建筑结构楼盖设计课程设计

时间：2021-02-03 20:26:08 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　钢筋混凝土楼盖 课程设计

　 题目：

　某轻工厂房楼盖 2-2

　 院（系）：土木建筑工程学院 专业班级：

　 学

　号：

　 学生姓名：

　 指导教师：

　 起止时间：

　 课程设计（论文）任务及评语

　院（系）：土木建筑工程学院

　 教研室：结构教研室 学 号

　 学生姓名

　 专业班级

　 课程设计（论 文）题

　 目 某轻工厂房楼盖 2-2

　课程设计（论文）任务 任务：

　1 某轻工厂房为多层内框架结构，现浇钢筋混凝土肋形楼盖，砖砌体承重外墙厚370mm,钢筋混凝土柱尺为 400mm×400mm，建筑平面 31.5m×20.7m。不考虑楼、电梯间。

　2.楼面做法 40mm 厚水泥砂浆面层，容重为 24kN/m3 ；钢筋混凝土现浇板结构层，钢筋混凝土容重为 25 kN/m3 ；20mm 厚石灰砂浆抹底，容重为 17 kN/m 3 。

　3.可变荷载：板和次梁为 5.0kN/m2 ，主梁为 4.0kN/m 2

　4.材料 混凝土采用 C35； 梁和板中受力钢筋采用 HRB400 级，梁中箍筋采用 HPB300 级。

　四、设计内容 1.结构平面布置：确定柱网尺寸，布置结构构件（主梁、次梁）。

　2.现浇钢筋混凝土板及次梁的计算（其内力计用塑性内力重分布的方法）。

　3.现浇钢筋混凝土主梁的计算（其内力计算按弹性理论考虑）。

　4.绘制结构施工图 （1）

　绘制楼盖结构平面布置图（包括梁、板编号）； （2）

　板和次梁的配筋图； （3）

　主梁配筋图，主梁内力包络图及抵抗弯矩图； (4)

　钢筋表及必要的结构设计说明。

　指导教师评语及成绩

　成绩 平时进度 10% 计算书，图纸 80% 答辩 10% 合计

　 学生签字：

　指导教师签字：

　 年

　月

　日

　辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）

　 目

　录

　1、设计资料…………………………………………………………………1

　2、楼盖的结构平面布置……………………………………………………1

　3、板的设计…………………………………………………………………2

　4、次梁设计…………………………………………………………………4

　5、主梁设计…………………………………………………………………6

　6、参考文献…………………………………………………………………11

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　第 1 页 共 11 页 某轻工厂房的建筑平面如图 1 所示，环境类别为一类，楼梯设置在旁边的附属房间内。板和次梁均布活荷载标准值为 5kN/2m ，主梁均布活荷载标准值 4kN/2m ，楼盖拟采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。试进行设计，其中板、次梁按考虑塑性内力重分布设计，主梁按弹性理论设计。

　1.设计资料 (1)某厂房为多层内框架结构,现浇混凝土肋形楼盖。

　(2)楼面构造层做法：40mm 厚水泥砂浆面层,容重 24kN/3m ；钢筋混凝土现浇板结构层,容重 25KN/3m ；20mm 厚石灰砂浆抹底，容重 17kN/3m 。

　(3)活荷载：板和次梁活荷载标准值 5kN/2m ，主梁活荷载标准植 4kN/2m

　 (4)恒载分项系数 1.2,活载分项系数 1.3 和 1.4。

　(5)材料选用：混凝土采用 C35(cf =16.7N/mm2 ；tf

　=1.57N/mm2 )

　 钢筋：梁中纵向受力钢筋采用 HRB400 级(yf =360N/mm2 )

　 其余采用 HPB300 级(yf =270N/mm2 ) 2.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 6.9m，次梁的跨度为 6.3m，主梁每跨内布置两跟次梁，板的跨度为 2.3m， 8 . 2 3 . 2 / 6 . 601 02  l l ，因此可按单项板设计。

　按跨高比条件，要求板厚 h≥ mm 7 . 76 30 2300  ，对工业建筑的楼盖板，要求 h≥80mm ，取板厚 h=80mm。

　次梁截面高度应满足 h=ol /18～ol /12=350～525mm。考虑到楼面活荷载比较大，取 h=500mm。截面宽度取为 b=200mm。

　主梁截面高度应满足 h=ol /15～ol /10=460～690 mm。取 h=650mm。截面宽度取为b=300mm

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　第 2 页 共 11 页 6300 6300 6300 6300 630031500混凝土柱400*400次梁 200*500主梁

　300*650B5B2B1B3B2B1B4B5B1B2B3B2B1B4B66900 6900 690020700

　图 2

　 楼盖结构平面布置图 3.板的设计 轴线①～②、⑤～⑥的板属于端区单向板，轴线②～⑤的板属于中间区单向板。

　(1)荷载：

　40mm 厚水泥砂浆面层

　0.04×24×1=0.96kN/2m

　80mm 混凝土板自重

　25×0.08×1=2kN/2m

　20mm 厚石灰砂浆板底粉刷

　17×0.015=0.26kN/2m .

