KN 截面尺寸

14、满足要求。计算所需腹筋：采用小6双肢箍筋，计算支座B左侧截面。i V«=0. 7ftbho+ (1.25fnAs,ho) /S得S二 (1.25110 ) /(vBi - 0.7ftbh0)= ( 1.25X210X56.6X440 )/(114.41X 103-0.7Xl.43X200X440) =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=200mnu代入V>0,纵筋可不用弯起P!V,皿=0.24 4=0. 24X1.43/210=0. 163%Psv=56. 6/ (200X160) =0.177*>0.163%满足要求。5 .主梁

15、设计主梁按弹性方法设计。5.1 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. 04X6. 9=69. 28KN主 梁 自 重(含 粉 刷)(0. 65-0. 08X0.3X2.4X25X1. 2+0. 02 X (0. 65-0. 08)X2X2.4X17X1. 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. 0 X 1. 3 X 2. 4 X 6. 9=107. 6KN 取 Q=108KN5.2 计算简图主梁按连续梁计算，端部支承在砖地上，支承长度为370mm:中间支承在400mmX 40

16、0mm 的混凝土柱上。其计算跨度边跨 l =7200-200-120=6880mm ,因 0.0251. =172mm<a/2=185mm ,取/0=1. 025/“ +b/2= 1. 025X6880+400/2=7252mm,近似取/o=725Omm中跨/()二7200mm主梁的计算简图如附图2 “图3主梁的计算简图”5.3 内力设计值及包络图1)弯矩设计值弯矩：A=kfil0+k2Ql() 式中系数k3可由附表查得。Ml max = 0. 244X83X7. 25+0. 289X108X7. 25=373. 12KN. m崎/ =一0 267X83X7. 25-0. 311X108

17、X7, 25-160. 67-243. 51-404. 18KN. mM2 max = 0. 067X83X7. 2+0. 200X83X7. 2=40. 04+156. 60=196. 64KN. m2)剪力设计值剪力V二勺G + 勺。式中系数均差附表可得。V. max = 0733 x83 + 0.866 xlO8 =60. 84+93. 53=154. 37KN=-l. 267X83-1. 311X108= - 246. 75-rm” = L 0X83+1. 222X 108=83+131. 98=214. 98KNZJf .liiaX3)弯矩、剪力包络图弯矩包络图：第1、3跨有可变荷载

18、，第二跨没有可变荷载由附表知，支座B或C的弯矩值为：Mh=Mc=-Q. 267 X83X7. 25-0. 133 X108 X 7. 25= - 264. 81KN. m在第1跨内以支座弯矩=0, Mb =264.81KN.m的连线为基线，作G=83KN, Q=108KN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：1，肛 1264.81.-(G+Q) / +A = _ (83+108) X7. 25-=373. 31KN/m3。333-(G+Q)" + 也=1 (83+108) X 7. 25- 2x26481 =285. 04KN. m3° 3

19、33在第2跨内以支座弯矩二一264.81KN. m,=-264. 81KN. m的连线为基线，作G=83.KN,Q=0的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：LgL.+M=-X 83X7. 2-264. 81= - 65. 61KN. m3 ° b 3第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载第1跨内：在第1跨内以支座弯矩用八二0,=-404.18心.11)的连线为基线，作G=83KN,Q=108KN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为:M 1404 18-(G+Q) L + !L = - (83+108) X7. 25-=326. 86KN. m3。

20、333-(G+Q) / +也=1 (83+108) X7. 25-2x40418 =192. 13KN.m3° 333在第2跨内：Mc = -0. 267 X83X 7. 25-0. 089X 108 X 7. 25= - 230. 35KN. mo 以支座弯矩- 404. 18KN.m>=-230. 385KN. m的连线为基线，作G=83KN, Q=108KN的简支梁弯矩图，得1、212(G + Q) += - (83+108)X7. 25-230. 35+- (-404.18+230. 35)=115. 35KN. m1 /、211-(G +(2)/0+Mc+-GWB-M

21、r) = T (83+108)X7. 25-230. 35+- (-404. 18+230. 35)=173. 29KN.m第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载Mh=Mc=-Q. 267X83X7. 25-0. 133X108X7. 25= - 264. 81KN. m第2跨两集中荷载作用点处的弯矩为：-(G + 2)Io+Mb = - (83+108) X7. 25-264. 81=196. 77KN. m (与 前面 计 算 的 32. max = 196.64接近)第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：-1 u 1 1一 G/。+ Mg 二一 X 83 X 7. 25一一 X 2

