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建筑结构设计课程设计报告书(终结版)

2013-12-21 20页 doc 1MB 93阅读

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建筑结构设计课程设计报告书(终结版)建筑与土木工程系 建筑与土木工程系 课 程 设 计 课程名称: 建筑结构设计课程设计 指导老师: × × 小组名称: 华晨设计院 班级名称: 土木2010行政二班 组长姓名: × × 组员姓名: ××× 100810417 ××× 100810410 ××× 100810442 ××× 100810427 ××× 100810438 ××× 100810412 ××× 100810422 ××× 100810445 ××× 100810406 钢筋混泥土梁板结构楼盖设计 摘要:梁板结构是常见的楼板结构,本次课程设计就是某多层工...
建筑结构设计课程设计报告书(终结版)
建筑与土木工程系 建筑与土木工程系 课 程 设 计 课程名称: 建筑结构课程设计 指导老师: × × 小组名称: 华晨设计院 班级名称: 土木2010行政二班 组长姓名: × × 组员姓名: ××× 100810417 ××× 100810410 ××× 100810442 ××× 100810427 ××× 100810438 ××× 100810412 ××× 100810422 ××× 100810445 ××× 100810406 钢筋混泥土梁板结构楼盖设计 摘要:梁板结构是常见的楼板结构,本次课程设计就是某多层工业厂房楼板设计。设计主要内容包括结构概况、结构平面布置、板的结构设计、梁的结构设计、框架梁的结构设计、结构纸的绘制。首先,本设计小组根据设计任务书和相关建筑结构设计规范,确定楼面荷载值、荷载效应基本组合方式,初步确定板厚、板跨度、梁跨度、框架梁跨度、截面尺寸。其次,按照塑性理论进行板和连续梁设计、按照弹性理论进行框架梁的设计。最后,依据设计成果和规范的的结构构造要求,结合甲方提供的建筑材料,绘制板、梁、框架梁的结构施工图纸,完成本设计工作。 关键词:楼板结构;工业厂房;塑性理论;弹性理论;结构设计;施工图纸;结构设计规范 Abstract:Beam and slab structure is a common structure of the floorslab,this is a curriculum design of a multi-storey industrial workshop.The main content of the design includes the general situation of the structure ,plane layout of the structure, the floorslab design of the structure, the frame beam structure design of the structure, and the structure construction drawings of the structure.First of all, our design team, according to design specification and related specifications, determine the basic load standard values of the floor, the load effect combination, and preliminarily determine the thickness of the floorslab, the span of the floorslab ,the beam and the frame beam and the measurement of those.Secondly, we design floorslab and beam according to the theory of plasticity, we design frame beam according to the elastic theory .Finally, we paint structure construction drawings of floorslab, beams and frame beams