　 小计

　3.22kN/2m

　板的活荷载标准值：

　5 kN/2m

　恒荷载分项系数取 1.2；因楼面活荷载标准值大于 4.0 kN/2m ，所以活荷载分项系数应取 1.3。于是板的

　 面恒载设计值

　g=1.2×3.22 =3.86kN/2m

　面活载设计值

　q=1.3×5 =6.5kN/2m

　合计

　g+q=10.36kN/2m

　 进取 g+q=10.4kN/2m

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　第 3 页 共 11 页 （2）计算简图：

　次梁截面为 200mm×500mm，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。按内力重分布设计，板的计算跨度：

　边 跨 ：0l = /2nl h  =2300-100-120+80/2=2120mm ＜ 1.025nl =2132mm,

　 取0l =2120mm 中跨:

　 0l =nl =2300-100-100=2100mm 因跨度差<10%,说明可按等跨连续板计算内力, 取 1m 宽板带作为计算单元，计算简图如下图

　图 3

　板的计算简图 （3）弯矩设计值：

　由表可查得，板的弯矩系数m 分别为：边跨中，1/11；离端第二支座，-1/11；中跨中，1/16；中间支座，-1/14。故 m kN l q g M MB        25 . 4 11 12 . 2 4 . 10 11 ) (2 201 1 m kN l q g M C          28 . 3 14 1 . 2 4 . 10 14 ) (2 201 m kN l q g M       87 . 2 16 1 . 2 4 . 10 16 ) (2 201 2 这是对端区格单向板而言的，对于中间区格单向板，其CM 和2M 应乘以 0.8，分别为

　m kN M C       62 . 2 ) 28 . 3 ( 8 . 0

　m kN M     30 . 2 87 . 2 8 . 02 （4）正截面承载力计算：

　环境类别一类，C35 混凝土，板的最小保护层厚度 C=15mm,板厚 h=80mm, 0h =80-20=60mm；板宽 b=1000mm。，α=1.0，cf =16.7N/mm2 ，tf =1.57N/mm2 ；HRB400钢筋，yf =360N/mm2 。连续板各截面配筋计算见表 1。

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　第 4 页 共 11 页

　 连续板各截面配筋计算

　表 1 截面

　1 B 2 C 弯矩设计值（ m kN  ）

　4.25 -4.25 2.30 -2.62 21 0/s CM f bh   

　0.071 0.071 0.038 0.044 1 1 2s    

　0.074 0.074 0.039 0.045 轴线 ①-② ⑤-⑥ 计算配筋 0/S c yA bh f f  

　206.0 206.0 108.6 125.3 实际配筋 （2mm ）

　6/8@150 262 SA

　6/8@150 262 SA

　6/8@150 262 SA

　6/8@150 262 SA

　轴线 ②-⑤ 计算配筋 0/S c yA bh f f  

　206.0 206.0 0.7×108.6 =76.02 0.7×125.3 =87.71 实际配筋 （2mm ）

　6/8@150 262 SA

　6/8@150 262 SA

　6/8@150 262 SA

　6/8@150 262 SA

　计 算 结 果 表 明 ，均 小 于 0.35 ， 符 合 内 力 重 分 布 的 原 则 ；% 33 . 080 1000262bhA S，此值大于 % 196 . 036057 . 145 . 0 45 . 0   ytff，可以；同时此值等于 0.2%，符合要求。

　4.次梁设计 按考虑塑性内力重分布方法计算,取主梁的高 h=650mm,宽 b=300mm。根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的荷载折算。

