混凝土课程设计AAAA

目 录

第一章 绪论 ????????????????????????

1.1 设计目的 ???????????????????????? 1.2 设计概述 ???????????????????????

第二章 现浇钢筋混凝土肋梁楼盖设计 …………………………??

2.1 设计资料 ????????????????????????

2.2 结构平面布置 ?????????????????????? 2.3 板的计算 ??????????????????????? 2.4 按弹性理论计算双向板梁的计算??????????????

第三章 现浇钢筋混凝土板式楼梯设计????????????

3.1 设计资料 ??????????????????????? 3.2 楼梯段斜板的设计 ??????????????????? 3.3 平台板的计算和配筋??????????????????? 3.5 平台梁的计算和配筋???????????????????

第一章 绪 论

1.1设计目的

通过此次课程设计，了解工业与民用建筑房屋的设计内容、程序和基本原则，学习设计计算方法和步骤，提高设计计算和制图能力，巩固所学的理论知识和实际知识，并学习运用这些知识结合先行的规范解决工业与民用房屋设计中的实际问题。

1.2设计概述

本次设计共有三个设计组成，分别为混凝土结构双向板肋梁楼盖设计、现浇钢筋混凝土板式楼梯设计和某金加工车间。

混凝土结构双向板肋梁楼盖设计主要是对板、次梁和主梁的设计。现浇钢筋混凝土板式楼梯设计主要是楼梯板、平台板和平台梁的设计。金加工车间主要是对柱子、牛腿和基础的设计。

第二章 现浇钢筋混凝土肋梁楼盖设计

2.1设计资料

（一）某多层工业建筑仓库，楼盖平面如图所示。采用钢筋混凝土整浇楼盖。有关设计要求如下：

1、楼面作法：20mm厚水泥砂浆面层，板底混合砂浆抹灰20mm厚，梁底、梁测抹灰15mm厚。

2、楼面活荷载标准值10KN/m2。

3、材料：混凝土C25或C30，梁内受力主筋采用HRB335级钢筋，其余用HPB300级钢筋。

（二）结构布置及构造 1、结构布置成双向板；

2、选用的板厚不得小于最小板厚要求，柱截面450×450mm，主次梁截面由高跨比和高厚比计算确定。

3、板伸入墙内120mm，次梁及主梁伸入墙内240mm。

4、楼盖平面柱网尺寸示意图见图2.1

柱网示意图

2.2结构平面布置

根据平面布置图可知，梁横向布置：跨度6300mm和6000mm，间距6600mm；梁纵向布置：跨度6600mm，间距6300mm和6000mm。 梁的截面尺寸：

11 h?(~)l0

1016

初步设计：梁的截面尺寸b?h?200mm?600mm

2.3板的计算

一般不做刚度验算时板的最小厚度：

l0x50?60006000?120mm?h?l0x??150mm，且h?80mm 故取504040h?120mm

2.3.1 荷载计算

恒载标准值：

20mm厚水泥砂浆面层： 20kN/m3?0.02m?0.4kN/m2 120mm厚钢筋混凝土板： 25KNm3?0.12m?3.0KNm2 20mm厚板底混合砂浆抹灰： 17kN/m3?0.02m?0.34kN/m2

合计： g?3.74KNm2 楼面活荷载标准值： q?10kN/m2

恒荷载设计值： g?1.2?3.74KNm2?4.488KNm2 活荷载设计值： q?1.4?10kN/m2?14kN/m2 合计： P?g?q?18.488KNm2

2.3.2 按弹性理论计算

在求各区格板跨内正弯矩时，按恒荷载均布及活荷载棋盘式布置计算，取恒荷载：

q14KNm22g?g??4.488KNm??11.488KNm2

222q14KNm q'???7KNm2

22'在g'作用下，各内支座均可视作固定，某些区格板跨内最大正弯矩不在板的中心点处，在q'作用下，各区格板四边均可视作简支，跨内最大正弯矩则在中心点处，计算时，可近似取二者之和作为跨内最大正弯矩值。

