混凝土结构课程设计——多层工业厂房.docx

课 程 设 计 课程名称_ 混凝土结构 _ _题目名称 某多层通用厂房 钢筋混凝土结构设计（方案5）学生学院_土木与交通工程学院_专业班级_ 土木工程08级05班_学 号_ 学生姓名_指导教师_ _2010 年 1 月 20 日广东工业大学本科生课程设计（论文）任务书设计名称混凝土结构课程设计题目名称某多层通用厂房钢筋混凝土结构设计（方案 ）学 院土木与交通工程学院专业班级土木工程08级（5）、（6）班姓 名学 号一、课程设计（论文）的内容通过某多层通用厂房钢筋混凝土结构设计，培养学生综合运用所学的理论知识和专业技能，解决混凝土结构设计实际问题的能力。要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，遵照国家设计规范要求和规定，选择合理的结构方案和设计方法，按进度独立完成结构计算，并绘制结构施工图。具体内容包括：进行结构布置，编注板、梁及柱号，初选构件截面尺寸；计算楼板、非框架梁、板式楼梯的内力和配筋；计算指定方向的风荷载及指定轴线框架在风荷作用下的内力、位移；计算指定轴线框架在竖向荷载作用下的内力；对指定轴线框架梁、柱进行内力组合与配筋；绘制结构施工图，包括结构平面图、框架配筋图、梯板配筋图、结构设计说明等。二、课程设计（论文）的要求与数据1、课程设计（论文）的要求学生的课程设计资料包括封面（按学校统一规定格式打印）、课程设计（论文）任务书、目录（三级标题按1、1.1、1.1.1的格式编写）、计算书正文、参考文献、致谢及按规定要求折叠的工程图纸，应按以上排序装订后提交。计算书应统一格式，用A4纸，上下左右各留边距20mm，可以用铅笔或钢笔等书写。字体要清晰、端正，行距要固定，内容要有系统地编排。要求计算过程清晰、整洁，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据，并附有构件计算简图、内力图及配筋简图。参考文献必须是学生在课程设计中真正阅读过和运用过的，文献按照在正文中的出现顺序排列。工程图纸采用A2规格，应手工绘制（铅笔白纸图）。要求图面清楚整洁，布图美观、匀称、疏密适中，线条粗细分明，汉字用仿宋体，数字用工程字体；尺寸及标注齐全，符号及比例正确，构造合理，能表达设计意图，符合国家制图标准并与计算书一致。课程设计过程中应严格遵守纪律。要求在课程设计进程安排表指定的时间内必须到专用课室进行设计并接受指导教师的指导。要定期检查和登记设计进度。学生有事请假按广东工业大学学生考勤管理规定的有关规定办理。所有的计算书及图纸必须独立按时完成。2、课程设计数据本工程为三层钢筋混凝土框架结构通用厂房，建筑物地点为广州市郊区，建筑结构的安全等级为二级；设计使用年限50年；一类环境。基本风压值：W0=0.5 kNm2。各层层高均为4.2m，室内外地台差为0.3m，基础顶面标高为室外地面以下0.5m。标准层平面图如图1所示，设计资料如下：（1）楼面活荷载标准值为 3.5 kNm2（根据设计方案从表1中选取）；楼梯活荷载标准值为3.5 kNm2 ；（2）柱网尺寸为L1= 5400 mm，L2= 6600 mm（根据设计方案从表2中选取）；柱的截面尺寸bh= 400 mm400 mm；（3）楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面（=20kNm3），板底及梁用15mm厚石灰砂浆抹底（ =17kN/m3）；（4）上人屋面采用水泥砂浆防水层25mm厚（=20kNm3），20mm厚水泥砂浆坐砌10mm厚防滑瓷砖（=22kNm3）。屋面隔热层重1.5 kN/m2，板底用15mm厚石灰砂浆抹底（ =17kN/m3）；屋面活荷载标准值为 2.0 kN/m2；（5）围护墙及隔墙用180厚砖墙，连双面批荡共重4.26 kN/m2，门窗重量0.5 kN/m2 ，窗台离楼地面高度900mm，屋面女儿墙高1100mm。（6）混凝土强度等级采用 C20、 C25或C30，钢筋采用HPB235、HRB335级；（7）每位同学根据设计方案安排表（表4）查出自己的设计方案及设计选号（表3），请将自己的设计方案和楼面活荷载标准值、柱网尺寸取值填入课程设计任务书中。