工程结构课程设计.docx

AP字节: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: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 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241、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，标准层建造平面如图所示，墙厚24Omm,混凝土柱40OmmX400mm。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15厚石灰砂浆粉刷，板面按使用要求不同，分2种情况:20mm厚水泥砂浆楼面；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±:25kNm3水泥砂浆：20kNm3石灰砂浆：ITkNm3水磨石子楼面：0.65kNm34 .该厂房无特殊要求，楼梯位于楼盖外部的相邻部份。三、设计成果设计成果为计算书和结构施工图两部份。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 .计算书（计算内容）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。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。次梁设计（按塑性理论）（4）主梁设计（按弹性理论）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。（6）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纸书写或者打印，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）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（或者剖面图），比例1:20或者1:40；图纸要求图纸上应有必要的结构设计说明，其内容普通为：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。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。绘图要求：施整洁，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）o可手绘或者计算机绘图。附表活载(kNm2)L1×5.05.56.06.57.07.58.05500X600012345675700X60008910111213145700X6600151617181920216000X6900222324252627286600X6900293031323334356600X7200363738394041426600X7500434445464748496900X7200505152535455566900X7500575859606162632、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;L9=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：20水泥砂浆面层；钢筋混凝土现浇板；15石灰砂浆抹底。(2)材料：混凝土强度等级C25,fc=lL9Nmm2,梁内受力主筋为HRP335钢，fy=300nran2;其他为HPB300钢，fy=270Nmm2。2.3楼面梁格布置和构件截面尺寸确定主梁跨度66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hMl40=220040=55mm,对工业建造的楼盖板，要求h工80mm,取板厚为80mm.次梁截面尺寸：H=l181/12=6900/186900/12=383.33575mm;取h=400mm;b=200mm;主梁截面尺寸：h=l141/8=6600/146600/8=471.43825;取h=600mm;b=250mm;3、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490X490mm,柱的计算高度4.5m,采用烧结普通砖MUlO,混合砂浆M5,砌筑，施工质量控制等级B级。砌体抗压强度设计值：A=O.49X0.49=0.24m2<0.3m2,考虑调整系数Y=A+0.7=0.94a查表可得Yf=0.94×1.5=1.41N2a柱的承载力：B=YBH0h=l.0X4.5/0.49=9.18,查表得。=0.888贝!