土木工程课程设计指导

第1章 绪论 1.1 课程设计的意义 课程设计是土木工程专业教学过程中重要的实践性教学环节之一，是贯彻落实“土木工程专业培养计划”和“卓越工程师教育培养计划”、培养学生成为具有创新意识的工程师的重要手段。通过模拟工程实际情况，培养学生应用基本理论知识解决实际工程问题的能力，为促进学生理论与实践的无缝对接打下坚实的基础。其具体意义主要体现在以下几个方面。 1. 培养学生运用基本理论知识，解决一般工程技术问题的能力 —个课程设计实践环节与一门理论课程相对应，课程设计起着将课程基本理论、基本知识转化为课程实践活动的“桥梁”纽带作用。通过课程设计，可以加深学生对课程基本理论知识的认识和理解，并学习运用这些基本理论知识来解决工程实际问题。 2. 培养学生使用各种规范、规程、查阅手册和资料的能力 完成一个课程设计，仅仅局限于教材中的内容是远远不够的，需要查阅和运用相关的规范、规程、 标准、手册、图集等资料。学生在完成课程设计的过程中必须进行必要的文献检索，可以培养学生查阅各种资料和应用规范规程的能力，从而为后续的毕业设计打下坚实的基础。 3. 培养学生绘图的能力 图纸是结构施工的主要依据，是工程师设计意图的*终展示。在课程设计过程中，应引导学生读图、查阅有关的构造手册，规范中规定的各种构造措施要在图纸中有明确的标注。施工图设计要做到“横平、竖直、按比例”，其表述的内容必须满足施工条件，图例及表示方法遵循《建筑结构制图标准》(GB/T 50105—2010)规定，图纸上的每一根线条都要有根有据，不仅要自己看得明白，还要让施工人员便于理解设计意图，*终达到正确施工的目的。 4. 培养学生分析和解决工程实际问题的能力 课程设计是理论知识与设计方法的综合运用。一个完整的结构设计过程，从结构选型、结构布置，到结构分析计算、截面设计，再到细部构造等环节，学生对所遇的问题依据建筑结构在各种情况下工作的一般规律，结合实践经验，综合考虑各方面因素，才能确定合理的结构分析、处理方法，力求取得*为经济、合理的结构设计方案。课程设计实践环节使学生完成从基本理论知识的学习向工程技术学习的过渡，通过课程设计，可培养学生工程设计意识，提高学生分析问题和解决工程实际问题的能力。 1.2 课程设计的内容 土木工程专业根据不同的专业方向(建筑工程、道路与桥梁工程、地下结构与岩土工程等)，每个专业方向由“建筑设计”、“结构设计”、“施工技术与经济”三个模块构建成的土木工程专业课程设计体系，在这三个模块中，其重点是“结构设计”模块的课程设计。 1. 建筑设计 建筑设计模块设置2个课程设计，包括“土木工程制图课程设计”、“房屋建筑学课程设计”，其分别对应《土木工程制图》、《房屋建筑学》两门课程。 “土木工程制图课程设计”是土木工程专业的基础性课程设计。其设计内容：给定一栋民用建筑或工业建筑的若干主要建筑施工图、结构施工图，学生通过运用建筑制图和结构制图标准，手工绘制设计任务书所规定的建筑、结构施工图，并进行施工图识读基本能力的训练。通过本课程设计的训练，学生能够掌握土木工程制图的基本知识，掌握绘制和阅读一般土木工程施工图的方法，正确使用绘图仪器和绘图软件作图，并具备手工绘图的初步技能。土木工程专业各专业方向均设置“土木工程制图课程设计”(1周)，各校也可根据具体情况，结合课程教学进度，釆用课程大作业的形式进行。 “房屋建筑学课程设计”内容：根据给定的建筑设计条件，进行民用建筑或工业建筑的建筑方案、 功能布置、建筑施工图绘制，掌握建筑构造基本知识并具有初步建筑设计能力。建筑工程方向设置 “房屋建筑学课程设计”(1.5周)，地下结构与岩土工程方向设置“房屋建筑学课程设计”(1.5周)。 