给排水工程结构课程设计.doc

合肥工业大学给水排水专业课程设计1. 材料指标及梁、板截面尺寸C30混凝土fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2ftk=2.01N/mm2,Ec=3.0104N/mm2HPB235级钢筋fy=210N/mm2,Es=2.1105N/mm2HRB400级钢筋fy=360N/mm2,Es=2.0105N/mm2钢筋混凝土：重度标准值为25kN/m3覆土：重度标准值为18kN/m3砂浆抹面层：重度标准值为20kN/m3板厚采用120mm，次梁采用bh=200450mm，主梁采用bh=250650mm。图1 顶盖结构布置图2. 板的设计（1） 荷载计算值 恒载分项系数G=1.2，活载分项系数因qk=6kN/m24kN/m2,故Q=1.3 覆土重1.2180.5=10.8kN/m2 板自重1.2250.12=3.6kN/m2 抹面重1.2200.02=0.48kN/m2 恒载 g=14.88 kN/m2 活载 q=1.36=7.8kN/m2 总荷载g+q=14.88+7.8=22.68kN/m2 q/g=7.8/14.88=0.522.0，2.0/3.0,这里按单向连续板设计，可把沿长向的构造钢筋加强。连续板实际为15跨，利用五跨连续梁的内力系数表进行内力计算。跨中弯矩M1max=（0.07818.78+0.1003.9）2.002=7.42kNmM2max=（0.03318.78+0.0793.9）2.002=3.71kNmM3max=（0.04618.78+0.0863.9）2.002=4.78kNm支座弯矩MBmax=（0.10518.78+0.1193.9）2.002=9.74kNmMCmax=（0.07918.78+0.1113.9）2.002=7.67kNm求支座边缘弯矩：在支座B处在支座C处（4） 配筋计算板厚h=120mm，顶板钢筋净保护层厚度应取35mm，故h0=12040=80mm。板正截面承载力计算结果见表1。截面边跨跨中第一内支座第二跨跨中中间支座中间跨中M（kNm）7.42-7.473.71-5.404.78s=M/fcbh020.0840.0820.0410.0590.052s0.9580.9570.9790.9700.973As=M/sh0fy(mm2)461.0464.6225.6331.4292.4选用钢筋81008100812081208120实际配筋面积(mm2)503503402402402配筋率（%）0.560.560.450.450.45表1 板的配筋计算（5） 裂缝宽度验算。第一跨跨中：按荷载长期效应组合计算的第一跨跨中最大弯矩，为用折算恒载准永久值gq和折算活载准永久值qq计算的第一跨跨中最大弯矩，gq=12.4+0.3=12.7kN/m, qq=0.3kN/mMq=（0.07812.7+0.1000.3）2.12=4.500 kN/mte=AsAte=5030.51000120=0.01sq=Mq0.87Ash0=4.5001060.8750380=128.54N/mm2=1.1-0.65ftktesq2=1.1-0.652.010.01128.541.0=0.084max=1.8sqEs1.5c+0.11degte1+1 =1.80.4128.542.11051.535+0.1180.011+01=0.06mm0.25mm满足要求。（6） 挠度验算现已知第一跨跨中，按荷载效应标准组合计算的最大弯矩Mk=6.0kNm，按荷载效应准永久值组合计算所得跨中最大弯矩为Mq=（0.07812.7+0.1000.3）2.12=4.50kN/mte=AsAte=5030.51000120=0.01E=EsEc=2.11053104=7sk=Mk0.87Ash0=61060.8750380=171.39N/mm2=1.1-0.65ftktesk2=1.1-0.652.010.01171.391.0=0.34=Asbh0=503200410=0.006Bs=EsAsh021.15+0.2+6E=2.11055038021.150.34+0.2+60.0067=3.811011mm2 第一跨跨中挠度按简支梁用叠加法计算，即由简支梁在均布荷载作用下的跨中挠度1和简支梁在右端支座负弯矩MB（MB由求第一跨跨中最大正弯矩时的荷载布置算得，MB=6.367kNm）作用下的跨中挠度2叠加而成。所得跨中挠度近似认为是最大挠度，由此引起的误差忽略不计，则=1+2=548Mk02B+MB0216B=5486106200023.811011-7.110620002163.811011 =1.9mm200=10mm 所以满足要求.3. 次梁的设计（1） 荷载计算板传来恒载设计值 14.882.0=29.76kN/m次梁自重设计值 1.2250.2（0.450.12）=1.98kN/m恒载 g=29.76+1.98=31.74kN/m活荷载 q=1.362.0=15.6kN/m总荷载 g+q=47.34kN/m q/g=15.6/31.74=0.493考虑主梁抗扭刚度的影响，调整后的折算荷载为 g=g+q/4=31.74+15.6/4=35.64kN/mq=3q/4=315.6/4=11.7kN/m（2） 计算简图 图2 次梁计算简图主梁截面尺寸为250650mm。计算跨度：边跨=+a/2+b/2=4325+100+125=4550mm 中跨=+b=4300+250=4550mm（3） 内力计算按四跨连续梁内力系数表，计算跨中及支座弯矩以及各支座左右两侧的剪力。