烟大土木混凝土结构设计原理课程设计计算书.doc

.混凝土结构设计原理 课程设计计算书学院：班级：姓名：学号：目 录1、设计任务书-（2）2、设计计算书-（2）3、平面结构布置-（2）4、板的设计-（2）5、次梁的设计-（4）6、主梁的设计-（7）7、楼梯的设计-（11）8、雨篷的设计-（13）9、雨篷梁的抗倾覆-（16）参考资料：1、建筑荷载规范2、混凝土结构设计规范 1、设计资料（1）建设地点：烟台某市区（2）面做法：水磨石地面，钢筋混凝土现浇板，20mm石灰沙浆板底抹灰。（3）层高:4.5m,门：宽*高：3300mm*3000mm，楼梯如图，尺寸自定，雨棚悬挑1.2m，墙体为370mm砖砌体，柱截面尺寸400mm*400mm。（4）设计基本数据：组别使用用途活 荷 载L(1)L(2)混凝土强度等级钢筋品种6四类金工8.0/6.0/5.069006300C30板：HPB235梁：HRB4002、楼盖的结构平面布置主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置，主梁跨度为6.3m，次梁跨度为6.9m，主梁每跨间按布置两根次梁算，板的跨度为6.3/3=2.1m,所以，6.9/2.1=3.293,荷载主要沿短跨方向传递，可忽略沿长跨方向的传递，按单向板设计。按高跨比条件，要求板厚h2100/40=52.5mm,而对四类金工这样的工业建筑楼板，要求h80mm,故取板厚h=80mm。次梁截面高度应满足,考虑到楼面的可变荷载较大，取h=500mm,对截面宽度b，范围为h/3到h/2=167250，取b=200mm。主梁的截面高度应满足,考虑到楼面的可变荷载较大，取h=600mm，截面宽度取为。最终楼盖结构平面布置图如下所示3、板的设计 如上图所示，轴线12，56区域内属于端区格单向板，而轴线25之间的板则属于中间区格单向板。（1） 荷载板的恒荷载标准值：水磨石地面 钢筋混凝土板 板底石灰沙浆 小计 板的活荷载标准值： 恒荷载分项系数1.2；因露面可变荷载标准值大于4.0，活荷载分项系数取1.3。于是板的恒荷载设计值 活荷载设计值 荷载总设计值 近似取g+q=10因为,所以可按塑性内力分布计算。（2） 计算简图次梁截面为，取板在墙上的支承长度为。按内力重分布设计，板的计算跨度：边跨1.025(2100-100-120)=2030mm,取l=1920mm中间跨（1） 因跨度相差（1920-1900）/1920小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图2所示。(2) 弯矩设计值由表12-1可查得，板的弯矩系数分别为：边跨跨中，1/11；离端第二支座，-1/11；中间跨跨中，1/16；中间支座，1/14。故对端区格单向板而言：而对于中间区隔单向板，Mc和M2应乘以0.8,分别为Mc=0.8Mc=-2.89kN.m,M2=0.8M2=2.53kN.m（3）正截面受弯承载力计算环境类别为一级，混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm板厚，板宽b=1000mm，钢筋，。板配筋计算的过程如下表示： 截面1B2C弯矩设计值(KN.m)4.69-4.693.16-3.610.0910.0910.0610.0700.0960.0960.0620.073轴线计算配筋（mm2）392.0392.0257.4298.2实际配筋（mm2）轴线计算配筋（mm2）392.0392.0实际配筋（mm2） 计算结果表明，支座截面的 对轴线间的板带，其跨内截面2、3和支座截面的弯矩设计值可折减 20%。为了方便，也近似对钢筋面积折减20%。4、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使用情况，其次梁和主梁的可变荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。（1）荷载设计值恒荷载设计值板传来恒荷载 次梁自重 次梁粉刷 小计 活荷载设计值 荷载总设计值 易知：，所以可用塑性内力重分布理论计算。（2）计算简图次梁在砖墙上的支承长度为240mm。主梁截面为。计算跨度：边跨：取，中间跨因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。次梁计算简图如下：（3）内力计算由表12-1、12-3可分别查得弯矩系数和剪力系数。弯矩设计值：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形截面计算，因翼缘宽度取，和中较小值，故。除支座B截面纵向钢筋按两排布置外，其余截面均布置一排。环境级别一类，C30混凝土，梁的最小保护层厚度c=25mm,一排纵向钢筋处h=500-35=465mm，二排纵向筋h=500-60=440, ，纵向钢筋采用，箍筋采用，。正截面承载力计算过程列于下表：经判别式判断跨内截面均属于第一类T性截面。截面1B2C弯矩设计值(KN.m)110.92-110.92 72.91-83.320.0160.2000.01020.1350.0160.2250.30.01030.1460.45*1.43/360=0.18%,同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。2）斜截面受剪承载力计算：验算截面尺寸：，因，截面尺寸按下式验算。故截面尺寸满足要求；计算所须腹筋：采用直径为6mm的双肢箍筋，计算支座B左侧截面，由公式得调幅后受剪承载力因加强，梁局部范围内将计算的箍筋面积增加20%，或箍筋间距减少20%，现调整箍筋间距，最后取为s=200mm,方便施工，沿梁长不变。验算配箍率下限值：弯矩调幅时要求的箍率下限为：，实际配箍率，满足要求。5.主梁设计主梁按弹性理论设计。（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 传来恒荷载 : 10.46.9=71.76kN主梁自重（含粉刷）:（0.60.08）0.32.125 +34(0.6 0.07)0.02 2.21.2=10.76kN恒 荷 载 : G= 71.76+10.76=82.52KN,取G=83KN 活 荷 载 : Q= 94.185KN 取Q=94KN （2） 计算简图主梁端部支撑在带壁柱墙上，支撑长度为370mm ，中间支撑在400mm 400mm 的混凝土柱上。