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1、混凝土结构课程设计计算说明书设 计 题 目：学 院、 系：现浇楼盖及单层厂房结构设计 土木工程学院 专 业： 土木工程 学 生 姓 名： 陈德胜 班 级： 土082 学号08403100211 指导教师姓名： 蒋方成 职称 教授 最终评定成绩 2012年6月目 录第1章 绪论 3 1.1 设计目的 3 1.2 设计概述 3第2章 混凝土结构单向板肋梁楼盖设计 4 2.1 设计资料 42.2 结构平面布置 5 2.3 板的计算 52.4 次梁的计算 10 2.5 主梁的计算 15第3章 现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计 243.1设计资料 243.2 踏步板（TB1）的计算和配筋 243.3 楼梯斜梁
2、（TL2）的计算和配筋 263.4 平台板（TB2）的计算和配筋 273.5 平台梁（TL3）的计算和配筋 29第4章 厂房设计 324.1 设计资料 324.2 结构构件选型及柱截面尺寸确定 324.3 荷载计算 334.4 排架内力计算 374.5 内力组合 484.6 柱的截面设计 504.7 基础设计61结论69致谢70参考文献71第1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先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
3、本次设计共有三个设计组成，分别为混凝土结构单向板肋梁楼盖设计、现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计和金加工车间设计。混凝土结构单向板肋梁楼盖设计主要是针对板、次梁和主梁的设计。现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计主要是楼梯板、平台板和平台梁的设计。金加工车间设计主要是对柱子、牛腿和基础的设计。第2章 混凝土结构单向板肋梁楼盖设计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，梁侧抹灰15mm厚。2.楼面活荷载标准值： 10 KN/m2。3.材料：混凝土C25，梁内受力主筋采用HRB335级钢筋，其
4、余用HPB235级钢筋。4.板厚采用80mm，柱截面450mm450mm，主次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240mm。6.楼盖平面柱网尺寸示意图： 图1.1 梁板结构平面布置2.2结构平面布置结构平面布置如图2.3，主梁横向布置：跨度6600mm，间距6600mm；次梁纵向布置：跨度6600mm，间距2200mm.根据跨高比： 次梁 H=(1/121/18)L b=(1/21/3)h主梁 H=(1/81/15)Lb=(1/21/4)h取：次梁的截面尺寸 hb=450mm200mm主梁的截面尺寸 hb=700mm250mm2.3板的计算板按考虑塑性内
5、力重分布方法计算.板的，应按单向板计算。板的厚度按构造要求取h=80mm.板尺寸及支承情况图2.3所示. a)板的尺寸(b)计算简图图2.3 板的尺寸和计算简图2.3.1 荷载计算恒载标准值厚水泥砂浆面层： 厚钢筋混凝土板： 厚板底混合砂浆抹灰：合计： 楼面活荷载： 线恒荷载设计值： 线活荷载设计值： 合计： g+q=2.3.2 内力计算确定板的计算跨度：板伸入墙内边跨： 取 中间跨： 计算跨度差 （2.02m-2.00m）/2.00=1%10%，说明可按等跨连续板计算内力(为简化计算，统一取取。取宽板带作为计算单元，计算简图如图2.3（b）所示。表连续梁和连续单向板的弯矩计算系数支承情况截面
6、位置端支座边跨跨中离端第二支座离端第二跨跨中中间支座中间跨跨中梁、板搁支在墙上02跨连续：3跨以上连续：板与梁整体现浇梁梁与柱整体现浇表连续梁和连续单向板的剪力计算系数支承情况截面位置端支座内侧离端第二支座中间支座外侧内侧外侧内侧搁支在墙上0.450.600.550.550.55与梁或柱整体现浇0.500.55在相同均布荷载作用下的等跨度、等截面连续梁、板，结构各控制截面的弯矩计算公式：弯矩：式中 梁、板结构的计算跨度； 梁、板的恒荷载及活荷载设计值；梁、板结构的弯矩计算系数。在相同均布荷载作用下的等跨度、等截面连续梁、板，结构各控制截面的剪力计算公式：剪力： 式中 梁、板的净跨度； 梁、板的