2. 结构设计 土木工程专业根据专业方向设置如下的结构设计。 ①建筑工程方向。设置4个课程设计：“混凝土结构课程设计”(2周)、“混凝土结构设计单层厂房课程设计”(2周)、“钢结构课程设计”(1.5周)、“门式刚架课程设计”(1周)，其分别对应《混凝土结构设计》、《钢结构设计》、《土力学与基础工程》3门课程。“混凝土结构课程设计”内容可选择单、双向板楼盖设计，砌体结构设计，混凝土框架结构设计等。“钢结构课程设计”内容可选择“钢屋架设计”、“门式刚架结构设计”等。“混凝土结构设计单层厂房课程设计”与《土力学与基础工程》课程设计中独立基础设计相结合。 ②道路与桥梁工程方向。设置4个课程设计：“桥梁工程课程设计”(2周)、“路基路面课程设计”(2周)、“城市道路工程课程设计”(1.5周)、“基础工程课程设计”(1周)，其分别对应《桥梁工程》、《路基路面工程》、《道路勘测设计》、《土质土力学与基础工程》4门课程。其中，“基础工程课程设计”可选择桥梁桩基础设计。 ③地下结构与岩土工程方向。设置4个课程设计：“岩石地下工程课程设计” (1.5周)、“基础工程课程设计”(2周)、“基坑支护课程设计” (2周)、“工程地质课程设计”(1周)，其分别对应《岩石力学》、《土力学》、《基础工程》、《工程地质及勘查技术》4门课程。其中“基础工程课程设计”可选择独立桩基础设计。 3. 施工技术与经济 施工技术与经济模块包括“施工组织设计”、“工程概预算”2个课程设计，其分别对应《土木工程施工组织》、《工程概预算》课程。 土木工程各专业方向均设置“土木工程施工组织课程设计”(1周)，其中，建筑工程方向为“建筑工程施工组织设计”，道路与桥梁工程方向为“桥梁施工组织设计”，地下建筑工程方向为“地下工程施工组织设计”。各专业方向均设置“工程概预算课程设计”(1周)，按新规范进行建筑工程、装饰装修工程、市政工程工程量清单与清单计价编制。 本书以土木工程专业建筑工程方向为例，介绍了“建筑设计”、“结构设计”、“施工技术与经济”三个模块的课程设计，以供学生参考与学习。 1.3 课程设计的基本要求 课程设计成果是反映课程设计任务完成情况和完成效果的表现形式，也是评定课程设计成绩的重要依据。课程设计的成果一般包括课程设计计算书和设计图纸。课程设计计算书应装订成册，一般由封面、目录、课程设计计算书、参考文献、附录和封底等部分组成。设计图纸应符合规范，达到施工图的要求。 1. 课程设计计算书 课程设计计算书主要反映具体的课程设计计算过程，应完整、清楚、整洁、正确。计算步骤要条理清楚，引用数据要有依据，采用计算图表和计算公式应注明其来源或出处，构件编号、计算结果(如截面尺寸、配筋等)应与图纸表达一致，以便核对。 2. 设计图纸 设计图纸是将结构方案设计、结构计算分析后的结构，经调整、归并，用具体的图形和文字标出来，形成施工图文件。图纸是结构设计的*终体现，是施工的依据，也是课程设计质量保证的重要环节。设计图纸的绘制应符合《总图制图标准》 (GB/T 50103—2010)、《房屋建筑制图CAD统一标准》(GB/T 50001—2010)、《建筑制图标准》 (GB/T 50104—2010)和《建筑结构制图标准》(GB/T 50105—2010)，采用铅笔或CAD绘制，设计内容满足规范要求，图面布置合理，表达正确，文字规范，线条清楚，达到施工图设计深度的要求。 一般来说，设计图纸包括结构设计总说明、基础平面布置图及基础详图、各层结构平面图、构件(梁、柱、剪力墙、支撑)配筋详图、楼面梁的配筋图、楼梯详图以及标准图集选用索引等；另外，根据建筑复杂程度，还需若干节点大样图。 