在求各中间支座最大负弯矩（绝对值）时，按恒荷载及活荷载均满布各区格板计算，取荷载：

P?g?q?18.488KNm2

一、弯矩计算

计算简图及计算结果见表2.1

表2.1 双向板弯矩计算 区格 A l0x/l0y 6.0m6.6m?0.91 跨内 B 6.24m6.6m?0.95 计算简图

mx （0.0216?11.488?0.0447?7KNm2?(6.0m)2?20.20KNm2(0.0167?11.488?(0.0247?11.488? 0.0410?7)KNm2?(6.24m)2 ?22.22KN?mm??0 my 0.0355?7)KNm2?(6.0m)2?15.85KN?mm (0.160?11.488?0.0364?7)?(6.24m)2 ?17.08KN?mm跨内 ??0.2 mx?? (20.20?0.2?15.85)KN?mm??23.37KN?mm (22.22?0.2?17.08)KN?mm?25.64KN?mm my?? ?(15.85?0.2?20.20)KN?mm?19.89KN?mm (17.08?22.22?0.2)KN?mm?21.52KN?mm 计算简图 支座 mx' (-0.0580)?18.488KN?mm?(6.0m)?-38.60KN?mm2 (-0.0631)?18.488KNm2?(6.24m)?-45.42KN?mm22 my' (-0.538)?18.488KNm2?(6.0m)2??35.81KN?mm (-0.0528)?18.488KNm?(6.24m)?-40.17KN?mm2 区格 l0x/l0y C D 6.24m6.54m?0.95 6.0m6.54m?0.92 跨计算简图 内 mx (0.0260?11.488?0.0438?7)KNm2?(6.0m)2 ?21.79KN?mm(0.0261?11.488?0.0410?7)KNm2?(6.24m)2 ?22.85KN?mm(0.0230?11.488?0.0364?7)KNm2?(6.24m)2 ?20.21KN?mm??0 my (0.0159?11.488?0.0357?7)KNm?(6.0m)2 ?15.57KN?mm(21.79?0.2?15.57)KN?mm?24.90KN?mm(15.57?0.2?21.79)KN?mm?19.93KN?mm2mx?? ? (22.85?0.2?20.21)KN?mm?26.89KN?mm(20.21?0.2?22.85)KN?mm?24.78KN?mm ??0.2 my??? 计算简图 (-0.0650)?18.488KNm?(6.0m)2(-0.0726)?18.488KNm2?(6.24m)22mx' ?-43.28KN?mm?-52.26KN?mm支座 (-0.0561)?18.488KNm2?(6.0m)2(-0.0698)?18.488KNm2?(6.24m)2my' ?-37.34KN?mm?-50.25KN?mm

各支座弯矩：（考虑A区格四周与梁整体连接，乘以折减系数0.8） A-A支座 A-B支座

m'y?-35.81KN?mm?0.8?-28.65KN?mm

'?1(-38.60-45.42)KN?mm?-42.01KN?mm

mx2A-C支座 B-B支座 B-D支座

'?1(-35.81-37.34)KN?mm?-36.58KN?mm my2m'y?-40.17KN?mm

'?1(-40.17-50.25)KN?mm?-45.21KN?mm my21C-D支座 m'?(-43.28-52.26)KN?mm?-47.77KN?mm

x2

二、配筋计算

板厚h?120mm，取跨内及支座截面：

h0x?120?20?100mm，h0y?100-10?90mm

各跨内，支座弯矩已求得，近似按As?m （2-1）

0.95fyh0算出相应的钢筋截面面积。 式中：

m—荷载在该截面产生的弯矩；

As—受拉区纵向受力钢筋的截面面积； h0—截面的有效高度； fy—钢筋受拉强度设计值

（1） 表2.2 板的配筋

A区格跨内 B区格跨内 C区格跨内 D区格跨内 h0/mm m/(kN?m/m) As/mm 2配筋 φ12/14@150 φ12/14@150 φ14@160 φ14@160 φ14@160 φ14@180 φ14@150 φ14@150 实配As/mm2 100 90 100 90 100 90 100 90 23.37 19.89 25.64 21.52 24.90 19.93 26.89 24.78 911 862 1000 932 971 863 1048 1073 890 962 962 855 1026 （2） 表2.3 支座配筋

As/mm2实配配筋 As/mm2 h0/mm m/(kN?m/m) A-A(ly方向) A-B(lx方向) A-C(ly方向) B-B(ly方向) B-D(ly方向) C-D(lx方向)

连续板的配筋示意图见设计图纸。

90 100 90 90 90 100 28.65 42.01 36.58 40.17 45.21 47.77 1241 1637 1584 1740 1958 1862 φ16@160 φ16@125 φ16@130 φ16@120 φ16@100 φ14/16@120 1257 1608 1608 1676 2011 1828 2.4按弹性理论计算双向板的梁