7、恒荷载及活荷载设计值；梁、板结构的弯剪力计算系数。连续板各截面的弯距计算见表2.3.3表2.3.3连续板各截面弯矩计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内中间跨跨内中间支座弯矩计算系数4.2-4.8 2.3.3 截面承载力计算取 ，连续板各截面的配筋计算见表2.3.5。（考虑内拱作用，中间板降低）截面抵抗矩系数计算公式： 式中 截面抵抗矩系数； 荷载在该截面产生的弯矩； 截面的有效高度；矩形应力图系数；截面宽度；混凝土轴心抗压强度设计值。相对受压区高度计算公式： 式中 相对受压区高度； 截面抵抗矩系数。受拉区纵向受力钢筋的截面面积计算公式：式中 受拉区纵向受力钢筋的截面面积； 相对受压区高度
8、； 截面的有效高度；截面宽度； 混凝土轴心抗压强度设计值； 钢筋受拉强度设计值。注：1.计算现浇钢筋轴心受压及偏心受压构件时，如截面的长边或直径小于300mm，则表中混凝土的强度设计值应乘以系数0.8，当构件质量（如混凝土成型、截面和轴心尺寸等）确有保证时，可不受此限制。2.离心混凝土的强度设计值应按专门标准录用。截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内中间跨跨内中间支座弯矩计算系数6.0-6.04.2-4.8表2.3.5 连续板各截面配筋计算板带部位截面边区板带（，轴线间）中间区板带（轴线间）边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中
9、间支座6.0-6.04.2-4.86.0-6.04.20.8=3.36-4.80.8=-3.840.140-0.1400.098-0.1120.140-0.1400.078-0.0900.1520.1520.1030.1190.1520.1520.0810.095520520352407520520277325选配钢筋实配钢筋面积537537419419537537327327中间区板带轴线间，各内区格板的四周与梁整体连接，故中间跨跨内和中间支座考虑板的内拱作用，计算弯矩降低20%。连续板的配筋示意图见设计图纸。(参考教材)2.4次梁的计算次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。取主梁的梁高，梁宽。
10、次梁有关尺寸及支承情况见图4.1（a） （a）次梁的尺寸 （b）计算简图图4.1 次梁的尺寸和计算简图2.4.1 荷载恒载设计值由板传来： 次梁自重： 梁侧抹灰： 合计： 活荷载计算值由板传来： 合计： 2.4.2内力计算计算跨度边跨 取中间跨： 跨度差： 说明可按等跨连续梁计算计算内力。计算简图如图2.4（b）。连续次梁各截面弯矩及剪力计算分别见表2.4.1和2.4.2。表2.4.1 连续次梁弯矩计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座弯矩计算系数144.8-144.894.98-108.55表2.4.2 连续次梁剪力计算截面端支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧中
11、间支座外侧、内侧剪力计算系数0.450.60.550.55109.07145.43132.67132.672.4.3 截面承载力计算次梁跨内截面按T形截面计算，翼缘计算宽度为：边跨：离端第二跨、中间跨：梁高：翼缘厚：判别T形截面类型：按第一类T形截面试算跨内截面因此各跨中截面均属于第一类T型截面截面抵抗矩系数计算公式： 式中 截面抵抗矩系数； 荷载在该截面产生的弯矩； 截面的有效高度；矩形应力图系数；截面宽度；混凝土轴心抗压强度设计值。相对受压区高度计算公式： 式中 相对受压区高度； 截面抵抗矩系数。受拉区纵向受力钢筋的截面面积计算公式：式中 受拉区纵向受力钢筋的截面面积； 相对受压区高度；
12、截面的有效高度；截面宽度； 混凝土轴心抗压强度设计值； 钢筋受拉强度设计值。支座截面按矩形截面计算，第一内支座截面弯矩大，钢筋净距至少为，按两排纵筋考虑。取，其他中间支座按一排纵筋考虑，取。连续次梁正截面及斜截面承载力计算分别见表2.4.3和2.4.4表2.4.3连续次梁正截面承载力计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座144.8-144.894.98-108.550.0320.3530.0220.2640.0330.458V232000V232000V246900V73800V69300V69300V选用钢筋101101101101249108130149实配箍筋间距
