混凝土结构设计原理课程设计计算书

设计任务某二层建筑物，为现浇混凝土内框架结构（中间为框架承重，四周为墙体承重），试对楼盖、屋盖、楼梯、雨棚等进行结构设计，并根据设计结果，对混凝土和钢筋用量进行分析。设计资料建设地点：烟台市莱山区楼面做法：水磨石地面，钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆板底抹灰。层高：4.5m；门：宽×高=3300mm×3000mm；楼梯位置见图，楼梯尺寸自定；L1=L2=6000mm；柱截面尺寸为450mm×450mm，墙体为370mm砖砌体；建筑用途：光学加工；活荷载：均布活荷载标准值（板，次梁，主梁）5.0/5.0/4.0（kN/m2），屋面雪荷载按烟台地区考虑，为0.4kN/m2；混凝土强度等级C25；梁内受力钢筋为HRB335，板为HPB300，箍筋HPB300。楼盖的结构平面布置确定主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置，主梁与次梁的跨度相同，为L1=L2=6.0m。主梁每跨内布置2根次梁，6.0/2.0=3≥3，故板按跨度2.0m的单向板进行设计。板厚：按跨高比条件，要求板厚h≥2000/40=50mm，取板厚h=80mm。次梁截面尺寸：截面高度应满足h=l0/20～l0/12=300～500mm，取h=450mm；由h/b=2.0～3.0，截面宽取b=200mm。主梁截面尺寸：截面高度应满足h=l0/14～l0/8=430～750mm，取h=600mm；由h/b=2.0～3.0，截面宽取b=300mm。综上，布置图如上图所示，楼梯雨棚图另详。

板的设计如上图所见，除轴线②-⑤的板属于中间区格单元板外，其余为端区格单元板。（1）荷载设计值板的恒荷载标准值：水磨石面层0.65kN/m280mm钢筋混凝土板0.08×25=2kN/m220mm石灰砂浆板底抹灰0.02×17=0.34kN/m2小计gk=2.99kN/m板的可变荷载标准值qk=5kN/m2由于主梁的约束作用gk'=gk+由可变荷载控制时，永久荷载分项系数G=1.2，可变荷载分项系数Q=1.3p=由永久荷载控制时，永久荷载分项系数G=1.35，可变荷载分项系数Q=1.3p=故取值p=9.84（2）计算简图次梁截面为200mm×450mm，现浇板在墙上的支承长度不小于120mm，取板在墙上的支承长度为240mm。因为q/g=2.99/5=0.598>0.3，所以按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：边跨lp=9.84kN/m2中间跨lp=9.84kN/m2（3）弯矩设计值由规范可查得，板的弯矩系数αmMM对端区格单向板MM对中间区格单向板，其MC和M2应乘以0.8，分别为MM（4）正截面受弯承载力计算板厚h=80mm，h0=h-αs=80-20=60mm,板宽b=1000mm；C25混凝土，α板配筋计算过程如下表。截面1B2C弯矩设计值（kN·m）2.96-2.961.99-2.280.0690.0690.0460.053ξ=1-0.0710.0710.0470.054γ0.9650.9650.9770.973轴线①~②⑤~⑥计算配筋（mm2）A189.3189.3125.7144.6实际配筋（mm2）轴线②~⑤计算配筋（mm2）A194.7194.7100.5115.4实际配筋（mm2）ϕ8@200ϕ8@200ϕ8@200ϕ8@200计算结果表明，支座截面的ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；（5）板的配筋图制绘分布筋选用ϕ8@200嵌入墙内的板面附加钢筋选用ϕ8@200，a＝l板角构造钢筋选用ϕ8@200，双向配置在般的四角的上部，a＝l4、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，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板传来永久荷载2.99×2.0=5.98kN/m次梁自重0.20×（0.45-0.08）×25=1.85kN/m次梁粉刷0.02×（0.45-0.08）×2×17=0.25kN/m小计gk板的可变荷载标准值qk=5×由于主梁的约束作用gk'=gk+由可变荷载控制时，永久荷载分项系数G=1.2，可变荷载分项系数Q=1.3p=由永久荷载控制时，永久荷载分项系数G=1.35，可变荷载分项系数Q=1.3p=故取值p=22.45kN（2）计算简图主梁截面为300mm×600mm，次梁在砖墙上的支承长度为a=240mm。计算跨度：边跨l中间跨l02P=22.45kN/mP=22.45kN/m

