混凝土结构课程设计任务书.docx
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混凝土结构课程设计任务书
浙江工业大学建筑工程学院
课程设计指导书
(一)
课程名称:
_建筑混凝土结构设计_
题 目:
_现浇钢筋混凝土单向板
肋梁楼盖设计_____
学生姓名:
____________
学 号:
____________
班 级:
____________
指导教师:
____________
2010年 6月
混凝土结构课程设计指导书
(一)
课程设计名称:
现浇钢筋砼单向板肋梁楼盖设计
适用班级:
土木工程(建工)2007级 开课学期:
09~10(下)短学期
学时数:
1周(5天) 上机时数:
8 学分数:
1
指导教师:
一、设计目的和任务
现浇钢筋砼单向板肋梁楼盖是最常用的楼盖形式之一,通过本课程设计应达到以下要求:
1、掌握楼面结构的一般布置原则;
2、掌握钢筋砼连续梁、板及楼梯等构件的设计方法;
3、熟悉荷载规范、混凝土结构设计规范、制图标准等国家规范;
4、学习工程设计计算书的书写格式;
5、学习结构施工图的绘制及图面布置方法;
6、每位学生必须独立完成本课程设计,要求做到:
结构方案合理,计算正确;计算书字迹端正,书写整洁;设计图图面整洁,线条清晰,字体端正,尺寸标注正确,符合施工图要求。
二、基本内容与要求
(一)、完成计算书一份,内容包括:
1、根据建筑平面图进行楼盖结构平面布置,画出草图,确定各构件的截面尺寸并说明确定依据;
2、按选定的结构方案进行楼盖结构的荷载计算,内力和配筋计算,其中板和次梁按塑性内力重分布计算,主梁按弹性理论计算。
3、画出配筋结果草图,并考虑好构造配筋。
(二)、绘制施工图(2#图2张,要求用铅画纸手画),内容包括:
1、楼盖结构平面布置图
2、楼板配筋图及配筋一览表
3、次梁配筋图和钢筋分离图
4、主梁材料图,主梁配筋图及钢筋分离图
5、必要的设计说明
三、设计资料及有关规定
1、本项目为某多层混合结构房屋的楼盖,要求采用单向板肋梁楼盖,现浇钢筋砼柱和砖墙作为竖向承重构件,基础采用柱下独立基础和墙下条形基础。
建筑平面详见附图。
2、楼面构造:
15厚水磨石面层
20厚水泥砂浆找平层
结构层
15厚板底抹灰
3、柱子截面尺寸:
400×400mm
梁板支承长度:
主梁370mm,次梁240mm,板120mm。
4、材料:
砼强度等级≥C20;梁中主筋Ⅱ级或Ⅲ级,梁箍筋和板中钢筋为Ⅰ级。
(注意:
每位同学所采用的砼和梁中主筋的强度等级不同,详见附表。
)
5、荷载:
水磨石面层0.25KN/m2
石灰砂浆容重(板底抹灰)17KN/m3
水泥砂浆容重20KN/m3
钢筋砼容重25KN/m3
楼面活荷载qKN/m2(注意:
每位同学所采用的q值不同,详见附表)
其它荷载(如有必要)请查阅“荷载规范”
6、荷载分项系数:
恒载1.2,活载1.3~1.4。
四、课程设计的步骤和方法
(一)设计方法与步骤
1、楼盖结构平面布置及梁、板尺寸的选定:
一般主梁沿横向布置,次梁沿纵向布置,梁、板的跨度按题目所给平面尺寸确定。
梁的截面尺寸和板的厚度根据有关构造要求初选。
2、单向板楼盖的荷载传递路线及结构计算的总体思路:
单向板楼盖的荷载传递路线为:
荷载—板—次梁—主梁—柱(或墙体)—基础,所以楼盖结构设计首先设计板,然后设计次梁、主梁。
3、各种构件的设计:
板、次梁、主梁等各种构件的具体设计过程包括:
荷载计算,内力计算(板的内力主要是弯矩,梁的内力包括弯矩和剪力),截面配筋计算,构造设计,最后画出配筋图。
