課程設計(房屋建筑學、鋼筋混凝土結構、基礎工程)

1、大作業(yè)：1.繪圖說明散水的做法，注明材料層次和必要尺寸（散水寬度及坡度）。（ 10 分）答：2.樓梯設計（建筑設計）1）在設計樓梯踏步寬度時，當樓梯間深度受到限制，致使踏面寬不足，該如何處理？文字配合繪圖說明。 （10 分）答：為保證踏面有足夠尺寸而又不增加總進深，可以采用挑踏口獲將踢面向外傾斜的辦法，使踏面實際寬度增加。一般踏口的出挑長為2025 毫米。以這兩種形式來解決樓梯踏步的問題第一個 傾斜的尺寸 2025mm挑檐的那個不能大于20mm，大于 20mm 后容易損壞第二個挑檐的那個不能大于20mm，大于 20mm 后容易損壞2）如建筑物底層中間休息平臺下設有對外出入口，在底層樓梯處通常的

2、處理方式有哪幾種？文字配合繪圖說明。 （20 分）答：當樓梯間的平臺下要作為主要入口時，為了增加入口的高度，有以下幾種處理方法：一、增加室內外高差；二、底層采用不等跑；三、既增加室內外高差又采用不等跑；四、底層采用單跑。最好的處理方法是第一種， 因為增加室內外高差可以提高底層的防潮能力，增加底層住戶的安全感，對于梯段的尺度只有一種，便于設計與施工。3.設計框架柱下獨立基礎，已知柱的截面尺寸為300mm*400mm ，基礎底面尺寸為 1.6m*2.4m, 距室外地面及柱底面分別為1.0m 和 0.6m。作用在柱底的荷載效應基本組合設計值為：F=950kN （軸力）， M=108kN ·

3、 m（彎矩） , V=18kN （剪力）。材料選用： C20 混凝土， HPB235 鋼筋，并根據設計結果繪制基礎配筋示意圖（用直尺、鉛筆手工繪圖）。（ 40 分）（參考資料：混凝土結構或基礎工程教材中柱下獨立基礎設計 部分的內容）解題思路和提示：1）計算基底凈反力（即最大、最小凈反力）2）確定基礎高度，進行柱邊基礎截面抗沖切驗算和變階處抗沖切驗算3）進行配筋計算。最后的基礎配筋示意圖如下所示（供參考）答： 一、設計依據建筑地基基礎設計規(guī)范(GB50007- 2002) ；混凝土結構設計規(guī)范(GB50010- 2010) 二、示意圖三、計算信息構件編號 : JC-1計算類型 :驗算截面尺寸1.

4、 幾何參數：臺階數 n=2 ；矩形柱寬：bc=400mm； 矩形柱高 hc=300mm基礎高度h1=350mm基礎高度h2=250mm一階長度 b1=600mmb2=400mm一階寬度 a1=400mma2=250mm二階長度 b3=600mmb4=400mm二階寬度 a3=400mma4=250mm2.材料信息C20 ft_b=1.10N/mm 2fc_b=9.6N/mm2基礎混凝土等級 :柱混凝土等級 :C20 ft_c=1.10N/mm 2fc_c=9.6N/mm2鋼筋級別 : HPB300 fy=270N/mm23.計算信息結構重要性系數 :o=1.0 ；基礎埋深 :dh=1.300m

5、；縱筋合力點至近邊距離 :as=50mm；基礎及其上覆土的平均容重: =20.000kN/m3最小配筋率 : min=0.100%4. 作用在基礎頂部荷載標準組合值F=950.000kN；Mx=0.000kN*m；My=108.000kN*mVx=18.000kN；Vy=0.000kN；ks=1.35；Fk=F/ks=950.000/1.35=703.704kN；Mxk=Mx/ks=0.000/1.35=0.000kN*m；Myk=My/ks=108.000/1.35=80.000kN*m ； Vxk=Vx/ks=18.000/1.35=13.333kN Vyk=Vy/ks=0.000/1.3

6、5=0.000kN5. 修正后的地基承載力特征值 fa=120.000kPa四、計算參數1. 基礎總長 Bx=b1+b2+b3+b4+bc=0.600+0.400+0.600+0.400+0.400=2.400m2. 基礎總寬 By=a1+a2+a3+a4+hc=0.400+0.250+0.400+0.250+0.300=1.600m A1=a1+a2+hc/2=0.400+0.250+0.300/2=0.800m A2=a3+a4+hc/2=0.400+0.250+0.300/2=0.800m B1=b1+b2+bc/2=0.600+0.400+0.400/2=1.200m B2=b3+b4