梁的尺寸取b?h?200mm?600mm，由于板为矩形，故双向板长边支撑梁上荷载呈梯形分布，短边支撑梁上荷载为三角形分布。板上荷载传递示意图如下：

图2.2 板上荷载传递示意图

2.4.1 横向梁的计算（三跨）

一、荷载：

恒荷载设计值：

板传恒荷载： g?4.488KNm?6.3m?28.27KNm

21'5转换成均布荷载：g??28.27KNm?17.67KNm

18梁自重： 1.2?0.2m?(0.6m?0.12m)?25KNm3?2.88KNm

1.2?17KNm3?0.015m?[(0.6m?0.12m)?2?0.2m]梁粉刷： ?0.355KNm合计： 20.91KNm 活荷载设计值：

板传活荷载： q1?14kN/m2?6.3m?88.2kN/m

5转换成均布荷载：q1'??88.2kN/m?55.13kN/m

8

二、弯矩计算：

①由恒荷载引起的弯矩 计算简图如下：

支座处弯矩： MB?-0.1?20.91KNm?(6.15m)2??79.09KN?m

M 截x lC?-0.1?20.91KNm?(6.15m)2??79.09KN?m

由恒荷载引起的弯矩计算结果见表2.4

表2.4 横向梁由恒荷载引起的弯矩计算 按等效均布荷载按实际荷载算得的简支梁跨中弯矩 总和

面 算得的支座弯矩 按三角形分布的荷等效分布的梁自重载g?28.27KNm KNm?3.24KNm1 g2?2.88KNm?0.355A 0 0 -0.2?79.09KN?m?-15.82KN?m0 0 0 0.047?28.27KNm?0.08?3.24KNm?1 0.2 (6.3m)2?52.74KN?m(6.3m)2?10.29KN?m47.21KN?m -0.4?79.09KN?m?-31.64KN?m0.079?28.27KNm?0.12?3.24KNm?2 0.4 (6.3m)2?88.64KN?m(6.3m)2?15.43KN?m72.43KN?m -0.5?79.09KN?m?-39.55KN?m0.083?28.27KNm?(6.3m)?93.13KN?m20.125?3.24KNm?(6.3m)2?16.07KN?m3 0.5 4 0.6 5 0.8 B 1.0 6 1.2 7 1.4 -47.45KN?m -79.09KN?m -79.09KN?m -79.09KN?m -79.09KN?m 69.65KN?m 88.64KN?m 52.74KN?m 0 47.83KN?m 80.39KN?m 15.43KN?m 10.29KN?m 0 9.33KN?m 13.99KN?m 56.62KN?m -0.24KN?m -79.09KN?m -21.93KN?m 15.29KN?m 8 1.5 -79.09KN?m 84.47KN?m 14.58KN?m 19.96KN?m ②由活荷载引起的弯矩 ?活荷载布置在左右两跨

计算简图如下：

支座处弯矩： MB?-0.05?53.13KNm?(6.15m)2??100.48KN?m MC?-0.05?53.13KNm?(6.15m)2??100.48KN?m

弯矩计算结果见表2.5

表2.5 横向梁由活荷载引起的弯矩计算⑴ 截x按等效均布荷载算得的支座按实际荷载算得的简支梁跨中 面 l弯矩（KN?m） 弯矩（）KN?m A 1 0 0.2 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 -0.2?100.48KN?m?-20.09KN?m总和KN?m 0 0.047?88.2KNm?(6.3m)2?164.53KN?m0.079?88.2KNm?0 144.44KN?m 2 -40.19KN?m (6.3m)2?276.55KN?m0.083?88.2KNm? 236.36KN?m 3 -50.24KN?m (6.3m)2?290.55KN?m 240.31KN?m 4 5 B 6 -62.29KN?m -80.38KN?m -100.48KN?m -100.48KN?m 276.5KN?m5 164.53KN?m 0 0 214.26KN?m 54.15KN?m -100.48KN?m -100.48KN?m 7 -100.48KN?m 0 -100.48KN?m 8 1.5 -100.48KN?m 0 -100.48KN?m ?活荷载布置在中间跨

计算简图如下：

支座处弯矩： MB?-0.05?53.13KNm?(6.15m)2??100.48KN?m

2?-0.05?53.13KNm?(6.15m)??100.48KN?mMB

弯矩计算结果见表2.6

表2.6 横向梁由活荷载引起的弯矩计算⑵ 截x/l按等效均布荷载算得的支座面 弯矩KN?m 按实际荷载算得的简支梁跨中弯矩KN?m 0 0 0 0 0 0 0 总和KN?m A 1 2 3 4 5 B 0 0.2 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 0 -20.19KN?m -40.19KN?m -50.24KN?m -62.29KN?m -80.38KN?m -100.48KN?m 0 -20.19KN?m -40.19KN?m -50.24KN?m -62.29KN?m -80.38KN?m -100.48KN?m 6 -100.48KN?m 41.650.047?84KNm?(6.0m)?142.13KN?m2 KN?m 7 1.4 -100.48KN?m 135.390.079?84KNm?(6.3m)?235.87KN?m2 KN?m 8 1.5 -100.48KN?m 150.110.083?84KNm?(6.0m)?250.99KN?m2 KN?m

?活荷载布置在左边两跨

计算简图如下：

支座处弯矩： MB?-0.117?53.13KNm?(6.15m)2??66.31KN?m MB?-0.017?53.13KNm?(6.15m)2??66.31KN?m 弯矩计算结果见表2.7

表2.7 横向梁由活荷载引起的弯矩计算⑶ 按实际荷载算截x按等效均布荷载算得的支座弯矩 得的简支梁跨KN?m 面 l中弯矩KN?m A 1 2 3 4 5 B 0 0.2 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 0 -0.2?235.11KN?m??47.02KN?m 总KN?m和 0 117.51KN?m 0 164.53KN?m 276.55KN?m 290.55KN?m 276.55KN?m 164.53KN?m 0 -94.04KN?m -117.56KN?m -141.07KN?m -188.09KN?m -235.11KN?m 182.51KN?m 172.99KN?m 135.48KN?m -23.56KN?m -235.11KN?m 6 1.2 1.4 1.5 1.6 1.8 2.0 -66.31KN?m?0.8?(235.11-66.31)KN?m??201.35KN?m 164.53KN?m -36.82KN?m 7 8 9 10 C

-167.59KN?m -150.71KN?m6 -133.83KN?m -100.07KN?m -66.37KN?m 276.55KN?m 290.55KN?m 276.55KN?m 164.53KN?m 0 108.96KN?m 139.84KN?m 142.72KN?m 64.46KN?m -66.37KN?m ③内力组合

表2.8 内力组合

截面 A 1 2 3 4 5 B 6 7 8 恒荷载(kN/m) 活荷载(kN/m)活荷载(kN/m)活荷载(kN/m)MmaxMmin? 0 47.21 72.43 69.75 56.62 -0.24 -79.09 -21.93 15.29 19.96 0 144.44 236.36 240.31 214.26 84.15 -105.44 -105.44 -105.44 -105.44 ? 0 -20.09 -40.19 -50.24 -62.29 -80.38 -100.48 41.65 135.39 150.51 ? 0 117.51 182.51 172.99 135.48 -23.56 -235.11 -36.82 108.96 139.84 (kN?m) (kN?m) 0 191.65 308.79 309.96 270.88 83.91 -179.57 19.72 150.68 170.47 0 27.12 32.24 19.41 -5.67 -80.62 -314.2 -127.37 -90.15 -85.48

