混凝土多层框架结构课程设计.docx

獴设学院课程设计1设计资料12单向板结构设计32.1 荷载计算32.2 内力计算32.3 截面承载力计算43次梁结构设计52.4 荷载计算52.5 内力计算52.6 截面承载力计算62.7 结构设计94.1 荷载计算94.2 内力计算94.3 截面承载力计算124.4 主梁吊筋计算145双向板结构设计155.1 荷载计算155.2 内力计算155.3 截面承载力计算175.4 支承梁的计算186楼梯结构设计201.1 梯段板计算201.2 平台板计算211.3 梯梁计算237 .致谢258 .参考文献251 .设计资料某多层厂房采用钢筋混凝土整体式肋梁楼盖(设计使用年限为50年)，其标准层平面图如图1所示，楼面荷载、材料及构造等设计资料如下：(1)楼面构造层做法：20mm厚水泥砂浆抹面，15Inin厚石灰砂浆抹底。(2)活荷载：标准植为6.5kNm2.(3)恒载分项系数1.2,活荷载分项系数为1.3(因工业厂房楼盖楼面活荷载标准值大于4kNm2)o(4)材料选用：混凝土采用C25(I=11.9Nm,ft=1.27N/mm?)。钢筋梁中受力纵筋采用HRB335级(fy=300Nmm2).其余采用HPB235级(fy=210Nmm2)02 .单向板的计算(B1,B2)板按考虑塑性内力重分布方法计算。板的*=繇=27>2,按单向板设计。板的厚1 /3度取按构造要求取h = 90mm > - = 5()mm0 402.1荷载计算恒载标准值g + q = 11.936 KNmXz zX ttXzIv 1800 AlV 】8(X) A好 18(X) >y 1800 >< 1800 K20mm厚水泥砂浆抹面0.02m×20KNm3 =0.4KNm290mm厚钢筋混凝土板0.09m × 25 KN = 2.25 KNm215mm混合砂浆天棚抹灰0.015m×17 KNm3 =0.255 KNgk=2.905 KNm2线恒荷载设计值g = L2×2.905 KNm2 = 3.486 KNm2线活荷载设计值q = 1.3×6.5KNm2 =8.45KNm2合计每米板宽g + q = 11.936 KNm22.2内力计算在这里所有的单向板的计算跨度按等跨连续板计算内力，为简化计算起见，统一取IO=I8m O取Un宽板带作为计算单元，计算简图如图2.1所示。连续板各截面的弯矩计算表如表2.1o表2.1连续板各截面的弯矩计算截面端支座边跨跨内离端第二支座中间跨跨内弯矩计算系数1161M111116M=m(g+q)*/(KN-2.4172.762-3.5162.4172.3截面承载力计算h=1OOO/77/w,h=90mm,h0=90mm-20rrm=70mm,al=1.0,fy=20Nmrn2,fc=.9Nnun2,连续板各截面的配筋计算间表2.2,各内区格板的四周与梁整体连接，故各跨跨内和中间支座考虑板的内拱作用，计算弯矩降低20%。表2.2连续板各截面的配筋计算板带部位截面端支座边跨跨内离端第二支座中间跨跨内M(KNm)-1.9342.210-2.8131.934M4-ajcbhl0.0330.0380.0480.033夕0.0340.0390.0490.034aJcbhAv=,2/mnr135155194140选配钢筋6/82006/820082006/8200实配钢筋面Imnv196196251196端支座计算方程如下:3.次梁的计算(Ll)次梁考虑塑性内力重分布方法计算。次梁的厚度取按构造要求取h=450mm>=360mm,截面宽取=200mm03.1 荷载计算恒载设计值由板传来的3.486KNm2×2m=6.97KN/m次梁自重1.2×25KN/m3×0.2m×(0.45m-0.09m)=2.16KN/m梁侧抹灰1.2X17KNnX0.015mX(0.45m-0.09m)x2=0.22KN/mg=9.35KN/m活载设计值由板传来的q=8.45KNX2.0m=16.90KN/m合计g+q=26.25KN/m3.2 内力计算取主梁高h=600mm>LB500mm,宽度取b=250mm12计算跨度边跨I0=L=l2-150-=5.125m2中间跨I0=ln=l2-250=5.15m跨度差(5.15-5.125)/5.125=0.49%<10%说明可按等跨连续梁计算内力。计算简图如图3.1。连续次梁各截面弯矩及剪力计算分别见表3.1和表3.2。