　（1）

　荷载设计值

　恒荷载设计值 板传来恒荷载

　 3.86×2.3=8.88kN/ m

　次梁自重

　 0.2×（0.5-0.08）×25×1.2=2.52kN/ m

　次梁粉刷

　 0.015×（0.5-0.08）×2×17×1.2=0.26kN/ m

　小计

　g=11.66kN/ m

　活载设计值

　q=6.5×2.3=14.95kN/ m

　合计

　g+q=26.61kN/ m

　（2）计算简图 次梁在砖墙上的支承长度为 240mm。主梁截面为 300mm×650mm。

　计算跨度：边跨

　0l = /2nl a  =6300-120-300/2+240/2=6150mm ＜1.025nl =1.025×6030=6180mm, 取0l =6150mm

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　第 5 页 共 11 页 中跨 0l =nl =6300-300=6000mm 跨度差<10%，说明可按等跨连续梁计算内力计算，次梁计算简图如下图。

　图 4

　次梁计算简图 (3)内力计算

　由表分别查得弯矩系数和剪力系数。

　弯矩设计值：

　m kN l q g M MB      50 . 91 11 ) (20 1 m kN l q g M     88 . 61 16 ) (20 2 m kN l q g M C       73 . 70 14 ) (20 剪力设计值：

　m kN l q g Vn A    64 . 73 ) ( 45 . 01 m kN l q g Vn Bl    19 . 98 ) ( 60 . 01 m kN l q g Vn Br    28 . 89 ) ( 55 . 02 （4）承载力计算 a)正截面受弯承载力 正截面受弯承载力计算时，跨内按 T 形截面设计,翼缘计算宽度：

　中跨：

　l b f31" =6900/3=2300mm；又 "fb =b+ns =200+2100=2300 mm,故取"fb =2300mm。

　C30 混凝土，1

　=1.0， 0 . 1 C ，cf = 16.7N/mm2 ,tf

　=1.57N/mm2

　，纵向受力钢筋采用 HRB400，yf =360N/mm2 ,箍筋采用 HPB300，yf =270N/mm2 。经判别各跨内截面均属于第一类 T 型截面支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于下表。

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　第 6 页 共 11 页

　连续次梁正截面承载力计算

　 表 2 截面 1

　B

　2

　C M（ m kN  ）

　91.50 -91.50 61.88 -70.73 20"1/ h b f Mf c S  

　20 1/ bh f Mc s  

　0.011 0.129 0.008 0.100  =S 2 1 1  

　0.011 0.139 0.008 0.106 y c f sf f h b A /1 0"  

　y c sf f bh A /1 0  

　539.9 593.2 392.6 452.4 选配钢筋（2mm ）

　2 20

　2 20

　2 20 2 20 钢筋面积（2mm ）

　628 628 628 628 计算结果表明，支座截面均小于 0.35，符合内力重分布的原则；同时% 63 . 0500 200628bhA S，此值大于min  % 196 . 0 45 . 0 ytff同时大于 0.2%，满足最小配筋的要求。

　b）斜截面受剪承载力计算 验算截面尺寸：

　mm h h hf w380 80 460"0     ，因 4 9 . 1 200 380    b h w ，截面尺寸按下式计算：

　0025 bh f cc =0.25×1×16.7×200×460=384.1kN kN V 19 . 98max  ，故截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：

　验算是否需计算配筋：

　07 . 0 bh f t =0.7×1.0×1.57×200×460=101.1kN kN V 19 . 98 max   , 故各截面腹筋按构造配筋。

　S<56.6270/(0.24×1.57×200)=202.79mm

　所以取 6@200

　5.主梁设计 主梁按弹性理论计算。

　(1) 荷载设计值：为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。

　次梁传来的恒荷载

　 11.66×6.9=80.45kN 主梁自重 （主梁粉刷）

　{0.3×（0.65-0.08）×2.3×25×1.2+0.015×（0.65-0.08）×2.3×2×17}×1.2=12.60 kN 恒载设计值

　 G=93.05kN

　取 G=93kN 活载设计值

　 Q=1.4×4×2.3×6.9=88.87kN 总荷载

　 G+Q=181.87kN。

　(2)计算简图 主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为 370mm，中间支承在 400mm×400mm 的混凝土柱上。其计算跨度：

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　第 7 页 共 11 页 边跨：

　nl  6900-200-120=6580mm，因 0.025nl =0.025×6580=164.5 mm〈a/2=185mm,

　取0l =1.025nl +b/2=1.025×6580+400/2=6945mm，近似取0l =6940mm。

　中跨:

