結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計計算書

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計計算書結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計計算書中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計第24頁第一部分： 鋼筋混凝土 一、設(shè)計資料 莫二層框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)布置見附 圖1。底層層高，二層層高，基礎(chǔ)頂面到室內(nèi)距離，框架柱截面 尺寸為，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，環(huán)境類別為一類。面層做法：按江蘇省標準圖集蘇采用水磨石樓面（厚水磨石面層，水泥砂漿打底，荷載標準值取）；該樓蓋無其它特殊要求。設(shè)計時按雙向板樓蓋設(shè)計。頂棚處理：厚混合砂漿抹灰，荷載標準值取?；钶d取值：材料選用：混凝土；梁內(nèi)縱向受力鋼筋采用，其余鋼筋均采用。（,）二、設(shè)計計算內(nèi)容 1確定結(jié)構(gòu)平面布置圖 2板的 設(shè)計（3.865標高樓板，

2、彈性方法）（1）板的內(nèi)力計算 （2） 強度計算 （3）繪制配筋圖3.次梁設(shè)計（3.865標高次梁， 彈性方法） （1）內(nèi)力計算 （2）強度計算 （3）繪制 配筋圖4.主梁設(shè)計（3.865標高軸主梁，彈性方法）（1） 內(nèi)力計算 （2）強度計算 （3）選配鋼筋、繪制材料抵抗彎矩圖及配筋圖 三、設(shè)計過程1.結(jié)構(gòu)平面布置圖（見圖1） 2.樓板計算 （1）尺寸估算 由于主梁兩端均與柱剛接， 按彈性理論設(shè)計。主梁計算長度 查表，主梁，?。?寬度，取； 圖1樓蓋結(jié) 構(gòu)平面布置圖由于次梁兩端均與主梁整澆，按彈性理論 設(shè)計。次梁中間跨計算長度；次梁邊跨計算長度。查表,次梁，取。寬度，取。由于樓板兩端均與主梁整澆

3、，按彈性理論設(shè)計。計算跨度（C、D區(qū)隔），（A、B區(qū)隔）各區(qū)板的計算跨度見表 1。查表，樓板，考慮到樓面活荷載比較大及其他影響，取。（2）荷載計算荷載標準值面層水磨石樓面結(jié)構(gòu)層厚 樓板平頂恒載標準值活載標準值荷載設(shè)計值由可變荷 載控制的組合 由永久荷載控制的組合故荷載設(shè)計值由可變荷載效應(yīng)控制，板內(nèi)力計算時取3）內(nèi)力計算 雙向板按彈性理論計算內(nèi)力，在求各區(qū)板內(nèi)最大彎矩時，按恒荷載滿 布及活荷載棋盤式布置，取荷載：在作用下，各支座可視為固定，奧些區(qū)隔板跨內(nèi)最大正彎 矩不在板的中心點處；在作用下，各區(qū)格板四周均可視為簡 支，跨內(nèi)最大正彎矩則在板的中心點處，計算時可近似取二者之和作為跨內(nèi)最大正彎矩值。

4、在求各中間支座最大負彎矩時，按恒荷載及活荷載均滿布各區(qū)隔板計算，取荷載：O計算時，泊松比取，各區(qū)板的計算列于表1。四周與梁整體連接的板區(qū)隔，計算所得的彎矩值，根據(jù)下列情況予以折減：中間跨的跨中截面及中間支座為；邊跨的跨中截面以及從樓板邊緣算起的第二支座截面：當(dāng)時為，當(dāng)時為時為。為垂直于樓板邊緣方向的計算跨度，為沿樓板邊緣方向的計算跨度。各區(qū)隔折減系數(shù)見表 2。(4)配筋計算 各跨中、支座彎矩已求得，即可近似按算由相應(yīng)的鋼筋面積。由于板的配筋率一般較低，故近似取內(nèi)力臂系數(shù)。截面有效高度的選定：跨中截面，短跨方向，長跨方向；支座截面近似取。配筋計算見表2。表1各區(qū)隔板內(nèi)力計算 區(qū)隔8.1 8.1

5、8.213 8.213 4.5 4.5 4.5 4.5 0.556 0.556 0.5479 0.5479 (0.00584+0.03634/6)>8.54 *.52+(0.02138+0.08834/6)>4.34 沖.52=5.235.23(0.00552+0.03856/6)X8.54 452+(0.02084+0.08920/6)>4.34 452=5.215.21(0.03634+0.00584/6)>8.54 452+(0.08834+0.02138/6)M.34 452=14.5214.52(0.00552+0.03856/6)X8.54 452+ (0.