22、64. 81=112. 31KN. m3°3'331 912-G/o+-M =-X83X7. 25-X264. 81=24. 04KN. m3°3'33弯矩包络图如图：附图弯矩及剪力包络图第1跨匕.max=154. 37KN;过第1个集中荷载后为154. 37-83-108=-36. 63KN：过第2个集中荷载后为-36. 63-83-108=-227. 63KN,K/n =- 246. 75KN；过第1个集中荷载后为-246.75+83+108= - 55.75KN：过第2个集中荷载后为-55. 75+83+108=135. 25KN。第2跨Krmi =2

23、14. 98KN：过第 1 个集中荷载后为214. 98-83=131. 98KN«当可变荷载仅作用在第2跨时VBr=l. 0X83+1. 0X108=191KN：过第 1 个集中荷载后为 191-83-108=0。.剪力包络图如图:4. 4承载力计算1)正截面受弯承载力跨内按T形截面计算，因8=h,= 80/615=0. 13>0. 1 ,翼缘计算宽度按/3 = 6.9/3 = 2.36和+ s“=6. 6m中较小确定，取b,=2. 3m,取玲)=650-35=615皿)。判别T 形截而类型. hf60 a,ajeb,hf(h()一一-)=1-0X14. 3X2300X80X

24、 (615- ) /106=1539. 3> A/,故22属于第一类T形截面。B支座边的弯矩设计值Mg=8ms,一%/2=-404. 18+191X0. 30/2= - 375. 53KN. m0 纵 向受力钢筋除B支座截面为2排外，其余均为1排。跨内截面为第一类T形截而。正截而受弯承 载力的计算如表。截而1B2弯矩设计值 (KN.m)373. 12-404. 18196. 64-65. 61%=M /（a必用或373.12x1（）6-q1x14.3x2300 x6152.030:）404.18xl06196.64xl06 二65.61x10°14.3x300x5802 =0.

25、 28014.3x2300 x61520.01614.3x300x612=0. 040九=（l + Jl-2a“为9850. 8320. 9920. 980A ="/（/%）1710.92326. 6895.3302.4选配钢筋(mm?)2y20+322 （弯）4=1768320+3 - 25（弯）4=26132y20+1-20 （弯）A =9412y14A =3082)斜截面受剪承载力验算截面尺寸： 九二% -%=580-80=500mm,因 院/b=500/3001. 67<4,截面尺寸按下式验算: 0. 25 件fbho=0. 25X1X14. 3X300X580=622

26、. 05 X 103KN>ax,截面尺寸符合要求。计算所需腹筋：采用4）86200双肢箍筋，匕、=0. 7 裁% + L25/v, /?0 =0.7X1. 43X210X580+1. 25X210X X580=250.76KN，匕皿*，5的%,皿、均小于匕,，即无需设弯起钢筋。验算最小配箍率：p、.=0. 17%>0. 24-=0. 24 X - =0. 163%,满足要求。bs 300x200fyv 210次梁两侧附加横向钢筋的计算：次梁传来的集中力月=69. 28+108=178KN, /?, =650-500=150mm,附加箍筋布置范围 s=2匕+36 =2X150+3X2

27、00=900mm,取附加箍筋<l>8®200双肢，则在长度s内可布置附加箍筋 的排数，！n=900/200+l=6排，次梁两侧各布置3排。另加吊筋1小18, Asl） =254. 5mm,则： 2f AM sine + 矶A4=2X360X254. 5X0- 707+6X2X210X50. 3=129550. 68+126765=25 6.3X1O3>力，满足要求。因主梁腹板高度大于450mln,需在梁侧设置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截而面 积不小于腹板面积的0.1舟,其间距不大于200mm。现每侧配置2小14, 308/ （ 300义570） =0.18%&

28、gt;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 150nmX 300mm,板的斜倾角 tan a =150/300=0. 5, cos a =0.894。可取Im板宽带计算。楼梯平而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，恒荷载分项系数九二1-2；活荷载分项系数二1.3。总荷载设计值：1.2X7. 43+1.3X8.0=19. 32KN梯段板的荷载荷载种类荷载标准值（KN/m）恒荷载水磨石而层(0.3+0. 15)X 0. 65/0. 3=0. 98三角形踏步0.5 X 0.3 X 0. 15 X25/0, 3=1. 88混凝土斜板