对于单向板楼盖,板和次梁一般可以按考虑塑性内力重分布的方法(即弯矩调幅法)计算各控制截面的内力,主梁按弹性理论计算各控制截面的内力。
所以板、次梁计算时可以直接利用教材表11-1~11-4中的参数计算跨度及各控制截面的弯矩和剪力,不必再考虑活荷载的最不利布置问题。
而主梁设计时则应按教材图11-7的要求确定计算跨度,并考虑活荷载的最不利布置,计算得出弯矩和剪力的包罗图,然后根据内力包罗图中各控制截面的最大内力计算配筋。
(注:
跨中最大弯矩可近似认为是跨度中点弯矩)。
各种构件计算的关键是计算简图,包括计算模型,计算跨度和计算荷载。
4、关于板和次梁的构造设计:
主要是构造钢筋和钢筋的延伸长度(截断点)的问题。
单向板中的配筋包括板底和板顶(与次梁相交处)的受力筋,以及长跨方向的分布钢筋,板边、板角处的构造负筋,与主梁相交处的构造负筋等构造钢筋。
板的受力钢筋可以采用弯起式配筋和分离式配筋,见图11-18。
分离式配筋比较简单,单稍微浪费钢筋;弯起式配筋稍微复杂点,要注意各跨所选用钢筋的间距应该尽可能一致,以保证弯起钢筋作为支座负筋的间距均匀,同时注意跨中钢筋最多只能弯起一半。
板底钢筋无论是分离式还是弯起式一般不应该在跨中截断,应伸到支座(次梁)中。
次梁中的钢筋包括梁底纵筋、支座处梁顶负筋,和箍筋。
箍筋一般按梁端最大剪力计算值沿梁通长布置(本设计不考虑抗震设计要求)。
梁底及梁顶主筋也可以采用弯起式和分离式配筋,梁底没有弯起的钢筋应全部伸到支座(主梁),伸入支座的长度应≥12d或到支座中线(取大值),梁顶负筋的截断可按教材图11-21的规定确定。
另外,根据规范要求,当梁高≥450mm时,应在梁两侧布置构造腰筋,并且梁侧钢筋间距不超过200mm。
5、关于主梁的配筋:
主梁中的钢筋包括跨中梁底主筋、支座处负筋、箍筋、次梁与主梁相交处的附加箍筋及吊筋等,本次设计要求主筋采用弯起式配筋,即要求采用梁底主筋弯起一部分抗剪及作为支座的负筋。
主梁中钢筋的弯起和截断应满足三个要求:
即a、满足梁正截面抗弯承载力要求,b、满足斜截面抗剪承载力要求,c、满足斜截面抗弯承载力要求。
第一个要求就是钢筋弯起和截断后的材料图(抵抗弯矩图)应包在内力包罗图外面。
第二个要求具体体现在钢筋弯起点的位置,即第一排弯筋的上弯点离支座边的距离不超过Smax,Smax的规定见教材上册表4-1,实际上第一排弯筋的上弯点离支座的距离一般取50mm。
后面几排弯筋距前一排弯筋的距离也要满足不大于Smax的要求,因此对于本设计的主梁而言,由于次梁以集中力作用在主梁上,主梁上两次梁之间的剪力是相同的,所以如果要利用弯筋抗剪,弯筋应该如下图布置。
第三个要求,满足斜截面抗弯承载力,就是要使钢筋弯起点离其充分利用点的距离要≥0.5h0,下图中如果要利用①号弯起筋承受支座负弯矩,相当于其弯起点到充分利用点(即柱边)的距离只有50mm,显然是<0.5h0的,所以①号弯起筋不能考虑其承受支座左侧的弯矩,但可以考虑其承受支座右侧的弯矩,相当于半根负筋,它可以和第二跨弯上来的第一排的一根弯筋(同样相当于半根负筋)合作而作为一根负筋使用。
而第二、第三排的②③号弯筋不存在上述问题,可以分别作为一根负筋使用。
(二)设计计算书
课程设计计算书的格式可以参照教材53页的例题。
(三)设计图纸
按要求完成两张2号图纸,内容包括:
1、楼盖结构平面布置图;2、楼板配筋图及配筋一览表;3、次梁配筋图和钢筋分离图;4、主梁材料图(内力包罗图和抵抗弯矩图),主梁配筋图及钢筋分离图;5、必要的设计说明。
本次设计的施工图要求用铅笔和铅画纸手画,画图时首先注意图面的布置和绘图比例,使图面布置均衡,每个图的比例协调。
绘图中要注意各种表达符合制图标准的要求,特别是钢筋的弯钩、直钩的方向,尺寸标注的方向等不要搞错。
