混凝土课程设计混凝土结构双向板肋梁楼盖设计.doc

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1、目 录第一章 绪论 1.1 设计目的 1.2 设计概述 第二章 现浇钢筋混凝土肋梁楼盖设计 2.1 设计资料 2.2 结构平面布置 2.3 板的计算 2.4 按弹性理论计算双向板梁的计算 第三章 现浇钢筋混凝土板式楼梯设计 3.1 设计资料 3.2 楼梯段斜板的设计 3.3 平台板的计算和配筋3.5 平台梁的计算和配筋第一章 绪 论1.1设计目的通过此次课程设计，了解工业与民用建筑房屋的设计内容、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范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

2、，分别为混凝土结构双向板肋梁楼盖设计、现浇钢筋混凝土板式楼梯设计和某金加工车间。混凝土结构双向板肋梁楼盖设计主要是对板、次梁和主梁的设计。现浇钢筋混凝土板式楼梯设计主要是楼梯板、平台板和平台梁的设计。金加工车间主要是对柱子、牛腿和基础的设计。第二章 现浇钢筋混凝土肋梁楼盖设计2.1设计资料（一）某多层工业建筑仓库，楼盖平面如图所示。采用钢筋混凝土整浇楼盖。有关设计要求如下：1、楼面作法：20mm厚水泥砂浆面层，板底混合砂浆抹灰20mm厚，梁底、梁测抹灰15mm厚。2、楼面活荷载标准值10KN/m2。3、材料：混凝土C25或C30，梁内受力主筋采用HRB335级钢筋，其余用HPB300级钢筋。（

3、二）结构布置及构造1、结构布置成双向板；2、选用的板厚不得小于最小板厚要求，柱截面450450mm，主次梁截面由高跨比和高厚比计算确定。3、板伸入墙内120mm，次梁及主梁伸入墙内240mm。 4、楼盖平面柱网尺寸示意图见图2.1 柱网示意图2.2结构平面布置根据平面布置图可知，梁横向布置：跨度6300mm和6000mm，间距6600mm；梁纵向布置：跨度6600mm，间距6300mm和6000mm。梁的截面尺寸： 初步设计：梁的截面尺寸2.3板的计算一般不做刚度验算时板的最小厚度：，且 故取2.3.1 荷载计算恒载标准值：厚水泥砂浆面层： 厚钢筋混凝土板： 厚板底混合砂浆抹灰： 合计： 楼面

4、活荷载标准值： 恒荷载设计值： 活荷载设计值： 合计： 2.3.2 按弹性理论计算在求各区格板跨内正弯矩时，按恒荷载均布及活荷载棋盘式布置计算，取恒荷载： 在作用下，各内支座均可视作固定，某些区格板跨内最大正弯矩不在板的中心点处，在作用下，各区格板四边均可视作简支，跨内最大正弯矩则在中心点处，计算时，可近似取二者之和作为跨内最大正弯矩值。在求各中间支座最大负弯矩（绝对值）时，按恒荷载及活荷载均满布各区格板计算，取荷载： 一、弯矩计算计算简图及计算结果见表2.1表2.1 双向板弯矩计算区格AB跨内计算简图跨内支座计算简图区格CD跨内计算简图支座计算简图各支座弯矩：（考虑A区格四周与梁整体连接，乘

5、以折减系数0.8）A-A支座 A-B支座 A-C支座 B-B支座 B-D支座 C-D支座 二、配筋计算板厚，取跨内及支座截面：，各跨内，支座弯矩已求得，近似按 （2-1）算出相应的钢筋截面面积。式中：荷载在该截面产生的弯矩；受拉区纵向受力钢筋的截面面积；截面的有效高度；钢筋受拉强度设计值（1） 表 板的配筋 配筋实配A区格跨内10023.3791112/141508909019.8986212/14150B区格跨内10025.641000141609629021.5293214160C区格跨内10024.90971141609629019.9386314180855D区格跨内10026.891

