一、设计基本资料 ........................................................................................................................... 2 二、结构设计方案的确定 ............................................................................................................... 3
2.1. 楼盖选择 ........................................................................................................................... 3 2.2. 墙体截面尺寸及材料选择 ............................................................................................... 3 三、高厚比验算 ............................................................................................................................... 3
3.1. 确定静力计算方案 ........................................................................................................... 3 3.2.底层承重纵墙高厚比验算 ................................................................................................. 4
3.2.1.外纵墙高厚比验算 .................................................................................................. 4 3.2.2.内纵墙高厚比验算 .................................................................................................. 4 3.3.底层横墙高厚比验算 ......................................................................................................... 5
3.3.1.无开洞横墙 .............................................................................................................. 5 3.4.标准层承重纵墙高厚比验算 ............................................................................................. 6
3.4.2.内纵墙 ...................................................................................................................... 6 3.5.标准层横墙高厚比验算 ..................................................................................................... 7
3.5.1.无开洞横墙 .............................................................................................................. 7 3.5.2.开洞横墙 .................................................................................................................. 7
四、荷载统计 ................................................................................................................................... 8
4.1.板荷载计算表（KN/㎡） .................................................................................................. 8 4.2.板活载计算表（KN/㎡） .................................................................................................. 9 4.3.梁恒载计算表（KN/m） ................................................................................................... 9 五、楼盖设计 ................................................................................................................................. 10
5.1.楼面梁板尺寸选择 ........................................................................................................... 10 5.2楼面板设计 ....................................................................................................................... 10
5.2.1.板的计算 ................................................................................................................ 10 5.3.板的配筋设计 ................................................................................................................... 12
5.3.1.A板的配筋计算 .................................................................................................... 13 5.3.2.B、C板计算 ......................................................................................................... 14 5.3.3.E板计算: ............................................................................................................... 14 5.3.4.D板的配筋计算 .................................................................................................... 15 5.4.梁的设计 ........................................................................................................................... 16
5.4.2.配筋计算 ................................................................................................................ 17
六、墙柱设计 ................................................................................................................................. 18
6.1.荷载计算 ........................................................................................................................... 18 6.2.承重横墙 ........................................................................................................................... 19 6.3.承重纵墙 ........................................................................................................................... 21
6.3.1.内力计算 ................................................................................................................ 22 6.3.2.承载力验算 ............................................................................................................ 22
七、构造柱、圈梁、过梁 ............................................................................................................. 23
7.3.过梁 ................................................................................................................................... 23 八、小结......................................................................................................................................... 24 九、参考文献 ................................................................................................................................. 26
1
一、设计基本资料
1.1 设计题目
武汉市武钢三中第四教学楼设计 1.2 设计条件
1.2.1建筑规模及平面布置
平面尺寸 B×L=18m×30m，一层层高3.9m，其他层高3.4m
1.2.2主要设计参数
A，设计使用年限和环境类别：按一般工业与民用建筑要求，本建筑设计使用年限为50年。上部结构为室内正常使用环境，环境类别为一类，结构安全等级为二级。 B，抗震设防要求：武汉的抗震设防烈度为6º。 C，气象资料：不考虑风荷载（房屋层高小于4米，房屋总高13.7米小于28米）；雪荷载：0.35KN/m²
D，楼面活荷载：标准值——————2.0KN/m²。 组合值系数————ψc=0.7。 频遇值系数————ψ=0.6 准永久值系数：0.5
2
二、结构设计方案的确定
2.1. 楼盖选择
本设计的楼盖与屋盖分别采用钢筋混凝土梁板和钢屋盖，混凝土选用C30强度的混凝土。
2.2. 墙体截面尺寸及材料选择
截面尺寸如图，墙体的承重方案采用纵横墙混合承重方案，承重墙体的截面尺寸采用普通烧结砖，所有墙体全部初步采用370mm厚墙，并采用MU25烧结砖和M15混合砂浆砌筑，教室纵墙上开有洞口作为门窗供通人，采光用。横墙出走廊开孔作为窗采光以外，在教室中不开孔，以便放置黑板等教学器材。
三、高厚比验算
3.1. 确定静力计算方案
底层层高3.9m，底层最大横墙间距为8.4m。由于s=8.4﹤20m,该屋的静力计算方案为刚性方案。砂浆强度等级≧M7.5.查表得墙体允许高厚比[β]=26.