五、上机时数的安排
上机8小时,主要查阅有关结构设计方面的文献和设计资料,进一步开阔视野。
六、设计成果要求(按学院评估资料收集要求填写)
课程设计计算书用学校统一的课程设计专用稿纸,计算书内容必须手写,字迹工整,条理清楚,计算正确,内容完整。
本课程设计的两张2号施工图要求用铅笔和铅画纸手画,设计图纸内容完整,表达规范,比例选择及图面布置合适,字体应采用仿宋体,线条应光滑,线形粗细正确(一般钢筋用粗线,轮廓线用中线,尺寸线用细线),图面整洁流畅。
七、时间安排(供参考)
1、楼盖结构布置(画草图),选定各构件尺寸0.5天
2、楼盖结构(主、次梁,板)内力及配筋计算(画草图)2天
3、确定配筋方式(满足构造要求)0.5天
4、绘制施工图及整理计算书2天
共计5天
八、考核方法
成绩考核平时与设计成果结合,平时表现占40%,设计成果占60%。
要求学生每天至少半天(上午)在指定教室做课程设计,指导教师要点名,平时成绩按出勤率和学习态度考核;设计成果包括计算书和设计图两部分计算,各占50%。
九、参考资料
1、混凝土结构(上、中册)(教材)
2、建筑制图(教材)
3、混凝土结构设计规范(GB50010—2002)
4、建筑结构荷载规范(GB50009—2001)
5、房屋建筑制图统一标准GBJ1-86
6、建筑结构制图标准GBJ105-87
7、混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图03G101
(标准图集)
8、简明建筑结构设计手册,浙江大学土木系主编,建筑工业出版社。
其它有关参考资料
浙江工业大学建筑工程学院
课程设计指导书
(二)
课程名称:
_建筑混凝土结构设计_
题 目:
_钢筋混凝土单层工业厂房
结构设计_____
学生姓名:
____________
学 号:
____________
班 级:
____________
指导教师:
____________
2010年 6月
混凝土结构课程设计指导书
(二)
课程设计名称:
钢筋混凝土单层工业厂房结构设计
适用班级:
土木工程(建工)2007级 开课学期:
09~10(下)短学期
学时数:
1周(5天) 上机时数:
8 学分数:
1
指导教师:
一、设计目的和任务
单层厂房是常用的工业建筑,通过本课程设计,要求了解钢筋砼单层厂房排架结构设计的主要过程和步骤,初步掌握排架结构的设计方法。
具体要求:
1、掌握单层厂房结构布置原则和结构选型方法;
2、学习标准图或标准设计的使用方法(标准构件的选用方法);了解各种标准构件的设计原理和方法;
3、巩固所学的力学和钢筋砼结构的知识,掌握排架结构内力分析和荷载组合、内力组合的方法;
4、掌握排架柱及基础的设计方法;
5、学习单层厂房结构施工图的绘制方法。
二、基本内容与要求
1、完成计算书一份,内容包括:
(1)设计资料;
(2)结构布置(草图)和构件选型(包括屋面板、天沟板、嵌板;屋架;吊车梁、轨道联结、车挡、走道板、柱间支撑;墙体;柱子形式等);
(3)荷载计算,内力分析,荷载组合和内力组合;
(4)柱子和基础设计(尺寸、配筋、预埋件等)
2、绘制结构施工图(2#图纸2张,要求用铅画纸手画),内容:
(1)基础平面布置及基础详图(大小、配筋);
(2)柱、吊车梁、柱间支撑平面布置图;
(3)屋盖结构布置图(屋面板、屋架、屋盖支撑);
(4)柱子的模板图和配筋图(与柱间支撑相连的柱子);
(5)标准构件一览表及必要的结构设计说明。
三、设计资料及有关规定
1、工程概况:
本工程位于杭州市境内,主要生产轻工专用设备,按工艺要求,本车间建筑方案已定如下:
