1、混凝土結構設計原理課程設計設計任務某二層建筑物，為現澆混凝上內框架結構(中間為框架承重，四周為墻體承重)，建 筑平面圖如下圖。試對樓蓋、樓梯和雨篷進行設計。二、設計資料1、建設地點：煙臺市區2、樓而做法：水磨石地而、鋼筋混凝土現澆板，20mm石灰砂漿抹底。3、層高：4.5m； rj：寬X高=3300mmX3000mm：縱向跨度Li=6900mm橫向跨度已2=7200皿： 樓梯位置見圖，樓梯尺寸自定。4、墻體為370nm磚砌體。5、建筑用途為儀器倉庫；樓而活荷載為8. 0/6. 0/5. 0 (kN/ m:)e6、材料：混凝上強度等級為C30,梁受力鋼筋采用HRB400級鋼筋，梁箍筋、板中鋼筋采

2、用HRB235級鋼筋，三、樓蓋的結構平面布置主梁沿縱向布置，次梁沿橫向布置。主梁的跨度為7. 2m,次梁的跨度為6.9m,主梁每 跨內布置兩根次梁，板的跨度為2. 4m, 1/1。,=6.9/2.4=2.875<3但是大于2,故可按單向板 設計。按跨高比條件，要求板厚h22400/40=60mm,對工業建筑的樓蓋板，要求h280mln,取 h=80mnic次梁截面高度應滿足八二10/181。/12=6900/186900/12:385575皿。考慮到樓面活載比 較大,因此截而高度取為h=550mm,截而寬度取為bEOOmm。主梁的截而高度應滿足h=lo/15k/10=7200/15、72

3、00/：L0=500720mni,取h=650mmc 截 面寬度取為b=300mm0四、計算書的計算過程L板的設計1.1荷載板的永久荷載標準值：水磨石而層100mm鋼筋混凝土板201nm石灰砂漿小計板的可變荷載標準值永久荷載分項系數取L 2,如附圖1軸線、的板屬于端區格單元板；軸線的板屬于中間區格單元板。0. 65kN/m20. 08 X 25=2kN/ m30. 02 X 17=0. 34 kN/ m22. 99kN/m38. OkN/ m3因樓而可變荷載標準值大于4.0 kN/m二，所以可變荷載分項系數應取1.3。于是板的永久荷載設計值g=2.99X 1. 2=3. 59 kN/ m:可變

4、荷載設計值q=8. 0X1. 3=10. 4kN/ m=荷載總設計值 g+q=13. 99kN/m=近似取為g+q=14. 0kN/m:1.2 計算簡圖次梁截面為200皿義550mm,現澆板在墻上的支承長度不小于100mm,取板在增上的支承長 度為120mme按塑性內力重分布設計，板的計算跨度：邊跨lf+h/2=2400-100-120+80/2=2220mm<L 0251n=2255mm取 lo=2220mm中間跨 1戶 L =2400-200=2200mm因跨度相差小于10隊可按等跨連續板計算，取五跨。取1m寬板帶作為計算單元，從左 到右節點編號依次為A,B,CC,B,A0單元中點處

5、的編號1, 2, 3, 2, 1。計算簡圖如附圖2“圖 1板的計算簡圖1.3 彎矩設計值由表11-1可查得，板的彎矩系數。=分別為：邊跨中，1/11:離端第二支座，一 1/11; 中跨中，1/16：中間支座，1/14,故：Mk一%二(g+q) 1%/11=14. 0X2. 22711= 6. 27kN mMc= - (g+q) 1V14= - 14. 0X2. 2714= -4. 84kN mM：= (g+q) l=0/16=14. 0X2. 2716=4. 24kN m這是對端區單向板而言的，對中間區格單向板，其Mc=- 4.84X0.8=-3.87kNmM：=0. 8X4. 24=3. 1

