3层混合结构工业房屋设计课程设计.docx

1、装订线 课程设计报告纸TONGJI UNIVERSITY建筑混凝土结构课程设计课程作业课题名称3层混合结构工业房屋设计院 (系)土木工程学院 建筑工程系专 业 姓 名学 号指导教师 日 期目录第一章 绪论41.1设计题目41.2设计任务41.3设计资料41.4截面尺寸选择5第二章 板的设计62.1 荷载计算62.2正截面受弯承载力计算及配筋62.3构造配筋7第三章 次梁的设计83.1荷载计算83.2正截面受弯承载力计算及配筋83.3斜截面受剪承载力及箍筋计算93.4次梁钢筋截断、锚固与搭接10第四章 主梁设计114.1荷载计算114.2计算简图及内力计算114.3正截面受弯承载力及配筋124.

2、4斜截面承载力及配筋计算13第五章 柱的设计155.1荷载计算155.2 设计计算165.3柱钢筋搭接16第六章 承重外墙验算176.1材料选用及静力计算方案176.2验算墙体高厚比176.3底层墙承载力验算18第七章 基础设计217.1柱下独立基础设计217.2 墙下条形基础设计23第八章 楼梯设计258.1 截面尺寸及计算跨度258.2 梯段斜板设计268.3平台板设计268.4平台梁设计288.5构造配筋29第一章 绪论1.1设计题目某3层工业仓库采用混合结构方案，楼盖为现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。现浇混凝土柱及砖墙承重体系。现浇混凝土柱下独立基础及墙下条形基础。1.2设计任务1按建筑

3、平、立、剖面图进行结构平面布置2按选定的结构方案进行结构计算(1) 估计钢筋混凝土柱截面尺寸(2) 楼盖结构计算a. 板及次梁按塑性方法计算b. 主梁按弹性方法计算(3) 柱的计算(4) 承重外墙验算a. 确定结构静力计算方案b. 验算墙体高厚比c. 验算底层墙体承载力(5) 柱下独立基础计算(6) 墙下条形基础计算(7) 楼梯计算3绘制施工图（其中一张为手工绘制）(1) 楼盖结构平面布置图（包括连续板配筋）(2) 主、次梁配筋图(3) 基础配筋图(4) 楼梯结构图1.3设计资料1荷载二毡三油加绿豆沙 0.35kN/m2石灰砂浆容重（天花板抹灰） 17kN/m3水泥砂浆容重 20kN/m3钢筋

4、混凝土容重 25kN/m3细石混凝土容重 24kN/m3砖墙容重 19kN/m3钢窗自重 0.45kN/m2屋面活荷载 0.7kN/m2楼面活荷载 8kN/m22地质情况根据地质报告，室外地坪以下1.5m处为老土层，地基承载力按100kN/mm2 考虑（标准值），地下水位在地面以下0.5m处。3材料选用混凝土： 采用C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2）钢筋：板中受力钢筋采用HPB300钢筋（I级钢，fy=270N/mm2） 梁中受力钢筋采用HRB400钢筋（III级钢，fy=360N/mm2, fy=360N/mm2） 其余钢筋均采用HPB300钢筋（I级钢，fy=27

5、0N/mm2）1.4截面尺寸选择柱：400mm 400mm板：hl/35=2500/35=71.4mm，按构造规定取h=80mm。次梁：h=（1/181/12）l=6000/186000/12=333500mm，取h=450mm； b=(1/31/2)h=450/3450/2=150225mm，取b=200mm。主梁：h=（1/141/8）l=5000/145000/8=357625mm，取h=600mm； b=(1/31/2)h=600/3600/2=200300mm，取b=250mm。第二章 板的设计2.1荷载计算永久荷载标准值： 20mm厚石灰砂浆（天花板抹灰） 0.0217=0.34k

6、N/m2 20mm厚水泥砂浆 0.0220=0.4kN/m2 80mm厚钢筋混凝土楼板 0.0825=2kN/m2 2.74 kN/m2永久荷载设计值： 1.22.74=3.29kN/m2楼面活荷载设计值： 1.38=10.4kN/m2 合计： 13.69kN/m22.2正截面受弯承载力计算及配筋计算简图如下图：a、楼面板计算跨度：取1m宽板按连续梁进行计算，由于中间跨板与次梁固接；而边跨搁置在承重墙上，可以视为铰接，故板的计算长度为：中间跨：l0=ln=2.5-0.2=2.3m边跨：l0=ln+a/2=2.3+0.37/2=2.485m 且l0ln+h/2=2.3+0.08/2=2.04m，