13、200100130130配筋率验算： 满足要求2.5主梁计算主梁按弹性理论计算。柱高，柱截面尺寸为，主梁伸入墙内。主梁的有关尺寸及支承情况如图2.5（a）所示。 (a)（a）主梁尺寸（b）计算简图图2.5 主梁的尺寸及计算简图（见教材）2.5.1 荷载恒荷载设计值由次梁传来： 主梁自重（折算为集中荷载）：梁侧抹灰（折算为集中荷载）： 活荷载设计值： 合计： 2.5.2内力计算计算跨度:边跨： 中间跨： 跨度差为(6.64m-6.60m)/6.60m=0.61%10%，则可按等跨连续梁计算。由于主梁线刚度较柱的线刚度大得多（），故主梁可视为铰支柱顶上的连续梁，计算简图如图2.5（b）所示。在各种
14、不同分布荷载作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系数表进行,跨内和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算公式: 式中 内力系数； 每一个恒荷载设计值； 每一个活荷载设计值； 梁的计算跨度。在各种不同分布荷载作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系数表进行,跨内和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算公式: 式中 内力系数； 每一个恒荷载设计值； 每一个活荷载设计值。 式中各系数查表得到：表2.5.1主梁弯矩计算序号计算简图边跨跨内中间支座中间跨内-111.21(-388.62)211.79最不利荷载组合+487.07-302.41-132.12+69.45-302.41283.24+411.87-524
15、.83(-247.42)245.87+87.78-241.42(-524.83)245.87表2.5.2主梁的剪力计算序号计算简图端支座中间支座0-16.8最不利荷载组合+219.95311.6977.06+186.54311.13(223.92)307.72(114.44)+40.4114.44(307.72)223.92(311.13)图4.2 主梁的弯矩包络图及剪力包络图2.5.3 截面承载力计算主梁跨内截面按T形截面计算，其翼缘计算宽度为：，并取。判别T形截面类型：按第一类T形截面试算 跨内截面，故主梁跨中截面均属于第一类T形截面，中间支座截面（因支座弯矩较大考虑布置两排纵筋，并布置在
16、次梁主筋下面）。跨内截面在负弯矩作用下按矩形截面计算，取。主梁正截面及斜截面承载力计算见表2.5.3及2.5.4结构控制截面弯矩和剪力计算公式：式中 按简支梁计算的支座边缘处剪力设计值，； 作用于结构上的恒荷载与活荷载的设计值； 结构支座的宽度。表2.5.3 主梁正截面承载力计算截面边跨跨内中间支座中间跨跨内487.07-524.83283.24-132.1259.8465.03或0.0420.3390.024-0.0900.0430.120.4330.0240.095V597.975V597.975V190.691V178.689V178.689V选用箍筋101157157按构造配筋2042
17、73实配箍筋间距2502002004.5.4 主梁吊筋计算由次梁传至主梁的全部集中力为：则 选第3章 现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计3.1设计资料已知某多层工业建筑现浇钢筋混凝土楼梯，活荷载标准值为，踏步面层为厚水磨石，底面为厚混合砂浆，混凝土为C25，梁中受力钢筋为级，其余钢筋采用级，结构布置如图3.1所示：图3.13.2踏步板（TB1）的计算和配筋 3.2.1荷载计算 踏步尺寸，斜板厚，则截面平均高度为：。 恒荷载： 踏步板自重： 踏步面层重： 踏步抹灰重： 合计： 活荷载： 总计： 3.2.2内力计算 斜截面尺寸选用，则踏步板计算跨度为。斜板跨中正截面最大正弯矩计算公式： 式中 作用于斜板上
18、沿水平方向均布竖向恒荷载和活荷载设计值; 梯段斜板沿水平方向的计算跨度。由公式得： 踏步板跨中弯矩：3.2.3截面承载力计算 踏步计算截面尺寸：，截面抵抗矩系数计算公式： 式中 截面抵抗矩系数； 荷载在该截面产生的弯矩； 截面的有效高度；矩形应力图系数；截面宽度；混凝土轴心抗压强度设计值。相对受压区高度计算公式： 式中 相对受压区高度； 截面抵抗矩系数。受拉区纵向受力钢筋的截面面积计算公式：式中 受拉区纵向受力钢筋的截面面积； 相对受压区高度； 截面的有效高度； 截面宽度； 混凝土轴心抗压强度设计值； 钢筋受拉强度设计值。由公式，得：故踏步板按构造配筋，每个踏步板采用，取踏步内斜板分布钢筋。3
