混凝土结构设计原理课程设计

混凝土结构设计原理课程设计一、设计任务 某二层建筑物，为现浇混凝土内框架结构（中间为框架承重，四周为墙体承重），建筑平面图如下图。试对楼盖、楼梯和雨蓬进行设计。二、设计资料 1、建设地点：烟台市区2、楼面做法：水磨石地面、钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底。3、层高：4.5m；门：宽高=3300mm3000mm；纵向跨度=7200横向跨度=7200；楼梯位置见图，楼梯尺寸自定。4、墙体为370mm砖砌体。5、建筑用途为光学加工；楼面活荷载为5.0/5.0/4.0（kN/ m2）。6、材料：混凝土强度等级为C30，梁受力钢筋采用HRB400级钢筋，梁箍筋采用HRB335级钢筋、板中钢筋采用HPB235级钢筋。三、楼盖的结构平面布置 主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁的跨度为7.2m，次梁的跨度为7.2m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.4m，l02/l01=7.2/2.4=3，故按单向板设计。 按跨高比条件，要求板厚h2000/40=50mm，对工业建筑的楼盖板，要求h60mm，取h=80mm。 次梁截面高度应满足h=l0/18l0/12=7200/187200/12=400600mm。截面高度取为h=500，截面宽度取为b=200mm。 主梁的截面高度应满足h=l0/15l0/10=7200/157200/10=480720mm，取h=650mm。截面宽度取为b=300mm。四、板的设计已如前述，轴线、的板属于端区格单元板；轴线的板属于中间区格单元板。1. 荷载板的永久荷载标准值： 水磨石面层 0.65kN/m2 100mm钢筋混凝土板 0.125=2.5kN/ m2 20mm石灰砂浆 0.0217=0.34 kN/ m2 小计 3.49kN/m2 板的可变荷载标准值 7.0kN/ m2 永久荷载分项系数取1.2，因楼面可变荷载标准值大于4.0 kN/ m2，所以可变荷载分项系数应取1.3。于是板的 永久荷载设计值 g=3.491.2=4.2 kN/ m2 可变荷载设计值 q=7.01.3=9.1kN/ m2 荷载总设计值 gq=13.3kN/ m22. 计算简图 次梁截面为200mm500mm，现浇板在墙上的支承长度不小于100mm，取板在墙上的支承长度为120mm。按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：边跨 l0=lnh/2=2400100120100/2=2230mm0.1，翼缘计算宽度按L/3=7.2/3=2.4mb+s=7.2m，取=2.4m。 纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其余均为1排。跨内截面经判别为第一类T形截面。正截面受弯承载力的计算如表。 截面 1 B 2弯矩设计值（KN.m） 468.8 -507.91 46.3 -81.19或=0.036=0.352=0.019=0.0500.9820.7720.9900.9742156.23150.91123.7376.5选配钢筋（）222+325（弯）A=2233328+325（弯）=3320222+125(弯)=1251225=982 2） 斜截面受弯承载力 验算截面尺寸： hw=h0h/f=58080=500mm，因hw/b=500/300=1.674 截面尺寸按下式验算： 0.25cfcbh0=0.25114.3300580=622.05kNVmax=310.14kN 截面尺寸满足要求。计算所需腹筋： 采用8150双肢箍筋， Vcs=0.7ftbh01.25fyvAsvh0/s=0.71.433005801.25300100.6 580/180=320.04kN Vmax=193.92kNVcs VBl,max=-310.14Vcs VBr,max=289.82kN0.1%满足要求。7、 楼梯设计：层高4.5m,踏步尺寸150mm300mm,采用C30混凝土，板采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB400钢筋。楼梯上均布活荷载标准值为1.梯段板设计板厚h=140mm，约为板长的1/30,板斜倾角tan=150/300=0.5, cos=0.894。