6、9kN m1.4 正截面受彎承載力計算環境類別為一級，C30混凝土，板的最小保護層厚度c=15mm取20mm。板厚80mm, %=80 20=60mm：板寬b=1000mm。C30混凝上，。廣1. 0, fc=14. 3N/mm: ： HPB235鋼筋，f7=210N/mm:o 則板的配筋計算的過程如下表。板的配筋計算截 面1B2C彎矩設計值(KN.m)6. 27-6. 274.24-4. 84%=M/（afb 層）0. 1220.1220. 0820. 094£二1-）1-240. 1310. 1310. 0860. 099軸線， 計算配筋(mm2 )535.2535.2351.4

7、404. 5實際配筋 (mnr )121904 =595.00120190A$= 595.0ioi9O=413.0<P01904 =413.0軸線計算配筋(加)a尸由kajjf 535.2 f y535.20.8X351. 4=281.10.8X404. 5=323. 6實際配筋 (mm1)0>10140A. =561.03O101404=561.0 a81404 = 359.0<I>81404=359.0J計算結果表明，支座截而的，均小于0.35,符合塑性內力重分布的原理;&/bh=359/(1000X80)=0 45此值大于0.45f"f產0.31

8、%,同時大于0.2%,滿足要求。2 .次梁設計按考慮塑性內力重分布設計。根據實際使用情況，樓蓋的次梁和主梁的可變 荷教不考慮梁從屬面積的荷載折減。2.1 荷載設計值永久荷載設計值板傳來永久荷載2.59x2. 4=7. 18KN/m次梁自重0. 2X (0. 5-0. 08) X25X 1.2=2. 52KN/m次梁粉刷0. 02X (0. 5-0. 08) X2X 17X1. 2=0. 34KN/m小計g=10.04KN/m可變荷載設計值q=6. 0X1.3X2.4=18. 72KN/m荷載總設計值g+q=28. 76KN/m2.2 計算簡圖次梁在轉增上的支承長度為240mmo主梁截面為300

9、mmX650mm0計算跨度：邊跨 I。= +t/2 =6900-120-300/2+240/2=6750mm<l. 025/“ =1. 025X6600=6765,取/o=675Omm中間跨 /0=/ =6900 - 300=6600因跨度相差小于10%,可按等跨度連續梁計算。次梁的計算簡圖如附圖2 “圖2次梁 的計算簡圖二3 . 3內力計算由表可分別查得彎矩系數和剪力系數。彎矩設計值M =-加8=(8 + /：/11 =28 76x6.752/11 =119.13KM mM2=(g+ <7)/j/16 = 28.76x 6.62/16 = 78 3OKN.mMe = 一(g +

10、q)/； /14 = -28.76 x 6.62/14 = -89.48KN剪力設計值匕=0.45（g + /心=0.45 x 28 .76x 6.63 = 85.81 KN =0.60（g + q）/nl =0.60x28.76 x 6.63 = 114.41 KN% = z. = o.55（g + q）ln2 = 0.55 x 28.76 x 6.6 = 104 40KN4 . 4承載力計算1)正截而受彎承載力正截面受彎承載力計算時，各支座計算按矩形截而，跨內按T形截面計算，翼緣寬度 取,=/3=7200/3=2400mm：又，= + %= 200+2200= 2400？，故取兒二2400

11、mnu 截面縱向鋼筋均布置一排。環境類別一級，C30混凝土，梁的最小保護層厚度c=25mmQ縱向鋼筋%二500-35=465皿。C30 混凝上，%=L0, & =1J. = 14.3N/wJj=i43N/2：縱向鋼筋采用HRB100鋼，/；=360N/?J,箍筋采用HPB235鋼，&=210N/加。正截面承載力計算 過程如表。經判別跨內截而均屬于第一類T形截而。截而1B2c彎矩設計值(KN.m)119. 13-119.1378. 30-89. 48a產 M/9fb 弋）或%=M /（afb寓）119.13xl06119.13 xlO678.30xl0689.48xl061x14

12、.3x2400x465=0. 0171x14.3x200x4402=0. 21514.3x2400x4652=0.01114.3x200x4652=0. 145£=1 - Ji - 2a0.0170. 245<0. 350.0110. 157<0. 35A=£bhoZ /v 或4=蜘跖4”731.4856.4501.6580.0選配鋼筋(mm2)2 ¥18+1 ¥18（彎）A = 7633T16+1T18 （彎）4 = 857.52 + 14+1 T 16（彎）A =5092T16+1T16 （彎）A = 603計算結果表明，支座界面的

