混凝土结构设计计算说明书

混取土辂构锦程校计

设计题目：现浇楼盖及单层厂房结构设计

学院、系：土木工程学院

专业：土木工程

学生姓名：_____________________________

班级：学号

指导教师姓名：职称

最终评定成绩_____________________________

2008年6月

目录

第1章绪论...............................................2

1.1设计目的......................................................2

1.2设计概述.....................................................2

第2章混凝土结构单向板肋梁楼盖设计.....................3

2.1设计资料.....................................................3

2.2结构平面布置.................................................4

2.3板的计算......................................................4

2.4梁的计算......................................................8

第3章现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计.........................23

3.1设计资料....................................................23

3.2楼梯段斜板的设计...........................................24

3.3平台板的计算...............................................26

3.4平台梁的计算...............................................27

第4章单层厂房设计......................................28

4.1设计资料...................................................28

4.2结构构件选型及柱截面尺寸确定...............................28

4.3荷载计算...................................................30

4.4排架内力计算...............................................33

4.5内力组合...................................................44

4.6柱的截面设计............................................46

4.7基础设计...................................................50

结论........................................................63

致谢........................................................64

参考文献..................................................65

第一章绪论

1.1设计的目的

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现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，分别为现浇钢筋混凝土肋梁楼盖设计、现浇钢

