多层工业厂房混凝土结构课程设计计算书

1.设计资料8

某多层工业厂房设计使用年限为50年，安全等级为二级，环境类别为一类。结构形式采用框架结构，其中梁柱线刚度比均大于3。楼盖采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖，厂房底层结构布置图见图1，L1=7200,L2=6600。

图1 底层结构布置图

楼面构造层做法：20mm厚水泥砂浆面层，20mm厚混合砂浆板底抹灰。 活荷载：标准值为7kN/㎡。 材料选用：

混凝土 采用C40(fc=19.1N/mm2 ，ft=1.71N/mm2 )。 钢筋 主梁和次梁采用HRB335级（fy=300N/mm2）； 其余均采用HPB300级（fy=270N/mm）。

2

2.板的设计

板按塑性内力重分布方法设计。板的厚度按构造要求取h80mm次梁截面高度取h500mmL2/3220055mm 4040L17200故h取480mm即可。截面宽度取b=200mm。 480mm，

1515板的几何尺寸和计算简图如图：(取边梁宽300mm)

1

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80325752125230010010021002300100100AB图2 板的几何尺寸

C450

图3 板的计算简图

2.1 荷载

① 恒荷载标准值：

80mm钢筋混凝土楼板自重 0.08m25kN/m32.0kN/m2 20mm水泥砂浆面层 0.02m20kN/m30.4kN/m2 20mm混合砂浆板底抹灰 0.02m17kN/m30.34kN/m2 gK2.74kN/m2 ② 楼面活荷载标准值 qK7kN/m2 ③ 荷载组合设计值

根据建筑结构荷载规范的规定，对于标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载，

rQ1.3，而1.0，所以取1m宽的板带有：

活荷载控制 gq1.22.74kN/m21m1.37kN/m21m12.39kN/m 永久荷载控制 gq1.352.74kN/m21m1.37kN/m20.71m10.07kN/m

2

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故取gq12.39kN/m 2.2 内力计算

取1米宽板带作为计算单元，各跨的计算跨度为 中间跨：l0ln2200-2002000mm 边跨：ll220075mm2125

0n各截面的弯矩计算如表示：

表1 连续板各截面弯矩计算

截 面 边跨跨内 第一内支座 中间跨中 中间支座 端支座 弯矩计算系数m 2Mm(gq)l0/1 14 3.63 -1 111 163.10 -1 141 16(kNm)-4.62 -3. -3.18 2.3 正截面承载力计算

取板的截面有效高度h0h-as80-2050mm，b=1000mm，用HPB300级钢筋。 11.0 b0.5757

表2连续板各截面配筋计算

离端第二 板带部位截面 端支座 边跨跨内 支座 内、中间跨跨内 离端第二跨跨中间支座 M/（kNm） -3.180.8 -2.0.037 3.630.84.620.83.100.8 2.902.48-3.700.042 0.0 0.036 3.0.8 -2.830.041 sM 21fcbh0112s 0.038 0.043 0.056 0.037 0.042 3

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Asbh01fc/fy/mm2 145 1 214 141 160 选配钢筋 8@200 8@200 8@200 8@200 8@200 实配钢筋面积/ 251 251 251 251 251 mm 注：1.各内区格板的四周与梁整体连接，故各跨跨中、中间支座考虑板的内拱作用，计算弯矩降低20％。 2.板如果要求满足1的规定，将导致用钢量比按弹性方法计算的还多，因此不考虑 1的规定。

23. 次梁的设计

次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。

L26600主梁截面高度为h650mm550mm，梁宽为b=300mm。

1212次梁有关尺寸及支撑情况如图4所示。

图4 次梁的几何尺寸及支撑情况

3.1 荷载 ① 恒荷载标准值

由板传来 2.74kN/m22.2m6.03kN/m

次梁自重 25kN/m30.2m0.50m-0.08m2.10kN/m

4

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梁侧抹灰 17kN/m30.50m-0.08m20.02m0.29kN/m gK8.42kN/m

② 楼面使用活荷载

qK7kN/m22.2m15.4kN/m

③ 荷载组合设计值

活荷载控制 gq1.28.31kN/m1.315.4kN/m30.12kN/m 永久荷载控制 gq1.358.31kN/m1.315.4kN/m0.725.23kN/m 故取gq30.12kN/m 3.2 内力计算