跨中弯矩M1max=（0.07735.64+0.10011.7）4.552=81.04kNmM2max=（0.03635.64+0.08111.7）4.552=46.18kNm支座弯矩MBmax=（0.10735.64+0.12111.7）4.552=108.26kNmMCmax=（0.07135.64+0.10711.7）4.552=78.30kNmB支座边缘处弯矩C支座边缘处弯矩A支座右侧剪力VAmax=0.39335.644.55+0.44611.74.55=87.47kNA支座右边缘剪力B支座左侧剪力B支座左侧边缘剪力B支座右侧剪力B支座右侧边缘剪力C支座左侧剪力C支座左侧边缘剪力（4） 正截面承载力计算 梁跨中按T形截面计算。其翼缘宽bf取下面两项中的较小值 bf=/3=4.55/3=1.52m bf=b+sn=0.2+1.8=2.0m故取bf=1.52m顶盖梁、柱钢筋净保护层厚取35mm，故跨中T形截面的有效高度h0=45045=405mm（按一排钢筋考虑）支座处按矩形截面计算，其有效高度h0=45070=380mm（按二排钢筋考虑）。次梁正截面承载力计算结果见表2表2 次梁正截面配筋计算截面1B2C弯矩（kNm）81.04-94.8046.1864.84截面类型第一类T形矩形第一类T形矩形h0（mm）405380405380s=M/fcbh020.230.16s=M/fcbfh020.0232 0.0127s0.9880.8670.9930.912As=M/sh0fy(mm2)562.58799.29318.97519.71选用钢筋512712214212/214实际配筋面积(mm2)565791 308565配筋率（%）0.6010.8880.3260.937（5） 斜截面承载力计算 次梁剪力全部由箍筋承担，斜截面承载力计算结果见表3表3 次梁箍筋计算截面AB左B右C左V（kN）82.74125.52113.1099.720.25fcbh0（kN）271.7V271.7V271.7V271.7V0.7ftbh0（kN）76.08V76.08V76.08V76.08V箍筋肢数、直径28282828Asv=nAsv1101101101101s=1.25fyvnAsv1h0V-0.7ftbh01506.7202.9271.06424.49实际配箍间距（mm）200200200200是否需要配弯筋否否否否（6） 裂缝宽度验算次梁折算恒载准永久值gq=26.75kN/m,折算活载准永久值qq=0.9kN/m第一跨跨中：Mq=（0.07726.75+0.1000.9）4.552=44.51kN/mte=AsAte=5650.5200450=0.013sq=Mq0.87Ash0=44.511060.87565405=223.58/mm2=1.1-0.65ftktesq2=1.1-0.652.010.01223.581.0=0.65max=1.8sqEs1.5c+0.11degte1+1 =1.80.65223.582.01051.535+0.11120.011+01=0.20mm0.25mm满足要求。同理,其它支座,跨中均满足要求.（7） 挠度验算现已知第一跨跨中，按荷载效应标准组合计算的最大弯矩Mk=65.58kNm，按荷载效应准永久值组合计算所得跨中最大弯矩为Mq=（0.07729.45+0.1000.9）4.552=44.51kN/mte=AsAte=5650.5200450=0.007E=EsEc=2.01053104=6.67sk=Mk0.87Ash0=65.581060.87565405=329.4N/mm2=1.1-0.65ftktesk2=1.1-0.652.010.011329.41.0=0.81f=bf-bhfbh0=1520-200120200405=1.96=Asbh0=565200405=0.0070Bs=EsAsh021.15+0.2+6E1+3.5f=2.010556540521.150.81+0.2+66.670.0071+3.51.96=1.591013mm2 第一跨跨中挠度按简支梁用叠加法计算，即由简支梁在均布荷载作用下的跨中挠度1和简支梁在右端支座负弯矩MB（MB由求第一跨跨中最大正弯矩时的荷载布置算得，MB=(0.10729.45+0.0549)4.552=75.30kNm）作用下的跨中挠度2叠加而成。所得跨中挠度近似认为是最大挠度，由此引起的误差忽略不计，则=1+2=548Mk02B+MB0216B=54865.58106455021.311013-69.3310645502161.311013 =9.46-6.85=2.61mm200=22.75mm4. 主梁的设计（1） 荷载的计算。 