选号L1(mm)L2(mm)A54005400B54005700C54006000D54006300E54006600F57005400G57005700H57006000I57006300J57006600表1 活荷载表 表2 柱网尺寸表 选号车间号活荷载标准值（kNm2）a车间13.5b车间24.0c车间34.5d车间45.0e车间55.5f车间66.0g车间76.5h车间87.0i车间97.5j车间108.0 表3 设计选号表ABCDEFGHIJa12345678910b1112131415161781920c21222324252627282930d31323334353637383940e41424344454647484950f51525354555657585960g61626364656667686970h71727374757677787980i81828384858687888990j9192 表4 设计方案安排表土木工程0805学 号姓 名方案学 号姓 名方案学 号姓 名方案3108004078艾合麦提13108004097梁日广153108004113伍仕明293108004079陈彬23108004098梁小雷163108004114谢林生303108004080陈国振33108004099梁勇173108004115谢喜龙313108004082陈伟健43108004100林竞183108004118尤进生323108004083陈永辉53108004101林伟浩193108004121张雨文333108004086龚宇森63108004102林志辉203108004122郑康辉343108004087郭广璟73108004104刘人菩213108005508董钒353108004088华奇龙83108004105覃伟才223108010610徐汉坤363108004089黄聪93108004106汤文永233208004125陈铃373108004092李伟利103108004108王凯翀24383108004093李兴发113108004109王庆鑫25393108004094李毅力123108004110王秋养26403108004095梁承光133108004111王应273108004096梁靖昌143108004112魏学志28土木工程08063108004113伍仕明学 号姓 名方案学 号姓 名方案学 号姓 名方案3108000017李世伟413108004147雷永杰583108004170张文辉753108003747袁子全423108004148李晨593108004171郑创雄763108004128阿巴斯江433108004151梁健聪603108004172郑文豪773108004129陈健聪443108004152梁永福613108004173钟文健783108004130陈铭453108004153梁永基623108004174周志锋793108004131陈森浩463108004155林龙633108004175周宗泉803108004132陈炜473108004156刘昌金643108004176朱孔813108004134邓颖贤483108004157刘江653208004177陈晓丹823108004135方映平493108004158穆合太尔阿力木663208004178邱颖斯833108004136格桑顿珠503108004160苏宝智673208010611杜济旸843108004137何建明513108004161孙一恒68853108004138何志明523108004162汤泳69863108004140黄骏驹533108004163王星70873108004141黄开明543108004164温缙邦71883108004143黄锡文553108004167伍世恒72893108004144江晶563108004168曾援73903108004145赖光就573108004169张洁松7491图1：标准层平面图三、课程设计（论文）应完成的工作1、计算书部分确定框架结构及楼盖的结构布置，编注板、梁及柱号，初选构件截面尺寸；计算楼板、非框架梁、板式楼梯的内力和配筋；计算指定方向的风荷载及指定轴线框架在风荷作用下的内力、位移；计算指定轴线框架在竖向荷载作用下的内力；对指定轴线框架梁、柱进行内力组合与配筋。编制结构计算书一份，要求：步骤完整，内容清晰、计算正确、书写工整。