计算跨度 边跨：l0ln7200-75-1506975mm 中间跨：l0ln72003006900mm 计算简图如图5：

图5 次梁的计算简图

次梁内力计算见下表：

表3 次梁弯矩计算

离端第二跨跨内、中截 面 边跨跨内 离端第二支座 间跨跨内 弯矩计算系数m 中间支座 端支座 1 14-1 111 16-1 141 245

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2M(gq)l0104.67 -133.21 .63 -102.43 -61.06 /（kNm） 表4 连续次梁剪力计算

端支座内截 面 侧 剪力计算系数v 0.50 105.04 外侧 0.55 115.55 内侧 0.55 114.31 0.55 114.31 离端第二支座离端第二支座中间支座外侧、内侧 Vv(gq)ln/kN 3.3 截面承载力计算

次梁跨内截面按T形截面进行计算，其翼缘宽度取二者中的较小值(b=200mm)

11边跨 b'fbsn20021002.3ml069752325m，取b'f2.3m

3311第二跨和中间跨 b'fbsn20020002.2ml069002.32m,取b'f2.2m

33d梁高 h=500mm，h0hash(c)480(201010)460mm

2翼缘厚 hf80mm 判别T行截面

1fcb'fh'f(h0h'f2)1.019.12.280(44040)1175.68kNm846.56kNm>132.17

kNm,故各跨内截面均属于第一类T型截面，支座截面按矩形截面计算，ho=460mm,次梁

正截面及斜截面承载力计算分别如下：

表5 次梁正截面承载力计算

截 面 端支座 -61.06 边跨中 104.67 离端第二支座 -133.21 中间跨中 .63 中间支座 -102.43 M/(kNm) 2sM/1fcbh00.076 0.012 0.165 0.010 0.127 (sM/1fcb'fh02) 112s 0.079 0.012 0.181 0.010 0.136 6

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Asb'fh01fc/fy(mm2)Asbh01fc/fy(mm2) 选配钢筋 实配钢筋面积/mm 2463 773 1060 4 797 218 509 318 763 220+218 1137 318 763 418 1017 验证：AAS,min(0.2%,0.45ft/fy)maxbh226.08mm ,中间支座 0.10.35

表6 次梁斜截面承载力计算

端支座内截 面 侧 侧 115.55 114.31 114.31 离端第二支座外离端第二支座内侧 中间支座外侧、内侧 V/kN 105.04 0.25cfcbh0/N 439300>V 439300>V 439300>V 439300>V (hw/b4) 0.7ftbh0/N 选用箍筋 110124按弹性理论计算主梁内力，不考虑塑性内力重分。标高H=4.2m柱截面尺寸

450mm450mm，主梁的支撑情况如图所示：

7

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图6 主梁几何尺寸及支撑情况

4.1 荷载 ① 恒荷载

由次梁传来 8.42kN/m7.2m60.62kN

主梁自重 (折算为集中荷载) 0.3m0.65m-0.08m2.2m25kN/m39.41kN 梁侧抹灰（折算为集中荷载） 17kN/m30.65m-0.08m22.2m0.02m0.85kN

GK60.62kN9.41kN0.kN70.88N ② 楼面使用活荷载 QK23kN/m7.2m165.6kN ③ 荷载组合设计值

永久荷载控制 GQ1.3570.88kN1.30.7165.6kN246.38kN 活荷载控制 GQ1.270.88kN1.3165.6kN300.34kN 取G+Q=300.34KN

G1.270.88kN85.06kN Q1.3165.6kN215.28kN

4.2 内力计算 计算跨度： 边跨 l0lnab5000(6600500)06350mm 222b450l06375mm1.025ln1.02561506502.5mm，所以l06350mm

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中间跨 l0lc66001.05ln1.05(66005000)05所以l005mm 计算简图如下

图7 主梁计算简图

表7 主梁弯矩计算 边跨跨内 序号 计算简图 中间支座 中间跨跨内 K M1K MBMCK M2① AG1GBG2GCGGD0.244 131.79 0.267 144.840.067 36.50QQ1B2CQQD② A0.2 395.07 0.133 182.60MB 182.60Q③ Q2CDA1B1MB360.86 0.133 182.600.200 273.41QQ1BQ2QCD④ A0.299 313.05 0.311426.98(0.0 )122.190.170 232.39QQ2CQQD⑤ A1-122.19 -60.86 9