7、取l0=2.04m截面内力及配筋计算：b=1000mm； h=80mm； h0=80-20=60mm计算结果如下表所示。截面端支座边跨跨中离端第二支座中间支座中间跨跨中弯矩系数M01/11-1/11-1/14（-1/140.8）1/16（1/160.8）M=M(g+q)l02/(kNm)-5.18-5.18-5.17（-4.14）4.53（3.62）受压区高度x/mm-6.386.386.36（5.04）5.54（4.38）As/mm2-337.7337.7337.0（266.8）293.2（231.9）选配-,10200,10200,10200,8/,10200实际As/mm2-393393

8、393322配筋率/%-0.490.490.490.40min=max0.2%，0.45ftfy=max0.2%，0.451.43270=0.23%，因此配筋满足最小配筋率要求注：表中（）内数据表示考虑连续板的拱作用，弯矩值可以折减20%。2.3构造配筋（1）单向板长边方向分布钢筋 选配,8250 长边方向As=201mm20.15393=59mm2；且配筋率=201100080=0.25%0.15%（2）板中垂直于主梁的构造钢筋 选配,8200 实际As=251mm213393=131mm2； 伸出主梁边缘的长度l0.25l0=0.252.3=0.575m；取l=600mm。（3）嵌固在承重

9、墙内板上部的构造钢筋 选配,8200 对一边嵌固在墙内的板边部分，钢筋伸出墙边长度l017ly=172.3=0.329m；取l=350mm 对两边嵌固在墙内的板角部分，钢筋伸出墙边长度l014ly=142.3=0.575m；取l=600mm，其分布范围为转角处延伸出14ly=575mm范围内。 实际As=251mm213393=131mm2；第三章 次梁的设计3.1荷载计算永久荷载设计值： 由板传来：3.292.5=8.23 kN/m 次梁自重：1.2250.2（0.45-0.08）=2.22 kN/m 梁侧抹灰：1.2170.02（0.45-0.08）2=0.30 kN/m 总共g=10.7

10、5 kN/m可变荷载设计值： 由板传来：q=10.42.5=26 kN/m 合计：g+q=36.75 kN/m3.2正截面受弯承载力计算及配筋计算简图如图：计算跨度：次梁与主梁整浇，故中间跨次梁计算跨度取净跨；边跨次梁搁置在承重墙上，视为铰支，故计算跨度为：中间跨：l0=ln=6-0.2=5.8m边跨：l0=ln+a/2=5.8+0.37/2=5.985m 且l01.025ln=1.0255.6=5.74m，取l0=5.74m次梁跨中截面按T形截面计算，bf取值如下： 中间跨 bf=min(l0/3，b+sn)=min(5600/3，200+2300)=1867mm 边跨 bf=min(l0/

11、3，b+sn)=min(5740/3，200+2300)=1913mm计算结果如下表：次梁受弯承载力及配筋计算截面端支座边跨跨中离端第二支座中间支座中间跨跨中弯矩系数M01/11-1/11-1/141/16M=M(g+q)l02/(kNm)-110.07-110.07-88.3177.27受压区高度x/mm-10.1106.482.66.9As/mm2-745.8845.0656.5521.5选配-3C182C18+C223C183C18实际As/mm2-763.4889.1763.4763.4bh0或bfh0(mmmm)-18674152004152004151913415配筋率/%-0.9

12、21.10.920.92min=max0.2%，0.45ftfy=max0.2%，0.451.43360=0.2%，因此配筋满足最小配筋率要求3.3斜截面受剪承载力计算及箍筋次梁的斜截面承载力计算及配筋截面端支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧中间支座外侧中间支座内侧剪力系数V0.450.60.550.550.55V=Vg+qln/KN95.92127.89117.23117.23117.23Asvs=v-0.7ftbh0fyvh00.110.4000.3050.3050.305选配（双肢箍）,8200,8200,8200,8200,8200实际Asv/s0.5030.5030.5030.

