土木工程层钢混框架教学楼.docx
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土木工程层钢混框架教学楼
一工程简况
本工程为某高校教案楼。
工程为五层现浇钢筋混凝土框架结构。
屋面板顶面标高为18.6m。
工程所在地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。
屋面做法：
钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，40～120厚（1%找坡）膨胀珍珠岩保温层，四层作法防水层（一毡二油上铺小石子）。
楼面做法：
钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。
墙身做法：
由普通砖砌筑而成，普通砖自重18kN/m3，厚度240mm。
门窗做法：
门为木门，自重0.2kN/m2，窗为钢窗玻璃窗，自重0.4kN/m2。
风荷载标准值0.4kN/m2，雪荷载标准值0.65kN/m2。
活荷载：
上人屋面均布活荷载标准值2.0kN/m2，楼面活荷载标准值2.0kN/m2。
本设计计算书包括屋盖、楼盖、框架主体结构、楼梯、基础等部分的计算和设计。
二屋盖、楼盖设计
（一）屋盖
1．设计资料
1）屋面做法：
钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，40～120厚（1%找坡）膨胀珍珠岩保温层，四层作法防水层（一毡二油上铺小石子）
2）屋面荷载：
均布活荷载标准值2kN/m2（上人屋面），雪荷载标准值为0.65kN/m2
3）材料：
混凝土强度等级为C30；梁内受力纵筋为HRB335，其余为HPB235钢筋
2．屋盖的结构平面布置图
3．板的设计（弹性理论）
1）荷载计算
由于屋面均布活荷载标准值大于屋面雪荷载标准值，故取前者进行计算
恒荷载标准值：
20厚水泥混凝土找平0.02×20=0.46kN/m2
40～120厚（1%找坡）膨胀珍珠岩（0.08+0.16）÷2×7=0.546kN/m2
四层作法防水层0.36kN/m2
100mm厚钢筋混凝土楼板0.1×25=2.56kN/m2
20mm厚石灰砂浆抹底0.02×17=0.34kN/m2
小计4.08kN/m2
荷载设计值
g=1.2×4.08=4.90kN/m2，q=1.4×2.0=2.8kN/m2
q/2=1.4kN/m2，g+q/2=6.3kN/m2，g+q=7.7kN/m2
2）弯矩计算
计算过程见下页表中
3）截面设计
截面有效高度：
假定选用Φ8钢筋，则l01方向跨中截面的h01=80mm；l02方向跨中截面的h02=70mm；支座截面h0=80mm。
最小配筋率：
因为，故取ρsmin=0.27%，则Asmin=0.27%×1000×100=270mm2
截面设计时取用的弯矩设计值：
中间跨的跨中截面及中间支座截面减小20%；边跨跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当lb/l0<1.5时减小20%，当lb/l0=1.5～2.0时减小10%；楼板的角区格不折减。
弯矩值计算表
A
B
C
D
E
F
G
H
l01（m）
3.9
3.9
3.0
3.0
3.3
3.4
3.9
3.9
l02（m）
7.2
7.2
7.8
3.9
3.9
3.9
7.2
7.2
l01/l02
0.54
0.54
0.38
0.77
0.85
0.87
0.54
0.54
m1
（0.0388+0.2×0.0052）×6.3×3.92+
（0.0232+0.2×0.0810）×1.4×3.92=4.58
（0.0388+0.2×0.0052）×6.3×3.92+
（0.0535+0.2×0.0099）×1.4×3.92=5.00
（0.0400+0.2×0.0038）×6.3×3.92+
（0.0965+0.2×0.0174）×1.4×3.92=3.57
（0.0285+0.2×0.0136）×6.3×3.92+
（0.0376+0.2×0.0196）×1.4×3.92=2.14
（0.0246+0.2×0.0156）×6.3×3.92+
（0.0225+0.2×0.0255）×1.4×3.92=2.32
（0.0235+0.2×0.0159）×6.3×3.92+
（0.0329+0.2×0.0124）×1.4×3.92=2.52
（0.0388+0.2×0.0052）×6.3×3.92+
（0.0907+0.2×0.0203）×1.4×3.92=5.84
（0.0388+0.2×0.0052）×6.3×3.92+
（0.0121+0.2×0.0504）×1.4×3.92=4.29
m2
（0.0052+0.2×0.0388）×6.3×3.92+
（0.0810+0.2×0.0232）×1.4×3.92=3.07
（0.0052+0.2×0.0388）×6.3×3.92+
（0.0099+0.2×0.0535）×1.4×3.92=1.68
（0.0038+0.2×0.0400）×6.3×3.92+
（0.0174+0.2×0.0965）×1.4×3.92=1.13
（0.0136+0.2×0.0285）×6.3×3.92+
（0.0196+0.2×0.0376）×1.4×3.92=1.44
（0.0156+0.2×0.0246）×6.3×3.92+
（0.0255+0.2×0.0225）×1.4×3.92=1.87