　0l =6900mm。

　跨度差<10%,说明可按等跨连续梁计算内力计算，简图如下图

　图 5 主梁计算简图

　(3)内力设计值及包络图 a)弯矩设计值 弯矩

　0 2 0 1Ql k Gl k M   ，1k 、2k 由附表相应栏内查得。

　m kN M         73 . 335 94 . 6 87 . 88 289 . 0 94 . 6 93 244 . 0max , 1

　m kN M B           14 . 364 94 . 6 87 . 88 311 . 0 94 . 6 93 267 . 0max , m kN M         63 . 165 9 . 6 87 . 88 200 . 0 9 . 6 93 067 . 0max , 2

　 b)剪力设计值 剪力

　 3 4V k G k Q   ，3k 、4k 由附表相应栏内查得。

　kN V A 40 . 129 87 . 88 689 . 0 93 733 . 0max ,    

　kN V Bl 34 . 234 87 . 88 311 . 1 93 267 . 1max ,      

　kN V Br 60 . 201 87 . 88 222 . 1 93 0 . 1max ,    

　c）弯矩、剪力包络图 弯矩包络图：

　1)第 1、3 跨有活荷载，第 2 跨没有活荷载 由附表知，支座 B 或 C 或 D 弯矩 m kN M MC B            36 . 254 94 . 6 87 . 88 133 . 0 94 . 6 93 267 . 0

　在第一跨内以支座弯矩 0,AM  m kN M B    36 . 254 的连线为基线，作G=93kN,Q=88.87kN 的简支梁弯矩图，得第一个集中荷载和第二个集中荷载作用点处的弯矩值分别是：

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　第 8 页 共 11 页 m kNMl Q GB        94 . 335336 . 25494 . 6 ) 87 . 88 93 (313) (310 （与前面计算的 m kN M   73 . 335max , 1相近）

　m kNMl Q GB    15 . 25132) (310 在第 2 跨内以支座弯矩 m kN M B    36 . 254 ， m kN M C   36 . 254 的连线为基线作G=93kN，Q=0 的简支梁弯矩图，得集中荷载作用点处弯矩值分别为：

　m kN M GlB        22 . 39 36 . 254 94 . 6 9331310 2)第 1、2 跨有活荷载，第 3 跨没有活荷载

　在第 1 跨内：在第 1 跨内以支座弯矩的 m kN M A   0 ， m kN M B    14 . 364 连线为基线，作 G= 93kN，Q=88.87kN 的简支梁弯矩图，得第一个集中荷载和第二个集中荷载作用点处的弯矩值分别是：

　m kN      35 . 299314 . 36494 . 6 ) 87 . 88 93 (31 m kN     97 . 177314 . 364 294 . 6 ) 87 . 88 93 (31

　在第 2 跨内：

　m kN M C           91 . 225 9 . 6 87 . 88 089 . 0 9 . 6 93 267 . 0 。以支座弯矩 m kN M B    14 . 364 ， m kN M c    91 . 255 的连线为基线，作 G=93kN，Q=88.87kN的简支梁弯矩图，得第一个集中荷载和第二个集中荷载作用点处的弯矩值分别是：

　m kNM M M l Q GC B C            24 . 90 ) 91 . 255 14 . 364 (3291 . 255 9 . 6 ) 87 . 88 93 (31) (32) (310 m kNM M M l Q GC B C            31 . 126 ) 91 . 255 14 . 364 (3191 . 255 9 . 6 ) 87 . 88 93 (31) (31) (310 3)③第 2 跨有活荷载，第 1、3 跨没有活荷载

　 m kN M MC B            36 . 254 94 . 6 87 . 88 133 . 0 94 . 6 93 267 . 0

　第 2 跨两集中荷载作用点处弯矩值分别为：

　m kN M l Q GB        94 . 163 36 . 254 9 . 6 ) 87 . 88 93 (31) (310 （与前面计算的2,maxM =65.63KN.m 相近）

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　第 9 页 共 11 页 第 1，3 跨两集中荷载作用点处弯矩设计值分别为：

　 m kNMGlB        11 . 129 36 . 254319 . 6 93313 310 m kNMGlB        33 . 44 36 . 254329 . 6 933132310

　剪力包络图：

　 ① 第一跨

　 kN V A 45 . 129max , ； 过第 1 个集中荷载后为 129.40-93-88.87=-kN;过第 2个集中荷载后为 52.47-93-88.87=-234.34kN。

　 kN V Bl 34 . 234max , ；过第 1 个集中荷载后为-234.34+=-52.47kN；过第 2个集中荷载后为-52.47+93+88.87=129.40kN。