13、5030.503配箍率/%0.250.250.250.250.25sv,min=0.34ftfyv=0.341.43270=0.18%，因此箍筋满足最小配箍率要求3.4构造配筋（1）纵向钢筋在支座处的锚固 由于v0.7ftbh0，且选配纵向受力钢筋为C18的带肋钢筋，故伸入梁支座范围内的的锚固长度应满足：las12d=216mm。 综上，无论正钢筋还是负钢筋在支座处锚固长度均取为300mm,并设置弯钩。（2）梁支座截面负弯矩纵向受拉钢筋截断 根据构造要求，截断长度lln3=5.63=1.867m=1867mm。故取截断长度1900mm（3）架立钢筋 按构造要求，应配置架立钢筋。故将负钢筋中2

14、C18沿通长布置，作为架立筋使用。第四章 主梁设计4.1荷载计算永久荷载设计值： 由次梁传来： 10.756=64.5 kN 主梁自重（折算为集中荷载）：1.2250.25（0.6-0.08）5=19.5 kN 梁侧抹灰（折算为集中荷载）：1.2170.02（0.6-0.08）52=2.12 kN 总共：g=86.12 kN可变荷载设计值： 由次梁传来： q=266=156 kN 合计： g+q=242.12 kN4.2计算简图及内力计算计算跨度：由于主梁与柱整浇，故中间跨主梁的计算长度取两端柱中距；而主梁两端搁置在承重墙上，按照简支梁算。故计算长度为：中间跨：l0=lc=5m，且l01.05

15、ln=4.83m，故取l0=4.83m边跨：l0=ln+a/2+b/2=4.6+0.37/2+0.4/2=4.985m 且l01.025ln+b/2=1.0254.6+0.4/2=4.915m，取l0=4.915m计算简图如图：计算跨度取较大值l0=4.915m。最不利组合如下表所示：最不利组合可变荷载作用跨MB/(kNm)MC/(kNm)MD/(kNm)备注1,2,4-（68.15+138.78）=-206.93 kNm-（45.29+20.7）=-65.99 kNm-（68.15+66.71）=-134.86 kNmMB,max=MD,max=-206.93 kNmVB,maxL=VD,m

16、axL=-163.17KNVB,maxR=VD,maxR=149.73KN2,3-（68.15+41.4）=-109.55 kNm-（45.29+123.45）=-168.74 kNm-（68.15+41.4）=-109.55 kNmMC,max=-168.74 kNmVC,maxL=-133.1KNVC,maxR=133.1KN1,3-（68.15+61.34）=-129.49 kNm-（45.29+41.4）=-86.69 kNm-（68.15+61.34）=-129.49 kNmM1,max= M4,max =232.55 kNmVA,max=94.71kN2,4-（68.15+61.3

17、4）=-129.49 kNm-（45.29+41.4）=-86.69 kNm-（68.15+61.34）=-129.49 kNmM2,max= M3,max =189.41 kNm注：永久荷载满布置在各跨4.3正截面受弯承载力计算及配筋支座负弯矩处按支座边取值，跨中受弯承载力计算按T型截面，支座处按矩形截面。主梁跨中T形截面计算，bf取值如下： 中间跨 bf=min(l0/3，b+sn)=min(4830/3，250+5600)=1610mm 边跨 bf=min(l0/3，b+sn)=min(4915/3，250+5600)=1638mm配筋计算结果如下：截面端支座边跨跨中离端第一支座中间跨跨

18、中中间支座M/(kNm)0232.55-206.93+149.730.2=-176.98189.41-168.74+133.10.2=-142.12受压区高度x/mm-17.998.914.877.8As/mm2-1161.7982.1943.5772.4选配-2C25+1C222C25+1C222C252C25实际As/mm2-13611361982982bh0或bfh0(mmmm)-16385652505501610565250550配筋率/%-0.960.960.710.71min=max0.2%，0.45ftfy=max0.2%，0.451.43360=0.2%，因此配筋满足最小配筋率

19、要求4.4斜截面受剪承载力计算及配筋截面端支座内侧离端第一支座端跨侧离端第一支座中间跨侧中间支座V/KN94.71-163.17149.73133.1Asvs=v-0.7ftbh0fyvh00.0380.6010.4910.354选配（双肢箍）,8200,8150,8200,8200实际Asv/s0.5030.670.5030.503配箍率/%0.250.340.250.25sv,min=0.34ftfyv=0.341.43270=0.18%，因此箍筋满足最小配箍率要求4.5构造配筋（1）、纵向钢筋的锚固 简支端支座内锚固 由于v0.7ftbh0，且选配纵向受力钢筋为C25或C22的带肋钢筋，

