武汉理工大学工程结构教学规划.doc

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1、, 工程结构课程设计 工程管理1102班 目录1. 设计任务.21.1设计题目.21.2设计资料.21.3设计成果.22. 结构设计方案.32.1楼盖、梁的选择.42.2墙体截面尺寸及材料选择.43.静力计算方案.44.板的设计（按照塑性理论）.44.1板的构造.44.2板的荷载计算.44.3板的内力计算及配筋.55. 次梁的设计（按照塑性理论）.75.1次梁的构造.75.2次梁荷载的计算.75.3次梁的内力计算及配筋.76. 主梁的设计（按照弹性理论）.106.1主梁构造.106.2主梁荷载的计算.106.3主梁内力计算及配筋.117. 墙的设计.147.1材料选用及结构方案.147.2墙体

2、承载力计算.147.3局部抗压承载力.187.4墙体高厚比验算.198.个人总结.229.参考文献.23附：建筑施工图，结构施工图 工程结构课程设计计算书1.设计任务 某三层砌体结构办公楼，层高由各位同学自己确定。房屋的安全等级为二级，该工程不考虑抗震设防，拟采用钢筋混凝土整浇楼盖，设计之。1.1设计题目 宜昌利人服装厂办公楼设计。 平面尺寸B*L=18m*30m；每层层高4m。本办公楼内有会议室，办公室，档案，陈列室，资料室，男女厕所，楼梯等。1.2设计资料 该工程位于非地震区，不考虑抗震防设； 风荷载标准值Wk(及雪荷载标准值）等荷载查荷载规范：宜昌地区海拔高度133.1m，重现期为50年

3、的风荷载和雪荷载分别为：风荷载（基本风压） 0.30KN/m2雪荷载 0.30KN/m2 结构安全等级：二级 永久荷载为梁、板自重，结构层中，其容重分别为： 钢筋混凝土 25kNm3 水泥砂浆 20kNm3 石灰砂浆 17kNm3 楼面活荷载标准值：2.5kNm3 永久荷载分项系数：G=1.2， 楼面活荷载分项系数Q=1.4或1.3 材料强度值：C20混凝土；一类环境下，s=20mm，fc=9.6kNm2，ftk=1.54Nmm2，ft=1.10Nmm2。钢筋：HPB300级，fy=270Nmm2；HRB335，fy=300Nmm21.3设计成果 设计成果分为计算书和结构施工图两部分。本课程设

4、计砌体结构墙柱设计及混凝土楼盖设计，主要包括如下内容：1.3.1设计书（计算内容） 1墙柱承载力计算、墙柱高厚比验算。 2混凝土楼面板（梁）设计：包括板的布置、混凝土强度等级、板厚、板面标高、内力计算等。可按考虑塑性内力重分布的方法计算板的内力。计算板的正截面承载力。 3.次梁设计（按塑性理论） 4.主梁设计（按弹性理论） 5.格式及内容要求 封面及目录； 课程设计任务书； 工程概况以及结构设计方案的选择； 主体工程的详细结构计算书； 对所完成设计的小结； 参考文献。 计算正确，书写工整，字体端正，简图及表格应按先后顺序统一编号。计算书由封面、目录、正文及参考文献组成，正文应编页码。一律用A4

5、 纸书写或打印，并装订整齐。应满足教务处关于课程设计格式的要求。1.3.2施工图（图纸内容） 1.建筑施工图：标准层建筑施工图； 2结构施工图： 结构设计说明； 楼盖结构平面布置图，板的配筋图，比例1：100； 次梁、主梁配筋图（或剖面图）、材料弯矩抵抗图，比例1：20 或1：40； 3. 图纸要求 1）图纸上应有必要的结构设计说明，其内容一般为：砌体类型和强度等级（砌块和砂浆）、 钢筋强度等级、混凝土强度等级、混凝土保护层厚度及其他需要说明的内容。 2）图纸右下角图签内容：项目名称、图名、比例、图别、图号、制图（学生姓名、班级及学号）、校核、审定、日期等。 3）绘图要求：图面整洁，线条流畅、

