完整版同济大学混凝土结构毕业课程设计混合结构房屋.docx
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完整版同济大学混凝土结构毕业课程设计混合结构房屋
混合结构房屋设计
主梁布置：
横向
楼面活荷：
8.0KN
层数：
3
土木4班
2012年6月
1.工程概况3
1.1设计题目3
1.2设计任务3
1.3设计资料3
2结构设计及计算4
2.1楼盖4
2.1.1设计资料5
2.1.2截面尺寸选择5
2.1.3板的设计（塑性方法）5
2.1.4次梁的设计6
2.1.5主梁的设计（按弹性理论计算）8
2.2楼梯12
2.2.1设计资料12
2.2.2尺寸选择13
2.2.3梯段板设计13
2.2.4平台板设计14
2.2.5平台梁设计15
2.2.6楼梯构造说明16
2.3屋面17
2.4墙17
2.4.1设计资料17
2.4.2静力计算方案18
2.4.3底层纵墙验算18
2.4.4底层横墙验算21
2.5基础21
2.5.1设计资料21
2.5.2墙下条形基础设计21
2.5.3柱下独立基础计算23
1.工程概况
1.1设计题目
某三层仓库采用混合结构方案。
楼盖为现浇混凝土单向板肋梁楼盖，现浇钢筋混凝土柱及砖墙作为承重体系，现浇钢筋混凝土柱下单独基础及墙下条形基础。
1.2设计任务
（1）按建筑平、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
A.估算钢筋混凝土柱截面尺寸
B.楼盖结构计算
a）板及次梁按塑性计算
b）主梁按弹性计算
C.钢筋混凝土楼梯计算
D.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
E.墙下条形基础计算
（3）绘制施工图（2号图纸三张）
A.基础平面布置图及基础配筋图
B.楼盖结构平面布置图（包括连续板配筋）
C.次梁配筋图和剖面图
D.主梁配筋图和剖面图
E.楼梯配筋图
1.3设计资料
（1）柱网尺寸为5.0m×6.0m，三层房屋，主梁沿横向布置。
（2）荷载：
A.二毡三油加绿豆砂0.35kNm3
B.石灰砂浆容重（天花板抹灰）17kNm3
C.水泥砂浆容重20kNm3
D.钢筋混凝土容重25kNm3
E.细石混凝土容重24kNm3
F.砖墙容重19kNm3
G.钢窗自重0.45kNm3
H.屋面活荷载0.5kNm3
I.楼面活荷载7kNm3
（3）基础：
室外地坪以下1.5m处为老土层，地基承载力标准值按100kNM2考虑，地下水位于地面以下0.5m处。
2结构设计及计算
2.1楼盖
楼盖采用整体式钢筋混凝土结构单向板肋梁楼盖，结构平面图如下图所示，下面根据GB50010规范设计此肋梁楼盖。
单向板肋梁楼盖结构平面布置图
2.1.1设计资料
（1）楼面构造做法：
20mm厚水泥砂浆找平层，20mm厚纸筋灰内粉刷。
（2）楼面可变荷载标准值为8.0kNmm2。
（3）材料选用：
混凝土：
采用C30（fc=14.3Nmm2，ft=1.43Nm2）；
钢筋：
梁中受力纵筋均采用HRB400钢筋（Ⅲ级钢，fy=360Nmm2）；
其他钢筋均采用HPB300钢筋（Ⅰ级钢，fy=270Nmm2）。
2.1.2截面尺寸选择
柱：
500mm×500mm。
板：
=2.00-0.20=1.80m
边跨：
ln=2.00-0.202-0.372=1.72m
l0=ln+a2=1.72+0.372=1.90m
l0≤ln+=5.00-0.25=4.80m
边跨：
ln=5.00-0.252-0.372=4.69m
l0=ln+a2=4.69+0.372=4.88m
l0≤1.025ln=4.81m，取l0=4.81m
计算简图如下：
次梁的计算结果如下表，次梁配筋见附图：
次梁的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
0
111
-111
-114
116
M（kNm）
-
63.61
-63.61
-48.80
42.70
受压区高度xmm
-
10.25
81.04
59.85
6.85
Asmm2
-
570.3
643.8
475.5
380.7
选配
-
318
318
218
218
实际Asmm2
-
763
763
509
509
b×）
-
1400×315
200×315
200×315
1400×315
配箍率%
-
1.21
1.21
0.81
0.81
，因此配筋满足最小配筋率要求。
（3）斜截面受剪承载力及箍筋计算
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
