整理混凝土结构设计课程设计指导书2.docx
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整理混凝土结构设计课程设计指导书2
1.规划环境影响评价的技术依据
另外,环境影响评价三个层次的意义，环境影响评价的资质管理、分类管理，建设项目环境影响评价的内容，规划环境影响评价文件的内容，环境价值的衡量还可能是将来考试的重点。
（2）评价方法的适当性；
（一）环境影响评价的概念
规划编制单位应当在报送审查的环境影响报告书中附具对公众意见采纳与不采纳情况及其理由的说明。
1.直接市场评估法
2.规划环境影响评价的内容
（4）建设项目环境保护措施及其技术、经济论证。
对于安全预评价的内容，要注意安全预评价的目的、时间，安全预评价报告的内容等知识点。
（五）规划环境影响评价的跟踪评价
《混凝土结构与砌体结构》
课程设计（Ⅱ）指导书
（土木工程专业建筑工程方向）
黑龙江工程学院
2014年9月
装配式钢筋混凝土单层工业厂房
课程设计指导书
根据课程设计任务书的要求，该设计计算工作量较大，考虑到同学们时间有限，现将计算书的步骤提供如下，希望同学们按如下步骤完成一本完整的计算书。
需要完成的计算书如下：
1．设计资料（参考任务书中的内容）
2．结构选型：
建议选用的构件形式：
1.1屋面板：
选自[G410㈠]，见图1
板重：
1.3kN/m2（沿斜面）
嵌缝重：
0.1kN/m2（沿斜面）图1
1.2天沟板：
选自[G410㈢]，见图2
1.3天沟重（包括水重）：
17.4kN/根
1.4天窗架：
Π形钢筋混凝土天窗架
选自[G316]。
天窗架及挡风板传
到屋架上的重量见图3
图2
图3
1.5预应力钢混筋凝土折线形屋架选自[G415㈠]，屋架轴线图尺寸如图4所示。
每榀屋架重60.5kN。
图4
1.6屋盖支撑：
选自[G415㈠]
重量为：
0.05kN/m2（沿水平面）
1.7基础梁：
选自[G320]，b×h=250×450mm，
每根自重：
16.90kN
1.8吊车梁：
选自[G323㈠]，见图5
每根自重：
50kN
轨道及垫层重：
0.6kN/m
1.9连系梁与过梁，截面与尺寸见剖面图。
1.10柱间支撑：
选自[G142.1]
1.11基础采用单独杯形基础，基础顶面标高为：
-0.6m。
图5
1.12柱子尺寸：
a）、柱子高度：
上柱高Hu=11.4－7.8=3.6m
下柱高Hl=7.8+0.6=8.4m（基础顶面标高-0.6m）
柱总高H=
b）、柱截面尺寸：
建议上柱为方形截面，b×h=400×400mm，下柱为工字形截面，b×h×hf=400×800×150mm，牛腿尺寸、柱下端矩形截面部分高度尺寸见图6。
柱截面几何特征值为：
A1=1.6×105mm2I1=2.13×109mm4
A2=1.775×105mm2I2=14.38×109mm4
图6
3．荷载计算（注意：
均按标准值计算）
3.1永久荷载（见图7）
3.1.1屋架传给柱的永久荷载G1k（A轴或B轴承受）。
包括：
a）、天窗架传下的永久荷载（包括天窗架上的屋面板、嵌缝、找平层、防水层、挑檐以及挡风板和天窗架自重）
b）、屋面永久荷载（包括除天窗架以外的屋面板、嵌缝、找平层及防水层）
c）、屋盖支撑重：
0.05×6×9= kN
d）、屋架自重：
0.50×60.5= kN
e）、天沟重：
17.40kN
合计：
G1k=kN
G1k对上柱轴线的偏心距e1=0.2－0.15=0.05m
3.1.2柱在标高11.10m以上连系梁及墙体重G2K
连系梁重：
0.3×0.24×6×25= kN
墙体重：
4.5×1.7×6= kN
合计：
G2k= kN
G2k对上柱轴线的偏心距e2=0.2+0.12=0.32m
3.1.3吊车梁及轨道重G3K
G3k对下柱轴线的偏心距e3=0.75－0.4=0.35m
3.1.4柱自重：
上柱自重G4k
G4k对下柱轴线的偏心距e4=0.40－0.2=0.2m