6、02084+0.08920/6)>4.34 452=15.00 15.00 0.05710 12.88 4.52 =14.89 14.89 0.05710 12.88 4.52 =14.89 14.89 0.08115 12.88 4.52 =21.17 21.17 0.08146 12.88 4.52 =21.25 21.25 3.次梁計算 根據(jù)荷 載就近向板支承邊傳遞的原則近似確定：從板區(qū)隔的四角分角線與平行于長邊的中線相交，將每一區(qū) 隔分為四塊，每塊小板上的荷載就近傳遞至支承梁上。因此，除梁自重(均布荷載)和直接作用在梁上的荷載(分布荷載或集中荷載) 外，沿區(qū)隔板長邊方向的支承梁(

7、次梁)上荷載為梯形分布，短邊方向的支承梁(主梁)上為三角形 分布。(1)荷載計算(中間梁)板傳來的恒載(梯形)恒載標準值活載標準值次梁自重粉刷層重次梁及粉刷由可 變荷載控制的組合由永久荷載控制的組合故荷載設(shè)計值由可變荷載效應(yīng)控制。對于邊梁，計算方法同中間梁，設(shè)計時可以根據(jù)中間梁 配筋，此方法是偏于安全的。(2)計算簡圖 次梁計算簡圖見圖2。(3)內(nèi)力計算 次梁按彈性理論計算內(nèi)力，應(yīng)該考慮活載的不利布置，板傳來的恒載為梯形分布荷載，梁自重為均布荷載，分別按照梯形荷載和均布荷載可以直接查表得相應(yīng) 的系數(shù)，從而計算相應(yīng)的最大最小內(nèi)力，次梁最大彎矩計算結(jié)果見表3,次梁剪力計算結(jié)果見表 4。(4)正截面

8、配筋計算次梁跨中截面按 T形截面進行受 彎承載力計算。翼緣寬度邊跨和跨中均按下面的較小值采用：,故取?？缰薪孛姘匆慌配摻羁紤]，故取，翼緣厚度，支座截面按兩排鋼筋考慮，故取。因，其值均大于跨中彎矩設(shè)計值的最大值，故各跨中截面均屬于第一類T型截面。支座按矩形截面計算。次梁正截面受剪承載力計算結(jié)果見表5o(5)次梁斜截面受剪承載力計算次梁斜截面受剪承載力計算見表6。(6)計算結(jié)果及次梁的構(gòu)造要求，繪次梁配筋圖，見大圖。表2板正截面承載力計算 截面原彎矩折減系數(shù)折減 后 計算 鋼筋選配 實配 跨中 區(qū)格 方向 方向 區(qū)格 方向 方向區(qū)格方向方向區(qū)格方向方向區(qū)格方向方向 1.0支座(方向)(方向)邊支座

9、 邊支座 邊支座(方向)邊支座（方向）圖2次梁的計算簡圖表3次梁彎矩計算 邊跨 支座 第中跨 支座 第中跨 計算跨度 均布恒載 梯形恒載 梯形活載 梯形荷載產(chǎn)生的 均布恒載產(chǎn)生的 總彎矩 注： 支座跨度表4次梁剪力計算支座支座左支座右支座右 支座右計算跨度均布恒載梯形恒載梯形活載梯形荷載 產(chǎn)生均布恒載產(chǎn)生的 總剪力表5次梁正截面強度計算 截面 邊跨中 支座 邊跨中 中間支座 邊跨中 或 選用鋼筋 實際配筋面積最小配筋率驗算表6次梁斜截面強度計算 截面支座支座左支座右支座左支座右，截面滿足要 求，按計算配箍 選配箍筋（） （雙肢箍） 配箍率驗算（） 4.主梁計算 （1）荷載計算主梁荷載計算見表7

10、。（2）計算簡圖 （3）柱剛度為。梁的剛度為。柱線剛度 梁線剛度 邊節(jié)點，中間點，查表可知，按等 跨簡支連續(xù)梁計算內(nèi)力。主梁的計算簡圖見圖 3。（3）內(nèi)力計算 查表等跨連續(xù)梁內(nèi)力計算系數(shù)表，主梁 彎矩計算見表8。（4）主梁正截面抗彎承載力計算 在正彎矩作用下，主 梁跨中截面按T型截面配筋，邊跨和中跨的翼緣寬度均按下 面的較小值采用：一故取；跨中截面按雙排鋼筋考慮，取。因，具值大于跨中彎矩設(shè)計值的最大值，故各跨中截面 均屬于第一類T型截面。主梁支座截面按矩形截面計算，由于支座處截面、板、 次梁、主梁負筋相互交疊，使主梁的有效高度降低，故取。支座A內(nèi)邊緣及支座B截面彎矩按計算：主梁正截面承載力計算

