建筑结构课程设计基本设计资料福建工程学院.docx

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建筑结构课程设计基本设计资料福建工程学院

1、基本设计资料

（1）材料强度等级：

混泥土采用C20，纵筋采用HRB335,箍筋、架立筋用HRB235。

C20：

fc=9.6N/mm2，ft=1.10N/mm2

HPB235:

fy=210N/mm2

HRB335:

fy=300N/mm2

（2）活荷载荷载标准值：

4KN/m2

2、结构平面布置

将主梁横向布置，次梁纵向布置，结构侧移刚度大。

主梁跨度为6m，次梁跨度为4.5m，板的跨度为2m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2m。

楼盖的结构平面布置图见下图。

图1：

楼盖结构平面布置

板区格长边与短边之比为2.25，为单项板。

高跨比条件要求h≧L/40=2000/40=50,对于一般楼盖板厚应大于60mm，现取h=80mm。

按设计要求：

次梁截面尺寸为250*400，即h=400mm，b=250mm。

主梁：

截面高度h=（1/14-1/8）L=（1/14-1/8）*6000=430-750，

取h=600mm。

截面梁宽高比h/b=1.5-3,取h/b=2.4,b=h/2.4=250mm.

3、板的设计

按要求进行内力重分布方法设计：

（1）恒载标准值：

20mm厚水泥砂浆面层：

0.02×20=0.4kN/m2

80厚钢筋混凝土楼板：

0.08×25=2kN/m2

20厚石灰抹底：

0.02×17=0.34kN/m2

合计：

2.74kN/m2

活载标准值：

4.0kN/m2

比较恒荷载标准值与活荷载标准值，可变荷载起控制作用，因此永久荷载分项系数取1.2，可变荷载取1.4。

图2：

板的尺寸

（2）板的计算简图：

取一米的宽板作为计算单元，板的实际结构如图2所示。

板的计算跨度为：

中间跨：

l0=ln=2.0-0.25=1.75

边跨：

l0=ln+h/2=（2-0.12-0.125）+0.08/2=1.795

由于边跨和中间跨相差：

（1.795-1.75）/1.795*100％=2.5％<10％,计算跨度又多于五跨，故按五跨的等跨连续梁计算，得板的计算简图如下图3所示,图中g为恒荷载设计值，q为活荷载设计值。

恒载设计值：

g=1.2*2.74=3.288kN/m2

活荷载设计值：

q=1.4*4.0=5.6kN/m2

总荷载设计值：

g+q=8.888kN/m2

图3：

板按塑性内力重分布方法计算简图

（3）内力计算：

弯矩计算，见表1.

表1：

连续板各截面弯矩计算

截面

1

B

2

C

3

弯矩系数∝m

1/11

-1/11

1/16

-1/14

1/16

M=∝m（g+q）l02

（单位：

KN.m）

2.6

-2.6

1.7

-1.94

1.7

（3）配筋计算

板的截面有效高度h0=80-25=55mm，取1m宽的板带计算，b=1000mm，采用HPB235钢筋，fy=210N/mm2，C20混泥土，∝1=1，fc=9.6N/mm2，ft=1.10N/mm2。

②-⑦轴线间中间区格板与梁整浇，弯矩需乘以0.8，予以折减。

表2：

连续板各截面配筋计算

截面

边区板带

中间区板带

边跨跨内

离端第二支座

中间跨内

中间支座

边跨跨内

边跨支座

中间跨内

中间支座

M（KN.m）

2.6

-2.6

1.7

-1.94

2.6

-2.6

1.7*0.8=1.36

-1.94*0.8=-1.55

∝S=M/（∝1fcbh02）

0.0895

0.0895

0.0585

0.067

0.0895

0.0895

0.047

0.053

§=1-（1-2∝S）0.5

0.094

0.094

0.06

0.069

0.094

0.094

0.048

0.054

AS=（§fcbh0）/fy（mm2）

236

236

151

173

236

236

121

136

选用钢筋

Φ6﹫120

Φ6﹫120

Φ6﹫120

Φ6﹫120

Φ6﹫120

Φ6﹫120

Φ6﹫120

Φ6﹫120

实际钢筋面积

236

236

236

236

236

236

236

236

表中§<0.35,实配钢筋最小面积为0.45ftbh/fy=0.45*1.1*1000*80/210=189mm2,均满足要求。

（4）板配筋图

板的配筋图中绘制了计算受力钢筋，见图4，板中除了计算钢筋外，还配置了构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加箍筋。

图4：

板配筋图

4、次梁设计

（1）次梁承受荷载

现浇板80mm，次梁截面尺寸b*h=250*400，主梁截面尺寸b*h=250*600，次梁的实际结构图如图5.