6、0481415010269024.78107314150（2） 表 支座配筋配筋实配A-A(方向)9028.651241161601257A-B(方向)10042.011637161251608A-C(方向)9036.581584161301608B-B(方向)9040.171740161201676B-D(方向)9045.211958161002011C-D(方向)10047.77186214/161201828连续板的配筋示意图见设计图纸。2.4按弹性理论计算双向板的梁梁的尺寸取，由于板为矩形，故双向板长边支撑梁上荷载呈梯形分布，短边支撑梁上荷载为三角形分布。板上荷载传递示意图如下： 图2

7、.2 板上荷载传递示意图2.4.1 横向梁的计算（三跨） 一、荷载：恒荷载设计值：板传恒荷载： 转换成均布荷载：梁自重： 梁粉刷： 合计： 活荷载设计值：板传活荷载： 转换成均布荷载：二、弯矩计算：由恒荷载引起的弯矩计算简图如下：支座处弯矩： 由恒荷载引起的弯矩计算结果见表2.4表 横向梁由恒荷载引起的弯矩计算截面按等效均布荷载算得的支座弯矩按实际荷载算得的简支梁跨中弯矩总和按三角形分布的荷载等效分布的梁自重A0000010.247.2120.472.4330.569.6540.6-47.4588.6415.4356.6250.8-79.0952.7410.29-0.24B1.0-79.090

8、0-79.0961.2-79.0947.839.33-21.9371.4-79.0980.3913.9915.2981.5-79.0984.4714.5819.96由活荷载引起的弯矩活荷载布置在左右两跨计算简图如下：支座处弯矩： 弯矩计算结果见表2.5表 横向梁由活荷载引起的弯矩计算截面按等效均布荷载算得的支座弯矩（）按实际荷载算得的简支梁跨中弯矩（）总和A000010.2144.4420.4-40.19236.3630.5-50.24240.3140.6-62.29276.55214.2650.8-80.38164.5354.15B1.0-100.480-100.4861.2-100.480

9、-100.4871.4-100.480-100.4881.5-100.480-100.48活荷载布置在中间跨计算简图如下：支座处弯矩： 弯矩计算结果见表2.6表 横向梁由活荷载引起的弯矩计算截面按等效均布荷载算得的支座弯矩按实际荷载算得的简支梁跨中弯矩总和A000010.2-20.190-20.1920.4-40.190-40.1930.5-50.240-50.2440.6-62.290-62.2950.8-80.380-80.38B1.0-100.480-100.4861.2-100.4841.6571.4-100.48135.3981.5-100.48150.11活荷载布置在左边两跨计算简

10、图如下：支座处弯矩： 弯矩计算结果见表2.7表 横向梁由活荷载引起的弯矩计算截面按等效均布荷载算得的支座弯矩按实际荷载算得的简支梁跨中弯矩总和A000010.2164.53117.5120.4-94.04276.55182.5130.5-117.56290.55172.9940.6-141.07276.55135.4850.8-188.09164.53-23.56B1.0-235.110-235.1161.2164.53-36.8271.4-167.59276.55108.9681.5-150.716290.55139.8491.6-133.83276.55142.72101.8-100.07

11、164.5364.46C2.0-66.370-66.37内力组合表 内力组合截面恒荷载活荷载活荷载活荷载A000000147.21144.44-20.09117.51191.65 27.12272.43236.36-40.19182.51308.7932.24369.75240.31-50.24172.99309.9619.41456.62214.26-62.29135.48270.88-5.675-0.2484.15-80.38-23.5683.91-80.62B-79.09-105.44-100.48-235.11-179.57-314.26-21.93-105.4441.65-36.82

12、19.72-127.37715.29-105.44135.39108.96150.68-90.15819.96-105.44150.51139.84170.47-85.48三、剪力计算 （2-2）作用在梁上的荷载有两种形式：按三角形分布荷载：由板传来的恒载和活载：等效均布荷载：梁的自重：计算简图如下：第一跨：活荷载布置在第一和第三跨：活荷载布置在第一和第二跨：第二跨： 活荷载布置在第一和第二跨：剪力计算结果见表2.9表 剪力计算结果序号按三角形分布的荷载等效均布荷载总和（）A(B)193.651(6)160.212(7)68.083(8)0004(9)-66.04-2.04-68.085(10