|N=fA=O.888×1.41×490×490×IO-3=300.6KN墙、柱高厚比验算柱：B=YBwh=918u12=1.2X(1-0,4X2400/6900)X16=16.5墙：B=Yh=18.75u120=1.2X(1-0.4×240069)×24=24.79综上可知墙、柱高厚比满足要求。3.2 板的计算：单向板边长比：1112=6900/2200=3.136(1)荷载：板的荷载标准值：20厚水泥砂浆面层：0.02X20=0.4KNM280厚钢筋混凝土板：0.08X25=2KNM215厚石灰砂浆粉底：0.015X17=0.255KNM2小计：2.655KNM2活荷载标准值：6.0KN/M2永久荷载分项系数Y=L2活荷载分项系数Y=L3恒荷载设计值：g=2.655×1.2=3.186KNf活荷载设计值：q=6×1.3=7.8KNM2荷载总设计值：g+q=3.186+7.8=10.986KNM2(2)板的计算简图：边跨：l0=ln+h2=(2200-120-100)+802=2022;中间跨：1=1=2200-200=200Omm;UZn跨度差：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元，计算简图如下:g+q=10.986KN/M2_0L_J!心一J工M4HaCX4iABCDEF(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；M=M5=-Me=-Mb=(g+q)×l012/11=10.986×2.022/11=4.0752KNM;M2=M3=M4=(g+q)×l02216=10.986×22/16=2.7465KNMMc=Md=-(g+q)×l02214=-10.986×22/14=-3.1389KNM(4)正截面受弯承载力计算：板厚80mm,h0=80-20=60mm.C25混凝土力=119犷的2jPB300钢fy=270N2.板的配筋见表3.(5)板的构造钢筋：沿主梁顶面设置6200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500n.:沿楼盖周边嵌固在承重砌体墙内的板边，配置<1>6200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。：垂直于板跨度方向布置66300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。表3：板的配筋计算截面1B2C弯矩设计值(KNM)4.0752-4.07522.7465-3.1389=Mfbh20.09510.09510.06410.07330.10010.10010.06630.0762线轴计算(mz)A=bhf/fQo-r264.71264.71175.33201.51实配A(nmz)8150A=335.18150A=335.16150A=18968150A=262线轴计算(nte)A=Chf/f264.71264.710.8X175.33=140.260.8X201.51=161.21实配A(num)8150A=335.18150A=335.16180A=1576180A=157注:1 .中间跨中及中间支座板，由于四周与梁板整体连接，该部份截面计算弯矩减少20%o2 .轴线C支座，计算钢筋面积与实际配筋面积相差小于5%o3.3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24Onnn,主梁截面250×600.次梁跨长见下图：取计算跨度为：L=1+a2=6655+2402=6775mmOln又1=1.025Xl=1.025×6655=682101D取1=6775mm01中间跨：1=1=6650mm02跨度相差不超过10%,按等跨连续梁计算。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;离端第二支座：-1/14；中跨中：1/16；中间支座：-1/1Io故：M1=-Mb=(g+q)*l012ll=264×6.7752ll=110.162KNMM2=M3=(g+q)*l02216=26.4×6.650216=72.967KNMMC=(g+q)*ln9214=-26.4×6.650214=-83.391KNM剪力设计值：V=0.45*(g+q)*1=0.45×26.4×6.655=79.061KNamVr=0.6*(g÷q)*1=0.6×26.4X6.655=105.415KNblnV=0.55*(g+q)*1=0.55×26.4×6.650=96.585KNdKvc=.55*(g+q)*ln2=0.55X26.4×6.650=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=l3=66503=2217mm;又：bf=b÷sn=200+2000=2200<2217取bf=2200o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-hf2)=l×11.9×2200×80×(360-40)/1000000=670.21kN.m计算值大于各跨中截面计算弯矩，故各跨中截面属于第一类T形截面(中和轴在翼缘内)。