三、剪力计算

V?V0?Mr?Ml （2-2） l

作用在梁上的荷载有两种形式： 按三角形分布荷载：

由板传来的恒载和活载：g?q?28.27KNm?88.2KNm?116.47KNm

1等效均布荷载：

梁的自重：g?2.88KNm?0.355KNm?3.325KNm

2计算简图如下：

①第一跨：

活荷载布置在第一和第三跨：

M

BA?-79.09KN?m-100.48KN?m?-179.57KN?m

MAB?0

VAB?V0?MBA?lMAB?V0?活荷载布置在第一和第二跨：

?179.57KN?m?0?V0?28.50KN?m

6.3mM

BA?-79.09KN?m-235.11KN?m?-314.2KN?m

MAB?0

VAB?V0?MBA?lMAB?V0?②第二跨：

活荷载布置在第一和第二跨：

?314.2KN?m?0?V0?49.87KN?m

6.3mMMCBBC?-79.09KN?m-66.31KN?m?-145.4KN?m ?-79.09KN?m-235.11KN?m?-314.2KN?m

VAB?V0?MBA?lMAB?V0?剪力计算结果见表2.9

(?145.4?314.2)KN?m?V0?28.1KN?m

6m表2.9 剪力计算结果

按三角形分布的荷载 序号 等效均布荷载 g1?q?116.47KNm g2?3.24KNm 总和（V0） 0.25?116.47KNm?6.3mA(B) ?183.44KN 0.21?116.47KNm?6.3m0.5?3.24KNm?6.3m?10.21KN 193.65kN 1(6) ?154.09KN 0.09?116.47KNm?6.3m0.3?3.24KNm?6.3m?6.12KN 160.21kN 2(7) ?66.04KN3(8) 4(9) 5(10) B(C) 0 -66.04kN -154.09kN -183.44kN 0.1?3.24KNm?6.3m?2.04KN 68.08kN 0 -68.08kN -160.21kN -193.65kN 0 -2.04kN -6.12kN -10.21kN 内力组合结果见表2.10

表2.10 剪力组合

序号 A 1 2 3 4 5 Bl Br 6 7 8

四、截面配筋计算

混凝土选用：C30 钢筋选用：HRB335 （钢筋考虑按两排布置） 查得相关数据：

Vmax(KN) 193.65-28.50=165.15 160.21-28.50=131.71 68.08-28.50=39.58 0-28.50=-28.50 — — — 184.43+28.1=212.53 152.58+28.1=180.48 121.03+28.1=92.93 0+28.1=28.1 Vmin(KN) — — 68.08-49.87=-18.21 0-49.87=-49.87 -167.82-49.87=-117.95 -259.95-49.87=-210.08 -293.39-49.87=-243.52 — — — — fc?14.3Nmm2 ,

ft2?1.43Nmm2fy?300N/mm

跨中截面按T形截面计算，其翼缘宽度取下面较小值：

b'?1?1?6000mm?2000mm bf3l03'?b?12'?200mm?12?120mm?1640mm

fhf故取b'?1640mm ，h0?(600mm?60mm)?540mm

f判别各跨中T形截面类型：

?fhb'1cf'f(h0?hf2)?1.0?14.3Nmm?1640mm?120mm?(540mm?120mm2)

'2?1350.84KN?m?Mmax?309.96KN?m故均属第一类T形截面。

支座截面按矩形截面计算，均取h0?540mm 横向梁截面配筋如表2.11所示

表2.11 横向梁截面配筋 截面 M/(kN?m) 第一跨跨中 172.99 0.2074 0.2368 第二跨跨中 170.47 0.2044 0.2311 B支座 -197.57 0.2153 0.2454 C支座 -145.4 0.1743 0.1966 ?S?M ?1fcbh02??1?1?2?s As??bfch0fy1219 1190 1263 1012 （mm2） 选配钢筋 实配钢筋面积（mm） 26?16 6?16 2?18?2?22 4?18 1206 1206 1269 1017 注：1、截面抵抗矩系数计算公式： ?S?式中 ?s—截面抵抗矩系数；

M—荷载在该截面产生的弯矩； h0—截面的有效高度；

M (2-3)

?1fcbh02?1—矩形应力图系数；

b—截面宽度；

fc—混凝土轴心抗压强度设计值。

2、相对受压区高度计算公式： ??1?1?2?s (2-4) 式中 ?—相对受压区高度； ?s—截面抵抗矩系数。

3、受拉区纵向受力钢筋的截面面积计算公式： As??bfch0 (2-5)

fy式中 As—受拉区纵向受力钢筋的截面面积； ?—相对受压区高度； h0—截面的有效高度；

b—截面宽度；

fc—混凝土轴心抗压强度设计值； fy—钢筋受拉强度设计值。

4、用架力筋抵抗支座处的正弯矩和跨中的负弯矩 箍筋计算： 钢筋选用HPB30：

fy?270Nmm2

复核截面尺寸： h0?hw?540mm hwb?540mm200mm?2.13?4 属一般梁

0.25?cfbhc0?0.25?14.4Nmm?200mm?540mm?386.1KN?Vmax?246.09KN 故截面尺寸满足要求。

按计算配箍，结果见表2.12

表2.12 横向梁箍筋计算

截面 V/kN 0.75ftbh0(kN) A支座 165.15 182.88 可以 双肢箍?8 — B支座左侧 -243.52 182.88 否 双肢箍?8 0.45 B支座右侧 212.53 182.88 否 双肢箍?8 0.293 可否按构造配箍 所选箍筋 nAsv1V?0.7ftbh0?mm2/mm S1.25fyvh0实配箍筋 nAsv1mm2/mm S是否满足最小配箍率 ?8@200 — 满足 ?8@150 0.67 满足 ?8@150 0.67 满足 注：1、混凝土和箍筋共同承担的剪力计算公式：