according to the designs and specification of the structure of demand and the building materials provided by the owner. we complete the design work at this moment. Key Words:The floor structure;The industrial workshop;The theory of plasticity;The theory of elasticity;The structure design;The construction drawings of the structure;The design codes of building structure 目 录 TOC \o "1-3" \h \u 设计任务书 2 1 基本设计资料 3 2 结构平面布置 3 3 板的结构设计 3 荷载计算 计算简图 弯矩设计值 正截面受弯承载力计算 4 次梁结构设计 5 荷载设计值 计算简图 内力计算 截面承载力计算 5 横向主梁结构设计 8 荷载设计值 计算简图 内力计算 截面承载力计算 6纵向主梁结构设计 13 荷载设计值 计算简图 内力计算 截面承载力计算7 施工图绘制 1 荷载设计值 计算简图 内力计算 截面承载力计算 7 施工图绘制 15 板施工图 梁施工图 参考文献 16 结 语 17 设计任务书 四川省成都市双流县拟建框架结构的工业厂房,对该楼楼盖进行设计。楼盖的平面尺寸见图1,钢筋混凝土柱截面尺寸都为400mm×400mm。水磨石地面,板底采用10mm厚混合砂浆抹灰。 注:横向3跨,纵向5跨且等跨;尺寸6600×5,7200×3。 甲方所能提供的材料:砼C25;梁抗弯钢筋HRB400,梁抗剪钢筋HRB335,其它HPB300。 1基本设计资料 1.1楼面做法 10 厚的混合砂浆抹灰,钢筋混凝土板80 ,水磨石地面。 1.2楼面活荷载标准值 8.0 (四类金工车间,板跨2.0 )。 1.3荷载组合 按可变活荷载起控制作用的荷载组合,恒载分项系数1.2;活荷载分项系数取1.3(因楼面活荷载标准值大于4 )。 1.4材料 混凝土强度等级C25( =11.9 , =1.27 ,梁内抗弯纵筋为HRB400级( =360 ),梁内抗剪纵筋为HRB335级( =300 ),其他钢筋为HRB300( =270 )。 2 构件截面尺寸的确定 根据结构平面布置,主梁的跨度为7.2 ,次梁6.6 ,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.4 。 板厚:h≧l/40=2400/40=60,对工业建筑的楼盖板h≥80 ,取h=80 。 次梁的梁高h=l/(18~12)=6600/(18~12)=367~550 ,考虑到活荷载较大,取h=550 ,梁宽b=250 。 主梁的梁高h=7200/(14~8)=514~900 ,取h=700 ,梁宽b=300 。 3 板的计算 考虑内力重力分布,实际规范要求单向板的长宽比≧3,本例中l2/l1=2.75<3,宜按双向板设计,按单向板设计时,应按场边方向布置足够数量的构造钢筋。本例按单向板进行设计。 3.1荷载计算 板的荷载标准值: 10 混合砂浆 0.01×17=0.17 80 钢筋混凝土板 0.08×25=2.0 水磨石地面 0.65 恒荷载标准值 2.82 活荷载标准值 8.0 恒荷载设计值 =2.82×1.2=3.38 活荷载设计值 =8.00×1.3=10.4 荷载总设计值 =13.78 取 13.8 3.2计算简图 次梁截面250×550 ,板在墙上的支承宽度120 ,如图一所示。 图 一 边跨 =l-a/2-b/2=2400-120-125=2155 = +a/2=2155+60=2215 ≤ +h/2=2155+550/2=2430 取 =2210 中间跨 = =2400-250=2150 跨度相差小于10%,工程上可以按等跨计算,满足工程设计要求,取1 宽板带作为计算单元,计算简图如图一所示。 3.3 弯矩设计值 由连续板考虑塑性内力分布的弯矩系数 知,单向板的弯矩系数:边跨跨中1/11;离端第二支座-1/11;中间跨中1/16;中间支座-1/14,因而有如下计算: /11=13.8×2.212/11=6.13 /14=-13.8×2.152/14=-4.46 /16=13.8×2.152/16=3.99 3.4正截面受弯承载力计算 板厚80 ,h0=80-20=60 。