表4：次梁正截面受弯承载力计算截面1B2C弯矩设计值(kN.m)110.162-110.16272.967-83.391=Mfcbh20110.162*10/(11.9*2200*3652)=0.0316110.162*10/(11.9*200*3652)=0.347472.967*10/(11.9*2200*3652)=0.020983.391*10/(11.9*200*3652)=0.26300.03210.44760.02110.3115A=b*hf/ff0&y1022.51296.1672.1902.0选配钢筋225+l。16钢筋面积1183.12322+216钢筋面积1542mm2218+116钢筋面积710.1mm2222+l16钢筋面积961.1mm2注：纵筋及架立钢筋采用HRB335钢，fy=300Nmm2;箍筋为HPB300钢，fy=270Nmm2。混凝土为C25,fC=I1.9N2,ft=l.27Nmm2.次梁采用弯起式配筋方案。斜截面承载力计算：(1)验算截面尺寸：hw=h0-hf,=365-80=285mmhwb=285200=l.425<4O.25fbh=0.25*11.9*200*340=202300N=202.3kN>Vw=105.415kNc0BL0.7fhh=0.7*1.27*200*365=64.897<V=79.061kNt0A故知：截面尺寸符合要求，但各支座截面均需按计算配置腹筋。(2)计算所需腹筋采用6双肢箍筋，计算B支座截面(剪力最大)。Vcs=07ftbh0÷l.25fyvh0AsvSS=I.25×270×28.3×2×340/(V-0.7×1.27×200×365)=160.2mm考虑弯矩调幅对受剪承载力的影响，应在梁局部范围内将计算的箍筋面积增大20%o调整箍筋间距：S=160.2/1.2=133.5mm取箍筋间距为S=130,沿梁长不变。(3)验算配箍筋下限值最小配箍率：0.24×f/f=0.24X1.27/270=0.001129tyv实际配箍率：Psv=Asvb=283×2(200×120)SVOfO=0.002177>0.001129满足要求3.4、主梁计算(按弹性方案计算)(1)、荷载设计值主梁自重按次梁间距2.2米并入集中荷载计算。次梁传来恒荷载：9.19×6.9=63.41IkNm主梁自重：0.25×(0.6-0.08)×2.2×25×1.2=8.58kN主梁粉刷：(0.6-0.08)×2×2.2×17×0.02×1.2=0.934kN恒荷载G=72.925kN,取G=73kN活荷载0=17.16X6.9=118.404kN,取Q=I18.5kN(2)、计算简图主梁两端支承载砖墙上，支承长度240,中间支承载400X400钢筋混凝土柱上。支承简图如下：计算跨度：边跨：lo=ln÷a2+b2=628O+12O+2OO=66OO又：l01=l.02511n+b2=l.025×6280+200=6637mm取lol=66OOmm中跨：IfW=660Onln因跨度相差不超过10%,课按等跨梁计算，计算简图如下:(3)、弯矩剪力设计值及内力包络图1弯矩设计值：M=k1G1+k2Q12剪力设计值：V=k3G+k4Q各截面弯矩值见下表：(4)、弯矩包络图荷载组合÷©浮现第一跨内最大弯矩及第二跨内最小弯矩。此时。Ma=0,Mb=232.66kN,以A,B支座弯矩值的连线为基础，叠加边跨在G+Q=191.5kN作用下的简支梁弯矩图。则第一集中荷载下的弯矩值为：I01(G+Q)3-Mb3=191.5X6.6/3-232.66/3=343.747kN.m。第二集中荷载下的弯矩值为：I01(G+Q)3-2Mb3=266.193kN.mo中跨跨中弯矩最小时，支座B、C弯矩值均为232.66kN.m,叠加集中荷载作用下的简支梁弯矩图，则集中荷载处Minin=GL0?-MB=73X6.6/3-232.66=-72.06kN.m荷载组合+-支座最大负弯矩MBa=-37L87kN.m,Ma=0,MC=-198.25kN.m,在这三支座间连直线，以连线为基线，于第一第二跨分别绘出集中荷载为时的简支梁弯矩图，集中荷载处地弯矩值挨次为：297.34,173.39,-107.31,165.17.荷载组合+-浮现边跨跨中最小弯矩及中跨跨中最大弯矩。此时，MB=MC=-232.66KN.M。第一跨中G下弯矩值为188.64KN.M。