下柱自重G5k=
3．2屋面可变荷载：
Qk
3.2.1屋面施工活载Q1k
3.2.2雪载Q‘1k
由于降雪时一般不会上屋面进行施工或维修，因此设计时雪载和屋面施工活载不必同时考虑，仅选用两者中的较大者。
3.2.3屋面积灰荷载Q“1k
Qk=Q1k+Q“1k图7
3．3风荷载
风载高度变化系数：
柱顶以下为μZ1，按柱顶高度H=11.4+0.15=11.55m取值；柱顶以上为μZ2，按屋面平均高度H=11.4+0.15+0.5×（16.92－11.4）=14.31m取值。
3．4吊车荷载
包括作用于排架柱上的吊车竖向荷载Dmax,k、Dmin,k和吊车横向水平荷载Tmax,k，具体计算查阅教材。
4．排架的内力分析
4．1永久荷载Gk作用下排架的内力分析
永久荷载G1k~G5k这些集中力并不作用于柱的形心线上，而是偏心的，为了便于使用教材中的附录计算柱顶的不动铰支反力，现将这些偏心力转换成作用于柱的形心线上的力和力偶：
4.1.1计算作用于柱的形心线上的力和力偶，见图8
图7图8
4.1.2利用附录计算柱顶不动铰支反力RA，Ri=MCi/H2（见图8）
λ=Hu/H=3.6/12=0.3n=J1/J2=2.13/14.38=0.148
由附录中的计算公式可求得：
C1=1.971；C3=1.181
RA1=C1（M1k+M2k）/H=（→）
RA2=C3（M4k－M3k）/H=（→）
RA=RA=RA1+RA2=（→）
4.1.3柱顶剪力VA（VB）的计算
由于荷载与结构都对称，故排架无侧移，就不必进行剪力分配，柱顶不动铰支反力即为柱顶剪力，即：
VA=RA=（→）VB=RA=（←）
4.1.4绘内力图于图9（在图中控制截面填上具体数值）
图9
4．2在屋面可变荷载QK作用下排架的内力分析
排架在屋面可变荷载作用下的内力计算步骤同排架在永久荷载作用下的内力计算，最后要绘制出内力图。
4．3在吊车竖向荷载Dmax，,k、Dmin,k作用下排架的内力分析
排架在吊车竖向荷载作用下的内力计算，要分别计算Dmax,k作用在左柱和Dmax,k作用在右柱两种情况，其计算过程同排架在永久荷载作用下的内力计算，最后要绘制出内力图。
（1）Dmax,k作用在左柱时
（2）Dmax,k作用在右柱时
4．4吊车水平荷载Tmax,k作用下排架的内力分析
（1）当Tmax,k自左向右作用时（→）
（2）当Tmax,k自右向左作用时（←）
柱顶支反力Ri=C5Tmax,k
由附录中的计算公式可分别求得：
当Y=0.6Hu=2.16时，C5=当Y=0.7Hu=2.52时，C5=
再用内插法求得当Y=2.4m，即当Y=0.67Hu时的C5=
柱顶支反力RA=RB=C5Tmax,k=R=2RA=（←）
柱顶剪力VA=VB=
绘出M图（N=0）柱底剪力值标在M图中即可。
4．5在风荷载作用下：
排架在风荷载作用下的内力计算，要分别计算左吹风和右吹风两种情况，其计算过程同排架在永久荷载作用下的内力计算，最后要绘制出内力图。
（1）左吹风
（2）右吹风
5．内力组合
内力组合通常列表进行，希望同学们将前面计算出的内力（标准值）结果填完A柱在各种荷载作用下内力汇总表1，然后根据表1的数据完成内力组合表2（设计值）和表3（标准值）的所有内力组合。
表1A柱在各种荷载作用下内力汇总
截面
内力
永久荷载
可变荷载
屋面
活载
吊车荷载
风载
Dmax在A柱
Dmin在A柱
Tmax（→）
Tmax（←）
左风
右风
荷载序号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
Ⅰ-Ⅰ
Mk
Nk
Ⅱ-Ⅱ
Mk
Nk
Ⅲ-Ⅲ
Mk
Nk
Vk
说明
弯矩M以柱左侧受拉为“+”；轴力N以受压为“+”；剪力V以沿杆端顺时针转为“+”。
内力的单位，弯矩为kN·m，轴力为kN，剪力为kN。
表2A柱承载力极限状态荷载效应的基本组合
截面
内力
+Mmax与相应的
N、V
-Mmax与相应的