7、+bc/2=0.600+0.400+0.400/2=1.200m3. 基礎總高 H=h1+h2=0.350+0.250=0.600m4. 底板配筋計算高度 ho=h1+h2-as=0.350+0.250-0.050=0.550m5. 基礎底面積 A=Bx*By=2.400*1.600=3.840m 26. Gk= *Bx*By*dh=20.000*2.400*1.600*1.300=99.840kN G=1.35*Gk=1.35*99.840=134.784kN五、計算作用在基礎底部彎矩值Mdxk=Mxk-Vyk*H=0.000-0.000*0.600=0.000kN*mMdyk=Myk+Vx

8、k*H=80.000+13.333*0.600=88.000kN*mMdx=Mx-Vy*H=0.000-0.000*0.600=0.000kN*mMdy=My+Vx*H=108.000+18.000*0.600=118.800kN*m六、地基凈反力exk=Mdyk/(Fk+Gk)=88.000/(703.704+99.840)=0.110m 因 |exk| Bx/6=0.400m x 方向小偏心 ,由公式【 5.2.2 -2 】和【 5.2.2 -3 】推導2=(703.704+99.840)/3.840+6*|88.000|/(2.400 2*1.600)=266.548kPa Pkmin_

9、x=(Fk+Gk)/A-6*|Mdyk|/(Bx 2*By)=(703.704+99.840)/3.840-6*|88.000|/(2.4002*1.600)=151.965kPa七、基礎沖切驗算1. 計算基礎底面反力設計值1.1計算 x 方向基礎底面反力設計值ex=Mdy/(F+G)=118.800/(950.000+134.784)=0.110m因 ex Bx/6.0=0.400m x 方向小偏心 Pmax_x=(F+G)/A+6*|Mdy|/(Bx 2*By)=(950.000+134.784)/3.840+6*|118.800|/(2.400 2*1.600)=359.840kPa P

10、min_x=(F+G)/A-6*|Mdy|/(Bx 2*By)=(950.000+134.784)/3.840-6*|118.800|/(2.4002*1.600)=205.152kPa1.2計算 y 方向基礎底面反力設計值ey=Mdx/(F+G)=0.000/(950.000+134.784)=0.000m因 ey By/6=0.267y 方向小偏心2=(950.000+134.784)/3.840+6*|0.000|/(1.600 2*2.400)=282.496kPa Pmin_y=(F+G)/A-6*|Mdx|/(By 2*Bx)=(950.000+134.784)/3.840-6*|

11、0.000|/(1.600 2*2.400)=282.496kPa 1.3 因 Mdx=0 并且 Mdy0Pmax=Pmax_x=359.840kPaPmin=Pmin_x=205.152kPa1.4計算地基凈反力極值Pjmax=Pmax-G/A=359.840-134.784/3.840 =324.740kPa2. 驗算柱邊沖切YH=h1+h2=0.600m, YB=bc=0.400m, YL=hc =0.300mYB1=B1=1.200m, YB2=B2=1.200m, YL1=A1=0.800m, YL2=A2 =0.800m YHo=YH-as=0.550m2.1因 (YH800) h

12、p=1.02.2 x方向柱對基礎的沖切驗算x 沖切位置斜截面上邊長bt=YB =0.400mx 沖切位置斜截面下邊長bb=YB+2*YHo =1.500mx 沖切不利位置bm=(bt+bb)/2=(0.400+1.500)/2 =0.950mx 沖切面積2,(YL2-YL/2-ho)*(YB+2*ho)+(YL2Alx=max(YL1-YL/2-ho)*(YB+2*ho)+(YL1-YL/2-ho)-YL/2-ho)22,(0.800=max(0.800-0.300/2-0.550)*(0.400+2*0.550)+(0.800-0.300/2-0.550)-0.300/2-0.550)*(0

13、.400+2*0.550)+(0.800-0.300/2-0.550)2)=max(0.160,0.160) =0.160m2x 沖切截面上的地基凈反力設計值Flx=Alx*Pjmax=0.160*324.740=51.958kN o*Flx=1.0*51.958=51.96kN o*Flx 0.7* hp*ft_b*bm*YHo (6.5.5-1) =0.7*1.000*1.10*950*550 =402.32kNx 方向柱對基礎的沖切滿足規(guī)范要求 2.3 y 方向柱對基礎的沖切驗算y 沖切位置斜截面上邊長at =YL =0.300my 沖切位置斜截面下邊長ab=YL+2*YHo =1.40

14、0my 沖切截面上的地基凈反力設計值Fly=Aly*Pjmax=0.000*324.740 =0.000kN o*Fly=1.0*0.000=0.00kN o*Fly 0.7* hp*ft_b*am*YHo (6.5.5-1) =0.7*1.000*1.10*850*550 =359.97kNy 方向柱對基礎的沖切滿足規(guī)范要求3. 驗算 h2 處沖切YH=h2=0.250m ； YB=bc+b2+b4=1.200m； YL=hc+a2+a4=0.800m YB1=B1=1.200m, YB2=B2=1.200m, YL1=A1=0.800m, YL2=A2=0.800m YHo=YH-as=0

