工程结构课程设计计算书.doc

辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 （ 计 算 ）书
辽宁工业大学
工程结构课程设计说明书
题目： 工程结构课程设计(36组）
院(系)： 管理学院
专业班级： 工程管理132班
学 号：XXXXXXXXXX
学生姓名：XXXXXXXX
指导教师：XXXXXX
教师职称： 教 授
起止时间:2016。1. 4—2016。1。15
课程设计（论文）任务及评语
院（系）:土木建筑工程学院 　　　　　　　　教研室： 结构教研室
学 号
XXXXX
学生姓名
XXXXX
专业班级
XXXXX
课程设计(论 文)题 目
工程结构课程设计（36组）
课程设计（论文）任务
任务：
1某轻工厂房为多层内框架结构，现浇钢筋混凝土肋形楼盖，砖砌体承重外墙厚370mm，钢筋混凝土柱尺为400mm×400mm,建筑平面32.4m×21.6m.图示范围内不考虑楼、电梯间。
2.楼面做法
15mm花岗岩面层，容重28 kN/m3 ，30mm厚水泥砂浆结合层，容重20kN/m3；钢筋混凝土现浇板结构层,钢筋混凝土容重25 kN/m3;20 mm厚混合砂浆抹灰,容重为17 kN/m3。
3.可变荷载：板、次梁、主梁为4.0kN/m2
混凝土采用C40;
梁和板中受力钢筋采用HRB400级，梁中箍筋采用HPB300级.
设计内容
1。结构平面布置：确定柱网尺寸,布置结构构件。
2。现浇钢筋混凝土板次梁的计算(其内力计用弹塑性分析方法）。
3。现浇钢筋混凝土主梁的计算（其内力计算按弹性理论考虑)。
4。绘制结构施工图
（1） 绘制楼盖结构平面布置图（包括梁、板编号);
（2） 板的配筋图；
（3） 主、次梁的配筋图;
（4） 钢筋表及必要的结构设计说明。
指导教师评语及成绩
成
绩
平时进度10%
计算书、图纸80％
答辩10％
合计

