建筑结构毕业设计指导书.doc

第二部分 结 构 设 计 指 导 一、 结构设计计算书结构设计计算书是对房屋进行结构受力分析与计算的全过程,其作用是: 为绘制房屋结构施工图提供依据。 复核与查对结构计算的合理性与准确性。 存档。要求结构设计计算书编写应做到简洁明了,条理清晰,图文并茂,查对方便。建筑结构设计需要查用许许多多的相关资料,如有关规范、规程、定额,经验数据、尺寸,各类构件的标准图集,建筑物所在地区的习惯做法、自然环境等,同学们在毕业设计时应学会运用和查找有关资料。结构设计计算书的编写内容及步骤如下:（一）结构设计总体说明1. 设计依据(1) 设计任务书给定的条件,主要包括: 结构类型 抗震设防要求 自然条件:水文地质情况、基本风压、基本雪压等。(2)采用的规范名称与代号,结构设计标准图集名称与代号(3)房屋的使用性能,主要房间的活荷载取值。2 .结构布置一般房屋可只作结构平面布置,在计算书上绘出各层结构平面布置草图。 A 、布置屋盖结构平面图时应明确:(1) 屋盖类型:采用现浇板或预制板。(2) 找坡方式:结合建筑图取定建筑找坡还是结构找坡。(3) 天沟或女儿墙方案。(4) 承重墙体及梁板的布置:哪些是承重墙,哪些是非承重墙,屋面圈梁、屋面梁、板的位置等。(5) 对各构件进行有次序的编号。为了能与楼盖结构区别,一般屋面各构件代号前加”W”,如:梁WL,WL2,WL3, 板WB1、WB2、WB3(6) 各部位的标高。B、 布置楼盖结构平面图时应明确:(1) 楼盖类型:现浇楼板或预制楼板。(2) 承重墙体及梁板布置:包括圈梁、楼盖、板的布置,各构件编号。楼层各构件编号,一般按构件所在楼盖的层次进行,以区别不同楼层的构件。如2L1、2L2、2L.表示第二层楼面梁;而4L、4L、4L.表示第四层楼面梁。这样标注对于设计过程中各楼面的构件有增加时比较方便。(3) 各部位的标高。C、结构平面布置原则 (1) 各构件应尽量采用经济尺寸: 梁:主梁跨度5-8M,次梁4-7M。 板:现浇板跨度2-3M,预制空心板跨度2.44.2M。梁板布局力求规整、在平面上连续贯通,各楼层上下对齐,尺寸统一,减少构件类型.避免出现上下层门窗洞口错开排列,在洞口上设梁的情况。预制构件的选择与表示方法按相应标准图集的说明进行。 构件代号表示方法 表1序号名称代号序号名称代号序号名称代号1预制平板PB11圈梁QL21柱Z2预应力空心板YKB12过梁GL22构造柱GZ3现浇板XB13连系梁LL23楼梯T4屋面板WB14挑梁XL24雨棚YP5楼梯板TB15基础梁JL25阳台YT6盖板或沟盖板GB16基础J26梁垫LD7挡雨板或檐口板YB17楼梯梁TL8天沟板TGB18框架KJ9梁L19框架梁KL10屋面梁WL20框架柱KZ常用构件参考尺寸 表2构件类型经济跨度L(m)截面尺寸bh或厚度d备注简支梁、独立梁58,L=12.0h=平板1.52.5h =6080,且悬臂板 悬臂梁1.53.0次梁:现浇楼盖单向板1.52.5简支双向板h =80160,简支指短向跨度次梁4.07.0h=L主梁5.08.0h=L主梁宜高于次梁50及以上框架梁6.09 .0, L=12h=L框架柱比框架梁至少宽50mm为宜框架柱(b、h)=构造柱最小尺寸为240180mm纵筋412箍筋间距不宜大于250独立砖柱240370mm(二)结构计算 结构计算的一般原则是:自上而下,先屋盖后楼盖,同层中按板主梁的顺序进行。 各个构件的名称均以其所在的结构平面布置图上的代号表示。 构件的计算一般遵循如下顺序:计算简图(包括计算模型、构件截面尺寸、荷载大小与分布、构件计算跨度等)内力计算及内力图确定危险截面及内力取值配筋计算适用条件检验及构造要求配筋方案及草图绘制。