混凝土结构课程设计

1、混凝土结构课程设计专业：土木工程本科学 号：*姓 名：* * *指导教师：* * *日 期：2007.3.15.10 课程设计任务说明根据混凝土结构教学要求, 本人结合近期的在实习单位的实践工作，于2007年3月1日至5月10日进行了*培训中心大楼设计，该大楼为五层现浇钢筋混凝土框架结构，其中包含了楼盖、楼梯、基础等项目的计算、制图等设计内容。按照课程设计任务书的要求和在* * *老师的指导下，通过理论与实践相结合、课程设计与工作任务相结合的设计作业，本人不仅对混凝土结构这门课程内容有了更深的理解，对与之相关的建筑设计计算专业知识也有了更深的掌握，今后本人将继续努力学习，使自己的业务水平不断提

2、高。在此忠心感谢* * *老师的耐心教导和*单位多位工程师的帮助指导！学生：* * *2007-5-10 目 录一 工程概况1二 屋盖楼盖设计2（一）屋盖2（二）楼盖10三 框架结构布置及计算简图19（一）梁柱尺寸19（二）计算简图19四 恒荷载内力计算21（一）恒荷载计算21（二）恒荷载作用下内力计算22五屋面布雪荷载33（一）活荷载计算33（二）活荷载作用下内力计算33六屋面布活荷载42（一）活荷载计算42（二）活荷载作用下内力计算42七 风荷载内力计算51（一）风荷载计算51（二）内力计算52八 地震作用内力计算55（一）重力荷载代表值计算55（二）水平地震作用计算56（三）一榀框架内力

3、计算59九 内力组合62（一）梁内力组合62（二）柱内力组合66（三）内力设计值汇总70十 截面设计72（一）梁截面设计72（二）柱截面设计75十一 楼梯设计81（一） 底层楼梯设计81（二） 其他层楼梯设计84十二 基础设计89（一） 边柱基础89（二） 中柱基础91（三） 基础梁设计93主要参考资料95（附A3图纸：屋盖模板图及结构平面布置图、屋面板及次梁配筋图、第四层楼面板及次梁配筋图、KJ1配筋图、楼梯详图、基础平面布置图、基础详图、第四层梁平法施工图）1、 工程概况本工程为赣抚培训中心大楼五层现浇钢筋混凝土框架结构，屋面板顶面标高为。工程所在地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为

4、，设计地震分组为第一组，场地类别为类。屋面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，40120厚（1%找坡）膨胀珍珠岩保温层，四层作法防水层（一毡二油上铺小石子）。楼面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。墙身做法：由普通砖砌筑而成，普通砖自重18kN/m3，厚度240mm。门窗做法：门为木门，自重0.2 kN/m2，窗为钢窗玻璃窗，自重0.4 kN/m2。22。22。本设计计算书包括屋盖、楼盖、框架主体结构、楼梯、基础等部分的计算和设计。二、 屋盖楼盖设计（一）屋盖1设计资料1）屋面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹

5、底，20mm水泥砂浆找平，40120厚（1%找坡）膨胀珍珠岩保温层，四层作法防水层（一毡二油上铺小石子）；2）屋面荷载：均布活荷载标准值2kN/m22；3）材料：混凝土强度等级为C30；梁内受力纵筋为HRB335，其余为HPB235钢筋。2屋盖的结构平面布置图3板的设计（弹性理论）1）荷载计算由于屋面均布活荷载标准值大于屋面雪荷载标准值，故取前者进行计算恒荷载标准值：222100mm220mm2小计 4.08 kN/m2荷载设计值222222）弯矩计算计算过程见下页表中3）截面设计截面有效高度：假定选用8钢筋，则l01方向跨中截面的h01=80mm；l02方向跨中截面的h02=70mm；支座截

6、面h0=80mm。最小配筋率：因为，故取smin=0.27%，则Asmin=0.27%×1000×100=270mm2截面设计时取用的弯矩设计值：中间跨的跨中截面及中间支座截面减小20%；边跨跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当lb/l0<1.5时减小20%，当lb/l0=1.52.0时减小10%；楼板的角区格不折减。弯矩值计算表ABCDEFGHl01 (m)l02 (m)l01/l02m12+22+22+22+22+22+22+22+2m22+22+22+22+22+22+22+22+2m12=2=2=2=2=2=2=2=m22=2=2=2=2=2=2=2=

