混凝土结构课程设计计算说明书

1、混凝土结构课程设计计算说明书2013年7月74 / 78目录第1章 绪 论11.1设计的目的11.2设计概述1第2章 混凝土结构单向板肋梁楼盖设计12.1设计资料12.2结构平面布置22.3板的计算32.3.1 荷载计算42.3.2 力计算52.3.3 截面承载力计算72.4次梁的计算92.4.1 荷载102.4.2力计算112.4.3 截面承载力计算122.5主梁计算152.5.1 荷载172.5.2力计算172.5.3 截面承载力计算214.5.4 主梁吊筋计算25第3章 现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计253.1设计资料253.2踏步板（TB1）的计算和配筋263.2.1荷载计算263.2.2

2、力计算273.2.3截面承载力计算273.3楼梯斜梁（TL2）的计算和配筋283.3.1荷载计算283.3.2力计算293.3.3承载力计算293.4平台板（TB2）的计算和配筋303.4.1荷载计算303.4.2力计算313.4.3承载力计算313.5平台梁（TL3）的计算和配筋313.5.1荷载计算313.5.2力计算323.5.3承载力计算33第4章 单层厂房设计354.1计算简图364.2荷载的计算384.2.1恒载384.2.2屋面活荷载404.2.3.吊车荷载414.3 力分析444.3.1剪力分配系数的计算444.3.2恒载作用下的力分析454.3.3屋面活荷载作用下的力分析49

3、4.3.4吊车竖向荷载作用下的力分析534.3.5.吊车水平荷载作用下的力分析584.3.6.风荷载作用下的力分析604.4.力组合614.5柱截面设计654.6基础设计73结 论81致82第1章 绪 论1.1设计的目的通过此次课程设计，了解工业与民用建筑房屋的设计容、程序和基本原则，学习设计计算方法和步骤，提高设计计算和制图能力，巩固所学的理论知识和实际知识，并学习运用这些知识结合先行的规解决工业与民用房屋设计中的实际问题。1.2设计概述本次设计共有三个设计组成，分别为混凝土结构单向板肋梁楼盖设计、现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计和单层厂房设计。混凝土结构单向板肋梁楼盖设计主要是针对板、次梁和主梁

4、的设计。现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计主要是楼梯板、平台板和平台梁的设计。单层厂房设计主要是对柱子、牛腿和基础的设计。第2章 混凝土结构单向板肋梁楼盖设计2.1设计资料某多层工业建筑仓库，楼面平面如图所示。采用钢筋混凝土整体现浇楼盖。有关设计要求如下：1. 楼面作法：20mm厚水泥砂浆面层,20mm厚板底混合砂浆抹灰，梁侧抹灰15mm厚。2.楼面活荷载标准值： 10 KN/m2。3.材料：混凝土C30，梁受力主筋采用HRP335级钢筋，其余采用HPB300级钢筋。4.板厚采用90mm，柱截面450mm450mm，主次梁截面由高跨比和高厚比计算确定。5.板伸入墙120mm，次梁与主梁伸入墙240mm

5、。6.楼盖平面柱网尺寸示意图：图1.1 梁板结构平面布置2.2结构平面布置结构平面布置如图1.1，主梁横向布置：跨度6300mm和6600mm，间距6000mm；次梁纵向布置：跨度6600mm，间距2100mm和2200mm.根据跨高比： 次梁 H=(1/121/18)L b=(1/21/3)h主梁 H=(1/81/14)Lb=(1/21/3)h取：次梁的截面尺寸 hb=550mm240mm主梁的截面尺寸 hb=650mm300mm2.3板的计算板按考虑塑性力重分布方法计算.板的，应按双向板计算。若按单向板设计，沿长边方向应配置不少于短边方向25%的受力钢筋。板的厚度按构造要求取h=90mm.

