钢筋混凝土课程设计计算书.doc

《混凝土结构设计原理》课程设计计算书

1、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石灰沙浆板底抹灰。
（3）活荷载：均布活荷载标准值4.0/4.0/4.0（KN/m2）（板，次粱，主梁）。
（4）材料：混凝土强度等级C35；梁内受力钢筋为HRB400，板为HPB300。
2、楼盖的结构平面布置
确定主梁的跨度为6.6m，次梁的跨度为7.2m，主梁每跨内布置2根次梁，次梁的间距为2.2m，l02/l01=7.2/2.2=3.3>3板为单向板。楼盖结构平面布置见图1
。
(1)按高跨比条件，要求板厚h≥2200/40=55mm，对工业建筑的楼盖板要求h≥70取h=80mm。
(2)次梁截面高度应满足。取。截面宽度满足b=h/3～h/2=500/3～500/2=167～250截面宽度取为。
(3)主梁的截面高度应满足，取。截面宽度取为。
3、板的设计
（1） 荷载
板的恒荷载标准值：
水磨石地面
钢筋混凝土板
板底石灰沙浆
小计
板的活荷载标准值：
恒荷载分项系数1.2；活荷载分项系数取1.3。于是板的
恒荷载设计值
活荷载设计值
荷载总设计值
因为,所以可按塑性内力分布计算。

（2） 计算简图
次梁截面为，取板在墙上的支承长度为。按内力重分布设计，板的计算跨度：
边跨，
中间跨
因跨度小于10%，可按等跨连续板计算，取五跨。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图2所示。

（3） 弯矩设计值
由表可查得，板的弯矩系数分别为：边跨跨中，1/11；离端第二支座，-1/11；中间跨跨中，1/16；中间支座，-1/14。故

这是对端区格单向板而言的，对于中间区格单向板，其MC与M2应乘以0.8，分别为：
MC=0.8 （-2.39）KN﹒m =-1.91 KN﹒m
M2=0.8 （ 2.09）KN﹒m = 1.67KN﹒m
（4） 正截面受弯承载力计算
环境类别一级，混凝土强度等级C35, 板的最小保护层厚度c=15mm,板厚80mm,h0=80-20=60mm;板宽b=1000mm, 混凝土，，，钢筋，。板配筋计算的过程列于表1。

截面
1
B
2
C
弯矩设计值(KN.m)
3.18
-3.18
2.09
-2.39

0.05
0.04
0.03
0.04

0.05
0.05
0.03
0.04
轴线
①~②
⑤~⑥
计算配筋（mm2）

200.4
200.4
133.6
152.2
实际配筋（mm2）

轴线
②~⑤
计算配筋（mm2）

200.4
200.4
0.8 133.6=106.9*
0.8 152.2=121.8*
实际配筋（mm2）

对轴线②~⑤间的板带，其跨内截面2、3和支座截面的弯矩设计值可折减 20%。为了方便，近似对钢筋面积乘0.8。
计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则，AS/bh=279/(1000×80)=0.349%,此值大于0.45ft/fy=0.45 1.57/270=0.26%,同时大于0.2%，满足最小配筋率。

4、次梁设计
按考虑内力重分布设计。根据健身中心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减。
（1）荷载设计值
恒荷载设计值
板传来恒荷载
次梁自重
次梁粉刷
小计
活荷载设计值
荷载总设计值
易知：，所以可用塑性内力重分布理论计算。
（2）计算简图
次梁在砖墙上的支承长度为250mm。主梁截面为。计算跨度：边跨取，中间跨
因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。次梁计算简图见图2

（3）内力计算
由表查得弯矩系数和剪力系数。
弯矩设计值：

剪力设计值：

（4）承载力计算
1）正截面受弯承载力
正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度取，和和中较小值，故。截面纵向钢筋按一排布置。
环境类别一级，梁的最小保护层厚度c=20mm ，h0=500-40=460mm,C35混凝土， ，，，纵向钢筋采用，，箍筋采用，。正截面承载力计算过程列于表2。经判别式，断跨内截面均属于第一类T性截面。
截面
1
B
2
C
弯矩设计值(KN.m)
103.39
-103.39
67.99
-77.71

