地下混凝土结构设计计算书.docx

1、姓名：刘射洪 学号：091039 混凝土结构课程设计计算书目 录题1、2：楼层设计1一、设计资料1二、某层楼面结构平面布置图2三、某层楼面左侧部分车间31、楼盖的设计3（1）荷载计算3（2）按塑性铰线法设计3（3）楼盖配筋计算4（4）配筋图52、梁的设计5（1）荷载计算5对于横梁6对于纵梁6（2）横梁的设计7正截面受弯承载力计算及配筋7斜截面受剪承载力及箍筋计算7配筋图8（3）纵梁的设计8正截面受弯承载力计算及配筋8斜截面受剪承载力及箍筋计算9配筋图10四、某层楼面右侧部分车间101、楼盖的设计10（1）荷载计算10（2）按塑性铰线法设计10（3）楼盖配筋计算11（4）配筋图122、梁的设计1

2、2（1）荷载计算12对于横梁12对于纵梁13（2）梁的设计13（3）配筋图13五、楼梯141、楼梯布置图142、踏步板15（1）荷载计算15（2）内力计算及配筋15（3）配筋图163、休息板16（1）荷载计算16（2）内力计算及配筋16（3）配筋图174、与楼梯相连的楼面板175、平台梁17（1）荷载计算17（2）正截面受弯承载力计算及配筋17（3）斜截面受剪承载力及箍筋计算18（4）配筋图18题3：地下通道设计19一、设计资料19二、内力计算191、计算假定192、简图选取203、荷载计算20（1）顶板荷载20（2）底板荷载20（3）侧墙荷载214、内力分析21（1）按情形计算21（2）按情

3、形计算24三、截面设计251、设计弯矩、设计剪力、设计轴力25（1）设计弯矩25（2）设计剪力26（3）设计轴力272、截面设计27（1）AB段27（2）BC段28（3）CD段29（4）AD段293、配筋图30第2页 共2页题1、2：楼层设计一、设计资料（1） 总平面布置图：如图1所示。图1 某工厂包装车间总平面图（2） 层数及层高：车间为三层，门市部处为四层，底层层高4.50m，顶层层高3.70m，其余为4.00m。（3） 结构形式：现浇框架。（4） 车间楼面可变荷载标准值取8.0 kN/m2，其余楼面、楼梯可变荷载标准值取2.5 kN/m2。（5） 地质情况：上层为2.2m 厚杂填土，其下

4、为粘土，孔隙比e及塑性指数IL均小于0.85，土层均匀可作持力层，其承载力标准值按fk=160 kN/m2 计算。（6） 地震烈度：6 度（不设防）。（7） 楼面构造层做法：20mm厚水泥砂浆面层，15mm厚混合砂浆天棚抹灰。（8） 楼梯构造层做法：20mm厚水泥砂浆打底，15mm厚混合砂浆天棚抹灰，栏杆自重1.0 kN/m。（9） 材料选用 混凝土： 采用C20级（fc=9.6 N/mm2, ft=1.10 N/mm2）； 钢筋： 采用HRB335钢筋（级钢，fy=300 N/mm2）。（10）截面尺寸选择 柱：400mm400mm； 梁：h=400mm, b=200mm； 板厚：h=100

5、mm。二、某层楼面结构平面布置图楼面结构采用现浇钢筋混凝土楼板结构。由于本车间荷载和跨度均较大，故采用3.4m 的柱距。这样，主梁截面尺寸不致过大，开间与楼梯间相同，并与电梯间接近，立面较易处理。由于柱距较小，且车间不吊平顶，从多方面考虑，将梁格布置成双向板肋梁楼盖，如下图2所示。 图2 某层楼面结构平面布置图楼面结构平面布置图详见附录一。三、某层楼面左侧部分车间1、楼盖的设计（1）荷载计算20mm水泥砂浆面层 0.0220=0.40 kN/m2100mm钢筋混凝土板 0.1025=2.50 kN/m215mm混合砂浆天棚抹灰 0.01517=0.26 kN/m23.16 kN/m2 永久荷载

6、设计值 g = 1.23.16 = 3.79 kN/m2可变荷载设计值 q = 1.38.0 = 10.40 kN/m2合计 14.19 kN/m2（2）按塑性铰线法设计荷载设计值 gq = 14.19 kN/m2如图3，由于梁板现浇，所以为简化计算，将B1、B2均按四边固定的单区格板进行计算，计算跨度取净跨。则 l0x=4.3m l0y=3.2m nl=l0xl0y=1.3438 m=1nl2=0.5538取 m=2 则 mx=g+ql0x281-13nlnl1+nlm+m+mnlm =14.194.3281-131.34381.34381+1.34380.5538+2+21.34380.5