7、为了便于计算，近似取=0.95，计算过程见下表屋面板配筋计算表跨中截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)Al01方向808180282l02方向708180282Bl01方向808150335l02方向708180282Cl01方向808180282l02方向708180282Dl01方向808180282l02方向708180282El01方向808180282l02方向708180282Fl01方向808180282l02方向70103.88180282Gl01方向808160318l02方向708180282Hl01方向808180282l02方向70818

8、0282支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A-A8010160491A-Bl01方向8010160491l02方向8010200393A-Cl01方向8010160491l02方向8010200393A-Gl01方向8010160491l02方向8010200393A-H8010160491B-D8010200393C-C8010200393C-D8010200393E-F8010200393F-F8010200393F-G8010200393边缘支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A8010180436Bl01方向80

9、10180654l02方向8010180436Dl01方向8010200393l02方向8010200393El01方向8010200393l02方向8010200393F8010200393Hl01方向8010180654l02方向80101804364次梁的设计1）次梁l1次梁l1跨度，次梁截面高度h=l/18l/12=7200/187200/12=400mm600mm，取h=600mm，截面宽度取b=200mm。（1）荷载设计值板传来的荷载p=2pe次梁自重0.2×(0.6-0.1)×25×1.2=3kN/m（2）内力计算弯矩设计值：跨中 支座 剪力设计值：

10、跨中 支座 （3）正截面受弯承载力计算跨中按T形截面计算翼缘宽度的确定如下：,取,三者中的最小值，即=1400mm混凝土强度等级为C30，fc2，ft2。纵向受力钢筋采用HRB335，fy=300N/mm2;箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=200×565×max0.2%,0.45×1.43/300=242mm2跨中：配置416(As=804mm2)支座：配置314(As=462mm2)（4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,

11、得故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm2）次梁l2次梁l2跨度，次梁截面高度h=l/18l/12=3900/183900/12=217mm325mm，取h=320mm，截面宽度取b=150mm。（1）荷载设计值板传来的荷载p=2pe（2）内力计算弯矩设计值：跨中 支座 剪力设计值：跨中 支座 （3）正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算翼缘宽度=1350mm，h0=285mm故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=150×285×max0.2%,0.45×1.43/300=92mm2跨中：配置214(As=308mm2)支座：配置212(As=

12、226mm2)（4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm（二）楼盖以第四层楼盖为例1设计资料1）楼面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。2）楼面荷载：均布活荷载标准值2kN/m23）材料：混凝土强度等级为C30；梁内受力纵筋为HRB335，其余为HPB235钢筋2楼盖盖的结构平面布置图见下页3板的设计（弹性理论）1）荷载计算恒荷载标准值：水磨石面层 0.65 kN/m22100mm220mm2小计 4.01 kN/m2荷载设计值22222）

13、弯矩计算计算过程见第13页表中3）截面设计截面有效高度：假定选用8钢筋，则l01方向跨中截面的h01=80mm；l02方向跨中截面的h02=70mm；支座截面h0=80mm。最小配筋率smin=0.27%，则Asmin=0.27%×1000×100=270mm2截面设计时取用的弯矩设计值：中间跨的跨中截面及中间支座截面减小20%；边跨跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当lb/l0<1.5时减小20%，当lb/l0=1.52.0时减小10%；楼板的角区格不折减。为了便于计算，近似取=0.95，计算过程见下表楼面板配筋计算表跨中截面h0(mm)m (kNm)As(

14、mm2)配筋实配As (mm2)Al01方向8032228180282l02方向7054178180282Bl01方向8038150335l02方向70618180282Cl01方向8043178180282l02方向702068180282Dl01方向802138180282l02方向702108180282El01方向800144.18180282l02方向705138180282Fl01方向800.8×2.49=128180282l02方向700.8×1.793108180282Gl01方向800.8×5.78228160318l02方向7043118180

15、282弯矩值计算表ABCDEFGl01 (m)l02 (m)l01/l02m1(0.0388+0.2×0.0052) ×6.212+23(0.0388+0.2×0.0052) ×6. 212+2=(0.0400+0.2×0.0038) ×6. 212+24(0.0285+0.2×0.0136) ×6. 212+22(0.0246+0.2×0.0156) ×6. 212+20(0.0235+0.2×0.0159) ×6. 212+2=2.49(0.0388+0.2×0

