钢筋混凝土结构课程设计(水利水电工程专业)(本科)

水利水电工程专业 本科 水利水电工程专业 本科 钢筋混凝土结构课程设计钢筋混凝土结构课程设计 任任 务务 书书 题目题目 钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计 学校学校 华北水电学院电大 华北水电学院电大 班级班级 水工 水工 031031 姓名姓名 指导教师指导教师 时间时间 二二 六年六月六年六月 目 录 1 设计资料 3 2 楼盖梁格布置及截面尺寸确定 4 3 板的计算 5 3 1 荷载 5 3 2 计算简图 5 3 3 弯矩设计值 6 3 4 配筋计算 正截面受弯承载力计算 6 3 5 绘制施工图 7 4 次梁计算 7 4 1 荷载设计值 7 4 2 计算简图 7 4 3 弯矩设计值和剪力设计值的计算 8 4 4 承载力计算 9 4 5 施工图的绘制 10 5 主梁设计 10 5 1 荷载设计值 10 5 2 计算简图 10 5 3 弯矩 剪力设计值及内力包络图绘制 11 5 4 主粱承载力计算 14 5 5 绘制施工图 15 参考文献资料 16 钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计 1 设计资料设计资料 一 设计任务 某水电站副厂房属3级水工建筑物 采用钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖 结构布置详见附图 1 整体现浇肋形楼盖结构布置图 二 设计条件 厂房按正常运行状况设计 楼面面层用 20mm 厚水泥砂浆抹面 容重为 20kN m3 板底及 梁用 15mm 厚混合砂浆粉底 容重为 17kN m3 钢筋除主梁和次梁的主筋采用 级钢筋外 其 余均为 级钢筋 按以下数据进行设计 1 楼面均布可变荷载标准值为 6KN m2 混凝土强 度等级为 C20 三 设计参数 1 楼面均布活荷载标准值 qk 6kN m2 3 级水工建筑物的结构安全级别为 级 重要性系数 0 1 0 2 楼面做法 楼面面层用 20mm 厚水泥砂浆抹面 20kN m3 板底及梁用 15mm 厚石灰砂浆抹底 17kN m3 3 材料 混凝土强度等级采用 C20 主梁和次梁的主筋采用 级钢筋 其余均采用 级钢筋 2 楼盖梁格布置及截面尺寸确定楼盖梁格布置及截面尺寸确定 楼盖尺寸为 18 25 m 如果粱下不设钢筋砼柱 主粱跨度 18 米 截面尺寸太大 采用 钢结构或其它结构较为合理 因此在设计中主粱下设置柱子 拟定尺寸 400 400 mm 整体 现浇肋形楼盖结构平面布置图如附图 2 所示 1 确定主梁的跨度为 6m 次梁的跨度为 5m 主梁每跨内布置两根次梁 板的跨度为 2m 这样主粱的弯矩图较为平缓 2 估计粱 板尺寸 1 按高跨比条件 要求板的厚度 h L 40 2000 40 50mm 对工业建筑的楼板 要求 h 80mm 所以取板厚取 h 80mm 2 次梁截面尺寸 高度应满足 h L 18 L 12 277 8 416 7mm 取 h 400mm 截面宽 b l 2 l 3 h 取 b 200mm 3 主梁截面尺寸 高度应满足 h L 15 L 10 400 600mm 取 h 600mm 截面宽度取为 b 250mm 3 板的计算板的计算 考虑内力重分布设计标准 11 1 要求单向板的边长比满足 L2 L1 3 本次设计板的边长比为 2 5 但考虑以往工程经验 仍然采用考虑内力重分布方法的连续单向板进行设计 3 13 1 荷载荷载 恒荷载标准值 20mm 水泥砂浆面层 0 02 20 0 4kn m2 80mm 钢筋砼板 0 08 25 2 kn m2 15mm 板底石灰砂浆 0 015 17 0 255 kn m2 小计 2 655 kn m2 活荷载标准值 6 kn m2 考虑恒荷载分项系数为 1 2 因楼面活荷载标准值大于 4 0Kn m2 所以活荷载分项系数取 1 3 则板上的 恒荷载设计值 g 2 655 1 2 3 186 kn m2 活荷载设计值 q 6 1 3 7 8 kn m2 荷载总设计值 g q 10 986kn m2 取 g q 11 kn m2 