C25混凝土 =11.9 ,HRB300钢筋( =270 )。板配筋计算见下表。 表1 连续板各截面的配筋计算 板带部位截面 边缘板带(①~②,⑤~⑥轴线间) 中间板带(②~⑤轴线间) 边跨跨内 离端第二支座 离端第二跨跨中中间跨跨中 中间支座 边跨跨内 离端第二支座 离端第二跨跨中中间跨跨中 中间支座 6.13 6.13 3.99 -4.46 6.13 6.13 3.192 3.568 0.143 0.143 0.093 0.104 0.143 0.143 0.075 0.083 = 0.155 0.155 0.098 0.110 0.155 0.155 0.078 0.087 410 410 259 291 410 410 206 233 选配钢筋 实配钢筋面积 413 413 265 296 413 413 210 251 对轴线②~⑤间的板带,因各板区格的四周均与梁整体连接,各跨跨内和中间支座可考虑板的内拱作用,将其弯矩设计值可减少20%。 4.次梁的计算 按考虑内力重力分布设计,根据本楼盖的实际使用情况,楼盖的次梁和主梁的活荷载一律不考虑从属面积的荷载折减。 4.1荷载实际值 板传来的恒荷载 3.38×2.4=8.112 次梁自重 0.25×(0.55-0.08)×25×1.2=3.525 次梁粉刷 (0.55-0.08)×17×0.02×1.2×2=0.39 恒荷载设计值 g=12.1 活荷载设计值(有板传来) q=10.4×2.4=24.96 荷载总设计值 g+q=37.61 4.2计算简图 次梁在砖墙上支承长度为240 。主梁截面300 ×700 。按塑性理论计算次梁的内力,取计算跨度为: 边跨 =6600-120-150=6330 = +a/2=6330+120=6450 又 1.025 =1.205×6330=6488.25 >6450 应取 =6450 中间跨 = =6600-300=6300 跨度差小于10%,故可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图见图二。 图 二 4.3内力计算 次梁各截面的弯矩及剪力设计值见下表。 表2 连续次梁的弯矩计算 截面 边跨跨中 离端第二支座 离端第二跨跨中、中间跨跨中 中间支座 弯矩设计系数 1/11 -1/11 1/16 -1/14 140.20 -142.20 91.94 -105.07 表3 连续次梁的剪力计算 截面 端支座内侧 离端第二支座外侧 离端第二支座内侧 中间支座内、外侧 剪力计算系数 0.45 0.6 0.55 0.55 105.07 140.07 128.42 128.42 4.4截面承载力计算 进行正截面受弯承载力计算时,考虑板的作用,跨中截面按T行截面计算,翼缘计算宽度取: 边跨 = /3=6450/3=2150 又 b+ =300+2150=2450 >2150 故取 =2150 离端第二跨、中间跨 = /3=6300/3=2100 ,故取 =2100 所有截面纵向受拉钢筋均布置成一排。梁高 , =550-35=515 。翼缘厚 =80 。 连续次梁正截面抗弯承载力计算见下表。 表4 连续次梁的正截面抗弯承载力计算 截面 边跨跨内 离端第二支座 离端第二跨跨内、中间跨跨内 中间支座 140.20 -140.20 91.94 -105.07 0.021 0.150 0.014 0.112 = 0.022 0.165 0.014 0.121 判断T形截面类型 T型 T 型 805.22 842.67 500.50 617.96 选配钢筋 2C20+1C16 2C20+1C18 2C16+1C12 2C20 实配钢筋面积(mm2) 829 882.5 515.1 628 验算最小配筋率 0.51% 0.53% 0.31% 0.38% 4.4.1验算截面尺寸 = =515-80=435 /b=1.45<4 故 0.25×1.0×11.9×300×515=495.64 > =141.22 即截面尺寸满足要求。 0.7×1.27×300×515=137.36 除端支座内侧,其他支座边缘均需按计算配置腹筋。 4.1.2计算所需腹筋 《混凝土结构设计规范》规定,对于截面高度≤800 的梁,箍筋直径不宜小于6 。采用 双肢箍筋,计算离端第二支座外侧截面,V=140.07 。 