次梁传来恒载设计值31.744.55=144.42kN 主梁自重设计值1.20.25（0.65-0.12）2.0025=8.35kN 恒载G=152.77kN 次梁传来的活载设计值Q=15.64.55=70.98kN（2） 计算简图图3 主梁计算简图 柱子截面尺寸400400mm计算跨度 边跨：=6.1m 中跨：=6.0m（3） 内力计算1) 弯矩设计值及包络图中跨及C支座M=k1G+k2Q= k1152.776.00+k270.986.00=916.62k1+425.88k2边跨M=k1G+k2Q= k1152.776.10+k270.986.10=931.9k1+432.978k2B支座 M=k1G+k2Q= k1152.776.05+k270.986.05=924.26k1+429.43k表4 主梁弯矩计算序号 截面计算简图1a1bB2a2bC3a3bk1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2M1aM1bMBM2aM2bMCM3aM3b0.240 0.146 -0.281 0.076 0.100 -0.211 0.123 0.123 223.7136.1 -259.769.7 90.7 -193.4 112.7 112.70.287 0.240 -0.140 -0.129 -0.117 -0.105 0.228 0.228 124.3103.9 -60.1 -54.9 -49.8-44.7 97.197.1-0.047 -0.094 -0.140 0.205 0.216 -0.105 -0.105 -0.105 -20.3 -40.7 -60.1 87.392.0-44.7-44.7-44.70.227 0.121 -0.319 0.102 0.189 -0.057 -0.078 -0.098 98.3 52.4 -137.0 43.480.5-24.3 -33.2 -41.7 -0.031 -0.062 -0.093 0.173 0.105 -0.297 0.117 0.198 -13.4-26.8 -39.9 73.744.7 -126.5 49.884.3+348.0 240-319.814.840.9-238.1 209.8209.8+203.4 95.4-319.8157182.7-238.16868 +322188.5-396.7113.1171.2-217.779.571+210.3109.3-299.6 143.4135.4-219.9162.5197图4 主梁弯矩包络图2) 剪力设计值及包络图 V=k3G+k4Q=152.77k3+70.98k4主梁剪力具体计算结果见表5，剪力包络图见图表5 主梁剪力计算序号 截面计算简图AB左B右C左C右k3或k4k3或k4k3或k4k3或k4k3或k40.719-1.2811.070-0.9301.000109.8-195.7163.5-142.1152.770.860-1.1400.0350.0351.00061-80.92.52.570.98-0.140-0.1400.035-0.9650-9.9-9.973.5-68.500.681-1.3191.262-0.738-0.06148.3-93.689.6-52.4-4.3-0.093-0.0930.796-1.2041.243-6.6-6.656.5-85.588.2 +170.8-276.6166-139.6223.75+99.9-205.6237-152.77152.77+158.1-289.3253.1-194.5148.47+103.2-202.3220-227.6240.97（4） 正截面承载力计算 各跨跨中按T形截面计算，其翼缘宽度bf取下面两项的中的较小值。 bf=/3=6.05/3=2.02m bf=b+sn=0.25+4.30=4.55故取 bf=2.03m第一 跨跨中的截面有效高度， 按两排钢筋考虑，则 h0=650-70=580mm第二,三 跨跨中的截面有效高度， 按一排钢筋考虑，则 h0=650-45=605mmB、C支座按矩形截面计算，其截面有效高度为 h0=650-90=560mm各支座截面的配筋，应按支座边缘处的弯矩值计算。在B支座边缘处在C支座边缘处计算结果见表6表6 主梁正截面配筋计算截面1B2C3弯矩（kNm）348-351.95182.7275.15209.8截面类型第一类T形矩形第一类T形矩形第一类T形h0（mm）580560605560405s=M/fcbh020.3140.245s=M/fcbfh020.0360.0170.020s0.9820.8040.9910.8570.991As=M/sh0fy(mm2)1696.82171.4851.11592.6973.2选用钢筋318+ 320818118+220520 418实际配筋面积(mm2515701017配筋率（%）1.071.480.511.160.63（5） 斜截面承载力计算主梁所需的箍筋计算见表7表7 主梁箍筋计算截面AB左B右C左C右V（kN）170.8289.3253.1227.6241.00.25fcbh0（kN）518.34V500.5V500.5V500.5V500.5V0.7ftbh0（kN）145.15V140.14V140.14V140.14V140.14V箍筋肢数、直径2828282828Asv=nAsv1101101101101101s=1.25fyvnAsv1h0V-0.7ftbh0595.2799.13130.98169.20151.52实际配箍间距（mm）150150150150150是否需要配弯筋否是是否否由表7可以看出，当配28150的箍筋时，对支座A和支座B斜截面受剪均能满足要求，但对支座B的左侧应设置弯起钢筋，左侧每排弯起钢筋的面积为Asb=V-0.7ftbh0-1.25fyvnAsv1sh00.8fysin450 =289300-0.71.43250580-1.252101011505800.83600.707=204.5mm2选取118，Asb=254mm2(鸭筋)（6） 裂缝宽度验算荷载准永久值Gq=127.31kN Qq=5.46kN第一跨跨中M1q=（0.240127.31+0.2875.46）6.10195.94kNm第二跨跨中M2q=（0.100127.31+0.2165.46）6.0083.46k