图5：

次梁尺寸

a、次梁恒荷载：

板传来的恒荷载：

2.74*2=5.48KN/m

次梁自重：

25*0.25*（0.4-0.08）=2KN/m

20厚石灰自重：

0.02*[（0.4-0.08）+0.2]*17=0.1768

总值：

7.66KN/m

b、次梁承受的活荷载标准值：

KN/m

板传来的活荷载：

4*2=8KN/m

比较恒荷载标准值与活荷载标准值，可变荷载起控制作用，因此永久荷载分项系数取1.2，可变荷载取1.4。

（2）按塑性内力重分布方法设计

次梁的实际结构由图5所示，次梁的计算跨度：

中间跨：

l0=ln=4.25m

边跨：

ln=4.255ml0=ln+a/2=4.255+0.24/2=4.375m

跨度差：

（4375-4250）/4250*100%=2.9%<10%,跨度多于五跨，可按等跨五跨连续梁计算，次梁计算简图如图六所示,图中g为恒荷载设计值，q为活荷载设计值。

g=1.2*7.66=9.19KN/mq=1.4*8=11.2KN/m

总设计值：

g+q=20.39KN/m

图六：

次梁按塑性分布简图

（2）内力计算

表3：

次梁各截面弯矩计算

截面

1

B

2

C

3

弯矩系数∝m

1/11

-1/11

1/16

-1/14

1/16

M=∝m（g+q）l02（单位：

KN.m）

35.5

-35.5

23

-26.3

23

表4：

次梁各截面剪力计算

截面

A

B左

B右

C左

C右

弯矩系数

∝v

0.45

0.60

0.55

0.55

0.55

V=∝v（g+q）ln（kN）

39

52.1

47.7

47.7

47.7

（3）配筋计算

纵筋用HRB335:

fy=300N/mm2，混泥土采用C20，fc=9.6N/mm2，ft=1.10N/mm2，箍筋用HPB235:

fy=210N/mm2，次梁跨中截面应按T形截面进行承载力计算，而支座截面承受负弯矩，翼缘位于受拉区，应按宽度为b的矩形截面进行计算，为简单起见，可均按矩形截面计算。

正截面承载力见表5，斜截面承载力见表6，b=250mm，h0=400-40=360mm，h0=hw=360mm，hw/b=1.44<4,截面尺寸需验算V≦0.25βcfcbh0。

表5：

次梁正截面承载力计算

截面

1

B

2

C

3

M（KN.m）

35.5

-35.5

23

-26.3

23

∝S=M/（∝1fcbh02）

0.114

0.114

0.074

0.085

0.074

§=1-（1-2∝S）0.5

0.12

0.12

0.077

0.088

0.077

AS=（§fcbh0）/fy（mm2）

346

346

222

253

222

选用钢筋

2B16

2B16

2B12

1B18

2B12

实际钢筋面积

402

402

226

254

226

表中§<§b=0.55，不会超筋，ρmin=0.2%>0.45ft/fy=0.165%,最小配筋面积为ρminbh=0.2%*250*400=200mm2，均满足要求。

