广州市番禺区某工业厂房第一车间楼盖设计计算书——课程设计.doc

仲恺农业工程学院钢筋混凝土结构设计课程设计计算书题目： 广州市番禺区某工业厂房第一车间楼盖设计 （两层两跨 柱网:6.3m6.6m 楼面活载5.5kn/m2）院 系： 城 市 建 设 学 院 专业班级： 土木工程专业 姓 名： 学 号： 指导教师： 2010年12月目 录一、设计题目：3二、设计条件3三、楼面设计4a、板的设计5b、次梁设计8c、主梁设计（按弹性方案设计）11四、屋面设计19a、板的设计(按弹性方案计算)20b、次梁设计23c、主梁设计（按弹性方案设计）27五、柱子设计35六、楼梯屋面设计37一、设计题目：广州市番禺区某工业厂房第一车间（两层）楼盖，采用现浇整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖结构形式。混凝土采用c30级，梁中的纵向受力钢筋和弯起钢筋采用hrb335，其他钢筋采用hpb235。屋面活荷载标准值为0.5kn/m；（第七组数据）楼面活荷载为：5.50 kn/m，横向柱网尺寸取为：6.3m，纵向柱网尺寸为：6.6m。二、设计条件1、 结构类型：砌体结构2、 建筑资料：（1）、屋面做法：（自上而下） 1:2.5水泥砂浆砌膨胀珍珠岩单拱隔热板40mm厚。 陶粒混凝土找坡（坡度2%，最薄处20mm厚，重度不大于14 kn/m） 1:2.5水泥砂浆找平20mm厚（重度20 kn/m）现浇钢筋混凝土板、板底抹灰15mm厚（重度17 kn/m）（2）、楼面做法：（自上而下）10mm厚耐磨地砖（重度22 kn/m）1:3水泥砂浆找平20mm厚（重度20 kn/m）现浇钢筋混凝土楼板、板底混合砂浆抹灰20mm厚（重度17kn/m） 三、楼面设计楼面的结构平面布置：a.主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁的跨度为6.6m，次梁跨度为6.3m，主梁每跨内布置两次梁，板跨度为2.2m，l=6.3/2.2= 2.86 ,因此可以按照单向板来设计，但应适当增加沿长跨方向的分布钢筋，以承担长跨方向的弯矩。 b. 按高跨比条件，要求板厚h2200/40=55mm，对工业建筑的楼盖板h70m，取板厚h=80mm。c.次梁截面高度：h=l/18l/12=6600/186600/12=367550mm。考虑到楼面可变荷载比较大，取h=500mm。截面宽度取200mm。d.主梁的截面高度应满足h=l/15l/10=6600/156600/10=440660mm。取h=650mm。截面宽度取为b=300mm。a、板的设计如图所示，轴线、的板属于端区格单向板；轴线的板属于中间区格单向板。1、荷载（1）板的永久荷载标准值： 10mm厚耐磨地砖（重度22 kn/m） 0.22 kn/m1:3水泥砂浆找平20mm厚（重度20 kn/m） 0.40 kn/m80mm现浇钢筋混凝土楼板 2.00 kn/m板底混合砂浆抹灰20mm厚（重度17kn/m）0.34 kn/m小计2.96 kn/m（2）板的可变荷载标准值：5.50 kn/m 取永久荷载分项系数为：1.2；可变荷载分项系数为：1.3。则有： 永久荷载设计值 g=2.961.2=3.55 kn/m可变荷载设计值 q=5.501.3=7.15 kn/m荷载总设计值 gp=10.7 kn/m2、计算简图 次梁截面为200mm500mm，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：（1）边跨： 取 （2）中间跨：=2200-200=2000mm。由于跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如下：3、弯矩设计值 查表可知：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。所以，对于端区单向板：m m m 对于中间区格单向板，将m和m乘以系数0.8： m=0.83.06=2.45kn mm=0.82.68=2.14kn m4、正截面受弯承载力计算 环境类别一级，c30混凝土，保护层厚度c=15mm。板厚度80mm，h=80-20=60mm；板宽b=1000mm。hpb235钢筋，f=210n/mm。板的配筋计算过程列表如下：截面1b2c弯矩设计值（kn m）3.97-3.972.68-3.060.07710.07710.05210.05940.08030.08030.05350.0613轴线、计算配筋（mm）328.3328.3 218.5250.5实际配筋（mm）8150a=3358150a=3356/8150a=2626/8150a=262轴线计算配筋（mm）328.3328.30.8218.54=174.80.8250.5=200.4实际配筋（mm）8150a=3358150a=3356/8150a=2626/8150a=262计算结果表明：1）支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布原则2）/b h=262/(100060)=0.44%，此值大于0.45h/h=0.451.43/21080/60=0.41%，同时大于0.2%，所以满足最小配筋率要求。