19、.3楼梯斜梁（TL2）的计算和配筋3.3.1荷载计算踏步板传荷载： 斜梁自重： 斜梁抹灰重： 总计： 3.3.2内力计算取平台梁截面尺寸，斜梁水平方向的计算跨度为：由公式得：斜梁跨中截面弯矩及支座截面剪力分别为：3.3.3承载力计算斜梁按T形截面进行配筋计算，取，翼缘有效宽度按倒L形截面计算。按梁的跨度考虑：按翼缘宽度考虑：按翼缘高度考虑：取 首先按第一类T形截面进行计算：由公式，得3.4平台板（TB2）的计算和配筋因为：，按单向板计算，应沿长边方向配置不少于短边方向25%的受力钢筋。板厚取，取1m宽板带进行计算。3.4.1荷载计算恒荷载标准值： 厚水磨石： 厚板： 厚底面混合砂浆： 线恒荷载
20、设计值：线活荷载设计值：3.4.2内力计算计算跨度： 由公式得：3.4.3承载力计算由公式，得选用。3.5平台梁（TL3）的计算和配筋设平台梁截面尺寸为。3.5.1荷载计算梁自重： 梁侧抹灰： 平台板传来的恒荷载： 合计： 由板传活荷载： 梯段斜粮传来的集中荷载：3.5.2内力计算计算跨度：取，平台梁按简支梁计算，计算简图如下：平台梁跨中截面弯矩及支座截面剪力分别为：3.5.3承载力计算按倒L形计算，宽度按倒L形截面计算。按梁的跨度考虑：按翼缘宽度考虑：按翼缘高度考虑：取 首先按第一类T形截面进行计算：由公式，得：选用（）。，按构造配筋，选双肢箍。第4章 厂房设计4.1设计资料1.金加工车间跨
21、度24m，总长60 m，柱距6 m。2.车间内设有2台200/50kN中级工作制吊车，其轨顶设计标高9.5 m。3.建筑地点：株洲市郊区。4.车间所在场地：低坪下1 m内为填土，填土下4 m内为均匀亚黏土，地基承载力设计值，地下水位-5.0 m，无腐蚀。基本风压，基本雪压。5.厂房中标准构件选用情况：（1）.屋面板采用G410（一）标准图集中的预应力混凝土大型屋面板，板重（包括灌浆在内）标准值，屋面板上做二毡三油，标准值为。（2）.天沟板采用G410（三）标准图集中的TGB771，板重标准值为。（3）.屋架采用G410（三）标准图集中的预应力混凝土折线型屋架YWJA21，屋架辎重标准值每榀。（
22、4）.吊车梁采用G425标准图集中的先张发预应力混凝土吊车梁YXDL68，吊车梁高1200 m m，翼缘宽500 m m，梁腹板宽200 m m，自重标准值根，轨道及零件重，轨道及垫层构造要求200 m m。（5）材料：A.柱：混凝土C30B.基础.混凝土C15C.钢筋.级。4.2结构构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度在之间，且柱顶标高大于，所以采用钢筋混凝土排架结构。为了是屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。厂房各主要构件选型见下表： 表4.1主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410（一）预应力混凝土
23、屋面板YWB2（包括灌浆在内）天沟板G410（三）预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）TGB681屋架G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度）YWJA241Aa每榀。吊车梁G323（二）钢筋混凝土吊车梁（吊车工作等级中级）DL9Z（中间跨）DL9B（边跨）根轨道连接G325（二）吊车轨道联结详图基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL3根由设计资料可知柱顶标高，轨顶标高为，设室内地面至基础顶面的距离为，则计算简图和吊车梁的高度求总高度H、下柱高度和上柱高度分别为： 根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可查表确定柱截面尺寸：表4.2柱截面尺寸及相应的计算参数 计算参数柱号截面尺寸面积惯性矩自
24、重A B上柱 下柱4.3荷载计算4.3.1恒载（1）屋面恒载两毡三油防水层： 厚水泥砂浆找平层： 厚水泥砾石保温层： 一毡两油隔气层： 厚水泥砂浆找平层： 预应力混凝土屋面板： 屋盖钢支撑： 合计： 屋架重力荷载为每榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值：（3）柱自重重力荷载设计值：A、B柱：上柱： 下柱：4.3.2屋面活荷载屋面活荷载标准值为，雪荷载标准值为，后者小于前者，所以仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为： 的作用位置与作用位置相同。4.3.3风荷载垂直于建筑物表面上的风荷载标准值计算公式：式中 基本风压，是以当地比较空旷平坦地面上离地高