V?0.7ftbh0?1.25fyvAsvh0 (2-6) s式中 ft—混凝土轴心抗拉强度设计值； b—梁的截面宽度； h0—梁的有效高度； fyv—箍筋抗拉强度设计值； V—混凝土和箍筋共同承担的剪力；

Asv—配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；

s—沿构件长度方向箍筋的间距。

2、受弯构件的最小尺寸应满足： V?0.25?cfcbh0 (2-7) 式中 V—构件斜截面上的最大剪力；

?c—混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取

?c?1.0；当混凝土强度等级为C80时，取?c?0.8；其间按线性内插法取用；

b—矩形截面的宽度，T形截面或工字形截面的腹板宽度； h0—截面的有效高度。

混凝土承担的剪力计算公式： V?0.7?hftbh0 (2-8) 式中 V—混凝土承担的剪力；

?h—截面高度影响系数，当h0小于800mm时，取h0等于800mm求得；

当h0 大于2000mm时，取h0等于2000mm求得；

b—截面宽度； h0—截面的有效高度；

fc—混凝土轴心抗压强度设计值。

第三章 现浇钢筋混凝土板式楼梯设计

3.1设计资料

已知某多层工业建筑现浇钢筋砼楼梯，活荷载标准值为3KN/m2,踏步面层为30mm厚水磨石，底面为20mm厚混合砂浆，砼为C25，梁中受力钢筋为HRB335级，其余钢筋采用HPB300级，结构布置如图所示。

C25混凝土： ft?1.27N/mm2

HRB335钢筋： fy?300N/mm2

HPB300钢筋：

fy?270Nmm2

楼梯结构布置图

3.2楼梯段斜板的设计

板的厚度应满足: h?(11~)ln 3025 因为ln?3600mm , 则h?120mm~144mm

故取 h?120mm 3.2.1荷载计算

踏步尺寸300mm?150mm

150?26.670 , co??0.894 300恒荷载标准值：（选取1m宽板带）

1.0 踏步自重： ?0.5?0.3?0.15?25?1.875

0.31.0 斜板自重（包括抹灰）： ?(0.12?25?0.02?17)?3.74KNm

0.8940.3?0.15 30mm厚水磨石自重： ?1.0?0.03?0.65?0.975KNm

0.3倾角：?=arctan

合 计： g?6.6KNm

k恒荷载设计值： g?1.2g?1.2?6.6?7.9KNM

k活荷载设计值： q?1.4?3.0?1.0?4.2KN/m 总 计： g?q?12.1KNm 3.2.2内力计算

计算跨度为： l0?ln?b?3600?200?3800mm?3.8m 斜板跨中正截面最大正弯矩计算公式： Mmax?1(g?q)l02 (3?1) 10式中 g,q —作用于斜板上沿水平方向均布竖向恒荷载和活荷载设计值; l0—梯段斜板沿水平方向的计算跨度。 由公式得(3?1)： 踏步板跨中弯矩：M?

3.2.3配筋计算

112(g?q)l0??12.1KNm?(3.8m)2?17.5KN?m 1010h0?120mm?20?100mm

截面抵抗矩系数计算公式： ?S?式中 ?s—截面抵抗矩系数；

M (3?2)

?1fcbh02 M—荷载在该截面产生的弯矩； h0—截面的有效高度；

?1—矩形应力图系数；

b—截面宽度；

fc—混凝土轴心抗压强度设计值。

相对受压区高度计算公式： ??1?1?2?s (3?3) 式中 ?—相对受压区高度； ?s—截面抵抗矩系数。

受拉区纵向受力钢筋的截面面积计算公式：As??bfch0 (3?4)

fy式中 As—受拉区纵向受力钢筋的截面面积； ?—相对受压区高度； h0—截面的有效高度； b—截面宽度；

fc—混凝土轴心抗压强度设计值； fy—钢筋受拉强度设计值。 由公式(3?1)，(3?3)，(3?4)得：

M17.5?106N?mm2?S???0.147 222?1fcbh01.0?11.9N?mm?1000mm?(100mm)??1?1?2?s?1?1?2?0.147?0.16

2?bfch0?0.16?1000mm?100mm?1.0?11.9Nmm?705mm2 As?2fy270Nmm故受力钢筋选 ?10@110(As?714mm2) 分布钢筋选择 ?6@250 配筋图建设计图纸