筋混凝土板式楼梯设计和单层厂房设计。

现浇钢筋混凝土肋梁楼盖设计主要是对双向板和梁的设计。现浇钢筋混凝土

板式楼梯设计主要是楼梯段斜板、平台板和平台梁的设计。单层厂房设计主要是

对柱子、牛腿和基础的设计。

第2章现浇钢筋混凝土肋梁楼盖设计

2.1设计资料

某多层工业建筑仓库，楼面平面如图所示。采用钢筋混凝土整体现浇楼盖。

有关设计要求如下：

1.楼面作法：20mm厚水泥砂浆面层,20mm厚板底混合砂浆抹灰，梁底、梁侧抹

灰15mm厚。

2

2.楼面活荷载标准值：10KN/mo

3.材料：混凝土C25,梁内受力主筋采用HRB335级钢筋，其余采用HPB235级钢

筋。

4.柱截面400mmX400nin,梁截面由高跨比和高厚比计算确定。

5.板伸入墙内120mm,次梁及主梁伸入墙240nl

6.楼盖平面柱网尺寸不意图见图2.1：

6600，。力660C的。06600

_J3QQQ_

图2,1柱网尺寸示意图

2.2结构平面布置

根据平面布置图田可知，梁横向布置：跨度6300mm,间距6600帆加；梁纵

向布置：跨度6600/77/77,间距6300/加？

根据跨高比1大次梁

【1218；

主梁

初步设计：梁的截面尺寸bxh=300mmx700mm

2.3板的计算

一般不做刚度验算时板的最小厚度

—=630°=126mm</?<—=157.5mm

5()5040

且〃？80〃〃77故取h=130〃〃〃

2.3.1荷载计算

恒载标准值

20〃7〃2厚水泥砂浆面层：20kN//x0.02/77=0.4kN/m2

130mm厚钢筋混凝十板：25kN/>x0.13m=3.25AW/nr

20〃"72厚板底混合砂浆抹灰:1IkN/加x0.02/z?=034kN/m2

合计：g=3.99kN/而

楼面活荷载标准值：q=IOkN!m2

恒荷载设计值：g=1.2x3.9飒/nr=4.788枚/m2

活荷载设计值：q=\Ax\0kN/m2=14kN/m2

合计：P=g+q=\7：J88kN/m2

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：

g'=g+幺=4.788+U=11.288KN/m2

22

g'=^-=—=6.5KN/m2

22

在g'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：

p=g+q=17.788KN，w2

一、弯矩计算

计算简图及计算结果见表2.1⑶

表2.1⑶双向板弯矩计算

区格AB

”(lx6.3〃〃6.66=0.956.14〃Z/6.6〃2=0.93

跨

计算简图匚+臼+

内EJQ

(0.0198x11.288+(0.02286x11.288+

叫

0.041()x6.5)x6.32=19.450.0428x6.5)x6.142=20.22

跨=0(0.0172x11.288+(0.0206x11.288+

叫0.()364x6.5)x6.32=17.100.0360x6.5)x6.142=17.59

内

4加〃）(19.454-0.2x17.10)=22.87(20.22+0.2x17.59)=23.74

=0.2

(17.10+0.2x19.45)=20.99(17.59+0.2x20.22)=21.63

]11111

计算简图

支Q

鹿

0.0550xl7.788x6.32=38.830.0640x17.788x6.142=42.92

叫‘0.0528xl7.788x6.32=37.280.0621x17.788x6.142=41.64

区格CD

4)x〃0v6.3〃〃6.44m=0.986.14/n/6.44m=0.95

计算简图回叵

(0.0234x11.288+(0.0261x11.288+

叫

跨0.0385x6.5)x6.32=20.420.0410x6.5)x6.142=21.15

//=0

内(0.0165x11.288+(0.0230x11.288+

吗

0.0366x6.5)x6.32=16.830.0364x6.5)x6.142=18.71

(20.42+0.2x16.83)=23.79(21.15+0.2x18.71)=24.89

〃=0.2

风®(16.83+0.2x20.42)=20.91(18.71+0.2x21.15)=22.94

5

计算简图

支

座

巩’0.0612xl7.788x6.32=43.210.0726x17.788x6.142=48.69

叫‘0.0553xl7.788x6.32=39.040.0698x17.788x6.142=46.81

各支座弯矩：(考虑A区格四周与梁整体连接，乘以折减系数0.8)

A-A支座叫,'=-37.28x0.8=-29.82KN•m/m

A-B支座"z」二L(-38.83—42.92)=-40.88KN・〃z/m

2

A-C支座叫=;(-37.28-39.04)=-38.1

B-B支座〃7V'=-41.64KN•rn/rn

B-D支座,nJ=l(-41.64-46.81)=-44.23AW•mhn

y2

C-D支座m*=—(-43.21-48.69)=-45.95KN•m/m

2

二、配筋计算

板厚〃二130"?〃?，取跨内及支座截面:

=130-120=110mm,h{}y=110-10=100〃”n

各跨内，支座弯矩已求得，近似按A=八晨］,式(2.1)

0.95/人

算出相应的钢筋截面面积。

式中：

加一荷载在该截面产生的弯矩；

A一受拉区纵向受力钢筋的截面面积;

%一截面的有效高度；

4.一钢筋受拉强度设计值

表2.2⑶混凝土强度设计值

强混凝土强度等级

度

种

C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80

类

11.14.16.19.21.23.25.27.29.31.33.35.

A7.29.6937121357889

0.91.11.21.41.51.71.81.81.92.02.02.12.12.2

f,10737109649482

（1）表2.3⑶板的配筋

实配

4)/mmml(KN•mltri)A/mnr配筋

s2

As/nun

A区格11022.875844)12@180628

跨内10020.9958912@180628

B区格11023.747574)14@200773

跨内10021.637594)14@200779

C区格11023.79759614@200779

跨内10020.917344)12/14@180742

D区格11024.897944)14@190819

跨内10022.948054)14@190813

(2)表2.4⑶支座配筋

%/〃〃〃m/(KN•〃?/〃?)A/mm2配筋实配4/〃加

Xs

A-A（《方向）10029.829514)14@160962

A-B（/,方向）11040.881304<1>16@1501340

A-cq方向)10038.1612174)16@1601257

B-B（《方向）10041.641328<b16@1501340

B-D（4方向）10044.231411小16@1401436

4)

C-D区方向）11045.9514661468

14/16@120

连续板的配筋示意图见设计图纸。

2.4梁的计算

按弹性理论计算双向板的梁

AIZXIZ7匹

■一一V一一

彳N彳X彳工彳XTIY

图2.2板上荷载传递示意图

2.4.1纵向梁的计算(五跨)

(一)荷载

纵向梁上由板传来的荷载为梯形，根据支座板面弯矩相等的原则换算为等效

均布荷载

计算跨度：

边跨：Zn+|+^=(66(X)-120-2(X))+竿+竽=6600/n/n

1.025/”+-=1.025x(6600-120-2(X))+—=6637〃制

故取%=6600/77/77

中间跨：/0=l(.=6600〃〃”