7、538 =1. 785 kNm/m my=mxm=1.7850.5538= 3.224 kNm/m mx=mx=mmx= 21.785 = 3.570 kNm/m my=my=mmy= 23.224 = 6.448 kNm/m（3）楼盖配筋计算计算配筋时，有效高度h0的取值，对跨中截面为： 短向 h0=h-20mm=80mm 长向 h0=h-30mm=70mm对支座截面均取h0=80mm。由于，B1、B2均处在边跨或角区格位置，所以不考虑弯矩折减。另外，计算配筋时，板的计算宽度取b = 1000mm，按单筋矩形截面设计。配筋计算结果如下表：截面h0/mmM/( kNm)As/mm2选配实际As

8、/mm2跨中B1（B2）l0x向701.785200 B 8200251l0y向803.224200 B 8200251支座B1-B1（l0x向）80-3.570200 B 8200251B1-B1（l0y向）80-6.448284 B 8150335B1-B280-6.448284 B 8150335B2-B280-3.570200 B 8200251B1边支座80-3.570200 B 8200251B2边支座（l0x向）80-3.570200 B 8200251B2边支座（l0y向）80-6.448284 B 8150335注意：min=max0.2% , 0.45ftfy=max0.2

9、% , 0.451.10300=0.2% As,min=minbh=0.2%1000100=200 mm2（4）配筋图配筋图见附录二。2、梁的设计（1）荷载计算荷载分配如4所示：图4为便于计算，这里令l0x=4500 mm , l0y=3400 mm。再将横、纵梁的三角形荷载或梯形荷载等效为均布荷载，等效原则为支座转角相等。如图5所示。图5 荷载等效原则对于横梁 q=( gq )2l0y2=14.1923.42= 48.246 kN/m 等效后 qE=（1-2al2+al3) q =（1-20.37782+0.37783)48.246=37.08 kN/m 其中al=l0y2l0x=34002

10、4500=0.3778又横梁自重 1.2250.2（0.4 0.1） = 1.80 kN/m梁侧抹灰 1.2170.015（0.4 0.1）2 = 0.18 kN/m合计 39.06 kN/m对于纵梁等效后 qE=58q=5848.246=30.15 kN/m又纵梁自重 1.2250.2（0.4 0.1） = 1.80 kN/m梁侧抹灰 1.2170.015（0.4 0.1）2 = 0.18 kN/m合计 32.13 kN/m（2）横梁的设计正截面受弯承载力计算及配筋如图6：计算跨度：l0=ln=4.5-0.2=4.3m计算公式为： 1fcbx=fyAsM=1fcbx(h0-x2)这里，b =

11、 200mm，h0=h-as=400-35=365mm。计算结果如下表所示：截面端支座边跨跨中离端第二支座（即中间支座）弯矩系数M-1/161/14-1/10M=M(gq) l02/( kNm)-45.1451.59-72.22As/mm2457478795选配4B164B164B16实际As/mm2804804804bh0或bfh0/(mmmm)2003651400365200365注意：（a）min=max0.2% , 0.45ftfy=max0.2% , 0.451.10300=0.2% As,min=minbh=0.2%200400=160 mm2 当AsAs,min时，取As=As,

12、min。（b）考虑跨中截面翼缘影响，bf=b+12hf=200+12100=1400mm。斜截面受剪承载力及箍筋计算计算结果如下表所示：截面端支座内侧中间支座外侧中间支座内侧弯矩系数V0.500.550.55V=M(gq) ln2/( kN)83.9892.3892.38Asvs=V-0.7ftbh01.25fyvh00.2030.2640.264选配B8300B8300B8300实际Asv/s0.3350.3350.335注意：sv,min=0.24ftfyv=0.241.10300=0.09%（Asvs）min=sv,minb=0.09%200=0.180。配筋图配筋图见附录三。（3）纵梁

13、的设计正截面受弯承载力计算及配筋如图7：计算跨度：l0=ln=3.4-0.2=3.2m计算公式为： 1fcbx=fyAsM=1fcbx(h0-x2)这里，b = 200mm，h0=h-as=400-35=365mm。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M-1/161/14-1/11-1/141/16M=M(gq) l02/( kNm)-20.5623.50-29.91-23.5020.56As/mm2196216291225189选配2B162B162B162B162B16实际As/mm2402402402402402bh0或bfh0/(mmmm)200

