工程结构课程设计

1、目录1. 设计任务. .31.1 设计题目. .31.2 气象资料： .31.3 原始设计资料.31.4 其他资料. .32. 结构设计方案.33. 高厚比验算.43.1 外纵墙. 53.2 内纵墙. .53.3 横墙高厚比验算. .54. 荷载统计.54.1 恒载.64.2 活载. .65. 板的设计.65.1 内力计算. .75.2 配筋计算. .96. 梁的设计. 106.1 内力计算. .106.2 配筋计算. .11 纵筋的计算方法. 11 箍筋的计算方法.127. 墙柱设计. 127.1 承重纵墙的验算. .127.2 承重横墙. 148. 构造柱、圈梁和过梁.168.1 构造柱的

2、设置. 168.2 圈梁的设置.168.3 过梁. 16参考文献.19结论.18附录1 建施图.20附录2 结施图.321. 设计任务1.1 设计题目张家界旅游局办公楼设计。平面尺寸不超过B×L=19m×30m；层高均为3.3m。本办公楼包括了办公室，大厅，卫生间，楼梯。功能齐全，建筑平面布局合理。 1.2 气象资料：1）属北亚热带季风性湿润气候，年均气温17，一月平均气温5.1，七月平均气温28。2历年平均降水量为1400毫米。1.3 原始设计资料1）由勘测报告提供地质资料：结构所在地地面下0.70m0.35m 为耕植土，地面以下1.80m 左右即为中密粗砂层，地基承载力

3、标准值fk300kNm2；历年最高水位为-2.60m 左右。2）该工程位于非地震区，不考虑抗震设防。3）风荷载标准值Wok（及雪荷载标准值）等荷载查荷载规范。4）结构安全等级：二级。1.4 其他资料楼面活荷载标准值取3.0kN/m2，采用现浇楼盖和屋盖，不上人屋面。砌体材料采用MU15 砖、M15混合砂浆砌筑。2. 结构设计方案本设计方案为四层砌体结构方案，荷载较小。墙体、基础等采用砌体结构，楼盖和屋盖采用现浇钢筋混凝土结构。（1）基础埋深根据地质勘察报告，结构所在地下0.7-0.35m 为耕植土，地面以下1.80m 左右为中密粗砂层，考虑到结构的荷载以及之后的计算取-1.50m为基础底部标高

4、较为合理。取承载力特征值 fak=300KN/m2（2）楼盖及屋盖的选择屋盖和楼盖采用现浇钢筋混凝土，这些都有利于结构整体性的保证。混凝土强度采用C25。（3）墙体截面尺寸及材料选择墙体承重方案是纵横墙混合承重方案，承重墙体截面尺寸当采用普通烧结砖时，不应小于240mm，初步拟定各层墙体厚度均采用240mm，并采用Mu15 砖，M15 混合砂浆砌筑（经计算后再视需要是否调整）。（4）静力计算方案根据房屋的屋盖或楼盖的类别和横墙间距来确定。横墙最大间距S=6.0m<32m，楼盖类型为一类，故确定其房屋静力计算方案为刚性方案。刚性方案房屋的横墙尚应满足如下要求：横墙中开有洞口时，洞口的水平截

5、面积不超过横墙截面积的50%横墙厚度不小于180mm单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于H/2（H为横墙总高度）。 本办公楼设计方案里，横墙只在走廊处开洞，显然洞口的水平截面积不超过横墙截面积的50%，且墙厚都大于180mm，满足条件。同时，横墙长度为18.9m，显然不小于H/2=6.6m。3. 高厚比验算选择具有代表性的墙体进行验算。 静力计算方案的确定：因最大横墙间距s=6.0m，楼（屋）盖为现浇式钢筋砼楼（屋）盖，故房屋的静力计算方案为刚性方案。允许高厚比，查表得：MU15，M15时，=26。承重墙高H=3.3m。由于均为承重墙，故 外纵墙高厚比验算（底层外纵墙最