3）垂直于纵向受力钢筋放置8200的分布钢筋，其截面面积50.31000/200=250mm0.15%bh=0.15100080=120mm，且15%=0.15561=84.15 mm，满足构造要求。b、次梁设计 按考虑塑性内力重分布设计。根据本车间楼盖的实际情况，楼盖的次梁和主梁的可变荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。 1、荷载设计值 永久荷载设计值 3.552.2=7.81kn/m次梁自重 0.2（0.5-0.08）251.2=2.52 kn/m次梁粉刷 0.02（0.5-0.08）2171.2=0.34 kn/m小计 g=10.67 kn/m可变荷载设计值 q=7.152.2=15.73 kn/m 荷载总设计值 q+g=26.4 kn/m 2、计算简图 次梁在砖墙上的支承长度为240mm。主梁截面为300mm650mm。计算跨度：（1）边跨： 取 （2）中间跨：=6300-300=6000mm由于跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。次梁的计算简图如下：3、内力计算查表可得弯矩系数和剪力系数。 a.弯矩设计值：m m m b.剪力设计值：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，跨内按t行截面计算，翼缘宽度取b=l/3=6000/3=2000mm和b=b+s=200+2000=2200mm中的较小值，故取b=2000mm。环境类别一级，梁的最小保护层厚度为c=25mm。h=500-35=465。c30混凝土，；纵向钢筋采用hrb335钢，f=300n/mm，箍筋采用hpb235钢，f=210n/mm。正截面承载力计算过程如下表。经计算：所以，12.16小于所有m设计值。因此跨内截面均属于第一类t行截面。次梁正截面受弯承载力计算截面1b2c弯矩设计值（kn m）90.77- 90.7759.4-67.89或0.01470.1470.009610.1100.01480.1590.350.009650.1170.2%，所以满足要求。c、主梁设计（按弹性方案设计）1、荷载设计值为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来的永久荷载 ： 10.676.3=67.22kn主梁自重（含粉刷）： （0.65-0.08）0.32.225+2（0.65-0.08）0.022.2171.2=12.31kn永久荷载设计值： g=67.2212.31=79.53kn，取g=80kn。可变荷载设计值： q=15.736.3=99kn。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400mm400mm的混凝土柱上。其计算跨度： a.边跨：=6600-200-120=6280mm，因0.025=157a/2=185mm，所以取小值作为伸进支座的计算长度。即：=1.025+b/2=1.0256280+400/2=6637，近似取=6640mm。 b.中跨：=6600。主梁计算简图如下：因为跨度相差不超过10%，故可利用附表6-2进行内力计算。3、内力设计值及包络图a.弯矩设计值：，式子中的、由附表6-2效应栏中可以查得。b.剪力设计值： v=，式子中的、由附表6-2效应栏中可以查得。 第1、3跨有可变荷载，第二跨没有可变荷载。 由附表6-2知，支座b或c的弯矩值为：m在第一跨内以支座弯矩m，m的连线为基线，作g=80kn，q=99kn的简支梁弯矩图，得到第1个集中荷载作用点处弯矩值为：第2个集中荷载作用点处弯矩值：在第2跨内以支座弯矩mkn m，kn m连线为基线，作g=80kn，q=0的简支梁矩图，得集中荷载作用处的弯矩值： 第1、2跨有可变荷载，在第3跨没有可变荷载 由附表6-2知，支座b或c的弯矩值为：m，m所以，以这两点为基线，作g=80kn，q=99kn的简支梁弯矩图。得到第1个集中荷载作用点处弯矩值为：第2个集中荷载作用点处弯矩值：在第2跨内：m=0.267806.640.089996.64=200.34kn m。所以以支座b、c弯矩连线为基线，作g=80kn，q=151kn的简支梁弯矩图，得：第1点处弯矩值：第2点处弯矩值：第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载 m 第二跨两集中荷载作用点处的弯矩为： （与前面计算的接近） 第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩为： d.剪力包络图：第一跨；过第一个集中荷载后为：144.378099=34.63kn；过第二个集中荷载后为：34.63kn8099=213.63kn。