13、63;均小于0.35,符合塑性內力重分布的原則：4 /(bh) = 509 /(200 x500) = 0.51 % ,此值大于0.45/； =0. 45X L 43/360=0. 18%,同 時大于0.2以 滿足最小配筋率的要求。2)斜截而受剪承載力斜截而受剪承載力計算包括：截而尺寸的復核、腹筋計算和最小配筋率驗算。驗算截面 尺寸：幻=小_力；=440-80=360mm,因鼠/? = 360/200=1. 8C4,截而尺寸按下式驗算：0.25/3Jcbh() = 0.25 x 1 x 14.3x200 x4640 = 314.60xl03 N> Vmax = 114.41KN 截面尺寸

14、滿足要求。計算所需腹筋：采用小6雙肢箍筋，計算支座B左側截面。i V«=0. 7ftbho+ (1.25fnAs,ho) /S得S二 (1.25110 ) /(vBi - 0.7ftbh0)= ( 1.25X210X56.6X440 )/(114.41X 103-0.7Xl.43X200X440) =248. 36mm調幅后受剪承載力應加強，箍筋面積增加或者箍筋間距減小，取s=200mnu代入V>0,縱筋可不用彎起P!V,皿=0.24 4=0. 24X1.43/210=0. 163%Psv=56. 6/ (200X160) =0.177*>0.163%滿足要求。5 .主梁

15、設計主梁按彈性方法設計。5.1 荷載計算值為化簡計算，將主梁自重等效為集中荷載。次梁傳來的永久荷載 10. 04X6. 9=69. 28KN主 梁 自 重(含 粉 刷)(0. 65-0. 08X0.3X2.4X25X1. 2+0. 02 X (0. 65-0. 08)X2X2.4X17X1. 2=13. 43KN永久荷載設計值G=69. 28+13.43=82. 71KN,取 G=83KN可變荷載設計值Q=5. 0 X 1. 3 X 2. 4 X 6. 9=107. 6KN 取 Q=108KN5.2 計算簡圖主梁按連續梁計算，端部支承在磚地上，支承長度為370mm:中間支承在400mmX 40

16、0mm 的混凝土柱上。其計算跨度邊跨 l =7200-200-120=6880mm ,因 0.0251. =172mm<a/2=185mm ,取/0=1. 025/“ +b/2= 1. 025X6880+400/2=7252mm,近似取/o=725Omm中跨/()二7200mm主梁的計算簡圖如附圖2 “圖3主梁的計算簡圖”5.3 內力設計值及包絡圖1)彎矩設計值彎矩：A=kfil0+k2Ql() 式中系數k3可由附表查得。Ml max = 0. 244X83X7. 25+0. 289X108X7. 25=373. 12KN. m崎/ =一0 267X83X7. 25-0. 311X108

17、X7, 25-160. 67-243. 51-404. 18KN. mM2 max = 0. 067X83X7. 2+0. 200X83X7. 2=40. 04+156. 60=196. 64KN. m2)剪力設計值剪力V二勺G + 勺。式中系數均差附表可得。V. max = 0733 x83 + 0.866 xlO8 =60. 84+93. 53=154. 37KN=-l. 267X83-1. 311X108= - 246. 75-rm” = L 0X83+1. 222X 108=83+131. 98=214. 98KNZJf .liiaX3)彎矩、剪力包絡圖彎矩包絡圖：第1、3跨有可變荷載

18、，第二跨沒有可變荷載由附表知，支座B或C的彎矩值為：Mh=Mc=-Q. 267 X83X7. 25-0. 133 X108 X 7. 25= - 264. 81KN. m在第1跨內以支座彎矩=0, Mb =264.81KN.m的連線為基線，作G=83KN, Q=108KN的簡支梁彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處彎矩值分別為：1，肛 1264.81.-(G+Q) / +A = _ (83+108) X7. 25-=373. 31KN/m3。333-(G+Q)" + 也=1 (83+108) X 7. 25- 2x26481 =285. 04KN. m3° 3