14、36514003652003652003651400365注意：（a）min=max0.2% , 0.45ftfy=max0.2% , 0.451.10300=0.2% As,min=minbh=0.2%200400=160 mm2 当AsAs,min时，取As=As,min。（b）考虑跨中截面翼缘影响，bf=b+12hf=200+12100=1400mm。斜截面受剪承载力及箍筋计算计算结果如下表所示：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弯矩系数V0.500.550.550.550.55V=M(gq) ln2/( kN)51.4156.5556.5556.55

15、56.55Asvs=V-0.7ftbh01.25fyvh000.00250.00250.00250.0025选配B8300B8300B8300B8300B8300实际Asv/s0.3350.3350.3350.3350.335注意：（a）AsvsAs,min，符合要求。故选配B16200（As=1005mm2646mm2）。另外，分布钢筋选配B8250，端部弯起钢筋也配B16200，弯起长度为l04=33904900mm（3）配筋图配筋图见附录五、六。3、休息板（1）荷载计算20mm水泥砂浆面层 0.0220=0.40 kN/m2100mm钢筋混凝土板 0.1025=2.50 kN/m215m

16、m混合砂浆天棚抹灰 0.01517=0.26 kN/m23.16 kN/m2 永久荷载设计值 g = 1.23.16 = 3.79 kN/m2可变荷载设计值 q = 1.42.5 = 3.50 kN/m2合计 7.29 kN/m2（2）内力计算及配筋休息板按简支板计算，取1m宽的板带分析，l0=1480mm Mmax=110g+ql02=1107.291.482=1.60 kNm由 1fcbx=fyAs M=1fcbx(h0-x2)其中，b = 1000mm，h0取80mm。得 x=2.1mm As= 68mm2min=max0.2% , 0.45ftfy=max0.2% , 0.451.10

17、300=0.2% As,min=minbh=0.2%1000100=200 mm2 As=68mm2200mm2）。另外，分布钢筋选配B8250。（3）配筋图配筋图见附录五、六。4、与楼梯相连的楼面板与楼梯相连的楼面板尺寸与休息板大致相同，荷载也相同，故配筋与休息板一样。5、平台梁（1）荷载计算平台梁跨度 l0=3400mm，截面尺寸200400mm。由板传来的荷载 7.291.482=5.39 kN/m由楼梯传来的荷载 11.793.392=19.98 kN/m梁自重 1.2250.2（0.4 0.1） = 1.80 kN/m梁侧抹灰 1.2170.015（0.4 0.1）2 = 0.18

18、kN/m合计 27.35 kN/m（2）正截面受弯承载力计算及配筋Mmax=110g+ql02=11027.353.42=31.62 kNm由 1fcbx=fyAs M=1fcbx(h0-x2)其中，b = 200mm，h0=h-as=400-35=365mm。得 x=48mm As= 309mm2min=max0.2% , 0.45ftfy=max0.2% , 0.451.10300=0.2% As,min=minbh=0.2%200400=160 mm2 As=309As,min，符合要求。故选配2B16（As=402mm2309mm2）。（3）斜截面受剪承载力及箍筋计算 V=12g+ql

19、0=1227.353.4=46.50 kNAsvs=V-0.7ftbh01.25fyvh0=46.50103-0.71.12003651.25300365 =-0.070 只需按构造要求配筋即可。故选配B8300。（4）配筋图配筋图见附录六。题3：地下通道设计一、设计资料（1） 如图12所示，浅埋地下通道结构，埋置深度2m，地下水位位于自然地面以下1.0m，考虑地面超载q=30 kN/m2。（2） 土层为粉质粘土，重度、内摩擦角和粘聚力分别为： 1=18 kN/m3, 115, c1=10 kN/m2；土层为淤泥质粘土，重度2=17 kN/m3，计算时考虑内摩擦角和粘聚力分别在一定范围内变化：

20、 2 815, c2= 1015 kN/m2。（3） 地下通道结构混凝土强度等级C30（fc=14.3 N/mm2, ft=1.43 N/mm2），钢筋采用HRB335（级钢，fy=300 N/mm2），混凝土重度为25 kN/m3。（4） 水土压力的荷载分项系数为1.2，地面超载荷载分项系数为1.2。图12 浅埋地下通道结构剖面示意图二、内力计算1、计算假定（1） 结构刚度远大于地基土的刚度，所以底板下地基反力为均匀分布；（2） 不考虑结构侧向位移；（3） 水、土压力计算，按水土分算；（4） 应考虑荷载的最不利组合；（5） 计算时忽略加腋影响。2、简图选取由于中间隔墙的刚度相对较小，故将中间