6、板尺寸与支承情况图2.3所示.a)板的尺寸(b)计算简图图2.3 板的尺寸和计算简图2.3.1 荷载计算恒载标准值厚水泥砂浆面层： 90mm厚钢筋混凝土板： 厚板底混合砂浆抹灰：合计： 楼面活荷载： 线恒荷载设计值： 线活荷载设计值： 合计： 2.3.2 力计算确定板的计算跨度：板伸入墙边跨： 取 中间跨： 计算跨度差边跨与中间跨：（1960-1910）/1910=2.6%V420.42V420.42V441.87V123.72V117.72V117.72V611.33V611.33V184.68V171.17V 171.17V选用箍筋101101101实配箍筋间距20020020024889

7、0.5248890.5718455选配弯筋实配弯筋面积/8044904.5.4 主梁吊筋计算由次梁传至主梁的全部集中力为：则 选第3章 现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计3.1设计资料已知某多层工业建筑现浇钢筋混凝土楼梯，活荷载标准值为，踏步面层为厚水磨石，底面为厚混合砂浆，混凝土为C25，梁中受力钢筋为级，其余钢筋采用级，结构布置如图3.1所示：图3.13.2踏步板（TB1）的计算和配筋3.2.1荷载计算 踏步尺寸，斜板厚，则截面平均高度为：。 恒荷载： 踏步板自重： 踏步面层重： 踏步抹灰重： 合计： 活荷载： 总计： 3.2.2力计算 斜截面尺寸选用，则踏步板计算跨度为。斜板跨中正截面最大正弯矩

8、计算公式： 式中 作用于斜板上沿水平方向均布竖向恒荷载和活荷载设计值;梯段斜板沿水平方向的计算跨度。由公式得： 踏步板跨中弯矩：3.2.3截面承载力计算 踏步计算截面尺寸：，截面抵抗矩系数计算公式： 式中 截面抵抗矩系数；荷载在该截面产生的弯矩；截面的有效高度；矩形应力图系数；截面宽度；混凝土轴心抗压强度设计值。相对受压区高度计算公式： 式中 相对受压区高度；截面抵抗矩系数。受拉区纵向受力钢筋的截面面积计算公式：式中 受拉区纵向受力钢筋的截面面积；相对受压区高度；截面的有效高度；截面宽度；混凝土轴心抗压强度设计值；钢筋受拉强度设计值。由公式，得：故踏步板按构造配筋，每个踏步板采用，取踏步斜板分

9、布钢筋。3.3楼梯斜梁（TL2）的计算和配筋3.3.1荷载计算踏步板传荷载： 斜梁自重： 斜梁抹灰重： 总计： 3.3.2力计算取平台梁截面尺寸，斜梁水平方向的计算跨度为：由公式得：斜梁跨中截面弯矩与支座截面剪力分别为：3.3.3承载力计算斜梁按T形截面进行配筋计算，取，翼缘有效宽度按倒L形截面计算。按梁的跨度考虑：按翼缘宽度考虑：按翼缘高度考虑：取 首先按第一类T形截面进行计算：由公式，得3.4平台板（TB2）的计算和配筋因为：，按单向板计算，应沿长边方向配置不少于短边方向25%的受力钢筋。板厚取，取1m宽板带进行计算。3.4.1荷载计算恒荷载设计值： 厚水磨石： 厚板： 厚底面混合砂浆：

10、线恒荷载设计值： 线活荷载设计值：总荷载设计值： 3.4.2力计算计算跨度： 由公式得：3.4.3承载力计算由公式，得选用。3.5平台梁（TL3）的计算和配筋设平台梁截面尺寸为。3.5.1荷载计算梁自重： 梁侧抹灰： 平台板传来的荷载： 合计： 梯段斜粮传来的集中荷载：3.5.2力计算计算跨度：取，平台梁按简支梁计算，计算简图如下：平台梁跨中截面弯矩与支座截面剪力分别为：3.5.3承载力计算（1）按倒L形截面计算，（2）梁的有效高度：（3）受压翼缘宽度： 取（4）判别T形截面类别： 属于第一类T形截面（5）正截面承载力计算 选配截面尺寸验算 (6)斜截面承载力计算按构造配箍筋，选配.第4章 单

11、层厂房设计车间平面布置示例厂房剖面图4.1计算简图本车间为机修车间，工艺无特殊要求，结构布置均匀，荷载分布均匀，故可以从整个房中选择具有代表性的排架作为计算单元，如图所示计算单元宽度为。由设计资料可知柱顶标高，轨顶标高为，设室地面至基础顶面的距离为，则计算简图和吊车梁的高度求总高度H=11.9+0.5=12.4m根据建筑剖面与其构造，确定厂房计算简图如图所示其，下柱高，上柱高柱截面几何参数 参数柱号截面尺寸面积惯性矩自重A ,C上柱 下柱B上柱下柱I4.944.2荷载的计算4.2.1恒载（1）屋面恒载：两毡三油防水层： 20mm厚水泥砂浆找平层： 厚水泥砾石保温层：一毡两油隔气层： 厚水泥砂浆

