混凝土结构课程设计(附设计图纸CAD)

目录

1 设计资料 ....................................................... 1 2 板的设计 ....................................................... 1 2.1 荷载 ......................................................... 2 2.2 力计算 ....................................................... 2 2.3 截面承载力计算 ............................................... 3 3 次梁设计 ....................................................... 4 3.1 荷载 ......................................................... 4 3.2 力计算 ....................................................... 5 3.3 截面承载力计算 ............................................... 5 4 主梁计算 ....................................................... 7 4.1 荷载 ......................................................... 7 4.2 力计算 ....................................................... 8 4.3 截面承载力计算 .............................................. 12 4.4 主梁吊筋计算 ................................................ 14 参考文献 ........................................................ 14

. . . . .

. . . .

某工业厂房单向板肋梁楼盖

1 设计资料

某工业厂房设计使用年限为50年，安全等级为二级，环境类别为一类。结构形式采用框架结构，其中梁柱线刚度比均大于3。楼盖采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖，厂房底层结构布置图见图1。楼面做法、边梁、墙、及柱的位置关系见图2。

图1 底层结构布置图 楼面活荷载标准值8kN/m，楼面面层为20mm水泥砂浆，梁板的天棚抹灰为20mm厚混合砂浆。材料选用混凝土：采用C30（fc=14.3 N/mm）钢筋：梁的受力纵筋采用HRB335级钢筋（fy=300 N/mm），其余采用HRB300级钢筋（fy=270 N/mm）。

2

2

2

2

2 板的设计

板按塑性力重分布方法设计。按刚度条件板厚要求取h=L/30=2000/30≈67mm，工业厂房楼面最小厚度为70mm，取板厚h=80mm。取次梁截面高度h=450mm（L/18=6000/18=333mm～L/12=6000/12=500mm

）

,

截

面

宽

度

图2 节点详图 b=200mm(h/2.5=450/2.5=180mm～h/2=450/2=225mm)，主梁和次

梁采用HRB335级，其余均采用HPB300级钢筋；板的L2/L1=6000/2000=3，宜按单向板设计。板的几何尺

. . . . .

. . . .

寸和计算简图见图3。 2.1 荷载

①恒载标准值

板自重： 0.08×25 kN/m=2.0 kN/m 楼面面层： 0.02×20 kN/m=0.4 kN/m 天棚抹灰: 0.02×17 kN/m=0.34 kN/m

2

2

2

2

2

2

gk=2.74 kN/m2

②使用活荷载 qk=8 kN/m

2

③荷载组合值：Q=1.3

gq=1.2gk+1.3qk=1.2×2.74+1.3×8=13.69 kN/m2

gq=1.35gk+1.3×0.7qk=1.35×2.74+1.3×0.7×8=10.98 kN/m2

取gq=13.69 kN/m

2

图3 板的几何尺寸和计算简图（单位：mm）

2.2 力计算

取1m宽板带作为计算单元，各跨的计算跨度为： 中间跨：l0=ln=2.0m-0.2m=1.80 m 边 跨：l0=ln=2.0-0.20/2+0.025=1.925 m

. . . . .

. . . .

边跨和中间跨的计算跨度相差：

1.9251.8100%6.9%10%

1.8

故可按等跨连续板计算力，各截面的弯矩计算见表1。

表1 板各截面弯矩计算

截 面 弯矩计算系数m 边支座 边跨中 第一支座 中间跨中 中间支座 116 114 3.62 1 11116 2.77 1 14Mm(gq)l02(kNm) -3.17 -4.61 -3.17 2.3 截面承载力计算

取板的截面有效高度h0=80-20=60mm（环境类别为一类）,各截面配筋计算见表2 表2 板的各截面承载力计算

第一 截面 边支座 边跨中 支座 ①～⑧ 轴间 -3.17 ①～⑧ 轴间 3.62 ①～⑧ 轴间 -4.61 ①～② ⑦～⑧ 轴间 2.77 ②～⑦ 轴间 2.22 ①～② ⑦～⑧ 轴间 -3.17 ②～⑦ 轴间 -2.54 中间跨中 中间支座 在平面图位置 M（kN/m） M21fcbh0s 0.062 0.070 0.090 0.054 0.043 0.062 0.049 112s A0.064 0.073 0.094 0.056 0.044 0.064 0.050 1fcbh0fy 203.5 φ8 232.0 φ8 200 298.7 φ8 160 178.0 φ8 200 139.8 φ8 200 203.5 φ8 200 158.9 φ8 200 选配钢筋 200 实配钢筋面积（mm） 2251 251 314 251 251 251 251 注：表中对于②～⑦轴间板带的中间跨中和中间支座考虑板的拱作用，故弯矩降低0.2

. . . . .