6、为不利，墙高从基础顶面算起）S1=6.0m2H=9.6m，墙体的计算高度： ，墙厚0.24m。开洞的影响 ：高厚比验算：（满足要求）； 内纵墙高厚比验算墙体的计算高度同外纵墙，开洞的影响：高厚比验算：（满足要求）；横墙高厚比验算无开洞外横墙： S=8.1m>2H=6.6m，计算高度取（满足要求）开洞横墙：S=2.7m<H=3.3m,，查表，则开洞横墙的计算高度开洞的影响： （满足要求）故墙体的高厚比满足要求。4. 荷载统计4.1 板（KN/m2）屋面板的做法： 屋面保温、防水层、二毡三油撒铺绿豆砂、刷冷底子油 1、75钢筋混泥土板80厚 25x0.08=215厚混合砂浆打底 17x

7、0.015=0.255吊顶 0.2 gk=4.21楼面板的做法：水磨石面层 0.65钢筋混泥土板80厚 80x25=215厚混合砂浆打底 17x0.015=0.255吊顶 0.2 gk=3.114. 2 活载（KN/m2）不上人屋面 0.5 楼板 3.0该房屋的层高小于4m，且总高小于18m，不考虑风荷载的影响。5. 板的设计一、确定各构件的尺寸、确定梁的跨度为,板的跨度为。、按高跨比条件，当时，满足刚度要求，可不验算挠度。对于民用建筑的楼盖板，要求，取板厚3、次梁的截面高度应满足 ，取 则，取。二、楼板的设计（按塑性内力重分布计算）：1、荷载计算：板的恒荷载标准值： 取1m宽板带计算： 水磨

8、石面层 80mm钢筋混凝土板 15mm板底混合砂浆 吊顶 恒载： 活载： 活荷载起控制作用，恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数1.4。于是板的设计值总值： = 2、确定板的计算简图次梁截面为，现浇板在墙上的支承长度不小于100mm，取板在墙上的支承长度为240mm。按塑性内力重分布设计，板的计算边跨： ，中跨： 板为多跨连续板，对于跨数超过五跨的等截面连续板，其各跨受荷相同，且跨差不超过10%时，均可按五跨等跨度连续板计算。计算简图如下图：3、内力计算及配筋：由可计算出、，计算结果如下表：截面位置1B2C1/11-1/111/16-1/14由题知：则，根据各跨跨中及支座弯矩可列表计算如下：

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选钢筋8.21408.21508200（6150）8200（6140）实际配筋370mm2317mm2252mm2（188 mm2）252mm2（202 mm2）对四周与梁整浇的单向板跨中和中间支座处，弯矩可减少20%，也可直接采用钢筋面积折减，即将非折减处的钢筋面积乘以0.8，这样计算简便些，且误差不大，偏于安全4、确定各种构造钢筋：分布筋选用6300。嵌入墙内的板面附加钢筋选用6200。

10、板角构造钢筋:选用6200,双向配置板四角的上部。二、屋板的设计（按塑性内力重分布计算）：1、荷载计算：板的恒荷载标准值： 取1m宽板带计算： 屋面保温、防水层 120mm钢筋混凝土板 15mm板底混合砂浆 吊顶 恒载： 活载： 恒荷载起控制作用，恒荷载分项系数取1.35，活荷载分项系数1.4。于是板的设计值总值：= 2、确定板的计算简图次梁截面为，现浇板在墙上的支承长度不小于100mm，取板在墙上的支承长度为240mm。按塑性内力重分布设计，板的计算边跨： ，中跨： 板为多跨连续板，对于跨数超过五跨的等截面连续板，其各跨受荷相同，且跨差不超过10%时，均可按五跨等跨度连续板计算。计算简图如下

11、图：3、内力计算及配筋：由可计算出、，计算结果如下表：截面位置1B2C1/11-1/111/16-1/14由题知：则，根据各跨跨中及支座弯矩可列表计算如下：截面1B 2 CM（）3.54-3.442.30-2.620.086-0.0770.055-0.059As=fcbh0/fy（mm2）292262187201选钢筋81508.22006.51506.5150实际配筋302mm2264mm2199mm2199 mm2对四周与梁整浇的单向板跨中和中间支座处，弯矩可减少20%，也可直接采用钢筋面积折减，即将非折减处的钢筋面积乘以0.8，这样计算简便些，且误差不大，偏于安全4、确定各种构造钢筋：分