标准层层高3.4m，最大横墙间距为8.4m，由于S=8.4﹤
3
20m，该屋的静力计算方案为刚性方案。又由于S=8.4m﹥2H=2×3.4=6.8m，则查表知Ho=1.0H=3.4m。
3.2.底层承重纵墙高厚比验算
3.2.1.外纵墙高厚比验算
由于2H=2×3.9=7.8m﹤S=8.4m，则Ho=1.0H=3.9m。 墙体厚度h=370mm，相邻窗间墙之间的距离s=8400mm，在宽度范围内的门窗洞口宽度b=2×3000=6000mm。
由于是承重墙，且厚度h=370﹥240mm，得到允许高厚比影响系数µ1=1.0.
有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数µ2=1-0.4bs/s=1-0.4×6000/8400=0.71
则β=Ho/h=3.9/0.37=10.54﹤µ1µ2[β]=18.57
结论: 满足要求。
3.2.2.内纵墙高厚比验算
内纵墙和外纵墙计算高度相同,Ho=3.9m.
4
墙体厚度h=370mm,相邻窗间墙之间的距离s=8000mm,在长度s范围内的门窗洞口总宽度b=6000mm.(由于µ2=1-0.4bs/s,所以只要当bs/s最大时µ2最小,即允许高厚比µ1µ2[β]最小,我取轴线⑤至⑦间的教室验算内纵墙高厚比.)。得到µ2=1-0.4bs/s=1-0.4×6000/8000=0.7
则β=Ho/h=3.9/0.37=10.54﹤µ1µ2[β]=18.2
结论：满足要求。
3.3.底层横墙高厚比验算 3.3.1.无开洞横墙
同纵墙一样，µ1=1.0.
由于墙体不开洞，所以不需考虑µ2，或者，取µ2，值为1.0 H=3.9m﹤S=7.8m=2H=2×3.9m，则Ho=0.4S+0.2H=3.9m β=Ho/h=3.9/0.37=10.54﹤µ1µ2[β]=26
结论：满足要求
3.3.2.开洞横墙
横墙开洞处位于走廊尽头，其计算高度与无开洞横墙以及纵墙相同Ho=3.9m。
墙体厚度370mm。相邻窗间墙距离s=2400mm，在宽度s范
5
围内的门窗洞口总宽度b=1500mm，µ1=1.0，µ2=1-0.4bs/s=1-0.4×1500/2400=0.75.
β=Ho/h=3.9/0.37=10.54﹤µ1µ2[β]=19.5
结论： 满足要求。
3.4.标准层承重纵墙高厚比验算
3.4.1.标准层外纵墙
由于2H=3.4×2=6.8m﹤S=8.4m，则可查表知Ho=1.0H=3.4m。
墙体厚度h=370mm，相邻窗间墙之间的距离最大为8400mm，在宽度范围内的门窗洞口总宽度为6000mm。 原因与底层外纵墙一样，允许高后壁系数µ1=1.0. 有门窗洞口允许高厚比修正系数µ2=1-0.4bs/s=0.71 则β=Ho/h=3.4/0.37=9.12﹤µ1µ2[β]=18.46
结论：满足要求
3.4.2.内纵墙
内纵墙和外纵墙计算高度相同，Ho=1.0H=3.4m
6
墙体厚度h=370mm，相邻窗间墙之间的距离s=8400mm，在宽度范围内的门窗洞口宽度b=6000mm， µ1=1.0. µ2=1-0.4bs/s=0.71
则β=Ho/h=3.4/0.37=9.12﹤µ1µ2[β]=18.46
结论：满足要求
3.5.标准层横墙高厚比验算 3.5.1.无开洞横墙
2H=6.8m﹤s=7.8m，则Ho=1.0H=3.4m µ1=1.0. µ2=1.0
则β=Ho/h=3.4/0.37=9.12﹤µ1µ2[β]=26
结论：满足要求
3.5.2.开洞横墙
开洞横墙的计算高度由于s=2.4m﹤H=3.4m。Ho=0.6s=1.44m。
µ1=1.0. µ2=1-0.4bs/s=0.75
则β=Ho/h=1.44/0.37=3.90﹤µ1µ2[β]=19.5