表6：

次梁斜截面承载力计算

截面

A

B左

B右

C左

C右

V（kN）

39

52.1

47.7

47.7

47.7

0.25βcfcbh0

216>V

216>V

216>V

216>V

216>V

0.7ftbh0

69.3>V

69.3>V

69.3>V

69.3>V

69.3>V

箍筋肢数、直径、间距

2肢Φ6﹫300

2肢Φ6﹫300

2肢Φ6﹫300

2肢Φ6﹫300

2肢Φ6﹫300

表中0.7ftbh0均大于实际剪力，可不设箍筋，但对于计算不需要箍筋的梁，当梁高大于300mm时，仍应沿全长设置箍筋。

梁高为400mm，300mm＜ｈ＜500mm,查表，箍筋最大间距为300mm，取间距为300mm。

由次梁的所配钢筋可画出次梁的配筋示意图，如图7所示。

图7：

次梁配筋图

5、主梁的设计：

柱的截面尺寸为350*350，主梁的实际结构如图8所示，当主梁的线刚度与柱的线刚度之比小于5时，主梁应按框架梁计算。

此处假定主梁的线刚度与柱的线刚度之比大于5，则柱可作为不动铰支座考虑，主梁简化为连续梁计算，采用弹性计算方法。

图8：

主梁尺寸

（1）计算简图

主梁承受的荷载有次梁传来的荷载，主梁自重及抹灰，其中次梁传来的荷载为集中力，主梁、自重及抹灰为均布荷载，由于次梁间距为2m，为简单起见，可将主梁自重及抹灰荷载每2米为一段折算为集中荷载，作用点为次梁处，见图9。

图9：

主梁按弹性方法的计算简图

a、恒荷载标准值Gk

一根次梁传来的恒荷载：

7.66*4.5=34.47KN

主梁自重：

0.25*（0.6-0.08）*2*25=6.5KN

20厚石灰抹底：

0.02*[（0.6-0.08）*2+0.25]*2*17=0.88KN

合计：

Gk=41.85KN

b、活荷载标准值Qk

一根梁传来的活荷载：

8*4.5=36KN

比较恒荷载标准值与活荷载标准值，活荷载起控制作用，因此永久荷载分项系数取1.35，可变荷载取1.4。

恒荷载设计值：

G=1.35*41.85=56.5KN

活荷载设计值：

Q=1.4*0.9*36=45.36KN

C、计算跨长

中间跨：

l0=lc=6m边跨：

l0=ln+a/2+b/2=5705+120+175=6000mm=6m<1.025ln+b/2=6023mm=6.023m,由于边跨和中间跨相差很小，可取计算长度均为6m，得主梁计算简图如图9所示。

活荷载Q在梁上的布置需按最不利布置。

（2）内力计算

a、弯矩计算：

查阅表得各种荷载情况下的弯矩系数∝m，得主梁的弯矩M=∝m1Gl0+∝m2Ql0,其中Gl0=56.5*6=339KN,Ql0=45.36*6=272.16KN,主梁弯矩见表7，弯矩包络图见图10。

表7：

主梁各截面弯矩计算

项次

计算简图

∝m

M1a

∝m

M1b

∝m

M2a

∝m

M2b

∝m

M1a

∝m

M1b

①

0.244

82.72

0.155

55.25

-0.267

-90.51

0.067

22.71

0.067

22.71

-0.267

-90.51

②

0.289

78.65

0.244

66.41

-0.133

-36.2

-0.133

36.2

-0.133

36.2

-0.133

36.2

③

-0.044

-11.98

-0.089

-24.22

-0.133

-36.2

0.20

54.43

0.20

54.43

-0.133

-36.2

④

0.229

62.32

0.126

34.29

-0.311

-84.64

0.096

26.13

0.17

46.27

-0.089

-24.22

⑤

-0.030

-8.16

-0.059

-16.06

-0.089

-24.22

0.17

46.27

0.096

26.13

-0.311

-84.64

|M|max

叠加值

161.37

118.96

175.15

77.14

77.14

175.15

图10：

主梁的弯矩包络图

①+⑤

①+②

①+③

b、剪力计算

查表，得剪力系数∝v，次梁剪力为V=∝v1G+∝v2Q，主梁各截面剪力计算见表8，主梁剪力包络图见图10。

支座边缘弯矩值考虑宽度影响。

MB=M-V0b/2=-177.15+111.93*0.35/2=155.56KN/M。

表8：

主梁各截面剪力计算

项次

计算简图

∝v

VA

∝v

VB左

∝v

VB右

①

0.733

41.41

-1.267

-71.59

1.000

56.5

②

0.866

39.28

-1.134

-51.44

0

0

④

0.689

31.25

-1.311

-59.47

1.222

55.43

⑤

-0.089

-4.04

-0.089

-4.04

0.778

35.29

|V|max

叠加值

80.69

131.06

111.93

图10、主梁的剪力包络图

（3）配筋计算

主梁跨中截面应按T形截面进行承载力计算，而支座截面承受负弯矩，翼缘位于受拉区，应按宽度b的矩形截面计算，为简单起见，可均按矩形截面计算，正截面承载力计算见表9，斜截面见表10。