学生签字： 指导教师签字:
年 月 日
目录
1.设计资料——————--————-——--—-—---—----——-——-—-—-—--————--——----—————---——1
2。楼盖的结构平面布置————-——-——————————-————-—-———————--——-—-—--———————-1
3。板的设计————--—-—-————-——-——-——-—-———-——---————————-————-—--———--——--— 2
(1）荷载计算——-—--——-—-————-————---——————-———————--————--—————--——————————-2
（2）计算简图——-———--———-—-———-——--—————-—-—-——-——-————-—-——--——--—--—-—--—2
（3）弯矩设计值——-———-———-—-———-—-————-——-—-————-—-———-—-—-——-—————---——-——3
（4)正截面承载力计算-—-—-———-—-———---————---—-———-——-—-—————-——--—-———-——--3
4。次梁设计--—-—-———-—————-—-—--—--—-—--—-—-———--—————-——————-—————--—--—-4
（1）荷载设计值—-—--—-——-—-—————---————-————————-—--———-——-—-——----——---————4
（2)计算简图-—-———-———-——----——-—-—————--———-——————---—--—-—————-—--————-— 4
（3）内力计算—-—-—-----———-—-—--——--——-——---—--—---—-———————--——————-—--——-—4
(4)承载力计算——-————-————-———————-———-————-—————-——--—-—————-—-————---——-5
5.主梁设计—-—-————————-——————-——-———-———--——--————-—--———-—---—--—-——-———6
(1）荷载设计值—-——--——————-—----—-——---—————-——-——-—----——--—--—-—---—--——-6
（2)计算简图—-—--——-——-——-———-—-—-—————--————--———--————---————————---———-6
(3）内力设计值及包络图——-—-——--—--————-—-—--———-—-———------—-——-———-——————-7
（4)承载力计算-——---—-———————--—-——————-—-———-—-——-—----——-—-————-—-—-—-———9
6.参考文献-—-—-—-—-—-———-—--—-———-—-——--—-————-——-—---—————-—————————---11
1。设计资料
某轻工厂房的建筑平面如图1所示,环境类别为一类，楼梯设置在旁边的附属房间内.楼盖拟采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。试进行设计,其中板、次梁按考虑塑性内力重分布设计，主梁按弹性理论设计.
(1) 楼面构造层做法:
15mm花岗岩面层，容重为28 KN/ ,30mm厚水泥砂浆结合层，容重20KN/；钢筋混凝土现浇板结构层，容重25KN/;20mm厚混合砂浆抹灰，容重17KN/。
（2活荷载：标准植4KN/.
（3恒载分项系数1。2，活载分项系数1.3。
（4）材料选用:混凝土采用C25（=19。1N/mm2： =1。71N/mm2)
钢筋:梁中纵向受力钢筋采用HRB500级（=360N/mm2）
其余采用HRB400级（=360N/mm2)
图1楼盖建筑平面
2.楼盖的结构平面布置
主梁烟横向布置,次梁沿纵向布置.主梁的跨度为6.9m 、次梁的跨度为5。7m ，主梁每跨内布置两跟次梁,板的跨度为2.1 m ,l01/l02=6.3/2。3=3m,因此可按单项板设计。
按跨高比条件,要求板厚 h≥2300/40=52。5mm,对工业建筑的楼盖板，要求h≥80mm ，取板厚h=80mm 。
次梁截面高度应满足h=/18～/12=5700/18～5700/12=316。66～475mm.考虑到楼面活荷载比较大，取h=450mm。截面宽度取为b=200mm。
主梁的截面高度应满足h=/14~/8=6900/15~6900/10=460～690mm。取h=700mm。截面宽度取为b=300mm。
3。板的设计：
图2楼盖结构平面布置图
(1) 荷载:
30mm厚水泥砂浆结合层 20×0。03=0.6KN/
15mm花岗岩面层 28×0。015=0.42KN/
80mm混凝土板 25×0。08=2KN/
20mm厚混合砂浆抹灰 17×0。02=0。34KN/.

小计 3。36 KN/
板的活荷载标准值: 4 KN/
恒荷载分项系数取1。2;因楼面活荷载标准值等于4.0 KN/,所以活荷载分项系数应取1.3于是板的
线恒载设计值 g=1。2×3。36 =4。032 KN/
线活载设计值 q=1。3×4 =5.2 KN/
合计 g+q=9.232 KN/，近似取为g+q=9.3 KN/
(2) 计算简图
次梁截面为200mm×450mm，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120mm。按内力重分布设计，板的计算跨度：
边跨: ==2300-100—120+80/2=2120mm＜1。025=2357.5mm ， 取=2120mm
中间跨： ==2100-100—100=2100mm
跨度差〈10％，说明可按等跨连续板计算内力， 计算简图如下图
图3板的计算简图
(3）弯矩设计值
由表可查得，板的弯矩系数分别为:边跨中,1/11；离端第二支座，—1/11;中跨中,1/16;中间支座，1/14.故
M1 = -MB =（g+q)l012/11=9.3×2.122/11=3。80KN.m
MC =—（g+q)l012/14=—9。3×2.12/14=—2。92 KN。m
M2 =(g+q)l012/16=9.3×2。12/16=2。56 KN.m
(4）正截面承载力计算
板厚h=80mm，=80—20=60mm；板宽b=1000mm。C40混凝土,=19。1N/mm2， =1。71N/mm2；HPB400钢筋，=360N/mm2。连续板各截面配筋计算见表1。
连续板各截面配筋计算 表1
截面
1
B
2
C
M
3。80
-3.80
2。56
—2。92