2、图纸部分绘制结构施工图一份（手工绘制2号图三张），要求：用铅笔绘制白纸图，尺寸及标注应齐备，满足构造要求。 结构平面图（将结构平面布置图、板模板图及配筋平面图合并为一张图），要标注：柱定位轴线编号和梁、柱定位尺寸及构件编号，标注板厚、板中钢筋的直径、间距、编号及其定位尺寸。（比例1：100）； 框架梁柱模板及配筋图，标注框架梁、柱截面尺寸及几何尺寸、钢筋的直径、根数、编号及其定位尺寸（长度比例1：40，剖面图比例1：20）； 楼梯板、平台板及平台梁配筋图（包括标准层楼梯间结构布置图），次梁模板图及配筋图（长度比例1：40，剖面图比例1：20） 在图中标明有关设计说明，如本工程的楼面活荷载标准值、混凝上强度等级、钢筋的种类、单向板分布筋的直径和间距等。四、课程设计（论文）进程安排序号设计（论文）各阶段内容地点指导日期1布置设计任务，阅读设计任务书，复习有关教材内容，查找有关资料；进行结构布置，编注板、梁及柱号，初选构件截面尺寸课程设计专用课室教1-210；1-21420周周一14节2计算楼板的内力和配筋，绘制板配筋简图同上20周周二上午3计算非框架梁的内力和配筋，绘配筋简图同上20周周三上午4计算板式楼梯的内力和配筋，绘配筋简图同上20周周四上午5检查设计进度，小结上周设计成果及问题；复习有关框架设计教材内容，查找有关资料；计算框架竖向荷载及指定方向的风荷载；同上21周周一14节6计算指定轴框架在竖向荷载作用下的内力同上21周周二上午7计算指定轴框架在风荷作用下的内力、位移同上21周周三上午8对指定轴框架梁、柱进行内力组合同上21周周四上午9对指定轴框架梁、柱进行配筋设计同上21周周五上午10检查设计进度，小结上周设计成果及问题；结构施工图的绘制方法及基本要求，查找有关资料；同上22周周一14节11绘制二层楼面结构平面布置及板配筋施工图同上22周周二上午12绘制结构施工图（包括：结构平面图；框架配筋图；梯板配筋图）同上22周周三、周四上午13计算书及图纸整理 。要求按规定格式装订好。交设计计算书及图纸同上22周周五上午 注：每周一上午先集中讲课，后分班设计。讲课地点当天在课程设计专用课室公布。五、应收集的资料及主要参考文献1 杨弗康，李家宝. 结构力学（上册）（第四版）M.北京：高等教育出版社，1998 2 沈蒲生.混凝土结构设计原理M.北京：高等教育出版社，2005 3 沈蒲生.混凝土结构设计M.北京：高等教育出版社，2005 4 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）北京：中国建筑工业出版社，20015 混凝土结构设计规范（GB50010-2002）北京：中国建筑工业出版社，20026 房屋建筑制图统一标准（GB/T 500012001）. 北京：中国计划出版社，20027 建筑结构制图标准（GB / T50105-2001）北京：中国计划出版社，20018 蒋森荣.钢筋混凝土结构计算. 上海：上海科学技术出版社，1978.发出任务书日期： 2011年 1 月 3 日 指导教师签名： 计划完成日期： 2010年 1 月 21日 专业责任人签名：主管院长签章：课 程 设 计某多层通用厂房钢筋混凝土结构设计计算书2010 年 1 月 20 日目 录1.设计说明12.单向板的设计32.1 单向板计算资料32.2 荷载计算32.3 内力计算42.4截面承载力计算42.5 连续单向板配筋63.单向板的次梁设计73.1 次梁的计算资料73.2 荷载计算83.3 内力计算83.4 截面承载力计算93.5次梁配筋示意图104 双向板的设计104.1 双向板计算资料104.2 荷载计算104.3 按弹性理论计算114.4 截面承载力计算124.5 双向板配筋示意图125双向板支承梁计算135.1 双向板支承梁计算资料135.2 荷载计算135.3 内力计算145.4 截面承载力计算155.5 双向板支承梁配筋示意图156 楼梯设计166.1 楼梯设计资料166.2 荷载计算166.3 内力计算176.4 梯梁设计186.5 楼梯板、梁配筋示意图207 框架结构设计217.1 确定框架计算简图（KJ-2）217.2 框架梁、柱线刚度计算217.3 荷载计算227.4 竖向荷载作用下框架受荷总图247.5 框架在竖向荷载作用下的受荷总图277.6 风荷载计算287.7 风荷载作用下的位移验算297.8 内力计算307.9 内力组合677.10 框架配筋计算778 结构施工图899 参考文献891.