由 得到所需箍筋间距 s=300×2×50.3×515/(1000×140.07-0.7×1.27×300×515)=5715.3 如前所述,考虑弯矩调幅确定弯矩设计值时,应在梁塑性铰范围内将计算的箍筋面积墙大于20%。 现调整箍筋间距 =0.8×5715.3=4572.24 根据箍筋最大间距要求,取箍筋间距 =250 4.4.3验算箍筋下限值 弯矩调幅时要求的配箍率下限值为 0.03×11.9/300=0.119% 实际配箍率 2×50.3/(300×250)=0.134%> 满足要求。沿梁全长按 配筋。 5 横向主梁的计算 主梁的内力可按弹性理论计算 5.1荷载设计值 为简化计算,主梁的自重按集中荷载考虑。 次梁传来恒荷载 12.1×6.6=79.86 主梁自重 0.3×(0.7-0.08)×25×2.4×1.2=13.39 主梁粉刷 (0.7-0.08)×2×2.4×0.34×1.2=1.21 恒荷载设计值 G=79.86+13.39+1.21=94.46 活荷载设计值 Q=24.96×6.6=164.74 5.2计算简图 梁两端支承在砖墙上,支承长度为370 ,中间支承在400 400 的钢筋混凝土柱上。墙、柱作为主梁的铰支座,主梁按连续梁计算。 计算跨度 =7200-120-400/2=6880 a/2+b/2+ =180+200+6880=7260 ≤1.025 +b/2=7252 取 7250 中间跨 =7200-400=6800 = +b=6800+400=7200 ≥1.05 =7140 取7140 因跨度相差小于10% 取 7200 ,利用等截面等跨连续梁在常用荷载作用下的内力系数表,按等跨连续梁计算内力。主梁的计算简图见图三。 图 三 5.3弯矩、剪力计算值 5.3.1弯矩实际值 弯矩 式中系数 , 由等截面等跨连续梁在常用荷载作用下的内力系数表中相应栏内查得。具体计算结果及最不利荷载组合见下表。 表5 主梁的弯矩计算 序号 计算简图 边跨跨内 中间支座 中间跨跨内 ① 0.244/167.10 -0.267/-181.59 0.067/45.57 ② 0.289/345.17 -0.133/-157.76 -0.133/-157.76 ③ MB/2=-78.88 -0.133/-157.76 0.200/237.23 ④ 0.229/237.51 -0.311(0.089)/-368.89(-105.57) 0.170/201.64 ⑤ MB/2=-52.79 -105.57(-368.89) 201.64 最不利荷载组合 ①+② 512.27 -339.35 -112.19 ①+③ 88.22 -339.35 282.8 ①+④ 440.61 -550.48(-287.16) 247.21 ①+⑤ 114.31 -287.16(-550.48) 247.21 5.3.2剪力设计值 式中系数 , 由等截面等跨连续梁在常用荷载作用下的内力系数表中相应栏内查得,具体计算结果及最不利荷载组合见下表。 表6 主梁的剪力计算 序号 计算简图 端支座 中间支座 ① 0.733/69.24 -1.267(1.0)/-119.68(94.46) -1.0(1.267)/-94.46(119.68) ② 0.866/142.66 -1.134/-186.82 1.134/186.82 ④ 0.689/113.51 -1.311(1.222)/-215.97(201.31) -0.778(0.089)/-128.17(14.66) ⑤ -14.66 -14.66(128.17) -201.31(215.97) 最不利荷载组合 ①+② 211.9 -306.5(94.46) -94.46(306.5) ①+④ 182.75 -335.65(295.77) -222.63(134.34) ①+⑤ 54.58 -134.34(222.63) -295.77(335.65) 5.4横向主梁的截面承载力计算 5.4.1正截面抗弯承载力计算 跨内按T形截面计算,因 80/665=0.12>0.1,所以翼缘计算宽度取 7.2/3=2.4 < =7.1 ,取 2.4 计算, 700-35=665 。 支座截面按矩形截面计算,考虑到支座负弯矩较大,采用双排配筋, 700-80=620 。 主梁的正截面承载力计算见下表。 