主梁尺寸为250*600，负弯筋一排布置时，h0=600-60=540mm，负弯筋二排布置时，h0=600-85=515mm，正筋一排布置时，h0=600-40=560mm，正筋二排布置时，h0=600-65=535mm。

表9：

主梁正截面承载力计算

截面

1

B

2

M（KN.m）

161.37

155．56

77.14

h0（mm）

560

540

560

∝S=M/（∝1fcbh02）

0.214

0.222

0.102

§=1-（1-2∝S）0.5

0.244

0.255

0.108

AS=（§fcbh0）/fy（mm2）

1093

1100

484

选用钢筋

3B22

3B22

2B18

实际钢筋面积

1140

1140

509

表6：

次梁斜截面承载力计算

截面

A

B左

B右

V（kN）

80.69

-131.06

111.93

h0（mm）

560

540

560

0.25βcfcbh0

336>V

324>V

336>V

0.7ftbh0

107.8>V

103.95

107.8

Asv

s

<0

0.191

0.028

箍筋肢数、直径、间距

2肢Φ8﹫250

2肢Φ8﹫250

2肢Φ8﹫250

表中5000.7ftbh0,Smax=250,按照表中计算，取S=250。

（4）次梁两侧附加箍筋的计算

次梁传给主梁的集中荷载设计值F=G+Q=56.5+45.36=101.86KN

附加箍筋设置在S=3b+2h1=3*250+2*（600-400）=1150mm的范围内，选择Φ8双肢箍筋，则附加箍筋根数，m≧F/（nfyvAsv1）=101860/（2*210*50.3）=4.82，取m=6，在主梁与次梁相交处的主梁，每侧各附加3根Φ8双肢箍筋。

（4）主梁配筋图如图11

图11：

主梁配筋图

6、造价计算

（1）混泥土的造价

整块楼板的体积：

31.5*18*0.08=45.36m3

次梁的体积（不包括楼板）：

8*（0.4-0.08）*0.25*（31.5+0.12*2）=20.3136m3

主梁的体积（不包括楼板和主梁与次梁的相交部分）：

[6*（18+0.12*2）*0.25*（0.6-0.08）]-[48*（0.4-0.08）*0.25*0.25]=13.2672m3

总体积：

45.36+20.3136+13.2672=78.9408m3

C20混泥土总造价：

78.9408m3*280元/m3=22103.424元

（2）模板造价

楼板模板在水平方向的面积：

（31.5-0.24）*（18-0.24）=555.18m2

由于在边跨的净跨长度和中跨的净跨长度不同，它们的竖向模板长度也有所不同。

次梁的边跨竖向模板面积：

2*[2*4.255*（0.4-0.08）]*8=43.5712m2

次梁的中跨竖向模板面积：

5*[2*4.25*（0.4-0.08）]*8=108.8m2

主梁边跨竖向模板面积:

2*[2*1.755*（0.6-0.08）]*6=21.9024m2

主梁中跨竖向模板面积:

7*[2*1.75*（0.6-0.08）]*6=76.44m2

总模板面积:

43.5712+108.8+21.9024+76.44+555.18=805.8912m2

模板造价：

805.8912m2*35元/m2=28206.192元

（3）钢筋造价

①、楼板的造价：

楼板均用Φ8的HPB235钢筋，Φ8为0.395kg/m，a、板的四个角共有16个附加短筋，为Φ8﹫200，长度为0.45，总重量为：

0.45*16*0.395=2.844kg。

b、墙边有附加负筋，为Φ8﹫200，长度为0.26，4个角的板因为有附加短筋，与跨中附加负筋数目不同，：

1个角的板的负筋数目，宽度方向：

（2000-450-125-120）/200=6.525,取为7，长度方向：

（4500-450-120-125）/200=19.025，取为19，总重量为：

4*（7*0.26+19*0.26）*0.395=10.6808kg

跨中墙边负筋，1个角的板的负筋数目，宽度方向：

（2000-250）/200=8.75,取为9，长度方向：

（4500-250）/200=21.25，取为21，宽度方向跨中有7块板，长度方向跨中有5块板，总重量为：

（2*9*0.26*7+2*21*0.26*5）*0.395=34.5072kg

C、与主梁垂直的附加负筋，为Φ8﹫200：

一根长度为450*2+250=1150mm=1.15m，每块板的宽度方向上有（200-250）/200=8.75,取为9，一个主梁方向有9个板，总的有6个主梁，所以与主梁垂直的附加负筋总重量为：

（9*9*6*1.15）*0.395=220.7655kg。

d、与次梁垂直的附加负筋，长度为1.15。

在边跨上和中间跨均为Φ6﹫120，Φ6为0.222kg/m,有8个次梁，每个板上数目为（4500-250）/120=35.4,取为35个，则一个次梁有7块板，共有7*35=245个附加负筋，整块板有8个次梁，则总重量为245*8*0.222*1.15=500.388kg。

e、板面还有Φ6﹫120的通长受力筋与Φ6﹫250的分布筋：

Φ6﹫120的通长受力筋根数为（31500-240-250*6）/120=248根，重量为248*18*0.222=991.08kg。

Φ6﹫250的分布筋根数为（18000-240-250*8）/250=63根，重量为63*31.5*0.222=440.559kg。

板总造价：

板均用HPB235，为3450元/吨，板钢筋总量为2.844+10.6808+34.5072+220.7655+500.388+440.559+991.08=2200.7525kg=2.2吨，所以板的钢筋造价为2.2*3450=7593元。

②、次梁钢筋造价（次梁钢筋长度计算过程略过）

a、一根次梁的纵向钢筋有4根长度为8.705m的B16钢筋，4根长度为4.885m的B16钢筋，2根长度为22.75m的B12钢筋,6根长度为2.7m的B16钢筋,4根长度为3.25m的B16钢筋。

归纳得B16钢筋总长为54.36m,B12钢筋总长为61.7m,B18钢筋总长为13m,B16的为1.58kg/m,B12的为0.888kg/m，B18的为2kg/m，一根次梁HRB335纵向钢筋用量为54.36*1.58+61.7*0.888+13*2=166.6776kg。

b、次梁中一个箍筋大致长度为2*（250+400）-8*25=1100mm=1.1m，为Φ6﹫300，Φ6为0.222kg/m，一根次梁箍筋个数约为（31500-240）/300=104,则箍筋用量为104*1.1*0.222=25.3968kg。

c、HRB335纵向钢筋为3500元/吨，HPB235钢筋为3450元/吨，有8根次梁，则次梁钢筋总造价为，166.6766*8*3500/1000+25.3968*8*3450/1000=5368.008元。

③、主梁钢筋计算

主梁中有2根长度为19.44m的B22钢筋，2根长度为8.7m的B22钢筋，6根长度为8.165m的B22钢筋，2根长度为3.45m的B18钢筋，则B22钢筋总长度为96.57m，B18钢筋为6.9m，B22钢筋为2.98kg/m,B18为2kg/m，钢筋一根主梁纵筋用量为96.57*2.98+6.9*2=301.5786kg。

主梁与一根次梁相交处有6根箍筋，有8个相交处，所以相交处总钢筋为6*8=48。

相交处每3根箍筋分布的长度为450mm，则其余部分净长度为2*（4255-450）+（4250-900）*7=31660mm，箍筋为Φ6﹫250，则箍筋数为31660/250=126，一根梁总箍筋数为126+48=174.一根箍筋大致长度为2*（250+600）-8*25=1500mm=1.5m，则一根主梁箍筋重量为174*1.5*0.395=103.095kg。

一根主梁钢筋造价301.5786*3500/1000+103.095*3450/1000=1411.2元，有6根主梁，则主梁钢筋总造价为6*1411.2=8467.2元

④总造价22103.424+28206.192+7593+5368.008+8467.2=71737.824元