设计说明1.1 一般说明1. 全部单位除注明外，均以毫米（mm）为单位，标高则以米（m）为单位；2. 本工程0.000为室内地面标高，相当于测量标高10.500米；3. 本工程遵循有关规范及规程规定。1.2 设计资料本工程为现浇钢筋混凝土框架结构通用厂房，其设计计算资料参照设计任务书。1.3 结构设计说明1. 结构体系选型：钢筋混凝土现浇双向承重框架结构体系；2、屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋梁屋盖，屋面板厚100mm;4、楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯；5、 本工程采用天然地基柱下独立基础；1.4 水平荷载设计说明1. 本工程为非抗震设防工程，设防烈度为6度；2. 本工程设计基本风压值w0=0.5KN/m2;1.5 材料选用说明1. 本工程主体结构混凝土强度等级采用C25（ft=1.25N/mm2,fc=11.9N/mm2）;2. 本工程钢筋采用HPB235（fy=210N/mm2）、HRB335（fy=300N/mm2）;3. 围护墙、隔墙采用标准灰砂砖（=12KN/m3）1.6 结构平面布局见图1.11.7 其它说明1. 本工程结构按混凝土结构设计.沈浦生.【M】北京：高等教育出版社.2005 相关理论设计计算；2. 本设计为学生课程设计，仅供评定学生学习成绩及学习交流使用，不作实际工程施工依据；2.单向板的设计2.1 单向板计算资料（按塑性内力重分布方法考虑计算）对于板B1、B2、B3、B4，对于板B5、B6、B7、B8，板B1B8宜按双向板设计，按沿短边方向受力的单向板计算时，沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。板的厚度按构造要求取次梁截面高度取。截面宽度，取板尺寸及支承情况如图2.1所示：2.2 荷载计算标准层恒载标准值面层：20mm厚水泥砂浆面层 0.0220=0.4KN/m2结构层：100mm厚钢筋混凝土板 0.1025=2.5KN/m2抹灰层：15mm厚石灰砂浆板底抹灰 0.01517=0.255KN/m2 qk=3.155KN/m2线恒载设计值 g=1.23.155=3.786KN/m线活载设计值 q=1.43.5=4.90KN/m合计（每米板宽） g+q=8.686KN/m2.3 内力计算 计算跨度边跨 B1、B2： B6、B8：中间跨 B3、B4： B5、B7：板B1B8最大计算跨度差（2200-1950）/1950100%=12.8%10%，应按不等跨分别计算内力。取1m板宽带作为计算单元，计算简图如图2.2所示。连续板各截面的弯矩计算见表2.1表2.1连续板各截面的弯矩计算截面端支座A边跨1跨中离A端第二支座B离A端第二跨2跨中中间支座C中间跨3跨中中间支座D中间跨4跨中中间支座E离G端第二跨5跨中离G端第二支座F边跨6跨中端支座G弯矩计算系数m-1/161/14-1/111/16-1/141/16-1/141/16-1/141/16-1/111/14-1/16M=m(g+q)lo2(KN*m)-2.07 2.36 -3.00 2.17 -2.48 2.17 -2.48 2.63 -3.00 2.63 -3.65 2.87 -2.51 2.4截面承载力计算b=1000mm , h=100mm , as=20mm , ho=h-as=100-20=80mm , 1=1.0C25混凝土：fc=11.9N/mm2 ,ft=1.27N/mm2HPB235: fy=210N/mm2中间区板带轴，轴线间，各内区格板跨内和中间支座考虑板的内拱作用，计算弯矩降低20%连续板各截面配筋计算见表2.2表2.2连续板各截面配筋计算板带部位截面边区板带（， ,轴线间）端支座A边跨1跨中离A端第二支座B离A端第二跨2跨中中间支座C中间跨3跨中中间支座D中间跨4跨中中间支座E离G端第二跨5跨中离G端第二支座F边跨6跨中端支座GM(KN*m)-2.07 2.36 -3.00 2.17 -2.48 2.17 -2.48 2.63 -3.00 2.63 -3.65 2.87 -2.51 