表7 横向主梁正截面承载力计算 截面 边跨跨内 中间支座 中间跨跨内 512.27 -550.48 282.80 -112.19 67.13 -483.35 0.041 0.35 0.022 0.009 = 0.042 0.45 0.022 0.009 判断T形截面类型 T型 T型 T型 2216 2767 1161 475 选配钢筋 2C25+4C20 4C22+4C20(4/4) 2C22+2C16 2C18 实配钢筋面积 2238 2776 1162 509 纵筋最小配筋率 0.2% 1.1% 1.3% 0.55% 0.24% 5.4.2斜截面抗剪承载力计算 5.4.2.1验算截面尺寸 665-80=585 585/300=1.95<4 0.25×11.9×300×620=553.4 > 335.7 0.7×1.27×300×665=177.4 < 211.9 由此可见,截面尺寸符合要求,但均应按计算配置腹筋。 5.4.2.2计算所需腹筋 采用 双肢箍筋 =0.7×1.27×300×620+300×620×2×78.5/150 =360 > 211.9 > =295.8 > =335.7 满足要求。 5.4.3次梁两侧附加横向钢筋计算 次梁传来集中力 79.86+164.74=244.6 主次梁的高度差 700-550=150 附加箍筋布置的长度 2×150+3×250=1050 取附加箍筋 双肢箍,则在长度 内可布置附加箍筋排数 =1100/100=11 取 =12 次梁两侧各布置6排,共12排。附加钢筋的承载力为 =12×2×300×50.3=301.6 >F1=244.6 满足要求。 主梁边支座下设现浇垫块,砌体局部受压验算从略。 6纵向主梁的计算 6.1荷载设计值 楼板自重 25×0.08×2.4=4.8 水磨石地面 0.65×2.4=1.56 板底抹灰 17×0.01×2.4=0.41 恒载设计值 g=6.77×1.2=8.12 活荷载设计值 8×2.4×1.3=24.96 荷载设计值 g+q=33.1 6.2 计算简图 梁两端支承在砖墙上,支承长度为240 ,中间支承在400 400 的钢筋混凝土柱上如图四。墙、柱作为主梁的铰支座,主梁按连续梁计算。 计算跨度 边跨 Ln1=6.6-0.12-0.2=6.28m L01=a/2+b/2+ =6.28+0.12+0.2=6.6m≤1.025×6.28+0.2=6.64m 取6.6m 中间跨 ln2=6.6-0.4=6.2m L02= +b=6.2+0.4=6.6m≥1.05(6.6-0.4)=6.51m 取6.51m 因跨差小于10%,设计按照等跨连续梁计算内力,计算简图如图四。 6.3 弯矩、剪力计算 表8 纵向主梁弯矩值计算 截面 离左支座一跨中 离左支座二跨中 离左支座三跨中 离左端一支座B 离左端二支座C 离左端三支座D 离左端四支座E 系数 0.078 0.033 0.046 -0.105 -0.079 -0.079 -0.105 弯矩值 112.46 47.58 66.32 -151.39 -113.91 -113.91 -151.39 表9 纵向主梁剪力值计算 截面 VA VB左(右) VC左(右) VD左(右) VE左(右) VF 系数 0.394 -0.606/0.526 -0.474/0.5 -0.5/0.474 -0.526/-0.606 -0.394 剪力值 86.07 -132.39/114.91 -103.55/109.23 -109.23/103.35 -114.91/-132.39 -86.07 6.4 截面承载力计算 进行正截面受弯承载力计算时,考虑板的作用,跨中截面按T行截面计算,翼缘计算宽度取 7.2/3=2.4 < =7.1 ,取 2.4 计算, 700-35=665 。 支座截面按矩形截面计算。 表10 纵向主梁正截面抗弯能力计算 截面 边跨跨内 离左支座二跨中 离左支座三跨中 中间支座VMAX 112.46 47.58 66.32 -151.39 0.009 0.004 0.005 0.1 = 0.009 0.004 0.005 0.1 是否超筋 否 否 否 否 判断T形截面类型 T型 T型 T型 469.5 200.5 279.6 659.9 选配钢筋 2C18 2C12 2C14 2C18+1C14 拟实配钢筋面积 509 226 308 662.9 最小配筋率 0.2% 0.24% 0.1% 0.15% 0.3% 修正后实配钢筋 2C18 2C18 2C18 2C18+1C14 6.5 验算截面尺寸 h0=700-35=665 665-80=585 585/300=1.95<4 0.25×11.9×300×665=593.5 > 132.39 0.7×1.27×300×665=177.4 > 132.39 由此可见,截面承载力符合要求,仅需按构造要求配置腹筋 即可。 