图3.1g+q=26：IKNlm表3.1连续次梁各截面弯为目计算截面端支座边跨跨内离端第二支座中间跨跨内弯矩计算系数n1241141TT116M=(g+q)/(KNm)-28.7349.25-62.6843.09端支座计算方程如1、表3.2连续次梁各截面剪力计算截面端支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧中间支座外侧及内侧剪力计算系数名0.500.550.550.55V=av(g+q)ln/KN67.2773.9974.3574.35端支座内侧计算方程如下:3.3截面承载力计算次梁跨内截面按T形截面计算，翼缘计算宽度为：边跨br=-L=-×5125mm=1708mm<b+s0=200mm+1750mm=1950mm,33中间跨b；=LIC=JX515Omm=I717mm33梁高=450f77m,%=450nn-35mm-415mtn翼缘厚hj=90mm判别T形截面类型：按第一类T形截面试算：跨内截面g=0.014<£=智上=0.217,故各跨内截面均属于第一类T形截面。支座截面h0415mm按矩形截面计算，并按一排纵筋考虑，取为=450"%-35加=415mz。连续次梁正截面及斜截面承载力计算分别见表3.3及表3.4。表3.3连续次梁正截面承载力计算截面端支座边跨跨内离端第二支座中间跨跨内Ml(KNni)-28.7349.25-62.6843.094=Malfcb,fh4=MIaJCbA0.0700.0140.1530.0120.0730.0140.01670.0124=%；姑fyA=aJbMfy/mm2240394550339选配钢筋2B142B163B162B16实配钢筋面/小加2308402603402端支座计算方程如下：表3.4连续1次梁斜截面承载力计算截面端支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧中间支座外侧及内侧YlKN67.2773.9974.3574.350.25A/N246925>V246925>V246925>V246925>V0.7工RN73787>V73787<V73787>V73787>V选用箍筋28282828Asv=nAsvlImtn1101101101101_1.25fyvAsVh0sV-O.7hflbho/mm按构造配筋54200按构造配筋按构造配筋实配箍筋间距sm/200200200200离端第二支座外侧计算方程如下:L25fyvAsvh0V-O.7hftbho= 5420Omm4.主梁的计算（ZLl）1.25×210×101×41573990-73787主梁按弹性理论计算。设柱的尺寸为400MX400，加；主梁的尺寸在前面己设为h×b=600mm×250mm。4.1 荷载恒载设计值由次梁传来9.35KN/m×5.4m=5().49KN主梁自重(折算为集中荷载)1.2X25KNX0.25mX(0.60m0.09m)X2m=6.9KN梁侧抹灰(折算为集中荷载)1.2X17KN11?X0.015mX(0.55m-0.09m)X2m=0.56KN活载设计值由次梁传来Q=16.90KN/m×5.4m=91.26KN合计G+Q=149.21KN4.2 内力计算边跨I0=ln+=(11-500)+=5900mm>1.025×(6000-500)+2=5838mm中间跨l()=lc=I1=6(XX)nn>1.()5×(6000-400)=5880mm。跨度差（5880-5838）/5838=0.7%V10%,那么可按等跨连续梁计算，计算简图如图4.1。在各种不同分布的荷载作用下内力计算可采用等跨连续梁的内力系数表进行，跨内和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算，那么式中系数K值由附录7中查的，具体计算结构以及最不利荷载组合见表4.1、表4.2。将以上最不利荷载组合下的四种弯矩图及三种剪力图分别叠画在同一坐标图上，即可得主梁的弯矩包络图及剪力包络图，见图4.2o（对边跨取Io=5.838m,对中跨取1。=5.88m,对中间支座取1。=5.859m）183820002000J940200094(TJ83S200Q1838LU5838ru58805838>(KNfnl表4.1主梁弯矩计算图41序号计算简图边跨跨内中间支座中间跨跨内K豆KMB(MC)K或GCIGGGG,IIII0.24482.55一0.2670.06722.827*1ZCJD-90.65QQQQIIII0.289153.97一0.133-71.11-Mb71.377t，。+'。+'。