得到7
结论：满足要求
四、荷载统计
4.1.板荷载计算表（KN/㎡）
性质功能 具体做法 荷载标准值 教室 80厚板（0.8×25） 20厚水泥砂浆面层 2.955 （0.02×20） 15厚石灰砂浆粉刷（0.015×17） 水磨石（0.3） 卫生间 小瓷砖（0.55） 20厚水泥砂浆面层 3.205 （0.02×20） 80厚板（0.8×25） 15厚石灰砂浆粉刷（0.015×17）
4—1 板恒载统计表
8
4.2.板活载计算表（KN/㎡）
类型 楼面 性质 楼梯，走廊 卫生间，办公室，教室 屋面 取值 3.5 2.5
4—2 活载统计表
不上人（有檩体系轻钢屋盖） 0.35 4.3.梁恒载计算表（KN/m）
由于梁与板现浇，故计算梁荷载时应减去板厚100mm。 梁宽 b=250mm 梁高 h=600mm 梁自重
25×0.25×（0.6-0.1） 3.295 侧面10厚石灰砂浆17×0.01×（0.6-0.1）粉刷
9
×2
4-3 梁恒载统计表
五、楼盖设计
5.1.楼面梁板尺寸选择
a、7800mm
b、8400mm 取梁高600mm，梁宽250mm 梁长 c、8200mm d、8000mm
5.2楼面板设计 5.2.1.板的计算
板的布置如图，走廊与楼梯处板选择与楼梯一起现浇。故之后再进行设计，其余板都属于单向板。 板号 尺寸 长宽比 厚度 性质 10
A 1950×4.3 100 单向板 8400 B 1950×4.1 100 单向板 8000 C 1950×4.2 100 单向板 8200 D 2700×2.89 100 单向板 7800 E 2400×3.5 100 单向板 8400
11
由于此次设计所设置的都是单向板，故只需按单向板进行计算。其中ABC板除B板在一楼处于门厅楼盖外，均为教室楼盖。E板则位于走廊上部楼板，D是卫生间楼盖。 计算公式：
弯矩 M=αm（g+q)L12 αm查表10.1（课本）
剪力设计值 V=αv(g+q)Ln
5.3.板的配筋设计
由于混凝土强度等级为C30﹥C20,所以可以设置混凝土保护层厚度C=15mm,初步取d=10mm,则αs=20mm,ho=h-αs=80mm.
12
g+q=1.2×2.955+1.4×2.5=7.05KN/㎡
计算简图：取板b=1000mm作为计算单元，由板和次梁尺寸得到计算简图如下，由于各跨计算跨度均为1950mm。故可按等跨连续板计算内力。
5.3.1.A板的配筋计算
查表知: fc=14.3N/mm2 ft=1.43N/mm2 fy=300N/mm2 计算简图：
截面 弯矩系数αm 1 1/11 b -1/11 -2.44 2 1/16 1.6 c -1/14 -1.91 M=αm（g+q）lo2.44 ² δ=1-1M/0.5fcbh020.027 -0.0263 0.0176 0.0207 错误！未指定书 13
签。 As=δfcbh0/fy
但对于此板，由ρmax=1.0×0.550×14.3÷300=2.6% ρmin=(0.2%,(45×1.43÷300)%)=0.2145% 知，Asmin=0.2145%×1000×80=171.6mm2 所以A板中配置钢筋的截面面积在1000mm宽度内的总和不小于171.6mm2.所以我取用Φ8@200的钢筋。得到实际钢筋面积为251mm2 ，既满足受力要求，也大于最小配筋率和小于最大配筋率。
103 100 70 80 5.3.2.B、C板计算
B板和C板的计算简图以及计算过程和结过均和A板相同，这里不再重复计算。我选择的配筋也和A板相同。
5.3.3.E板计算:
由上图板的布置可知，E板简支在两面内纵墙上。 E板：M=1/8×（g+q）×l02=1/8×7.05×2.42=5.076kN•m δ=0.057 As=218mm2
