混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

設(shè)計(jì)任務(wù)某二層建筑物，為現(xiàn)澆混凝土內(nèi)框架結(jié)構(gòu)（中間為框架承重，四周為墻體承重），試對樓蓋、屋蓋、樓梯、雨棚等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，對混凝土和鋼筋用量進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)資料建設(shè)地點(diǎn)：煙臺市萊山區(qū)樓面做法：水磨石地面，鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，20mm石灰砂漿板底抹灰。層高：4.5m；門：寬×高=3300mm×3000mm；樓梯位置見圖，樓梯尺寸自定；L1=L2=6000mm；柱截面尺寸為450mm×450mm，墻體為370mm磚砌體；建筑用途：光學(xué)加工；活荷載：均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（板，次梁，主梁）5.0/5.0/4.0（kN/m2），屋面雪荷載按煙臺地區(qū)考慮，為0.4kN/m2；混凝土強(qiáng)度等級C25；梁內(nèi)受力鋼筋為HRB335，板為HPB300，箍筋HPB300。樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置確定主梁沿橫向布置，次梁沿縱向布置，主梁與次梁的跨度相同，為L1=L2=6.0m。主梁每跨內(nèi)布置2根次梁，6.0/2.0=3≥3，故板按跨度2.0m的單向板進(jìn)行設(shè)計(jì)。板厚：按跨高比條件，要求板厚h≥2000/40=50mm，取板厚h=80mm。次梁截面尺寸：截面高度應(yīng)滿足h=l0/20～l0/12=300～500mm，取h=450mm；由h/b=2.0～3.0，截面寬取b=200mm。主梁截面尺寸：截面高度應(yīng)滿足h=l0/14～l0/8=430～750mm，取h=600mm；由h/b=2.0～3.0，截面寬取b=300mm。綜上，布置圖如上圖所示，樓梯雨棚圖另詳。

板的設(shè)計(jì)如上圖所見，除軸線②-⑤的板屬于中間區(qū)格單元板外，其余為端區(qū)格單元板。（1）荷載設(shè)計(jì)值板的恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：水磨石面層0.65kN/m280mm鋼筋混凝土板0.08×25=2kN/m220mm石灰砂漿板底抹灰0.02×17=0.34kN/m2小計(jì)gk=2.99kN/m板的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=5kN/m2由于主梁的約束作用gk'=gk+由可變荷載控制時(shí)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.2，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Q=1.3p=由永久荷載控制時(shí)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.35，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Q=1.3p=故取值p=9.84（2）計(jì)算簡圖次梁截面為200mm×450mm，現(xiàn)澆板在墻上的支承長度不小于120mm，取板在墻上的支承長度為240mm。因?yàn)閝/g=2.99/5=0.598>0.3，所以按塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)，板的計(jì)算跨度：邊跨lp=9.84kN/m2中間跨lp=9.84kN/m2（3）彎矩設(shè)計(jì)值由規(guī)范可查得，板的彎矩系數(shù)αmMM對端區(qū)格單向板MM對中間區(qū)格單向板，其MC和M2應(yīng)乘以0.8，分別為MM（4）正截面受彎承載力計(jì)算板厚h=80mm，h0=h-αs=80-20=60mm,板寬b=1000mm；C25混凝土，α板配筋計(jì)算過程如下表。截面1B2C彎矩設(shè)計(jì)值（kN·m）2.96-2.961.99-2.280.0690.0690.0460.053ξ=1-0.0710.0710.0470.054γ0.9650.9650.9770.973軸線①~②⑤~⑥計(jì)算配筋（mm2）A189.3189.3125.7144.6實(shí)際配筋（mm2）軸線②~⑤計(jì)算配筋（mm2）A194.7194.7100.5115.4實(shí)際配筋（mm2）?8@200?8@200?8@200?8@200計(jì)算結(jié)果表明，支座截面的ξ均小于0.35，符合塑性內(nèi)力重分布的原則；（5）板的配筋圖制繪分布筋選用?8@200嵌入墻內(nèi)的板面附加鋼筋選用?8@200，a＝l板角構(gòu)造鋼筋選用?8@200，雙向配置在般的四角的上部，a＝l4、次梁設(shè)計(jì)按考慮塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)。根據(jù)本車間樓蓋的實(shí)際使用情況，樓蓋的次梁和主梁的可變荷載不考慮梁從屬面積的荷載折減。