0。055
0。055
0.037
0.042

0。057
0.057
0。038
0。043
轴线
①- ②
⑤—⑥
计算配筋

181.5
181。5
114.6
136.9
实际配筋
（）
φ6＠150
As=189
Φ6@150
As=189
φ6＠200
As=141
φ6＠200
As=141
轴线
②—⑤
计算配筋

181.5
181。5
114。6
136。9
实际配筋
（）
φ6＠150
As=189
φ6@150
As=189
φ6＠200
As=141
φ6＠200
As=141
计算结果表明，均小于0.35，符合内力重分布的原则；AS/bh=141/（1000×80)=0。24%，此值与0。450。45ft/fy=0.45×1.71/360=0.21%相等,可以；同时此值大于0。2％，符合要求.
4.次梁设计
按塑性内力重分布方法计算,取主梁的高h=700mm，宽b=300mm.根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的荷载折算.
（1） 荷载设计值
恒荷载设计值
板传来恒荷载 4。032×2。3=9.27 KN/
次梁自重 0.2×(0.45—0。08）×25×1。2=2.22 KN/
次梁粉刷 0.02×(0。45—0.08）×2×17×1。2=0。30 KN/

小计 g=11。79 KN/
线活载设计值 q=5。2×2。3=11。96 KN/
合计 g+q=23。75 KN/
（2)计算简图
次梁在砖墙上的支承长度为240mm。主梁截面为300mm×700mm。
计算跨度：
边跨: ==5700-120-300/2+240/2=5550mm＜1。025=5842。5mm ， 取=5250mm
中间跨: ==5700—300=5400mm
 跨度差〈10％，说明可按等跨连续梁计算内力计算,简图如下
图4次梁计算简图
（2） 内力计算
由表分别查得弯矩系数和剪力系数。
弯矩设计值:
M1 = —MB =(g+q）l012/11=23。75×5.552/11=66.51KN。m
MC =—（g+q）l012/16=23.75×5。42/16=43。28 KN。m
M2 =(g+q）l012/14=—23。75×5。42/14=-49.47 KN。m
剪力设计值：
VA=0。45(g+q）ln1=0.45×23。75×5。55=59.32 KN
VBl=0。60（g+q)ln1=0。60×23.75×5.55=79。09 KN
VBr=0。55(g+q)ln2=0。55×23。75×5。4=70。54 KN
VBr=0.55（g+q）ln2=0.55×23。75×5.4=70。54 KN
(4）承载力计算：
a）正截面受弯承载力
正截面受弯承载力计算时,跨内按T形截面设计,翼缘计算宽度=5700/3=1900mm；
又 =b+=200+2100=2300mm，故取=2300mm。除支座B截面纵向钢筋按两排布置外，其余截面均布置一排.
C40混凝土， =1.0 ,=19.1N/mm2, =1。71N/mm2 ，纵向受力钢筋采用HRB400,=360N/mm2，箍筋采用HPB400，=360N/mm2。经判别各跨内截面均属于第一类T型截面支座截面按矩形截面计算。
连续次梁正截面承载力计算 表2
截面
1
B
2
C
M
61。51
—61。51
43。28
-49.47