(1)车间平面尺寸为:
柱距6m,长72m(相当于12个柱距);厂房跨度见附表要求(注:
每位同学的设计参数不同)。
(2)室内地面标高为±0.000;室外地面标高为-0.300m。
(3)柱顶标高:
见附表;
(4)牛腿面标高:
见附表;
(5)设桥式吊车两台,吊车工作级别为A4级,吊车的起重量见附表(注:
每位同学的设计参数不同);
(6)采用油毡防水屋面,外排水方案,每隔4个柱距设一个落水管;
(7)采用侧窗(钢窗)采光(采光等级三级),无通风要求;
(8)采用240砖墙作围护墙,外粉刷厚20,内墙喷白;
(9)纵墙中间附近和两端山墙中间各设3.6m宽大门一道,窗洞宽4.8m,建筑剖面示意图如下(注:
每位同学的牛腿面标高、柱顶标高和厂房跨度等设计参数不同):
2、屋面做法(从上到下)及重力荷载:
三毡四油绿豆砂0.4kN/m2
20厚水泥砂浆找平层容重20kN/m3
60厚水泥珍珠岩保温层容重4kN/m3
20厚水泥砂浆找平层容重20kN/m3
大型屋面板结构层1.4kN/m2(包括灌缝重)或查标准图集
3、其它荷载:
屋架自重根据标准图选用
屋盖支撑0.07kN/m2
屋面活荷载0.5kN/m2
基本雪压0.45kN/m2
基本风压0.45kN/m2
4、车间地质情况:
根据工程地质勘察资料,地表层为0.7m厚的杂填土,其下为3m厚的亚粘土,该层地基土承载力标准值为200kN/m2,以下各土层承载力标准值均大于200kN/m2;历年最高地下水位在地面以下1.5m;该地区历年最大冻深为0.5m。
5、吊车规格:
每位同学设计时的吊车设置见附表要求,各种吊车的具体参数按教材附录12选用,其中小车总质量按双闸选用。
6、抗震设计:
抗震设防烈度6度,场地土为Ⅱ类,可以不进行抗震验算,仅需考虑抗震构造措施。
7、材料:
混凝土:
柱C30,基础C20,基础垫层C10;钢筋:
柱主筋Ⅱ级或Ⅲ级,箍筋Ⅰ级,基础Ⅱ级或Ⅰ级。
8、施工条件:
本地区施工条件和材料供应均能满足要求。
四、课程设计的步骤和方法
通过本课程设计,要求了解钢筋砼单层厂房排架结构设计的主要过程和步骤,初步掌握排架结构的设计方法。
重点掌握钢筋砼单层厂房结构布置原则,采用标准设计和标准构件的结构选型方法,以及排架结构内力分析和荷载组合、内力组合的方法。
具体设计过程及计算书内容如下:
(一)计算书的内容及设计计算方法、步骤
1、有关设计资料
写上有关设计资料。
2、结构构件选型
结构构件的选型就是根据荷载大小及其它有关要求从标准图集中选用合适的标准构件,选型前要仔细阅读各标准图集的使用说明,主要包括以下构件:
(1)屋面板
根据1.5×6.0m预应力砼屋面板标准图集[92G410
(一)~(四)]选用屋面板,选用方法为:
首先计算屋面板所承受的荷载(即屋面板以上构造层的重量),然后根据板所承受荷载的大小(不包括板的自重)选定屋面板的型号,选好后查出屋面板的自重及灌缝重。
选型中要注意中间柱距板和边柱距板的区别,即板型号后带s的表示边柱距板。
(2)天沟板
由于天沟板有多种不同的宽度,先选定某种宽度的板型(如TGB77表示板宽为770mm),然后根据所选板宽计算该板所承受的荷载(包括构造层重和积水重),最后确定天沟板的荷载等级(如TGB77-1、TGB77-2等)。
同样应查出所选板的自重。
,天沟板还应考虑集水的重量
(3)屋架
屋架也是根据其承受的荷载大小由标准图集[预应力砼折线形屋架(跨度18米、21米、24米)95G415-
(一)~(五)(或)钢筋砼折线形屋架(跨度18米、21米、24米)95G314
(二)]来选择屋架的型号。