（1）荷載設(shè)計(jì)值永久荷載設(shè)計(jì)值板傳來永久荷載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小計(jì)gk板的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=5×由于主梁的約束作用gk'=gk+由可變荷載控制時(shí)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.2，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Q=1.3p=由永久荷載控制時(shí)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.35，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Q=1.3p=故取值p=22.45kN（2）計(jì)算簡圖主梁截面為300mm×600mm，次梁在磚墻上的支承長度為a=240mm。計(jì)算跨度：邊跨l中間跨l02P=22.45kN/mP=22.45kN/m

（3）內(nèi)力計(jì)算由表可分別查得彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)。彎矩設(shè)計(jì)值：MMM剪力設(shè)計(jì)值：VVV（4）承載力計(jì)算①正截面受彎承載力正截面受彎承載力計(jì)算時(shí)，跨內(nèi)按T形截面計(jì)算，其中hf‘=80mm經(jīng)判別式α1fc一排縱向鋼筋，αs=45mm，h0=h-αρ=0.45正截面承載能力計(jì)算過程如下表。截面1B2C彎矩設(shè)計(jì)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選配鋼筋（mm2）3B187633B187632B185092B18509②斜截面受剪承載力計(jì)算：斜截面受剪承載力計(jì)算包括：截面尺寸的復(fù)核、腹筋計(jì)算和最小配箍率驗(yàn)算。hw=h驗(yàn)算截面尺寸：0.25β0.7計(jì)算所需箍筋：采用A8雙肢箍筋，計(jì)算支座B左側(cè)截面，由Vcss=因?yàn)閂>0.7f驗(yàn)算最小配筋率：ρsv=滿足最小配箍率要求。計(jì)算表明經(jīng)濟(jì)配筋率在0.6%~1.5%，箍筋配置符合要求。5.主梁設(shè)計(jì)主梁按彈性理論設(shè)計(jì)。（1）荷載設(shè)計(jì)值為簡化計(jì)算，將主梁自重等效為集中荷載。次梁傳來永久荷載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小計(jì)gk可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=4.0×6.0（2）計(jì)算簡圖主梁按連續(xù)梁計(jì)算，端部支承在磚墻上，支撐長度為370mm；中間支撐在400mm×400mm的混凝土柱上。計(jì)算跨度：邊跨ln=6000-225-120=5655mm，因0.025中間跨l02

（3）內(nèi)力設(shè)計(jì)值及包絡(luò)圖。序號計(jì)算簡圖邊跨跨內(nèi)中間支座中間跨內(nèi)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最不利組合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