；过第一个集中荷载后为：8099=52.15kn；过第二集中荷载后为：52.158099=126.85kn。第二跨 ；过第一个荷载后为200.9880=120.98kn。 当荷载仅作用在第二跨时，=1.080+1.099=179kn；过第一个集中荷载后为1799980=0kn。主梁的弯矩包络图如下：主梁的剪力包络图如下：4、承载力计算。 a.正截面受弯承载力。跨内按t形截面计算，翼缘计算宽度取：b=l/3=6600/3=2200mm和b=b+s=300+6000=6300mm中的较小值，所以b=l/3=6600/3=2200mm。b支座边的弯矩设计值：m正截面计算过程如下：主梁正截面承载计算截面1b2弯矩设计值（kn m）166.9353.26或0.0282 0.0305 0.1029 0.0047 0.98570.9845 0.9456 0.9976 计算配筋（mm）1759.512136.26 911.8293.57实际配筋（mm）525a=2454525a=2454516a=1005316a=603验算最小配筋率：/b h=461/(300615)=0.49%，此值大于0.45h/h=0.451.43/300650/615=0.226%，同时大于0.2%，所以满足最小配筋率要求。主梁纵向钢筋弯起和切断按弯矩包络图确定。a.斜截面受剪承载力验算截面尺寸：h=615-80=535mm，因为，所以按下式验算：即截面尺寸满足要求。b.计算所需腹筋：采用8200双肢箍筋，所以：265.89kn所以符合要求。 验算最小配筋率： ，满足要求。 次梁两侧附加横向钢筋的计算：次梁传来的的集中力f=67.22+99=166knhmm，附加箍筋的范围：s=2h+3b=900mm。取附加箍筋820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，另加吊筋118，a，=2300254.50.707+6221050.3=234.71knf，满足要求。主梁两侧设置纵向构造筋：214，且=308/（300570）=0.18%0.1%，满足要求。主梁边支座下需设置梁垫，计算从略。5、主梁挠度以及裂缝跨度的验算。对于1截面：a.挠度计算： = = 取=n/mm=1.1-0.2 取=0.898小于6600/200=33mm，满足要求。b.裂缝计算： 取=n/mm=1.1-0.2 取=0.67小于0.3mm，所以裂缝宽度符合要求。同理算得2截面最大挠度为：8.24mm33mm，裂缝跨度为：0.22mm0.3mm。满足要求。四、屋面设计屋面的结构平面布置：a.主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁的跨度为6.6m，跨度为6.3m，主梁每跨内布置两次梁，板跨度为2.2m，l=6.3/2.2= 2.86 ,因此可以按照单向板来设计，但应适当增加沿长跨方向的分布钢筋，以承担长跨方向的弯矩。 b. 按高跨比条件，要求板厚h2200/40=55mm，对工业建筑的楼盖板h70mm，取板厚h=80mm。c.次梁截面高度：h=l/18l/12=6600/186600/12=367550mm。考虑到楼面可变荷载比较大，取h=500mm。截面宽度取200mm。d.主梁的截面高度应满足h=l/15l/10=6600/156600/10=440660mm。取h=650mm。截面宽度取为b=300mm。a、板的设计(按弹性方案计算) 如图所示，轴线、的板属于端区格单向板；轴线的板属于中间区格单向板。 1、荷载 （1）板的永久荷载标准值： 40mm水泥砂浆砌膨胀珍珠岩单拱隔热板（重度14kn/m） 0.56kn/m陶粒混凝土找坡（坡度2%，最薄处20mm厚，重度不大于14 kn/m）1.67 kn/m1:2.5水泥砂浆找平20mm厚（重度20 kn/m） 0.40 kn/m80mm现浇钢筋混凝土楼板 2.00 kn/m板底混合砂浆抹灰15mm厚（重度17kn/m） 0.255 kn/m小计 4.89 kn/m（2）板的可变荷载标准值：0.5 kn/m 组合方式一： 1.354.89+1.40.50.7=7.10n/ m组合方式二：1.24.89+1.40.5=6.57 kn/m由于方式一大于方式二，所以采用方式一进行组合，则有： 永久荷载设计值 g=1.354.89=6.60 kn/m可变荷载设计值 q=1.40.50.7=0.49 kn/m荷载总设计值 gp=7.10kn/m2、计算简图次梁截面为200mm500mm，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。按弹性理论设计，板的计算跨度： （1）边跨： 取 （2）中间跨：=2200-200=2000mm。按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，算简图如下：由计算简图可知，可将计算简化为五跨梁所受均布荷载（由于活荷载不利影响较小，故不作考虑）的计算。