s=M/bh021fc0.0270.0310.0390.0280.0330.0280.0330.0350.0390.0310.0490.0380.033=1-(1-2s)0.50.0270.0310.040.0280.0340.0280.0340.0360.040.0310.0480.0390.034As=bh01fc/fy/mm2124143180129152129152161180143218175152选配钢筋8180818081808180818081808180818081808180818081808180实配钢筋面积/mm2279279279279279279279279279279279279279 续表板带部位截面边区板带（， ,轴线间）端支座A边跨1跨中离A端第二支座B离A端第二跨2跨中中间支座C中间跨3跨中中间支座D中间跨4跨中中间支座E离G端第二跨5跨中离G端第二支座F边跨6跨中端支座GM/KN*m-2.07 2.36 -2.40 1.74 -1.99 1.74 -1.99 2.10 -2.40 2.10 -2.92 2.87 -2.51 s=M/bh021fc0.0270.0310.0290.0230.0260.0230.0260.0280.0290.0280.0380.0380.033=1-(1-2s)0.50.0270.0310.0290.0230.0260.0230.0260.0280.0290.0280.0390.0390.034As=bh01fc/fy/mm2124143133105119105119129133128175175152选配钢筋8180818081808180818081808180818081808180818081808180实配钢筋面积/mm2279279279279279279279279279279279279279注：根据最小配筋率min=0.45ft/fy%=0.272%,Amin=minbh=0.272%1000100=272mm22.5 连续单向板配筋钢筋的锚固长度按GB50010-2002第9.3.1条规定单向板垂直受力方向布置分布钢筋，按GB50010-2002第10.1.8条规定取A6250。采用分离试配筋，配筋示意图如图2.33.单向板的次梁设计3.1 次梁的计算资料（按考虑塑性内力重分布方法计算）横向框架梁截面尺寸：，取h=600mm ，取b=250mm次梁有关尺寸及支承情况如图3.1所示。3.2 荷载计算恒载设计值由板传来 3.7862.4=9.09KN/m次梁自重 1.2250.2（0.4-0.1）=1.80KN/m梁侧抹灰 1.2170.015（0.4-0.1）2=0.18KN/m g=11.07KN/m活载设计值由板传来 q=4.902.4=11.76KN/m合计 g+q=22.83KN/m3.3 内力计算计算跨度边跨： 中间跨： 计算跨度差（5150-5125）/5125100%=0.49%10%，按等跨连续梁计算内力，取。计算简图如图3.2所示。连续次梁各截面弯矩及剪力计算分别见表3.1，表3.2.表3.1连续次梁弯矩计算截面端支座A第1跨跨中支座B第2跨跨中支座C第3跨跨中支座D弯矩计算系数m-1/241/14-1/111/16-1/111/14-1/24M=m(g+q)lo2/KN*m-25.23 43.25 -55.05 37.84 -55.05 43.25 -25.23 表3.2连续次梁剪力计算截面端支座A内侧支座B内侧/外侧支座C内侧/外侧支座D内侧剪力计算系数v0.50.550.550.5V=v(g+q)ln/KN58.7964.6764.6758.793.4 截面承载力计算次梁跨内截面按T形截面计算，翼缘计算宽度为：边跨： 中间跨： 梁高h=400mm，ho=400-35=365mm，翼缘厚hf=100mm。判别T型截面类型：跨内截面=0.016 hf/ ho=100/365=0.27,跨内截面按第一类T型截面计算，支座截面按矩形截面计算，各支座按布置一排纵筋考虑。连续次梁正截面及斜截面承载力计算分别见表3.3，表3.4.