（3）内力计算由表可分别查得弯矩系数和剪力系数。弯矩设计值：MMM剪力设计值：VVV（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，其中hf‘=80mm经判别式α1fc一排纵向钢筋，αs=45mm，h0=h-αρ=0.45正截面承载能力计算过程如下表。截面1B2C弯矩设计值(kN·m)69.85-69.8545.59-52.10α69.85×100.01969.85×0.18045.59×0.01252.10×0.133ξ=1-0.0190.200.0120.143A580.0638.8377.49461.1选配钢筋（mm2）3B187633B187632B185092B18509②斜截面受剪承载力计算：斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率验算。hw=h验算截面尺寸：0.25β0.7计算所需箍筋：采用A8双肢箍筋，计算支座B左侧截面，由Vcss=因为V>0.7f验算最小配筋率：ρsv=满足最小配箍率要求。计算表明经济配筋率在0.6%~1.5%，箍筋配置符合要求。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。次梁传来永久荷载8.08×6.0=48.49kN主梁自重（含粉刷）(0.6-0.08)×0.25×2×25+0.02×（0.6-0.08）×2×2×17=7.21kN小计gk可变荷载标准值qk=4.0×6.0（2）计算简图主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支撑长度为370mm；中间支撑在400mm×400mm的混凝土柱上。计算跨度：边跨ln=6000-225-120=5655mm，因0.025中间跨l02

（3）内力设计值及包络图。序号计算简图边跨跨内中间支座中间跨内K/M1K/M1K/MB(MC)K/M2①GGG123ABCD0.2440.155-0.2670.06781.8351.98-89.5422.39②QQ0.2890.244-0.133-0.13383.5270.52-38.44-38.44③Q-0.044-0.08-0.1330.200 -12.81-23.12-38.4457.60④QQ0.2290.126-0.311(-0.089)0.09666.1836.42-89.88(-25.72)27.65⑤QQMB/3-0.059-25.72(-89.88)0.170-8.57-17.0548.96最不利组合1.2①+1.3②206.77154.05-157.42-23.101.2①+1.3③81.5432.32-157.42101.751.2①+1.3④184.28109.72-224.30（-140.88）62.811.2①+1.3⑤87.5540.21-140.88(-224.30)90.52

序号计算简图中间支座中间支座中间跨内K/VAinK/VBex(Vcex)K/VBin①GGG123ABCD0.733-1.267（-1.000）1.000（1.267）40.83-70.57(-55.7)55.7(70.57)②QQ0.866-1.134041.57-54.43④QQ0.689-1.311(-0.778)1.222(0.089)33.07-62.93(-37.34)58.66(4.27)⑤QQVBex-4.27(-58.66)0.778(1.131)4.2737.34(54.29)最不利组合1.2①+1.3②82.40-12555.701.2①+1.3④73.90-133.50（-93.04）114.36(74.84)1.2①+1.3⑤45.10-74.84(-114.36)93.04(124.86)

