混凝土結構課程設計---二層混凝土結構倉庫設計

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　題 目： 二層混凝土結構倉庫設計 </p><p>　　學 校： </p><p>　　專 業(yè)： 2013秋土木工程本 </p>

2、;<p>　　姓 名： 學 號： </p><p>　　指導教師： 職 稱： 工程師 </p><p>　　2015 年 10 月</p><p><b>　　工程概況</b></p><p><b>

3、　　1.1 設計的題目</b></p><p>　　單位二層倉庫，建筑物平面圖、立面圖及剖面圖見施工圖。</p><p><b>　　1.2 結構形式</b></p><p>　　采用混合結構，樓屋蓋為鋼筋混凝土單向板主次梁，豎向承重結構為內框架，基礎為鋼筋混凝土柱下獨立基礎和墻下條形基礎。樓梯為現澆鋼筋混凝土板式樓梯。</p

4、><p><b>　　1.3 水文地質</b></p><p>　　地基土層自上而下為：人工填土,層厚0.6～1.0m；褐黃色粘土,層厚4.0～4.5m，fa=80kN/m2, γ＝19 kN/m3；灰色淤泥質粉土,層厚20~22m, fa=70 kN/m2, γ＝18 kN/m3；暗綠色粘質粉土,未穿, fa=160kN/m2，γ＝20kN/m3。地下水位在自然地表以下

5、0.8 m,水質對結構無侵蝕作用。基礎持力層為褐黃色粘土層。</p><p><b>　　1.4 設計荷載</b></p><p>　　基本風壓：0.40kN/m2；基本雪壓：0.20kN/m2；常用建筑材料和構件自重參照荷載規(guī)范確定。屋面使用荷載按不上人屋面設計；樓面設計荷載：3.5kN/m2。</p><p><b>　　1.5

6、樓屋面做法</b></p><p>　　屋面：細砂面層，二布三油PVC防水層, 40厚C20細石混凝土找平層（雙向配筋Ø4@200）， 最薄處60厚擠塑板保溫層,，油膏膠泥一度隔氣層，現澆鋼筋混凝土屋面板，板下20厚紙筋灰粉底。</p><p>　　樓面：30厚水泥砂漿面層，現澆鋼筋混凝土梁板，板底梁面20厚紙筋灰粉面。</p><p><

7、;b>　　1.6 材料選用</b></p><p>　　混凝土：基礎用C20，上部結構用C25。</p><p>　　墻體：±0.000以下采用MU10標準磚，M5水泥砂漿；±0.000以上采用MU10多孔磚，M5混合砂漿。 </p><p><b>　　結構方案確定</b></p><

8、p>　　2.1 主要承重體系</p><p>　　根據本次的課程設計的任務書的要求，本次的混凝土課程設計為混合結構，根據本次設計的結構形式，選擇整體式單向板梁板結構，該結構是由單向板、次梁和主梁組成的水平結構，其豎向支承結構有柱或者墻組成，根據本次設計任務的特點選擇橫向承重方案，本次設計的縱向長度較大，縱向剛度大，所有選擇橫在承重方案。結構平面方案圖如下所示：</p><p><

9、;b>　　圖1結構平面方案圖</b></p><p>　　2.2 主要構件的截面尺寸估算</p><p>　　2.2.1主梁截面初選</p><p><b>　　L=6600mm</b></p><p>　　h=(1/8~1/14)L=825.0mm~471.42mm,取h=700mm;</p&g

10、t;<p>　　b=(1/2~1/3)h=350mm~233.33mm,取b=250mm;</p><p>　　2.2.2 次梁截面初選</p><p><b>　　L=6000mm</b></p><p>　　h=(1/12~1/18)L=500mm~333.33mm,取h=450mm;</p><p>

11、　　b=(1/2~1/3)h=225mm~150mm,取b=200mm;</p><p>　　2.2.3 板截面初選</p><p>　　根據任務書確定為80mm>l/40=2200/40=55mm;</p><p>　　2.2.4 柱截面初選</p><p>　?。?）柱組合的軸壓力設計值</p><p>&l

