武汉理工大学工程结构课程设计Word版

整理为word格式整理为word格式整理为word格式工程结构课程设计工程管理1102班目录设计任务.................................................................21.1设计题目................................................................21.2设计资料................................................................21.3设计成果................................................................2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......................................................5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....................................................7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......................................................11墙的设计.................................................................147.1材料选用及结构方案......................................................147.2墙体承载力计算..........................................................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：①建筑施工图，②结构施工图整理为word格式整理为word格式整理为word格式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25kN／m3水泥砂浆20kN／m3石灰砂浆17kN／m3楼面活荷载标准值：2.5kN／m3永久荷载分项系数：γG=1.2，楼面活荷载分项系数γQ=1.4或1.3材料强度值：C20混凝土；一类环境下，α s=20mm，fc=9.6kN／m2，ftk=1.54N／mm2，ft=1.10N／mm2。钢筋：HPB300级，fy=270N／mm2；HRB335，fy=300N／mm21.3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。整理为word格式整理为word格式整理为word格式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、有层次，字体端正，符合《建筑结构制图统一标准》（GB/T50105-2001）。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天结构设计方案整理为word格式整理为word格式整理为word格式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。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（S＜32m）。刚性方案房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½（横墙总高度为4*4=16）。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h≥2000/40=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板的荷载计算整理为word格式整理为word格式整理为word格式表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=0.255活荷载2.5恒荷载：g=1.2*（0.4+2.0+0.255）=3.186KN/m2活荷载：q=1.4*2.5=3.5KN/m2设计值：g+q=3.186+3.5=6.686KN/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=1820＜Ln1+a/2=(2000-120-200/2)+120/2=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。整理为word格式整理为word格式整理为word格式表4-2板的配筋设置截面1B2C弯矩系数α0.06-0.0590.04（0.032）-0.046（-0.037）128.0-125.8685.33（68.27）-98.13（-78.93）整理为word格式整理为word格式整理为word格式选用钢筋Φ8@200Φ8@200Φ8@200Φ8@200实际钢筋面积251251251251注：①括号内数字用于②~⑤轴间。②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。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=（1/18~1/12）L初估，为333mm~500mm，取450；截面宽b=（1/2~1/3）h，为150mm~225mm，取200mm。5.2次梁荷载的计算荷载：（计算单元宽度为2m）①板传来的恒荷载3.186*2=6.372kN/m②次梁自重1.2*25*0.2*（0.45-0.08）=2.22kN/m③次梁粉刷1.2*17*0.015*（0.45-0.08）*2=0.23kN/m④恒荷载g=6.372+2.22+0.23=8.822kN/m⑤活荷载q=1.4*2*2.5=7kN/mg+q=15.822kN/mq/g=0.79＜35.3次梁的内力计算及配筋5.3.1计算简图的确定整理为word格式整理为word格式整理为word格式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=5875＜1.025Ln1=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正截面承载力计算①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=1917Bf‘≤b+Sn=200+（2000-200）=2000mm取h0=450-35=415，hf·/h0=80/415=0.193＞1.