（4）承载力计算正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，其中hf‘=80mm经判别式α1一排纵向钢筋，αs=65mm，h0=h-αρ=0.45正截面承载能力计算过程如下表。纵向受力钢筋布置均为一排。正截面受弯承载力的计算过程列于表。截面1B2弯矩设计值(kN·m)206.77-224.30101.75-23.1α206.77×100.029224.30×0.200101.75×0.01423.1×0.03ξ=1-0.0290.2250.0140.03A1248.31503.5609.9139.5选配钢筋（mm2）4B2215204B2215202B227602B22760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：hw=h0.25β0.7计算所需箍筋：采用A8双肢箍筋，计由Vcss=查表箍筋间距不能大于250mm，故取s=200mm。验算最小配筋率：ρsv=满足最小配箍率要求。次梁两侧附加横向钢筋的计算：次梁传来的集中力h1s=2h1+3b=300+600=900mm经检验当永久荷载其控制作用时，对应位置处的弯矩和剪力的设计值均小于可变荷载其控制作用时的弯矩和剪力设计值，故主梁按可变荷载其控制作用时配筋。主梁附加筋计算。F=55.7+48=129.24kN，选取1B18可满足配筋需求。主梁腹板高度hw=4556.楼梯设计：层高4.5m，开间4.0m，进深6.0m，踏步150mm×260mm，梯井宽180mm。C25混凝土，板采用HPB300级钢筋，梁纵筋采用HRB335，楼梯上均布荷载根据使用功能取qka=N=L=(因（1）梯段板设计板厚取h=l028=130mm，取h=150mm，踏步150mm×260mm，20mm厚的石灰砂浆板底抹灰，板倾角的正切tan荷载计算水磨石面层（0.26+0.15）×0.65/0.26=1.025kN/m150mm×260mm混凝土踏步0.5×0.26×0.15×25/0.26=1.875kN/m150混凝土斜板0.15×25/0.866=4.33kN/m20mm厚石灰砂浆板底抹灰0.02×17/0.866=0.39kN/m小计gk板的可变荷载标准值qk由可变荷载控制时，永久荷载分项系数G=1.2，可变荷载分项系数Q=1.4p=由永久荷载控制时，永久荷载分项系数G=1.35，可变荷载分项系数Q=1.4p=所以，踏步板由可变荷载控制，故取值p=14.05kN截面设计配筋计算ln=260×14=3640mm，h0M=1b=1000mm，A选配A10@130，As验算适用条件ρ=0.45f（2）平台板设计设平台厚度h＝80mm,取1m宽板带计算。荷载计算平台板的荷载计算见下表水磨石地面0.65kN/m80mm混凝土板0.08×25=2kN/m150混凝土斜板0.15×25/0.866=4.33kN/m20mm厚石灰砂浆板底抹灰0.02×17=0.34kN/m小计gk板的可变荷载标准值qk由可变荷载控制时，永久荷载分项系数G=1.2，可变荷载分项系数Q=1.4p=由永久荷载控制时，永久荷载分项系数G=1.35，可变荷载分项系数Q=1.4p=所以，平台由可变荷载控制，故取值p=8.49kN截面设计配筋计算l0=1800+80/2=1840mm，板的有效高度h0M=18plA选配A8@200，A验算适用条件ρ=0.45满足要求。（2）平台梁设计假设平台梁尺寸200mm×350mm，计算跨度l=1.05l0=3970mm荷载计算150mm斜板7.62×4/2=15.25kN/m80mm混凝土板2.99×(1.8/2+0.2)=3.29kN/m200×350mm梁自重0.2×(0.35-0.08)×25=1.35kN/m20mm厚梁侧石灰砂浆抹灰0.02×(0.35-0.08)×2×17=0.184kN/m小计gk板的可变荷载标准值qk=3.5由可变荷载控制时，永久荷载分项系数G=1.2，可变荷载分项系数Q=1.4p=由永久荷载控制时，永久荷载分项系数G=1.35，可变荷载分项系数Q=1.4p=所以，平台由可变荷载控制，故取值p=39.27kN内力计算弯矩设计值：M=剪力设计值：V=正截面承载力计算截面按倒L形计算验算截面尺寸：h0=hαsξ=1-As=选取3B22，Aρ=0.45f斜截面承载力计算0.25β0.7计算所需箍筋：采用A8双肢箍筋，则Asv=ns=查表箍筋间距不能大于200mm，故取s=200mm。验算最小配筋率：ρsv=满足最小配箍率要求。故选用A8@200，平台梁配筋图见大图。7、雨蓬设计（1）雨蓬板的设计雨篷板挑出长度为l=1200mm，根部板厚h=110mm，板端板厚为50mm，雨篷板宽度取为3800mm，雨篷梁的截面尺寸取370mm×450mm，净跨ln=3300mm。板顶20mm厚水泥砂浆，板底20mm厚石灰砂浆抹灰。雨棚板的计算1米板宽为计算单元，按悬臂板进行载力计算。lo=1200荷载计算板自重（取平均板厚90mm）0.09×25=2.255kN/m板顶面20mm厚水泥砂浆0.02×20=0.4kN/m板底面20mm厚石灰砂浆0.02×17=0.34kN/m均布荷载标准值q=2.99×施工和检修集中荷载P=1KN集中荷载F=1.4×1=1.4KN板的计算跨度l

板的固端弯矩为：M=正截面受弯承载力计算。雨篷板根部板厚110mm，h0αγ选用φ8@160，As=314mm2＞244.6mm2符合要求。ft分布钢筋采用φ8@200。（2）雨蓬梁设计h荷载及内力计算梁自重(0.06×0.06+0.37×0.4)×25=3.79kN/m20mm厚抹灰0.02×(0.33＋0.4)×17＝0.24kN/m梁上砖砌体重