工程結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、目錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù). .31.1 設(shè)計(jì)題目. .31.2 氣象資料： .31.3 原始設(shè)計(jì)資料.31.4 其他資料. .32. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案.33. 高厚比驗(yàn)算.43.1 外縱墻. 53.2 內(nèi)縱墻. .53.3 橫墻高厚比驗(yàn)算. .54. 荷載統(tǒng)計(jì).54.1 恒載.64.2 活載. .65. 板的設(shè)計(jì).65.1 內(nèi)力計(jì)算. .75.2 配筋計(jì)算. .96. 梁的設(shè)計(jì). 106.1 內(nèi)力計(jì)算. .106.2 配筋計(jì)算. .11 縱筋的計(jì)算方法. 11 箍筋的計(jì)算方法.127. 墻柱設(shè)計(jì). 127.1 承重縱墻的驗(yàn)算. .127.2 承重橫墻. 148. 構(gòu)造柱、圈梁和過梁.168.1 構(gòu)造柱的

2、設(shè)置. 168.2 圈梁的設(shè)置.168.3 過梁. 16參考文獻(xiàn).19結(jié)論.18附錄1 建施圖.20附錄2 結(jié)施圖.321. 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)題目張家界旅游局辦公樓設(shè)計(jì)。平面尺寸不超過B×L=19m×30m；層高均為3.3m。本辦公樓包括了辦公室，大廳，衛(wèi)生間，樓梯。功能齊全，建筑平面布局合理。 1.2 氣象資料：1）屬北亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年均氣溫17，一月平均氣溫5.1，七月平均氣溫28。2歷年平均降水量為1400毫米。1.3 原始設(shè)計(jì)資料1）由勘測(cè)報(bào)告提供地質(zhì)資料：結(jié)構(gòu)所在地地面下0.70m0.35m 為耕植土，地面以下1.80m 左右即為中密粗砂層，地基承載力

3、標(biāo)準(zhǔn)值fk300kNm2；歷年最高水位為-2.60m 左右。2）該工程位于非地震區(qū)，不考慮抗震設(shè)防。3）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wok（及雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值）等荷載查荷載規(guī)范。4）結(jié)構(gòu)安全等級(jí)：二級(jí)。1.4 其他資料樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取3.0kN/m2，采用現(xiàn)澆樓蓋和屋蓋，不上人屋面。砌體材料采用MU15 磚、M15混合砂漿砌筑。2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)方案為四層砌體結(jié)構(gòu)方案，荷載較小。墻體、基礎(chǔ)等采用砌體結(jié)構(gòu)，樓蓋和屋蓋采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（1）基礎(chǔ)埋深根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，結(jié)構(gòu)所在地下0.7-0.35m 為耕植土，地面以下1.80m 左右為中密粗砂層，考慮到結(jié)構(gòu)的荷載以及之后的計(jì)算取-1.50m為基礎(chǔ)底部標(biāo)高

4、較為合理。取承載力特征值 fak=300KN/m2（2）樓蓋及屋蓋的選擇屋蓋和樓蓋采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，這些都有利于結(jié)構(gòu)整體性的保證。混凝土強(qiáng)度采用C25。（3）墻體截面尺寸及材料選擇墻體承重方案是縱橫墻混合承重方案，承重墻體截面尺寸當(dāng)采用普通燒結(jié)磚時(shí)，不應(yīng)小于240mm，初步擬定各層墻體厚度均采用240mm，并采用Mu15 磚，M15 混合砂漿砌筑（經(jīng)計(jì)算后再視需要是否調(diào)整）。（4）靜力計(jì)算方案根據(jù)房屋的屋蓋或樓蓋的類別和橫墻間距來確定。橫墻最大間距S=6.0m<32m，樓蓋類型為一類，故確定其房屋靜力計(jì)算方案為剛性方案。剛性方案房屋的橫墻尚應(yīng)滿足如下要求：橫墻中開有洞口時(shí)，洞口的水平截