因此，对于E板，我选择和A板一样的配筋Φ8@200。这样，既满足了配筋率的要求，即大于最小配筋率和小于最大配筋率，又能满足承载力的要求，且不会造成太多浪费。
14
5.3.4.D板的配筋计算
计算简图 截面 弯矩系数αm M=αm（g+q）lo² δ=1-1M/0.5fcbh021 1/11 4.67 0.0524 200 b -1/10 -5.14 -0.0547 As=δfcbh0/fy 209 根据以上计算可得出D板所需钢筋截面面积大于最小配筋率计算得出的最小截面面积，但我还是选择和A板相同的配筋方式，这样每层楼楼板的所有版块配筋都是一样，便于采购和施工，且
15
不会造成太多浪费。
5.4.梁的设计
5.4.1.内力计算
梁的受力：梁承受上部板传来的均布荷载，再加上自重，以集中荷载的形式传递到支撑的横墙或者纵墙上面。（上部传来的荷载包括楼板的恒荷载和活荷载).由于每一层楼板都只有卫生间和教室上部放置有梁，所以，这里对卫生间上部搁置在纵墙上的梁进行计算，和对每间教室上部搁置在横墙上的梁进行计算。 计算简图：
A、荷载：
板传来的荷载 7.05kN/m
梁自重 25×0.25×0.5+17×0.01×0.5×2=3.295 得到梁荷载设计值： g=1.2×3.295+7.05×1.95=17.1KN/m B、计算：
教室梁最大内力 M=1/8×17.7×8.42=156.1KN•m Q=1/2×17.7×8.4=74.3KN
16
卫生间梁最大内力 M=1/8×17.7×7.82=134.6KN•m Q=1/2×17.7×7.8=69KN
5.4.2.配筋计算
A、正截面受弯承载力计算
截面有效高度 h0=h-as=565（纵向受拉钢筋合力点至截面受拉区边缘的距离as=c+d/2.d为钢筋直径，c为混凝土保护层厚度。取c=25mm，d=20mm）。 δ=1-1M/0.5fcbh02=0.1296
As=δfcbh0/fy=868mm2
我取3Φ18+1Φ14的钢筋，得到最终钢筋截面面积为917mm2 B、斜截面受剪承载力计算
因h0/b=(h-as)/b=565/200=2.825﹤4 ,故该简支梁为一般受弯构件。由于混凝土强度等级小于C50，取βc=1.0.则 最大剪力
ν=0.6×17.7×8.4=89.21KN
有0.25βcfcbh0=0.25×1.0×14.3×250×565=505KN>ν 所以截面尺寸满足要求。
C、箍筋设计 （选用HRB235钢筋，查表得f=1.43N/mm2.）
由于各个支座处剪力相差不大，故取最大剪力截面进行计算，然后统一配筋，这样能在保证承载力的情况下减少浪费。
17
由于ν=89.21KN≤0.7×1.43×250×565=141KN。且h=600>300mm
故应该沿梁全长设置箍筋。
根据参考书目查表知次梁中箍筋最大间距为350mm，而箍筋最小直径为6mm。我取用Φ6@200沿梁全长均匀布置箍筋。
六、墙柱设计
一至四层采用相同厚度相同强度等级的砖和砂浆，所以只需对底层墙体进行计算。
6.1.荷载计算
A、屋面荷载
恒荷载标准值（由钢屋架换算得到） 4.5KN/m2 活荷载标准值（不上人钢屋架） 0.35KN/m2 B、楼面荷载 恒2.955KN/m2
活荷载标准值 2.0KN/m2 C、梁自重标准值 3.295 KN/m2 D、墙体与门窗（按立面计算）
370墙体，双面粉刷： 0.37×18+0.36×2×0.02=6.67KN/m2
18
荷载标准值
木框玻璃窗：0.3KN/m2
6.2.承重横墙
根据洞口尺寸及开间大小，走廊处横墙开孔，而教室横墙不开孔。