0.45
0.60
0.55
0.55
0.55
VkN
64.72
86.30
79.11
79.11
79.11
Ass
0.020
0.273
0.189
0.189
0.189
选配（双肢箍）
实际Ass
0.283
0.283
0.283
0.283
0.283
配箍率%
0.14
0.14
0.14
0.14
0.14
，因此配筋满足最小配箍率要求。
（4）构造说明
●实际配箍率均大于最小配箍率，满足要求，不需要弯起钢筋。
●由于各跨跨度相差不超过20％，可变荷载与永久荷载的比值qg<3，故可以不必要画抵抗弯矩图，直接按构造规定确定钢筋的截断。
●承重墙支座处负弯矩钢筋的锚固长度：
竖直段：
15d=15×18=270mm,偏于安全地取250mm
水平段：
5d=90mm，12b=185mm，取260mm。
●支座处的负弯矩钢筋可在距离支座边=1567mm的距离处切断，取1600mm。
●下部纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固长度：
由于采用了带肋钢筋，5d=5×18=90mm，偏于安全地取为200mm。
2.1.5主梁的设计（按弹性理论计算）
（1）荷载
永久荷载设计值：
由次梁传来9.48×5.0=47.40kN
主梁自重（折算为集中荷载）1.2×25×0.25×（0.55-0.10）×2.0=6.75kN
梁侧抹灰（折算为集中荷载）1.2×17×0.02×（0.55-0.10）×2.0×2=0.73kN
G=54.88kN
可变荷载设计值：
由次梁传来Q=20.80×5.0=104kN
合计G+Q=158.9kN
（2）内力计算
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=6.00m≥1.05ln=5.78m，取l0=5.78m
边跨：
l0=ln+a2+b2=6.00-0.5+0.25+0.372=5.94m
且l0≥1.025ln+b2=1.025×5.5+0.52=5.89m，所以取l0=5.89m
计算简图如下;
最不利内力组合如下表所示：
最不利内力组合
可变荷载作用跨
MB（kNm）
MC（kNm）
备注
1跨，2跨
-273.22
-139.78
2跨，3跨
-139.778
-273.22
1跨，3跨
-166.23
-166.23
2跨
-166.23
-166.23
（3）正截面受弯承载力及配筋
支座负弯矩按制作边取值。
正截面受弯承载力及配筋计算，如下表所示：
主梁的正截面受弯承载力及配筋计算
截面
端支座
边跨跨中
内支座
中间跨跨跨中
M（kNm）
0
252.57
-227.73
141.87
受压区高度xmm
-
24.22
143.86
13.46
Asmm2
-
1395.1
1488.2
775.4
选配
-
325
325
225
实际Asmm2
-
1472
1472
982
b×）
-
1450×515
250×500
1450×515
配筋率%
-
1.14
1.18
0.76
，因此配筋满足最小配筋率要求。
主梁内力包络图如下：
（4）斜截面承载能力计算及配筋
，
，截面满足要求。
主梁斜截面承载力及配筋计算见下表：
主梁斜截面承载力计算及配筋计算
截面
端支座内侧
内支座端跨侧
内支座中间跨侧
VkN
130.29
-205.88
181.97
Asvs
0.0102
0.5538
0.3818
选配（双肢箍）
8200
8150
8200
实际Asvs
0.50
0.67
0.50
配箍率%
0.20
0.27
0.20
，因此配筋满足最小配箍率要求。
（5）集中荷载梁侧附加箍筋面积
每侧各配3根8双肢箍（实际）
（6）构造说明
●由于不设置弯起钢筋，因而下部纵向受力钢筋都伸入支座内，锚固长度偏于安全地，按V>0.7ftbh0计，las≥12d=12×25=300mm（带肋钢筋），故一律取伸入支座的锚固长度为360mm。
●上部纵向受力钢筋中的2根直径为25mm的钢筋兼做架力钢筋。
●构造钢筋：
主梁扣除翼缘板厚度后截面高度为=450mm，故应该在主梁的每个侧面沿高度配置纵向构造钢筋（腰筋），腰筋间距≥200mm，考虑保护层厚度，沿高度方向布置1排腰筋。
●承重墙支座处负弯矩钢筋的锚固长度：
竖直段：
15d=15×25=375mm，取400mm
水平段：
与上部相同，取为360mm
●支座处的负弯矩钢筋可在距离支座边=1833mm的距离处切断，取2000mm。
（7）裂缝验算
边跨跨中:
，=2970mm；斜向计算跨度=l0=3492mm；板厚t=（125～135）=99.8～139.7mm，故取t=120mm