5、面積不超過橫墻截面積的50%橫墻厚度不小于180mm單層房屋的橫墻長(zhǎng)度不宜小于其高度，多層房屋的橫墻長(zhǎng)度不宜小于H/2（H為橫墻總高度）。 本辦公樓設(shè)計(jì)方案里，橫墻只在走廊處開洞，顯然洞口的水平截面積不超過橫墻截面積的50%，且墻厚都大于180mm，滿足條件。同時(shí)，橫墻長(zhǎng)度為18.9m，顯然不小于H/2=6.6m。3. 高厚比驗(yàn)算選擇具有代表性的墻體進(jìn)行驗(yàn)算。 靜力計(jì)算方案的確定：因最大橫墻間距s=6.0m，樓（屋）蓋為現(xiàn)澆式鋼筋砼樓（屋）蓋，故房屋的靜力計(jì)算方案為剛性方案。允許高厚比，查表得：MU15，M15時(shí)，=26。承重墻高H=3.3m。由于均為承重墻，故 外縱墻高厚比驗(yàn)算（底層外縱墻最

6、為不利，墻高從基礎(chǔ)頂面算起）S1=6.0m2H=9.6m，墻體的計(jì)算高度： ，墻厚0.24m。開洞的影響 ：高厚比驗(yàn)算：（滿足要求）； 內(nèi)縱墻高厚比驗(yàn)算墻體的計(jì)算高度同外縱墻，開洞的影響：高厚比驗(yàn)算：（滿足要求）；橫墻高厚比驗(yàn)算無開洞外橫墻： S=8.1m>2H=6.6m，計(jì)算高度?。M足要求）開洞橫墻：S=2.7m<H=3.3m,，查表，則開洞橫墻的計(jì)算高度開洞的影響： （滿足要求）故墻體的高厚比滿足要求。4. 荷載統(tǒng)計(jì)4.1 板（KN/m2）屋面板的做法： 屋面保溫、防水層、二氈三油撒鋪綠豆砂、刷冷底子油 1、75鋼筋混泥土板80厚 25x0.08=215厚混合砂漿打底 17x

7、0.015=0.255吊頂 0.2 gk=4.21樓面板的做法：水磨石面層 0.65鋼筋混泥土板80厚 80x25=215厚混合砂漿打底 17x0.015=0.255吊頂 0.2 gk=3.114. 2 活載（KN/m2）不上人屋面 0.5 樓板 3.0該房屋的層高小于4m，且總高小于18m，不考慮風(fēng)荷載的影響。5. 板的設(shè)計(jì)一、確定各構(gòu)件的尺寸、確定梁的跨度為,板的跨度為。、按高跨比條件，當(dāng)時(shí)，滿足剛度要求，可不驗(yàn)算撓度。對(duì)于民用建筑的樓蓋板，要求，取板厚3、次梁的截面高度應(yīng)滿足 ，取 則，取。二、樓板的設(shè)計(jì)（按塑性內(nèi)力重分布計(jì)算）：1、荷載計(jì)算：板的恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 取1m寬板帶計(jì)算： 水磨

8、石面層 80mm鋼筋混凝土板 15mm板底混合砂漿 吊頂 恒載： 活載： 活荷載起控制作用，恒荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.2，活荷載分項(xiàng)系數(shù)1.4。于是板的設(shè)計(jì)值總值： = 2、確定板的計(jì)算簡(jiǎn)圖次梁截面為，現(xiàn)澆板在墻上的支承長(zhǎng)度不小于100mm，取板在墻上的支承長(zhǎng)度為240mm。按塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)，板的計(jì)算邊跨： ，中跨： 板為多跨連續(xù)板，對(duì)于跨數(shù)超過五跨的等截面連續(xù)板，其各跨受荷相同，且跨差不超過10%時(shí)，均可按五跨等跨度連續(xù)板計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖：3、內(nèi)力計(jì)算及配筋：由可計(jì)算出、，計(jì)算結(jié)果如下表：截面位置1B2C1/11-1/111/16-1/14由題知：則，根據(jù)各跨跨中及支座彎矩可列表計(jì)算如下：

9、截面1B2CM（）4.40-4.272.852.28-3.26-2.610.109-0.0950.0690.055-0.073-0.059As=fcbh0/fy（mm2）371323235187249201選鋼筋8.21408.21508200（6150）8200（6140）實(shí)際配筋370mm2317mm2252mm2（188 mm2）252mm2（202 mm2）對(duì)四周與梁整澆的單向板跨中和中間支座處，彎矩可減少20%，也可直接采用鋼筋面積折減，即將非折減處的鋼筋面積乘以0.8，這樣計(jì)算簡(jiǎn)便些，且誤差不大，偏于安全4、確定各種構(gòu)造鋼筋：分布筋選用6300。嵌入墻內(nèi)的板面附加鋼筋選用6200。