15、.200m3.1因 (YH800)hp=1.03.2 x方向變階處對基礎的沖切驗算因 YL/2+ho>=YL1 和 YL/2+h0>=YL2x 方向基礎底面外邊緣位于沖切破壞錐體以內,不用計算 x 方向的柱對基礎的沖切驗算3.3 y方向變階處對基礎的沖切驗算y沖切位置斜截面上邊長at=YL=0.800my沖切位置斜截面下邊長ab=YL+2*YHo=1.200my 沖切面積 Aly=max(YB1-YB/2-ho)*(YL1+YL2),(YB2-YB/2-ho)*(YL1+YL2) =max(1.200-1.200/2-0.550)*(0.800+0.800000),(1.200-1

16、.200/2-0.550)*(0.800+0.800000)=max(0.080,0.080)=0.080m2y 沖切截面上的地基凈反力設計值Fly=Aly*Pjmax=0.080*324.740=25.979kN o*Fly=1.0*25.979=25.98kN o*Fly 0.7* hp*ft_b*am*YHo (6.5.5-1) =0.7*1.000*1.10*1000*200 =154.00kNy 方向變階處對基礎的沖切滿足規(guī)范要求九、基礎受彎計算因 Mdx0 Mdy=0 并且 ey<By/6=0.267m y 方向單向受壓且小偏心a=(By-bc)/2=(1.600-0.400

17、)/2=0.600m P=(By-a)*(Pmax-Pmin)/By)+Pmin =(1.600-0.600)*(359.840-205.152)/1.600)+205.152 =301.832kPa MI_1=1/48*(Bx-bc) 2*(2*By+hc)*(Pmax+Pmin-2*G/A)2=1/48*(2.400-0.400)*(2*1.600+0.300)*(359.840+205.152-2*134.784/3.840)MII_1=1/12*a 2*(2*Bx+bc)*(Pmax+P-2*G/A)+(Pmax-P)*Bx)=1/12*0.600 2*(2*2.400+0.400)*

18、(359.840+301.832-2*134.784/3.840)+(359.840 -301.832)*2.400) =96.45kN*ma=(By-bc-a2-a4)/2=(1.600-0.400-0.250-0.250)/2 =0.350m因 Mdx0 Mdy=0 并且 ey<By/6=0.267m y 方向單向受壓且小偏心 P=(By-a)*(Pmax-Pmin)/By)+Pmin =(1.600-0.350)*(359.840-205.152)/1.600)+205.152 =326.002kPa MI_2=1/48*(Bx-bc-b2-b4) 2*(2*By+hc+a2+a4

19、)*(Pmax+Pmin-2*G/A)=1/48*(2.400-0.400-0.400-0.400)2*(2*1.600+0.300+0.250+0.250)*(359.840+20 5.152-2*134.784/3.840) =59.38kN*mMII_2=1/12*a 2*(2*Bx+bc+b2+b4)*(Pmax+P-2*G/A)+(Pmax-P)*Bx)=1/12*0.350 2*(2*2.400+0.400+0.400+0.400)*(359.840+326.002-2*134.784/3.8 40)+(359.840-326.002)*2.400) =38.54kN*m十、計算配

20、筋10.1 計算 AsxAsx_1=o*MI_1/(0.9*(H-as)*fy)=1.0*144.31*10 6/(0.9*(600.000-50.000)*270) =1079.8mm2Asx_2=o*MI_2/(0.9*(H-h2-as)*fy)=1.0*59.38*10 6/(0.9*(600.000-250.000-50.000)*270) =814.5mm2Asx1=max(Asx_1, Asx_2) =max(1079.8, 814.5) =1079.8mm2Asx=Asx1/By=1079.8/1.600=675mm2/m2Asx=max(Asx, min*H*1000)=max

21、(675, 0.100%*600*1000) =675mm/m選擇鋼筋212160, 實配面積為 707mm/m。10.2 計算 Asy6 /(0.9*(600.000-50.000)*Asy_1=o*MII_1/(0.9*(H-as)*fy) =1.0*96.45*10270)=721.6mm2Asy_2=o*MII_2/(0.9*(H-h2-as)*fy)62=1.0*38.54*10 /(0.9*(600.000-250.000-50.000)*270) =634.4mmAsy1=max(Asy_1, Asy_2)=max(721.6, 634.355)=721.6mm 2 Asy=Asy1/Bx=72