13、)-154.09-6.12-160.21B(C)-183.44-10.21-193.65内力组合结果见表2.10表 剪力组合序号A193.65-28.50=165.151160.21-28.50=131.71268.08-28.50=39.5868.08-49.87=-18.2130-28.50=-28.500-49.87=-49.874-167.82-49.87=-117.955-259.95-49.87=-210.08-293.39-49.87=-243.52184.43+28.1=212.536152.58+28.1=180.487121.03+28.1=92.938 0+28.1=28

14、.1四、截面配筋计算混凝土选用：C30 钢筋选用：HRB335 （钢筋考虑按两排布置）查得相关数据： , 跨中截面按T形截面计算，其翼缘宽度取下面较小值：故取 ， 判别各跨中T形截面类型：故均属第一类T形截面。支座截面按矩形截面计算，均取横向梁截面配筋如表2.11所示表 横向梁截面配筋截面第一跨跨中第二跨跨中B支座C支座172.99170.47-197.57-145.40.20740.20440.21530.17430.23680.23110.24540.1966（）1219119012631012选配钢筋实配钢筋面积（）1206120612691017注：1、截面抵抗矩系数计算公式： 式中

15、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。2、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。3、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。4、用架力筋抵抗支座处的正弯矩和跨中的负弯矩箍筋计算：钢筋选用HPB30：复核截面尺寸： 属一般梁 故截面尺寸满足要求。按计算配箍，结果见表2.12表 横向梁箍筋计算截面A支座B支座左侧B支座右侧165.15-243.52212.53182.

16、88182.88182.88可否按构造配箍可以否否所选箍筋双肢箍双肢箍双肢箍 0.450.293实配箍筋0.670.67是否满足最小配箍率满足满足满足注：1、混凝土和箍筋共同承担的剪力计算公式： 式中 混凝土轴心抗拉强度设计值； 梁的截面宽度； 梁的有效高度； 箍筋抗拉强度设计值； 混凝土和箍筋共同承担的剪力； 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；沿构件长度方向箍筋的间距。2、受弯构件的最小尺寸应满足： 式中 构件斜截面上的最大剪力； 混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取；当混凝土强度等级为C80时，取；其间按线性内插法取用； 矩形截面的宽度，T形截面或工字形截面的腹板宽

17、度； 截面的有效高度。混凝土承担的剪力计算公式： 式中 混凝土承担的剪力； 截面高度影响系数，当小于时，取等于求得；当 大于时，取等于求得； 截面宽度； 截面的有效高度； 混凝土轴心抗压强度设计值。第三章 现浇钢筋混凝土板式楼梯设计3.1设计资料 已知某多层工业建筑现浇钢筋砼楼梯，活荷载标准值为3KN/m2,踏步面层为30mm厚水磨石，底面为20mm厚混合砂浆，砼为C25，梁中受力钢筋为HRB335级，其余钢筋采用HPB300级，结构布置如图所示。混凝土： 钢筋： HPB300钢筋： 楼梯结构布置图3.2楼梯段斜板的设计 板的厚度应满足: 因为 , 则故取 3.2.1荷载计算 踏步尺寸倾角：=

18、arctan , 恒荷载标准值：（选取1m宽板带） 踏步自重： 斜板自重（包括抹灰）： 30mm厚水磨石自重： 合 计： 恒荷载设计值： 活荷载设计值： 总 计： 3.2.2内力计算计算跨度为： 斜板跨中正截面最大正弯矩计算公式： 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配筋计算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

19、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：故受力钢筋选 分布钢筋选择 配筋图建设计图纸3.3平台板的计算和配筋3.3.1荷载计算恒荷载标准值：30mm厚水磨石自重： 70mm厚平台板自重： 20mm厚顶棚抹灰重： 合计： 恒荷载设计值： 活荷载设计值：总计： 3.3.2内力计算计算跨度： 由公式 得：3.3.3承载力计算由公式，得：故受力钢筋选 分布钢筋选择 3.4平台梁的计算和配筋设平台梁截面尺寸为。3.4.1荷载计算梯段传来的恒荷载：平台板自重： 梁自重： 总计： 3.