故取bf·=1917mm，且fcbf·hf（h0-hf/2）=552.1kN/m，以此作为判断T形截面类别的依据。②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ξ≤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整理为word格式整理为word格式整理为word格式截面1B2C弯矩系数αm截面类别及尺寸一类T形b*h=1917*450矩形b*h=200*450一类T形b*h=1917*450矩形b*h=200*4500.0158-0.1580.0104-0.120367419265318选用钢筋3Φ143Φ142Φ12+1Φ103Φ12实际钢筋面积（mm2）462462304.5339注：，得Amin=180mm2.5.3.3斜截面受剪承载力计算：①剪力设计值表5-2次梁剪力设计值计算表截面AB左B右C弯矩系数0.450.60.550.55整理为word格式整理为word格式整理为word格式αv0.45*15.822*5.875=41.830.6*15.822*5.875=55.770.55*15.822*5.75=50.030.55*15.822*5.75=50.03②截面尺寸校核：hw/b=415/2000.25fch0b=0.25*9.6*415*200=199.2＞V故截面尺寸满足要求。③箍筋设计表5-3次梁箍筋计算表截面AB左B右CV（KN）41.8355.7750.0350.036391063910639106391091300913009130091300箍筋支数、直径2Φ62Φ62Φ62Φ6V＜V＜V＜V＜S（mm2）200200200200注：①②实际配筋率＞0.12%满足要求。主梁的设计（按照弹性理论）6.1主梁构造整理为word格式整理为word格式整理为word格式主梁截面尺寸的选择：主梁间距L0=8000mm，按照h=（1/14~1/8）L0初估，为571mm~1000mm，取h=600mm；截面宽b=（1/2~1/3）h，为200mm~300mm，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=42g+q=103.372KN6.3主梁内力计算及配筋该结构的主梁为单跨，只需计算跨中弯矩，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=194＞a/2=270/2=185故取计算跨度L0=Ln+a/2+b/2=7760+185+185=8130mm整理为word格式整理为word格式整理为word格式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·m＞M，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（KN·m）420.2截面尺寸0.0462254选用钢筋5Φ25实际钢筋面积2454整理为word格式整理为word格式整理为word格式注：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）51.686339＞V108762.5155375＞V箍筋支数和直径N=2，Φ8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*200+2*（600-450）=900的范围内。方案1：仅选择箍筋由并取Φ8双箍筋，则个，取m=4，在主次梁相交处的主梁内。每侧附加固2Φ8@70箍筋。方案2：选择吊筋由，并选用HRB335级刚，则：整理为word格式整理为word格式整理为word格式可选2Φ12（Asb=226mm2）吊筋。墙的设计7.1材料选用及结构方案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1800mm，外横墙开窗，窗宽1200mm。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12m＜32m，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4m≤4m，房屋总高12m≤28m，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.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。荷载相关数据①女儿墙自重（厚240mm，高600mm）5.24*0.6*4.2=13.2KN②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整理为word格式整理为word格式整理为word格式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2.5③墙体荷载双面抹灰240mm砖墙荷载标准值为5.24KN/m2；双面抹灰370mm砖墙标准值为7.71KN/m2④钢窗自重：0.45KN/m2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=42 KN主梁剪力值：51.686+51.686*0.58=95.6KN内力计算及截面承载力验算①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*2+95.6=520.52KNMU15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）＜aN1对形心轴的偏心距：N1k引起的弯矩：M1k=（44.6+42）*0.061=5.28KN·m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。