屋架承受的荷载包括上述已计算的屋面荷载和屋面板自重,选型时不包括屋架自重,但屋架型号选好后应查出屋架的自重,以备后面计算时用。
(4)吊车梁
吊车梁的选型是根据吊车起重量Q,轨距(即跨度减去1.5m)和吊车的工作级别,由标准图集[6m先(后)张法预应力砼吊车梁95G425(426)]选用吊车梁,注意中跨、边跨、伸缩缝处的区别。
查出自重。
(5)轨道连接
根据吊车最大轮压由标准图集[吊车轨道联结95G325]或[吊车轨道联结及车挡00G514-6]选用,并查出有关参数。
(6)车挡
由吊车起重量Q查标准图集[吊车轨道联结95G325]或[吊车轨道联结及车挡00G514-6]得到车挡型号。
(7)走道板
根据中跨和边跨长度(柱的净距)由标准图集[吊车梁走道板95G337]查用,注意中跨板和边跨板的区别。
(8)柱间支撑
根据排架跨度、柱顶标高、吊车起重量等,由标准图集[柱间支撑97G336]查用上柱和下柱的柱间支撑型号。
(9)基础梁
根据墙体高度,有无窗,突出柱外,中跨和边跨等情况,由标准图集[钢筋砼基础梁93G320]选用基础梁,并确定每根重量。
(10)墙体
可采用240普通黏土砖墙。
(11)排架柱
确定排架柱上下柱的截面形式及尺寸,柱子宽度一般为400mm,上柱一般为矩形,高度一般可以取400mm,下柱截面高度可参考教材表12-3,一般应取100mm的倍数,当截面高度≥800mm时应做成工字形截面。
(12)结构构件选型汇总表
把以上选型结果列表汇总,方便查阅。
3、结构布置草图
(1)确定横向定位轴线和纵向定位轴线,画出结构平面布置草图,标出有关尺寸。
(2)根据地质资料确定基础的埋深,并根据杯形基础的构造要求初步确定基础的构造尺寸,由此画出单层厂房的横剖面草图,标出有关数据。
4、柱的计算参数及排架计算简图
根据上述基础埋深及有关构造参数,以及题目提供的柱顶标高和牛腿面标高,可以确定排架柱的总高度,上下柱高度,进一步确定柱子的外形,牛腿构造尺寸,画出柱子草图(立面图,上下柱剖面图),同时计算出有关参数,包括上、下柱的截面面积,惯性矩,n,λ等等。
最后画出排架计算简图。
5、荷载计算
按以下顺序计算各项荷载:
(1)恒载:
包括:
(a)屋盖结构恒载;(b)上、下柱自重;(c)吊车梁及轨道连接等重。
(2)屋面活荷载。
(3)吊车荷载,包括竖向荷载和水平荷载。
(4)风荷载,包括左风和右风。
各种荷载的计算方法参考教材有关章节。
最后要有荷载汇总表。
同时注意要把风荷载以外的其它荷载化成作用在排架上的轴力和弯矩,便于后面的排架计算。
6、排架内力分析和内力组合
根据上述荷载的顺序分别计算排架的内力(M、N、V),每种荷载作用下的计算应包括:
计算简图,计算过程,最后画出内力图,标出各控制截面的内力值。
最后应把所有内力计算结果汇总于“内力汇总和内力组合表”中,并参照教材138页表12-2的要求进行内力组合。
7、排架柱配筋计算
根据上述各控制截面的内力组合结果,选择各控制截面的最不利内力组合对上、下柱分别进行配筋计算,一般上柱配筋由Ⅰ—Ⅰ截面的内力控制,下柱截面的配筋由Ⅲ—Ⅲ截面的内力控制。
8、牛腿设计
包括作用在牛腿面的荷载计算,牛腿截面高度验算,牛腿纵向受拉钢筋计算,牛腿箍筋和弯筋的确定,牛腿面吊车梁底局部受压验算,等等。
9、基础设计
只要求计算一个中柱基础。
(1)计算基础的荷载:
基础上的荷载包括柱传来的荷载(Ⅲ—Ⅲ截面的最不利内力组合,包括M、V、N)和基础梁及上部墙体传来的荷载,这两种荷载最后要合并计算出作用在基础底面的M、N。
(2)计算基础底面积:
按偏心受压基础计算基础的底面积A,确定基础的长、宽。
(3)验算基础高度:
基础高度已由前面初步确定,此处应按抗冲切承载力要求进行验算,如不满足应增加高度。