. . . .

3 次梁设计

取主梁的梁高h=650mm（L/12=6000/12=429mm～L/8=6000/8=750mm）,宽b=250mm,次梁的截面尺寸及支撑情况见下图4。

图4 次梁几何尺寸及支承情况(单位：mm)

3.1 荷载

①恒载

由板传来 2.74×2=5.48 kN/m 次梁自重 25×0.2×(0.45-0.08)=1.85 kN/m 梁侧抹灰 17×(0.45-0.08)×2×0.02=0.25 kN/m

gk=7.58 kN/m

②楼面使用活荷载 qk=8.0×2=16.0 kN/m ③荷载组合设计值

gq=1.2gk+1.3qk=1.2×7.58+1.3×16.0=29.90 kN/m

gq=1.35gk+1.3×0.7qk=1.35×7.58+1.3×0.7×16.0=24.79 kN/m

取gq=29.90 kN/m

3.2 力计算

按塑性力重分布方法计算次梁力。计算跨度为： 中间跨：l0ln6.00.255.75m

边 跨：l0ln6.00.25/20.0255.85m 边跨和中间跨的计算跨度相差：

5.855.75100%3.48%10%

5.75 . . . . .

. . . .

故可按等跨连续次梁计算。

剪力计算时跨度取净跨，计算简图如图5所示

图5 次梁计算简图

次梁力计算见下表3、表4：

表3 次梁弯矩计算

截 面 弯矩计算系数m 边支座 边跨跨 支座 中间跨中 中间支座 124 114 73.84 1 11116 60.34 1 14Mm(gq)l02/(kNm) -44.11 -96.23 -70.61 表4 次梁剪力计算

截 面 剪力计算系数 V=gqln/(KN) 边支座 0.50 88.95 第一支座（左） 0.55 97.85 第一支座（右） 0.55 94.56 中间支座 0.55 94.56 3.3 截面承载力计算

次梁跨中截面按T形截面进行计算，翼缘计算宽度取以下三者较小值：

① 按计算跨度l0考虑：bf''15.75l01.92m 33② 按梁肋净距sn考虑：bfsnb1.21.82.0m ③ 按翼缘高度hf考虑：

故取bf=1.92m

判别各跨中截面属于哪一类形： 取h0 =450-40=410mm

``h`fh00.1950.1 可不考虑此种情况,

b'fh'ffc(h0h'f/2)19208014.3(41080/2)812.7kNm73.84kNm

故属于一类倒T形截面

支座截面按矩形截面计算，跨中及支座截面均按一排筋考虑，取h0 = 450-40=410mm.

. . . . .

. . . .

次梁正截面承载力见下表5，斜截面承载力见下表6。

表5 次梁正截面承载力计算

截 面 边支座 -44.11 0.092 0.097<边跨中 73.84 0.016 0.016<第一支座 -96.23 0.2 0.225<中间跨中 60.34 0.013 0.013<中间支座 -70.61 0.147 0.159< M/(kNm) sM 1fcbfh20112s 0.35 b0.55 0.952 0.992 0.35 0.887 b0.55 0.993 0.35 0.920 rs0.5(112s)AsMrshofy(mm2) 选配钢筋 376.6 605.2 882.0 494.0 624.0 216 2220 628 220+118 882.5 218 509 216+118 656.5 实配钢筋面积/mm 注： pmin(0.2,45402 ft)%min0.2%,p均大于pmin，考虑塑性力重分布要求，满足0.35 fy表6 次梁斜截面承载力计算

截 面 边支座 88．95 293150>V 82082V 82082V 82082V 82082. . . .

4 主梁计算

主梁按弹性理论计算主梁力，不考虑塑性力重分布。已知柱截面尺寸为450mm×450mm，主梁的梁高h=650mm，宽b=250mm，主梁的几何尺寸与支承情况如图6所示。

图6主梁几何尺寸及支承情况（单位：mm）

4.1 荷载

①恒荷载

由次梁传来 7.586.042.27kN 主梁自重（折算为集中荷载） 0.25(0.650.08)2.0257.13kN 梁侧抹灰（折算为集中荷载） 2×0.015×（0.65-0.08）×2.0×17=0.58kN

Gk=53.19kN

②使用活荷载 Qk16.06.096.00kN ③荷载组合设计值

G+Q=1.2Gk+1.3Qk=1.2×53.19+1.3×96.0=188.63 kN

G+Q=1.35Gk+1.3×0.7Qk=1.35×53.19+1.3×0.7×96.0=159.17 kN

取G=1.2×53.19=63.83 kN Q=1.35×96.0=124.8 kN

4.2 力计算

计算跨度如下：

中间跨：l0ln6.0m 边 跨：l0ln6.0m

中间跨跨度和边跨跨度相等，故可按等跨连续次梁计算。计算简图见下图7。

. . . . .