HQQII-Mr=23.703B一0.133-71.110.200107.32八ZW7Z7zzzzlQQQQIIII0.229122.010.311(-0.089)-166.29(-47.59)0.17091.22八TSfn7777777777QQQQIIII-Mb=15.863B0.089(0.311)-47.58(-166.29)0.17091.22A_77>777i>7"7/777最不利荷载组合+236.52-161.7648.55+106.25-161.76130.14+204.56-256.94(-138.23)114.04+98.41-138.23(-255.94)114.04表4.2主梁剪力计算（KN）序号计算简图端支座中间支座KvKKBex(yCexL(VQn)GGGGGGJi一C(一CiA1,7fi)77W777BCAD0.73342.48-1.267(-LooO)-73.42(-57.95)1.000(1.267)57.95(73.42)QQQQIIII0.866-1.1341.134八7t_b_«_+_4_>79.03-103.49103.49序号计算简图端支座中间支座KyKVBex(Vcex)KyBin(VcJQQQQ八77777/7z/0.68962.88-1.311(-0.778)-119.64(-71.00)1.222(0.089)111.52(8.12)QQQQ八7*7Ze»7777x777=VBCX=8.12-0.089(-1.222)-8.12(-111.52)0.778(1.131)71.00(103.22)最不利荷载组合+121.51-176.91(-16.44)161.44(176.91)+105.36-193.06(-12.95)169.47(8154)+50.60-81.54(-16947)175.12(17664)图4.2主梁的弯矩包络图及剪力包络图4.3截面承载力计算主梁跨内截面按T形截面计算，其翼缘计算宽度：主梁跨内b；=,=1X5880mm=1960mm<b+s0=250mm+5400mm=5650mm,33并取h0=600mm-35mm=565mm,h；=90mm判别T形截面的类型：MIIVM=a£b网（h0-斗=11091.6KN属于第一类T形截面。支座截面按矩形截面计算，取h°=60Ornm_80mm=52OnTn（因支座弯矩较大考虑布置两排纵筋，并布置在次梁主筋下面）。跨内截面在负弯矩作用下按照矩形截面计算，取h0=600mm-60n=54Omm（按一排钢筋设计）。主梁正截而及斜截面承载力计算分别见表4.3及表4.4o表4.3主梁正界面承载力计算截面边跨跨内中间支座中间跨跨内Mgni)236.52-256.94130.14-48.55V0g(KNm)29.84（M-VOg/（KNni）-227.104=M/a/易解&=M/娟0.0320.2820.0170.0560.0330.3400.0170.058As=ajebtfh,fyA=岫）4fyZmm214501753747311选配钢筋4B224B18+2B222B222B18（1B22弯起）（1B22弯来）（4B18直筋）（1B22直筋）（直筋）（直筋）实配钢筋面/相加215201777760509中间支座计算方程如下:表4.4主梁斜截面承载力计算截面端支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧VIKN121.51193.06175.120.25/3/N420219>V386750>V386750>V0.7?%/N125571>V115570<V115570<V选用箍筋282828Asv=nAsvlww2101101101I25fvyAsvh0s=/mmV-O.7hflbh0按构造配筋177231实配箍筋间距s/m一200170200Vcs=O.7flbho+A1.25fyvh0N196667184503V-Vs=mm0.8fysin<0<0选配弯筋1B221B22实配弯筋面积mm380.1380.1离端第二支座外侧计算方程如下：44主泳品筋计第.由R梁传至主梁的全部集中力为：那么As=N=3342mm2s2fysina2×300Nmm2×0.707选2B16(As=402mm2)5.双向板的计算板的计算(B4;B5)板按考虑塑性内力重分布方法计算。板的=鬻mm=L4<2,按I1/23000mm双向板设计。板的厚度取按构造要求取h=90mm5.1 荷载计算恒载标准值20mm厚水泥砂浆抹面0.02m×20KNm2=0.4KNm290mm厚钢筋混凝土板15mm混合砂浆天棚抹灰0.09mX25KNm3=2.25KNm20.015m×17KNm3=0.255KNm2线恒荷载设计值g=1.2×2.905KNm2=3.486KNm2线活荷载设计值q=1.3×6.5KNm2=8.45KNm2合计每米板宽g+q=1L94KNm25.2 内力计算在求各区格板跨内最大正弯矩时，按恒荷载满布及或荷载棋盘式布置计算，取荷载在g'作用下，各内支座均视作固定，某些区格板跨内最大正弯矩不在板的中心点处，在q'作用下，在区格板三边均可视作简支，与单向板相连处视作固定。