　② 第二跨

　 kN V Br 60 . 201max , ； 过第 1 个集中荷载后为 201.60-93=108.6kN。

　当活荷载仅作用在第 2 跨时 kN V Br 87 . 181 87 . 88 0 . 1 93 0 . 1      ；过第一个集中荷载后为 18.87-93- 88.87=0。

　B A(b)(a)-254.3644.33129.11-364.140201.60181.87234.34234.3452.4752.47129.40192.40335.94251.15164.84108.6 弯矩.剪力

　包络图

　（4）承载力计算

　 a)正截面受弯承载力 跨内按 T 型截面计算，因 1 . 0 13 . 0 610 800"   h b f ，翼缘计算宽度按

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　第 10 页 共 11 页 m l 3 . 2 3 9 . 6 3   和 m s bn6   中较小值确定，取 m b f 3 . 2"

　B支座边的弯矩设计值 m kNbV M MB B        51 . 40024 . 087 . 181 14 . 36420 max , 纵向受力钢筋均为一排布置，跨内截面经判别均属第一类 T 形截面。正截面受弯承载力计算列于下表

　主梁正截面承载力计算

　截面 1 B 2 弯矩设计值 M 335.73 -364.14 165.63 20"1/ h b f Mf c S  20 1/ bh f Mc s   0.023 0.205 0.012 2 / ) 2 1 1 (s sa r    0.988 0.884 0.944 ) /(0h f r M Ay s s

　1547.4 1923.1 758.8 选配钢筋（2mm）

　2 22+2 25 As=1610 2 20+2 15 As=1923 2 22 As=760 计算结果表明，均小于 0.518，符合内力重分布的原则；% 389 . 0650 300760bhA S，此值大于min % 18 . 03603 . 1445 . 0 45 . 0   ytff，可以；同时此值大于 0.2%，符合要求。

　主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。

　b)斜截面受剪承载力 验算截面尺寸：

　截面尺寸按下式计算：

　 mm h h hf w515 80 595"0     ，因 4 74 . 1 300 515    b h w ，截面尺寸按下式计算：

　00.25c cf bh  =0.25×1×16.7×300×595=745.24kN kN V 34 . 234max  ，故截面尺寸满足要求。

　计算所需腹筋：

　采用双肢 200 @ 8  箍筋，0 07 . 0 hsAf bh f Vsvyv t CS  =276.98kN，大于各支座处最大剪力，故不需弯起钢筋。

　验 算 最 小 配 筋 率 ：

　辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）

　第 11 页 共 11 页 % 17 . 021057 . 124 . 0 24 . 0 % 17 . 0200 3003 . 50 2     yvt svsvffbhA ，满足要求。

　次梁两侧附加横向钢筋计算：

　次梁传来的集中力：

　kN F l 87 . 181 87 . 88 93    ， mm h 100 500 6501   ，附加箍筋布置范围 mm b h s 900 3 21   ，取附加箍筋双肢 200 @ 8  ，则在长度 s 内可布置附加箍筋的排数 6 1200900   m 排，次梁两侧各布置 3 排，另加吊筋 1 18，25 . 254 mm A sb  ，由公式  1 1sin 2sv y sb yA mnf A f  2×360×254.5×0.707+4×2×270×50.3=292.52kN>lF ，满足要求。

　因主梁的腹板高度大于 450mm，需在梁侧设置纵向构造筋，每册纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的 0.1%，其间距不大于 200mm，现每册配 2 14，配筋率 % 18 . 0570 300308>0.1%,满足要求。

　6. 参考文献 1. 华人民共和国住房和城乡建设部、 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局。

　《混凝土结构设计规范（GB50010-2010）》.北京：中国建筑工业出版社 (2011-05 出版)

　2. 中华人民共和国建设部、 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局。《结构荷载规范（GB50009-2001）》.北京：中国建筑工业出版社 (2006-11 出版) 3. 中华人民共和国住房和城乡建设部、 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局。《结构制图标准（GB/T 50105-2010）》.北京：中国建筑工业出版社 (2010-11出版)

　4. 浙江大学《结构静力计算手册》。北京：中国建筑工业出版社 (2009-12 出版)

　5. 建筑结构构造资料集编辑委员会《建筑结构构造资料集》。北京：中国建筑工业出版社 (2009-06 出版) 6. 唐岱新 孙伟民。《高等学校建筑工程专业课程设计指导书》。北京：中国建筑工业出版社 (2007-03 出版)