7绘制施工图 7.1 楼板结构施工图(见附页)。 7.2 梁结构施工图(见附页)。 参考文献 [1]李章政、熊峰.《建筑结构设计原理》.化学工业出版社.2009 [2]李碧雄、傅昶彬.《建筑结构设计》.中国电力出版社.2008 [3]中国建筑科学研究院.《建筑结构可靠度设计统一标准》.中国建筑工业出版社.2001 [4]中华人民共和国建设部.《建筑结构荷载规范》.中国建筑工业出版社.2012 [5]中华人民共和国建设部.《建筑抗震设计规范》.中国建筑工业出版社.2012 [6]中华人民共和国建设部.《混凝土结构设计规范》.中国建筑工业出版社.2012 [7]中华人民共和国建设部.《砌体结构设计规范》.中国建筑工业出版社.2012 [8]中华人民共和国建设部.《建筑结构荷载规范》.中国建筑工业出版社.2012 [9]中国建筑标准设计研究院.《国家建筑标准图集》.中国出版社.2012 [10李顺明.主编.混凝土结构设计规范算例 .中国工业建筑出版社,2003.10 [11]吴培明.主编.混凝土结构(上)第二版[.武汉理工大学出版社,2003,5 [12]彭少民.主编.混凝土结构(下)第二版 .武汉理工大学出版社,2004.4 [13]腾智明.主编.钢筋混凝土结构构件.清华大学出版社,2001.7 [14]张方.主编.实用建筑设计手册 .中国建筑工业出版社,1999,5 [15]R.Park and T.Paulay,Reinforced Concrete Structures,1999 [16姚谨英.主编.建筑施工技术(第四版).北京:中国建筑工业出版社,2012,8 [17]周青、赵晖.主编.建筑英语.华东理工大学出版社2008,8 [18]张毅.主编.铸造工艺(CAD)及其运用.北京:机械工业出版社1994,14-15 结语 在笔者写下这一页的时候,就是说我们小组的《梁板结构设计》已经圆满完成了,我们收获了成功、收获了喜悦、收获了感情,非常欣慰。能在这样的团队做事,是一件快事,给力的同学与和谐的气氛让人高兴和怀念。 我们从看书开始、从查规范开始、从整理基础材料开始,开会分工、讨论和修改书上过时和错误的地方、分析可能遇到的问、帮助解决个别难题,一步步走入设计,在互帮互助中一步步设计完成。在这个过程中,我们也不是一帆风顺的:有粗心大意带来的返工、有数据整理不完全引起的重算、有前后步骤交接落实不好造成的混乱,我们都挺过来了,大家任劳任怨、各尽所能,最终完成了本次课程设计。 当然,本次设计的完成,也有赖李老师老师的谆谆教导和无私教诲,还记得她忍着身体不适都给我们布置和讲解本课程设计,从参数选取到设计要点、从答疑解惑到提醒要注意的地方,可以说爱生如子、敬业不倦!在这里,笔者代表我们“华晨设计院”向李老师老师致上崇高的敬意和衷心的感谢。 从这次课程设计,我们明白:一个大学本科生,对待自己的专业、对待自己的工作,应该抱着一种求真务实的态度;当一个人独自面对专业知识上的困难时,应该着手用解决替代抱怨;当一个人成功抑或失败时,应该坦然面对;当一个人面对对手抑或陌生人时,应该去沟通和合作。对于我们来说,这些得到都是无价的。我想:在这一个星期中,我们很努力,也因为我们一直在努力。为了将自己的想法一点点地在现实世界中实现,虽然我们可能回避了一些小困难、虽然我们也许考虑得还不够精细、虽然有些问题直到现在我们都还未得到很好的解决,但是没关系,因为我们很高兴我们已经是一个团队,通过一起合作、一起探索、一起思考,总会进步的,胜利属于敢干的我们。 对于我们来说,做课程设计并不是第一次了!但这次我感到了一种强大的力量-----团队精神,它支撑着我们戒骄戒躁、坚持不懈、直到成功。通过设计,我们更加了解了新规范中修改的一些关于梁板设计的内容、梁板设计的步骤和方法、结构设计过程中要谨慎的地方、学习和实践的差距等,为今后的学习和工作都奠定了一定基础。笔者认为,我们除了要具备相当的知识储备和探索精神外,还需要队友之间的真诚合作,才是成功之道。同时坚信:在以后的工作道路上我们会做得越来越好,走得也越来越远! 路漫漫其修远兮,我们上下而求索! 由于能力有限,本设计尚有不足之处,恳请读者雅正。目前取得的成功,有赖李老师老师教而不倦的细心讲解和指导,在此笔者代表团队再次致上衷心的感谢,也感谢同学们这星期的辛苦和努力,让我们一起走得更辉煌,去做一名能说、能做、能合作的新时代大学生。
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