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且走廊处横墙所要承受的楼面和屋面传来的力大于教室处，可以确定位于走廊处横墙为最危险横墙。因此选取走廊处横墙为控制横墙，只对其进行计算。 取b=2.4m作为验算单元， A、屋面传递恒荷载
0.5×4.5×2.4×8.4=45.36KN B、楼面传递恒载 2.955×2.4×8.4=60KN C、墙和窗传递恒载
(2.955×3.9-1.5×2.0)×6.67+1.5×2.0×0.3=86.64KN D、楼面及屋面传递活载
0.35×2.4×8.4+2×2.0×2.4×8.4=87.70KN 故荷载设计值Nl=45.36+60+86.64+87.70=279.43KN 、偏压验算
一楼横墙顶部可认为偏心受压. Nl=No+2.955×2.4×8.4×0.5=309.22 有效支撑长度：a0=10hc/f=130mm<370mm
0.4a0=52mm
E= [Nl(h/2-0.4a0)]/(Nl+No)
=(309.22×0.3)/(309.22+279.43)=43.6 e/h=0.108 β=Ho/h=3.9/0.37=10.54 查表得Φ=0.55
20
横墙面积A=0.37×2.4=0.89>0.3，但由于砌体用水泥砂浆砌筑且符合教材表12.8中的数值，因此γa=0.9.
γaФAf=0.9×0.55×0.89×3.6×1000=1586KN>Nl+No=588KN 满足要求 A、轴压验算
一楼横墙底部可以认为是轴心受压，这里按轴心受压进行计算。 轴心压力：N=Nl+No+（2.4×3.9-1.5×2）×6.67+1.5×2×0.3=631.3KN 又有e/h=0, β=Ho/h=3.9/0.37=10.54 查表知φ=0.87，则
γaФAf=0.9×0.87×0.89×3.6×1000=2595KN>631.3KN 故轴压验算也满足要求。 B、有效支撑长度：a0=10
hc/f=130mm<370mm
有效受压面积Al=a0×b=312000mm2.
计算面积Ao=h(b+2h)=0.37×(2.4+2×0.37)=1161800mm2 由于Ao/Al=7.13>3,取上部荷载的折减系数Ψ=0， 砌体局部抗压强度提高系数γ=1+Ao/Al1=1.57<2.0
梁端底面应力图形的完整系数ε=0.7.
Nl+ΨNo=309KN<εγfAl=0.7×1.57×3.6×163200÷1000 =645.67KN
6.3.承重纵墙
根据洞口尺寸及开间大小，且楼面活荷载都相同，可以确定内纵
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墙较外纵墙安全，且处于一楼处位于5轴7轴和C轴交界处的门厅的纵墙为最危险纵墙，这里只对它进行计算。取单位长度b=1m。
6.3.1.内力计算
墙体自重及粉刷重量（墙体内外均为15厚石灰砂浆粉刷) 取此纵墙所要承受的墙体高度为h=3.9+3.4+3.4=10.7m 则g1=19×0.37×10.7+17×0.015×10.7×2=80.68KN/m B、屋盖和楼盖的重量
g2=（2.955×2+4.5)×8.0×0.5=41.64KN/m C、恒荷载标准值
gk=80.68+41.64=122.32KN/m D、活荷载标准值
q=(0.35+2.5×2)×8.0×0.5=21.4
则总荷载N=1.2g+1.4q=1.2×122.32+1.4×21.4=176.7KN
6.3.2.承载力验算
计算高度Ho=3.9m
高厚比根据之前计算为10.54 e=0
查表得Φ=0.84 A=0.34×1=0.37m2>0.3
但由于砌体用水泥砂浆砌筑且符合教材表12.8中的数值，因此γa=0.9.