常用材料和构件重量见表3。现对几种常用构件的计算予以说明。1.板的计算(1) 预制板的选择按中南地区通用建筑标准设计,预制预应力混凝土空心板(代号为03ZG401):当跨度在2.44.2m时, 板厚120mm;跨度大于4.2m时,板厚180mm板宽有500mm、600mm、900mm三种,其中最常用的是500mm。A、板的型号预应力混凝土空心板代号 荷载等级代号(详见表4) YKB 标志长度(dm) 标志宽度(dm)如YKB3362-表示预应力混凝土空心板标志长度3.3m,标志宽度0.6m,荷载等级为2级。 常用材料和构件重量 表3类别名称重量备注墙体浆砌普通砖18 KN/浆砌机砖19 KN/三合土17 KN/灰:砂:土=1:1:91:1:4浆砌细方石26.4,25.6,22.4 KN/花岗石,石灰石,砂岩实心砖砌清水墙KN/实心砖砌清水墙60厚1.14 KN/120厚2.28 KN/180厚3.42 KN/240厚4.56 KN/370厚6.94 KN/墙面KN/双面抹灰板条隔墙0.9每面抹灰厚1624 mm,龙骨在内单面抹灰板条隔墙0.5灰厚1624 mm, 龙骨在内水泥粉刷墙面0.3620 mm 厚水泥粗砂水磨石墙面0.5525 mm厚,包括打底水刷石墙面0.525 mm厚,水泥粗砂石灰粗砂墙面0.3420 mm厚贴瓷砖墙面0.5包括水泥砂浆打底,共25 mm厚屋顶KN/油毡防水层0.05一毡二油0.250.3一毡二油铺小石子0.30.35二毡三油上铺小石子0.350.4三毡四油上铺小石子顶棚KN/钢丝网抹灰顶棚0.45松木板顶棚0.25隔音低板顶棚0.170.2V型轻钢龙骨吊顶0.120.25铝合金龙骨吊顶0.10.12门窗KN/木框玻璃窗0.20.3钢框玻璃窗0.40.5木门0.10.2钢铁门0.40.45地面KN/硬木地板0.2水瓷砖地面0.55水磨石地面0.6510 mm厚,20 mm厚水泥砂浆打底基本材料KN/素砼2224钢筋混凝土2425石灰砂浆 混合砂浆17水泥砂浆20水泥石灰焦渣砂浆14其他构件钢栏杆0.20.8 KN/m混凝土漏花栏杆约1.2 KN/m40厚495495架空隔热板及三皮砖墩约1.7 KN/B、荷载 板按三级荷载进行设计,下表4所列荷载均不包括板的自重及灌缝,仅用于均布荷载。荷载分级初选值(KN/) 表4荷载等级代号荷载基本组合值 荷载标准组合值 荷载准永久组合值15.704.403.4027.505.704.5039.607.205.80 120mm板的自重及灌缝重标准值 表5板 宽 (mm)自重(KN/)灌缝重(KN/)合计(KN/)5001.830.161.976001.810.141.939001.790.081.87C、板的选择 当板承受均布荷载时,分别计算出不包括板自重及灌缝重在内的“荷载设计值”、 “荷载短期组合值”、 “荷载长期组合值”,按表4直接选择板的型号。 当板上有横向线荷载或板的跨度不符合标准图集上所列的标志长度时,应根据预应力混凝土空心板标准图集上的选用表选用板的型号。(2) 现浇板的计算A 、计算简图计算单元：首先要判断是单跨板还是连续板,是单向板还是双向板。对于单向板,一般取1米宽作为计算单元。对于双向板:则以各区格板为计算单元。支座:中间支座无论板搁于砖墙上还是与梁整浇均视为连续构件的铰支座。当连续板与梁整浇的时侯，考虑板对梁的转动受到了约束，应对板的荷载进行调整。边支座：当板直接搁于砖墙上时为铰支座。当板与边梁整浇时，如边梁截面尺寸不大时视为铰支，如边梁截面尺寸大时视为固定端。计算跨度：依据内力计算时采用弹性法还是塑性法以及支座情况，套用教材中计算跨度表计算。板厚：按表2要求并根据实际情况确定。