主梁按连续梁计算。其计算跨度取边跨, 因 0.025 近似取中跨 主梁的计算简图见图 6330 6300 6330因跨度相差不超过10%,故可利用附录7中的附表计算内力。（3） 内力设计值及包络图。弯矩 式中的系数k1,k2由附录7附表7-2中相应栏内查得。不同荷载组合下各截面的弯矩计算结果见表1主梁的弯矩计算：2）剪力设计值剪力 式中的系数k3,k4由附录7附表7-2中相应栏内查得。主梁的剪力计算:3)弯矩,剪力包络图弯矩包络图第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载有附表62知，支座B或C的弯矩值为：MB=MC=0.267836.330.133946.33=219.42kNm 在第1跨内以支座弯矩，的连线为基线，作G=83kN，Q=94kN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：（于前面计算的接近）在第2跨内以支座弯矩，的连线为基线，作G=83kN，Q=0的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值： 第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载在第1跨内以支座弯矩，的连线为基线，作G=83kN，Q=94kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为： 在第二跨内。以支座弯矩，的连线为基线，作G=83kN ，Q=94KN的简支梁弯矩图， 第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载 第2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分别为： 作出弯矩包络图如下A所示。剪力包络图： 第1跨； 过第1个集中荷载后为；过第2个集中荷载后为。 ； 过第1个集中荷载后为；过第2个集中荷载后为。 第2跨 ；过第1个集中荷载后为。当可变荷载仅作用在第2跨时；过第1个集中荷载后为。剪力包络图如上图B所示。 （4） 承载力计算C30混凝土，；纵向钢筋采用HRB400,。箍筋采用HPB235，；1） 正截面受弯计算跨内按T形截 面计算，因翼缘计算宽度按 和b+中的较小值确定，取B支座的弯矩值设计值。纵向受力钢筋除B截面布置两排外其它均为一排。跨内界面经判别为属于第一类T形截面。正截面受弯承载力的计算过程列于下表：主梁正截面承载力计算截面1B2弯矩设计值（kN.m）300.33-325.33154.05-45.12或0.0310.260.0160.0330.9840.8460.9920.9831500.61978.1763.5225.7 选配钢筋（）主梁纵向钢筋的弯矩和切断按弯矩包络图确定2)斜截面受剪承载力验算截面尺寸：，因，截面尺寸按下试验算：知截面尺寸符合要求。计算所需腹筋，采用8200mm 双肢箍筋，截面不需配置弯曲钢筋。验算最小配筋率 满足要求。次梁两侧附加横向钢筋的计算：次梁传来的集中力 取附加箍筋布置范围。取附加箍筋8200mm双肢, 则在长度s内可布置附加箍筋的排数，m=800/200+1=5排，考虑到对称及安全因素，取m=6，次梁两侧各布置3排。另加吊筋1 由式满足要求。6.楼梯的设计 层高4.5m,踏步尺寸160mm300mm,采用C30混凝土，板采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB400钢筋。楼梯上均布活荷载标准值为(1)梯段板的设计 取板厚h=130mm,约为板斜长的1/30，板的倾斜角取1m宽的板带计算 1） 荷载计算。其自重重力荷载计算如下：踏步板自重 混凝土斜板 0.1325/0.882=3.68KN/m 水磨石面层 底面抹灰重 恒载 7.06KN/m活荷载 3.5KN/m总荷载设计值 p=1.27.06+1.43.5=13.372 KN/m所以取总荷载的设计值为13.372N/m进行内力计算。2） 内力计算。楼梯斜梁的截面尺寸为160mm*3 0mm，则踏步板的计算跨度和跨中界面弯矩分别为 3） 受弯承载力计算。踏步板的折算高度则选120 。分布钢筋每级踏步1根10 （2）平台板计算 厚70mm, 取1m宽的板带计算1）荷载计算 水磨石面层 0.65 70mm厚混凝土板 0.0725=1.75 板底抹灰 0.0217=0.34恒荷载 2.74活荷载 3.5设计值 取选用（3）平台梁计算。设平台梁截面尺寸为200mm400mm平台梁计算跨度为1） 荷载计算梁自重 0.2（0.4-0.07）25=1.65KN/M梁侧粉刷 0.020.4-0.07）217=0.224 KN/M平台板传来2.742.3/2=3.15KN/M梯段板传来7.063.9/2=13.77KN/M小计 16.92KN/M活荷载 3.5（3.9/2+2.3/2）=10.85荷载设计值2） 内力计算。 弯矩设计值弯矩剪力设计值V为3）正截面受弯承载力计算：截面按倒L形计算，梁的有效高度最后取.3）应按第一类T型截面计算，则所以应选用214+216，As=710mm2 配置200,则斜截面受弯承载力满足要求 7：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：（取平均板厚80mm）: 施工或检修集中荷载 板的计算跨度，则板固端弯距为2正截面受弯承载力计算雨篷板根部板厚设选用，实际的符合要求。分布钢筋采用二雨篷梁计算梁截面尺寸为设则1 荷载及内力计算梁自重 20mm厚梁粉刷重 梁上砖砌体重 雨篷板传来的均布荷载 雨篷传来的集中荷载 1.4kN雨篷梁的计算跨度取弯矩：剪力： 雨篷板均布荷载恒荷载对雨篷梁产生的力矩为： kN.m/m雨篷板集中荷载对雨篷梁产生的力矩为： 2截面承载力计算：由于雨篷梁承受弯，剪，扭共同作用的构件，故先验算其截面尺寸及是否需按计算配置抗扭钢筋：