3、弯矩设计值弯矩 ：4、正截面受弯承载力计算 环境类别一级，c30混凝土，保护层厚度c=15mm。板厚度80mm，h=80-20=60mm；板宽b=1000mm。hpb235钢筋，f=210n/mm。板的配筋计算过程列表如下：截面1b2c3弯矩设计值（kn m）2.49-3.601.13-2.711.580.04840.06990.02200.05260.03070.04960.07260.02220.05410.0312轴线、计算配筋（mm）202.64296.47 90.69221.06127.38实际配筋（mm）6/8150a=2628150 a=3356/8150a=2626/8150a=2626/8150a=262轴线计算配筋（mm）202.64296.470.890.69=72.550.8221.06=176.850.8127.38=101.9实际配筋（mm）6/8150a=2628150 a=3356/8150a=2626/8150a=2626/8150a=262计算结果表明：1）支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布原则2）/b h=262/(100060)=0.43%，此值大于0.45h/h=0.451.43/21080/60=0.41%，同时大于0.2%，所以满足最小配筋率要求。3）垂直于纵向受力钢筋放置8200的分布钢筋，其截面面积50.31000/200=250mm0.15%bh=0.15100080=120mm，且15%=0.15561=84.15 mm，满足构造要求。b、次梁设计 按考虑塑性内力重分布设计。根据本车间楼盖的实际情况，楼盖的次梁和主梁的可变荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。 1、荷载设计值 永久荷载设计值 6.62.2=14.52kn/m次梁自重 0.2（0.5-0.08）251.35=2.84 kn/m次梁粉刷 0.015（0.5-0.08）2171.35=0.29 kn/m小计 g=17.65kn/m可变荷载设计值 q=0.492.2=1.078 kn/m 荷载总设计值 q+g=18.73 kn/m 2、计算简图次梁在砖墙上的支承长度为240mm。主梁截面为300mm650mm。计算跨度：（1）边跨： 取 （2）中间跨：=6300-300=6000mm由于跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。次梁的计算简图如下：3、内力计算查表可得弯矩系数和剪力系数。 a.弯矩设计值：m m mb.剪力设计值：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，跨内按t行截面计算，翼缘宽度取b=l/3=6000/3=2000mm和b=b+s=200+2000=2200mm中的较小值，故取b=2000mm。环境类别一级，梁的最小保护层厚度为c=25mm。h=500-35=465。c30混凝土，；纵向钢筋采用hrb335钢，f=300n/mm，箍筋采用hpb235钢，f=210n/mm。正截面承载力计算过程如下表。经计算：截面1b2c弯矩设计值（kn m）64.40- 64.4042.14-48.16或0.01040.1040.00680.0780.01050.1100.350.00680.0810.2%，所以满足要求。c、主梁设计（按弹性方案设计）1、荷载设计值为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来的永久荷载 ： 17.656.3=111.2kn主梁自重（含粉刷）： （0.65-0.08）0.32.225+2（0.65-0.08）0.0152.2171.35=13.56kn永久荷载设计值： g=111.213.56=124.8kn，取g=125kn。可变荷载设计值： q=1.086.3=6.8kn。取q=7kn。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400mm400mm的混凝土柱上。其计算跨度： a.边跨：=6600-200-120=6280mm，因0.025=157a/2=185mm，所以取小值作为伸进支座的计算长度。即：=1.025+b/2=1.0256280+400/2=6637，近似取=6640mm。 b.中跨：=6600。主梁计算简图如下：因为跨度相差不超过10%，故可利用附表6-2进行内力计算。3、内力设计值及包络图a.弯矩设计值：，式子中的、由附表6-2效应栏中可以查得。 b.剪力设计值： v=，式子中的、由附表6-2效应栏中可以查得。 c.弯矩剪力包络图第1、3跨有可变荷载，第二跨没有可变荷载。 