6、有层次，字体端正，符合建筑结构制图统一标准 （GB/T 50105-2001）。手工绘图或者电脑绘图。 4.进度安排（10天） 1）下达设计任务、结构布置及查找资料 1天 2）确定基本参数荷载统计 3天 3）.设计计算及整理计算书 4天 4）绘制施工图 2天 2. 结构设计方案 本结构为三层砌体结构办公楼方案，荷载相对较小。墙体和基础均采用砌体结构，楼面和屋盖采用现浇钢筋混凝土结构。2.1楼盖、梁的选择 楼盖和梁采用钢筋混凝土现浇，有利于结构整体性的保证。 楼面、梁的做法如下： 楼面：20mm水泥砂浆面层，钢筋混凝土现浇板，15mm厚石灰砂浆粉刷天棚。 梁：钢筋混凝土现浇梁，15mm石灰砂浆粉

7、刷。2.2墙体截面尺寸及材料选择 墙体承重方案是纵墙承重方案，承重墙体截面尺寸当采用多孔粘土砖时，不应小于240mm，故除男女厕所的分隔墙采用120mm外，其余所有墙体一律采用240mm。 墙体的做法如下： 采用MU15砖，M15混合砂浆砌筑（经计算后再视具体情况确定是否需要调整）。 外墙粉刷20mm厚水泥砂浆，内墙粉20mm厚石灰砂浆。3. 静力计算方案 根据房屋现浇楼面和屋面的方案以及设计的最大横墙间距来确定。 根据尺寸初步确定最大横墙间距为S=12m（会议室），楼盖类型为一类（整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋混凝土屋面或楼盖），其房屋静力计算方案为刚性方案（S32m）。 刚性方案房

8、屋的横墙应满足如下要求： 横墙中开有洞口时，洞口的水平截面积不超过横墙截面积的50%。 横墙厚度不小于180mm。 横墙长度18m，不小于横墙高度的（横墙总高度为4*4=16）。4. 板的设计（按照塑性理论） 设计采用单向肋形楼盖，荷载传递路线为：板-次梁-主梁-墙。4.1板的构造按照h2000/40=50mm，并且应不小于民用建筑楼面最小厚度70mm。所以初步设计楼板厚度h=80mm。4.2板的荷载计算 表4-1 板的荷载计算表（KN/m2）具体做法荷载标准值20mm水泥砂浆面层20*0.02=0.4钢筋混凝土现浇板80mm25*0.08=2.015mm厚石灰砂浆粉刷天棚17*0.015=0

9、.255活荷载2.5 恒荷载：g=1.2*（0.4+2.0+0.255）=3.186 KN/m2 活荷载：q=1.4*2.5=3.5 KN/m2 设计值：g+q=3.186+3.5=6.686 KN/m24.3板的内力计算及配筋 计算简图的确定： 取板宽b=1000mm为计算单元，实际一共有9跨，取其中的5跨，由板和次梁尺寸可得板的计算简图。次梁截面b*h=240*450，现浇板在墙上的支乘长度不小于100mm，取120mm，按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：边跨：L01=Ln1+h/2=(2000-120-200/2)+80/2=1820Ln1+a/2=(2000-120-200/2)+1

10、20/2=1840所以取L01=1820mm中间跨：L02=Ln2=2000-200=1800因为边跨与中间跨的计算跨度相差（1820-1800）/1820=1.1%10%，所以可按等跨连续板计算内力。 表4-2 板的配筋设置截面 1 B 2 C弯矩系数0.06-0.0590.04（0.032）-0.046（-0.037）128.0-125.8685.33（68.27）-98.13（-78.93）选用钢筋8200820082008200实际钢筋面积251251251251注： 括号内数字用于轴间。 对四周与梁整浇的单向板跨中和中间支座处，弯矩可减少20%（如表4-2中括号中的数值）。也可以直接

11、采用钢筋面积折减，即将非折减处的钢筋面积直接乘以0.8，这样计算简便并且误差不大，偏于安全。 在一般情况下，楼面所承受的动力荷载不大，可采用分离式配筋。配筋图如施工图中所示。5. 次梁的设计（按照塑性理论）5.1次梁的构造 次梁间距L=6000mm，按照h=（1/181/12）L初估，为333mm500mm，取450；截面宽b=（1/21/3）h，为150mm225mm，取200mm。5.2次梁荷载的计算 荷载：（计算单元宽度为2m）板传来的恒荷载 3.186*2=6.372kN/m 次梁自重 1.2*25*0.2*（0.45-0.08）=2.22kN/m次梁粉刷 1.2*17*0.015*（