荷载计算 板的荷载计算宜分层列出，分别计算恒荷载活荷载的标准值与设计值，很多同学为了省事，往往直接算出总设计值，这是不妥的。因为若不计算标准值，当后面对构件的其他计算需要用到标准值则很不方便。 现示例某屋面荷载计算格式如下：恒载： 架空隔热层（包括三皮砖墩） 1.7KN/m2 防水构造层 0.3KN/m2 20厚1：3水泥砂浆 0.0220=0.4KN/m2 平均厚160水泥焦渣找坡层 0.1614=2.24KN/m2 现浇屋面板厚100 0.125=2.5KN/m2 20厚板底石灰砂浆抹灰 0.0217=0.34KN/m2 标准值 g=7.48KN/m2 设计值 g=1.27.48=8.98KN/m2活载： 标准值（上人屋面） q=1.5KN/m2 设计值 q=1.41.5=2.1KN/m2合计 设计值 q+g=11.08KN/m2 即每米板宽 11.08KN/mB 内力计算 板的内力可仅算弯矩。 方法选择：单跨单向板双向板采用弹性法，多跨连续单向板视要求采用弹性或塑性法。内力计算时宜列表计算各控制截面的弯矩，这样既减少编辐又一目了然。C配筋计算弯矩取值：多跨板中对于四周与梁整体连接的中间支座截面，弯矩可折减10%20%。弹性计算法时支座截面应取板支座边缘截面处的内力。对于有多个控制截面的构件宜列表进行计算 。板一般采用一级钢。选择板的钢筋a 受力筋实选面积与计算可相差5%b 受力筋除满足计算所需面积外，其直径间距尚满足构造要求。 c 常用直径，常用间距120180mm d 按构造要求确定各种分布筋用量。2梁的计算 A 计算简图 模型：判定是单跨梁还是连续梁。 支座：一般视为铰支座，当以柱作为梁的支承，若柱梁线刚度比大于等于3，可按刚性结点考虑。 计算跨度：方法同板 截面尺寸：按表2要求根据实际情况确定 荷载计算：同样宜分别计算恒载与活载的标准值、设计值不宜直接算出总设计值。连续梁当以主梁作为支承时应考虑内拱的有利作用，对荷载进行调整（增大恒载，减少活载）。设某屋面板厚100mm，次梁间距2.7m，该屋面次梁荷载计算示列如下：恒荷载：由板传来恒荷载标准值： 7.48 2.7=20.20KNm 200400mm的梁自重： 0.2（0.4-0.1）25=1.5KNm 15厚梁侧石灰砂浆抹灰： 0.015（0.4-0.1）217=0.15KNm 标准值（小计） 设计值 g=1.221.85=26.22KN/m活荷载：板传来活载标准值 设计值 q=1.43.24=4.54KN/m合计 设计值 g+q=26.22+4.54=30.76KN/mB内力计算及内力图 梁的内力包括弯矩剪力应绘出弯矩及剪力图，对于主梁应绘出内力包络图。 方法选择：根据实际情况，采用弹性法或塑性法（注意采用塑性法的条件） 多跨连续梁内力计算宜列表计算各控制截面的内力。C配筋计算 截面弯矩取值：梁支座截面应取梁支座边缘处的内力。现浇楼面梁其跨中截面应按T形截面考虑，支座截面应按矩形截面计算。对多个控制截面的构件宜列表进行配筋计算。板一般采用级钢筋，梁与柱一般采用级钢筋。矩形正截面计算公式: 注意:验算是否满足最大配筋率与最小配筋率要求。第一类T形正截面计算公式: 注意:验算是否满足最大配筋率与最小配筋率要求, 最小配筋率。T形矩形斜截面计算公式: 注意:验算是否满足最小配箍率与最小截面尺寸要求, 配箍率。D选择梁的钢筋受力筋应尽可能一排布置，常用直径钢筋，直径过粗而根数少时，对抗裂不宜，应注意。梁的箍筋应满足下列要求：A计算用量；B最小配箍率；C按构造要求的最小直径与最大间距。3墙体设计 墙体设计按下列步聚进行：墙体布置及构造墙体尺寸应符合强度和稳定性要求，墙厚一般采用180mm240mm370mm。