3.3平台板的计算和配筋

3.3.1荷载计算

恒荷载标准值：

30mm厚水磨石自重： 1.0m2?0.65KNm3?0.65KNm 70mm厚平台板自重： 0.07m?1.0m?25kN/m3?1.75kN/m 20mm厚顶棚抹灰重： 0.02m?1.0m?17kN/m3?0.34kN/m 合计： g?2.74KNm

k 恒荷载设计值：

g?g?2.74KNm3?1.2?3.3KNm

k 活荷载设计值：

q?1.4?3.0kN/m2?1.0m?4.2kN/m

总计： g?q?7.5KNm

3.3.2内力计算

计算跨度： l0?ln?h0.07m?1.5m??1.54m 22 由公式(3?1) 得：

M?112(g?q)l0??7.5KNm?(1.54m)2?1.8KN?m 10103.3.3承载力计算

h0?h?as?70mm?20mm?50mm

由公式(3?2)，(3?3)，(3?4)得：

1.8?106N?mmM??0.061 ?S??1fcbh021.0?11.9Nmm2?1000mm?(50mm)2??1?1?2?s?1?1?2?0.061?0.063

2?bfch0?0.063?1000mm?50mm?1.0?11.9Nmm?138.8mm2 As?2fy300Nmm故受力钢筋选 ?5@160(As?123mm2) 分布钢筋选择 ?6@250

3.4平台梁的计算和配筋

设平台梁截面尺寸为b?h?200mm?300mm。 3.4.1荷载计算

梯段传来的恒荷载：12.1KNm2?3.3m?19.97KNm 2?1.5?平台板自重： 6.7kN/m2???0.2?m?6.4kN/m

?2?梁自重： 1.2?0.2m?(0.3m?0.07m)?25kN/m3?1.38kN/m 总计： g?q?27.8KNm 3.4.2内力计算

计算跨度： l0?ln?a?3.06m?0.24m?3.3m

l0?1.05ln?1.05?3.06m?3.2m

取较小值，故取 l0?3.2m

则：

1122??(g?q)??27.8KNm?(3.2m)?35.6KN?m lMmax80811??(g?q)?Vmax2ln2?27.8KNm?3.06m?42.5KN 3.4.3配筋计算

h0?h?as?300?35?265mm

①纵向钢筋的计算

由公式(3?2),(3?3),(3?4) 得：

35.6?106N?mmM??0.213 ?S?2221.0?11.9Nmm?200mm?(265mm)?1fcbh0

??1?1?2?s?1?1?2?0.213?0.242??b?0.550

2?bfch0?0.242?200mm?265mm?1.0?11.9Nmm?508.8mm2 As?2fy300Nmm故受力钢筋选 5?12(As?565mm2) ②箍筋的计算

0.7bh0ft?0.7?200mm?265mm?1.27Nmm2?42.5KN?31.1KN

按构造配筋，选双肢箍?8@300。

第四章 厂房设计

4.1 设计资料

1、金工车间跨度、总长、柱距如图所示。

2、车间内设有2台200/50KN中级工作制吊车，其轨顶设计标高如图所示。 3、建筑地点：株洲市郊区。

4、车间所在场地：地坪下1m内为填土，填土下4m内为均匀亚粘土，地基承载力设计值f=200KN/m2，地下水位-5.0m，无腐蚀。基本风压w。=0.35KN/m2，基本雪压S。=0.45KN/m2.

5、厂房中标准构件选用情况：

（1）屋面板采用G410（一）标准图集中的预应力混凝土大型屋面板，板重（包括灌浆在内）标准值为1.4KN/m2，屋面板上做二毡三油，标准值为0.35KN/M2。

（2）天沟板采用G410（三）标准图集中的TGB77-1，板重标准值2.02KN/m。 （3）屋架采用G415（三）标准图集中的预应力混凝土折线型屋架YWJA-24，屋架自重标准值106KN/每榀。

（4）吊车梁采用G425标准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁YXDL6-8，吊车梁高1200mm，翼缘宽500mm，梁腹板宽200mm，自重标准值44.2KN/根，轨道及零件重1KN/m，辎重道及垫层构造高度200mm。

（5）材料：

A．柱：混凝土C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2） B．基础：混凝土C15（Fc=7.2n/mm2，ft=0.91N/mm2）

4.2结构构件选型及柱截面尺寸确定

因该厂房跨度在15~36m之间，且柱顶标高大于8m，所以采用钢筋混凝土排架结构。为了是屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。厂房各主要构件选型见下表：

表4.1主要承重构件选型表

构件名称 屋面板 标准图集 G410（一） 1.5m?6m预应力混凝选用型号 YWB—2Ⅱ（中间跨） YWB—2?s（端跨） TGB77—1 重力荷载标准值 1.4kN/m2 （包括灌浆在内） 土屋面板 天沟板 G410（三） 2.02kN/m 1.5m?6m预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板） 屋架 G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度21m） 吊车梁 G425（二）先张法预应力钢筋混凝土吊车梁（吊车工作等级中级） 轨道连接 基础梁

轨道及零件 G320钢筋混凝土基础梁 YWJA—24 YXDL6—8 106kN/每榀。 44.2kN/根 JL—3 1kN/m 16.7kN/根 由设计资料可知柱顶标高14.1m，轨顶标高为11.3m，设室内地面至基础顶面的距离为0.75m，则计算简图和吊车梁的高度求总高度H、下柱高度Hl和上柱高度Hu分别为：

H?14.1m?0.75m?14.85m

Hl?9.9m?0.75m?10.65m

Hu?14.85m?10.65m?4.2m

根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可查表确定柱截面尺寸：

表4.2柱截面尺寸及相应的计算参数

参数 柱号 上A ,C 柱 下柱 上柱 截面尺寸/mm 矩500?400 面积/mm 2惯性矩 自重/mm4 21.3?108 /(kN/m) 2.0?105 5.0 6.8 I400?1000?120?200 2.72?105 336.2?108 500?600 矩3.0?105 90?108 7.5 B 下柱 I500?1000?120?2002.96?105 256.34?108 7.4 4.3荷载计算