11、結(jié)果見表10,主梁斜截面承載力計算結(jié)果見表11。（5）主梁附加橫向鋼筋計算由次梁傳給主梁的集中荷載為配附加箍筋的范圍。先選2 c 18吊筋，則所需附加箍筋的截面面積為取1050雙肢箍，則，故次梁兩側(cè)各布置三排附加箍筋。（6）繪制主梁施工圖 縱筋錨固長度，對于C 25鋼筋， 關(guān)于支座鋼筋的截斷，根據(jù)中國建筑標準設(shè)計研究所由 版的混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造 詳圖（03G101-1）規(guī)定，梁支座上部縱筋的長度規(guī)定如下： 第一排非通長筋從柱（梁）邊起延伸到位置；第一排非通長 筋從柱（梁）邊起延伸到位置。的取值規(guī)定為：對于端支座，為本跨凈跨；對于中間支座，為支座兩邊較大 一跨的凈跨值

12、。本設(shè)計凈跨均為，第一排通長筋從柱邊起延伸長度；第 二排通長筋從柱邊起延伸長度。當(dāng)梁端實際受到部分約束但按簡支計算時，應(yīng)在支座區(qū) 上部位置縱向構(gòu)造鋼筋，其截面積不應(yīng)小于渠跨中下部受力 鋼筋計算需要面積的四分之一，且不少于兩根；該縱向構(gòu)造 鋼筋自支座邊緣向跨內(nèi)伸由的長度不應(yīng)小于，此處，為該跨 的跨度。故支座上部直接延伸到端支座內(nèi)。但端支座柱寬，該應(yīng)延伸至節(jié)點對邊向下彎折，其包含彎 弧段在內(nèi)的水平投影長度不應(yīng)小于，包含彎弧段在內(nèi)的豎直 投影長度應(yīng)為。故豎直段長。下部縱筋入柱內(nèi)長度。根據(jù)計算結(jié)果及主梁計算要求，繪主梁配筋圖，見之后附 加大圖。圖3主梁計算簡圖 表7主梁荷載計算表 荷載類別 標 準值

13、設(shè)計值 集中荷載 恒載G集中荷載 恒載Q等效矩形 荷載恒載ge等效矩形荷載 活載qe主梁自重及粉刷 恒載 gG表8主梁彎矩計算表 邊跨中 支座中間跨中 計算跨度 均布荷載產(chǎn)生的 集中荷載產(chǎn)生的 總彎矩表9主梁剪力計 算表 邊跨中 支座 中間跨中 計算跨度 均布荷載產(chǎn)生的 集中荷載產(chǎn)生的總剪力表10主梁正截面強度計算 截面 邊跨中 支座 邊跨中 或 選用鋼筋 實際配筋面積 最小配 筋率驗算表11主梁斜截面強度計算截面支座支座左 支座右，截面滿足要求，按計算配箍 選配箍筋（雙肢箍） 配箍率驗算第二部分：鋼結(jié)構(gòu)1、設(shè)計資料 奧鋼結(jié)構(gòu)工作平臺，結(jié)構(gòu)平面布置如 圖4所示，鋪板采用預(yù)制鋼筋混凝土平板，焊接

14、于次梁上， 次梁與主梁，主梁與柱均為較接，柱與基礎(chǔ)為剛性連接。平臺均布恒荷載標準值 （包括平臺鋪板自重） 為，活荷載標 準值為。鋼材采用Q235B,焊條為E43型，手工焊接。平臺基礎(chǔ)頂面到平臺鋪板底部高度。結(jié)構(gòu)安全等級為二級。主梁GL2與次梁 GL3平接，主梁 GL2 一端支承于中柱 頂中，另一端支承于邊柱側(cè)（柱頂與梁頂部平齊），中柱采用格構(gòu)式、邊柱采用實腹式構(gòu)件； 次梁GL3采用型鋼梁，主 梁GL2采用組合梁。（,）2、設(shè)計計算內(nèi)容1.確定次梁和預(yù)制板的布置。（繪制平面布置圖）2.平臺梁的設(shè)計（繪制平臺梁詳圖） （1）次梁GL3的設(shè)計 （2）主梁GL2的設(shè)計 選擇主梁（焊 接組合梁）截面（截