12、找平层： 预应力混凝土屋面板： 屋盖钢支撑： 合计： 屋架自重YWJA24AB跨 1.2(10626.95.942)KN=173.7 KN/榀BC跨 1.2106KN=127.2 KN/榀天沟板 1.22.02=2.424 KN/m故作用于AB跨两端柱顶的屋盖结构自重为作用于BC跨两端柱顶的屋盖结构自重为(2)柱自重重力荷载设计值：A、C柱：上柱： 下柱： B柱: 上柱： 下柱：（3）吊车梁与轨道自重AB跨： BC跨： 各恒载作用位置如图所示。4.2.2屋面活荷载由荷载规差得，屋面活荷载的标准值为0.5（可作0.2的增减），本处取0.7，雪荷载的标准值为0.45，故仅按屋面活荷载计算。AB跨：

13、BC跨：屋面活荷载在每侧柱上的作用点位子与屋盖结构自重一样。4.2.3.吊车荷载本车间选用的吊车主要参数如下：吊车的参数为：，。根据B与K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图所示（1） 吊车竖向荷载 BC跨同AB跨一样（2） 吊车横向水平荷载 BC跨同AB跨一样作用于每一个轮子上的吊车荷载水平制动力计算公式： （）式中 每一个轮子作用在轨道上的横向水平制动力；横向水平制动系数；吊车的额定起重量的重力荷载；小车的重力荷载。作用于拍架上的吊车横向的水平荷载设计值计算公式： （）式中 第个大车轮子的横向水平制动力；吊车梁传给柱的最大横向反力的标准值；影响线数值。活荷载分项系数

14、（1）.风荷载由荷载规查得，该地区基本风压，风压高度系数按B类地面取值：柱顶（标高） 檐口（标高）屋顶：AB跨 标高BC跨 标高15.8m，风荷载体型系数如图所示。故风荷载标准值为作用于排架上的风荷载的设计值为右来风时：所以风荷载作用如图所示4.3 力分析本厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行力分析。4.3.1剪力分配系数的计算该厂房为一跨等高排架，可用剪力分配法进行力分析。其柱的剪力分配系数见下表：柱剪力分配系数柱号A 、C柱0.286B柱0.4284.3.2恒载作用下的力分析A柱列：B柱列：C柱列：柱列所受弯矩如图所示。各柱不动铰支承反力分别为：A柱列：，则B列柱：，则同理可得：，C列柱

15、：，则同理可得：，故假设在排架柱顶不动铰支的总反力为各柱柱顶最后剪力分别为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负规定故恒载作用下排架柱的弯矩图和轴力图如图所示。恒载作用轴力图4.3.3屋面活荷载作用下的力分析（1） AB跨作用有屋面活荷载时由屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为，其中在A列柱、B列柱柱顶与变阶处引起的弯矩分别为各柱不动铰支座反力分别为A列柱：，B列柱：， 假象排架柱顶下动铰支座的总反力为各柱柱顶最后剪力分别为AB跨作用有屋面活荷载时排架柱的弯矩图和轴力图如图所示。（2） BC跨作用有屋面荷载时与AB跨对称BC跨作用有屋面活荷载时排架柱的弯矩图和轴力图如图所示。4.3.4吊车竖向荷载作用下的

16、力分析（考虑厂房整体空间工作，）（1）AB跨作用于A列柱，由AB跨和的偏心作用而在柱中引起的弯矩为各柱不动铰支座反力分别为：A列柱：，B列柱：， 假想排架柱顶不动铰支座的总反力为各柱柱顶最后剪力分别为AB跨作用在A柱时排架柱的弯矩图和轴力图如图所示。（2）AB跨作用在B柱左侧由AB跨和的偏心作用而在柱中引起的弯矩为各柱不动铰支座反力分别为：A列柱：，B列柱：， 假想排架柱顶不动铰支座的总反力为各柱柱顶最后剪力分别为AB跨作用在B柱时排架柱的弯矩图和轴力图如图所示。（3）BC跨作用在B柱右侧由于排架结构和吊车荷载均匀对称于第（2）种情况，所以计算结果对称，故BC跨作用于B柱右侧时，排架柱的弯矩图