22
γaAΦf=0.9×0.37×0.84×3.6×1000=1007KN>176.7KN 所以纵墙也满足要求
七、构造柱、圈梁、过梁
7.1.构造柱设置
本教学楼位于武汉，抗震设防烈度为60。该房屋共三层外加有檩体系轻钢屋盖，根据相关数据选取构造柱截面尺寸。其截面尺寸取370mm×370mm。纵筋4Ф12、箍筋Φ6@200、混凝土为C30。构造柱设置的部位为每开间的四个角，房屋的四角，楼梯间四角以及进深梁的支撑处，施工时应先砌墙后浇柱。 7.2.圈梁设置
因为此楼属于多层砌体民用房屋，且层数只有三层，所以只需在檐口标高处设置一道钢筋混凝土圈梁。设置其宽度为370mm，与墙厚相同，高度为120mm。纵向钢筋4Φ12，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑。箍筋选Φ6@200。
7.3.过梁
7.3.1.过梁上的荷载（这里取底层教室窗户C-1进行计
算）
对于砖砌过梁，hw=1000mm=Ln×1/3=1/3×3000，所以hw=1000mm
23
A、墙体自重
g=1.0×19×0.37+17×0.015×1.0×2=7.54KN/m
由于梁板下的墙体高度hw 根据梁跨中正截面受弯承载力工式： M≤0.85fyAsh0 得到As=≥M/(0.85fyh0)=8.48×106÷(300×0.85×965)=134.47mm2 则实配2Ф10（As=157mm2) C、承载力验算 对于钢筋混凝土过梁，在验算梁下砌体局部受压承载力，取上部荷载折减系数Ψ=0、而完整系数ε=1.0、γ=1.25、a0=a=370mm。进行计算。 Nl+ΦNo=309KN<εγfAl=645.67KN. 八、小结 持续三周的课程设计终于快要结束了，回顾这三个周的学习 24 工作情况，只能用好累两个字来形容。不过却过得很充实，我觉得这才是大学本该有的样子。 这三周虽然短，但我用心去做了这次的课程设计收获非常大， 首先，为了做好课设我不得不先把建筑结构和钢结构这两本书都看过一遍，这让我巩固了三年级以来学过的结构方面的知识，也对课程内容与学习方法有了新的领悟。在看完课本后，我便开始了钢结构的设计，虽然之前有把课本过一遍，但设计一开始我就遇到了困难，课程量是如此之大，设计内容是如此之多，以至于之前看的内容基本全忘了。只能用无从下手来形容。 之后，在李波老师的指导下，我终于找到了入口，开始真正进行设计了。新的问题接踵而至，不但是我就是同寝室的汪前进学霸也有点无所适从，每次到一个步骤总会发现新的问题，我除了马上拿出参考书目来查找以外，就去问同学，在这里确实要感谢汪前进和羊敏同学，在课设的过程中帮了我很多忙，给我解决了很多不懂的问题。 在奋战大约5天之后，我终于是完成了钢结构的计算书，第二天带到教室，请李波老师过目指导，没想到老师随便看看我的计算书就发现了七八个问题，我只能再回去好好修改。这份计算的量实在太大，待修改结束基本没有时间画钢结构图了，恰好又碰到了研究生考试。 我们便去鉴湖参加柯杨老师给我们的对后面进行的砌体结构的一些指导。柯杨老师给我们再讲了一些关于混凝土楼板的知 25 识，主要是教材上的第十章，这让我意识到第十章很重要，回寝室就马上把第十章过了几遍。再开始砌体结构的课设。然后就一直根据课本，老师给的资料库，还有自己找的一些资料做到了现在。 总的来说，在这次课设中，学到了很多东西，其中不乏同学的帮助，更缺少不了李波和柯杨两位老师对我们的指导，我认为收获很大。学校应该提倡这种课程设计，而不是让考试成绩占主。 九、参考文献 I、建筑结构 杨志勇版 武汉理工大学出版社 II、钢结构 武汉理工大学出版社 III 、《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010 IV、《混凝土结构设计规范》 GB 50010－2010 V、《建筑地基基础设计规范》GB50007－2002 VI、《建筑抗震设防分类标准》GB50223－95 VII、Davis A G. The non-destructive impulse response test inNorth 26 America:1985~2001[J].NDT&E International,2003,36: 185~193 VIII、Ottosen N S, Ristinmaa M, Davis A G. Theoreticalinterpretation of impulse response tests of embedded concretestructures. Presented to ASME,2003 27 28 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容