15、面可沿長度改變）；計算翼緣焊縫；設(shè)計加勁肋。3.平臺柱的設(shè)計（繪制邊柱及中柱詳圖）（1）邊柱GZ3設(shè)計（實腹式：按壓彎構(gòu)件設(shè)計）（2）中柱GZ4設(shè)計（格構(gòu)式:按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計）圖4平臺結(jié)構(gòu)布置圖 4,梁柱連接設(shè)計（繪制連接詳圖）（1）主梁GL2與邊柱GZ3的連接設(shè)計 （2）主梁GL2與次梁GL3的連接設(shè)計 3、設(shè)計過 程1.次梁GL3的設(shè)計 （1）荷載及內(nèi)力（暫不計次梁自 重）次梁GL3為跨度的兩端簡支梁。恒載標準值活載標準值總荷載標準值總荷載設(shè)計值：由永久荷載效應(yīng)控制的組合由可變荷載效應(yīng)控制的組合故總荷載設(shè)計值由可變荷載效應(yīng)控制，次梁內(nèi)力計算時取 最大彎矩標準值最大彎矩設(shè)計值最大剪力設(shè)計值

16、 （2）試 選截面 設(shè)次梁自重引起的彎矩為（估計值）。因次梁上鋪鋼筋混凝土平臺板并與之相焊接，故不必計算 整體穩(wěn)定性。截面將由抗彎強度確定，設(shè)翼緣厚度大于，取,則需要的抵抗矩為 均布荷載作用下簡支梁的撓度條件為需要的慣性矩為 按需要的和查型鋼表，選用熱軋普通工字鋼，有關(guān)參 數(shù)如下：,（3）截面強度驗算（計入次梁自重） 彎矩設(shè)計值 剪 力設(shè)計值 彎曲應(yīng)力（滿足要求） 剪應(yīng)力（滿足要求）（4） 截面剛度驗算（撓度驗算） 因提供的（需要值），故撓度條 件必然滿足。2主梁GL2設(shè)計（1）內(nèi)力計算（暫不計主梁自重）由于柱截面尺寸未確定，為計算簡便，偏安全地取軸線距離為跨度。故，主梁GL2為跨度的兩端簡支

17、梁。次梁傳給主梁的集中力標準值次梁傳給主梁的集中力設(shè)計值由可變荷載效應(yīng)控制：由永久荷載效應(yīng)控制：故取最大彎矩設(shè)計值最大剪力設(shè)計值 （2）試選截面需 要的截面抵抗矩為（假定翼緣厚度超過，?。?腹板高度 梁的最小高度：根據(jù)主梁剛度要求，由梁的最小高跨比計算公式得梁的經(jīng)濟高度：故取腹板高度腹板厚度（假定腹板厚度不超過，?。┕?取腹板厚度所需翼緣面積為通常翼緣；不必計算整體穩(wěn)定 性的要求為：（受壓上翼緣自由長度）；構(gòu)造及放置面板的要求為；放置 加勁肋的要求；取上下翼緣寬度相同。綜合以各上因素，確定取 一滿足要求。受壓翼緣自由外伸寬度與厚度之比。因此，受壓翼緣的局部穩(wěn)定得到保證。（3）截面驗算 內(nèi)力計算

18、 梁的截面積 梁的單位長 度自重（a）計算簡圖（未考慮自重） 圖6主梁截面尺寸（b） 計算簡圖（計入自重） （c）彎矩圖（）（d）剪力圖（）圖 5計算簡圖及內(nèi)力圖 取自重分項系數(shù)為，考慮構(gòu)造系數(shù)，則：自重設(shè)計值最大彎矩為最大剪力為截面特性強 度驗算 彎曲應(yīng)力 （滿足要求） 剪切應(yīng)力 （滿足要求） 折 算應(yīng)力（跨度中點處） 折算應(yīng)力（離支座處） 故梁的截面 強度滿足要求。（4）整體穩(wěn)定驗算 次梁可以作為主梁的側(cè)向支承，主 梁受壓翼緣自由長度，受壓翼緣寬度，則，故梁的整體穩(wěn)定 不必進行驗算。（5）梁的剛度驗算 集中荷載標準值 等效均布荷載標 準值（構(gòu)造系數(shù)）計算撓度時，不必考慮因翼緣寬度改變的影響