17、和轴力图如图所示。（4）BC跨作用在C柱由于排架结构和吊车荷载均匀对称于第（1）种情况，所以计算结果为对称，故BC跨作用于C柱时，排架柱的弯矩图和轴力图如图所示。4.3.5.吊车水平荷载作用下的力分析（考虑厂房整体空间工作，）（1）当AB跨作用由吊车横向水平荷载时各柱不动铰支座反力分别为：A列柱：，B列柱：，假想排架柱顶不动铰支座的总反力为各柱柱顶最后剪力分别为排架柱的弯矩图如图所示。AB跨作用有吊车荷载的弯矩图（2）当BC跨作用有吊车横向水平荷载时，由于排架结构对称，荷载反对称，所以计算简图和弯矩分别如图所示。4.3.6.风荷载作用下的力分析右来风时，计算简图如图所示。各柱不动铰支座反力分别

18、为：A列柱：， C列柱：， 假想排架柱顶不动铰支座的总反力为各柱柱顶最后剪力分别为右来风时排架柱的弯矩图如图所示，左来风时排架柱力近似地按右来风时的反对称荷载取值。4.4.力组合考虑厂房整体空间工作，对A柱进行最不利力组合，组合结果如表所示，表4-4 A柱力设计值汇总表柱号与正向力荷载类别恒载屋面活载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载作用在AB跨作用在BC跨作用在A柱作用在B柱左作用在B柱右作用在C柱作用在AB跨作用在BC跨左风右风序号M15.630.7163.39-52.67-46.7037.39-7.750.5522.6424.46-28.98N 323.2559.92000000000M-4

19、7.24-14.263.39123.42-19.6137.39-7.750.5522.6424.46-28.98N383.9959.920586.9590.30000000M26.30-5.8511.07-4.23-125.31122.02-25.3123.5273.90209.91-172.20N433.859.920586.9590.30000000V7.950.980.893-13.86-12.299.84-2.0414.35.9632.06-23.90注：1.2.表中恒载力系数按所得。如取时，则恒载力须乘以；如取时，则恒载力须乘以。表4-5 A柱控制截面组合的力设计值截面备注80.76

20、-53.6144.0177.99389.76269.38405.60269.38111.62-110.3171.25-82.01789.55476.5954.19319.99387.74-311.14222.17363.01762.50460.331003.50361.5047.39-33.3424.4149.26280.09-215.98161.82265.55596.28432.10768.79361.5034.80-21.9218.3831.72B柱和C柱力组合与截面设计，可按同理进行。4.5柱截面设计 以A柱为例。混凝土强度等级为C30，；采用HRB400级钢筋，。上、下柱 均采用对称

21、配筋。（1）选取控制截面最不利力对上柱，截面有效高度取，则大偏心受压和小偏心受压界限破坏时对应的轴向压力为由表可见，上柱截面共有4组不利力，4组力均满足，故均为大偏压。对这4组力，按照“弯矩相差不多时，轴力越小越不安全；轴力相差不多时，弯矩越大越不安全”的原则，可确定上柱的最不利力为， 对下柱，截面有效高度取，则大、小偏心受压界限破坏时对应的轴向压力为由表可见，下柱和截面有8组最不利力，均满足对这8组力采用也上柱截面一样的分析方法，可得下柱的最不利力为截面 ，截面 ，（2）上柱配筋计算 上柱最不利力为， 查表可得有吊车厂房排架方向柱的计算长度为 （取）故取进行计算。选318，则满足要求查表可得

22、垂直于排架方向住的计算长度则满足弯矩作用平面外的承载力要求。（3）下柱配筋计算 由分析结果可知，下柱去下列两组为最不利力进行配筋计算：，按，计算 查表得下柱的计算长度为 截面尺寸 （取）先假定中和轴在受压翼缘，则且，为大偏心受压构件，受压区在受压翼缘，则按，计算（取）先假定中和轴在受压翼缘，则且，为大偏心受压构件，受压区在受压翼缘，取。选418。验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力 查表得垂直排架方向的计算长度满足条件（4）柱箍筋配置非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上、下柱均选用箍筋。（5）牛腿设计根据吊车梁支承位置，截面尺寸与构造要求，初步拟定牛腿尺寸，其中牛

