混凝土结构课程设计

混凝土结构课程设计 Prepared on 22 November 2020

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。

2012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：

①20mm厚水泥砂浆面层，钢筋混凝土现浇板，12mm厚纸筋灰板底粉刷；

②35mm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C

20~C

，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①；

建筑10（2）班、管理10班按类型②。

（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1：100～1：200）；

（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1：100～1：200）；

（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1：15～1：30）；

（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1：15～1：30）；

（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。（A

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]（GB50010-2011）混凝土结构设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社

[2]（GB50011-2010）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]（GB50068-2010）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,次梁的跨度为,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为。（2）板厚的确定

楼板按高跨比条件，板厚h≥1

l=60.0mm时，对于工业建筑的楼盖板，要求h≥70mm，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h=(1

12~1

)L=(367~550)mm,取h=450mm,截面宽度

b=(1

2~1

)h=(150~225)mm，取b=200mm。

（4）主梁尺寸的确定

主梁的截面高度应该满足h=(1

14~1

)L=(514~900)mm，取h=700mm,则b=

(1 2~1

)h=(233~350)mm,取b=300mm。

（5）柱尺寸的确定

柱的截面尺寸选400mm×400mm。（6）楼盖结构布置

楼盖结构布置如下图所示：

(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

0.65kN/m 2

80mm 厚现浇钢筋混凝土板 0.08×25=2.00kN/m 2

12mm 厚纸筋灰板底粉刷

0.012×17=0.204kN/m 2

恒载标准值

g k =0.65+2.00+0.204=2.854kN/m 2

活载标准值

q k =7.000kN/m 2

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

q =1.2×2.854+7.000×1.3=12.525kN/m 2

由可变荷载效应控制的组合

q =1.35×2.854+0.7×7.000×1.3=10.223kN/m 2

因此取q =12.525kN/m 2 (2)板的计算简图

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 80

35 12

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：

l 0=l n +?2=(2400?120?2002)+80

=2220mm ≤1.025l n =2235mm

l 0=l n +a 2=(2400?120?2002)+120

=2240mm

所以边跨的计算跨度取l 0=2220mm

中间跨度的计算跨度取l 0=l n =2400?200=2200mm 板的计算简图下如图所示：

（3）弯矩设计值

板厚h=80mm ，?0=80?20=60mm ，b=混凝土，α1=1.0，f c =11.9N/mm 2

，

f t =1.27N/mm 2。板的受力钢筋选用HPB300级钢筋f y =270N/mm 2。

对于轴线②～⑤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：

经验算，配筋率A s

b?=251

1000×80

×100%=0.314%>ρmin=0.45×1.27

270

=0.21%，也

大于%，满足要求。

(5) 板的配筋

分布筋选用φ6@200

嵌入墙内的板面附加钢筋选用φ8@200。a=l0/7=314mm，取350mm

垂直于主梁的板面附加钢筋选用φ8@200。a=l0/4=550mm

板角构造钢筋:选用φ8@200,双向配置板四角的上部。a=l0/4=550mm

由计算结果及板的构造要求，绘制板的配筋图，见图

(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

2.845×2.4=6.85kN/m

次梁自重

25×0.25×(0.45?0.08)=1.850kN/m

次梁粉刷抹灰

17×0.012×(0.45?0.08)×2=0.151kN/m

恒载标准值

g k=6.58+1.58+0.151=8.58kN/m

活载标准值

p k=7.0×2.4=16.8kN/m

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：

q=1.2×8.58+1.0×16.8×1.3=32.14kN/m

由永久荷载效应控制的组合：

q=1.35×8.58+0.7×16.8×1.3=26.87kN/m

因此取q=32.14kN/m

（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。

次梁的边跨计算跨度按以下两项较小值确定：

l 0=l n +a 2=(6600?120?3002)+240

=6450mm

1.025l n =1.025×6330=6488mm

所以次梁边跨的计算跨度取l 0=6450mm

中间跨度的计算跨度取l 0=l n =6600?300=6300mm

（3）内力计算

因边跨与中跨的计算跨度相差6450?6300

6300

=0.24%<10%，可按等跨连续板计算

①次梁的弯矩计算如下表：

250

120 300

300

6330

6300 6300 6600

6600

450

120 ① ② ③

q = kN/m

次梁的计算简图

次梁的实际结构图

计算长度l0(mm)l0=6.450l0=6.450l0=6.450l0=6.450 V=βql0(kN)

①次梁跨中截面按T形截面计算

边跨b f′=l

3=6450

=2.15m

b f′=b+S0=0.2+2.18=2.38m 取小值b f′=2.15m

中间跨b f′=l

3=6300

=2.1m

b f′=b+S0=0.2+2.2=2.4m

取小值b f′=2.1m

②支座截面按矩形截面计算

判断截面类型

C25混凝土，α1=1.0，f c=11.9N/mm2， f t=1.27N/mm2。纵向钢筋采用HRB400级钢筋f y=360N/mm2。箍筋采用HPB300级钢筋f y=270N/mm2。?0=450?40=410mm。

α1f c b f′?f′(?0??f′

)=1.0×11.9×2150×80×(410?