10、板角構(gòu)造鋼筋:選用6200,雙向配置板四角的上部。二、屋板的設(shè)計(jì)（按塑性內(nèi)力重分布計(jì)算）：1、荷載計(jì)算：板的恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 取1m寬板帶計(jì)算： 屋面保溫、防水層 120mm鋼筋混凝土板 15mm板底混合砂漿 吊頂 恒載： 活載： 恒荷載起控制作用，恒荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35，活荷載分項(xiàng)系數(shù)1.4。于是板的設(shè)計(jì)值總值：= 2、確定板的計(jì)算簡(jiǎn)圖次梁截面為，現(xiàn)澆板在墻上的支承長(zhǎng)度不小于100mm，取板在墻上的支承長(zhǎng)度為240mm。按塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)，板的計(jì)算邊跨： ，中跨： 板為多跨連續(xù)板，對(duì)于跨數(shù)超過五跨的等截面連續(xù)板，其各跨受荷相同，且跨差不超過10%時(shí)，均可按五跨等跨度連續(xù)板計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下

11、圖：3、內(nèi)力計(jì)算及配筋：由可計(jì)算出、，計(jì)算結(jié)果如下表：截面位置1B2C1/11-1/111/16-1/14由題知：則，根據(jù)各跨跨中及支座彎矩可列表計(jì)算如下：截面1B 2 CM（）3.54-3.442.30-2.620.086-0.0770.055-0.059As=fcbh0/fy（mm2）292262187201選鋼筋81508.22006.51506.5150實(shí)際配筋302mm2264mm2199mm2199 mm2對(duì)四周與梁整澆的單向板跨中和中間支座處，彎矩可減少20%，也可直接采用鋼筋面積折減，即將非折減處的鋼筋面積乘以0.8，這樣計(jì)算簡(jiǎn)便些，且誤差不大，偏于安全4、確定各種構(gòu)造鋼筋：分

12、布筋選用6300。嵌入墻內(nèi)的板面附加鋼筋選用6200。板角構(gòu)造鋼筋:選用6200,雙向配置板四角的上部。5、繪制板的配筋示意圖：采用雙層雙向配筋,詳見板的配筋圖.6. 梁的設(shè)計(jì)該房屋樓面的荷載設(shè)計(jì)值為24.82kNm，而屋面處的荷載設(shè)計(jì)值為20.64 kNm，因此進(jìn)行梁的配筋計(jì)算時(shí)，以樓面進(jìn)行配筋計(jì)算，屋面處采用同樣的配筋。梁的設(shè)計(jì)（按塑性內(nèi)力重分布計(jì)算）。1、梁的支承情況： 2、荷載計(jì)算： 由樓板傳來： 次梁自重： 1.2×25×0.25×（0.5-0.08）=3.15 次梁粉刷重 恒載： 活載： 設(shè)計(jì)值總值： = 3、確定計(jì)算跨度及計(jì)算簡(jiǎn)圖。塑性內(nèi)力重分布計(jì)算

13、時(shí)，其計(jì)算跨度： 中跨： 邊跨： 因跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)梁計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：3、內(nèi)力計(jì)算：由可計(jì)算出、，計(jì)算結(jié)果如下表：截面位置1B2C1/11-1/111/16-1/14由可計(jì)算出、，計(jì)算結(jié)果如下表：截面位置0.450.600.550.55V=v(g+q)ln (KN)4、截面承載力計(jì)算：均按矩形截面進(jìn)行計(jì)算，取保護(hù)層厚度35mm，則有效高度梁正截面承載力計(jì)算見下表：截 面1B2C彎矩M78.01-76.4351.47-58.82 0.130-0.1120.083-0.088As=fcbh0/fy599516383406選用鋼筋4 142 14+2 123 12+ 103 12