16、.0052) ×6. 212+2=5.78m2(0.0052+0.2×0.0388) ×6. 212+25(0.0052+0.2×0.0388) ×6. 212+26(0.0038+0.2×0.0400) ×6. 212+22(0.0136+0.2×0.0285) ×6. 212+22(0.0156+0.2×0.0246) ×6. 212+25(0.0159+0.2×0.0235) ×6. 212+2=1.79(0.0052+0.2×0.0388) 

17、15;6. 212+24m1-0.0817×7.612=-9.46-0.0817×7. 612=-9.46-0.0829×7. 612=-5.68-0.0686×7. 612=0-0.0626×7. 612=-5.19-0.0611×7. 612=-5.38-0.0817×7. 612=-9.46m2-0.0571×7. 612=1-0.0571×7. 612=1-0.0570×7. 612=0-0.0563×7. 612=-3.86-0.0551×7. 612=-4.57-

18、0.0547×7. 612=1-0.0571×7. 612=1楼面板配筋计算表（续表）支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A-A80-0.8×9.4674710160491A-Bl01方向80-0.8×9.4674710160491l02方向801=-5.293310200393A-Cl01方向80-0.8×9.4674710160491l02方向801=-5.293310200393A-Gl01方向80-0.8×9.4674710160491l02方向801=-5.293310200393C-C8

19、00=-3.121910200393C-D80021910200393E-F80-0.8×5.380210200393F-F80-0.8×5.380210200393F-G801=-5.293310200393边缘支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A801414.210180436Bl01方向80-9.465910180654l01方向801414.210180436Dl01方向8002910200393l01方向80-3.862410200393El01方向80-5.193210200393l01方向80-4.572810200393

20、F80130102003934次梁的设计1）次梁l1次梁l1跨度，次梁截面高度h=l/18l/12=7200/187200/12=400mm600mm，取h=600mm，截面宽度取b=200mm。（1）荷载设计值板传来的荷载p=2pe次梁自重0.2×(0.6-0.1)×25×1.2=3kN/m（2）内力计算弯矩设计值：跨中 支座 剪力设计值：跨中 支座 （3）正截面受弯承载力计算跨中按T形截面计算翼缘宽度=1400mm混凝土强度等级为C30，fc2，ft2。纵向受力钢筋采用HRB335，fy=300N/mm2;箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2故跨中为

21、第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=242mm2跨中：配置416(As=804mm2)支座：配置314(As=462mm2)（4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm2）次梁l2次梁l2跨度，次梁截面高度h=l/18l/12=3900/183900/12=217mm325mm，取h=320mm，截面宽度取b=150mm。（1）荷载设计值板传来的荷载p=2pe（2）内力计算弯矩设计值：跨中 支座 剪力设计值：跨中 支座 （3）正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算翼缘宽度=

22、1350mm，h0=285mm故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=92mm2跨中：配置214(As=308mm2)支座：配置212(As=226mm2)（4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm三、 框架结构布置及计算简图（一）梁柱尺寸1梁高 hb=(1/121/8)lb横向 hb=600900mm，取800mm纵向 hb=650900mm，取800mm过道 hb=250375mm，考虑到次梁高度为600mm，也取为600mm2柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构

23、，7度设防，高度<30m，抗震等级为三级，取底层C6柱估算柱尺寸，根据经验荷载为15kN/m2：由轴压比限值得Ac=260795mm2为安全起见，取底层柱截面尺寸为650mm×650mm，其他层为600mm×600mm（二）计算简图(取轴线处)初步设计基础顶面离室外地面500mm，则底层层高为4.2+0.6+0.5=框架结构计算简图（三）梁柱线刚度(其中E=3.0×104N/mm2)AC、BC跨梁i=2E×3/7.2=3.56×10-3EBC跨梁i=2E×3/3.0=3.60×10-3E上部各层柱i= E×4

24、/3.6=3.00×10-3 E底层柱i= E×4/5.3=2.81×10-3 E将梁柱线刚度标于计算简图中。四、 恒荷载内力计算（一）恒荷载计算1屋面框架梁线荷载标准值222100mm220mm2屋面恒荷载 4.08 kN/m2边框架梁自重 0.3×0.8×25=6kN/m则作用于屋面框架梁上线荷载标准值为：g5AB1g5BC1g5AB2g5BC22楼面框架梁线荷载标准值20mm2100mm220mm2水磨石面层 0.65 kN/m2楼面恒荷载 3.89 kN/m2则作用于楼面框架梁上线荷载标准值为：gAB1gBC1gAB2gBC23屋面框架