)=757.32kN·m

>121.5kN·m

因此，边跨中和中间跨中截面都属于第一类T形截面

截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座M（kN·m）

b f′或b2150 200 2100 200

αs=

α1f c b?02

γs=0.5(1+√(1?2αs)

ξ=1?√(1?2αs)< < < <

A s=

f yγs?0

(mm2)835 1013 546 760

选用钢筋

218(直)

216（弯）

218(直)

218（直）

218(直)

112（弯）

218(直)

214（直）

s b?0=

200×410

×100%=0.78%>ρmin=0.45×

360

=0.16%

也大于%，符合要求。（5）斜截面强度计算

?w=?0??f′=410?80=330mm,因?w

b =330

200

=1.65<4，次梁斜截面强度计算

如下表：

0.3f t

f yv =0.3×1.27

270

=0.14%

实际配筋率为：

ρs=A sv

bs =56.6

200×100

=0.283%>0.14%

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(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

8.85×6.6=56.63kN

主梁自重

25×0.3×(0.7?0.08)×2.4=11.16kN

梁侧抹灰

17×0.012×(0.7?0.08)×2×2.4=0.607kN 恒载标准值：

g k=56.63+11.16+0.607=68.4kN

活载标准值：

p k=16.8×6.6=110.88kN

恒载设计值：

G =1.2g k =82.08kN

活载设计值：

P =1.2p k =144.14kN

（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

边跨的计算跨度 l 0=7200?200?120=6880mm

因为0.025l n =172mm <

a 2

=mm

所以边跨的计算跨度取l 0=1.025l n +b

2=1.025×6.880+200=7252mm 中间跨的计算跨度取l 0=7200mm

（3）内力计算 ①弯矩计算

M =k 1Gl +k 2Pl

边跨：

Gl =82.08+7.252=595.24kN

主梁的计算简图

主梁的实际结构图

Pl=144.14×7.252=1045.32kN 中间跨：

Gl=82.08+7.200=590.98kN

Pl=144.14×7.200=1037.81kN 主梁弯矩计算如下表：

V=k3G+k4P

主梁弯矩包络图见图

(5)正截面强度计算

①确定翼缘宽度

边跨b f′=l

3=7.252

=2.417m

b f′=b+S0=0.3+6.3=6.6m 取小值b f′=2.417m

中间跨b f′=l

3=7.200

=2.4m

b f′=b+S0=0.3+6.3=6.6m

取小值b f′=2.4m

支座截面仍然按矩形截面计算

②判断截面类型

取?0=700?70=630mm(跨中)，?0=610mm(支座)。则

α1f c b f′?f′(?0??f′

)=1.0×11.9×2417×80×(630?

)=1357.6kN·m

>447,3kN·m

属于第一类T形截面

③截面强度计算

按简支梁计算的支座剪力计算值V0=G+P=82.08+144.14=226.22kN.

截面边跨中B支座中间跨中M（kN·m）

V0b

(kN·m)——————

M?V0b

2 (kN·m)

b f′或b2417 300 2400 2400

αs=

α1f c b?02

γs=0.5(1+√(1?2αs)

ξ=1?√(1?2αs)< < < <

A s=

f yγs?0

(mm2)

选用钢筋

422(直)

218(弯)

422(直)

225(弯)

322 (直) 218(直)

实际配筋面积（mm2）2029 2502 1140 509

A S b?0=509

300×630

=0.269%>ρmin=0.45×f t

f y

=0.45×1.27

360

=0.16%

同时也大于%，符合要求。

(6)斜截面强度计算

截面位置A支座B支座左B支座右

V（kN）

0.25βc f c b?0(kN)0.25×1.0×11.9×300×610=544.43kN>V

截面满足要求

0.7f t b?0(kN)0.7×1.27×300×610=196.96

V c s=0.7f t b?0+f y v A sv

0.7×1.27×300×610+270×56.6×610÷150

=224.8kN

A sb=

V?V CS

0.8f y sinαs

(mm2)按构造配筋

弯起钢筋——125 125

实配间距（mm）——491 491 由次梁传给主梁的集中荷载为：

F=1.2×56.63+1.3×110.8=212.1Kn

则A SV

1≥F

2f y sin45°

=212.1×103

2×360×0.707

=416.7mm2

选用218（A S=509mm2）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

参考文献

[1]（GB50010-2011）混凝土结构设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社

[2]（GB50011-2010）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]（GB50068-2010）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新一版