弯矩包络图如下：主梁剪力计算项目荷载简图kkkVAVAVA1rI:jL0.733-L2671.00053.51-92.49734c44121ABCA2rj0.866-1.1340102.62-134.380A八T2，I"3P;?QP0.68981.65-1.311-155.351.222144.81/A14c44BC1A组合项次+Vmax(KN)+156.13-247.84喧217.81主梁弯矩计算表（KN.M）项次1荷载简图-KK0.067_K0.244-M-0.267-0.267II，八4c4121ABC4A117-128.6432.281.4-128.642JP1(0.289226.03-0.133-104.02-0.133-104.02-0.133-104.02八4c4121ABC4A3Ij-0.04435.41-0.133-104.020.200156.420.133-104.02八121ABC4A4，1PQQf0.229179.10-0.311-243230.170132.96-0.08969.61/1£2c14A组合项次Mmjn(KN.M)+151.97®+-371.87崎-71.74x)-198.25组合项次Mmax(KN.M)®+®343.59(D+<§)188.7主梁剪力包络图(5)、主梁承载力计算：1、正截面受弯承载力计算跨内按T型截面计算，Shfh=80565=0.14>0.1,所以取翼缘宽度为：bf13=6.63=2.2m<b+Sn(取bf2.2m)B支座截面弯矩设计值：Mb=MbmaQ0*b2=371.87-191.5*0.40.2=333.57kN.M纵向钢筋的布置，除B支座为两排外，其余均为单排布置。且跨内截面经鉴别均为一类T型截面。表5：主梁正截面受弯承载力计算截面1B2弯矩设计值(kN.m)343.747-371.87188.64-72.06=Mfcbh02343.747*106/(11.9*22*5652)=0.0411-371.87*106/(11.9*250*5302)=0.4450188.64*106/(11.9*22*5652)=0.0226-72.06*10a6/(11.9*250*5652)=0.07590.04200.66800.02290.0790As2070.843510.91129.1442.63选配钢筋228+225钢筋面积2214725钢筋面积3436228钢筋面积1232218钢筋面积509注：纵筋及架立钢筋采用HRB335级钢筋，fy=300Nmm2;箍筋为HPB3级钢筋，fy=270Nmm2。混凝土为C25,fc=11.9Nmm2,ft=1.27Nmm2o主梁配筋考虑抗震要求，采用分离式配筋。2、斜截面受剪承载力计算(a)验算截面尺寸hw=53080=450mmhwb=450250=1.8<4故由：0.25fcblg=0.25*11.9*250*530=394187.5N>l=247840N0.07fcbh=0.07*11.9*250*530=110372.5<V=156130N0A可知：截面尺寸符合要求，但应按计算配置腹筋。(b)计算所需腹筋采用850双肢箍筋VCS=0.07fcb+1.½&/S=0.07*11.9*250*530+1.5*270*530*2*50.3/150=254331.1N>247840N主梁全长采用68150箍筋作为抗剪钢筋，满足要求。(C)次梁与主梁附加钢筋次梁传至主梁集中力：F=65.00+118.5=183.5KNh1=6=2mms=2h1+3b=2*200+3*200=10mm拟采用箍筋加密作为承担次梁传来集中荷载的腹筋。单个68双肢箍筋可承担荷载：2*50.3*270=27162N承担次梁集中力所需最小箍筋数量为：183500/27162=68取箍筋数量为8个，次梁两侧对称布置，每侧4个，间距50mm,总布置长度为650mmo(d)主梁边支座下，设现浇梁垫。4、小结课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程，同时它也培养了我们综合运用所学知识，提出、分析和解决实际问题的能力。通过这次的工程结构课程设计单向板肋梁楼盖设计，我们非但巩固了课堂上所学的知识，学会了如何对钢筋混凝土肋形结构对象进行荷载分析能力，选择合适的构造及相应计算能力，培养了我们综合运用所学的理论知识，具体初步分析和解决建造结构问题的能力，进而增加了对学习和应用相关专业课的兴趣。通过本次的课程设计，我也深刻地明白了要一开始就认真子细地阅读任务，一步错步步错，由于审题和理解的错误，我总共算了三遍。虽然最后算出来了，但是如果能避免那些错误，刚开始就细致点就能事半功倍了。同时也提醒了自己要养成一种认真负责的态度，工程质量问题是大事，以后一定要保持严谨。总之，通过本次的课程设计，我学到了不少。我们非但要认真学习课内知识，而且还要学以致用，把理论知识和实际相结合，不断地提高实际动手能力和独立思量能力。在这次的课程设计中，我磨练自己，为以后进入社会打下了基础。5、参考文献1 .混凝土结构设计.高等教育出版社.2 .建造结构静力计算手册.中国建造工业出版社.3 .混凝土结构设计规范GB50010-2022.4 .建造荷载设计规范GB5009-2001.2022.75 .杨志勇.吴辉琴,建造结构.武汉:武汉理工大学出版社,