工程结构课程设计.docx

资源描述

工程结构课程设计.docx

《工程结构课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程结构课程设计.docx（27页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

工程结构课程设计.docx

工程结构课程设计

学号：

工程结构课程设计

题目：

三层轻工仓库设计计算书

姓名：

学院：

专业：

班级：

指导老师：

2012年1月6号

一、设计任务书　　　　　　　　　　　　　………………1

　　1.设计题目…………1

　　2.设计材料…………1

　　3.设计内容…………2

　　4.设计要求…………3

二、结构设计资料　　　　　　　　　　　　………………4

　　1.楼盖平面尺寸及活荷载选定…………4

　　2.设计数据…………4

　　3.楼面梁格布置和构件截面尺寸…………4

三、板的设计　　　　　　　　　　　　　　………………5

　　1.荷载计算…………5

　　2.板的计算简图…………5

　　3.内力计算及配筋…………6

四、次梁设计　　　　　　　　　　　　　　………………7

　　1.次梁的支承情况…………7

　　2.荷载计算…………7

　　3.确定计算跨度及计算简图…………7

　　4.内力及配筋计算…………8

五、主梁设计　　　　　　　　　　　　　　………………10

　　1.支承情况…………10

　　2.荷载计算…………11

　　3.确定计算跨度及计算简图…………11

　　4.内力计算…………11

　　5.附加横向钢筋计算…………15

六、墙柱高厚比验算　　　　　　　　　　　………………16

　　1.外纵墙高厚比验算…………16

　　2.内纵墙高厚比验算…………17

　　3.横墙高厚比验算…………18

七、墙柱承载力验算　　　　　　　　　　　………………19

　　1.横墙的承载力验算…………19

　　2.纵墙的承载力验算…………20

　　3.纵墙的局部受压承载力验算…………21

参考文献　　　　　　　　　　　　　　　　………………22

一、设计任务书

1.设计题目

某三层内框架结构轻工仓库，墙厚240mm，混凝土柱400×400mm。

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），其标准层平面尺寸如下：

490

标准层建筑平面

400×400砼柱

2.设计材料

（1）板底做15mm厚石灰砂浆粉刷，板面为水磨石子楼面。

（2）柱网尺寸为：

5700×6000；楼面活荷载标准值为：

5.0kN/m2。

（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/m2

水泥砂浆：

20kN/m2

石灰砂浆：

17kN/m2

水磨石子楼面：

0.65kN/m2

永久荷载分项系数:

=1.2

楼面活荷载分项系数:

=1.3

（4）该厂房无特殊要求，楼梯位于楼盖外部的相邻部分。

3.设计内容

①计算内容

（1）墙柱（不包含内框架柱）承载力计算、墙柱（不包含内框架柱）高厚比验算。

（2）混凝土楼面板（梁）设计：

包括板的设计、混凝土墙度设计、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。

计算板的正截面内力。

（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：

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。

②图纸内容

（1）结构施工图内容：

①楼盖结构平面布置图，板的配筋图，比例1:

100。

②次梁、主梁配筋图（或剖面图），比例1:

20或1:

40。

（2）图纸要求：

①图纸上结构设计说明的内容一般为：

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）。

4.设计要求

（1）计算书要求采用A2纸书写或打印，字迹要求工整，条理清楚，页码齐全，表格规范并编写表格序号。

提交全部成果时请自备档案袋，并在档案袋上写明专业、姓名、学号、指导教师等。

图纸按照标准格式折叠。

（2）计算书应书写清楚，字体端正，主要计算步骤、计算公式、计算简图均应列入，图表按顺序编号并尽量利用表格编制计算过程。

（3）图面应整洁，布置应匀称，字体和线条应符合建筑结构制图标准。

附表各学号的设计条件

活载（kN/m2）

L1×L2

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

6000×6000

6000×6600

6000×6900

6000×7200

6600×6600

6600×6900

6600×7200

6600×7500

6900×6900

6900×7200

6900×7500

二、结构设计资料

1.楼盖平面尺寸及活荷载选定

楼盖平面尺寸：

L1=5700，L2=6000

楼面活荷载标准值为：

5.0kN/m2

2.设计数据

（1）楼面做法：

板面为水磨石子楼面，钢筋混凝土现浇板；15mm厚石灰砂浆抹底。

（2）材料：

混凝土强度等级采用C25，fc=11.9N/mm2,梁内受力主筋采用HRB335钢筋，fy=300N/mm2；其余均采用HPB300钢筋，fy=270N/mm2。