12、t;b>　　N=βFgEn </b></p><p>　　式中：β—考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數。此處取1.0。</p><p>　　F—按簡支狀態(tài)計算柱的負載面積。</p><p>　　gE —折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可近似的取14KN/m2。</p><p>　　n—驗算截面以上的樓層層數。</

13、p><p>　　（2）柱受壓截面面積</p><p>　　Ac≥N/fc </p><p>　　N=βFg E n=1.0×6.60×6.0×14×2=1108.80（KN）</p><p>　　Ac≥N/fc=1108.80×103/11.90=93176.47（mm2）&

14、lt;/p><p>　　取350mm×350mm</p><p>　　圖2 樓面結構平面布置圖</p><p>　　圖3 屋面結構平面布置圖</p><p><b>　　樓蓋設計：</b></p><p><b>　　3.1 基本資料</b></p>&l

15、t;p>　　水泥砂漿樓面：20×0.03=0.60kN/m2 </p><p>　　板底抹灰 17×0.02=0.34 kN/m2 </p><p>　　活荷載：標準值為3.50KN/m2。</p><p>　　恒載分項系數為1.2；活載分項系數為1.4</p><p><b>　　材料選用：&

16、lt;/b></p><p>　　混凝土 采用C25（fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2）。</p><p>　　鋼 筋 梁中受力縱筋才采用HRB335級（fy=300N/mm2）；</p><p>　　其余采用HPB235級（fy=210N/mm2）。</p><p><b>　　3.2計算過程&l

17、t;/b></p><p>　　3.2.1板的計算（彈性方法）</p><p>　　板的l2/l1=6000mm/2200mm=2.73<3，按沿短邊方向受力的單向板計算，應沿長邊方向布置足夠數量的構造鋼筋。</p><p><b>　　圖4 板的尺寸</b></p><p><b>　　荷載<

18、;/b></p><p><b>　　恒載標準值</b></p><p>　　水泥砂漿樓面： 20×0.03=0.60kN/m2 </p><p>　　板底抹灰 17×0.02=0.34 kN/m2 </p><p>　　80mm鋼筋

19、混凝土板 0.08m×25KN/m3=2.00KN/m2</p><p>　　gk=2.94KN/m2</p><p>　　線恒載設計值 g=1.2×2.94KN/m2=3.528KN/m</p><p>　　線活載設計值 q=1.4×3.50KN/m2=4.90KN/m&

20、lt;/p><p>　　合 計 7.84KN/m</p><p>　　即每米板寬 g+q=7.84KN/m</p><p>　　則由彈性方法計算時，考慮結構支撐折算荷載，可得</p><p>　　g‘=g+q/2=3.528

21、+4.9/2=5.98kN/m</p><p>　　q‘=q/2=2.45kN/m</p><p><b>　　內力計算</b></p><p><b>　　計算跨度</b></p><p>　　邊跨 Ln+h/2=2.20m-0.12m-0.2m/2+0.08/2=2.02m<

22、;/p><p>　　Ln+a/2=2.2m-0.12m-0.2m/2+0.12/2=2.04m﹥2.02m</p><p><b>　　取L0=2.02m</b></p><p>　　中間跨 L0=2.20m-0.2m=2.00m</p><p>　　計算跨度差（2.020m-2.000m）/2.020m=0.9

23、9%﹤10%,說明可按等跨連續(xù)計算內力（為簡化起見，統(tǒng)一取L0=2.00m）。取1m寬板作為計算單元，計算簡圖如圖3所示：</p><p>　　圖5 1m寬板的計算簡圖</p><p>　　在跨數大于五時，按照五跨進行計算。</p><p>　　在各種不同分布的荷載作用下的內力計算可采用等跨連續(xù)梁的內力系數進行，跨內和支座截面最大彎矩及剪力按下式計算，則</