19、33在第2跨內以支座彎矩二一264.81KN. m,=-264. 81KN. m的連線為基線，作G=83.KN,Q=0的簡支彎矩圖，得集中荷載作用點處的彎矩值：LgL.+M=-X 83X7. 2-264. 81= - 65. 61KN. m3 ° b 3第1、2跨有可變荷載，第3跨沒有可變荷載第1跨內：在第1跨內以支座彎矩用八二0,=-404.18心.11)的連線為基線，作G=83KN,Q=108KN的簡支梁彎矩圖，得第1個集中荷載和第2個集中荷載作用點處彎矩值分別為:M 1404 18-(G+Q) L + !L = - (83+108) X7. 25-=326. 86KN. m3。

20、333-(G+Q) / +也=1 (83+108) X7. 25-2x40418 =192. 13KN.m3° 333在第2跨內：Mc = -0. 267 X83X 7. 25-0. 089X 108 X 7. 25= - 230. 35KN. mo 以支座彎矩- 404. 18KN.m>=-230. 385KN. m的連線為基線，作G=83KN, Q=108KN的簡支梁彎矩圖，得1、212(G + Q) += - (83+108)X7. 25-230. 35+- (-404.18+230. 35)=115. 35KN. m1 /、211-(G +(2)/0+Mc+-GWB-M

21、r) = T (83+108)X7. 25-230. 35+- (-404. 18+230. 35)=173. 29KN.m第2跨有可變荷載，第1、3跨沒有可變荷載Mh=Mc=-Q. 267X83X7. 25-0. 133X108X7. 25= - 264. 81KN. m第2跨兩集中荷載作用點處的彎矩為：-(G + 2)Io+Mb = - (83+108) X7. 25-264. 81=196. 77KN. m (與 前面 計 算 的 32. max = 196.64接近)第1、3跨兩集中荷載作用點處的彎矩分別為：-1 u 1 1一 G/。+ Mg 二一 X 83 X 7. 25一一 X 2

22、64. 81=112. 31KN. m3°3'331 912-G/o+-M =-X83X7. 25-X264. 81=24. 04KN. m3°3'33彎矩包絡圖如圖：附圖彎矩及剪力包絡圖第1跨匕.max=154. 37KN;過第1個集中荷載后為154. 37-83-108=-36. 63KN：過第2個集中荷載后為-36. 63-83-108=-227. 63KN,K/n =- 246. 75KN；過第1個集中荷載后為-246.75+83+108= - 55.75KN：過第2個集中荷載后為-55. 75+83+108=135. 25KN。第2跨Krmi =2

23、14. 98KN：過第 1 個集中荷載后為214. 98-83=131. 98KN«當可變荷載僅作用在第2跨時VBr=l. 0X83+1. 0X108=191KN：過第 1 個集中荷載后為 191-83-108=0。.剪力包絡圖如圖:4. 4承載力計算1)正截面受彎承載力跨內按T形截面計算，因8=h,= 80/615=0. 13>0. 1 ,翼緣計算寬度按/3 = 6.9/3 = 2.36和+ s“=6. 6m中較小確定，取b,=2. 3m,取玲)=650-35=615皿)。判別T 形截而類型. hf60 a,ajeb,hf(h()一一-)=1-0X14. 3X2300X80X

24、 (615- ) /106=1539. 3> A/,故22屬于第一類T形截面。B支座邊的彎矩設計值Mg=8ms,一%/2=-404. 18+191X0. 30/2= - 375. 53KN. m0 縱 向受力鋼筋除B支座截面為2排外，其余均為1排。跨內截面為第一類T形截而。正截而受彎承 載力的計算如表。截而1B2彎矩設計值 (KN.m)373. 12-404. 18196. 64-65. 61%=M /（a必用或373.12x1（）6-q1x14.3x2300 x6152.030:）404.18xl06196.64xl06 二65.61x10°14.3x300x5802 =0.