/0<1.05/,,,=1.05x(6600-400)=6510mm

故取4=6510mm

恒载设计值

由板传来：

4.788kN/m2x6.3m=31.60kN/m

转换成均布荷载：

边跨：/0=6600〃〃〃a=63。。=315()〃〃〃a=—=0.48

2h

中间跨：Zo=6510mma=侬)。=3\50〃〃〃a=—=0.48

2%

夕=(1一2。2一。3M,=(]-04608+0.1])X31.6OKN/〃7=2O.51KN//W

梁自重：1.2x25kN/加x03〃x(0.7/n-0.13m)=5A3kN/m

梁粉刷：1.2x17AN//x0.95〃?x[(0.7/??-0.13〃?)x2+0.3m]=0.44雨/in

合计：g=26.08kN/m

板传活荷载：

q=14kNInrx6.3/〃=88.2&N/m

转换为均布荷载：59.99KN/m

合计：g+q=26.08+59.99=8607kN/m

(二)计算简图

计算跨度：边跨：6600〃〃〃中间跨：6510〃7加

计算简图如图示：

66006510651065106600

图2.3纵向梁计算简图

（三）弯矩及剪力计算

弯矩：M=a〃j]g/o2+?〃2%2式（2.2）

剪力：V=%g%+aMo式（2・3）

如表2.5叫~表2.7.

表2.5⑶支座g岛，儿：计算

位置

中间支座4=6.51〃？1105.27KN2542.38K7V•利

B、E支座/。=6.60加1136.04KV〃z2613.T6KNm

表2.6闻纵向梁弯矩计算

项次荷载简图

必M2M*MB

Al121114X5212146.61.-0.105-0.079

1

*B(DEF.364724-119.28-89.75

/rn\/nx

290258-0.053-0.040

2—

AB(0[F.91.55-132.17-99.75

/FTi\ZTTT\

6[X??XL/X5/X-0.040

242一-0.053

3AB(DEr—

.33-132.17-99.75

jZTTKjZrn\

M1}?X34G工5工-0.119-0.022

4———

AB(DEF-296.76-54.86

-0.035-0.111

5A।42工3工145£—一—

AB[DEF-87.28-276.81

组合项次1+21+31+21+41-5

412288319

组合值-416.04-366.56

.27.8.79

注：1、弯矩单位为KMm。

2、跨中弯矩须在按换算荷载求得支座弯矩后，依据实际荷载计算。

表2.7阴纵向梁剪力计算

V%右匕左匕右

荷载简图匕B左

A1X2X1J4XsX-90.9-68.4

154.8277.3672.89

*B(DEF62

4./rInx121.r/rJnXyl151138.9-179.159.3

2

A8C0(F7819

blX2X3XX5X164.

3

A6(DEF30

114.4-204.196.0-122.

4

A8C0EF335474

i130.-188.193.9

5x_1_11412M1l)XX__1工5X

AB(0EF67112

组合项次1+21+41+41+51+5

193.7-295.-256.266.8

组合值273.4

931531

注：1、弯矩单位为KN。

2、剪力在己求得弯矩的基础上按实际荷载计算。

（四）截面配筋计算

混凝土选用:C25钢筋选用：HRB335（钢筋考虑按两排布置）

22

查得相关数据：£=11.9N/〃"〃2fi=\21N/mmfy=300N/nun

跨中截面按T形截面计算，其翼缘宽度取下面较小值」

b；=—l=—x651Omm=2170mm

3n3

b；=b+\2/?z'=300+12x130=1860〃制

故取bj.=1860〃〃〃，%=(700-60)/«/??=640m"?

判别各跨中T形截面类型：

1.0x11.9x1860x130x(640-130/2)

