工程结构课程设计

《工程结构》课程设计第1页共24页1学号：工程结构课程设计题目：单向板肋梁楼盖课程设计姓名：学院：专业：班级：指导教师：《工程结构》课程设计第2页共24页2目录1.课程设计任务书…………………………………………………32.工程概况以及结构设计方案的选择…………………………72.1楼盖平面尺寸及活荷载选定………………………………72.2设计资料……………………………………………………72.3楼面梁格布置和构件截面尺寸……………………………73.主体工程的详细结构计算书…………………………………83.1墙柱的计算…………………………………………………83.2板的计算……………………………………………………93.3次梁计算……………………………………………………123.4主梁计算…………………………………………………164.小结……………………………………………………………235.参考文献………………………………………………………24《工程结构》课程设计第3页共24页31、单向板肋梁楼盖课程设计任务书一、设计题目某三层内框架结构轻功仓库，层高由各位同学自己确定，标准层建筑平面如图所示，墙厚240mm,混凝土柱400mm×400mm。房屋的安全等级为二级，该工程位于6度区，拟采用钢筋混凝土整浇楼盖（单向板肋梁楼盖），设计之。二、设计资料1.板底做15mm厚石灰砂浆粉刷，板面按使用要求不同，分2种情况:①20mm厚水泥砂浆楼面；②水磨石子楼面。2.柱网尺寸和楼面活荷载标准值见附表。3.材料：混凝土强度等级采用C25，梁内受力主筋采用HRB335钢，其余均采用HPB300钢。钢筋混凝土：25kN/m3水泥砂浆：20kN/m3石灰砂浆：17kN/m3水磨石子楼面：0.65kN/m34.该厂房无特殊要求，楼梯位于楼盖外部的相邻部分。三、设计成果设计成果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：《工程结构》课程设计第4页共24页41.计算书（计算内容）⑴墙柱（不包括内框架柱）承载力计算、墙柱（不包括内框架柱）高厚比验算。⑵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。⑶次梁设计（按塑性理论）⑷主梁设计（按弹性理论）⑸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计算书；对所完成设计的小结；参考文献。⑹要求计算正确，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。2．施工图（图纸内容）⑴结构施工图：结构设计说明；《工程结构》课程设计第5页共24页5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），比例1:20或1:40；⑵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）。可手绘或计算机绘图。附表活载（kN/m2）L1×L25.05.56.06.57.07.58.05500×600012345675700×60008910111213145700×6600151617181920216000×6900222324252627286600×6900293031323334356600×7200363738394041426600×750043444546474849《工程结构》课程设计第6页共24页66900×7200505152535455566900×750057585960616263《工程结构》课程设计第7页共24页72、工程概况以及结构设计方案的选择2.1楼盖平面尺寸及活荷载选定：楼盖平面尺寸：L1=6600;L2=6900楼面活荷载标准值选定Q=6.0KN/M2.2.2设计资料：（1）楼面做法：20mm水泥砂浆面层；钢筋混凝土现浇板；15mm石灰砂浆抹底。（2）材料：混凝土强度等级C25，fc=11.9N/mm2,梁内受力主筋为HRP335钢，fy=300n/mm2;其他为HPB300钢，fy=270N/mm2。2.3楼面梁格布置和构件截面尺寸（1）确定主梁跨度6.6米，次梁6.9米，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为：2.2米。（2）估算梁板截面尺寸：按高跨比条件，要求板厚h≧l/40=2200/40=55mm,对工业建筑的楼盖板，要求h≧80mm,取板厚为80mm.次梁截面尺寸：H=l/18~l/12=6900/18~6900/12=383.33~575mm;取h=400mm;b=200mm;主梁截面尺寸：h=l/14~1/8=6600/14~6600/8=471.43~825mm;取h=600mm;b=250mm;《工程结构》课程设计第8页共24页83、主体工程的详细结构计算书3.1墙柱的计算：（1）墙柱的承载力计算砖柱截面尺寸为490mm×490mm,柱的计算高度4.5m，采用烧结普通砖MU10，混合砂浆M5,砌筑，施工质量控制等级B级。①砌体抗压强度设计值：A=0.49×0.49=0.24m2＜0.3m2,考虑调整系数γa=A+0.7=0.94查表可得γa·f=0.94×1.5=1.41N/mm2②柱的承载力：β=γβ·H0/h=1.0×4.5／0.49=9.18,查表得ψ=0.888则Nu=ψfA=0.888×1.41×490×490×10-3=300.6KN（2）墙、柱高厚比验算柱：β=γβH0/h=9.18≦u1u2[β]=1.2×﹙1-0.4×2400／6900﹚×16=16.5墙：β=γβH0/h=18.75≦u1u2[β]=1.2×﹙1-0.4×2400／6900﹚×24=24.79综上可知墙、柱高厚比满足要求。