20、4.2内力计算计算跨度： 取较小值，故取 则： 3.4.3配筋计算纵向钢筋的计算由公式, 得： 故受力钢筋选 箍筋的计算按构造配筋，选双肢箍。第四章 厂房设计4.1 设计资料1、金工车间跨度、总长、柱距如图所示。2、车间内设有2台200/50KN中级工作制吊车，其轨顶设计标高如图所示。3、建筑地点：株洲市郊区。4、车间所在场地：地坪下1m内为填土，填土下4m内为均匀亚粘土，地基承载力设计值f=200KN/m2，地下水位-5.0m，无腐蚀。基本风压w。=0.35KN/m2，基本雪压S。=0.45KN/m2.5、厂房中标准构件选用情况：（1）屋面板采用G410（一）标准图集中的预应力混凝土大型屋面

21、板，板重（包括灌浆在内）标准值为1.4KN/m2，屋面板上做二毡三油，标准值为0.35KN/M2。（2）天沟板采用G410（三）标准图集中的TGB77-1，板重标准值2.02KN/m。（3）屋架采用G415（三）标准图集中的预应力混凝土折线型屋架YWJA-24，屋架自重标准值106KN/每榀。（4）吊车梁采用G425标准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁YXDL6-8，吊车梁高1200mm，翼缘宽500mm，梁腹板宽200mm，自重标准值44.2KN/根，轨道及零件重1KN/m，辎重道及垫层构造高度200mm。（5）材料：A柱：混凝土C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2）B

22、基础：混凝土C15（Fc=7.2n/mm2，ft=0.91N/mm2）4.2结构构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度在之间，且柱顶标高大于，所以采用钢筋混凝土排架结构。为了是屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。厂房各主要构件选型见下表： 表4.1主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410（一）预应力混凝土屋面板YWB2（中间跨）YWB2（端跨）（包括灌浆在内）天沟板G410（三）预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）TGB771屋架G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度）YWJA24/每榀。吊车梁G425

23、（二）先张法预应力钢筋混凝土吊车梁（吊车工作等级中级）YXDL68根轨道连接轨道及零件基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL3根由设计资料可知柱顶标高，轨顶标高为，设室内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、下柱高度和上柱高度分别为： 根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可查表确定柱截面尺寸：表4.2柱截面尺寸及相应的计算参数 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4.3荷载计算4.3.1恒载（1）屋面恒载：两毡三油防水层： 厚水泥砂浆找平层： 厚水泥砾石保温层：一毡两油隔气层： 厚水泥砂浆找平层： 预应力混凝土屋面板： 屋盖钢支撑： 合计： 屋架

24、重力荷载为每/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值：（3）柱自重重力荷载设计值：A、C柱：上柱： 下柱： B柱: 上柱： 下柱：4.3.2屋面活荷载屋面活荷载标准值为，雪荷载标准值为，后者小于前者，所以仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为： 的作用位置与作用位置相同。4.3.3风荷载垂直于建筑物表面上的风荷载标准值计算公式： 式中 基本风压，是以当地比较空旷平坦地面上离地高统计所得的50年一遇平均最大风速为标准确定的风压值； 高度处的风振系数，对高度小于的单层厂房，取； 风荷载体型系数，是风吹到厂房表面引起的压力或吸力与理论风压比值，与厂房的外表

25、体型和尺度有关，可根据建筑体型查得； 风压高度变化系数，根据所在地区的地面粗糙程度类别和所求风压处离地面的高度查得。 根据厂房各部分标高及B类地面粗糙查表得：柱顶（标高） 檐口（标高）屋顶（标高）如图4.1a所示，则可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：图4.1 风荷载体系系数及排架计算简图则用于排架计算简图上的风荷载设计值为：4.3.4吊车荷载吊车的参数为：， ，。根据B及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4.2所示。图4.2（1）吊车竖向荷载（2）吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车荷载水平制动力计算公式： （4-2）式中 每一个轮子作用在轨道上的横向

26、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： （4-3）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。4.4排架内力计算该厂房为一跨等高排架，可用剪力分配法进行内力分析。其柱的剪力分配系数见表4.3：表4.3柱剪力分配系数柱号A 、C柱n=0.1240.273B柱 n=0.167 0.4554.4.1恒荷载作用下排架内力分析恒荷载作用下排架的计算简图如图所示，图中的重力荷载及力矩M是根据图4.3确定： 由图4.4a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱

27、顶为不动铰支座计算式内力。柱顶不动支座反力可根据表所列的相应公式计算。对于A柱，n=0.124 则 图4.3 荷载作用位置图（单位：）柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图4.4b和轴力图分别见图4.4c。 图4.4d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。图4.4 恒载作用下排架内力图4.4.2屋面活荷载作用下排架内力分析(1) AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图4.5所示。其中，它在柱顶及变阶引起的力矩为:对于A柱，则 图4.5 AB跨作用屋面活荷载时排架内力图对于B柱，则则排架柱顶不动铰支座总反力为：将R反向作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶

28、不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用与AB跨时的柱顶剪力：排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图4.5所示。(2) BC跨内作用屋面活荷载由于结构对称，且BC跨与AB跨作用荷载相同，故只需将图4.5中各内力图的位置及方向调整一下即可，如图4.6所示。 图4.6 BC跨作用屋面活荷载时排架内力图4.4.3风荷载作用下排架内力分析（1）左吹风时计算简图如图4.7a所示。对于A柱，由表得：各柱顶剪力分别为：排架内力图如图4.7b所示。图4.7 左吹风时排架内力图（2）右吹风时计算简图如图4.8a所示。将图4.7b所示A，C柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图4.8b所示。图4.8 右吹风时排架内

29、力图4.4.4吊车荷载作用下排架内力分析（1）作用在A柱计算简图如图4.9a所示。其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为：图4.9 作用在A柱时排架内力图 对于A柱，则对于B柱，则，排架各柱顶剪力分别为： 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图4.9b，c所示。（2）作用在B柱左计算简图如图4.10a所示。其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为： 柱顶不动铰支座反力，及总反力分别为： 各柱顶剪力分别为： 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图4.10b，c所示。图4.10 作用在B柱左时排架内力图（3）作用在B柱右 根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与“作用于B柱左”的情

30、况相同，只需将A,C柱内力对换并改变全部弯矩及剪力符号，如图4.11所示。图4.11 作用在B柱右时排架内力图（4）作用在C柱 同理，将“作用于A柱”情况的A,C柱内对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图4.12所示。图4.12 作用在C柱时排架内力图（5）当AB跨作用于吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图4.18所示。对于A柱由表得，则同理，对于B柱，则排架柱顶总反力为：各柱顶剪力为： 排架各柱的弯矩图柱底剪力值如图4.13b所示。当方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变。图4.13 作用于AB跨时排架内力图（6）由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与“作用AB跨”的情况相

31、同，仅需将A柱与C柱的内力对换，如图4.14所示。图4.14作用于BC跨时排架内力图4.5内力组合以A柱为例。表4.4A柱内力设计值汇总表荷载类别恒载屋面活载吊车竖向荷载作用在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柱序号M15.960.252.56-73.54-62.5344.35-13.44N375.550.400000M-53.82-12.352.56185.32-8.3544.35-13.44N462.4050.240647.15135.4500M31.07-5.329.061.17-166.94166.94-47.52N522.450.40647.15135.45

32、00V7.970.660.6117.51-14.8910.56-3.20 荷载类别吊车水平荷载风荷载风荷载左吹风右吹风序号M0.62-15.33N0000M0.62-15.33N0000M204.98-157.81N0000V33.26-15.90注：M（单位为），N（单位为），V（单位为）。表4.5A柱内力组合表截面及相应的N，V及相应的N，V及相应M、N及相应M、NM+0.7(+)+0.9+0.70.9+0.6/1.2+0.8+0.70.8+0.9+0.6-61.62（+）+0.70.971.94/1.2+0.9+0.7+0.9(+)+82.69N432.04368.54439.10368

33、.54M+0.9+0.8(+)+0.9+102.43 +0.9+0.8(+)+0.9+-121.63+0.967.25+0.90.9（+)+-92.02N894.73589.811011.22428.78M+0.9+0.8(+)+0.9+432.64 +0.9+0.8(+)+0.9+-345.39+0.930.17+0.9+0.9(+)+366.51N954.97650.051071.46489.02V47.67-32.09-4.18950.33303.88-244.7524.96265.2740.42561.72823.54407.5235.18-20.70-1.8637.08注：M（单位为），N（单位为），V（单位为）。4.6柱的截面设计以A柱为