=1654.5KN-m>M=412.27KN.，n

IiIUmlxA

大于表2.6［可中各截面弯矩，故均属第一类T形截面。

支座截面按矩形截面计算，均取％=640,7:772

纵向梁截面配筋如表2.8所示

表2.8纵向梁截面配筋

截面123BC

MKKNm)412.27288.8319.79-416.04-366.56

M

a.=-----0.04550.03190.03530.2850.251

afb忻

“1-'-血0.04660.03240.03590.3440.254

A=驯风/gm

21981529169626162237

，A

选配钢筋6。22502060204。25+"226。22

实配钢筋面积22811570188427242281

注：1、截而抵抗矩系数计算公式：as=-^式（2.4）

a£bl%

式中巴一截面抵抗矩系数；四一矩形应力图系数；

例一荷载在该截面产生的弯矩；人一截面宽度；

〃。一截面的有效高度；/.一混凝土轴心抗压强度设计值。

2、相对受压区高度计算公式：g=J"2a,式（2.5）

式中J一相对受压区高度；

一截面抵抗矩系数。

3、受拉区纵向受力钢筋的截面面积计算公式：A=型曲式（2.6）

式中从一受拉区纵向受力钢筋的截面面积；〃一截面宽度；

4一相对受压区高度；，一混凝土轴心抗压强度设计值;

力o—裁面的有效高度；工一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HPB235：fy=/v'=210N/W

复核截面尺寸：儿=%=640〃?苏儿/力=640/300=2.13<4属一般梁

0.25—蚀,=0.25xlxl1.9x300x640=571.21^>Vmux=295.31KN

故截面尺寸满足要求。

按计算配箍，结果见表2.9

表2.9纵向梁箍筋计算

截面ABC

V/KN193.79295.31266.81

0.7%170.7170.7170.7

可否按构造配箍否否否

所选箍筋双肢箍。8双技箍。8双肢箍嫄

」.25人,4%,

734.8136176

V7fg、

实配箍筋^8@200。8@120。8@150

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:

A

V=0.7/^1.25/^/7式(2.7)

)+VTs()

式中工一混凝土轴心抗拉强度设计值；

b—梁的截面宽度；

%一梁的有效高度；

人一箍筋抗拉强度设计值；

V一混凝土和箍筋共同承担的剪力；

4一配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；

s一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：VW0.25/7/她)式(2.8)

式中V一构件斜截面上的最大剪力；

夕,一混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取乩=1.0；

当混凝土强度等级为C80时，取=0.8；其间按线性内插法取用；

匕一矩形截面的宽度，T形截面或工字形截面的腹板宽度；

%一截面的有效高度。

混凝土承担的剪力计算公式：V=0.7月加为式(2.9)

式中丫一混凝土承里的剪力；

片一截面高度影响系数，当%小于800〃》7?时，取儿等于800mm求得；

当儿大于2000/〃〃z时，取力。等于2000〃博求得；

人一截面宽度；

%一截面的有效高度；

。一混凝土轴心抗压强度设计值。

2.4.1横向梁的计算（三跨）

（-）荷载

恒荷载设计值:

板传恒荷载：=4.788X6.3=30.16KN，〃2

转换成均布荷载：g「-2x3（）.16-18.85KN/w

8

梁自重：1.2x03x(0.7-0.13)x25=5.13/C^/zn

梁粉刷：1.2x17x0.015x[(0.7-0.13)x2+0.3]=0.44/C7V/zn

合计：24.42KN/m

活荷载设计值：

板传活荷载：[=14x6.3=88.2KN/〃z

转换成均布荷载：i'=』x88.2=55.13KN/m

8

（二）弯矩计算

①由恒荷载引起的弯矩

计算简图如图2.4：

图2.4由恒载引起弯矩的计算简图

2

支座处弯矩:MB=-0.1X24.42x6.3=一96.92KN•m

Mc=-0.1x24.42x6.32=-96.92KN-m

由恒荷载引起的弯矩计算结果见表2.10

表2.10横向梁由恒荷载引起的弯矩计算

按实际荷载算得的简支梁跨中弯矩

等效分布的梁自重

截.r按等效均布荷载算按三角形分布的荷载

总和

面得的支座弯矩g=5.13+0.44

3=30.16KN/〃z2

=5.57KN/m

A00000

-0.2x96.92--19380.047x30.16x6.32-56.260.08x5.57x6.32=17.69

10.254.57

-0.4x96.92=-38.770.079x30.16x6.32=94.570.12x5.57x6.32=26.52

20.482.33

-0.5x96.92=-48.460.083x30.16x6.32=99.360.125x5.57x6.32

30.578.53

=27.63

40.6-58.1594.5726.5362.95

50.8-77.5456.2617.69-3.59

B1.0-96.9200-96.92

61.2-96.9256.2617.69-22.97

71.4-96.9294.5726.5324.18

81.5-96.9299.3627.6330.07

②由活荷载引起的弯矩

⑴活荷载布置在左右两跨

计算简图如图2.5：

图2.5活载布置在左右两跨时引起弯矩的计算简图

支座处弯矩：=-0.05x53.13x6.32=-105.44^-/n

2

Mc=-0.05x53.13x6.3=-105.44KN•m

弯矩计算结果见表2.11

表2.11横向梁由活荷载引起的弯矩计算⑴

截X

按等效均布荷载算得的支座方矩按实际荷载算得的简支梁跨中弯矩总和

面

A0000

10.2-0.2x105.44=-21.090.047x88.2x6.32=164.53143.44

20.4-42.180.079x88.2x6.32=276.55234.37

30.5-52.720.083x88.2x6.32=290.55237.83

40.6-63.26276.55213.29

50.8-84.35164.5380.18

B1.0-105.440-105.44

61.2-105.440-105.44

71.4-105.440-105.44

81.5-105.440-105.44

⑵活荷载布置在中间跨

计算简图如图2.6：

图2.6活载布置在中间跨时引起弯矩的计算简图

支座处弯矩：=-0.05x53.13x6.32=-105.44/C^-tn

2

Mc=-0.05x53.13x6.3=-105.44KN•m

弯矩计算结果见表2.12

表2.12横向梁由活荷载引起的弯矩计算⑵

截X/1

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

面

A0000

10.2-21.090-21.09

20.4-42.180-42.18

30.5-52.720-52.72

40.6-63.260-63.26

50.8-84.350-84.35

B1.0-105.440-105.44

61.2-105.440.047x88.2x6.32=164.5359.09

71.4-105.440.078x88.2x6.32=276.55171.11

81.5-105.440.083x88.2x6.32=290.55185.11

⑶活荷我布置在左边两跨

计算简图如图2.7：

AB〔D

：IJI!I」T」一-----------o

135A678910AA

图2.7活载布置在左边两跨时引起弯矩的计算简图

支座处弯矩：Mg=-0.117x53.13x6.3?=-246.72KN.〃？

XX2

Mc=-0.03353.136.3=—6959KN,m

弯矩计算结果见表2.13

表2.13横向梁由活荷载引起的弯矩计算⑶

截X按实际荷载算得的

按等效均布荷载算得的支座弯矩总和

面简支梁跨中弯矩

A0000

10.2-02x246.72=^9.36164.53115.17

20.4-98.69276.55177.86

30.5-123.36290.55167.19

40.6-148.03276.55128.52

50.8-197.38164.53-32.85

B1.0-246.720-246.72

61.2-69.59-0.8(246.72-69.59)=-211.29164.53-46.76

71.4-175.87276.55100.68

81.5-158.16290.55132.39

91.6-140.44276.55136.11

101.8-105.02164.5359.51

C2.0-69.590-69.59

②内力组合

表2.14内力组合

MM.

截面恒荷载活荷载⑴活荷载⑵活荷载⑶maxmin

A000000

154.57143.44-21.09115.17198.0133.48

282.33234.37-42.18177.86316.7040.15

378.53237.83-52.72167.19316.3625.81

462.59213.29-63.26128.52275.88-0.67

5-3.5980.18-84.35-32.8576.59-87.94

B-96.92-105.44-105.44-246.72-202.36-343.

6-22.97-105.4459.09-46.7636.12-128.41

724.18-105.44171.11100.68195.29-81.26

830.07-105.44185.11132.39215.18-75.37

(三)剪力计算

M-M

公式(2.10)

作用在梁上的荷载有两种形式：

按三角形分布和荷载：

由板传来的恒载和活载：&+夕=30.16+88.2=118.36KN/m

等效均布荷载：

梁的自重：4=5.13+0.44=5.57KN/〃z

计算简图如下：

BCD

图2.8剪力计算的计算简图

①第一跨：

活荷载布置在第一和第三跨：

M=-96.92-105.44=-202.36KN-m

也8=0

M-M一20236-0

匕5二%+\一=%+U=%_32.12

活荷载布置在第一和第二跨：

M0R/A1=-96.92-246.72=-343.64AW-m

M.=0

M-M-34364-0

%=乂+=—=匕+皆=匕74.55

②第二跨：活荷载布置在第一和第二跨；