12、0.45-0.08）*2=0.23kN/m恒荷载 g=6.372+2.22+0.23=8.822kN/m活荷载 q=1.4*2*2.5=7kN/m g+q=15.822kN/m q/g=0.7935.3次梁的内力计算及配筋5.3.1计算简图的确定次梁在墙上的支乘长度为240mm，计算长度：边跨：L01=Ln1+a/2=（6000-120-250/2）+240/2=58751.025Ln1=5898.875 故L01=5875mm中间跨：L02=Ln2=6000-250=5750mm边跨和中间跨计算跨度相差（5875-5750）/5750=2.1%10%，可按等跨连续梁计算。5.3.2正截面承载

13、力计算 次梁跨中截面按T形截面计算，翼缘计算宽度按规定有： Bf L0 /3=5780/3=1917 Bf b+Sn=200+（2000-200）=2000mm取h0=450-35=415，hf /h0=80/415=0.1931.故取bf=1917mm，且fcbfhf（h0-hf /2）=552.1kN/m，以此作为判断T形截面类别的依据。 次梁支座截面按b*h=200*450的矩形截面计算，取h0=415mm，支座截面应满足0.35.次梁受力纵筋采用HRB335（fy=300N/mm2) 表5-1 次梁正截面受弯承载力计算截面 1 B 2 C弯矩系数m 截面类别及尺寸一类T形b*h=191

14、7*450矩形b*h=200*450一类T形b*h=1917*450矩形b*h=200*450 0.0158 -0.158 0.0104 -0.120 367 419 265 318选用钢筋 314 314212+110 312实际钢筋面积（mm2） 462 462 304.5 339注： ，得Amin=180mm2.5.3.3斜截面受剪承载力计算：剪力设计值 表5-2 次梁剪力设计值计算表截面 A B左 B右 C弯矩系数v 0.45 0.6 0.55 0.550.45*15.822*5.875=41.830.6*15.822*5.875=55.770.55*15.822*5.75=50.03

15、0.55*15.822*5.75=50.03截面尺寸校核：hw/b=415/200 0.25fch0b=0.25*9.6*415*200=199.2V 故截面尺寸满足要求。箍筋设计 表5-3 次梁箍筋计算表截面 A B左 B右 CV（KN） 41.83 55.77 50.03 50.03 63910 63910 63910 63910 91300 91300 91300 91300箍筋支数、直径 26 26 26 26VVVVS （mm2） 200 200 200 200注： 实际配筋率0.12% 满足要求。6. 主梁的设计（按照弹性理论）6.1主梁构造 主梁截面尺寸的选择： 主梁间距L0=8

16、000mm，按照h=（1/141/8）L0初估，为571mm1000mm，取h=600mm；截面宽b=（1/21/3）h，为200mm300mm，取250mm。则主梁截面尺寸为b*h=250mm*600mm。6.2主梁荷载的计算 荷载 次梁传来的恒荷载 8.822*6=52.932KN 主梁自重 1.2*25*2*0.25*(0.6-0.08)=7.8KN 梁侧抹灰 1.2*17*0.015*2*(0.6-0.08)=0.64KN 恒荷载 g=52.932+7.8+0.64=61.372KN 活荷载 q=6*7=42 g+q=103.372KN 6.3 主梁内力计算及配筋该结构的主梁为单跨，只

17、需计算跨中弯矩，根据规定当主梁支承在砌体上时，应保证主梁有足够的支承长度，一般不少于370mm。所以设置办公楼的主梁一端支承在3700mm的外纵墙上，另一端支承在370mm的壁柱上。净跨度：Ln=8000-2*120=7760mm， 0.025Ln=194a/2=270/2=185故取计算跨度L0=Ln+a/2+b/2=7760+185+185=8130mm 6.3.1主梁正截面弯矩计算 弯矩设计值m 剪力设计值 主梁跨中截面按T形截面设计，其翼缘跨度按规定： 故取 跨中钢筋按一排考虑，h0=h-as=565mm，且mM，为一类T形截面。 表6-1 主梁正截面受弯计算 截面 边跨中 弯矩M（K

18、Nm） 420.2 截面尺寸 0.046 2254 选用钢筋 525 实际钢筋面积 2454注： 实际配筋 0.2%，满足配筋要求。6.3.2 主梁斜截面受剪 表6-2 主梁斜截面受剪计算表 截面 边支座 V（KN） 51.686 339V 108762.5 155375V 箍筋支数和直径 N=2，8 计算值s（mm） 实际箍筋间距（mm） 350 注：抗剪计算时的b均为腹板宽度，b=250mm，h0=565mm。箍筋最大间距Smax=350mm。6.3.3附加横向钢筋计算 由次梁传至主梁的集中荷载设计值： F=52.935+42=94.935KN附加横向钢筋应配置在s=3b+2h1=3*20