14、+ 10實(shí)際鋼筋截面面積（mm2）615534417.5417.5梁斜截面承載力計(jì)算見下表：截 面ACV64.3385.7878.6378.63 ， 截面滿足要求Asv/s=0.24ftb/fyv按構(gòu)造配箍筋箍筋肢數(shù)、直徑26262626S（mm）2002002002007. 墻體承載力驗(yàn)算1至4層擬采用相同的墻厚，承重墻厚為240mm，同樣強(qiáng)度等級(jí)的磚和砂漿，因此最不利的承壓位置在底層，對(duì)底層的墻體進(jìn)行承壓和局部受壓的驗(yàn)算。在縱橫墻交接處設(shè)置構(gòu)造柱，尺寸為240×240mm。一、外縱墻的承載力驗(yàn)算選定計(jì)算單元 選取最不利窗間墻，因各層均采用240mm墻，因此只需驗(yàn)算底層的墻體承載力

15、。 最不利窗間墻垛的選擇墻垛長(zhǎng)度/mm1500負(fù)載面積A/m3.0×1.35 荷載計(jì)算 屋蓋恒荷載 4.21 屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.5 設(shè)計(jì)值：（由恒荷載控制）=1.35×4.21×3.0×1.35+1.4×0.5×3.0×1.35 =25.85KN樓蓋恒荷載 3.11 活載 3.0設(shè)計(jì)值：（由可變荷載控制）=1.2×3.11×3.0×1.35+1.4×3.0×3.0×1.35 =32.12KN 計(jì)算每層墻體自重時(shí)，應(yīng)扣除窗口面積，加上窗自重，考慮抹灰每層墻自重標(biāo)準(zhǔn)

16、值為：0.24×（3.3×3.01.5×1.5）×19+0.04×（3.3×3.01.5×1.5）×20+1.5×1.5×0.3=41.68KN設(shè)計(jì)值：（由可變荷載控制） 41.68×1.2=50.02KN內(nèi)力計(jì)算底層高厚比 e=0查表得影響系數(shù)=0.77底層N=25.85+3x32.12+4x50.02=322.29KNNc=Af=0.77x3.0x0.24x2.79x103=1546.78KN N<NC 滿足要求二、內(nèi)縱墻的承載力驗(yàn)算 選定計(jì)算單元 選取最不利兩門洞之間的墻

17、最不利窗間墻垛的選擇墻垛長(zhǎng)度/mm1650負(fù)載面積A/m2.7×1.35 荷載計(jì)算 屋蓋恒荷載 4.21 屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.5 設(shè)計(jì)值：（由恒荷載控制）=1.35×4.21×2.7×1.35+1.4×0.5×2.7×1.35 =23.27KN樓蓋恒荷載 3.11 活載 3.0設(shè)計(jì)值：(由可變荷載控制)=1.2×3.11×2.7×1.35+1.4×3.0×2.7×1.35=28.91KN計(jì)算每層墻體自重時(shí)，應(yīng)扣除窗口面積，加上窗自重，考慮抹灰每層墻的自重標(biāo)準(zhǔn)值為：

18、0.24×3.3×2.71.05×2.1）×19+0.04×（3.3×2.71.05×2.1×20+1.05×2.1×0.2=36.38KN設(shè)計(jì)值： (由可變荷載控制) 36.38×1.2 =43.66KN內(nèi)力計(jì)算e=0高厚比 影響系數(shù)=0.77底層N=23.27+3x28.91+4x43.66=284.64KNNc=Af=0.77x2.7x0.24x2.79x103=1392.1KN N<NC 滿足要求三、（1）外橫墻的承載力驗(yàn)算選定計(jì)算單元 選取2.7m墻寬作為計(jì)算單元。 荷

19、載計(jì)算 屋蓋恒荷載 4.21 屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.5 設(shè)計(jì)值： 由可變荷載控制：=1.2×4.21×6.02×2.7+1.4×0.5×6.02×2.7 =46.59KN樓蓋恒荷載 3.11 活載 3.0設(shè)計(jì)值： 由可變荷載控制：=1.2×3.11×6.02×2.7+1.4×3.0×6.02×2.7=64.25KN梁及梁上抹灰：25×（0.5-0.08）×0.25×6.02+20×(0.02×0.25+2×0.5&#

20、215;0.02)×6.02=11.25KN設(shè)計(jì)值：（由可變荷載控制） 11.25×1.2 =13.5KN 每層墻的自重：0.24×3.3×2.7×19+0.04×3.3×2.7×20=47.76 KN 設(shè)計(jì)值：（由可變荷載控制） 1.2×47.76=57.32KN內(nèi)力計(jì)算 應(yīng)取墻頂截面以及墻底截面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。1） 對(duì)于截面：Nl為本層兩端荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的支承壓力，No為上部傳來的軸向力設(shè)計(jì)值。Nl=64.25+11.26=75.51KN, No=46.59+2×64.25+3×57