4.3.1恒载

（1）屋面恒载：

两毡三油防水层： 0.35kN/m2

厚水泥砂浆找平层： 20kN/m3?0.02m?0.40kN/m2

100mm厚水泥砾石保温层：5kN/m3?0.1m?0.50kN/m2 一毡两油隔气层： 0.05kN/m2

20mm厚水泥砂浆找平层： 20kN/m3?0.02m?0.40kN/m2

预应力混凝土屋面板： 1.4kN/m2 屋盖钢支撑： 0.05kN/m2 合计： 3.15kN/m2

屋架重力荷载为每106KN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：

G1?1.2?(3.15kN/m2?6m?24m2?106kN2?2.02kN/m?6m）?350.30kN

（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值：

G3?1.2?(44.2kN?1kN/m?6m)?60.24kN

（3）柱自重重力荷载设计值：

A、C柱：上柱：G4A?G4C?1.2?5KNm?4.2m?25.20KN 下柱：G5A?G5C?1.2?6.8KNm?10.65m?86.90KN B柱: 上柱：G4B?1.2?6KNm?4.2m?30.24KN 下柱：G5B?1.2?7.4KNm?10.65m?94.57KN

4.3.2屋面活荷载

屋面活荷载标准值为0.5KNm2，雪荷载标准值为0.45KNm2，后者小于前者，所以仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为： Q?1.4?0.5KNm2?6m?24m?50.40KN 1Q1的作用位置与G1作用位置相同。

24.3.3风荷载

垂直于建筑物表面上的风荷载标准值计算公式：

?k??z?s?z?0 （4-1）式中 ?0—基本风压，是以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得

的50年一遇10min平均最大风速为标准确定的风压值；

?z—高度z处的风振系数，对高度小于30m的单层厂房，取?z?1.0； ?s—风荷载体型系数，是风吹到厂房表面引起的压力或吸力与理论

风压比值，与厂房的外表体型和尺度有关，可根据建筑体型查得；

?z—风压高度变化系数，根据所在地区的地面粗糙程度类别和所求

风压处离地面的高度查得。

?0?0.35kN/m ?z?1.0

根据厂房各部分标高及B类地面粗糙查表得： 柱顶（标高14.1m） ?z?1.115 檐口（标高16.75m）?z?1.179 屋顶（标高17.54m）?z?1.196

?s如图4.1a所示，则可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：

?1k??z???s1z0?1.0?0.8?1.115?0.35KNm2?0.3122KNm2

?

??1kz???s1z0?1.0?0.4?1.115?0.35KNm2?0.1561KNm2

图4.1 风荷载体系系数及排架计算简图

则用于排架计算简图上的风荷载设计值为：

F?????????h???wQs1s2z1qq12?1.4?0.3122KNm2?6m?2.62KNm?1.4?0.1561KNm2?6m?1.31KNms3

z0??s4??h???Bz2?1.4???0.8?0.4??1.179?2.65m???0.6?0.5??1.196?1.4m??1.0?0.35KNm2?6m ?10.53KN4.3.4吊车荷载

Q?200kN，200/50kN吊车的参数为：B?5.55m，K?4.40m，g?75kN，

Fpmax?215kN，Fpmin?45kN。根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各

轮压对应点的竖向坐标值，如图4.2所示。

图4.2

（1）吊车竖向荷载

Dmax??QFpmax?yi?1.4?215kN?(1?0.808?0.267?0.075)?647.15kN Dmin??QFpmin?yi?1.4?45kN?(1?0.808?0.267?0.075)?135.45kN

（2）吊车横向水平荷载

作用于每一个轮子上的吊车荷载水平制动力计算公式：

1T??(Q?g) （4-2）

4式中 T—每一个轮子作用在轨道上的横向水平制动力；

?—横向水平制动系数；

Q—吊车的额定起重量的重力荷载；

g—小车的重力荷载。 11T??(Q?g)??0.1?(200kN?75kN)?6.875kN

44作用于拍架上的吊车横向的水平荷载设计值计算公式：

Tmax??Tiyi （4-3）

式中 Ti—第i个大车轮子的横向水平制动力；

Tmax—吊车梁传给柱的最大横向反力的标准值；

yi—影响线数值。

Tmax??Tiyi?1.4?6.875kN?(1?0.808?0.267?0.075)?20.69kN

4.4排架内力计算

该厂房为一跨等高排架，可用剪力分配法进行内力分析。其柱的剪力分配系数?i见表4.3：

表4.3柱剪力分配系数

柱号 n?Iu IlC0?3/[1??3(1/n?1)] ?i?H??u H??H3/C0EIl C0?2.586 1/?i ?1/?i A 、C柱 n=0.124 3 ?10H?A??C?0.1149?10??0.283 E C0?2.69 ?A??C?0.273 n=0.167 B柱 ??0.283 ?B?0.0689?10?10H3 E?B?0.455 4.4.1恒荷载作用下排架内力分析