在求各中间支座最大弯矩(绝对值)时，按恒荷载及活荷载均满布各区格板计算，取荷载按附录8进行内力计算，计算简图及计算结果见表5.1。计算时泊松比取为0.2表5.1区格A(B3)B(B4)IOXlIOs3000/4200=0.713000/4200=0.71跨内计算简图E÷m1IllllllIlQ÷E=0tnx(0.0419×7.71+0.031()×4.23)×32=4.09KNm/m(0.0346×7.71÷0.()310×4.23)×32=3.58KNm/mz=0my(0.0175×7.71÷0.0539×4.23)×32=3.27KNmm(0.0096×7.71+0.0539×4.23)×32=2.72KNmm/=0.2W4.09+0.2×3.27=4.74KN-mm3.58+0.2×2.72=4.12KNm/m4=0.23.27+0.2×4.09=4.09KNm/m2.72+0.2×3.58=3.44KNmm支座计算简图0Bm；KNmm-0.0981x11.94x32=-10.54-0.0769×11.94×32=-8.26m；/KNm/m-0.0768xl1.94x32=-8.25-0.0572×11.94×32=-6.15B3-B4支座：m；=(-10.54-8.26)/2=9.40KNm/m5. 3截面承载力计算各区格板跨内及支座弯矩已求得，取截面有效高度ho=7()mm,hoy=6Omm,即可近似按A,二,计算钢筋截面面积,计算结果见表5.2。O.95fyho表5.2截面Ml(KNm)h0/nnAs/mm2选配钢筋实配钢筋面Ztnm2跨中B3区格3方向4.74703398140359L方向4.09603418140359B4区格兀方向4.12702958170296/0丫方向3.44602878170296支座B.-B4-9.407066910120654B3左-8.257058810130604B,左-6.1570438101804365.4支承梁的计算。2）5.4.1荷载计算（按梯形荷载的最大值计算）恒载设计值由板传来的3.486KNm2×3m=10.458KN/m支承梁自重1.2X25KN/m3×0.2m×(0.45m-0.()9m)=2.16KN/m= -×4200mm = 35. 4.2内力计算利用梯形荷载的计算公式计算出弯矩和剪力VX=T（I-a）；MmaX=雪（34/）；=有梯形荷载和均布荷载叠加后得：Vmax=Va=-Vb=54.022KN1.5m=0.35754.022-70.787一-54.022对矩包络图（单位:KN.m）4.2m表5.3剪力包络图（单位:KN）图5.1截面A端支座右侧跨中B端支座左侧M/(KN2070.7870V/KN54.0220-54.0225.4.3截面承载力计算1400mm<b+s0=200mm+3000mm=3200mm,b×h=2OOt7711×45O7711,h；=90mn,%=450-35mm=415nn判别T形截面的类型=0.028<）=0.217,属于第一类T形截面。ho支承梁正截面及斜截面承载力计算表如表5.4表5.5表5.4支承梁正界面承载力计算截面跨中Ml(KNm)70.787as=Maifcb,fh-70.787x10-0251.0×11.9×1400×41520.025As=1fcbjhofymm211.9×1400×415×0.025300=576选配钢筋3B16实配钢筋面/W?603表5.5支承梁斜截面承载力计算截面端支座内侧VIKN54022().25QJ%/N0.25×l.×l1.9×200×415=246925N>V0.7hfWoN0.7×l.×1.27×200×415=73787N>V选用箍筋28ASV=nAsvlww21013二1.2544V-0.7,lftbh/nvn按构造配筋实配箍筋间距S/"/2006.楼梯设计采用板式楼梯，标准层尺寸如图6.1所示，qk=3.5kNm2o采用C25混凝土，梯板钢筋用HPB235,梯梁用HRB335。计算跨度L=3000+200=3200mm,梯板厚度h=(1/25/30)L=IoO120mm,h=I(X)三,h0=I(X)-2()=80mm3(Y)踏步高度3300/22=15Omm,踏步宽度3000/10=300mm,cos=0.8941502+30026.1 梯段板计算(TBkTB2)荷载恒载标准值20mm厚水泥砂浆抹面0.02×(0.3+0.15)×20×=0.6KN/m梯段板自重(0.262÷0.112)×-×0.3×25×-=4.675KN/m20.315mm混合砂浆天棚抹灰0.015x17X0.335x*=0.285KNm线恒荷载设计值g=1.2×5.56KN/m=6.67KN/m线活荷载设计值q=1.4×3.5=4.9KNm合计每米板宽g+q=11.57KN/m6.1.2内力计算支座反力FA=FB=O.5(g+q)lo=0.5×11.57×3.2=18.51KN跨中最大弯矩值MmaXq(q+g)l(/=LXII57x3.22=11.81KNm选配钢筋AlO100实配钢筋面积A,=785mm26.2 平台板(B16)计算板按考虑塑性内力重分布方法计算。