19、，近似按下式計算（滿足要求）（6）梁的截面改變 采用改變翼緣寬度的方法。取截面改變處離支座的距離，下面對截面改變處進行驗 算。 截面內(nèi)力 變截面處的彎矩 變截面處的剪力 截 面尺寸 需要的截面模量 需要的翼緣面積 取翼緣寬度為， 厚度，則翼緣面積為 截面參數(shù)，穩(wěn)定驗算受壓翼 緣外伸寬度與厚度之比，故受壓翼緣的局部穩(wěn)定滿足要求。強度驗算 彎曲應(yīng)力 （滿足要求）剪切應(yīng)力 （滿足要求） 折算應(yīng)力 故梁的截面改變處強度滿足要求。（7）翼緣和腹板的連接焊縫采用直角角焊縫，所需焊縫的焊腳尺寸 構(gòu)造要求，故取焊腳尺寸 （8）局部穩(wěn)定驗算 各區(qū)格的局部穩(wěn)定驗算，應(yīng)配置橫向加勁肋，在支座處和每根次梁處（即集中荷

20、載處）設(shè)支承加勁肋，且加 勁肋間距，滿足構(gòu)造要求。梁承受靜力荷載，按規(guī)范要求，宜考慮腹板屈曲后強度。但為了節(jié)省鋼材，已將梁設(shè)計成了沿跨度為變截面，若考 慮腹板屈曲后強度，變截面處可能會不滿足承載力要求，故 本設(shè)計不考慮腹板屈曲后強度。區(qū)格I用于腹板受彎計算時通用高厚比為用于腹板受剪計算時通用高厚比為 次梁連接于主梁的加勁肋上，估腹 板計算高度邊緣的局部壓應(yīng)力。支座附近區(qū)格I的平均彎矩和平均剪力為：平均彎矩在腹板計算高度邊緣的彎曲應(yīng)力平均剪力在腹板計算高度邊緣的剪切應(yīng)力（滿足要求）區(qū)格n用于腹板受彎計算時通用高厚比為用于腹板受剪計算時通用高厚比為次梁連接于主梁的加勁肋上，估腹板計算高度邊緣的 局

21、部壓應(yīng)力。支座附近區(qū)格n的平均彎矩和平均剪力為：平均彎矩在腹板計算高度邊緣的彎曲應(yīng)力平均剪力在腹板計算高度邊緣的剪切應(yīng)力（滿足要求）區(qū)格田 用于腹板受彎計算時通用高厚比為用于腹板受剪計算時通用高厚比為次梁連接于主梁的加勁肋上，估腹板計算高度邊緣的 局部壓應(yīng)力。支座附近區(qū)格in的平均彎矩和平均剪力為：平均彎矩在腹板計算高度邊緣的彎曲應(yīng)力平均剪力在腹板計算高度邊緣的剪切應(yīng)力 中間加勁肋（橫向）截面估算寬度厚度，取焊縫：,取支座加勁肋支座反力根據(jù)端部承壓條件：得，取 支座加勁肋采用，有關(guān)參數(shù)如下：,（b類截面）加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性（滿足要求） 支座加勁肋與腹板的連接焊縫，?。M足要求）3邊柱G

22、Z3的設(shè)計（1）初選截面 按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計初步選取截面尺 寸。柱GZ3 一端較接，一端剛接，側(cè)面半柱高處設(shè)柱間支撐。計算高度； 邊次梁GL3線荷載GL3傳到GZ3頂?shù)妮S力 設(shè)計值GL2傳到GZ3側(cè)的軸力設(shè)計值 軸向力的合力設(shè)計 值 采用工字型組合截面柱，翼緣為軋制邊。按軸心受壓估算截面尺寸，但實際為偏心受壓，故取增大 系數(shù)。按照式和式，當(dāng)取，時，。當(dāng)取，時，所以取，查表（C類），所需截面面積為： 按穩(wěn)定性要求按經(jīng)濟性要求二者相差較小，而且前者比 后者略大，截面符合要求。故取，則，??；高度應(yīng)滿足，取，腹板厚度。取>-）-） °則截面的幾何特性為：圖7邊柱截面尺寸 （2）強度驗算 偏心距 偏心彎矩（滿 足要求）（3）彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性驗算，查表，b類截面，（滿足要求）（4）彎矩作用平面外穩(wěn)定性驗算；查表，b類截面，?。M足要求）（5）局部穩(wěn)定驗算腹板：翼緣：局部穩(wěn)定滿足要求4中柱GZ4的設(shè)計（1）初選截面分肢截面（對實 軸計算） 中柱采用格構(gòu)式柱，按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計軸力，一端較接，一端剛接 假定，查得 所需截面面積 所需回轉(zhuǎn)