恒荷载作用下排架的计算简图如图所示，图中的重力荷载G及力矩M是根据图4.3确定：

G1?G1?350.3kN

G?G?G?60.24KN?25.2KN?85.44KN

G?G?86.90KN G?G?94.57KN

G?G?2G?30.24KN?2?60.24KN?150.72KN M?Ge?350.3?0.05m?17.52KN

234A25A5B654B3111M2?(G?G4A)e?G3e3?(350.30KN?25.2KN)?0.25m?86.90KN?0.4m10?74.55KN

由图4.4a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算式内力。柱顶不动支座反力Ri可根据表所列的相应公式计 算。对于A柱，，n=0.124??0.283 则

11??2(1?)231??3n?2.025 C???1.188 C1??31121??3(?1)21??3(?1)nn 图4.3 荷载作用位置图（单位：KN）

RA?RBMC?MCHH121?317.52KN?2.025?69.78KN?m?1.188?7.97KN

14.85m??7.97KN

柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图4.4b和轴力图分别见图4.4c。

图4.4d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。

图4.4 恒载作用下排架内力图

4.4.2屋面活荷载作用下排架内力分析

(1) AB跨作用屋面活荷载

排架计算简图如图4.5所示。其中Q1?50.40KN，它在柱顶及变阶引

起的力矩为:M1A?50.4KN?0.05m?2.52KN?m

MM2A?50.4KN?0.25m?12.6KN?m ?50.4KN?0.15m?7.56KN?m

1B对于A柱，n?0.124,??0.283，则C1?2.025,C2?1.188

图4.5 AB跨作用屋面活荷载时排架内力图

RA?MC?MCHH1A2A1?33.53KN?m?2.025?12.6KN?m?1.188?1.27KN

14.85m

对于B柱，n?0.167,??0.283，则C1?1.886,C2?1.316

RB?MCH1B?17.56KN?m?1.886?0.96KN(?)14.85m则排架柱顶不动铰支座总反力为：

R?RA?RB?1.27KN?0.96KN?2.23KN(?)

将R反向作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用与AB跨时的柱顶剪力：

VA?RA??AR?1.27KN?0.273?2.23KN?0.66KN(?)

RB?RB??BR?0.96KN?0.455?2.23KN??0.05KN(?)

VC??CR??0.273?2.23KN??0.61KN(?)

排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图4.5所示。 (2) BC跨内作用屋面活荷载

由于结构对称，且BC跨与AB跨作用荷载相同，故只需将图4.5中各内力图的位置及方向调整一下即可，如图4.6所示。

图4.6 BC跨作用屋面活荷载时排架内力图

4.4.3风荷载作用下排架内力分析

（1）左吹风时

计算简图如图4.7a所示。对于A柱，n?0.124,??0.283，由表得：

13[1??4(?1)]nC11??0.337 18[1??3(?1)]nRA??q1HC11??2.62KNm?14.85m?0.337??13.11KN(?)

RC??q2HC11??1.31KNm?14.85m?0.337??6.56KN(?) R?RA?RC?FW??13.11KN?6.56KN?7.67KN??27.34KN(?)

各柱顶剪力分别为：

VA?RA??AR??13.11KN?0.273?27.34KN??5.65KN(?) VB???BR?(?0.455)?(?27.34)KN?12.44KN(?) VC?RC??CR??6.56KN?0.273?27.34KN?0.90KN(?)

排架内力图如图4.7b所示。

图4.7 左吹风时排架内力图

（2）右吹风时

计算简图如图4.8a所示。将图4.7b所示A，C柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图4.8b所示。

图4.8 右吹风时排架内力图

4.4.4吊车荷载作用下排架内力分析

（1）Dmax作用在A柱

计算简图如图4.9a所示。其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为：

图4.9 Dmax作用在A柱时排架内力图

MA?Dmaxe3?647.15KN?0.3m?258.86KN?m MB?Dmaxe3?135.45KN?0.75m?101.59KN?m

对于A柱，C3?1.188，则

M258.86KN?mRA??AC3??1.188??20.71KN(?)

H14.85m31??2对于B柱，n?0.167，??0.283，则，C3???1.316

21??3(1?1)nRB?MB101.59KN?mC3??1.316?9.0KN(?) H14.85mR?RA?RB??20.72KN?9.0KN??11.71KN(?)

排架各柱顶剪力分别为：

VA?RA??AR??20.71KN?0.273?11.71KN??17.51KN(?) VB?RB??BR?9.0KN?(?0.455)?(?27.34)KN?14.33KN(?) VC???CR??0.273?11.73KN?3.20KN(?)

排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图4.9b，c所示。 （2）Dmax作用在B柱左

计算简图如图4.10a所示。其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为：

MA?Dmine3?135.45KN?0.4m?54.18KN?m MB?Dmaxe3?647.15KN?0.75m?485.36KN?m 柱顶不动铰支座反力RA，RB及总反力R分别为：

M54.18KN?m RA??AC3??1.188??4.33KN(?)

H14.85mM485.36KN?m RB?BC3??1.316?43.01KN(?)

H14.85mR?RA?RB??4.33KN?43.01KN?38.68KN(?)

各柱顶剪力分别为：

VA?RA??AR??4.33KN?0.273?38.68KN??14.98KN(?)

VB?RB??BR?43.01KN?0.455?38.68KN?25.41KN(?)

VC???CR??0.273?38.68KN?-10.56KN(?)

排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图4.10b，c所示。

图4.10 Dmax作用在B柱左时排架内力图

（3）Dmax作用在B柱右

根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与“Dmax作用于B柱左”的情况相同，只需将A,C柱内力对换并改变全部弯矩及剪力符号，如图4.11所示。

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