混凝土结构课程设计

摘要本设计主要进行了结构方案中单向板肋梁楼盖设计。在确定框架布局后，先进行楼层间荷载代表值得计算，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩和剪力）。完成了板，次梁和主梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制，楼盖的设计完成了板的配筋和次梁与主梁的配筋计算。2023年12月10日课程设计任务书（一）课程设计目的本设计是混凝土结构设计原理中一个重要环节，对培养和提高学生的基本技能，启发学生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识具有重要作用。1了解钢筋混凝土结构设计的一般程序和内容，为今后从事实际设计工作奠定初步基础。2复习巩固加深所学的基本构件中受弯构件和钢筋混凝土梁板结构等章节的理论知识。3掌握钢筋混凝土肋梁楼盖的一般设计方法，诸如： （1）掌握单向板肋梁楼盖的结构布置、荷载传递途径和计算简图的确定； （2）掌握弹性理论和塑性理论的设计方法； （3）掌握内力包络图和材料抵抗弯矩图的绘制方法； （4）了解构造设计的重要性，掌握现浇梁板的有关构造要求； （5）掌握现浇钢筋混凝土结构施工图的表示方法和制图规定； （6）学习书写结构计算书；（7）学习运用规范。（二）设计资料某多层混合结构轻工仓库，其建筑平面如图所示，层高4.5m，房屋安全等级为二级，采用钢筋混凝土整浇楼盖，请进行梁、柱的布置并确定梁、板、柱截面尺寸，梁板的承载力计算及配筋，并绘制结构施工图。其平面图如附图所示，楼面荷载、材料及构造等设计资料如下：1、按使用要求不同，楼盖做法分两种类型：20mm厚水泥砂浆面层，钢筋混凝土现浇板，12mm厚纸筋灰板底粉刷；35mm厚水泥砂浆面层及水磨石地面，钢筋混凝土现浇板，12mm厚纸筋灰板底粉刷 ；2、柱网尺寸和楼面活荷载标准值，见附表；3、材料：混凝土强度等级选用范围C20C35，梁内受力主筋采用HRB335级、HRB400级钢筋，其余均用HPB300级、HRB335级钢筋，钢筋直径最大不超过25mm；注:该厂房无特殊要求，楼梯位于楼盖外部；每位同学以学号末两位数作为题号：建筑10（1）班同学楼面做法按类型；建筑10（2）班、管理10班按类型。（三）设计内容和要求1、板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力；主梁按弹性理论计算内力，并绘出弯矩包络图以及材料图。2、绘制楼盖结构施工图（1）楼面结构平面布置图（标注墙、柱定位轴线编号和梁、柱定位尺寸及构件编号）（比例1：1001：200）；（2）板配筋平面图（标注板厚、板中钢筋的直径、间距、编号及其定位尺寸）（比例1：1001：200）；（3）次梁配筋图（标注次梁截面尺寸及几何尺寸、钢筋的直径、根数、编号及其定位尺寸）（比例1：50，剖面图比例1：151：30）；（4）梁材料图、配筋图（按同一比例绘出主梁的弯矩包络图、抵抗弯矩图、模板图及配筋图），（标注主梁截面尺寸及几何尺寸、钢筋的直径、根数、编号及其定位尺寸）；（比例1：50，剖面图比例1：151：30）；（5）在图中标明有关设计说明，如混凝上强度等级、钢筋的种类、混凝土保护层厚度等。（四）设计要求1、计算书格式及书写步骤可参阅教材中的单向板肋梁楼盖设计例题。2、完成结构计算书一份。要求概念清楚，计算完整、准确，成果尽量表格化，并装订成册。（A4纸型打印，正文采用五号仿宋字，） 3、楼盖施工图二张。采用2#图纸，选择适当比例。要求内容完整，表达规范，字体工整，图面整洁。（要求手工绘制）4、在完成上述设计任务后，方可参加设计成绩评定。（五）参考文献1（GB50010-2023） 混凝土结构设计规范S. 北京：中国建筑工业出版社2（GB50011-2023） 建筑抗震设计规范S. 北京：中国建筑工业出版社3（GB50009-2001） 建筑结构荷载规范S. 北京：中国建筑工业出版社4（GB50068-2023） 建筑结构可靠度设计统一标准S. 北京：中国建筑工业出版社5 刘立新.叶燕华.混凝土结构原理M. 武汉：武汉理工大学出版社2023.7 第二版 6 白国良.王毅红.混凝土结构设计M. 武汉：武汉理工大学出版社2023.11 新一版课程设计计算书（一）楼盖结构平面布置及截面尺寸确定（1）楼盖结构平面布置确定主梁的跨度为7.2m,次梁的跨度为6.6m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.4m。（2）板厚的确定楼板按高跨比条件，板厚时，对于工业建筑的楼盖板，要求，取板厚h=80mm满足要求。（3）次梁尺寸的确定次梁的截面高度应满足,取h=450mm,截面宽度，取b=200mm。