. . . .

图7主梁计算简图（尺寸单位m）

各种荷载工况下的主梁力计算见表7

表7 各种荷载工况下主梁力计算 荷载计算简图 工况 力图 M： ○1 V： ○2 V： M： ○3 V： M: . . . . .

. . . . ○4 M: V：

力计算过程见表8

表8 力计算 荷载工况 ① 弯矩（KN.m） 剪力kN M1KGl0.24463.836.0093.45 VAK1G0.73313.8346.79 MBKGl0.26763.836.00102.26V1右VAG46.7963.8317.04 M2KGl0.06763.836.0025.66 *Ma63.832.02/3102.2654.49 VB左K1G1.26763.8380.87 VB右K1G1.063.8363.83 V2左VB右G0 ② M10.289124.86216.40 MB0.133124.8699.59M299.59 *Ma124.82.02/399.59182.21 VA0.866124.8108.1 V1右108.1124.816.7 VB左1.134124.8141.5 VB右0 ③ M10.133/3124.8632.95 MB0.133124.8699.59M20.2124.86149.76 *Ma2/3(99.59)66.39 VA0.133124.816.6 V1右VB左16.6 VB右1.0124.8124.8 . . . . .

. . . . ④ MB0.311124.86232.88MC0.089124.861.866.64VA0.689124.886.0 V1右86.0124.838.8 VB左1.33124.8163.6 VB右1.222124.8152.5 M1124.82.01/3232.88171.97 Ma124.82.02/3232.8894.35 M2124.82.02/3232.881/366.64V2右152.5124.827.7 72.13 V2右0.089124.811.1 M20.170124.86127.30

最不利力组合见下图8所示。

图(a)

图(b)

. . . . .

. . . .

图(c)

图8主梁最不利力组合图(a)、图(b)及图(c)

主梁的包络图与剪力图见下图9。

图9 主梁的弯矩及剪力包络图

4.3 截面承载力计算

主梁跨中截面按T形截面计算，其翼缘计算宽度取以下三者较小值：

①按计算跨度l0考虑：bf'16.0l02.0m 33 . . . . .

. . . .

②按梁肋净距sn考虑：b'fsnb6.0m ③按翼缘高度h考虑：

`fh`fh0800.13110.1 可不考虑此种情况 610故取b`f=2000mm ,h0=650-40=610mm

判别T形截面类型：

1b'fh'ffc(h0h'f/2)1.020008014.3(61080/2)1304.2kNmM173.32kNm

故属于第一类T形截面。

主梁支座截面按矩形截面计算，取h0650mm85565mm（因支座弯矩较大考虑布置两排纵筋，布置在次梁主筋下面）。主梁截面承载力及配筋计算分别见表9及表10。

表9 主梁正截面承载力计算

截面 M/(KN· m) 边跨跨 309.85 － 中间支座 -335.14 42.44 中间跨中 175.42 － － 0.016 0.016 0.992 966.30 4 18 1017 -73.93 － bQ0× /(KN· m) 2(M-Q0×b/2)/(KN· m) － 0.029 0.029 0.985 1719．0 2 22+225 1742 244.2 0.256 0.301 0.849 2034．0 4 22+2 18 2029 － 0.065 0.067 0.966 451.5 2 22 760 sM/1fcb'fh02 112s s0.5(112s) AsM/Sh0fy （mm2） 选配钢筋 实配钢筋面积 /mm 2表10 主梁斜截面承载力计算

截面 边支座 154.89 端支座B(左) 244.47 端支座B（右） 216.33 V/kN . . . . .

. . . . 0.25Cfc bh0/N 0.7ftbh0/N 选用箍筋 545186>V 152653V 141391V 141391由次梁传至主梁的全部集中荷载

按可变效应:

G+Q=1.245.581.396.0179.38kN

GQ179.38103422.9mm2 则As==

2fysin23000.707故选218（As=509mm）

. . . . .

2 . . . .

参 考 文 献

[1] 蒲生主编《混凝土结构设计原理》 ：高等教育，2003 [2] 《砼结构设计原理》蒲生主编。高等教育.2002.10

[3] 《混凝土结构设计规》GB50010-2002 ：中国工业建筑，2002 [4] 《建筑地基基础设计规》GB50007-2002 ：中国工业建筑，2002 [5] 《房屋建筑制图统一标准》GB/T 50001-2001 ：中国工业建筑，2002

. . . . .