水工钢筋混凝土结构课程设计模板.doc

1 课程设计任务书一、 设计资料1、设计条件某水电站副厂房属3级水工建筑物，环境条件类别为一类，采用外墙及内柱承重，柱网布置如图1所示，柱的截面尺寸bh，楼盖采用钢筋混凝土现浇整体式肋形结构。L15L2L2L2250250ABCD164532120bhL1L2L21203L1L1L2图1副厂房结构平面布置图2、设计参数厂房按正常运行状况设计；楼面面层用20mm厚水磨石，板底及梁用20mm厚混合砂浆粉底；钢筋除纵向受力钢筋采用HRB335，其余采用HPB235；混凝土强度等级为C25。水磨石容重1为0.65N/m2；混合砂浆容重2为17kN/m3；钢筋混凝土容重3为25kN/m3；楼面活荷载标准值qk及其余设计参数按学号给出，见表2，并据此填入表1。表1 设计自选参数题号L1L2(mmmm)5L23L1(mmmm)bh(mmmm)qk（kN/m2）42660006300315001800035035072 计算书正文2.1 结构布置根据楼盖结构柱网尺寸，进行结构布置，如图2.1所示：2.2初步选择板、梁的截面尺寸主、次梁的截面尺寸计算如下表所示：表2.1 次、主梁的截面尺寸构件名称L(mm)高度h计算值(mm)宽度b计算值(mm)取 值b*h(mm*mm)主梁6300(1/151/10)L420630(1/31/2)h167250250500次梁6000(1/181/12)L333500(1/31/2)h150225220450板的厚度按构造要求h=100mm=2100/40=52.5mm，楼板厚度不少于60mm，密肋板厚度不少于50mm，工业建筑板厚度不少于70，本设计楼板可选用100mm厚的楼板。2.3单向板的设计 按照塑性内力重分布理论进行计算板的内力，对多跨连续板沿板的长边方向取1米宽的板带作为板的计算单元。2.3.1计算简图l0=lnl0=lnblnlnlnab板：l01= ln+h/2 和 l01= ln+a/2 取小值图2.2 计算跨度示意图板在墙上的支承长度a不小于120mm，取a=120mm；中间支座宽度即为次梁宽度:b=220mm；板厚：h=100mm。计算跨度按图2.3进行计算，其中边跨：=2100-120-b/2+h/2=2100-120-110+50=1920mm， =2100-120-b/2+a/2=2100-120-110+60=1930mm 两式较小值为l01=1920mm中间跨：=2100-b=2100-220=1880mm由于（1920-1880）/1880 100%=2.13%5%，故可按等跨连续板计算内力；且多于五跨连续板按五跨计算内力，小于五跨或等于五跨的连续板按实际跨数计算内力。按图2.1布置板其跨度多于五跨，故按五跨计算内力，其计算简图见图2.3。2.3.2荷载计算板的荷载计算可列表计算，见下表2.2荷 载 种 类荷载标准值（kN/m）荷载分项系数荷载设计值（kN/m）永久荷载20mm厚水磨石面层0.651.050.68100mm厚现浇板自重2.51.052.6320mm厚板底抹灰0.341.050.36小 计（g）3.49-3.67可变荷载（q）71.28.4总荷载（g+q）10.49-12.07表2.2 板的荷载计算表说明：1.分项系数取值依据水工混凝土结构设计规范，G =1.05，Q =1.2。 2.荷载标准值的计算： 20mm厚水磨石面层：0.65*1=0.65kN/m 100mm厚现浇板自重： 25*0.1*1=2.5kN/m 20mm厚板底抹灰: 17*0.02*1=0.34N/m2.3.3板的内力计算板考虑塑性内力重分布后，各跨中及支座截面的弯矩系数值按图2.4采用，各跨中及支座截面的弯矩按式计算。图2.4单向板内力系数板一般均能满足斜截面抗剪承载力要求，所以只进行正截面承载力计算。计算B支座负弯矩时，计算跨度取相邻两跨的较大值。板的弯矩计算见表2.3：表2.3 板的弯矩计算表截 面边跨中M1B支座MB中间跨中M2、M3中间支座MC跨 度 （m）1.9201.9201.8801.880内力系数 1/11-1/111/16-1/14 弯矩值（kNm）2.98-2.981.98-2.262.3.4板的配筋计算板单宽b取为1000mm，一类环境保护层厚度c=20，对于薄板 a=c+5=25mm，h0=h-a=100-25=75mm。各截面配筋计算过程见下表，中间区格中间板的四周与梁整体连接，由于拱效应，弯矩有所降低，故M2、M3及MC应降低20%，计算结果可以填在表2.4内。表2.4 板正截面承载力计算截 面边跨跨中B支座中间跨中，中间支座边区格中间区格边区格中间区格M（kNm）2.982.981.981.582.26-1.81（mm）7.257.254.703.725.404.28=19.25（mm）满足满足满足满足满足满足= （）331331215170247196选配钢筋814081408200825082008200实配359359251201251251说明：minbh0=0.2%*1000*75=110mm2，实际配筋面积均满足要求。