1)结构设计总说明 每一单项工程均应编写结构设计与施工说明，对多子项工程应编写统一的结构设计与施工说明，以便在同一工程中做到做法统一。结构设计总说明的主要内容包括以下方面。 ①本工程设计的主要设计依据。 ②设计所±0.000对应的绝对标高值。 ③建筑结构的安全等级和设计使用年限，耐久性要求以及施工质量控制等级等。 ④抗震设防类别，设计基本地震加速度、设计地震分组、场地类别等抗震设计参数。 ⑤结构体系，结构总高度(层高、层数)，抗震等级，人防等级。 ⑥工程地质与水文情况，地形地貌、地层岩性与地下水分布，特殊地基处理措施及技术要求，地基基础的设计等级等。 ⑦设计图所采用的构件的构造要求及标准构件图集等。 2)结构施工图 (1)基础施工图。 基础施工图包括基础平面布置图和基础详图，应表示出以下内容。 a. 基础平面布置图 ①基础墙体、构造柱的定位轴线、基础外轮廓线、基础构件(地梁、承台等)的位置、尺寸、底标高、构件标号等。 ②管沟、设备基坑和设备基础的平面位置、尺寸、标高。 ③地基持力层及基础进入持力层的深度，地基持力层承载力特征值，基底及基槽回填土的处理措施与要求等。 ④筏板基础应标注基础的配筋、板厚、板面标高，后浇带的位置、宽度、封闭时间和要求等。 ⑤桩基础的定位轴线、桩平面位置、桩的类型和桩顶标高。 ⑥桩端持力层及进入持力层的*小厚度、单桩承载力特征值、成桩的施工要求、试桩要求和桩基检测要求等。 ⑦采用复合地基还需注明地基处理的范围和深度、置换桩的平面位置、材料和性能要求、复合地基承载力特征值及压缩模量等参数和检测要求等。 b. 基础详图 ①基础应绘出基础剖面及配筋、地圈梁、基础垫层位置，并注明尺寸及定位标高。 ②桩基础应绘出承台剖面及配筋、垫层位置，并注明尺寸及定位标高；桩身的构造详图，桩与承台的连接构造详图等。 ③筏基、箱基可参照现浇楼面梁、板详图的方法表示，但应绘出承重墙、柱的位置；基础梁可参照楼面梁详图方法表示。 (2)楼层结构平面图。 各楼层平面图包括标准层楼板配筋图、屋顶配筋图；若有个别层局部不同，也可只绘制局部不同处来表达。 a. 混凝土结构和砌体结构 其结构平面图中应表示出以下内容。 ①定位轴线、梁、柱、承重墙、抗震构造柱、楼梯等的定位尺寸及编号，楼层标高等。 梁一般按层编号，如1L-××，1指1层，××为梁编号；柱编号一般仅标注在首层结构布置图中，或在基础平面图中标注。 ②现浇板的板厚、板面标高、板配筋。 板厚及板顶标高可在图名下说明，厨房、厕所及其他不同处另外注明。 板配筋包括板的底筋、负筋、分布筋、外檐双向挑板角筋及板内加筋，并注明直径、间距、编号等。 ③砌体结构中预制梁、圈梁、洞口过梁的位置和编号、梁底标高。 ④楼梯间编号和所在详图号。 ⑤屋面板结构找坡时注明板的坡度、坡向、坡向起点及终点处的板面标高，女儿墙或女儿墙构造柱的位置、编号及详图。 b. 单层装配式结构 其结构平面图包括构件布置图和屋面结构布置图，应表示出以下内容。 ①构件布置应注明定位轴线，柱、墙、天桥、过梁、门樘、雨篷、柱间支撑、连系梁等的布置、编号、构件标高及详图索引号等，并加注有关说明。 ②屋面结构布置图应表示出定位轴线、屋面结构构件的位置及编号、支撑系统的布置及编号，并加注有关说明。 c. 钢结构 其结构平面图中应表示出各楼层定位轴线、标高、构件的位置及编号、节点详图索引号，必要时应绘制檩条、墙梁布置图和关键剖面图。 (3)钢筋混凝土构件详图。 a. 现浇钢筋混凝土梁详图 ①梁配筋图中应标明梁的跨度及支座尺寸，梁顶或梁底标高。 ②应标明纵筋及腰筋的直径、根数、支座负筋的断点位置，纵筋伸入支座的锚固长度。 ③折梁内