由附表6-2知，支座b或c的弯矩值为：m在第一跨内以支座弯矩m，m的连线为基线，作g=80kn，q=99kn的简支梁弯矩图，得到第1个集中荷载作用点处弯矩值为：第2个集中荷载作用点处弯矩值：在第2跨内以支座弯矩mkn m，kn m连线为基线，作g=125kn，q=0的简支梁矩图，得集中荷载作用处的弯矩值： 第1、2跨有可变荷载，在第3跨没有可变荷载 由附表6-2知，支座b或c的弯矩值为：m，m所以，以这两点为基线，作g=80kn，q=99kn的简支梁弯矩图。得到第1个集中荷载作用点处弯矩值为：第2个集中荷载作用点处弯矩值：在第2跨内：m=0.2671256.640.08976.64=225.75kn m。所以以支座b、c弯矩连线为基线，作g=125kn，q=7kn的简支梁弯矩图得：第1点处弯矩值：第2点处弯矩值：第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载 m 第二跨两集中荷载作用点处的弯矩为： （与前面计算的接近） 第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩为： 弯矩包络图如下：d.剪力包络图：第一跨；过第一个集中荷载后为：97.691257=34.31kn；过第二个集中荷载后为：34.31kn1257=166.31kn。；过第一个集中荷载后为：1257=35.55kn；过第二集中荷载后为：35.551257=96.45kn。第二跨 ；过第一个荷载后为133.54125=8.54kn。 当荷载仅作用在第二跨时，=1.0125+1.07=132kn；过第一个集中荷载后为1327125=0kn。剪力包络图如下：4、承载力计算。 a.正截面受弯承载力。跨内按t形截面计算，翼缘计算宽度取：b=l/3=6600/3=2200mm和b=b+s=300+6000=6300mm中的较小值，所以b=l/3=6600/3=2200mm。b支座边的弯矩设计值：m正截面计算过程如下：主梁正截面承载计算截面1b2弯矩设计值（kn m）64.52或0.01990.1455 0.0060 0.990 0.9210 0.997 计算配筋（mm）1183.91389.2 350.75实际配筋（mm） 522a=1900522a=1900514a=4验算最小配筋率：/b h=461/(300615)=0.49%，此值大于0.45h/h=0.451.43/300650/615=0.226%，同时大于0.2%，所以满足最小配筋率要求。主梁纵向钢筋弯起和切断按弯矩包络图确定。b.斜截面受剪承载力 验算截面尺寸：h=615-80=535mm，因为，所以按下式验算：即截面尺寸满足要求。b.计算所需腹筋：采用8200双肢箍筋，所以：265.89kn。所以符合要求。验算最小配筋率： ，满足要求。次梁两侧附加横向钢筋的计算：次梁传来的的集中力f=111.2+7=118.2knhmm，附加箍筋的范围：s=2h+3b=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，另加吊筋118，a，=2300254.50.707+6221050.3=234.71knf，满足要求。主梁两侧设置纵向构造筋：214，且=308/（300570）=0.18%0.1%，满足要求。主梁边支座下需设置梁垫，计算从略。5、主梁挠度以及裂缝跨度的验算。对于1截面：a.挠度计算： = = 取=n/mm=1.1-0.2 取=0.728小于6600/200=33mm，满足要求。b.裂缝计算： 取=n/mm=1.1-0.2 取=0.486小于0.3mm，所以裂缝宽度符合要求。同理算得2截面最大挠度为：1.26mm33mm，裂缝跨度为：0.12mm0.3mm。满足要求。五、柱子设计a、第二层的柱子设计轴心受压设计值计算：柱子承受屋盖次梁和主梁传来的剪力，由次梁和主梁的剪力设计值可知。次梁剪力设计值：主梁的剪力设计值：所以柱子的轴心设计值为：n=67.77+31.81+167.55+167.55=434.68kn查表5-1，得到=0.99，有式：设柱子的截面尺寸为400mm400mm所以可按照最小配筋率配置钢筋，采用418。单侧配筋率：所以采用418，a，箍筋采用8200，故两层柱子的配筋相同，配筋如图所示：b、第一层的柱子设计轴心受压设计值计算：柱子承受屋盖次梁和主梁传来的剪力，由次梁和主梁的剪力设计值可知。次梁剪力设计值：主梁的剪力设计值：主梁次梁传递荷载为：r=167.55+133.54+231.15+231.15=763kn二层传递荷载：k=434.68kn。所以轴心设计值：n=r+k=1198.1kn查表5-1，得到=0.99，有式：设柱子的截面尺寸为400mm400mm所以可按照最小配筋率配置钢筋，采用418。单侧配筋率：所以采用418，a，箍筋采用8200，故两层柱子的配筋相同，配筋如图所示：六、楼梯屋面设计1、荷载计算。此处楼梯屋面面积较小（尺寸：3300mm6300mm），所以不设受力梁，直接设置屋面板。按高跨比条件，要求板厚h3300/40=82.5mm，对工业建筑的楼盖板h70mm，取板厚h=85mm。建筑资料与楼面设计相同：1:2.5水泥砂浆砌膨胀珍