B(426.98) 232.38 混凝土结构课程设计

①+② 最不利荷载组合 ①+③ ①+④ ①+⑤

注：MKGl0KQl0 V526.86 70.93 444.84 70.93 -327.44 -327.44 -571.82 （-267.03） -267.03 （-571.82） -146.1 309.91 268. 268. KGKQ

表8 主梁剪力计算

端支座 中间支座 序号 计算简图 K VAinK VBexVCexK VBin(VCin)① A1GGBG2GCGGD0.733 62.341.267108.03(1.000) 85.061.000 85.061.267() 108.03 ② QA1QB2CQQD0.866 186.43 1.134 244.131.311 282.23(0.778) 167.490 ④ AQ1QBQ2QCD0.6 148.33 1.2220.0() 263.0719.16Q⑤ Q2CQQD A1BVBex= -19.16 -19.16 (-263.074) 167.49 (243.48） 10

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最不利荷载组合 ①+② 248.77 -352.16 85.06 ①+④ 210.67 -351.51(-252.55) 348.13(127.19) ①+⑤ 43.18 -127.19(-348.13) 252.55(343.71)

表9 各种荷载工况下主梁内力计算

序号 计算简图 弯矩图、剪力图 ① 11

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QQA② QQB2 1CD ③ QQA1B2CD 12

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④ ⑤ 13

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①+② 最不利荷载组合 ①+③ 14

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①+④ ①+⑤ 4.3弯矩包络图

主梁的弯矩包络图与建立图如图所示：

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图9 主梁的弯矩剪力包络图

4.4截面承载力计算

主梁跨中截面按T形截面计算,其翼缘宽度取二值中的较小值

l016350mm2116.67mmbsn300mm2025mm2375mm，所以 33边跨：b'fb'f=2116.67mm

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中间跨：b'fl0105mm2135mmbsn300mm2000mm2300mm，所以 33b'f=2116.67mm

假设钢筋双排布置ascd 判别T形截面类别：

d220102012.562.5mm 故取65mm 21fcb'fh'f(h0h'f2)1.019.1212580(75040)17.26KNM430.38KNM

故可以判别为第一类T形截面。判断是否双筋：查表b0.5500

2Mu1fcbh0b(1b2)19.130071020.5500(10.5500)850.188kNmMmax 2所以，单筋即可。

主梁支座截面按矩形截面计算，取h0750-80670mm（因支座弯矩较大，考虑布置两排纵筋，并布置在次梁主筋下面）。跨内截面在负弯矩作用下按矩形截面计算，取

h0750mm-60mm690mm。

表10 主梁的正截面承载力及配筋

截面 边跨跨中 526.86 —— 中间支座 -571.82 67.58 309.91 —— 中间跨中 -146.1 —— M(kNm) bQ0•(kN•m) 2 bMQ0•(kN•m) 2—— 504.24 —— —— 0M1fcbh02 0.027 0.222 0.016 0.057 =1-12s 0.027 0.2 0.016 0.059 17

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Asb'fh01fc/fy(mm)选配钢筋 2 2510 428 3250 428+225 3445 1500 225+220 1610 729 225 982 实配钢筋面积（mm） 22463 验证：AAS,min(0.2%,0.45ft/fy)maxbh382.69mm2，b

表11 主梁斜截面承载力计算

截面 V（kN） 0.25fccbh0/N 端支座内侧 248.77 873825>V 离端第二支座外侧 352.16 873825>V 离端第二支座内侧 348.13 873825>V 0.7ftbh0/KN 219051＜V 28 101 560 200 219051＜V 28 101 133 200 344124 219051＜V 28 101 箍筋支数、直径 Asv =nAsv1/mm2 SfyvAsvh0V0.7ftbh0 129 200 344124 实配箍筋间距s(mm) VCS0.7ftbh0fyvh0Asb2Asv/kN 344124 SVVcs0.8fysin 0 (mm)0 0 4.5 主梁吊筋计算：

由次梁传至主梁的全部集中荷载为：

GQ60.62kN1.2165.6kN1.3288.02kN

则：AsGQ288.022679.0mm

2fysin2300N/mm20.70718

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取：222（As=760mm2）。

参考文献

1. 沈蒲生主编．混凝土结构设计原理（第4版）．北京：高等教育出版社，2013 2. 沈蒲生主编．混凝土结构设计（第4版）.北京：高等教育出版社，2013 3.《建筑结构荷载规范》（2006版）（GB50009—2010 ） 4.《建筑结构制图标准》（GB/T50105—2001）

5.《混凝土结构设计规范》（GB/50010—2010）

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