（4）主梁尺寸的确定主梁的截面高度应该满足，取h=700mm,则,取b=300mm。（5）柱尺寸的确定柱的截面尺寸选400mm400mm。（6）楼盖结构布置 楼盖结构布置如下图所示：25mm厚水泥砂浆+10mm厚水磨石面层80mm厚钢筋混凝土现浇板12mm厚纸筋灰板底粉刷803512楼盖做法详图(二)板的设计（按塑性内力重分布计算）(1)荷载计算楼盖做法如右图所示：35mm厚水泥砂浆面层及水磨石地面80mm厚现浇钢筋混凝土板 12mm厚纸筋灰板底粉刷 恒载标准值 活载标准值 荷载设计值应比较以下两种组合，并取较大值：由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合因此取(2)板的计算简图250120200200218022002200240024002400A80450板的实际结构图取1m板宽作为计算单元，板得实际结构如上图所示，次梁截面宽度b=200mm，现浇板在墙上的支承长度a=120mm，按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：边跨按一下两项较小值确定：所以边跨的计算跨度取中间跨度的计算跨度取板的计算简图下如图所示：22202200220022002220ABCCBA11222 板的计算简图（3）弯矩设计值因边跨与中跨的计算跨度相差，可按等跨连续板计算，由附表可查得板的弯矩系数，板的弯矩设计过程如下表：板的弯矩设计值的计算截面位置边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座1B2C弯矩系数a计算长度5.61-5.613.79-4.33（4）配筋计算板厚h=80mm，b=1000mm.C25混凝土，。板的受力钢筋选用HPB300级钢筋。对于轴线之间的板带，考虑到起拱作用，其中间跨中截面和中间支座C截面的弯矩设计值可以折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20%。板配筋过程见下表：板的配筋计算截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座在平面图上的位置5.61-5.613.790.83.79-4.33-0.84.330.1310.1310.0890.0710.1010.0810.9300.9300.9540.9630.9470.958372.4372.4245.2194.4282.2223.2选用钢筋10200102008150820081508200实际配筋面积（）393393335251335251经验算，配筋率，也大于0.2%，满足要求。(5) 板的配筋分布筋选用6200嵌入墙内的板面附加钢筋选用8200。a=/7=314mm，取350mm垂直于主梁的板面附加钢筋选用8200。a=/4=550mm板角构造钢筋:选用8200,双向配置板四角的上部。a=/4=550mm 由计算结果及板的构造要求，绘制板的配筋图，见图1.1(三)次梁的计算（按塑性内力重分布计算）（1）荷载计算板传来的荷载 次梁自重 次梁粉刷抹灰 恒载标准值 活载标准值荷载设计值应比较以下两种组合，并取较大值：由可变荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：因此取（2）计算简图由次梁的实际结构图可知，次梁在墙上的支承长度为a=240mm，主梁的宽度为b=300mm。 次梁的实际结构图25012030030063306300630066006600660080450120次梁的边跨计算跨度按以下两项较小值确定：所以次梁边跨的计算跨度取中间跨度的计算跨度取q = 32.14 kN/m次梁的计算简图64506300630063006450ABCCBA11222（3）内力计算因边跨与中跨的计算跨度相差，可按等跨连续板计算次梁的弯矩计算如下表：次梁的弯矩计算截面位置边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座1B2C弯矩系数a计算长度121.55-121.5579.73-96.48次梁的剪力计算如下表：次梁的剪力计算截面位置边支座离端第二支座左离端第二支座右中间支座AB(左)B(右)C剪力系数计算长度93.30124.39111.36111.36（4）正截面强度计算次梁跨中截面按T形截面计算边跨 取小值中间跨取小值支座截面按矩形截面计算判断截面类型C25混凝土，。纵向钢筋采用HRB400级钢筋。箍筋采用HPB300级钢筋。