N、V
Nmax与相应的
M、V
Nmin与相应的
M、V
组合项
內力值
组合项
內力值
组合项
內力值
组合项
內力值
Ⅰ-Ⅰ
M
N
Ⅱ-Ⅱ
M
N
Ⅲ-Ⅲ
M
N
V
注：
分别考虑由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的组合。
由可变荷载效应控制的组合可用
进行计算，由永久荷载效应控制的组合按
进行计算。
此表绘制两个，注明由可变荷载效应控制的组合或由永久荷载效应控制的组合。
表3A柱正常使用极限状态荷载效应的标准组合
截面
内力
+Mkmax与相应的Nk、Vk
-Mkmax与相应的
Nk、Vk
Nkmax与相应的
Mk、Vk
Nkmin与相应的
Mk、Vk
组合项
內力值
组合项
內力值
组合项
內力值
组合项
內力值
Ⅲ-Ⅲ
+Mk
Nk
Vk
注：
组合值系数的取值为活荷载取0.7，风荷载取0.6，吊车荷载取0.7。
6．柱截面设计
6．1上柱配筋计算
选取内力组合表Ⅰ-Ⅰ截面的四组内力中最不利的一组内力，按矩形截面对称配筋偏心受压构件进行计算。
所选取的内力为：
M=N=
柱的计算长度：
l0=2Hu=2×3.6=7.2m
材料强度：
fc=fy=
选用
6．2下柱截面配筋计算
下柱的配筋沿柱全长应配相同的钢筋，比较柱截面Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ的内力后得知截面Ⅲ-Ⅲ的内力起控制作用。
Ⅲ-Ⅲ截面中的四组内力中，经计算得知Nmin组合为最不利内力，控制下柱的配筋（注意此时柱的计算长度）。
下柱按工字形对称配筋偏心受压构件计算配筋。
6．3吊装阶段的承载力和裂缝宽度验算
柱除了必须进行使用阶段的承载力计算外，还必须按吊装的实际受力情况和混凝土的实际强度（往往在混凝土达到设计强度70~80%时就进行吊装）进行吊装时的承载力和裂缝宽度验算。
经验算已满足要求。
7．牛腿设计
7．1荷载计算：
荷载包括吊车梁自重、吊车轨道重、吊车轮压Dmax、Tmax等。
7．2截面尺寸
7．3配筋计算
因a＜0，故纵向受拉钢筋及水平箍筋均按构造配置，不配弯起钢筋（同学们可根据教材上的有关内容自行选配牛腿中的钢筋）。
8．柱下单独杯形基础设计
8．1工程地质资料（见前）
8．2杯口尺寸及基础底面标高的确定
杯口尺寸
柱插入深度：
h1=800mm
杯口深度：
800+50=850mm
杯底厚度：
a1=200mm
杯口壁厚：
t=300mm
杯口壁高度：
h2≤t/0.75≤300/0.75≤400
取h2=300mm
杯口顶部尺寸：
长：
800+75×2=950mm
宽：
400+75×2=550mm图10
杯口底部尺寸：
长：
800+50×2=900mm
宽：
400+50×2=500mm
基础立面见图10。
8．3基础底面尺寸的确定：
8.3.1荷载计算：
1．基础梁传来
基础梁自重：
窗重：
墙重（计算至室外地平）
窗过梁重：
（0.45+0.3）×0.25×25×6=28.1kN
标准值：
Σ=206kN
设计值：
1.2×206=247.2kN
基础梁荷载对基础底面形心的偏心距为：
150+400=550mm
基础梁荷载对基础底面形心引起的弯矩标准值为：
0.55×206=113.3kNm
基础梁荷载对基础底面形心引起的弯矩设计值为：
0.55×247.2=136kNm
2．上部柱传来
柱传来的荷载标准值可取内力组合表3中Ⅲ-Ⅲ截面上的四组内力。
传至基础底面的荷载效应标准值见基础计算表4所示
表4基础底面的荷载效应标准值计算
+Mkmax
-Mkmax
Nkmax
Nkmin
轴向力Nbk
（kN）
上部柱传来
基础梁传来
总计
弯矩Mbk
（kNm）
上部柱传来
剪力引起
基础梁传来
总计
剪力Vk（kN）
8.3.2基础底面尺寸的确定：
1．初步确定底面尺寸
取基底以Nkmax组合下的总轴向力：
Nbk=
按底面尺寸为：
（1.1~1.4）A=~