表3.3连续次梁正截面承载力计算截面端支座A第1跨跨中支座B第2跨跨中支座C第3跨跨中支座DM/KN*m-25.23 43.25 -55.05 37.84 -55.05 43.25 -25.23 s=M/bh021fcs=M/bfh021fc0.080 0.016 0.174 0.014 0.174 0.016 0.080 =1-(1-2s)0.50.083 0.016 0.193 0.014 0.193 0.016 0.083 As=bh01fc/fyAs=bfh01fc/fy/mm2240396559346559396240选配钢筋2B141B12+2B144B142B12+1B144B141B12+2B142B14实配钢筋面积/mm2308421615380615421308表3.4连续次梁斜截面承载力计算截面端支座A内侧支座B内侧支座B外侧支座C内侧支座C外侧端支座D内侧V/KN58.7964.6764.6764.6764.6758.790.25cfcbh0/Nv217175v217175v217175v217175v217175v2171750.7ftbh0/Nv64897v64897v64897v64897v64897vmin=0.24ft/fy%=0.14%3.5次梁配筋示意图如图3.34 双向板的设计4.1 双向板计算资料对于板B9，则按双向板计算，取板厚h=100mmlox/45=3300/45=73.3mm,双向板尺寸及支承情况如图4.1所示。4.2 荷载计算面层：20mm厚水泥砂浆面层 0.0220=0.4KN/m2结构层：100mm厚钢筋混凝土板 0.1025=2.5KN/m2抹灰层：15mm厚石灰砂浆板底抹灰 0.01517=0.255KN/m2 恒载标准值 qk=3.155KN/m2线恒载设计值 g=1.23.155=3.786KN/m线活载设计值 q=1.43.5=4.90KN/m合计 g+q=8.686KN/m4.3 按弹性理论计算4.3.1 计算B9跨内正弯矩时，按恒载均布满布及活载棋盘式布置计算，取荷载 计算各中间支座最大弯矩时，按恒载及活荷载均布满各区格板计算，取恒载 P=g+q=6.236+2.450=8.686KN/m24.3.2 计算跨度4.3.3 内力计算简图及计算结果见表4.1.表4.1双向板弯矩计算区格B9lox/loy3075/3925=0.78跨内计算简图=0mx(0.03696.236+0.06022.450) 3.0752=3.57KN*m/mmy(0.01986.236+0.03272.450) 3.0752=1.93KN*m/m=0.2mx()3.57+0.21.93=3.69KN*m/mmy()1.93+0.23.57=2.64KN*m/m支座计算简图mx0.09058.6863.0752=7.43KN*m/mmy0.07538.6863.0752=6.18KN*m/m4.4 截面承载力计算取截面有效高度hox=80mm,hoy=70mm，截面承载力计算结果见表4.2表4.2 双向板截面承载力计算截面M/KN*mho/mms=M/bh021fcAs/mm2选配钢筋实配钢筋面积/mm跨中Lox方向3.96800.0520.053240A8180279Loy方向2.64700.0450.046209A8180279支座B9-B9-7.43800.0980.103467A10160491B9左-6.18800.0810.085305A8150335注：min=（0.002，0.45ft/fy%）max=0.272%,Amin=minbh=0.272%1000100=272mm24.5 双向板配筋示意图如图4.2.5双向板支承梁计算5.1 双向板支承梁计算资料（按弹性理论计算）梁截面尺寸：，综合考虑各种因素，取h=400mm;,取b=200mm.如图5.1所示。5.2 荷载计算恒载设计值由板传来： 3.7863.30=12.49KN/m支承梁自重： 1.2250.2（0.40-0.10）=1.80KN/m梁侧抹灰： 1.217.0.015（0.40-0.10）2=0.18KN/mg=18.59 KN/m g=12.49 KN/m活载设计值由板传来： q=4.903.30=16.17 KN/m合计 g=18.59 KN/m g+q=28.66 KN/m5.3 内力计算Lo1=3300mm Lo2=4200mm按梯形荷载计算公式计算弯矩和剪力，计算简图如图5.2梯形荷载最值：q=g+q=28.66 KN/ma=Lo1/2=1650mm , =a/Lo2=0.393等效均布荷载q1=(1-22+3)q=21.55 KN/m跨中最大弯矩：支座最大剪力： 内力图如图5.35.4 截面承载力计算h0=400-35=365mm翼缘宽度：