3.楼面梁格布置和构件截面尺寸

（1）确定主梁跨度5.7米，次梁6米，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为：

1.9米。

（2）估算梁板截面尺寸:

①按高跨比条件，要求板厚h≥1/40=1900/40=47.5mm,对工业建筑的楼盖板，要求h≥80mm，取板厚为80mm。

②次梁截面尺寸：

h=1/18～1/12=6000/18～6000/12=333.33～500mm；

取h=400mm；b=200；

③主梁截面尺寸：

h=1/14～1/8=5700/14～5700/8=407.14～712.5mm；

取h=600mm；b=250；

单向板边长比：

l1/l2=6000/1900=3.158>3。

三、板的设计

1.荷载计算

板的荷载标准值：

水磨石子面层：

0.65kN/m2；

80厚钢筋混凝土板：

0.08×25=2kN/m2；

15厚石灰砂浆抹底：

0.015×17=0.255kN/m2；

小计：

2.905kN/m2

又活荷载标准值为：

5.0kN/m2

永久荷载分项系数:

1.2

活荷载分项系数:

1.3

则恒荷载设计值：

g=2.905×1.2=3.486kN/m2

活荷载设计值：

q=5.0×1.3=6.5kN/m2

荷载总设计值：

g+q=3.49+7.15=9.986kN/m2

q/g=6.5/3.486=1.86﹤3

2.板的计算简图

320

边跨：

l01=ln+h/2=1900-100-120+80/2=1720mm；

中间跨：

l02=ln=1900-200=1700mm；

计算跨度差：

（1.72-1.70）/1.70×100%=1.18%﹤10%

故可按等跨连续板计算。

取1米板宽作为计算单元，计算简图如下：

g+q=9.986KN/m

3.内力计算及配筋

取板的截面有效高度h0=h-20=80-20=60mm，b=1000mm，fy=210N/mm2，fc=11.9N/mm2。

并考虑②～⑤轴线间的弯矩折减，可列表计算如下：

截面位置

边跨跨中1

第一内支座B

中间跨跨中2

中间支座C

弯矩设计值（kN.m）

2.686

-2.655

1.804（1.44）

-2.061（1.65）

0.065

-0.064

0.043

-0.049

（mm2）

172

169

114（91）

130（104）

选配钢筋

Φ6@160

Φ6@240（Φ6@300）

Φ6@200（Φ6@260）

实配钢筋（mm2）

177

118（94）

141（109）

注：

①括号内数字用于②～⑤轴间。

②ρminbh=75

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%（如上表括号内数字），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，这样计算简便些，且误差不大，偏于安全。