23、腿截面宽度与柱宽相等，牛腿截面高度，牛腿截面高度验算按式 进行验算，其中，取。故牛腿截面高度满足要求。牛腿配筋计算由于，因而该牛腿可按构造配筋。根据构造要求，。实际选用414（）。水平箍筋选用。（6）柱的吊装验算力计算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。由混凝土结构设计表2.4.6可得拄插入杯口深度为，取，则柱吊装时总长度为，计算简图如图所示图4-6 柱吊装计算简图柱吊装阶段的荷载为柱的自重重力荷载（考虑动力系数）即由得：，令得，则下柱段最大弯矩为：承载力和裂缝宽度验算上柱配筋为（318），其受弯承载力按下式进行验算：满足要求下柱配筋（418），其受弯承载力按下式进行验算

24、：满足要求4.6基础设计GB50007-2002建筑地基基础设计规规定，对于6m柱距的单层多跨厂房，其地基承载力特征值为、吊车起重、厂房跨度、设计等级为丙级时，可不做地基变形验算。本例满足上述要求，故不需做地基变形验算。基础混凝土强度等级采用，下设厚的素混凝土垫层（1）作用于基础顶面上的荷载计算作用于基础顶面上的荷载包括柱底（-截面）传给基础的M，N，V以与外墙自重重力荷载。前者可由表 中的-截面选取，见表4-6，其中力标准组合值用于地基承载力验算，基本组合值用于受冲切承载力验算和板底配筋计算。表4-6 基础设计的不利荷载组别荷载效应基本组合荷载效应标准组合第1组387.74762.5047.

25、39280.09596.2834.80第2组-311.14460.33-33.34-215.98432.10-21.92第3组222.171003.5024.41161.82768.7918.38由下图可见，每个基础承受的外墙总宽度为6.0。总高度为13.3，墙体为240实心墙（），钢框玻璃窗（），基础梁重量为根。计算围见下图每个基础承受的由墙体传来的重力荷载为：240mm厚砖墙：钢框玻璃窗： 基础梁： 合计： 距基础形心的偏心距为：（2）基础尺寸与埋置深度按构造要求拟定高度h由表2.4.6得柱的插入深度，取。由表2.4.7得杯底厚度应大于，取，则基础顶面标高为，故基础埋置深度为：由表4-7得

26、杯壁厚度，取；基础边缘高度取，台阶高度取，见下图。表4-7 基础杯底厚度和杯壁厚度柱截面高度杯底厚度杯壁厚度t拟定基础底面尺寸适当放大，取。计算基底压力与验算地基承载力：基础底面压力计算与地基承载力验算见表4-8表4-8 基础底面压力计算与地基承载力验算表类别第1组第2组第3组280.09596.2834.80-215.98432.10-21.92161.82768.7918.381188.091023.911360.60158.84-402.4621.69155.22103.08181.0637.72149.23141.50129.15200155.22240109.39200181.062

27、40145.37200149.23240注：（3）基础高度验算采用基底净反力设计值，和。计算结果见表4-9表4-9 基础底面净反力设计值计算表类别第1组第2组第3组387.74762.5047.39-311.14460.33-33.34222.171003.5024.411102.02 799.851343.02248.71-543.0156.71162.0273.45182.140153.58133.39因台阶高度与台阶宽度相等（均为），所以只需验算变阶处的受冲切承载力。变阶受冲切承载力计算截面如下图所示。变阶处截面有效高度。因为，即：，因，所以取，则，取；，则故基础高度满足要求。（4）基础

28、底板配筋计算柱边与变阶处基底反力计算基础底板配筋计算时长边和短边方向的计算截面如下图所示。图4三组不利力设计值在柱边与变阶处的基底净反力计算见表4-10表4-10 柱边与变阶处基底净反力计算公式第1组第2组第3组128.81113.83146.01138.65134.08148.25145.42147.99149.80150.34158.11150.92117.7491.07143.49柱边与弯阶处弯矩计算：配筋计算 基础底板受力钢筋采用HPB300级（）。长边方向钢筋面积为：选用。基础底板短边方向钢筋面积为：选用（）。由于，所以杯壁不需要配筋。基础底板配筋图见结构施工配筋图。结 论本次设计共有三个设计组成，分别为混凝土结构单向板肋梁楼盖设计、现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计和某金加工车间厂房设计在老师的耐心的指导和同学的帮助下，我成功地完成了这次的课程设计。虽然成果不够令人满意，可能只能以合格来形容，但终究是自己动脑动手一步一步扎扎实实做出来的，因此，我觉得我还是成功了。同时我发现受限于自己的知识水平、思维方式和经验等等，在设计过程中鲜有创新之举，未能自如的选择最优的设计方案