25、 28014.3x2300 x61520.01614.3x300x612=0. 040九=（l + Jl-2a“為9850. 8320. 9920. 980A ="/（/%）1710.92326. 6895.3302.4選配鋼筋(mm?)2y20+322 （彎）4=1768320+3 - 25（彎）4=26132y20+1-20 （彎）A =9412y14A =3082)斜截面受剪承載力驗算截面尺寸： 九二% -%=580-80=500mm,因 院/b=500/3001. 67<4,截面尺寸按下式驗算: 0. 25 件fbho=0. 25X1X14. 3X300X580=622

26、. 05 X 103KN>ax,截面尺寸符合要求。計算所需腹筋：采用4）86200雙肢箍筋，匕、=0. 7 裁% + L25/v, /?0 =0.7X1. 43X210X580+1. 25X210X X580=250.76KN，匕皿*，5的%,皿、均小于匕,，即無需設彎起鋼筋。驗算最小配箍率：p、.=0. 17%>0. 24-=0. 24 X - =0. 163%,滿足要求。bs 300x200fyv 210次梁兩側附加橫向鋼筋的計算：次梁傳來的集中力月=69. 28+108=178KN, /?, =650-500=150mm,附加箍筋布置范圍 s=2匕+36 =2X150+3X2

27、00=900mm,取附加箍筋<l>8®200雙肢，則在長度s內可布置附加箍筋 的排數，！n=900/200+l=6排，次梁兩側各布置3排。另加吊筋1小18, Asl） =254. 5mm,則： 2f AM sine + 磯A4=2X360X254. 5X0- 707+6X2X210X50. 3=129550. 68+126765=25 6.3X1O3>力，滿足要求。因主梁腹板高度大于450mln,需在梁側設置縱向構造鋼筋，每側縱向構造鋼筋的截而面 積不小于腹板面積的0.1舟,其間距不大于200mm。現每側配置2小14, 308/ （ 300義570） =0.18%&

28、gt;0. 1%,滿足要求。5.樓梯設計5.1 樓梯板的設計取板厚 h=150mm。踏板尺寸 150nmX 300mm,板的斜傾角 tan a =150/300=0. 5, cos a =0.894。可取Im板寬帶計算。樓梯平而圖如圖附圖樓梯平面圖（1）荷載計算樓梯板的計算列于表中，恒荷載分項系數九二1-2；活荷載分項系數二1.3。總荷載設計值：1.2X7. 43+1.3X8.0=19. 32KN梯段板的荷載荷載種類荷載標準值（KN/m）恒荷載水磨石而層(0.3+0. 15)X 0. 65/0. 3=0. 98三角形踏步0.5 X 0.3 X 0. 15 X25/0, 3=1. 88混凝土斜板

29、0. 15X25/0. 894=4. 19板底抹灰0. 02X17/0. 894=0. 38小計7.43活荷載8.0(2)截面設計板水平計算跨度/ =4200mm,彎矩設計值加P/j/10=19.32X4. 2710=34. 08KN Mo板的有效高改 ho=15O mm-30mm-120mmMa,=-=34. 08X107(1. 0X14. 3X1000X120:)=0. 166afb*兀=0.5(1 + Jl-2q) =0. 909=1487. 8/?/n2M 34.08xl06" % 0.909x210x120選配小 1275, A =1503mm2A分布筋每級踏步1根”8。5

30、. 2平臺板的設計設平臺厚度h=80mm,取1m寬板帶計算。荷載計算平臺板的荷載計算列于表中。平分板的荷載荷載種類荷載標準值（KNX）恒水磨石面層0. 65荷70mm厚混凝土板0. 08X25=2. 00載板底抹灰0. 02X17=0. 34小計2. 99活荷載8.0總荷載設計值P=L 2X2. 99+1. 3X8. 0=13. 99KN(2)截面設計平臺板的計算跨度/（）=1.6". 2-0.2/2+0. 12/2=1. 76m °彎矩設計值亞z：o. 1X13. 99X 1.762 =4. 33KN. m。板的有效高度九)二80-20=60mm。j。q Oa =7 =