（0.0159+0.2×0.0235）×6.3×3.92+
（0.0124+0.2×0.0329）×1.4×3.92=1.81
（0.0052+0.2×0.0388）×6.3×3.92+
（0.0203+0.2×0.0907）×1.4×3.92=2.06
（0.0052+0.2×0.0388）×6.3×3.92+
（0.504+0.2×0.0121）×1.4×3.92=2.37
m’1
-0.0817×7.7×3.92=
-9.57
-0.0817×7.7×3.92=
-9.57
-0.0829×7.7×3.02=
-5.74
-0.0686×7.7×3.02=
-4.75
-0.0626×7.7×3.32=
-5.25
-0.0611×7.7×3.42=
-5.44
-0.0817×7.7×3.92=
-9.57
-0.0817×7.7×3.92=
-9.57
m’2
-0.0571×7.7×3.92=
-6.69
-0.0571×7.7×3.92=
-6.69
-0.0570×7.7×3.02=
-3.95
-0.0563×7.7×3.02=
-3.90
-0.0551×7.7×3.32=
-4.62
-0.0547×7.7×3.42=
-4.87
-0.0571×7.7×3.92=
-6.69
-0.0571×7.7×3.92=
-6.69
为了便于计算，近似取γ=0.95，
计算过程见下表
屋面板配筋计算表
跨中截面
h0
（mm）
m（kN∙m）
As
（mm2）
配筋
实配
As（mm2）
A
l01方向
80
0.8×4.58=3.66
229.3
Φ8@180
282
l02方向
70
0.8×3.07=2.45
175.4
Φ8@180
282
B
l01方向
80
5.00
313.3
Φ8@150
335
l02方向
70
1.68
120.3
Φ8@180
282
C
l01方向
80
0.8×3.57=2.86
179.2
Φ8@180
282
l02方向
70
0.8×1.13=0.91
65.2
Φ8@180
282
D
l01方向
80
2.14
134.1
Φ8@180
282
l02方向
70
1.44
103.1
Φ8@180
282
E
l01方向
80
2.32
145.4
Φ8@180
282
l02方向
70
1.87
133.9
Φ8@180
282
F
l01方向
80
0.8×2.52=2.01
125.9
Φ8@180
282
l02方向
70
0.8×1.81=1.45
103..8
Φ8@180
282
G
l01方向
80
0.8×5.84=4.67
292.6
Φ8@160
318
l02方向
70
0.8×2.06=1.65
118.2
Φ8@180
282
H
l01方向
80
4.29
268.8
Φ8@180
282
l02方向
70
2.37
169.7
Φ8@180
282
支座截面
h0
（mm）
m（kN∙m）
As
（mm2）
配筋
实配As（mm2）
A-A
80
-0.8×9.57=-7.65
479.3
Φ10@160
491
A-B
l01方向
80
-0.8×9.57=-7.65
479.3
Φ10@160
491
l02方向
80
-0.8×6.69=-5.35
335.2
Φ10@200
393
A-C
l01方向
80
-0.8×9.57=-7.65
479.3
Φ10@160
491
l02方向
80
-0.8×6.69=-5.35
335.2
Φ10@200
393
A-G
l01方向
80
-0.8×9.57=-7.65
479.3
Φ10@160
491
l02方向
80
-0.8×6.69=-5.35
335.2
Φ10@200
393
A-H
80
-0.8×9.57=-7.65
479.3
Φ10@160
491
B-D
80
-0.8×6.69=-5.35
335.2
Φ10@200
393
C-C
80
-0.8×3.95=-3.16
198.0
Φ10@200
393
C-D
80
-0.8×3.95=-3.16
198.0
Φ10@200
393
E-F
80
-0.8×5.44=-4.35
272.6
Φ10@200
393
F-F
80
-0.8×5.44=-4.35
272.6
Φ10@200
393
F-G
80
-0.8×6.69=-5.35
335.2
Φ10@200
393
边缘支座截面
h0
（mm）
m（kN∙m）
As
（mm2）
配筋
实配As（mm2）
A
80
-6.69
419.2
Φ10@180
436
B
l01方向
80
-9.57
599.6
Φ10@180
654
l02方向
80
-6.69
419.2
Φ10@180
436
D
l01方向
80
-4.75
297.6
Φ10@200
393
l02方向
80
-3.90
244.4
Φ10@200
393
E
l01方向
80
-5.25
328.9
Φ10@200
393
l02方向
80
-4.62
289.5
Φ10@200
393
F
80
-4.87
305.1
Φ10@200
393
H
l01方向
80
-9.57
599.6
Φ10@180
654
l02方向
80
-6.69
419.2
Φ10@180
436
4．次梁的设计
1）次梁l1
次梁l1跨度7.2m，次梁截面高度h=l/18～l/12=7200/18～7200/12=400mm～600mm，取h=600mm，截面宽度取b=200mm。