12、布筋选用6300。嵌入墙内的板面附加钢筋选用6200。板角构造钢筋:选用6200,双向配置板四角的上部。5、绘制板的配筋示意图：采用双层双向配筋,详见板的配筋图.6. 梁的设计该房屋楼面的荷载设计值为24.82kNm，而屋面处的荷载设计值为20.64 kNm，因此进行梁的配筋计算时，以楼面进行配筋计算，屋面处采用同样的配筋。梁的设计（按塑性内力重分布计算）。1、梁的支承情况： 2、荷载计算： 由楼板传来： 次梁自重： 1.2×25×0.25×（0.5-0.08）=3.15 次梁粉刷重 恒载： 活载： 设计值总值： = 3、确定计算跨度及计算简图。塑性内力重分布计算

13、时，其计算跨度： 中跨： 边跨： 因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算，计算简图如下：3、内力计算：由可计算出、，计算结果如下表：截面位置1B2C1/11-1/111/16-1/14由可计算出、，计算结果如下表：截面位置0.450.600.550.55V=v(g+q)ln (KN)4、截面承载力计算：均按矩形截面进行计算，取保护层厚度35mm，则有效高度梁正截面承载力计算见下表：截 面1B2C弯矩M78.01-76.4351.47-58.82 0.130-0.1120.083-0.088As=fcbh0/fy599516383406选用钢筋4 142 14+2 123 12+ 103 12

14、+ 10实际钢筋截面面积（mm2）615534417.5417.5梁斜截面承载力计算见下表：截 面ACV64.3385.7878.6378.63 ， 截面满足要求Asv/s=0.24ftb/fyv按构造配箍筋箍筋肢数、直径26262626S（mm）2002002002007. 墙体承载力验算1至4层拟采用相同的墙厚，承重墙厚为240mm，同样强度等级的砖和砂浆，因此最不利的承压位置在底层，对底层的墙体进行承压和局部受压的验算。在纵横墙交接处设置构造柱，尺寸为240×240mm。一、外纵墙的承载力验算选定计算单元 选取最不利窗间墙，因各层均采用240mm墙，因此只需验算底层的墙体承载力

15、。 最不利窗间墙垛的选择墙垛长度/mm1500负载面积A/m3.0×1.35 荷载计算 屋盖恒荷载 4.21 屋面活荷载标准值 0.5 设计值：（由恒荷载控制）=1.35×4.21×3.0×1.35+1.4×0.5×3.0×1.35 =25.85KN楼盖恒荷载 3.11 活载 3.0设计值：（由可变荷载控制）=1.2×3.11×3.0×1.35+1.4×3.0×3.0×1.35 =32.12KN 计算每层墙体自重时，应扣除窗口面积，加上窗自重，考虑抹灰每层墙自重标准

16、值为：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设计值：（由可变荷载控制） 41.68×1.2=50.02KN内力计算底层高厚比 e=0查表得影响系数=0.77底层N=25.85+3x32.12+4x50.02=322.29KNNc=Af=0.77x3.0x0.24x2.79x103=1546.78KN N<NC 满足要求二、内纵墙的承载力验算 选定计算单元 选取最不利两门洞之间的墙

17、最不利窗间墙垛的选择墙垛长度/mm1650负载面积A/m2.7×1.35 荷载计算 屋盖恒荷载 4.21 屋面活荷载标准值 0.5 设计值：（由恒荷载控制）=1.35×4.21×2.7×1.35+1.4×0.5×2.7×1.35 =23.27KN楼盖恒荷载 3.11 活载 3.0设计值：(由可变荷载控制)=1.2×3.11×2.7×1.35+1.4×3.0×2.7×1.35=28.91KN计算每层墙体自重时，应扣除窗口面积，加上窗自重，考虑抹灰每层墙的自重标准值为：

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设计值： (由可变荷载控制) 36.38×1.2 =43.66KN内力计算e=0高厚比 影响系数=0.77底层N=23.27+3x28.91+4x43.66=284.64KNNc=Af=0.77x2.7x0.24x2.79x103=1392.1KN N<NC 满足要求三、（1）外横墙的承载力验算选定计算单元 选取2.7m墙宽作为计算单元。 荷