3 23 2 计算简图计算简图 次梁截面 200 400 mm 次梁截面为 b 200mm 现浇板在墙上支撑宽度 120mm 板的长 度见附图 3 板的计算跨度为 1 边跨 l01 ln h 2 2120 100 120 80 2 1940mm 边跨的计算跨度取 l01 1940mm 2 中跨 l02 ln 2000 200 1800mm 跨度相差 1940 1800 1800 7 8 小于 10 按照等跨连续板计算 取 1m 板宽作为计算单 元 计算简图见附图 4 3 33 3 弯矩设计值弯矩设计值 查 混凝土结构 上 中国建筑工业出版社 1994 表 11 4 板的弯矩系数 分别为 边跨中 1 11 离端第二支座 1 11 中跨中 1 16 中间支座 1 14 故 M1 Mb g q L012 11 3 7636Kn m 3 8 Kn m Mc g q L022 14 2 55Kn m M2 M3 g q L022 16 2 23Kn m 板的弯矩设计值计算过程见表 板的弯矩设计值的计算板的弯矩设计值的计算 截面位置 1 边跨跨中 B 离端第二支座 2 中间跨跨中 C 中间支座 弯矩系数 M 1 11 1 111 16 1 14 计算跨度 l0 m l01 1 94l01 1 94l02 1 8l02 1 8 M M g q l02 kN m 11 1 942 11 3 8 11 1 942 11 3 811 1 82 16 2 23 11 1 82 14 2 55 3 43 4 配筋计算配筋计算 正截面受弯承载力计算正截面受弯承载力计算 板厚 80mm h0 80 20 60mm b 1000mm C20 砼 fcm 10N mm2 级钢筋 fy 210 N mm2 对轴线 间的板带 考虑起拱作用 其跨内 2 3 截面和支座 C 截面的弯矩设计值可折 减 20 为了方便 近似对钢筋面积折减 20 板配筋计算过程见板的配筋计算 板的配筋计算板的配筋计算 1B2C 3 8 3 82 23 2 55 0 0960 0960 0560 064 6 8 120 6 8 120 6 130 6 130 As 327As 327As 217As 217 6 8 120 6 8 120 6 130 6 130 As 327As 327As 217As 217 As bh As bh As bh As bh 0 41 0 41 0 27 0 27 截面位置 弯矩设计值 kN m s M fcm bh02 0 1010 1010 0580 067 318318182209 实际配筋 mm2 轴线 318318 轴线 计算配筋 mm2 AS bh0fcm fy 计算配筋 mm2 AS bh0fcm fy 0 8 182 1460 8 209 167 实际配筋 mm2 配筋率 验算 min 0 45ft fy 0 45 1 1 210 0 24 s 211 3 53 5 绘制施工图绘制施工图 板中除配置计算钢筋外 还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋 板的 配筋图详见附图 4 次梁计算次梁计算 按考虑塑性内力重分布设计 4 14 1 荷载设计值 荷载设计值 按考虑内力重分布设计 根据厂房的实际情况 楼盖的次粱和主粱的活荷载一律不考虑粱 从属面积的荷载折减 恒荷载设计值 板传来的恒荷载 3 186 2 6 372kN m 次梁自重 0 2 0 4 0 08 25 1 2 1 92kN m 次梁粉刷 0 2 0 015 0 4 0 08 17 1 2 0 19584kN m 小计 g 8 48784 kN m 活荷载设计值 q 7 8 2 15 6 kN m 荷载总设计值 q g 24 08784 kN m 取 24 1 kN m 4 24 2 计算简图计算简图 由次梁实际结构图可知 次梁在墙上的支承长度为 a 240mm 主梁宽度为 b 250 600 mm 次粱的跨长见附图 5 取计算长度为 l01 ln h 2 5120 120 250 2 240 2 4995mm 又 1 025ln 1 025 4875 4996mm 4995mm 边跨的计算跨度取 l01 