可取1m板宽带计算。（1） 荷载计算恒荷载分项系数为1.2,活荷载分项系数为1.4。总荷载设计值：1.27.15+1.43.5=13.48KN 荷载种类荷载标准值（KNM）恒荷载水磨石面层（0.3+0.15）0.65/0.3=0.98三角形踏步0.50.30.1525/0.3=1.88混凝土斜板0.1425/0.894=3.91板底抹灰0.0217/0.894=0.38小计7.15活荷载3.5（2） 截面设计板水平计算跨度ln=4200mm,弯矩设计值 M=P/10=13.484.22/10=24.78KN. m。板的有效高度 h=140 mm-20mm=120mm。=23.78106/(1.014.31000120)=0.115=0.939=23.78106/(0.939210120）=1005。选配 12110，。 分布钢筋每级踏步1根82. 平台板设计.设平台厚度h70mm,取1m宽板带计算（1）荷载计算 平台板的荷载计算表 . 荷载种类荷载标准值（KNM）恒荷载水磨石面层0.6580mm厚混凝土板0.0725=1.75板底抹灰0.0217=0.34小计2.74活荷载 3.5总荷载设计值p1.22.74+1.43.5=8.19KN（2）截面设计平台板的计算跨度 l0=1600+200-200/2+120/2=1760mm弯矩设计值 M=Ph02/10=8.191.762/10=2.54KNM板的有效高度 =70mm-20mm=50mm。=2.54106/(14.31000502)=0.071，计算得 =0.963 ，=2.54106/(0.96321050)=251选配8200 ，As=251 3平台梁设计设平台梁尺寸200mm350mm荷载计算平台梁的荷载计算荷载种类荷载标准值（KNM）恒荷载梁自重0.2(0.35-0.07)25=1.4梁侧粉刷0.2(0.35-0.07)217=0.19平台板传来2.742.0/2=2.74梯段板传来7.154.2/2=15.02小计 19.08活荷载3.5(4.2/2+1.8.0/2)=10.5荷载设计值p1.219.08+10.51.4=37.60kN/m截面设计 计算跨度 =1.05=1.05(3.6-0.24)=3.53m弯矩设计值 M= P2/8=37.603.532/8=58.6KNm 剪力设计值 V= P/2=37.603.36/2=63.2KN 截面按倒L形计算 bf=b+5hf=200+570=550mm梁的有效高度 =350mm-35mm=315mm =1.014.355070（315-）/=154.2M=58.6KN.m，属于第一类T型截面 =58.6106/(1.014.35503152)=0.08=0.958= 选配 316，AS=537mm配置6200箍筋，则斜截面受剪承载力 Vcs=0.7ftbh01.25fyvAsvh0/s=0.71.43200315+1.2521056.6315/200=88.64KNV=63.2KN,满足要求。八、雨篷设计 1. 雨篷板承载力计算取1米板宽为计算单元，按悬壁板进行承载力计算(1) 荷载及内力计算恒荷载设计值：（取平均板厚80mm）: 施工或检修集中荷载 板的计算跨度，则板固端弯距为(2) 正截面受弯承载力计算雨篷板根部板厚设选用，实际的符合要求。分布钢筋采用2. 雨篷梁计算梁截面尺寸为设则（1）荷载及内力计算梁自重 20mm厚梁粉刷重 梁上砖砌体重 雨篷板传来的均布荷载 雨篷传来的集中荷载 1.4kN雨篷梁的计算跨度取弯矩：剪力： 雨篷板均布荷载恒荷载对雨篷梁产生的力矩为： kN.m/m雨篷板集中荷载对雨篷梁产生的力矩为：（2）截面承载力计算： 由于雨篷梁承受弯，剪，扭共同作用的构件，故先验算其截面尺寸及是否需按计算配置抗扭钢筋： 所以截面尺寸符合要求。只需按照构造要求配置钢筋受弯所需的纵向钢筋： 弯剪扭构件受扭纵向受力钢筋的最小配筋率应取： 且钢筋的间距不应大于200mm和截面的宽度。所以取两根14的三级钢，按构造配箍筋：（弯剪扭） 所以间距S300mm 3. 雨篷抗倾覆验算（1）倾覆力矩由图可知，雨篷总长度为4300mm。荷载设计值对计算倾覆点O产生的倾覆力矩按式计算，其中取：。 (2) 抗倾覆力矩 雨篷梁（包括粉刷）自重标准值： 雨蓬梁上砌体自重标准值： （ 恒荷载标准值总和： 雨篷的抗倾覆力矩设计值为： 所以满足要求。 选用，实际的符合要求。 分布钢筋采用。