21、隔墙看做只承受轴力的二力杆件。同时，由于地基较软，假定地基反力为均匀分布，按矩形闭合框架计算。所以计算简图如图13所示。图13 矩形闭合框架计算简图3、荷载计算（1）顶板荷载覆土压力 q土=iihi=181+18-9.81=26.2 kN/m水压力 q水=whw=9.81=9.8 kN/m顶板自重 q=d=250.6=15 kN/m地面超载 q=30 kN/m81 kN/m顶板荷载 q1=1.281=97.2 kN/m（2）底板荷载为简化计算，忽略墙重，即 q2=q1=97.2 kN/m。（3）侧墙荷载情形 当土层中，c、取大值时，即 c2= 15 kN/m2， 215时，侧墙水土压力变小，顶

22、板跨中正弯矩最大。侧墙上端土压力 e1=181+18-9.81+17-9.80.62tan245-152=16.70 kN/m侧墙下端土压力 e2=16.70+17-9.85.1tan245-152=38.32 kN/m侧墙上端水压力 e1=wh=0.79.81+0.62=8.92 kN/m侧墙下端水压力 e2=8.92+0.79.85.1=43.91 kN/m （注意，这里土为粘性土，水压折减系数 取0.7）侧墙上端荷载 e1=1.216.70+8.92=30.74 kN/m侧墙下端荷载 e2=1.238.32+43.91=98.68 kN/m情形 当土层中，c、取小值时，即 c2= 10

23、kN/m2， 28时，侧墙水土压力变大，侧墙跨中正弯矩最大。注意，这种情况下，顶板荷载不考虑地面超载，即 q1=q2=97.2-301.2=61.2 kN/m。侧墙上端土压力 e1=181+18-9.81+17-9.80.62tan245-82=21.43 kN/m侧墙下端土压力 e2=21.43+17-9.85.1tan245-82=49.18 kN/m侧墙上端水压力 e1=wh=0.79.81+0.62=8.92 kN/m侧墙下端水压力 e2=8.92+0.79.85.1=43.91 kN/m （注意，这里土为粘性土，水压折减系数 取0.7）侧墙上端荷载 e1=1.221.43+8.92=

24、36.42 kN/m侧墙下端荷载 e2=1.249.18+43.91=111.71 kN/m4、内力分析（1）按情形计算q1=q2=97.2 kN/m，e1=30.74 kN/m，e2=98.68 kN/m由于是对称结构、对称荷载，故可取半结构进行分析。同时，不考虑线位移影响，用力矩分配法计算。如图14所示：图14 半结构弯矩分配图图中，M1=112q1l12=11297.25.52=245.025 kNm M2=1602e1+3e2l22=160(230.74+398.68)5.12=154.985 kNm M3=1603e1+2e2l22=160(330.74+298.68)5.12=12

25、5.533 kNm又对于B点， AB的刚度为EIAB，其中IAB=11210006003=1.81010mm4， 则线刚度 iAB=EIABl=E1.810105.5 BC的刚度为EIBC，其中IBC=11210006003=1.81010mm4， 则线刚度 iBC=EIBCl=E1.810105.1 故 iABiBC=5.15.5AB的分配系数为 5.15.1+5.5= 0.481BC的分配系数为 5.55.1+5.5= 0.519另外，AB、BC的传递系数均为0.5。同理，可以计算出C点的分配情况。力矩分配计算如下表所示：杆端AB BABC CBCD DC分配系数0.4810.519 0.

26、5190.481传递系数0.50.50.5初始弯矩(kNm)-245.025 245.025-154.985 125.533-245.025 245.025-21.655 -43.309-46.731 -23.36537.072 74.14368.714 34.357-8.916 -17.832-19.240 -9.6202.497 4.9934.627 2.314-0.600 -1.201-1.296 -0.648最终弯矩(kNm)-276.196 182.683-182.683 170.976-171.684 281.696对于AB跨中弯矩，MAB中=276.196+182.6832-1897.25.52=-138.098 kNm CD跨中弯矩，MCD中=171.684+281.6962-1897.25.52=-140.848 kNm BC跨中弯矩不易求得，但其值必小于 MBC、MCB，故不必细算。 结构的内力图如图15、16、17所示： 图15 计算弯矩图 图16 计算剪力图图17 计算轴力图图中，QAB=QBA=QCD=QDC=q1l12=97.25.52=267.3 kN 对于QBC、QCB则： QBC=16l22e1+e2=165.1230.74+98.68=136.136 kN Q