②第二层底端截面：N2k=N1k+153.7=493.8KNN2=N1+1.2*153.7=704.96整理为word格式整理为word格式整理为word格式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。③第一层顶端截面：N3k=N2k+44.6+42=719.56KNN3=N2+1.2*44.6+1.4*42+51.686*0.85=861.2KNa0=147,e1=y-0.4a0=61mm不变M3k=（44.6+42）*0.061=5.28KN·m高厚比e3=7.3mm＜0.6y=72mm，查表，按线性取值，得，＞N3=861.2KN，故承载力满足要求。④第一层底端截面N4k=N3k+153.7=873.26KNN4=N3+1.2*153.7=1045.64KNe4=0，e4＜0.6y=0.6*120=72mm，查表，按线性取值，得，＞N4=1045.64KN，故承载力满足要求。7.2.2承重横墙选取计算单元和确定受荷面积对于承重横墙，取1m宽的墙作为计算单元，受荷面积为1*4=4m2。控制截面该服装厂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不利截面，所以选第二层的顶端和底端截面，以及第一层的顶端和底端截面分别进行承载力验算，则横墙墙体的计算截面积：A=1*0.24=0.24m整理为word格式整理为word格式整理为word格式2。外横墙总长度较长，此处只取1m宽的横墙进行研究，所以不对面积进行折减。另外东西两道横墙开设了窗，但因墙体荷载与不设窗的相比较轻，所以此处只对不开窗的外横墙进行验算。荷载相关数据①女儿墙自重（厚240mm，高600mm）5.24*0.6*1=3.14KN②钢窗自重：外横墙上不设开窗，无钢窗自重。荷载计算每层墙体自重（含窗自重）：5.24*1*4=20.96KN楼面传来的竖向荷载恒荷载标准值：2.655*4*1=10.62KN活荷载标准值：2.5*4*1=10KN次梁剪力值：41.83+0.85*41.83=77.4KN内力计算及截面承载力验算①第二层顶端截面：上部传来的荷载：N1k=3.14+20.96+2*（10.62+10）=65.34上部荷载设计值：N1=1.2*（3.14+20.96+2*10.62）+1.4*2*10+77.4=159.8KNMU15砖和M15混合砂浆砌筑的砌体抗压强度设计值f=2.79MPa，次梁高h=450mm，则梁的有效支撑长度（实际支乘长度a=240mm）＜a=240mmN1对形心轴的偏心距：e1=y-0.4a0=69mmN1k引起的弯矩：M1k=（10.62+10）*0.069=1.42KN·m高厚比：e1＜0.6y=0.6*120=72mm查表，按线性取值，得，＞N1=159.8KN，故承载力满足要求。②第二层底端截面:N2k=N1k+20.96=65.34+20.96=86.3KNN2=N1+1.2*20.96=184.95KN整理为word格式整理为word格式整理为word格式e2=0，e2＜0.6y=0.6*120=72mm，查表，按线性取值，得，＞N2=184.95KN，故承载力满足要求。③第一层顶端截面：N3k=N2k+10.62+10=106.92KNN3=N2+1.2*10.62+1.4*10+41.83*0.85=247.2KNa0=127mm，e1=y-0.4a0=69mm不变M3k=（10.62+10）*0.069=1.42KN·m高厚比：e3=13.3＜0.6y=72mm查表，按线性取值，得，＞N3=247.2KN，故承载力满足要求。④第一层底端截面：N4k=N3k+20.96KN=127.88KNN4=N3+1.2*20.96=272.35KNe4=0，e4＜0.6y=72mm，查表，按线性取值，得，＞N4=272.35KN，故承载力满足要求。7.3局部抗压承载力在墙体截面尺寸相同，所用材料也相同的情况下，因为第一层顶端截面上部结构传来的荷载较大，所以分纵横墙两种情况分别验算第一层顶端截面处的局部抗压承载力。7.3.1纵墙局部抗压承载力为了满足局部受压承载力要求，梁端支承边的最大应力不应超过砌体局部受压强度，即：整理为word格式整理为word格式整理为word格式式中：A0=（b+2h）h=366300mm2Al=a0b=146.6*250=36650mm2＞3，故Nl=1.2*44.6+1.4*42=112.32KN＞2，故取＞Nl=112.32，故梁端局部受压满足要求，不需要设置梁垫。7.3.2横墙局部受压承载力A0=（b+2h）h=（200+2*240）*240=163200mm2Al=a0b=127*200=25400mm2＞3，故Nl=1.2*10.62+1.4*10=26.74KN＜2＞Nl=26.74KN，故梁端局部受压满足要求，不需要设置梁垫。7.4墙体高厚比验算底层层高最大并且各层截面尺寸相同，如果底层高厚比满足要求则整个房屋的高厚比也就满足要求，所以只需验算底层高厚比即可。矩形截面高厚比验算应按下式进行：7.4.1横墙高厚比验算层墙高H=4m，横墙最大间距S=8m。该房屋的静力计算方案为刚性方案，屋类别为无吊车的多层房屋，且2H=8m＞S＞H，查表的计算高度H0=0.4S+0.2H=4m。由砂浆强度等级为M15＞M7.5，查表确定。横墙为承重墙取，东侧墙上开设了窗，为较薄弱截面，只需验算此处高厚比即可。不开洞外横墙＞，满足高厚比要求。整理为word格式整理为word格式整理为word格式表7-3开窗外横墙高厚比验算表墙体计算高度H0（mm）4000墙体厚度（mm）240在宽S范围内的门窗洞口总宽度bs（mm）1200相邻纵墙之间的距离（mm）2000承重墙允许高厚比修正系数1.0有门窗洞口允许高厚比修正系数0.76墙体允许高厚比261x0.76x26=19.76墙体计算高厚比结论，满足要求7.4.2纵墙高厚比验算外纵墙每层墙高H=4m，横墙最大间距S=12m。该房屋的静力计算方案为刚性方案，屋类别为无吊车的多层房屋，且2H=8S，查表得计算高度H0=1.0H=4m。由砂浆强度等级为M15＞M7.5，查表确定。表7-2外纵墙高厚比验算表墙体计算高度H0（mm）4000墙体厚度（mm）370在宽S范围内的门窗洞口总宽度bs3600整理为word格式整理为word格式整理为word格式（mm）相邻纵墙之间的距离（mm）12000承重墙允许高厚比修正系数1.0有门窗洞口允许高厚比修正系数0.88墙体允许高厚比261x0.88x26=22.88墙体计算高厚比结论，满足要求内纵墙内纵墙是非承重墙，允许高厚比修正系数=1.2表7-3内纵墙高厚比验算表墙体计算高度H0（mm）