四、次梁设计（按塑性理论计算）

1.次梁的支承情况

次梁的几何尺寸及支撑情况图

2.荷载计算

板传来的恒荷载：

3.486×1.9=6.62kN/m；

次梁自重：

1.2×25×0.2×（0.4-0.08）=1.92kN/m；

次梁粉刷：

1.2×2×0.015×17×（0.4-0.08）=0.196kN/m；

则恒荷载设计值：

g=8.74kN/m

又活荷载设计值：

q=5.0×1.3×1.9=12.35kN/m

荷载总设计值：

g+q=21.09kN/m

q/g=12.35/8.74=1.41﹤3

3.确定计算跨度及计算简图

次梁在砖墙上的支承长度为240mm。

主梁截面250mm×600mm。

按塑性理论计算时，其计算跨度为：

边跨：

l01=ln+a/2=6000-120-100+240/2=5875mm﹤1.025ln=5900mm；

中间跨：

l02=ln=6000-100-125=5750mm；

计算跨度差：

（5.875-5.75）/5.75×100%=2.17%﹤10%

可按等跨连续板计算。

计算简图如下：

g+q=21.1KN/m

次梁计算简图

4.内力及配筋计算

①正面承载力计算

次梁跨中截面按T形截面计算，翼缘计算宽度按规定有：

bf,≤l/3=5750/3=1917mm；

又bf,≤b+Sn=200+1700=1900mm；

故取bf,=1900mm，

次梁高h=400mm，hf,=80mm，h0=400-35=365mm，hf,/h0=80/365=0.219＞0.1

且fcbf,hf,（h0-0.5hf,）=11.9×1900×80×（365-40）=587.86kN·m〉M，故各跨中截面属第一类T形截面。

支座截面按矩形截面计算，第一内支座按布置两排纵向钢筋考虑，取h0=400-60=340mm，其它支座按布置一排纵向钢筋考虑，取h0=400-35=365mm，支座截面应满足

0.35，以下计算过程列表进行。

次梁受力纵筋采用HRB335级，（fy=300N/mm2，

=0.55）。

次梁正截面受弯承载力计算：

截面位置

边跨跨中

第一内支座

中间跨跨中

中间支座

弯矩系数αs

1/11

-1/11

1/16

-1/14

弯矩设计值M（kN.m）

66.21

-64.81

43.60

-49.83

截面类别及截面尺寸（mm）

一类T形

b×h=1900×365

矩形

b×h=200×340

一类T形

b×h=1900×365

矩形

b×h=200×365

0.0222

0.273

0.0146

0.172

（mm2）

610.7

736.4

401.6

498.1

选用钢筋

4Φ14

3Φ18

2Φ16

2Φ14＋1Φ16

实际钢筋截面面积（mm2）

615

763

402

509.1

②斜截面受剪承载力计算

次梁的剪力设计值的计算：

截面

边跨中

第一内支座

中间跨中

中间支座

剪力系数

0.45

0.6

0.55

（kN）

56.64

72.86

66.79

注：

Asmin=pminbh=0.15%×200×450=135mm2

截面尺寸校核

hw=h0-hf,=365-80=285㎜

hw/b=285/200=1.425﹤4

0.25fcbh0=0.25×11.9×200×365=217.2kN﹥V

故截面尺寸满足要求。

箍筋计算表

截面

B左

B右

V（kN）

56.64

72.86

66.79

0.7ftbh0（N）

64897

ftbh0（N）

92710

箍筋肢数、直径

2Ф6

Asv/s=0.24ftb/fyv

V﹤0.7ftbh0

0.203

s（mm）

200

注：

Smax=200mm

构造配筋要求：

沿全长配置封闭式箍筋，第一根箍筋距支座边50㎜处开始布置，在简支端的支座范围各布置一根箍筋。

五、主梁设计

1.支承情况

柱截面400×400，由于钢筋混凝土主梁抗弯刚度较钢筋混凝土柱大得多，故可将主梁视作铰支于钢筋混凝土住的连续梁进行计算，主梁端部支承于砖壁柱上，其支承长度a=370㎜。