20、故伸入梁支座范围内的的锚固长度应满足：las12d=300mm。 梁柱节点处锚固 所选纵向钢筋为C25或C22的带肋钢筋，则钢筋所需基本锚固长度为la=0.143601.4325=881mm 选取钢筋端部加锚头的方式进行锚固，则钢筋伸入节点应不小于0.4lab=352mm，取360mm。且锚头距离轴线不小于5d=125mm，实际为160mm，满足。 综上，端支座内和梁柱节点处均采用钢筋深入柱子360mm，并端部设置锚头进行锚固。（2）、梁端支座上部构造配筋与架立筋 根据构造要求，构造配筋截面As1379.92/4=344.98mm2，且不少于2根。且该构造钢筋自支座边缘向跨内伸出的长度ll0/

21、5=983mm。 故选配2C25（实际As=981.74mm2），并与离端第一支座上部钢筋拉通。同时还作为架立筋使用。（3）、支座负钢筋的截断 计算得，主梁内力包络图如下：弯矩包络图为上图中粗线部分，细实线为负钢筋抵抗弯矩图。负钢筋由2根C25钢筋沿通常配置，同时作为架立筋。离端第一支座处配有一根C22钢筋，并将其截断。根据构造要求，当V大于0.7ftbh0时，截断点应该延伸至钢筋不需要点以外h0=550mm，且在不小于20d=440mm处截断，且应延伸至充分利用点以外1.2la+h0=1480mm。故截断长度为1480mm。（4）、集中荷载两侧附加箍筋Asv=Ffyv=233.9110002

22、70=866.33mm2箍筋分布范围3b+2h1=3200+250=700mm。故在次梁两侧350mm范围内各布置3道,10100（实际Asv=942.48mm2）（5）侧面纵向构造钢筋由于hw450mm，故侧面应设置构造钢筋，选用4C14，分两层沿通长配置，拉筋选用C6400和C6300。第五章 柱的设计5.1荷载计算（取荷载最大的中柱考虑）柱子的荷载计算应该取柱子相邻纵跨，横跨的一半面积内（即以柱子为中心5m6m范围）所有恒载及活载的和。柱子共取3个控制截面。控制截面1-1：屋面板荷载：永久荷载标准值： 二毡三油加绿豆沙 0.35kN/m2 20mm厚纸筋灰砂浆（粉刷） 0.0217=0.

23、34kN/m2 20mm厚水泥砂浆（找平） 0.0220=0.4kN/m2 80mm厚钢筋混凝土屋面板 0.0825=2kN/m2 3.09 kN/m2永久荷载设计值： 1.23.09=3.71kN/m2屋面活荷载设计值： 1.30.7=0.91kN/m2 合计（折算为柱子所受集中力）： 4.6265=138.6kN屋面计算面积范围内主次梁自重： 1.225（0.20.4562+0.250.65）=54.9kN梁侧抹灰： 1.2172（0.02（0.45-0.08）62+0.25（0.6-0.08）5）=30.14 kN3层层间柱自重： 1.2250.40.44=19.2 kN柱四周抹灰： 1

24、.20.020.4（4-0.08）174=2.56kN1-1截面合计： 245.4kN2-2截面荷载： 3层主次梁自重： 1.225（0.20.4562+0.250.65）=54.9 kN梁侧抹灰：1.2172（0.02（0.45-0.08）62+0.25（0.6-0.08）5）=30.14 kN3层楼盖活荷载： 1.3856=312kN2层层间柱自重： 1.2250.40.44=19.2 kN柱四周抹灰： 1.20.020.4（4-0.08）174=2.56kN1-1截面以上传来： 245.4kN 总共：g+q=664.2 kN3-3截面荷载：2层主次梁自重： 54.9 kN梁侧抹灰： 30

25、.14 kN2层楼盖活荷载： 312 kN1层层间柱自重： 1.2250.40.45.45=26.2 kN柱四周抹灰： 1.20.020.4（5.45-0.08）174=3.51kN 2-2截面以上传来： 664.2kN 总共：g+q=1090.95 kN5.2设计计算截面1-12-23-3轴力/kN245.4kN664.21090.95计算高度H/m41.25=541.25=551=5稳定系数0.9430.9430.943截面面积Ac/mm2160000160000160000需要钢筋As/mm2000选配9C129C129C12实际As/mm2101810181018配筋率/% 0.64