初步确定底面尺寸为：
b×l=4.5×3.0m
A=4.5×3.0=13.5m2
2．持力层地基承载力验算
基底自重反力：
G/A=20×0.85+10×0.80=25kN/m2
基底面弹性抵抗矩：
W=1/6×3×4.52=10.125m3
基底土反力值见基础计算表5。
表5基底土反力值计算
+Mkmax
-Mkmax
Nkmax
Nkmin
Nbk/A
Gk/A
Mbk/W
Pkmax（kN/m2）
Pkmin（kN/m2）
由基础计算表2中的数据可知，基础底面不出现拉应力，且所有最大土反力Pkmax＜1.2fa=1.2×105=126kN/m2，同时（Pkmax+Pkmin）/2皆小于fa=105kN/m2，故基础底面尺寸满足要求。
8．4基础高度验算
在基础抗冲切验算和基础底板配筋计算时，应取各种荷载效应设计值引起的土净反力值PS。
传至基础底面的荷载效应设计值见基础计算表6所示，由此而因起的基底土净反力值见基础计算表7。
表6基础底面的荷载效应设计值计算
+Mmax
-Mmax
Nmax
Nmin
轴向力Nb
（kN）
上部柱传来
基础梁传来
总计
弯矩Mb
（kNm）
上部柱传来
剪力引起
基础梁传来
总计
剪力V（kN）
表7基底土净反力值计算
+Mmax
-Mmax
Nmax
Nmin
N/A
M/W
Ps。
max（kN/m2）
Ps。
min（kN/m2）
基础高度验算即进行冲切验算，取基础计算表4中地基净反力、Ps。
max最大的一项，经比较选定一组内力组合下的Ps。
max值为最大。
计算、Ps。
max和Ps。
min。
8.4.1验算柱边处冲切（见图11）
bt=bc=0.4mac=0.8m
bb=bt+2h0
h0=1.05－0.04=1.01m
b=3m＞bt+2h0=0.4+2×1.01=2.42m
A1=
=
A2=h0（bt+bb）/2=（bt+h0）h0
=（0.4+1.01）×1.01=1.424m2
βhp=1－
Fl=Ps。
maxA1=
＜0.7βhpftA2=0.7×0.979×1.1×106
×1.424=1073.5kN
满足要求。
8.4.2验算变阶处的冲切（见图12）
bt=b’c=1.15ma’c=1.55m图图11
h’0=0.75－0.04=0.71m
b=3m＞bt+2h’0=1.15+2×0.71=2.57m
A1=
=
=2.249m2
A2=
图11
由于h’=0.75m＜0.8m取：
βhp=1.0
Fl=Ps。
maxA1=
＜0.7βhpftA2=0.7×1.0×1.1×106
×1.32=1016.4kN
满足要求。
8．5底板配筋计算
8.5.1长边方向的配筋计算
经比较基础计算表4中地基净反力，确定用+Mmax组合为最不利。
1．相应于柱边及变阶处的净反力为：
Ps1=Ps。
min+（Ps。
max－Ps。
min）（ac+l）/2l
Ps2=Ps。
min+（Ps。
max－Ps。
min）（a‘c+l）/2l
2．相应于柱边及变阶处的弯矩为：
MⅠ=（Ps。
max+Ps1）
M2=（Ps。
max+Ps2）
图12
3．相应于柱边及变阶处的配筋为：
选AS1、与AS2中的大者配钢筋。
8.5.2短边方向的配筋计算
经比较用Nmax组合为最不利，计算Ps。
max与Ps。
min。
1．相应于柱边及变阶处的弯矩为：
M3=（Ps。
max+Ps。
min）
M4=（Ps。
max+Ps。
min）
2．相应于柱边及变阶处的配筋为：
选AS3、与AS4中的大者配钢筋。
9．绘结构施工图
要求：
（1）绘制前必须进行图面布置，选择适当的比例（参见设计任务书）进行绘制。
（2）柱中截面编号和钢筋编号均不得重复。
（3）施工图上应有必要的说明和附注（混凝土强度、钢筋级别、保护层厚度以及其他施工中应注意的事项等）。
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