31、.二0. 084, i+算 / = 0.5(1 + J1-26? ) =0. 956a£b站 1.0x14.3x1000 x602八丫 A,=4.33xl06九/；% 0.956x210x60二359.52,選配小8140,（3）梯段板和平臺配筋如圖附圖梯段板和平臺配筋圖5. 3平臺梁設計設平臺梁截而尺寸為200nlmX350nmu（1）荷載計算平臺梁荷載計算列于表中。平臺梁的荷載荷載種類荷載標準值（KNM）梁自重0.2X (0. 35-0. 07)X25=1.4恒梁側粉刷0.2X (0. 35-0. 07)X2X17=0. 19荷平臺板傳來4. 33X1.8/2=3. 90載梯段板

32、傳來7. 43X4. 5/2=16. 72小計21.21活荷載8. 0X (4. 5/2+1. 8/2) =20. 20總荷載設計值P=L 2X22. 21+1. 3X25. 20=59. 41KN/m(2)截面設計計算跨度/o=L05/=L 05X (3. 6-0. 24)二3. 53m。彎矩設計值妒；二59. 41X 3.53? /8=95. 54KN. m剪力設計值V=;pl =59. 41X3. 36/2=99. 81KN截而按倒L形計算，/?,二b+5h； =200+5X80=600mm,梁的有效高度%=350-35=315mnu經判別屬第一類T形截而a、二95.54x10二0.11

33、,計算得 y = 0.5(1 +=0. 94295.54X106s 1.0xl4.3x600x3152八 、5=894. 6/wr,選配3e20, A=941/?2A ='7J/。 °942x360 x 315選配e8200的箍筋，則斜截而受剪承載力匕，= O.7/?/jo +1.25人/z()=0. 7X1.43X200X315+1. 25X210X X315=104. 65KN> 99. 81KN滿足要求，（3）樓梯平臺梁的配筋圖如圖附圖樓梯平臺梁配筋圖6.雨篷設計6.1 雨篷板承載力計算取1米板寬為計算單元，按懸壁板進行承載力計算1 .荷載及內力計算恒荷載設計值：

34、(取平均板厚 80mm) : (0.08x 25 + 0.02x 20 + 0.02x 17)x 1.2 = 3.288施工或檢修集中荷載1.4* 1.0 = 1.4SV板的計算跨度，則板固端彎距為M = 05ql： + Fl0 = 0.5x3.288 xL22 + 1.4x 1.2 = 4.0474kNjn2 .正截面受彎承載力計算= 0.044,得今=.9775M 4.0474 xlO6 a =-雨篷板根部板厚 = 100?,設'-_ 14.3xl000x802A,=勤鳳=1437加/選用。6/8200,實際的A, =196>143.77/符合要求。分布鋼筋采用。602006

35、. 2雨篷梁計算梁截面尺寸為 =370mm.h = 400,設 a = 35，則兒=400 -35 = 365mm1 .荷載及內力計算梁自重1.2*(0.06*0.06 + 0.4*0.37)*25 = 4.548kN/？20mm 厚梁粉刷重1.2x0.02x(0.3 + 0.4)x17 = 0.286攵N/m梁上破砌體重雨篷板傳來的均布荷載雨篷傳來的集中荷載1.2x(0.37x19 + 0.02 x 17) x 3.3 / 3 = 9.73攵 N/ m3.288xL2 = 3-94&N/ ?Z18.5MN/ 71.4kN雨篷梁的計算跨度取/。= 1.05。= L05 * 3.3 = 3.465?彎矩：M = 1 /8q(； +1/4F/O2 =l/8xl8.51x3.4652 +l/4xl.4x3.465 = 28.99MN/m剪力：V = l/2/n+l/2x3.3xF = l/2x 18.51 x3.3 + l/2x3.3xl.4 = 32.642A:N雨篷板均布荷載恒荷載對雨篷梁產生的力矩為：M(l = (。)= 3.288 xl.2x(1.2 / 2 + 0.185) = 3.097 kN.皿 m雨篷板集中荷載對雨篷梁產生的力矩為： =&#