24、p><p>　　M=Kg‘l02+Kq‘l02</p><p>　　式中系數K值由附錄7查得，具體計算結果以及最不利荷載組合見表1所示，內力計算見下表2.</p><p><b>　　表1</b></p><p>　?。?）截面承載力計算</p><p>　　b=1000mm，h=80mm,h0=80

25、mm-20mm=60mm, α1=1.0,連續(xù)板各截面配筋計算見表2。</p><p>　　連續(xù)板各截面配筋計算 </p><p><b>　　表2</b></p><p>　　連續(xù)板的配筋示意圖如圖4所示。</p><p>　　圖5 板的配筋示意圖</p><p>　　3.2.2 次梁

26、計算（按彈性方法計算）</p><p>　　次梁有關尺寸及支撐情況圖5所示。</p><p><b>　　圖6 次梁尺寸</b></p><p><b>　　荷載</b></p><p><b>　　恒載設計值：</b></p><p>　　由板傳來

27、 3.528KN/m2×2.2m=7.762KN/m</p><p>　　次梁自重 1.2×25KN/m3×0.2m×(0.45m-0.08m)=2.520KN/m</p><p>　　梁側抹灰 1.2×17KN/m3×0.015m×(0.45m-0.08m)×2=0.257KN/m</p

28、><p>　　g=10.54KN/m</p><p><b>　　活載設計值</b></p><p>　　由板傳來 q=4.90KN/m2×2.20m=10.78KN/m </p><p>　　合 計 g+q=21.32KN/m&

29、lt;/p><p>　　則由彈性方法計算時，考慮結構支撐折算荷載，可得</p><p>　　g‘=g+q/4=10.54+10.78/4=13.24kN/m</p><p>　　q‘=3q/4=8.08kN/m</p><p><b>　　(2)內力計算</b></p><p><b>　　

30、計算跨度</b></p><p>　　邊跨 Ln=6.00m-0.12m-0.25m/2=5.755m</p><p>　　Ln+a/2=5.755m+0.24m/2=5.875m</p><p>　　1.025 Ln=1.025×5.755m=5.899m﹥5.875m</p><p>　　取L0=5.875m&

31、lt;/p><p>　　中間跨 L0= Ln=6.00m-0.25m=5.750m</p><p>　　跨度差（5.875m-5.750m）/5.875m=2.1%﹤10%,說明可按等跨連續(xù)梁計算內力，計算簡圖如圖6所示。</p><p>　　圖6 次梁的計算簡圖</p><p>　　彎矩值： 剪力值：</p><p&

32、gt;　　不同荷載組合下個界面的內力值，計算結果如下表：</p><p>　?。?）截面承載力計算</p><p>　　次梁跨內截面按T形截面計算，翼緣計算寬度為：</p><p>　　邊跨: bf`=L0/3=5875mm/3=1958.33mm﹤b+S0=200mm+2200mm=2400mm</p><p>　　離端第二跨、中間跨:

33、bf`= L0/3=5750mm/3=1916.67mm</p><p>　　梁高 h=450mm,h0=450mm-35mm=415mm</p><p>　　翼緣厚 hf`=80mm</p><p><b>　　判別T形截面類型：</b></p><p>　　跨內截面ζ=0.010﹤hf`/h0=60mm/415m

34、m=0.145,故各跨內截面均屬于第一類T形截面。</p><p>　　支座截面按矩形截面計算，第一內支座按布置兩排縱筋考慮，取h0=450mm-60mm=390mm，其他中間支座按布置一排縱筋考慮，h0=415mm，連續(xù)次梁正截面及斜截面承載力計算分別見表4和表5。</p><p>　　連續(xù)次梁正截面承載力計算</p><p><b>　　表5</

35、b></p><p>　　連續(xù)次梁斜截面承載力計算</p><p><b>　　表6</b></p><p>　　次梁配筋示意圖見圖7。</p><p>　　圖7 次梁配筋示意圖</p><p>　　2.2.3.主梁計算（按彈性理論計算）</p><p>　　柱高H

36、=3.90m，柱截面尺寸350mm×350mm,主梁的有關尺寸及支撐情況見圖8。</p><p><b>　　圖8 主梁尺寸</b></p><p><b>　　荷載</b></p><p><b>　　恒載設計值</b></p><p>　　由次梁傳來 10.