（1）荷载设计值
板传来的荷载p=2pe=27.44kN/m
次梁自重0.2×（0.6-0.1）×25×1.2=3kN/m
次梁粉刷0.02×[（0.6-0.1）×2+0.2]×17×1.2=0.5kN/m
则荷载总设计值g+q=30.94kN/m
（2）内力计算
弯矩设计值：
跨中
支座
剪力设计值：
跨中
支座
（3）正截面受弯承载力计算
跨中按T形截面计算
翼缘宽度的确定如下：
,,,
,
取,,三者中的最小值，即=1400mm
混凝土强度等级为C30，fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2。
纵向受力钢筋采用HRB335，fy=300N/mm2。
箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2
故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算
Asmin=200×565×max{0.2%,0.45×1.43/300}=242mm2
跨中：
配置416（As=804mm2）
支座：
配置314（As=462mm2）
（4）斜截面受剪承载力计算
①验算截面尺寸
，由下式
可知截面尺寸满足要求
②计算所需箍筋
采用Φ6双肢箍筋，计算截面尺寸
由,得
故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm
2）次梁l2
次梁l2跨度3.9m，次梁截面高度h=l/18～l/12=3900/18～3900/12=217mm～325mm，取h=320mm，截面宽度取b=150mm。
（1）荷载设计值
板传来的荷载p=2pe=18.28kN/m
次梁自重0.15×（0.32-0.1）×25×1.2=0.99kN/m
次梁粉刷0.02×[（0.32-0.1）×2+0.15]×17×1.2=0.24kN/m
则荷载总设计值g+q=19.51kN/m
（2）内力计算
弯矩设计值：
跨中
支座
剪力设计值：
跨中
支座
（3）正截面受弯承载力计算
跨内按T形截面计算
翼缘宽度=1350mm，h0=285mm
故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算
Asmin=150×285×max{0.2%,0.45×1.43/300}=92mm2
跨中：
配置214（As=308mm2）
支座：
配置212（As=226mm2）
（4）斜截面受剪承载力计算
①验算截面尺寸
，由下式
可知截面尺寸满足要求
②计算所需箍筋
采用Φ6双肢箍筋，计算截面尺寸
由,得
故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm
（二）楼盖
以第四层楼盖为例
1．设计资料
1）楼面做法：
钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。
2）楼面荷载：
均布活荷载标准值2kN/m2
3）材料：
混凝土强度等级为C30；梁内受力纵筋为HRB335，其余为HPB235钢筋
2．楼盖盖的结构平面布置图
见下页
3．板的设计（弹性理论）
1）荷载计算
恒荷载标准值：
水磨石面层0.65kN/m2
20厚水泥混凝土找平0.02×20=0.46kN/m2
100mm厚钢筋混凝土楼板0.1×25=2.56kN/m2
20mm厚石灰砂浆抹底0.02×17=0.34kN/m2
小计4.01kN/m2
荷载设计值
g=1.2×4.01=4.81kN/m2，q=1.4×2.0=2.8kN/m2
q/2=1.4kN/m2，g+q/2=6.21kN/m2，g+q=7.61kN/m
2）弯矩计算
计算过程见第13页表中
3）截面设计
截面有效高度：
假定选用Φ8钢筋，则l01方向跨中截面的h01=80mm；l02方向跨中截面的h02=70mm；支座截面h0=80mm。
最小配筋率ρsmin=0.27%，则Asmin=0.27%×1000×100=270mm2
截面设计时取用的弯矩设计值：
中间跨的跨中截面及中间支座截面减小20%；边跨跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当lb/l0<1.5时减小20%，当lb/l0=1.5～2.0时减小10%；楼板的角区格不折减。
为了便于计算，近似取γ=0.95，
计算过程见下表
楼面板配筋计算表
跨中截面
h0
（mm）
m（kN∙m）
As
（mm2）
配筋
实配
As（mm2）
A
l01方向
80
0.8×4.53=3.62
226.8
Φ8@180
282
l02方向
70
0.8×3.05=2.44
174.7
Φ8@180
282
B
l01方向
80
4.94
309.5
Φ8@150
335
l02方向
70
1.66
118.9
Φ8@180
282
C
l01方向
80
0.8×3.54=2.83
177.3
Φ8@180
282
l02方向
70
0.8×1.12=0.90
64.5
Φ8@180
282
D
l01方向
80
2.12
132.8
Φ8@180
282
l02方向
70
1.42
101.7
Φ8@180
282
E
l01方向
80
2.30
144.1
Φ8@180
282
l02方向
70
1.85
132.5
Φ8@180
282
F
l01方向
80