520

2.荷载计算

次梁传来的恒荷载：

8.74×6=52.44kN；

次梁自重：

1.2×25×0.25×1.9×（0.6-0.08）=7.41kN；

主梁粉刷：

1.2×0.015×17×1.9×2×（0.6-0.08）=0.60kN；

则恒荷载设计值：

G=60.45kN

又活荷载设计值：

Q=12.87×6=74.1kN

荷载总设计值：

G+Q=134.55kN

3.确定计算跨度及计算简图

边跨：

l01=ln+a/2+b/2=5380+370/2+200=5765mm；

l01=1.025ln+b/2=1.025×5380＋200=5714.5㎜；

近似取l01=5715㎜；

中间跨：

l02=ln＋b=5700mm；

计算跨度差：

5.715-5.7/5.7×100%=0.26%﹤10%。

跨度差不超过10%，可按等跨连续板计算。

计算简图如下：

Q=74.10KN

G=60.45KN

4.内力计算

跨中截面在正弯矩作用下，为T形截面，其翼缘宽度按规定取用为：

bf,≤l0/3=5700/3=1900mm；

bf,≤b+Sn=5700mm；

故取bf,=1900mm。

跨中钢筋按一排考虑，h0=h-as=600-35=565mm。

支座截面在负弯矩作用下，为矩形截面，按两排钢筋考虑，

取h0=h-as=600-90=510mm。

主梁中间支座为整浇支座，宽度b=400mm，则支座边Mc=M-V0b/2，

V0=G+Q=134.55kN。

主梁弯矩计算和剪力计算如下表所示：

项次

荷载图

跨内弯矩

支座弯矩

剪力

VB左

VB右

0.244

84.07

-0.067

23.09

-0.267

-92.00

-0.267

-92.00

0.733

44.31

-1.267

-76.59

1.000

60.45

0.289

122.39

-0.133

-56.22

-0.133

-56.22

-0.133

-56.22

0.866

64.17

-1.134

-84.03

-0.044

-18.74

0.200

84.47

-0.133

-56.22

-0.133

-56.22

-0.133

-9.86

-0.133

-9.86

1.000

74.1

0.229

96.98

0.170

71.80

-0.311

-131.47

-0.089

-37.62

0.689

51.05

-1.311

-97.15

1.222

90.55

注：

①横线以上为内力系数，横线以下为内力值。

②计算支座弯矩时，采用相邻跨度平均值。

则主梁的弯矩包络图如下所示：

-223.47

-148.22

剪力包络图如下所示：

主梁跨中按T形截面计算，T形截面翼缘宽度bf,=1900㎜，翼缘厚hf,=80㎜，

h0=585㎜，fcbf,hf,（h0－hf,/2）=11.9×1900×80×（565-40）=949.6kN·m﹥M，

故边跨中和中间跨中均为一类T形截面；

支座截面按矩形截面计算，则：

MB=MB,max＋v0b/2=-223.47＋134.55×0.4÷2=-173.74KN，正截面配筋计算：

fy=300N/mm2，fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2。

配筋计算结果如下所示，

主梁正截面受弯计算：

截面

边跨中

中间支座

中间跨中

M（kN·m）

206.46

196.56

107.56（33.13）

截面尺寸（mm）

b=bf,=1900

h0=565

b=bf,=250

h0=510

b=bf,=1900（250）

h0=565

0.029

0.299

0.015（0.036）

（mm2）

1235

1510

605（202）

选用钢筋

2Ф22+1Ф18

2Ф20+4Ф16

1Ф18＋2Ф16

（2Ф18）

实配钢筋面积（mm2）

1296

1527

656.5（509）

注：

①中间支座弯矩已修正为；括号内数字指中间跨中受负弯矩的情形。

②Asmin=

minbh=0.2%×250×600=300mm2。

主梁斜截面受剪计算：

截面

边支座边

B支座左

B支座右

V（kN）

108.48

173.74

151

0.25fcbh0（kN）

420．22﹥V

379．31﹥V

0.7ftbh0（N）

122571﹥V

113347﹤V

箍筋肢数、直径

2Ф8

Asv/s

0.24×250×1.27

÷210=0.363

173740-113347

1.25×210×510

=0.451

151000-113347

1.25×210×510

=0.281

计算值s（mm）

277

224

359

实配箍筋间距（mm）

200

注：

抗剪计算时的b均为腹板宽度，b=250mm。

5.附加横向钢筋计算

由次梁传至主梁的集中荷载设计值：

F=52.44+74.1=126.54kN，

附加横向钢筋应配置在s=3b+2h1=3×200+2×（600-450）=900mm的范围内。

由F≦mnfyvAsol并取Ф8双肢箍，则：

m≧126540÷（2×270×50.3）=4.69个，

取m=6个，在主次梁相交处的主梁内，每侧附加固3Ф8@70箍筋。

六、墙柱高厚比验算

1.外纵墙高厚比验算

取每层层高H=4.0m，则最大横墙s=30m<32m，属于刚性方案。

又s>2H，计算高度H0=1.0H=4m。

墙厚0.24m，承重墙取

。

有窗户的墙允许高厚比：

[β]允许高厚比，查表得：

当砂浆强度等级为M5时，[β]=24。

由于该厂房纵墙带有壁柱，故高厚比按照公式

计算。

如图所示：

4800

截面面积:

A=4.8×0.24+0.49×0.25=1.2745㎡

截面中心位置:

y1=（4.8×0.24×0.12＋0.49×0.25×0.365）÷1.2025=0.183m

y2=0.49-0.183=0.307m

截面惯性矩：

I=4.8×0.243÷12+4.8×0.24×（0.183-0.12）2+0.49×0.253÷12+0.49×0.25×（0.307-0.125）2=0.0203

回转半径:

=0.126,hT=3.5i=0.442。

所以，

，满足要求。

外纵墙高厚比验算表：

砂浆强度等级

墙体厚度h（mm）

240

带壁柱墙体（mm）

370

墙体计算高度（mm）

4000

相邻窗间墙或壁柱之间的距离s（mm）

6000

在宽s范围内的门窗洞口总宽度（mm）

1200

自承重墙允许高厚比修正系数μ1

1.0

有门窗洞口允许高厚比修正系数μ2

0.92

墙体允许高厚比[β]

μ1μ2[β]

22.08

墙体计算高厚比β

9.05

结论

满足要求

2.内纵墙高厚比验算

因为设计的项目为轻工仓房，要求大跨度，大空间，故可以不设置内纵墙以及内横墙。

3.横墙高厚比验算（无窗户）

外横墙s=5.7×3=17.1<32m,属于刚性方案。

H0=4m，s>2H。

则

=H0/h=4.0÷0.24=16.67<[

]=24,故满足要求。

横墙高厚比验算表如下：

砂浆强度等级

墙体厚度h（㎜）

240

墙体计算高度H0（㎜）

4000

相邻窗间墙或壁柱之间的距离s（㎜）

17100

在宽度s范围内的门窗洞口总宽度bs（㎜）

自承重墙允许高厚比修正系数μ1

1.0

有门窗洞口允许高厚比修正系数

2＝1-0.4bs/s

1.0

墙体允许高厚比[

]

墙体计算高厚比

16.67

结论

满足要求

1至3层墙体采用同样的厚度（240mm），同样强度等级的砖和砂浆（MU15砖，M5混合砂浆砌筑f=1.83N/mm），故只需对底层墙体进行验算即可。

由于该墙体外墙满足如下要求：

洞口水平截面积不超过全截面积的2/3；层高未超过4.5m（层高4.0m）；总高度未超过相应限值28m；屋面自重不小于0.8kN/㎡，故在静力计算时不考虑风荷载的影响。

七、墙柱承载力验算

1.横墙的承载力验算

横墙上承受由屋面和楼面传来的荷载，不计风荷载，故取一个计算单元

b×l=1.9m×3.0m，墙厚h=0.24m，H=4.0m。

次梁自重：

1.2×25×0.2×（0.4-0.08）×3=5.76kN

次梁粉刷：

1.2×0.015×17×（0.4-0.08）×2×3=0.59kN

计算单元上的荷载值：

屋面传来：

恒荷载设计值：

1.2×2.905×1.9×3=19.87kN

活荷载设计值：

1.2×2×1.9×3=13.68kN

各楼面传来：

（受荷范围1.9×3.0=5.7m2）

恒荷载设计值：

1.2×2.905×1.9×3=19.87kN

活荷载设计值：

1.2×5.0×1.9×3=34.2kN

每层墙体自重设计值：

1.2×19×0.24×1.9×4.0=41.59kN

屋面及一、二层楼面和墙体传下的内力设计值：

N0=3×（5.

展开阅读全文