0。009
0.101
0。006
0.075

0。009
0。107〈0。35
0。006
0。078〈0。35

455。8
471。1
303.8
343。5
选配钢筋
314
314
312
312
实配钢筋面积
461
461
339
339
计算结果表明，均小于0。35，符合内力重分布的原则;同时;AS/(bh）=339/（200×450）=0。34%，〉0。45ft/fy=0.45×1。71/360=0.21%；同时此值大于0.2％,符合要求.
b)斜截面受剪承载力计算包括:截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面尺寸：
hw=h0-hf＇=415-80=335mm，因hw/b=335/200=1。675截面尺寸按下式计算:
=0.25×1×19.1×200×415=396。325KN〉 Vmax=79。09KN
故截面尺寸满足要求。
=0.7×1×1.71×200×415=99.351KN>=59.32KN, 故各截面腹筋按构造配筋。
5.主梁设计
主梁按弹性理论计算。
(1) 荷载设计值
次梁传来的恒荷载 11。79×5.7=67。203KN
为简化计算,将主梁自重等效为集中荷载。
主梁自重(含粉刷)[(0.70—0。08）×0.3×2.3×25+2×(0.70—0。08)×0。020×2。3×17］×1.2=14.00KN
恒载G=67。203+14。00=81.2KN，取G=85KN
活载Q=111。96×5。7=68。17KN，取 Q=70KN
合计 Q+G=155KN
（2）计算简图
主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为370mm,中间支承在400mm×400mm的混凝土柱上.其计算跨度：
边跨：6900—200-120=6580mm，因1。025〈a/2+16744.5mm, 取=1。025+b/2=1。025×6580+400/2=6780mm，近似取=6780mm。
中间跨： ==6580mm
 跨度差<10%，说明 可按等跨连续梁计算内力计算，简图如下图
图5主梁计算简图
（3)内力设计值及包络图
a)弯矩设计值
弯矩
M1，max =0.244×85×6。78+0。289×70×6.78=277KN。m
Mb，max=—0.267×85×6.78—0。311×70×6。78=—301.47 KN.m
M2，max =0。067×85×6.58+0.2×70×6。78=132.39 KN。m
b)剪力设计值
剪力
VA，max=0.733×85+0.866×70=119.85 KN
VBl,max=—1.267×85—1。311×70=-199。47 KN
VBr，max=1.0×85+1。222×70=170.54 KN
①1 、3跨有活荷载 ,2跨没有
支座B或C的弯矩为
MB=MC=—0。267×85×6。78—0.133×70×6。78=-202.59 KN。m
在第一跨内以支座弯矩MB=-202。59 KN.m的连线为基线，作G= 85kN，Q=70kN的简支梁弯矩图，得第一个集中荷载和第二个集中荷载作用点处的弯矩值分别是：
1/3(G+Q）l0+MB/3=1/3(85+70）×6。78—202。59/3=282。77 KN.m
（与前面计算的M=283KN.m相近）
1/3（G+Q)l0+2MB/3=1/3(85+70）×6.78—2×202.59/3=215。24 KN。m
在第2跨内以支座弯矩Mb=—202.59KN.m，Mc=—202.59KN。m的连线为基线作G=85KN，Q=0的简支梁弯矩图，得集中荷载作用点处弯矩值分别为:
1/3Gl0+MB=1/3×85×6.58—202.59=-16。16 KN。m
②第1 、 2跨有活荷载 ，3跨没有
在第1跨内：在第1跨内以支座弯矩MB=—301。47KN.m的连线为基线,作G= 85kN，Q=70kN的简支梁弯矩图，得第一个集中荷载和第二个集中荷载作用点处的弯矩值分别是：
1/3（85+70）×6。78-301。47/3=249。81KN。m
1/3（85+70)×6。78-2×301.47/3=149。32 KN。m
在第2跨内:MC=—0。267×85×6。78-0。089×70×6.78=—196。11 KN.m.以支座弯矩MB=-301。47 KN.m, MC=-196。11 KN。m的连线为基线，作G= 85kN,Q=70kN的简支梁弯矩图，得第一个集中荷载和第二个集中荷载作用点处的弯矩值分别是：
1/3（G+Q）l0+MC+2/3(MB—MC)
=1/3（85+70）×6。78—196.11+2/3（—301.47+196.11)
=83。95 KN。m
1/3（G+Q）l0+MC+1/3（MB—MC)