0.8×2.49=1.99
124.7
Φ8@180
282
l02方向
70
0.8×1.79=1.43
102.4
Φ8@180
282
G
l01方向
80
0.8×5.78=4.62
289.5
Φ8@160
318
l02方向
70
0.8×2.04=1.63
116.7
Φ8@180
282
弯矩值计算表
A
B
C
D
E
F
G
l01（m）
3.9
3.9
3.0
3.0
3.3
3.4
3.9
l02（m）
7.2
7.2
7.8
3.9
3.9
3.9
7.2
l01/l02
0.54
0.54
0.38
0.77
0.85
0.87
0.54
m1
（0.0388+0.2×0.0052）×6.21×3.92+
（0.0232+0.2×0.0810）×1.4×3.92=4.53
（0.0388+0.2×0.0052）×6.21×3.92+
（0.0535+0.2×0.0099）×1.4×3.92=4.94
（0.0400+0.2×0.0038）×6.21×3.92+
（0.0965+0.2×0.0174）×1.4×3.92=3.54
（0.0285+0.2×0.0136）×6.21×3.92+
（0.0376+0.2×0.0196）×1.4×3.92=2.12
（0.0246+0.2×0.0156）×6.21×3.92+
（0.0225+0.2×0.0255）×1.4×3.92=2.30
（0.0235+0.2×0.0159）×6.21×3.92+
（0.0329+0.2×0.0124）×1.4×3.92=2.49
（0.0388+0.2×0.0052）×6.21×3.92+
（0.0907+0.2×0.0203）×1.4×3.92=5.78
m2
（0.0052+0.2×0.0388）×6.21×3.92+
（0.0810+0.2×0.0232）×1.4×3.92=3.05
（0.0052+0.2×0.0388）×6.21×3.92+
（0.0099+0.2×0.0535）×1.4×3.92=1.66
（0.0038+0.2×0.0400）×6.21×3.92+
（0.0174+0.2×0.0965）×1.4×3.92=1.12
（0.0136+0.2×0.0285）×6.21×3.92+
（0.0196+0.2×0.0376）×1.4×3.92=1.42
（0.0156+0.2×0.0246）×6.21×3.92+
（0.0255+0.2×0.0225）×1.4×3.92=1.85
（0.0159+0.2×0.0235）×6.21×3.92+
（0.0124+0.2×0.0329）×1.4×3.92=1.79
（0.0052+0.2×0.0388）×6.21×3.92+
（0.0203+0.2×0.0907）×1.4×3.92=2.04
m’1
-0.0817×7.61×3.92=
-9.46
-0.0817×7.61×3.92=
-9.46
-0.0829×7.61×3.02=
-5.68
-0.0686×7.61×3.02=
-4.70
-0.0626×7.61×3.32=
-5.19
-0.0611×7.61×3.42=
-5.38
-0.0817×7.61×3.92=
-9.46
m’2
-0.0571×7.61×3.92=
-6.61
-0.0571×7.61×3.92=
-6.61
-0.0570×7.61×3.02=
-3.90
-0.0563×7.61×3.02=
-3.86
-0.0551×7.61×3.32=
-4.57
-0.0547×7.61×3.42=
-4.81
-0.0571×7.61×3.92=
-6.61
楼面板配筋计算表（续表）
支座截面
h0
（mm）
m（kN∙m）
As
（mm2）
配筋
实配As（mm2）
A-A
80
-0.8×9.46=-7.57
474.3
Φ10@160
491
A-B
l01方向
80
-0.8×9.46=-7.57
474.3
Φ10@160
491
l02方向
80
-0.8×6.61=-5.29
331.5
Φ10@200
393
A-C
l01方向
80
-0.8×9.46=-7.57
474.3
Φ10@160
491
l02方向
80
-0.8×6.61=-5.29
331.5
Φ10@200
393
A-G
l01方向
80
-0.8×9.46=-7.57
474.3
Φ10@160
491
l02方向
80
-0.8×6.61=-5.29
331.5
Φ10@200
393
C-C
80
-0.8×3.90=-3.12
195.5
Φ10@200
393
C-D
80
-0.8×3.90=-3.12
195.5
Φ10@200
393
E-F
80
-0.8×5.38=-4.30
269.4
Φ10@200
393
F-F
80
-0.8×5.38=-4.30
269.4
Φ10@200
393
F-G
80
-0.8×6.61=-5.29
331.5
Φ10@200
393
边缘支座截面
h0
（mm）
m（kN∙m）
As
（mm2）
配筋
实配As（mm2）
A
80
-6.61
414.2
Φ10@180
436
B
l01方向
80
-9.46
592.7
Φ10@180
654
l01方向
80
-6.61
414.2
Φ10@180
436
D
l01方向
80
-4.70
294.5
Φ10@200
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