21、.31+2×11.26=369.54KN a0=10 =134mm<h=240mm, 取a0=134mm則eh=0.05， 查表得=0.67N=No+Nl=75.51+369.54=445.05KN所以N< 滿足要求2）對(duì)于截面： N=No+Nl=75.51+369.54=445.05KN 由e=0 ，查表得=0.78 所以N< 滿足要求（2）梁端局部受壓驗(yàn)算 梁端底面壓應(yīng)力圖形完整系數(shù)： 梁有效支撐長(zhǎng)度：a0=10 =133.87mm<a=240mm 梁端局部受壓面積： 局部抗壓強(qiáng)度計(jì)算面積 上部荷載的折減系數(shù)： 砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)所以局部受壓滿足要求

22、。四、內(nèi)承重橫墻的承載力驗(yàn)算選定計(jì)算單元 選取2.7m墻寬作為計(jì)算單元。 荷載計(jì)算 屋蓋恒荷載 4.21 屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.5 設(shè)計(jì)值：（由可變荷載控制）=1.2×4.21×6.0×2.7+1.4×0.5×6.0×2.7 =93.18KN樓蓋恒荷載 3.11 活載 3.0設(shè)計(jì)值：（由可變荷載控制）=1.2×3.11×6.0×2.7+1.4×3.0×6.0×2.7=128.50KN梁及梁上抹灰：25×（0.5-0.08）×0.25×6.0+20

23、×(0.02×0.25+2×0.5×0.02）×6.0=18.75KN設(shè)計(jì)值：(由可變荷載控制) 18.75×1.2 =22.5KN 每層墻體自重:0.24×3.3×2.7×19+0.04×3.3×2.7×20=47.76KN 設(shè)計(jì)值：（由可變荷載控制） 47.76×1.2=57.31KN內(nèi)力計(jì)算 則N=93.18+3×128.5+4×22.5+4×57.31=797.92KN 由 及e=0查表得影響系數(shù)=0.78Nc=Af103=14

24、10.18kN N<NC 滿足要求8. 構(gòu)造柱、圈梁和過梁8.1 構(gòu)造柱的設(shè)置本辦公樓位于非地震區(qū)，不考慮抗震要求。該房屋共 4 層。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)選取構(gòu)造柱的截面尺寸柱截面尺寸取240×240mm，縱筋412 箍筋6200 混凝土C25。在離圈梁上下不小于1/6 層高具或450mm 范圍內(nèi)，箍間距100mm。筋需加密至體位置為：外墻四角；大房間內(nèi)外交界處；隔開間橫墻（軸線）與外墻交接處；山墻與內(nèi)縱墻交接處；樓梯間四角。8.2 圈梁的設(shè)置（1）基礎(chǔ)圈梁基礎(chǔ)圈梁截面尺寸取240mm×300mm,配筋612 (上下各312)，箍筋為6200，圈梁頂面標(biāo)高位于-0.600m

25、處。各構(gòu)造柱的縱向鋼筋均錨入基礎(chǔ)圈梁內(nèi)。（2）樓面圈梁圈梁設(shè)置的位置為每層樓蓋的外墻和內(nèi)縱墻處；構(gòu)造柱對(duì)應(yīng)部位橫墻；樓蓋間距不大于15m 的橫墻。各軸線縱橫墻圈梁置于預(yù)制板底，截面尺寸為240mm×250mm，配筋按構(gòu)造進(jìn)行配筋，選412，箍筋6200。8.3 過梁各門窗洞口處過梁一律采用鋼筋混凝土過梁，過梁的支承長(zhǎng)度取為 240mm。根據(jù)洞口尺寸分別為1000mm,1200mm,1800mm,2100mm,3000mm 五種類型，對(duì)1000mm，1500mm 的洞口梁取h=120mm；對(duì)1800mm 和2400mm,3000mm 的洞口梁取180mm；并根據(jù)梁上墻體荷載配筋，混凝土等級(jí)為C20?？刹辉O(shè)置梁墊，但圈梁應(yīng)與相應(yīng)樓面澆成整體。 參考文獻(xiàn)：1 中小學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ99-2006北京：中國建筑工業(yè)出版社，20062 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50003-2001北京