19、0+2*（600-450）=900的范围内。方案1：仅选择箍筋由并取8双箍筋，则个，取m=4，在主次梁相交处的主梁内。每侧附加固2870箍筋。方案2：选择吊筋 由，并选用HRB335级刚，则： 可选212（Asb=226 mm2）吊筋。7. 墙的设计7.1材料选用及结构方案（1） 墙体材料及尺寸 各层墙均采用MU15砖，M5混合砂浆砌筑；纵墙均设计为370mm厚，所有横墙均采用240mm厚，墙体双面抹灰，施工质量等级为B级。（2）主体结构布置方案 该服装厂办公楼为三层，纵向总长30m，横向总长18m，小房间-门宽1500mm；每层的层高为4m，总高12m；每层纵墙开窗，窗高2400mm，窗宽1

20、800mm，外横墙开窗，窗宽1200mm。（3） 静力计算方案 根据砌体结构设计规范（GBJ3-88）中的“房屋静力计算方案”的规范，该工程最大横墙间距为12m32m，所以属于刚性方案。 根据砌体结构设计规范（GBJ3-88）中的“外墙不考虑风荷载影响时的最大高度”的规定，本工程层高4m4m，房屋总高12m28m，所以在设计时可以不考虑风荷载的影响。 根据要求，本工程不考虑抗震设防。7.2墙体承载力计算7.2.1承重纵墙（1） 对于承重纵墙，选取一个窗间墙作为计算单元，其受荷面积为4.2*4=16.8m2.（2） 控制截面 该办公楼各层墙体截面尺寸相同，砌体材料也相同，那么荷载最大的截面即为最

21、不利截面，所以选择第二层顶端和底端的截面，以及第一层顶端和底端的截面分别进行承载力验算。纵墙墙体的计算截面积：A=4.2*0.37=1.554m2。（3） 荷载相关数据女儿墙自重（厚240mm，高600mm） 5.24*0.6*4.2=13.2KN楼面荷载 表7-1 楼面荷载计算表 项目 （KN/m2） 20mm水泥砂浆楼面 20*0.04=0.4 现浇80mm厚楼板 25*0.08=2.0 15mm厚板底抹灰 17*0.015=0.255 楼面恒荷载标准值合计 0.4+2.0+0.255=2.655 楼面活荷载标准值 2.5墙体荷载 双面抹灰240mm砖墙荷载标准值为5.24KN/m2；双面

22、抹灰370mm砖墙标准值为7.71KN/m2钢窗自重：0.45KN/m2（4） 荷载计算 每层墙体自重（含窗自重）： 0.45*1.8*2.4+7.71*（6*4-1.8*2.4）=153.7 楼面传来的竖向荷载 恒荷载标准值： 2.655*4*4.2=44.6KN 活荷载标准值： 2.5*4*4.2=42KN 主梁剪力值： 51.686+51.686*0.58=95.6KN（5） 内力计算及截面承载力验算 第二层顶端截面： 上部传来的荷载：Nk1=13.2+153.7+2*（44.6+42）=340.1KN 上部荷载设计值：N1=1.2*（13.2+153.7+44.6*2)+1.4*42*

23、2+95.6=520.52KN MU15砖和M15混合砂浆砌筑的砌体抗压强度设计值查表得f=2.79MPa，主梁高h=600mm，则梁的有效支撑长度（实际支承长度a=370mm）a N1对形心轴的偏心距： N1k引起的弯矩：M1k=（44.6+42）*0.061=5.28KNm 高厚比： 0.6y=0.6*120=72mm 查表，按线性取值，得，N1=520.52KN，故承载力满足要求。 第二层底端截面： N2k=N1k+153.7=493.8KN N2=N1+1.2*153.7=704.96 e2=0， 0.6y=0.6*120=72mm 查表，按线性取值，得，N2=704.96KN，故承载力满足要求。 第一层顶端截面： N3k=N2k+44.6+42=719.56KN N3=N2+1.2*44.6+1.4*42+51.686*0.85=861.2KN a0=147,e1=y-0.4a0=61mm不变 M3k=（44.6+42）*0.061=5.28KNm 高厚比 e3=7.3mm0.6y=72mm， 查表，按线性取值，得，N3=861.2KN，故承载力满足要求。 第一层底端截面 N4k=N3k+153.7=873.26KN N4=N3+1.2*153.7=1045.64KN e4=0，