序號計(jì)算簡圖中間支座中間支座中間跨內(nèi)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)最不利組合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）承載力計(jì)算正截面受彎承載力計(jì)算時(shí)，跨內(nèi)按T形截面計(jì)算，其中hf‘=80mm經(jīng)判別式α1一排縱向鋼筋，αs=65mm，h0=h-αρ=0.45正截面承載能力計(jì)算過程如下表?？v向受力鋼筋布置均為一排。正截面受彎承載力的計(jì)算過程列于表。截面1B2彎矩設(shè)計(jì)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選配鋼筋（mm2）4B2215204B2215202B227602B22760主梁縱向鋼筋的彎矩和切斷按彎矩包絡(luò)圖確定②斜截面受剪承載力驗(yàn)算截面尺寸：hw=h0.25β0.7計(jì)算所需箍筋：采用A8雙肢箍筋，計(jì)由Vcss=查表箍筋間距不能大于250mm，故取s=200mm。驗(yàn)算最小配筋率：ρsv=滿足最小配箍率要求。次梁兩側(cè)附加橫向鋼筋的計(jì)算：次梁傳來的集中力h1s=2h1+3b=300+600=900mm經(jīng)檢驗(yàn)當(dāng)永久荷載其控制作用時(shí)，對應(yīng)位置處的彎矩和剪力的設(shè)計(jì)值均小于可變荷載其控制作用時(shí)的彎矩和剪力設(shè)計(jì)值，故主梁按可變荷載其控制作用時(shí)配筋。主梁附加筋計(jì)算。F=55.7+48=129.24kN，選取1B18可滿足配筋需求。主梁腹板高度hw=4556.樓梯設(shè)計(jì)：層高4.5m，開間4.0m，進(jìn)深6.0m，踏步150mm×260mm，梯井寬180mm。C25混凝土，板采用HPB300級鋼筋，梁縱筋采用HRB335，樓梯上均布荷載根據(jù)使用功能取qka=N=L=(因（1）梯段板設(shè)計(jì)板厚取h=l028=130mm，取h=150mm，踏步150mm×260mm，20mm厚的石灰砂漿板底抹灰，板傾角的正切tan荷載計(jì)算水磨石面層（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厚石灰砂漿板底抹灰0.02×17/0.866=0.39kN/m小計(jì)gk板的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk由可變荷載控制時(shí)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.2，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Q=1.4p=由永久荷載控制時(shí)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.35，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Q=1.4p=所以，踏步板由可變荷載控制，故取值p=14.05kN截面設(shè)計(jì)配筋計(jì)算ln=260×14=3640mm，h0M=1b=1000mm，A選配A10@130，As驗(yàn)算適用條件ρ=0.45f（2）平臺板設(shè)計(jì)設(shè)平臺厚度h＝80mm,取1m寬板帶計(jì)算。荷載計(jì)算平臺板的荷載計(jì)算見下表水磨石地面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厚石灰砂漿板底抹灰0.02×17=0.34kN/m小計(jì)gk板的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk由可變荷載控制時(shí)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.2，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Q=1.4p=由永久荷載控制時(shí)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.35，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Q=1.4p=所以，平臺由可變荷載控制，故取值p=8.49kN截面設(shè)計(jì)配筋計(jì)算l0=1800+80/2=1840mm，板的有效高度h0M=18plA選配A8@200，A驗(yàn)算適用條件ρ=0.45滿足要求。（2）平臺梁設(shè)計(jì)假設(shè)平臺梁尺寸200mm×350mm，計(jì)算跨度l=1.05l0=3970mm荷載計(jì)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厚梁側(cè)石灰砂漿抹灰0.02×(0.35-0.08)×2×17=0.184kN/m小計(jì)gk板的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=3.5由可變荷載控制時(shí)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.2，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Q=1.4p=由永久荷載控制時(shí)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.35，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Q=1.4p=所以，平臺由可變荷載控制，故取值p=39.27kN內(nèi)力計(jì)算彎矩設(shè)計(jì)值：M=剪力設(shè)計(jì)值：V=正截面承載力計(jì)算截面按倒L形計(jì)算驗(yàn)算截面尺寸：h0=hαsξ=1-As=選取3B22，Aρ=0.45f斜截面承載力計(jì)算0.25β0.7計(jì)算所需箍筋：采用A8雙肢箍筋，則Asv=ns=查表箍筋間距不能大于200mm，故取s=200mm。驗(yàn)算最小配筋率：ρsv=滿足最小配箍率要求。故選用A8@200，平臺梁配筋圖見大圖。7、雨蓬設(shè)計(jì)（1）雨蓬板的設(shè)計(jì)雨篷板挑出長度為l=1200mm，根部板厚h=110mm，板端板厚為50mm，雨篷板寬度取為3800mm，雨篷梁的截面尺寸取370mm×450mm，凈跨ln=3300mm。板頂20mm厚水泥砂漿，板底20mm厚石灰砂漿抹灰。雨棚板的計(jì)算1米板寬為計(jì)算單元，按懸臂板進(jìn)行載力計(jì)算。lo=1200荷載計(jì)算板自重（取平均板厚90mm）0.09×25=2.255kN/m板頂面20mm厚水泥砂漿0.02×20=0.4kN/m板底面20mm厚石灰砂漿0.02×17=0.34kN/m均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=2.99×施工和檢修集中荷載P=1KN集中荷載F=1.4×1=1.4KN板的計(jì)算跨度l

板的固端彎矩為：M=正截面受彎承載力計(jì)算。雨篷板根部板厚110mm，h0αγ選用φ8@160，As=314mm2＞244.6mm2符合要求。ft分布鋼筋采用φ8@200。（2）雨蓬梁設(shè)計(jì)h荷載及內(nèi)力計(jì)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梁上磚砌體重