26、0.64 0.64min=0.55%，因此配筋满足最小配筋率要求（备注：由于混凝土自身承载能力已经足够，故配筋仅需要满足最小配筋率要求。）5.3构造配筋1、纵向钢筋的搭接所选纵向钢筋为C18的带肋钢筋，则钢筋所需基本锚固长度为la=0.143601.4312=423mm钢筋搭接长度：ll=lla=1.4423=593mm。柱中钢筋为受压钢筋，其搭接长度不小于ll的70%，即415mm，且不小于200mm，故取钢筋搭接长度ll=600mm。连接区段长度为1.3ll=780mm。2、箍筋柱子的箍筋直径不小于d/4，即3mm，且不应小于6mm。箍筋间距不应大于400mm且不大于15d，即270mm。

27、故箍筋取,8250，沿柱子通长配置。3、箍筋搭接区加密在纵筋搭接区，箍筋直径不小于d/4，即3mm。箍筋间距不大于100mm，且不大于5d=90mm。故搭接区内箍筋选配,890。4、柱纵向钢筋锚固由于纵向钢筋基本锚固长度为423mm，采用直锚方式，直锚长度取500mm。5、柱插筋在基础中的锚固根据基础的设计，基础高度为500mm，柱插筋基本锚固长度为423mm，故插筋插入至基础地面钢筋网上方，并设置90度弯折，弯折长度为max（150,6d=108）=150mm。6、插筋范围内设置箍筋根据构造要求插筋范围内箍筋间距应不大于500mm，且不少于2道箍，故箍筋范围内选配,8150mm。第六章 承重

28、外墙验算6.1材料选用及静力计算方案外围承重墙墙厚为370mm。墙体采用MU10烧结普通砖，M10混合砂浆砌筑（fc=1.89Mpa）。该房屋为整体现浇式楼盖（1类），横墙间距s=20m32m，故应采用刚性方案。6.2验算墙体高厚比a、纵墙高厚比验算、带壁柱墙截面用窗间墙截面验算截面如图截面参数：A=1050800mm2，I=6.111010mm4，i=241.14mm故：hT=3.5i=843.97mm,查表得：计算高度H0=5m，允许高厚比=26又2=1-0.4bss=0.81=H0hT=5.920.81x26=21.06，满足。、壁柱间墙高厚比验算壁柱间距s=5000mm5m,故H0=0

29、.6s=3000mm。=H0h=8.110.81x26=21.06，满足。b、横墙高厚比验算、带壁柱墙截面用窗间墙截面验算截面如图截面参数：A=1075220mm2，I=6.221010mm4，i=240.52mm故：hT=3.5i=841.81mm,查表得：计算高度H0=5m，允许高厚比=26=H0hT=5.945m,故H0=0.4s+0.2H=3400mm。=H0h=9.19920.79kN，满足。b、局部承压验算验算取较大集中力，故只需要对2层楼盖处局部承压验算。上部荷载N0=36.77+94.71+2231.535=594.55kN；2层楼盖主梁集中荷载Nl=94.71kN。梁下设置刚

30、性垫块，如上图；尺寸为490370180mm又Ab=181300mm2，A0=225700mm2又1=0.81+0.35A0Ab-1=0.94N0+Nl=188.41kN,满足。第七章 基础设计7.1柱下独立基础设计荷载计算：（计算面积范围内）永久荷载标准值： 屋面板永久荷载（包括屋面板的自重，抹灰，防水等，折算为集中荷载）： 92.7 kN 计算面积范围内主次梁自重： 45.753=137.25 kN 梁侧抹灰： 25.123=75.36 kN 层间柱自重： 162+21.8=53.8 kN 柱四周抹灰： 2.132+2.92=7.18 kN 合计： 366.29 kN可变荷载标准值： 屋面

31、活荷载（折算为集中荷载）： 21 kN 3层楼盖活荷载： 240 kN 2层楼盖活荷载： 240 kN 合计： 501 kN永久荷载设计值： 可变荷载控制：1.2366.29=439.55 kN 永久荷载控制：1.35366.29=494.49 kN可变荷载设计值： 可变荷载控制：1.4501=701.4 kN 永久荷载控制：1.35501=676.35 kN故：荷载标准组合：Fk=366.29+501=867.29 kN 荷载基本组合：Fk=max（439.55+701.4 , 494.49+676.35）=1170.84 kNa、地基验算（应采用标准组合）根据已知的地质条件，地基承载力特征值（忽略宽度，埋深修正）fa=100kpa。假设基础埋深1.5m。而pk=Fk+GkA=867.29+201.5AAfa=100kpa，故A12.39m2。基础地面按正方形设计，则边长b3.52m，取基础地面为3.6m