(4)基础底板配筋计算:
按柱边的两个截面分别计算两个方向的配筋,沿长边方向的钢筋要放在外侧,注意两个方向h0的不同。
以上计算过程中应画出基础的平面、剖面、受力情况、配筋情况等的草图。
(二)设计图纸
本次设计的施工图要求用铅笔和铅画纸手画,完成两张2号图纸,画图时首先注意图面的布置和绘图比例,使图面布置均衡,每个图的比例协调。
按要求完成以下设计图:
1、基础平面布置及基础详图(大小、配筋):
基础平面图中应标出基础编号,基础梁型号,以及有关尺寸(如基础平面尺寸);基础详图要求画出所计算基础的配筋平面和剖面图,标注清楚。
2、柱、吊车梁、柱间支撑平面布置图:
该图可以与基础图各画一半,用对称符号分开,图中应有柱子编号,吊车梁位置及型号,柱间支撑位置及型号,墙体及门洞位置及尺寸等。
3、屋盖结构布置图:
包括屋面板、天沟板、屋架、屋盖支撑等的布置及型号标注,屋盖支撑的设置可以参考屋架标准图中的布置要求,或可以直接选用标准图的设计,但在你的设计图中要说明清楚;屋面板、天沟板和屋架可用对称符号各画半个平面。
4、柱子的模板图和配筋图(与柱间支撑相连的柱子):
柱子模板图中要标注清楚柱子的外形尺寸,预埋件的位置(不要求具体设计预埋件,但需要标注清楚),配筋图要表示清楚柱子的主筋,箍筋,牛腿钢筋等。
特别要注意箍筋加密构造要求(加密区的位置和长度,加密箍筋的数量等)。
5、标准构件一览表及必要的结构设计说明:
标准构件一览表指列表说明所选用标准构件的型号、数量、所选标准图集编号等。
结构设计说明是要把图纸中没表达清楚的事情交代清楚,如设计采用的钢筋和混凝土的强度等级,所标注尺寸的单位,以及其它一些图中不好表达但用文字很容易表达清楚的问题。
五、上机时数的安排
上机8小时,主要查阅有关结构设计方面的文献和设计资料,进一步开阔视野。
六、设计成果要求(按学院评估资料收集要求填写)
课程设计计算书用学校统一的课程设计专用稿纸,计算书内容必须手写,字迹工整,条理清楚,计算正确,内容完整。
设计图纸用铅画纸手画,要求内容完整,表达规范,比例选择及图面布置合适,线形光滑、粗细正确,图面整洁流畅。
七、时间安排(供参考)
1、结构布置和选型(包括计算、画草图)0.5天
2、荷载计算和排架内力分析、荷载组合、内力组合2天
3、柱子配筋和基础设计0.5天
4、绘制施工图及整理计算书2天
共计5天
八、考核方法
成绩考核平时与设计成果结合,平时表现占40%,设计成果占60%。
要求学生每天至少半天(上午)在指定教室做课程设计,指导教师要点名,平时成绩按出勤率和学习态度考核;设计成果包括计算书和设计图两部分计算,各占50%。
九、参考资料
参考书:
1、混凝土结构教材
2、建筑制图教材
3、混凝土结构设计规范(GB50010—2002)
4、建筑结构荷载规范(GB50009—2001)
5、房屋建筑制图统一标准GBJ1-86
6、建筑结构制图标准GBJ105-87
7、单层工业厂房结构设计(第二版),罗福午主编,清华大学出版社。
8、简明建筑结构设计手册,浙江大学土木系主编,建筑工业出版社。
其它有关参考资料。
标准图集:
1、1.5×6.0m预应力砼屋面板92G410
(一)~(四)
2、6m先(后)张法预应力砼吊车梁95G425(426)
3、吊车轨道联结95G325
4、吊车轨道联结及车挡00G514-6
5、吊车梁走道板95G337
6、柱间支撑97G336
7、预应力砼折线形屋架(跨度18米、21米、24米)95G415-
(一)~(五)
(或)钢筋砼折线形屋架(跨度18米、21米、24米)95G314
(二)
8、钢筋砼基础梁93G320
9、建筑物抗震构造详图