0.024

0.122

0.016

0.088

0.024
0.117<0.3
0.016
0092<0.35

619.7
624.2
413.1
490.8
选配钢筋（mm2）

218+114
AS=662.9

218+114
AS=662.9

218
AS=509

218
AS=509

计算结果表明，支座截面受压区高度的均小于0.35，满足弯矩调幅的要求,此值大于,同时大于0.2%,满足最小配筋率的要求。

2）斜截面受剪承载力计算：
验算截面尺寸：
，因，截面尺寸按下式验算故截面尺寸满足要求；
计算所需腹筋：采用8双肢箍筋

所以只需按构造配筋 选配。
验算配箍率下限值：
实际配箍率>，满足要求。
5.主梁设计
主梁按弹性理论设计,主梁的计算单元宽度为6.6m。
（1） 荷载设计值
为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。
次梁传来恒荷载 11.41×7.2=82.15kN
主梁自重（含粉刷）〔（0.6－0.08）×0.3×2.2×25 +2×(0.6 －0.08)×0.02 ×2.2×17〕
×1.2=11.23kN
恒荷载 G= 82.15+11.23=93.38KN
活荷载 Q= 4.0×2.2×1.3×7.2=82.37KN
（2） 计算简图
主梁端部支撑在带壁柱墙上，支撑长度为370mm ，中间支撑在400mm ×400mm 的混凝土柱上。主梁按连续梁计算。其计算跨度取
边跨, 因 0.025
近似取
中跨
主梁的计算简图见图

6640 6600 6640

因跨度相差不超过10%,故可利用附录7中的附表计算内力。
（3） 内力设计值及包络图。
弯矩
式中的系数k1,k2由附录7附表7-2中相应栏内查得。不同荷载组合下各截面的弯矩计算结果见表1
主梁的弯矩计算
项次
荷载简图

1

2

3

4

①+③
126.68
①+④
-335.65
①+②
-31.04
①+④
-214.23

①+②
309.35

①+③
149.99

2）剪力设计值
剪力
式中的系数k3,k4由附录7附表7-2中相应栏内查得。不同荷载组合下各截面的剪力计算结果见表2
主梁的剪力计算
项次
荷载简图

1

2

4

①+②
139.78
①+④
-226.21
①+④
194.04
3)弯矩`剪力包络图
荷载组合①+②时，出现第一跨内最大弯矩和第二跨内最小弯矩。此时 ,以这两个支座弯矩值的连线为基线，叠加边跨在集中荷载G+Q=93.38+82.37=175.75kN 作用下的简支梁弯矩图，侧第一个集中荷载下的弯矩值为，第二个集中荷载下的弯矩值为;
荷载组合①+④时，支座最大负弯矩，其他两个支座的弯矩位为，在这三个支座弯矩间连直线，以此连线为基线，与第一跨、第二跨分别叠加集中荷载G+Q时的简支梁弯矩图，则集中荷载处的弯矩值依次为277.11kN.m,165.23kN.m,93.82kN.m,134.29kN.m 。
荷载组合①+③时，出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。此时，第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为127.25kN.m,47.82kN.m，第二跨在集中荷载G+Q作用下的弯矩值为149.99kN.m
同理，当—最大值时，集中荷载下的弯矩到位排列。
主梁的弯矩包络图见下图：

弯矩包络图
根据表2的数据可画出剪力包络图。

剪力包络图
荷载组合①+②时，，至第一集中荷载处剪力降为-35.97kN，至第二荷载处剪力降为-211.72kN，荷载组合①+④时，VB最大，其中，其余剪力值可照此计算。主要的剪力图见图。
（4） 承载力计算
C35混凝土，，；纵向钢筋采用HRB400,。箍筋采用HPB335，；
1） 正截面受弯计算
跨内按T形截 面计算，因翼缘计算宽度按 和b+和中较小值较小值确定，取
B支座的弯矩值设计值
。纵向受力钢筋除截面布置均为一排。跨内界面经判别为属于第一类T形截面。正截面受弯承载力的计算过程列于表。

主梁正截面承载力计算
截面
1
B
2
弯矩设计值（kN.m）
309.56
-309.29
149.99
-31.04

0.047
0.220
0.023
0.020

0.976
0.874
0.988
0.990

1573.3
1854.7
753.0
155.5
选配钢筋（）
422
As=1520
420+222
As=2016
320
As=942
214
As=308
主梁纵向钢筋的弯矩和切断按弯矩包络图确定
2)斜截面受剪承载力
验算截面尺寸：
，因，截面尺寸按下试验算：
知截面尺寸符合要求。
计算所需腹筋，
采用φ8@180mm 双肢箍筋，

截面不需配置弯曲钢筋。
验算最小配筋率
满足要求。
次梁两侧附加横向钢筋的计算：
次梁传来的集中力 取附加箍筋布置范围。取附加箍筋φ8@150mm双肢, 则在长度s内可布置附加箍筋的排数，m=950/150+1=8排，次梁两侧各布置4排。
m·n =8 2 270 50.3=217kN
满足要求。