平台梁：
计算跨度l0=（）×1.05=2480mm，截面高度h≥l12=206.7mm，考虑构造要求，取h=350mm，b=150mm
平台板：
板厚取t=70mm，计算跨度l01=（0×2）2-120+702=1280mm
楼梯踏步取b=270mm，=ρminbh=0.24％×1000×120=288mm2
跨中=110×12.90×2.972=11.38kN·m
由正截面受弯承载力公式可知：
x=8.30mmAs=α1fcbxfy=439.74mm2
选配，As=565.49mm2，满足最小配筋率要求。
2.2.4平台板设计
（1）荷载
永久荷载设计值
80mm厚钢筋混凝土板1.2×25×0.07=2.1kNm2
20mm厚水泥砂浆面层1.2×20×0.02=0.48kNm2
20mm厚纸筋灰粉刷1.2×17×0.02=0.41kNm2
g=2.99kNm2
可变荷载设计值q=1.4×3.5=4.9kNm2
合计g+q=7.89kNm2
（2）正截面受弯承载力及配筋（取1m宽板带）：
计算跨度l01=1.28m，b=1000mm，=ρminbh=0.24％×1000×70=168mm2
故选配的钢筋，As=251mm2满足最小配筋率要求。
2.2.5平台梁设计
（1）荷载
永久荷载设计值
由楼梯和板传来的荷载12×（12.90×2.97+7.89×1.28）=24.21kNm
梁自重1.2×0.15×0.35×25=1.58kNm
20mm厚梁侧抹灰（仅一面）1.2×0.02×（0.35-0.07）×17=0.11kNm
合计25.90kNm
（2）正截面受弯及配筋计算
计算简图如下：
按倒L形单筋截面计算：
计算跨度：
l=2480mm
截面尺寸：
{l06,b+Sn2}=413.3mm
因为=18×25.90×2.482=19.91kN·m
判断截面类型：
As,min=ρminbh=0.002×150×350=105mm2
可求得受压区高度x=10.88mm
As=α1fcbxfy=178.6mm2
选配212，实际As=226mm2，满足最小配筋率要求。
（3）斜截面抗剪承载力及配筋
在支座处，Vmax=32.12kN<0.25fcbh0=168.92kN，故截面满足要求
又有Vmax<0.7ftbh0=47.30kN，因此只需要按照构造配筋即可
ρsv,,min=0.24ftfy=0.13％
因此选配的箍筋，ρsv=0.3％，满足最小配箍率要求
2.2.6楼梯构造说明
●斜板内垂直于受力筋方向每踏步一根8
●平台板内垂直于受力钢筋方向配分布钢筋
●梯段斜板在距离平台梁为l04=742.5mm（取750mm）范围内配置负弯矩受力筋
●平台板在距离平台梁为l014=320mm（偏于安全取450mm）范围内配置负弯矩受力筋
●平台板搁置在承重墙端上的距离为120mm范围内配置负弯矩受力筋
2.3屋面
屋面的结构布置平同楼盖，设计方法与楼盖设计类似，故省略。
仅计算屋面荷载设计值以供承重墙验算及地基设计时使用。
荷载设计值计算：
永久荷载标准值
二毡三油防水层，上铺绿豆砂1.2×0.35=0.42kNm2
20mm水泥砂浆找平层1.2×0.02×20=0.48kNm2
100mm现浇混凝土肋梁屋盖1.2×0.10×25=3.00kNm2
20mm纸筋灰内粉刷1.2×0.02×17=0.41kNm2
合计g=4.31kNm2
屋面活荷载设计值q=1.4×0.50=0.70kNm2
合计g+q=5.01kNm2
2.4墙
2.4.1设计资料
（1）材料选用：
砖：
MU20普通烧结粘土砖。
砂浆：
M7.5混合砂浆。
砌体抗压强度设计值f=2.39Nmm2。
（2）截面尺寸：
墙厚370mm，纵墙壁柱490mm×490mm
（3）荷载
屋面荷载5.01kNm2
楼面荷载3.89+0.85×10.40=12.73kNm2
主梁自重1.2×25×0.25×（0.55-0.10）=3.38kNm
次梁自重1.2×25×0.20×（0.35-0.10）=1.50kNm
过梁自重25×0.37×0.3=2.78kNm
370mm砖墙自重19×0.37=7.03kNm2
钢框玻璃窗自重0.45kNm2
2.4.2静力计算方案
根据楼（屋）盖类别为整浇钢筋混凝土楼（屋）盖，横墙间距S=20m<32m，故该房屋采用刚性方案。
刚性方案多层房屋外墙符合下列要求时，静力计算不考虑风荷载作用：
（1）洞口水平截面面积不超过全截面面积的23（满足）
（2）屋面自重不小于0.8kNm2（满足）
（3）在基本风压0.55kNm2的情况下，层高不超过4.0m，总高不超过24m。
尽管底层层高大于4.0m，但由于其他条件均符合上述要求，因而仍然不考虑风荷载作用计算。