《工程结构》课程设计第9页共24页93.2板的计算：单向板边长比：l1/l2=6900/2200=3.136（1）荷载：板的荷载标准值：20厚水泥砂浆面层：0.02×20=0.4KN/M280厚钢筋混凝土板：0.08×25=2KN/M215厚石灰砂浆粉底：0.015×17=0.255KN/M2小计：2.655KN/M2活荷载标准值：6.0KN/M2永久荷载分项系数γ=1.2活荷载分项系数γ=1.3恒荷载设计值：g=2.655×1.2=3.186KN/M2活荷载设计值：q=6×1.3=7.8KN/M2荷载总设计值：g+q=3.186+7.8=10.986KN/M2（2）板的计算简图：边跨：l01=ln+h/2=(2200-120-100)+80/2=2020mm;中间跨：l02=ln=2200-200=2000mm;跨度差：（2.02-2）/2.02=0.0099;跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1米宽版带作为计算单《工程结构》课程设计第10页共24页10元，计算简图如下：（3）弯矩设计值：查表知：板的弯矩系数：边跨中：1/11;离端第二支座：-1/14；中跨中：1/16；中间支座：-1/11；M1=M5=-ME=-MB=(g+q)×l012/11=10.986×2.022/11=4.0752KN·M;M2=M3=M4=(g+q)×l022/16=10.986×22/16=2.7465KN·MMC=MD=-(g+q)×l022/14=-10.986×22/14=-3.1389KN·M（4）正截面受弯承载力计算：板厚80mm，h0=80-20=60mm.C25混凝土fc=11.9N/mm2;HPB300钢fy=270N/mm2.板的配筋见表3.（5）板的构造钢筋：①：沿主梁顶面设置φ6﹫200构造钢筋。钢筋垂直于主梁布置，伸入板中长度，从梁边算起为500mm.②:沿楼盖周边嵌固在承重砌体墙内的板边，配置φ6﹫200上部构造钢筋。钢筋垂直于板边布置，伸入板中长度，从板边算起为500mm.在板角处沿两个垂直方向布置。③：垂直于板跨度方向布置φ6﹫300分布钢筋。（6）板的配筋：为方便施工，板配筋采用分离式设计。详见板配筋图。M1M2M3M4M5ABCDEFg+q=10.986KN/M2《工程结构》课程设计第11页共24页11表3：板的配筋计算截面1B2C弯矩设计值（KN·M）4.0752-4.07522.7465-3.1389αs=M/fcbh020.09510.09510.06410.0733ξ0.10010.10010.06630.0762轴线①~②，④~⑤计算（mm2）As=ξbh0fc/fy264.71264.71175.33201.51实配As（mm2）φ8﹫150As=335.1φ8﹫150As=335.1φ6﹫150As=189φ6/8﹫150As=262轴线②~④计算（mm2）As=ξh0fc/fy264.71264.710.8×175.33=140.260.8×201.51=161.21实配As（mm2）φ8﹫150As=335.1φ8﹫150As=335.1φ6﹫180As=157φ6﹫180As=157注：1.中间跨中及中间支座板，由于四周与梁板整体连接，该部分截面计算弯矩减少20%。2.①~②轴线C支座，计算钢筋面积与实际配筋面积相差小于5%。《工程结构》课程设计第12页共24页123.3次梁计算（按塑性内力重分布计算）（1）荷载设计值：板传来恒荷载3.186×2.2=7.01KN/M;次梁自重0.2×﹙0.4-0.08﹚×25×1.2=1.92KN/M次梁粉刷（0.4-0.08）×2×0.34×1.2=0.26KN/M恒荷载设计值g=9.19KN/M活载设计值q=7.8×2.2=17.16KN/M荷载总设计值g+q=26.35KN/M取：g+q=26.4KN/M（2）计算简图：次梁在砖墙上支承长度为240mm,主梁截面250mm×600mm.次梁跨长见下图：取计算跨度为：L01=ln+a/2=6655+240/2=6775mm又l01=1.025×ln=1.025×6655=6821mm取l01=6775mm中间跨：l02=ln=6650mm跨度相差不超过10%，按等跨连续梁计算。《工程结构》课程设计第13页共24页13次梁计算简图如下：（3）内力计算：弯矩设计值：查表得：次梁弯矩系数：边跨中，1/11；离端第二支座：-1/14；中跨中：1/16；中间支座：-1/11。故：M1=-MB=(g+q)*l012/11=26.4×6.7752/11=110.162KN·MM2=M3=(g+q)*l022/16=26.4×6.6502/16=72.967KN·MMc=-(g+q)*l022/14=-26.4×6.6502/14=-83.391KN·M剪力设计值：VA=0.45*(g+q)*ln1=0.45×26.4×6.655=79.061KNVBL=0.6*(g+q)*ln1=0.6×26.4×6.655=105.415KNVBR=0.55*(g+q)*ln2=0.55×26.4×6.650=96.585KNVC=0.55*(g+q)*ln2=0.55×26.4×6.650=96.585KN（4）、承载力计算正截面受弯承载力计算：跨内按T形截面计算，翼缘计算宽度：bf=l/3=6650/3=2217㎜;又：bf=b+sn=200+2000=2200㎜＜2217㎜取bf=2200㎜。《工程结构》课程设计第14页共24页14除支座B截面纵向受拉钢筋按两排布置外，其余均为单排布置。判定T形界面类型：a1fcbfhf(h0-hf/2)=1×11.9×2200×80×(360-40)/1000000=670.21kN.m计算值大于各跨中截面计算弯