6.楼梯的设计

层高4.5m,踏步尺寸160mm×270mm,采用C35混凝土，板采用HPB300钢筋，梁纵筋采用HRB400钢筋。楼梯上均布活荷载标准值为
(1)梯段板的设计
取板厚h=140mm,约为板斜长的1/25，板的倾斜角
取1m宽的板带计算

1） 荷载计算。其自重重力荷载计算如下：
踏步板自重
混凝土斜板 0.14×25/0.860=4.07KN/m
水磨石面层
底面抹灰重
__________________________________________________
恒载 7.51KN/m
活荷载 3.5KN/m
总荷载设计值 p=1.2×7.51+1.4×3.5=13.912 KN/m
所以取总荷载的设计值为13.912N/m进行内力计算。
2） 内力计算。楼梯斜梁的截面尺寸为160mm*3 0mm，则踏步板的计算跨度和跨中界面弯矩分别为

3） 受弯承载力计算。踏步板的折算高度
则

选@85 。
分布钢筋每级踏步1根8
（2）平台板计算
厚80mm, 取1m宽的板带计算
1）荷载计算
水磨石面层 0.65
80mm厚混凝土板 0.08 25=1.75
板底抹灰 0.0217=0.34
恒荷载 2.99
活荷载 3.5
设计值
取

选用
（3）平台梁计算。
设平台梁截面尺寸为200mm400mm
平台梁计算跨度为
1） 荷载计算
梁自重 0.2（0.4-0.08）25=1.6KN/M
梁侧粉刷 0.02（0.4-0.08）217=0.22 KN/M
平台板传来 2.992.1/2=3.14KN/M
梯段板传来 7.513.51/2=13.18KN/M
小计 18.14KN/M
活荷载 3.5（3.51/2+2.1/2）=9.82
荷载设计值
2） 内力计算。
弯矩设计值
弯矩剪力设计值V为

3）正截面受弯承载力计算：
截面按倒L形计算，梁的有效高度

应按第一类T型截面计算，则

所以应选用2 18，As=509mm2
配置 8@200箍筋,则斜截面受弯承载力
满足要求

7.雨篷设计

(1)雨篷板的设计
取1米板宽为计算单元，按悬壁板进行承载力计算,设悬挑长度=1.2m,根部高120m,端部高60m
1． 荷载及内力计算
恒荷载标准值
20mm防水砂浆 0.02 20=0.4 k
20mm水泥砂浆 0.02 20=0.4 k
钢筋混凝土板 (0.12+0.06) 0.525=2.250.4 k
小计 3.05 k
活荷载标准值 对50年设计基准期二类建筑烟台地区雪荷载为0.4 k
屋面均布活荷载 0.7 k
施工集中荷载 1 kN（每隔一米一个）
由于活荷载不同时考虑，选择最不利组合，所以选取施工集中荷载1kN
弯距设计值为

故取M=4.32kN·m
2．正截面受弯承载力计算
环境类别二级，C35混凝土，梁的最小保护层厚度c=20mm ，板厚120mm，h0=120-30=90mm, ，，，

选用，实际的
验算最小配筋率：/bh=335/(1000120)=0.279%>,同时大于0.2%，满足要求。
雨篷梁的设计
梁截面尺寸为支承长度500mm
荷载及内力计算
hw=4.5-3.0-0.4=1.1m/3=1.1m 所以按1.1m墙体均布自重采用。
370mm砖墙自重为7.37k
hw =1.1m<3.3m 考虑梁板传来的荷载
恒荷载标准值
墙体荷载 1.17.37=8.1kN/m
楼盖板荷载 2.992.2/2=3.29 kN/m
过梁自重（含粉刷） 250.370.4+0.40.02220=4.02 kN/m
雨棚板 3.05 kN/m
小计 18.46 kN/m
活荷载标准值
楼盖板传来（按次梁考虑）

雨篷板传来的集中荷载 1kN
荷载设计值：
基本组合1： 1.2 18.46+1.4 4.4+1.4 0.7 1=29.29 kN/m
基本组合2： 1.:35 18.46+1.4 0.7 （4.4+1）=30.21 kN/m
按第二种组合计算
2． 截面承载力计算：
雨篷梁的计算跨度取=3.3+2×0.5=4.3

剪力：
扭矩设计值
kN.m/m

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。故不需按构造配置钢筋。
受弯构件的纵向钢筋

弯剪扭构件受扭纵向受力钢筋的最小配筋率可取

且钢筋的间距不应大于200mm和截面宽度

底部纵向钢筋 配置316
受压区钢筋 配置 212
两侧钢筋配置 212
按构造配箍筋

选配

三, 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。