25、节点集中荷载标准值纵向框架梁传来的屋面恒荷载 2×(3.9/2)2231m高女儿墙自重及粉刷 1×7.8×0.24×18+2×1×7.8×0.02×17=39kN 则顶层边节点集中荷载为：G5A23次梁自重、粉刷及传来的屋面恒荷载 10.87+50.06=60.93kN 则顶层中节点集中荷载为：G5B4楼面框架节点集中荷载标准值纵向框架梁传来的楼面恒荷载 2×(3.9/2)2232柱面粉刷4×0.6×0.02×17=0.82kN 中间层边柱节点集中荷载为：GA23框架主自重及

26、粉刷 32.4+0.82=33.22kN 中间层中柱节点集中荷载为：GB（二）恒荷载作用下内力计算1计算简图计算简图2荷载等效顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 荷载等效后的计算简图如下3固端弯矩计算顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 4分层计算弯矩（取半结构计算）1）顶层分配系数计算如下内力计算过程如下（单位：kNm）1-41-22-12-52-349M图见下页（单位：kNm）2）中间层分配系数计算如下内力计算过程如下（单位：kNm）3-63-13-44-34-24-74-5M图见下页（单位：kNm）3）底层分配系数计算如下内力计算过程如下（单位：kNm）3-63-13-44

27、-34-24-74-5-1,85M图如下（单位：kNm）5不平衡弯矩分配计算过程见如下（单位：kNm），方框内为原不平衡弯矩左梁上柱柱右梁不平衡弯矩调整之后即可得出恒荷载作用下框架弯矩图，见第29页（单位：kNm，括号内为调幅后的弯矩值）6跨中弯矩计算7剪力计算M图（单位：kNm）8轴力计算框架结构的剪力图和轴力图如下（单位：kN）V NV，M图（单位：kN）9弯矩调幅将调幅后的弯矩值表于框架弯矩图的（）内10梁端柱边剪力与弯矩V (kN)M (kNm)五、屋面布雪荷载（一）活荷载计算1屋面框架梁线荷载标准值q5ABq5BC2楼面框架梁线荷载标准值qABqBC3屋面框架节点集中荷载标准值边节点

28、：223则Q5A中节点：23则Q5B4楼面框架节点集中荷载标准值边节点：223则QA中节点：23则Q5B（二）活荷载作用下内力计算1计算简图见下页2荷载等效计算简图顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 荷载等效后的计算简图如下：3固端弯矩计算顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 4分层计算弯矩1）顶层内力计算过程如下（单位：kNm）1-41-22-12-52-3M图如下（单位：kNm）2）中间层内力计算过程见下页（单位：kNm）3-63-13-44-34-24-74-5-9M图如下（单位：kNm）3）底层内力计算过程如下（单位：kNm）3-63-13-44-34-24-74-5M图

29、如下（单位：kNm）5不平衡弯矩分配计算过程如下（单位：kNm），方框内为原不平衡弯矩左梁上柱下柱右梁不平衡弯矩调整之后即可得出活荷载作用下框架弯矩图，如下（单位：kNm，括号内为调幅后的弯矩值）M图（单位：kNm）6跨中弯矩计算因为楼面活载是按满布计算的，故跨中弯矩应乘以1.1进行放大。7剪力计算顶层中跨端部剪力其他层中跨段部剪力各边跨段部剪力：8轴力计算框架结构的剪力图和轴力图如下：（单位：kN）V NV，N图（单位：kN）9弯矩调幅将调幅后的弯矩值表于框架弯矩图的（）内10梁端柱边剪力与弯矩V (kN)M (kNm)六、屋面布活荷载（一）活荷载计算1屋面框架梁线荷载标准值q5ABq5BC

30、2楼面框架梁线荷载标准值qABqBC3屋面框架节点集中荷载标准值边节点：223则Q5A中节点：23则Q5B4楼面框架节点集中荷载标准值边节点：223则QA中节点：23则Q5B（二）活荷载作用下内力计算1计算简图见下页2荷载等效顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 荷载等效后的计算简图如下：3固端弯矩计算顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 4分层计算弯矩1）顶层内力计算过程如下（单位：kNm）1-41-22-12-52-3M图如下（单位：kNm）2）中间层内力计算过程见下页（单位：kNm）3-63-13-44-34-24-74-5-9M图如下（单位：kNm）3）底层内力计算过程如下