窗（门）间墙应符合砖砌体模数，如370mm490mm740mm870mm等等。承重独立砖柱截面尺寸应不小于240370，窗间墙宽度宜大于1000mm，转角墙宽宜大于600mm。壁柱与垫块：厚度小于或等于240mm的砖墙，当梁跨度大于或等于6m宜在梁下设壁柱，壁柱的厚度肋宽都应符合砖的模数。跨度大于6m的屋架和跨度大于4.8m的梁，应设置混凝土或钢筋混凝土垫块，墙中设有圈梁时，垫块与圈梁宜浇成整体。墙体材料一般砖采用MU7.5MU10;砂浆采用M2.5M5.0，对六层及以上的房屋外墙潮湿房间的墙以及受振动或层高大于m的墙和柱，其最低材料等级为：砖MU，砂浆M2.5。一般+.以下的墙体用不低于MU10的砖，M5的水泥砂浆，+.以上的墙体用混合砂浆砌筑。同层的同一片墙应采用同一强度等级的砂浆，每层墙一般也宜采用同一强度等级的砂浆。按规范要求判定是否需要设置变形缝。（）主体结构方案的判定即判定所计算的房屋属于刚性刚弹性还是弹性方案。承重方式是纵墙承重还是横墙承重纵横墙混合承重。（）砖墙高厚比验算对不同厚度的墙体，分别选择墙高H较大，L/H大于并且开洞比例较大者进行验算。（）墙体结构计算选取计算单元对于体形复杂的结构，应根据不同区段选取计算单元。选取时要考虑下列情况：首先，所选单元要有代表性：其次，要对可能因荷载较大，截面较小而引起强度不足的局部特殊部位进行核算。当有多个可能的危险部位而无法直接判定那处更危险时，则一一验算。对有门窗洞口的墙,通常取一个开间作为计算单元。对无门窗洞口的墙,通常取一米作为计算单元。对选定计算单元的墙体进行验算。确定危险截面：若各层结构布置相同或相近，墙厚及材料强度等级相同，单元的危险截面一般为基顶截面及底层的墙顶截面，否则，除验算底层外，材料强度改变层或墙厚改变层的上下截面均应验算。墙体荷载及强度计算也自上而下分层次进行，然后视需要将荷载自上而下汇总累加。恒活载应分层分开计算，便于墙体和基础承载力计算时按规定对活载折减。墙体验算一般包括截面整体受压承载力及梁下砌体局部受压承载力验算。验算墙体整体受承载力计算公式: 根据高厚比=H0/h、相对偏心率e/h查表得。若不满足,则要提高墙体材料强度等级或加厚墙体。 验算梁下砌体局部受压承载力计算公式:若不满足,则设置垫块。 设置垫块时应满足构造要求。4.基础的计算基础设计按下列步聚进行：（1）计算荷载效应的标准组合值。（2）根据工程地质剖面图确定基础埋深,并应满足基础埋深的构造要求:最小埋深0.5m,基础顶面距室外地面大于或等于0.1m。 （3）根据荷载效应的标准组合值大小确定基础类型。 （4）根据荷载效应的标准组合值大小、地基承载力特征值、基础埋深等确定基础底面尺寸。 (7-1) (4-16)轴心受压: (7-10)偏心受压: （5）基础的剖面设计-根据地基净反力计算基础危险截面的内力。刚性基础的剖面设计应满足允许刚性角的要求。 (7-18)墙下钢筋混凝土条形基础的剖面设计应按抗剪承载力(确定基础厚度)和抗弯(沿基础宽度方向配置抗弯钢筋)承载力计算。 (7-19) (7-20) (7-21)柱下钢筋混凝土独立基础的剖面设计应按抗冲切承载力(确定基础厚度)和抗弯(双向配置抗弯钢筋)承载力计算。 (7-29)平行基底b方向的受力钢筋面积为: (7-38)平行基底l方向的受力钢筋面积为: (7-39)（6）基础的构造设计。墙下钢筋混凝土条形基础的边缘高度200mm。柱下钢筋混凝土独立基础宜采用阶梯形基础。基础底面以下宜做C10混凝土垫层100mm厚。基础钢筋的保护层厚度不宜小于40mm。二结构施工图施工图是结构计算结果的综合反映，是进行施工的依据。混合结构的结构施工图一般包括：结构设计说明基础结构图各层楼面结构平面布置图各层楼面各构件配筋图，屋盖结构平面布置图及构件配筋图过梁圈梁楼梯等布置及配筋图。