2.4.3底层纵墙验算
（1）计算单元选取
取一个开间为计算单元，根据梁板布置及门窗洞口的开设情况，外纵墙取下图中的阴影部分作为计算单元的受荷面积。
（2）截面性质
窗的尺寸取为：
b××1600mm
则，
（3）高厚比验算
带壁柱墙：
，H=5.0m，S=20m>2H=10m，故H0=1.0H=5.0m
µ1=1.0，µ2=1-0.4×2.45=0.808
β=H0=H，故H0=0.6S=3.0m
β=H0，bb=490mm，tb=180mm，Ab=490×490=240100mm2，A0=490×490+370×2×370=513900mm2
，，故取
上部传来的荷载：
Nu=（5.01+12.73）×5×3+（3.38×3+1.50×5+7.03×（4×5-2.4×1.6）+2.4×1.6×0.45）×2=532.048kN
上部传来荷载所产生的平均压应力为：
局部受压面积内的上部轴向力设计值为：
本层荷载：
Nl=12.73×5×3+3.38×3+1.50×5=208.59kN
全部轴力为：
N=124.85+208.59=333.44kN
，δ1=5.7
ei=ab2-0.4a0=210.41mm
e=NleiN=208.59×210.41333.44=131.62mm
eab=131.62490=0.269
>N=333.44kN
故局部受压满足要求。
（4）窗间墙承载力验算
Ⅰ-Ⅰ截面：
N=532.05+208.59=740.64kN
ei=y1-0.4a0=199.1-0.4×86.47=164.51mm
M=208.59×0.16451=34.32kN•m
e=MN=34.32×.64=46.34mm<0.6y1=119.46mm
e）
N=（5.01+12.73×2）×2.5×2+1.50×2.5×3+7.03×（4×2+5）×2=346.38kN
2.5基础
2.5.1设计资料
室外地坪以下1.5m处为老土层，地基承载力标准值按100kNm2考虑，地下水标高-0.95m（地面以下0.5m处）。
选用混凝土的强度等级为C30（fc=14.3Nmm2）,混凝土垫层采用C10，钢筋均采用其他钢筋均采用HPB300级钢筋（Ⅰ级钢，fy=270Nmm2,E=2.1×105Nmm2）
2.5.2墙下条形基础设计
（1）荷载
由于壁柱的存在，基础顶面存在偏压，但影响较小，此处验算时忽略不计。
对于纵墙和横墙采用相同的条形基础设计，故基础顶面荷载为：
F=max﹛891.215，345.382﹜=178.22kNm
（2）地基持力层承载力验算：
基础埋深:
考虑增加10cm的平整地层所用厚度，并取整，定为1.6m。
故，基础埋置的标高为-2.050m.
取，b=2.1m。
由于地质具体情况不知，不考虑地基土承载能力的修正。
故地基持力层承载力满足要求。
（3）控制截面抗剪高度验算
控制截面定为I—I截面，如上图。
该截面距基础边缘距离为：
剪力为：
故截面高度定为：
实际取基础边缘高度为250mm，基础边缘高度为200mm
（4）控制截面抗弯验算及配筋
控制截面的弯矩为：
基础每延米受力钢筋的截面面积为：
选配12@200，实际，沿垂直于砖墙长度的方向配置。
沿墙方向按构造配8@250的分布钢筋，下垫100mm厚素混凝土垫层。
2.5.3柱下独立基础计算
（1）荷载
由柱子的轴心受压验算得知，基础顶面受到上部的总荷载为：
Fk=（5.01+12.73×2）×5×6+（3.38×5.5+1.50×4.5×3+0.5×0.5×25）×3=1049.37kN
（2）基础尺寸确定
根据地基承载力确定柱下独立基础底面尺寸：
故确定柱下独立基础的尺寸为：
3600mm×3600mm
实际基础的底面积为：
12.96m2
（3）强度验算及配筋设计
地基持力层承载力：
故地基持力层承载力满足要求。
确定有效高度：
假设基础高度h为500mm,混凝土保护层厚度为50mm
则基础有效高度为h0=500-50=450m
确定相关系数以及抗冲切验算：
，ft=14.3Nmm2，at=a=500mm,ab=a+2
故可知基础高度满足要求。
基础内力的计算及配筋：
设计控制截面在柱边处，此时相应的的值分别为（由于基础底面为3.6×3.6m2，因此可以取任意一边为长边，另一边则为短边）：
长边方向：
短边方向：
所以配筋为：
长边方向：
短边方向：
因此两个方向配筋可取为一样，故实际在长边和短边方向的配筋为:
（实际配筋面积为2261.9mm2，误差5%以内），即沿长边和短边方向的钢筋均为20根。
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