29、0. 15X25/0. 894=4. 19板底抹灰0. 02X17/0. 894=0. 38小计7.43活荷载8.0(2)截面设计板水平计算跨度/ =4200mm,弯矩设计值加P/j/10=19.32X4. 2710=34. 08KN Mo板的有效高改 ho=15O mm-30mm-120mmMa,=-=34. 08X107(1. 0X14. 3X1000X120:)=0. 166afb*兀=0.5(1 + Jl-2q) =0. 909=1487. 8/?/n2M 34.08xl06" % 0.909x210x120选配小 1275, A =1503mm2A分布筋每级踏步1根”8。5

30、. 2平台板的设计设平台厚度h=80mm,取1m宽板带计算。荷载计算平台板的荷载计算列于表中。平分板的荷载荷载种类荷载标准值（KNX）恒水磨石面层0. 65荷70mm厚混凝土板0. 08X25=2. 00载板底抹灰0. 02X17=0. 34小计2. 99活荷载8.0总荷载设计值P=L 2X2. 99+1. 3X8. 0=13. 99KN(2)截面设计平台板的计算跨度/（）=1.6". 2-0.2/2+0. 12/2=1. 76m °弯矩设计值亚z：o. 1X13. 99X 1.762 =4. 33KN. m。板的有效高度九)二80-20=60mm。j。q Oa =7 =

31、.二0. 084, i+算 / = 0.5(1 + J1-26? ) =0. 956a£b站 1.0x14.3x1000 x602八丫 A,=4.33xl06九/；% 0.956x210x60二359.52,选配小8140,（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而尺寸为200nlmX350nmu（1）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（KNM）梁自重0.2X (0. 35-0. 07)X25=1.4恒梁侧粉刷0.2X (0. 35-0. 07)X2X17=0. 19荷平台板传来4. 33X1.8/2=3. 90载梯段板

32、传来7. 43X4. 5/2=16. 72小计21.21活荷载8. 0X (4. 5/2+1. 8/2) =20. 20总荷载设计值P=L 2X22. 21+1. 3X25. 20=59. 41KN/m(2)截面设计计算跨度/o=L05/=L 05X (3. 6-0. 24)二3. 53m。弯矩设计值妒；二59. 41X 3.53? /8=95. 54KN. m剪力设计值V=;pl =59. 41X3. 36/2=99. 81KN截而按倒L形计算，/?,二b+5h； =200+5X80=600mm,梁的有效高度%=350-35=315mnu经判别属第一类T形截而a、二95.54x10二0.11

33、,计算得 y = 0.5(1 +=0. 94295.54X106s 1.0xl4.3x600x3152八 、5=894. 6/wr,选配3e20, A=941/?2A ='7J/。 °942x360 x 315选配e8200的箍筋，则斜截而受剪承载力匕，= O.7/?/jo +1.25人/z()=0. 7X1.43X200X315+1. 25X210X X315=104. 65KN> 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：

34、(取平均板厚 80mm) : (0.08x 25 + 0.02x 20 + 0.02x 17)x 1.2 = 3.288施工或检修集中荷载1.4* 1.0 = 1.4SV板的计算跨度，则板固端弯距为M = 05ql： + Fl0 = 0.5x3.288 xL22 + 1.4x 1.2 = 4.0474kNjn2 .正截面受弯承载力计算= 0.044,得今=.9775M 4.0474 xlO6 a =-雨篷板根部板厚 = 100?,设'-_ 14.3xl000x802A,=勤凤=1437加/选用。6/8200,实际的A, =196>143.77/符合要求。分布钢筋采用。602006

35、. 2雨篷梁计算梁截面尺寸为 =370mm.h = 400,设 a = 35，则儿=400 -35 = 365mm1 .荷载及内力计算梁自重1.2*(0.06*0.06 + 0.4*0.37)*25 = 4.548kN/？20mm 厚梁粉刷重1.2x0.02x(0.3 + 0.4)x17 = 0.286攵N/m梁上破砌体重雨篷板传来的均布荷载雨篷传来的集中荷载1.2x(0.37x19 + 0.02 x 17) x 3.3 / 3 = 9.73攵 N/ m3.288xL2 = 3-94&N/ ?Z18.5MN/ 71.4kN雨篷梁的计算跨度取/。= 1.05。= L05 * 3.3 = 3.465?弯矩：M = 1 /8q(； +1/4F/O2 =l/8xl8.51x3.4652 +l/4xl.4x3.465 = 28.99MN/m剪力：V = l/2/n+l/2x3.3xF = l/2x 18.51 x3.3 + l/2x3.3xl.4 = 32.642A:N雨篷板均布荷载恒荷载对雨篷梁产生的力矩为：M(l = (。)= 3.288 xl.2x(1.2 / 2 + 0.185) = 3.097 kN.皿 m雨篷板集中荷载对雨篷梁产生的力矩为： =&#