=1/3（85+70）×6。78—196。11+1/3（—301.47+196。11）
=119.07 KN.m
③第2跨有活荷载 第1 、 3跨没有活荷载
MB=MC=—0。267×85×6。78—0.133×70×6.33=-212。80 KN。m
第2跨两集中荷载作用点处弯矩值分别为:
1/3（G+Q）l0+MB=1/3(85+70)×6。78-212。8=137.5 KN.m（与前面计算的=142.53KN。m
相近）
第1，3跨两集中荷载作用点处弯矩设计值分别为：
1/3Gl0+1/3 MB=1/3×85×6.78—1/3×212.8=121.17 KN。m
1/3Gl0+2/3 MB=1/3×85×6。78—2/3×212.8=50。23 KN。m
弯矩包络图如图所示。
剪力包络图:
① 第一跨
VA，max=119。85KN； 过第1个集中荷载后为119.85—85-170=—35.15KN;过第2个集中荷载后为-35。15—85-70=—190。15KN。
VBl,max=—199。47KN；过第1个集中荷载后为 —199。47+85+70=—44.47KN；过第2个集中荷载后为 -44。47+85+70=110。53KN。
② 第二跨
VBr，max=170。54KN； 过第1个集中荷载后为170。54—85=85。54KN。
当活荷载仅作用在第2跨时
VBr=1。0×85+1。0×70=155KN；过第1个集中荷载后为155-85-70=0.
剪力包络图如图所示。
(4）承载力计算
a）正截面受弯承载力
跨内按T型截面计算，因
hf＇/h0=80/665=0.12>0。1，翼缘计算宽度按l/3=6。9/3=2。3m和b+Sn=6.88m中较小值确定，取bf＇=2。3m
B支座边的弯矩设计值 MB=MB,max—V0b/2 =—301.47+155×0.4/2=—270。47 KN。m
纵向受力钢筋除B 支座截面为两排外，其余均为一排。跨内截面经判别均属第一类T形截面。正截面受弯承载力计算列于下表
计算结果表明，均小于0.55,符合内力重分布的原则；AS/(bh）=402/(300×700）=0。22％，此值大于0.45ft/fy=0.45×1。71/360=0。21％，可以；同时此值大于0。2%，符合要求。
主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定.
图6主梁的内力包络图
（a） 弯矩包络图 （b)剪力包络图
主梁正截面承载力计算 表3
截面
1
B
2
M
277.77
—301.47
132.39
—16.16
（）
0.025
0。119
0。006
0.006
r
0.996
0.969
0.998
0。998
（）
1165
1300
554
68
选配钢筋
422（弯3）
As=1520
422（弯)
As=1520
414(弯1）
As=615
414
As=615
b）斜截面受剪承载力
验算截面尺寸：
hw= h0-h f＇=640—80=560mm,因hw/b=560/300=1.8〈4截面尺寸按下式计算:
=0。25×1×19.1×300×640=916。8KN> Vmax=199。47KN
故截面尺寸满足要求。
=0。7×1×1。71×300×640=229。82KN>=119。85KN， 故各截面应按构造配制腹筋，采用φ8@250双肢箍筋。
6.绘制施工图
板配筋、次梁配筋和主梁配筋图分别见图7、图8 、图9.
图7 板配筋图
图8 次梁配筋图
图9 主梁配筋图
6。参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部。房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001—2010）。中国计划出版社，2011[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.房屋建筑制图标准（GB/T50104—2010)。中国计划出版社，2011[3］中国建筑标准设计研究院。建筑结构制图标准(GB/T 50105-2010）。建筑工业出版社,2010［4]中华人民共和国建设部。结构荷载规范(GB50009-2012)中国建筑工业出版社，2012
［5]中华人民共和国住房和城乡建设部。混凝土结构设计规范（GB50010-2010）。中国建筑工业出版社； 第1版，2011［6］李国胜编。钢筋混凝土结构设计手册.中国建筑工业出版社，2011［7］江大学编。建筑结构静力计算手册. 中国建筑工业出版社，2009[8］混凝土结构设计教材
[9］沈蒲生.建筑工程课程设计指南，北京:高等教育出版社,2005.1
［10］孙世民、李远坪、龚新亚编。建筑结构课程教材，天津：天津科学技术出版社，2013。4