31、（单位：kNm）3-63-13-44-34-24-74-5M图见下页（单位：kNm）5不平衡弯矩分配计算过程如下（单位：kNm），方框内为原不平衡弯矩左梁上柱下柱右梁不平衡弯矩调整之后即可得出活荷载作用下框架弯矩图，见下页（单位：kNm，括号内为调幅后的弯矩值）M图（单位：kNm）6跨中弯矩计算因为楼面活载是按满布计算的，故跨中弯矩应乘以1.1进行放大。7剪力计算顶层中跨端部剪力其他层中跨段部剪力各边跨段部剪力：8轴力计算框架结构的剪力图和轴力图如下（单位：kN）V NV，N图（单位：kN）9弯矩调幅将调幅后的弯矩值表于框架弯矩图的（）内10梁端柱边剪力与弯矩V (kN)M (kNm)七、 风

32、荷载内力计算基本风压w02，地面粗糙度为B类。本章计算以左风为例。（一） 风荷载计算wk=zszw0，建筑物高度<30m，故z迎风时s1，背风时s2，则s计算过程见下表楼层高度H(m)zwkA(m2)P(kN)五四三二一计算简图（单位：kN）（二） 内力计算1抗侧刚度和反弯点高度确定计算过程见下表楼层KD(104kN/m)y0Iy12y23y3yhh-yh边柱五1010四101010三101010二101010一00中柱五1010四101010三101010二101010一002剪力在各层分配（单位：kN），VP5V5V5VP4V4V4VP3V3V3VP2V2V2VP1V1V13柱端弯矩

33、计算（单位：kNm）4风荷载作用下的内力图M图（单位：kNm） V NV，N图（单位：kN）5梁端柱边弯矩（单位：kNm）八、 地震作用内力计算（一）重力荷载代表值计算1屋面雪荷载标准值Qsk5×7.8×6×(7.2×2+3.0)+3.9×(3.0+7.2)+7.8×7.2×2+10.1×3.9+3.9×7.2=0.65×1034=787kN2楼面活荷载标准值Q1k=Q2k=2.5×3.0×7.8×6+3.9×(3.0+7.2)+3.9×(7.2

34、×3+10.1) +3.9×7.2+2.0×(7.8×7.2×12+3.9×7.2 +7.8×10.1)=2.5×332+2.0×781=2397kNQ3k=Q4k=2.5×332+2.0×(7.8×7.2×12+3.9×7.2)=2.5×332+2.0×702=2239kN3屋盖、楼盖自重G5k=25×1034×0.1+0.2×(0.6-0.1)×(7.2×12+3.9×2)

35、+0.3×(0.8-0.1)×3.9+(3.9×3+7.8×6)×2+(7.8×6+3.9)×2+3.9×3)+(7.2×5+10.1×2+(7.2×2+3.0)×7+3.0+7.2)+( 20×0.02+7×(0.08+0.16)/2+17×0.02)×1034=25×201.48+1.58×1034=6666kNG4k=25×201.48+(20×0.02+17×0.02+0.65)

36、×1034=6470kNG1k=G2k=25×(332+781)×0.1+0.2×(0.6-0.1)×(7.2×12+3.9×2+7.8×2) +0.3×(0.8-0.1)×(3.9+(3.9×3+7.8×6)×2+(7.8×6+3.9)×2+3.9×3)+(7.2×5+10.1×2+(7.2×2+3.0)×7+3.0+7.2)+10.1+7.8+ (20×0.02+17×0.

37、02+0.65)×(332+781)=25×214.70+1.39×1113=6871kN4女儿墙自重G=1.0×(3.9×3+7.8×6+3.9)×2+(10.1+7.2+3.0+7.2)×2×(18×0.24+17×0.02×2)=179.8×4.66=835kN5三五层墙柱等自重柱自重 (0.6×0.6×3.6×25+4×0.6×3.6×0.02×17)×39=1378kN门面积

38、2.6×1.0×25=65m2窗面积 2.3×1.8×24+10.1×1.8×2=136m2门窗自重 65×0.2+136×0.4=67kN墙体自重 3.6×7.8×24+7.2×14+3.9×2+8.7+3.9×2+(7.8+7.2)×2+3.9×2+4.2×2+10.1×2-(136+65)×0.24×18=(3.6×378.4-201)×4.32=5017kN 小计6462kN6二层墙柱等自重柱自重 (0.6×0.6×3.6×25+4×0.6×3.6×0.02×17)×40=1413k