37、54KN/m×6.0m=63.24KN</p><p>　　主梁自重（折合為集中荷載） 1.2×25KN/m3×0.25m×(0.7m-0.08m) × 2.4m=11.16KN</p><p>　　梁側抹灰(折合為集中荷載) 1.2×17KN/m3×0.015m×(0.7m-0.08m) ×

38、2.4m×2=0.92KN </p><p><b>　　G=75.32KN</b></p><p><b>　　活載設計值</b></p><p>　　由次梁傳來 Q=10.78KN/m

39、15;6.00m=64.68KN</p><p>　　合 計 G+Q=140.00KN</p><p><b>　?。?）內力計算</b></p><p>　　邊跨 Ln=6.60m-0.12m-0.35m/2=6.305m</p&g

40、t;<p>　　L0=1.025Ln+b/2=1.025×6.305m+0.35m/2=6.638m</p><p>　　﹤Ln+a/2+b/2=6.305m+0.37m/2+0.35m/2=6.665m。</p><p>　　由于主梁線剛度較柱的線剛度大得多，故主梁可視為鉸支柱頂上的連續(xù)梁，計算簡圖見圖9。</p><p>　　圖9 主梁

41、的計算簡圖</p><p>　　在各種不同分布的荷載作用下的內力計算可采用等跨連續(xù)梁的內力系數進行，跨內和支座截面最大彎矩及剪力按下式計算，則</p><p>　　M=KGL0+KQL0</p><p><b>　　V=KG+KQ</b></p><p>　　式中系數K值由附錄7查得，具體計算結果以及最不利荷載組合見表7

42、和表8，即可得主梁的彎矩包絡圖及剪力包絡圖，如圖10和圖11所示。</p><p><b>　　主梁彎矩計算</b></p><p><b>　　表7</b></p><p><b>　　主梁剪力計算</b></p><p><b>　　表8</b><

43、;/p><p>　?。?）截面承載力計算</p><p>　　主梁跨內截面按T形截面計算，其翼緣計算寬度為：</p><p>　　bf`=L0/3=6600mm/3=2200mm﹤b+S0=6900mm,并取h0=700mm-35mm=665mm</p><p>　　判斷T形截面類型：跨內截面ζ=0.053﹤hf`/h0=80mm/665mm=0

44、.120,故各跨內截面均屬于第一類T形截面。</p><p>　　跨內截面在負彎矩作用下按矩形截面計算，取h0=700mm-60mm=640mm。支座截面按矩形截面計算，取h0=700m-80mm=620mm（因支座彎矩較大考慮布置兩排縱筋，并布置在次梁主筋下面）。</p><p>　　主梁正截面及斜截面承載力計算表見表1-15和表1-16。</p><p>　　主

45、梁正截面承載力計算</p><p><b>　　表9</b></p><p>　　主梁斜截面承載力計算</p><p><b>　　表10</b></p><p><b>　　（4）主梁吊筋計算</b></p><p>　　由次梁傳至主梁的全部集中力為：

46、</p><p>　　G+Q=75.32KN+64.68KN=140.00KN</p><p>　　則 As=（G+Q）/(2fysinα) =140.00×10^3N/(2×300N/mm2×0.707)=330.03m2</p><p>　　選2φ16（As=402 m2）。</p><p>　　主梁的配

47、筋示意圖如圖1-18所示。</p><p>　　圖1-18 主梁配筋示意圖</p><p>　　3.2.4施工圖（詳見施工圖）</p><p><b>　　柱設計</b></p><p><b>　　4.1 荷載統(tǒng)計</b></p><p>　　主梁傳來集中力：G+Q=75