其中：=1.15, =11.9N/, =210N/2.3.5板的模板配筋板的配筋一般采用分离式，板的配筋图见A1图。2.4次梁的设计次梁按考虑塑性内力重分布进行设计2.4.1计算简图次梁在墙上的支承长度a不小于240mm，现取a=240；中间支座宽度即为主梁宽度（b=250）。计算跨度按图2.2进行计算，其中：边跨：=6300-120-250/2+0.025(6300-120-250/2)=5540mm =6300-120-250/2+240/2=5525mm两式相比取较小值L01=5525mm中间跨：=6000-b=6000-250=5750mm由于(5525-5350)/5350 100%=3.27%0.1 故仅按计算跨度L0和梁净距Sn考虑。边跨：桉计算跨度L0考虑：= L0 /3=5.525/3=1.84m 按梁净距Sn: =b+ Sn=0.22+(2-0.12-0.22/2)=1.99m 取较小值即=1.84m中间跨：桉计算跨度L0考虑：=L0/3=5.35/3=1.78m 按梁净距Sn: =b+ Sn=0.22+(2-0.22)=2m 取较小值即=1.78m判别T形截面类型: 边跨:/rd=11.9*1840*80*（410-80/2）/1.2=436 kNm42.13 kNm 中间跨: /rd=11.9*1780*80*(410-80/2)/1.2=422 kNm27.16kNm故各跨中截面均属于属于第一类T形截面。次梁正截面承载力计算： 表2.8 次梁正截面受弯承载力计算截面位置边跨中M1B支座MB中间跨中M2弯矩设计值M(kN.m)截面类型一类T形矩形一类T形AS(mm2)选配钢筋316222216实际配筋面积(mm2)603760402说明：minbh0=0.2%*220*410=180.4mm2，实际配筋面积均满足要求。其中: =，=1-，=或=(mm)2.4.4.2斜截面受剪承载力计算包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算。斜截面承载力计算过程可列于表2.9。表2.9次梁斜截面受弯承载力计算截面位置边支座QA内支座QBl内支座QBr剪力设计V(kN)54.4372.5865.86rdV65.3287.1079.030.25fcbh00.259.6220410/1000=216.48 KN rdVmax,截面尺寸满足要求0.7ftbh00.71.1220410/1000=69.45 KNrdVmax需配置弯筋弯起钢筋无箍筋用量200,双肢Asv(mm2)101= Asv/bs101/(220200) 100%=0.23%0.15%Vcs=Vc+1.25（fyv Asv/s）h069.45+(1.25210101/200) 410/1000=123.8 KNVCS rdV满足满足满足2.4.5 次梁的模板配筋次梁的配筋图见A1图2.5主梁的设计主梁内力计算按弹性理论设计，视为铰支在柱顶上的连续梁。2.5.1计算简图 图2.6：主梁的有关尺寸及支承情况主梁在墙上的支承长度a不小于370mm，现取a=370.中间支座宽度即为柱横截面高度，即取b=400mm。计算跨度按图2.6进行计算，其中：边跨：取 =6000-120-400/2+0.05(6000-120-400/2)=5964mm=6000-120-400/2+370/2=5865mm 取两式较小值L01=5740mm中间跨：=6000=6000mm由于（60005865）/6000 100%=2.25% rdVmax=201.08 kN 截面尺寸满足要求0.7ftbh00.71.1350620/1000=167.09 KNrdVmax=201.08 kN 需配置弯筋弯起钢筋无箍筋用量150,双肢Asv(mm2)101= Asv/bs101/(350150) 100%=0.19%0.15%Vcs=Vc+1.25（fyv Asv/s）h0201.08+(1.25210101/150) 620/1000=310.67KNVCS rdV满足满足满足满足满足2.5.6附加钢筋计算主、次梁交接处附加横向钢筋计算。在主梁与次梁交接处，主梁的腹筋承受由次梁传来的集中荷载作用，为防止在主梁的中下部出现裂缝破坏，故在此交接处设置附加横向钢筋（箍筋或吊筋），现在此处设置箍筋。(a) 主梁与次梁交接处斜向裂缝 (b)吊筋形式 (c) 箍筋形式图2.8 主梁与次梁交接处箍筋和吊筋形式考虑到主梁与次梁交接处的破坏面大体如图8(b)和(c)虚线所示，故附加横向钢筋应布置在S=2h1+3b的范围内，其数量按下式计算：式中：F 次梁传给主梁的集中荷载设计值（应扣除主梁自重）； fyv 附加横向钢筋的抗拉强度设计值； 附加横向钢筋与梁轴线的夹角，一般取=45；因为：S=2h1+3b=2（700-450）+3220=1160mm。故附加钢筋应布置在116