25、统计所得的50年一遇平均最大风速为标准确定的风压值； 高度处的风振系数，对高度小于的单层厂房，取； 风荷载体型系数，是风吹到厂房表面引起的压力或吸力与理论风压比值，与厂房的外表体型和尺度有关，可根据建筑体型查得； 风压高度变化系数，根据所在地区的地面粗糙程度类别和所求风压处离地面的高度查得。根据厂房各部分标高及B类地面粗糙查表得：柱顶（标高）檐口（标高）屋顶（标高）可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：图4.1则用于排架计算简图上的风荷载设计值为：4.3.4吊车荷载吊车的参数为：， ，。根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图4.2所示。图4.2（1）吊车竖
26、向荷载（2）吊车横向水平荷载 作用于每一个轮子上的吊车荷载水平制动力计算公式：式中 每一个轮子作用在轨道上的横向水平制动力；横向水平制动系数； 吊车的额定起重量的重力荷载；小车的重力荷载。作用于拍架上的吊车横向的水平荷载设计值计算公式：式中 第个大车轮子的横向水平制动力；吊车梁传给柱的最大横向反力的标准值； 影响线数值。4.4排架内力计算该厂房为一跨等高排架，可用剪力分配法进行内力分析。其柱的剪力分配系数见表4.3：表4.3柱剪力分配系数柱号A 、B柱4.4.1恒荷载作用下排架内力分析恒荷载作用下排架的计算简图如图所示，图中的重力荷载及力矩M是根据下图确定：由图所示排架为对称结构且作用对称荷载
27、，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算式内力。柱顶不动支座反力可根据表所列的相应公式计算。对于A柱，则图4.3柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图4.4和轴力图分别见图4.5。图4.4图4.54.4.2屋面活荷载作用下排架内力分析AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图4.6所示。其中，它在柱顶及变阶引起的力矩为：；对于A柱，则图4.6 将R反向作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用与AB跨时的柱顶剪力：弯矩见弯矩图4.7，剪力剪力图4.8。图4.7 图4.84.4.3风荷载作用下排架内力分析（1）左吹风时计算简图
28、如图4.9所示。对于A柱，由表得：各柱顶剪力分别为：排架内力图如图4.10所示。图4.10（2）右吹风时计算简图如图所示。将图所示A柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图4.11所示。图4.114.4.4吊车荷载作用下排架内力分析（1）作用在A柱计算简图如图4.12所示。其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为：图4.12对于A、B柱，则 排架各柱顶剪力分别为：排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图4.13和4.14所示。 图4.13 图4.14（2）作用在B柱计算简图如图4.15所示。其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为：对于A、B柱，则排架各柱顶剪力分别为：排架各柱的弯矩图、轴力
29、图及柱底剪力值如图4.16和4.17所示。图4.15 图4.16 图4.17（3）作用于AB跨柱当AB跨作用于吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图4.18所示。对于A、B柱，由表得，则排架柱顶总反力为：各柱顶剪力为：排架各柱的弯矩图柱底剪力值如图4.19所示。当方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变。图4.18图4.194.5内力组合以A柱为例。表4.4A柱内力设计值汇总表柱号及正向内力荷载类别恒载屋面荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载作用在A柱作用在B柱左风右风序号 M15.1372.995-39.68-39.6824.828.30.244-38.440N308.46044.10 0 0 0 0M-43.906-8.030154.4700.95524.82830.244 -38.404N368.70044.1647.15135.45 0 0 0M21.9543.5466.182-87.333208.969241.623 -214.095N418.79044.1647.15135.45 0 0 0 V7.41.3-9.920-9.92020