板的乜=420Omm=1.V2,按双向板设计。板的厚度取按lox2900mm构造要求取h=100mm,取Im板作为计算单元。荷载恒载标准值20mm厚水泥砂浆抹面0.02m×20KNm2 =0.4KNmIoomm厚钢筋混凝土板0.10m×25KNm3=2.5KNm215mm混合砂浆天棚抹灰0.015m×17KNm3=0.255KNm2线恒荷载设计值g=1.2×3.155KNm2=3.786KNn线活荷载设计值q=L4x3.5KNn=4.93/11?合计每米板宽g+q=8.69KNm26.2.2内力计算由于只有一个板区格，在g+q的作用下，各区格板四边均可视作简支。按附录8进行内力计算，简图及计算结果见表6.1表6.1IQXlloy2900/4200=0.69计算简图I=0tnX0.0696×8.69×292=5.09KNmm%0.0291×8.69×2.92=2.13KNmm0.2团，5.09+0.2×2.13=5.52KNmm2.13+0.2X5.09=3.15KN-mm配筋计算各区格板跨内及支座弯矩已求得，取截面有效高度ho=70mm,hoy=60mm,即可近似按AS=C计算钢筋截面面积，计算结果见表6.2。O.95fyho表6.2截面M/(KN%/wnAs/nm2选配钢筋实配钢筋面/nm2几方向5.528034610220357H方向3.157022682202286.3梯梁计算2.31梯梁截面尺寸(b×h=200mm×450mm荷载计算恒载设计值由板传来的3.786X2.9=10.98KN/m梯梁自重1.2x25x0.2x(0.450.1)=2.1KNm梁侧抹灰1.2×17×0.015×(0.45-0.1)×2=0.21KN/mg=13.29KNm活载设计值由板传来的q=4.9×2.9=14.21KN/m图6?合计g+q=27.50KN/m6.3.2内力计算跨中最大弯矩MmaX=仁+叫(3-)=27S°x42一_空二53.66KNmmax24210y242x4.2支座剪力VmaX=VA=-Vb=(g+q)1°y(1_-)=2750x42_=37.8IKN/mmaxab22×l0y22×4.2表6.3截面A端支座右侧跨中B端支座左侧M(KN-m)053.660VIKN37.810-37.816.3.3截面承载力计算bf=JO=×4200mm=1400mm<b+s0=200mm+2900mm=31OOmm,b×h=200/77/77×45Ww7,h；=100rrm,%=450nvn-35mm=415/m?判别T形截面的类型MuM二fcUH(%-与)=1.0xl1.9x1400x90x(415-弓)=55.478KNm,属于第一类T形截面。支承梁正截面及斜截面承载力计算表如表6.4表6.5表6.4支承当艮正界面承载力计算截面跨中MI(KNin)53.66M“一RCbR53«二0091.0×11.9×1400X4152g0.0192As=a£b；hogfymn?11.9×1400×415×0.01923=442选配钢筋3B14实配钢筋面/加加2461表6.5支承梁斜截面承载力计算截面端支座内侧VlKN378100.25/U%/N0.25XLooXlL9X200X415=246925N>V0.7/N0.7X1.00X1.27X200X415=73787N>V选用箍筋28Asv=nAsvlIimn GB 500092001建筑结构荷载标准.北京：中国建筑工业出版社，2002 GB 500102002混凝土结构设计标准.北京：中国建筑工业出版社，2002 GB/T 501052001建筑结构绘图标准.北京：中国方案出版社，20014）沈蒲生，梁兴华主编.混凝土结构设计原理.第二版.北京：高等教育出版社，20055）沈蒲生，梁兴华主编.混凝土结构设计.第二版.北京：高等教育出版社，20056）周俐俐，陈小川等编著.钢筋混凝土及砌体结构课程设计指南.北京：中国水利电出版社, 知识出版，20067）建筑结构静力计算手册.第二版.北京：中国建筑工业出版社，1998101S=L25九4%sv-o.7AZImm按构造配筋实配箍筋间距S/M加2007致谢感谢吴炎海老师、梁靖波老师、任凤鸣老师、艾岚老师两周的用心辅导。8.主要参考文献