48、.32KN+64.68KN=140.00KN</p><p>　　按最不利的情況考慮：N=1560KN</p><p><b>　　4.2 計算長度</b></p><p>　　有《混凝土結構設計規(guī)范》表6.2.20-2可得，底層柱的計算長度為：</p><p>　　1.25H=1.25×（3.90+0.80）

49、=5.875m</p><p><b>　　4.3 配筋計算</b></p><p>　　由《混凝土結構設計規(guī)范》公式6.2.15</p><p>　　N《0.90ψ（fcA+fy’AS’）由《混凝土結構設計規(guī)范》表6.2.15可得L0/h=5875/350=16.78則穩(wěn)定系數ψ=0.85AS’=（N/0.90ψ-fcA）/300=1938.

50、20mm2則配筋選擇為8Φ18實配鋼筋AS’=2036mm2</p><p>　　圖19 柱配筋示意圖</p><p><b>　　樓梯設計</b></p><p><b>　　5.1 設計參數</b></p><p>　　樓梯結構平面布置圖如圖20所示：</p><p>　

51、　圖20 樓梯結構平面布置圖</p><p>　　首層層高3.90m，踏步尺寸150mm×300mm。采用混凝土強度等級C25：fc＝11.90N/mm2，ft＝1.27N/mm2。梯梁中鋼筋為HRB335：fy＝300N/mm2，f‘y＝300N/mm2；其余為HPB235：fy＝210N/mm2，f‘y＝210N/mm2。樓梯上均布活荷載標準值q=2.5KN/m2。</p><

52、p><b>　　5.2 梯板計算</b></p><p>　　板傾斜度：tgα=150/300=0.50，cosα=0.89</p><p>　　設板厚h=100mm，約為板斜長的1/30。</p><p><b>　　取1m寬板帶計算。</b></p><p>　　（1）梯段板荷載計算：&l

53、t;/p><p><b>　　a.恒荷載標準值</b></p><p>　　大理石面層 （0.30＋0.15）×1.0×1.16/0.30=1.81KN/m</p><p>　　踏步板 0.10×1.0×25＝2.5K

54、N/m</p><p>　　板底抹灰 0.01×1.0×17/0.89=0.20 KN/m</p><p>　　樓梯扶手 0.5KN/m</p><p>　　b.活荷載標準值

55、 2.5×1.0=2.5 KN/m</p><p>　　則基本組合的荷載設計值 p=5.01×1.2+2.5×1.4=9.52KN/m</p><p><b>　?。?）截面設計：</b></p><p>　　梯段板水平計算跨度:l＝ln＋b＝3.60+0.20＝3

56、.80m </p><p>　　計算高度：h0=h-as＝100-20=80 mm</p><p>　　彎矩設計值：M=pln2/10＝9.52×3.802/10＝13.75 KN·m</p><p>　　αs=M/（a1fcbh02）=13.75×106/（1.0×11.90×1000×802）＝0.18

57、0查表得ξ=0.200</p><p>　?。?.200×1.0×11.90×1000×80/300＝636.65mm2</p><p>　　選用：φ12@150，As＝754mm2</p><p>　　在垂直方向按構造設置分布鋼筋，每級踏步下1φ8。斜板兩端ln/4范圍內應按構造設置承受負彎距的鋼筋，可選φ8@100，錨固長

58、度不小于30d。</p><p><b>　　5.3 平臺板計算</b></p><p>　　設平臺板厚h=100mm，取1m寬板帶計算。</p><p><b>　?。?）荷載計算：</b></p><p><b>　　①恒荷載</b></p><p>

59、;　　大理石面層（30厚水泥砂漿找平，水泥漿結合層一道） 1.16 KN/m2</p><p>　　100厚鋼筋混凝土板 25×0.10=2.5 KN/m2</p><p>　　抹灰層：10厚混和砂漿 17×0.10=0.17 KN/m2</p><p>　