（一） 结构设计说明图纸的尺寸单位。地震设防要求。地基基础部分: 地基承载力特征值基底设计埋深。 基础埋置深度变化时的处理。 基础施工要求及注意事项。砌体部分 砌体结构材料选择及强度等级。 砌体砌筑要求。钢筋混凝土部分 各部分材料选择及强度等级。 相应构造要求的强调：如钢筋连接钢筋布置圈梁构造处理构造柱与拉墙筋等。 预制构件套用标准图及其代号。 预制板上孔洞的预留要求，预制空心板的座浆填缝及布置要求。其他说明本建筑物结构需要特别说明之处。（二）基础结构图1.基础平面图: 比例:1:100。标注：定位轴线;基顶及基底轮廓线;基础编号;基础底面尺寸（同一编号的基础取一个代表标注）;基础梁的布置位置和编号。2基础详图: 对于刚性条形基础，其详图为基础剖面图，应标注底面宽度，大放脚尺寸垫层厚度及其做法防潮层位置及其做法。 对于钢筋混凝土独立基础，其详图包括基础平面详图及剖面详图。基础平面详图上应标注基础底面尺寸，各级台阶尺寸，板底钢筋布置及用量，底层柱的钢筋布置及用量。独立基础要进行编号J1、J2等。条形基础则用截面编号予以区别。基础各边缘至定位轴线的距离应标出。基础梁的代号是JL、基础圈梁的代号是JQL,截面不同时则要进行编号。基础剖面图上应表达：垫层的厚度及做法，底板钢筋，柱中预埋插筋及基础中的箍筋基础梁的接口位置等构造做法。独立基础包括基础平面图和基础剖面图,条形基础则只需要绘出截面图即可。基础施工图的说明:包括材料强度等级、地基承载力、对施工的要求,以及其它一些必要的施工说明等。（三）楼面结构布置图1内容：混合结构中楼层墙体布置；框架结构中框架梁柱等构件布置。楼面梁的位置及编号。楼面板的布置：现浇板的配筋预制板块数型号铺设方向等。楼梯雨篷阳台等构件的布置（雨篷在二层楼面结构图上表示）。楼面各部分结构标高，各定位轴线两道尺寸线。2注意： 框架结构中预制板布板范围应从柱边算起 若预制板搁置于花蓝梁梁耳上，则板设计长度=轴线长-梁宽。此时应在图上注明板标志长度。 凡搁板在梁或墙上则用虚线表示其投影。 柱穿过楼面应涂黑。 楼面结构标高为建筑标高减构造层厚。（四）屋盖结构平面布置 1内容：同楼盖 2注意与楼盖结构图的区别: 有组织排水应表示天沟或女儿墙；无组织排水应表示檐板，注意挑板阳阴处角处配筋构造不同。 不伸出屋面的柱用虚线表示，若柱伸出屋面时，柱应涂黑。 柱不伸出屋面时，因屋面预制板搁置在柱顶面，板的布置不受柱的限制。（五）门窗过梁圈梁结构布置图 1若门窗过梁类型较少，可列表说明洞口上所选过梁的型号。 2若圈梁满布某层或某几层可作统一说明，统一绘出配筋截面及构造处理；若情况复杂不便统一说明时，一般应单独给描出其平面布置配筋图，标出其标高，尽量以圈梁代替过梁。（六）楼梯结构施工图 1内容：包括楼梯各层平面图和剖面图，楼梯构件配筋详图。 楼梯结构平面布置图上应标注楼梯各构件的编号和定位尺寸。在剖面图中往往同时绘出板式楼梯的梯段板或梁式楼梯斜梁的配筋图，标注平台结构标高。 2注意： 梁式楼梯踏步板应避免直接支承的承重墙上。 注意斜梁与平台梁的位置关系。 首层第一跑楼梯下边支座宜采用基础梁，避免沉降差。（七）钢筋混凝土构件配筋图 构件配筋图宜依层次顺序绘制，构件编号也应具有规律，同层构件绘在一起（宜依施工顺序进行），查找方便。 现浇板应注明板的编号板厚板面结构标高板中钢筋直径间距尺寸位置钢筋编号板的支承及相关定位轴线。 梁的配筋图包括纵剖面图横截面图，应注明梁底标高截面尺寸纵筋直径根数位置关系箍筋直径间距所有钢筋编号（能识读出钢筋起终点位置）纵筋弯起切断锚固位置尺寸，注意纵剖面图上应注明剖切位置及剖切符号，支座情况及相关定位轴线。三、参考资料