因此，边跨中和中间跨中截面都属于第一类T形截面次梁正截面强度计算截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座125.55-125.5579.73-96.48215020021002000.0280.3040.0190.2410.9860.8130.9900.8600.0280.5180.3740.5180.0190.5180.2800.5188351013546760选用钢筋218(直) 216（弯）218(直) 218（直）218(直) 112（弯）218(直) 214（直）实际配筋面积（）9111018640817也大于0.2%，符合要求。（5）斜截面强度计算，次梁斜截面强度计算如下表：次梁斜截面强度计算截面位置边支座离端第二支座左离端第二支座右中间支座AB(左)B(右)C93.30124.39111.36111.36截面满座要求按计算配筋箍筋直径和肢数6双支56.6307.1121.7162.9162.9实配间距（mm）100100100100弯矩调幅时要求的配筋率下限为：实际配筋率为：满足要求（6）次梁的配筋根据计算结果及次梁的构造要求，绘制次梁的配筋图，见图1.2(四)主梁的计算（按弹性理论计算）（1）荷载计算次梁传来的荷载 主梁自重 梁侧抹灰 恒载标准值： 活载标准值：恒载设计值： 活载设计值： （2）设计简图各跨的计算跨度为：主梁的实际结构如图所示，由图可知，主梁的端部支承在墙上的支承长度为a=370mm，中间支承在400mm400mm的混凝土柱上，其计算跨度按以下方法确定：240024002400240024006880680040072007200120250600AB 主梁的实际结构图 边跨的计算跨度因为所以边跨的计算跨度取中间跨的计算跨度取主梁的计算简图如下图所示：24522400ACBD11224527252224002400240024002400240072527200主梁的计算简图Q= 144.14 kNG= 82.08 kN（3）内力计算弯矩计算边跨： 中间跨：主梁弯矩计算如下表：主梁弯矩计算项次荷载简图恒载GG112aabABCD活载QQ1ABCD活载QABCD活载QQABCD活载QABCD内力组合+447.3347.4-296.8-98.4-98.4-296.8+99.2-0.7-296.8247.2247.2-296.8+384.6223-482.1139.2216-250.9+113.830.6-250.9216139.2-482.1最不利内力组合项次+组合值99.2-0.7-482.1-98.4-98.4-482.1组合项次+组合值447.3347.4-250.9247.2247.2-250.9剪力计算主梁剪力计算项次荷载简图恒载GG112aabABCD活载QQ1ABCD活载QABCD活载QQABCD活载QABCD内力组合+185.00-267.5082.08+41.00-123.20164.16+159.50-293.00258.18+47.40-116.80194.18最不利内力组合项次+组合值41.00-293.0082.08组合项次+组合值185.00-116.80258.20(4)主梁弯矩包络图主梁弯矩包络图见图1.4(5)正截面强度计算确定翼缘宽度边跨 取小值中间跨 取小值支座截面仍然按矩形截面计算判断截面类型取。则属于第一类T形截面截面强度计算按简支梁计算的支座剪力计算值主梁正截面强度计算截面边跨中B支座中间跨中447.3-482.1247.2-98.445.24447.3-436.9247.2-98.42417300240024000.0400.3080.0220.00870.9800.8100.9890.9960.0410.5180.3800.5180.0220.5180.0090.5182023.52378.21102.1435.6选用钢筋422(直)218(弯)422(直)225(弯)322 (直)218(直)实际配筋面积（）202925021140509 去中间跨中截面验算其承担负弯矩时的最小配筋率： 同时也大于0.2%，符合要求。(6)斜截面强度计算主梁斜截面强度计算截面位置A支座B支座左B支座右185.0293.0258.2截面满足要求按计算配筋箍筋直径和肢数6150双支按构造配筋287.4140.7弯起钢筋125125实配间距（mm）491491（7）主梁吊筋计算由次梁传给主梁的集中荷载为：则选用218满足配筋要求。（8）各种构造筋的布置根据计算结果及主梁的构造要求，绘制配筋图如图1.5参考文献1（GB50010-2023） 混凝土结构设计规范S. 北京：中国建筑工业出版社2（GB50011-2023） 建筑抗震设计规范S. 北京：中国建筑工业出版社3（GB50009-2001） 建筑结构荷载规范S. 北京：中国建筑工业出版社4（GB50068-2023） 建筑结构可靠度设计统一标准S. 北京：中国建筑工业出版社5 刘立新.叶燕华.混凝土结构原理M. 武汉：武汉理工大学出版社2023.7 第二版6 白国良.王毅红.混凝土结构设计M. 武汉：武汉理工大学出版社2023.11 新一版