60、?、诨钶d標準值 2.5 KN/m2</p><p>　　則基本組合的荷載設計值：</p><p>　　p=3.83×1.0×1.2+2.5×1.0×1.4=8.10KN/m</p><p><b>　　（2）截面設計：</b><

61、;/p><p>　?、侔澹≒B-1）的計算跨度l0=1.50－0.2/2=1.40m；</p><p>　　h0=100-20=80 mm</p><p>　　彎矩設計值: </p><p>　　M=pl02/8=8.10×1.402/8=1.98KN·m</p><p>　　αs=M/（a1f

62、cbh02）=1.98×106/（1.0×11.9×1000×802）＝0.026</p><p>　　查表得ξ=0.030</p><p>　　＝0.030×1.0×11.90×1000×80/210＝136.00mm2</p><p>　　板的最小配筋面積為：As＝bh0ρmin＝1

63、000×80×0.306％＝244.8 mm2</p><p>　　則選φ8@180，As＝279 mm2滿足要求。</p><p>　?、诎澹≒B-2）的計算跨度l0=0.90－0.2/2=0.80m；h0=100-20=80 mm</p><p>　　彎矩設計值 M=pl02/8=8.10×0.802/8＝0.648KN&#

64、183;m</p><p>　　αs=M/（a1fcbh02）=0.648×106/（1.0×11.9×1000×802）＝0.009查表得ξ=0.010</p><p>　　＝0.010×1.0×11.9×1000×80/210＝45.33mm2</p><p>　　板的最小配筋面積為

65、：As＝bh0ρmin＝1000×80×0.306％＝244.8mm2</p><p>　　則選φ8@180，As＝279 mm2滿足要求。</p><p><b>　　5.4 平臺梁計算</b></p><p>　　I.平臺梁（TL-1）截面(b=200mm，h=400mm，h0＝370mm)</p><

66、;p><b>　　（1）荷載計算：</b></p><p><b>　　平臺梁的荷載：</b></p><p><b>　?、俸愫奢d</b></p><p>　　自重 25×0.20×（0.4－0.10）=1.5KN/m &

67、lt;/p><p>　　抹灰層：10厚混和砂漿 </p><p>　　0.01×（0.4－0.10＋0.20/2）×2×17=0.136KN/m</p><p>　　平臺板傳來 3.83×1.50/2=2.87KN/m</p><p>　　梯段板

68、傳來 5.01×3.60/2=9.02KN/m</p><p>　　②活荷載 2.5×（3.60/2+1.50/2）＝6.38KN/m</p><p>　　基本組合的總荷載設計值 </p><p>　　p=13.53×1.2+6.38&#

69、215;1.4=25.16KN/m</p><p><b>　　（2）截面設計：</b></p><p>　　計算跨度l0=1.05ln=1.05*（3.3-0.20/2×2）=3.255m</p><p>　　內力設計值: </p><p>　　M=pl02/8=25.16×3.2552/8

70、=33.32KN·m</p><p>　　V=pln/2=25.16×3.255/2=40.95KN</p><p>　?、僬孛媸軓澇休d力計算</p><p>　　αs=M/（a1fcbh02）=33.32×106/（1.0×11.9×200×3702）＝0.102</p><p>

71、;　　查表得ξ=0.108</p><p>　?。?.108×1.0×11.9×200×370/300＝318.10mm2</p><p>　　梁的最小配筋面積為：As＝bh0ρmin＝200×370×0.20％＝148mm2</p><p>　　選2Φ 16，As＝402 mm2</p>&

72、lt;p>　?、谡孛媸芗舫休d力計算</p><p>　　0.25βcfcbh0＝0.25×1.0×14.3×200×370×10-3＝264.55KN>40.95 KN</p><p><b>　　截面尺寸滿足要求。</b></p><p>　　0.7ftbh0＝0.7×