19、载计算 屋盖恒荷载 4.21 屋面活荷载标准值 0.5 设计值： 由可变荷载控制：=1.2×4.21×6.02×2.7+1.4×0.5×6.02×2.7 =46.59KN楼盖恒荷载 3.11 活载 3.0设计值： 由可变荷载控制：=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设计值：（由可变荷载控制） 11.25×1.2 =13.5KN 每层墙的自重：0.24×3.3×2.7×19+0.04×3.3×2.7×20=47.76 KN 设计值：（由可变荷载控制） 1.2×47.76=57.32KN内力计算 应取墙顶截面以及墙底截面进行强度验算。1） 对于截面：Nl为本层两端荷载设计值产生的支承压力，No为上部传来的轴向力设计值。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则eh=0.05， 查表得=0.67N=No+Nl=75.51+369.54=445.05KN所以N< 满足要求2）对于截面： N=No+Nl=75.51+369.54=445.05KN 由e=0 ，查表得=0.78 所以N< 满足要求（2）梁端局部受压验算 梁端底面压应力图形完整系数： 梁有效支撑长度：a0=10 =133.87mm<a=240mm 梁端局部受压面积： 局部抗压强度计算面积 上部荷载的折减系数： 砌体局部抗压强度提高系数所以局部受压满足要求

22、。四、内承重横墙的承载力验算选定计算单元 选取2.7m墙宽作为计算单元。 荷载计算 屋盖恒荷载 4.21 屋面活荷载标准值 0.5 设计值：（由可变荷载控制）=1.2×4.21×6.0×2.7+1.4×0.5×6.0×2.7 =93.18KN楼盖恒荷载 3.11 活载 3.0设计值：（由可变荷载控制）=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设计值：(由可变荷载控制) 18.75×1.2 =22.5KN 每层墙体自重:0.24×3.3×2.7×19+0.04×3.3×2.7×20=47.76KN 设计值：（由可变荷载控制） 47.76×1.2=57.31KN内力计算 则N=93.18+3×128.5+4×22.5+4×57.31=797.92KN 由 及e=0查表得影响系数=0.78Nc=Af103=14

24、10.18kN N<NC 满足要求8. 构造柱、圈梁和过梁8.1 构造柱的设置本办公楼位于非地震区，不考虑抗震要求。该房屋共 4 层。根据相关数据选取构造柱的截面尺寸柱截面尺寸取240×240mm，纵筋412 箍筋6200 混凝土C25。在离圈梁上下不小于1/6 层高具或450mm 范围内，箍间距100mm。筋需加密至体位置为：外墙四角；大房间内外交界处；隔开间横墙（轴线）与外墙交接处；山墙与内纵墙交接处；楼梯间四角。8.2 圈梁的设置（1）基础圈梁基础圈梁截面尺寸取240mm×300mm,配筋612 (上下各312)，箍筋为6200，圈梁顶面标高位于-0.600m

25、处。各构造柱的纵向钢筋均锚入基础圈梁内。（2）楼面圈梁圈梁设置的位置为每层楼盖的外墙和内纵墙处；构造柱对应部位横墙；楼盖间距不大于15m 的横墙。各轴线纵横墙圈梁置于预制板底，截面尺寸为240mm×250mm，配筋按构造进行配筋，选412，箍筋6200。8.3 过梁各门窗洞口处过梁一律采用钢筋混凝土过梁，过梁的支承长度取为 240mm。根据洞口尺寸分别为1000mm,1200mm,1800mm,2100mm,3000mm 五种类型，对1000mm，1500mm 的洞口梁取h=120mm；对1800mm 和2400mm,3000mm 的洞口梁取180mm；并根据梁上墙体荷载配筋，混凝土等级为C20。可不设置梁垫，但圈梁应与相应楼面浇成整体。 参考文献：1 中小学建筑设计规范GBJ99-2006北京：中国建筑工业出版社，20062 砌体结构设计规范GB50003-2001北京