4995mm 中跨取 l01 ln 5000 250 4750mm 计算简图所示 4 34 3 弯矩设计值和剪力设计值的计算弯矩设计值和剪力设计值的计算 因边跨和中间跨的计算跨度相差 4995 4750 4750 5 2 小于 10 可按等跨连续梁计算 查 混凝土结构 上 中国建筑工业出版社 1994 表 11 1 次粱的弯矩系数 分 别为 边跨中 1 11 0 45 离端第二支座 1 11 0 6 中跨中 1 16 0 55 中间支座 1 14 0 55 故弯矩设计值 M1 Mb g q L012 11 54 7 Kn m Mc g q L022 14 38 8Kn m M2 M3 g q L022 16 34Kn m 剪力设计值 VA 0 45 g q Ln1 54 2Kn VBl 0 6 g q Ln1 72 2Kn VBr 0 55 g q Ln2 63Kn Vc 0 55 g q Ln2 63Kn 次梁的弯矩设计值的计算次梁的弯矩设计值的计算 截面位置 1 边跨跨中 B 离端第二支座 2 中间跨跨中 C 中间支座 弯矩系数 M 1 11 1 111 16 1 14 计算跨度 l0 m l01 4 995l01 4 995l02 4 75l02 4 75 M M g q l02 kN m 24 1 4 9952 11 54 7 24 1 4 9952 11 54 7 24 1 4 752 16 34 0 24 1 4 752 14 38 8 次梁的剪力设计值的计算次梁的剪力设计值的计算 截面位置 A 边支座 B 左 离端第二支座 B 右 离端第二支座 C 中间支座 剪力系数 0 450 60 550 55 净跨度 ln ln1 4 995ln1 4 995ln2 4 75ln2 4 75 V V g q ln kN 0 45 24 1 4 995 54 2 0 6 24 1 4 995 72 2 0 55 24 1 4 75 63 0 45 24 1 4 75 63 4 44 4 承载力计算承载力计算 一 正截面受弯承载力计算 跨内按 T 型粱计算 翼缘计算宽度 bf L 3 5000 3 1667mm 又 bf b Sn 200 2000 200 2000mm 1667mm 故取 bf 1667mm 除支座 B 截面纵向受拉 钢筋按两排布置外 其余截面均布置成一排 故取 bf 1667mm C20 砼 fcm 11N mm2 ft 1 1N mm2 纵向钢筋采用 级钢筋 fy 310N mm2 箍筋采用 级钢筋 fy 210 N mm2 h0 400 35 365mm hf 80mm 判别跨中截面属于哪一类 T 形截面 fcbf h0 hf 2 10 1580 80 365 80 2 410 8kN m M1 支座截面按矩形截面计算 正截面承载力计算过程列于表 次梁正截面受弯承载力计算次梁正截面受弯承载力计算 1B2C 54 7 54 734 38 8 52 1 106 11 1667 3652 52 1 106 11 200 3652 34 106 11 1667 3652 38 8 106 11 200 3652 0 020 180 010 13 0 020 200 010 14 计算配筋 mm2 C5 1667 365 10 310 D5 200 365 10 310 E5 1580 365 10 310 F5 200 365 10 310 AS bf h0 fc fy423464261336 3 142 14 1 162 142 12 1 14 As 462As 509As 308As 380 实际配筋 mm2 截面 弯矩设计值 kN m s M fc bf h02 选 配 钢 筋 s 211 二 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 1 复核截面尺寸 hw h0 hf 365 80 285mm 且 hw b 285 200 1 425 4 截面尺寸按下式验算 0 25fcbh0 0 25 10 200 365 182 50kN Vmax 68 8 kN 故截面尺寸面足要求 0 7ftbh0 0 7 1 1 200 365 56 21kN VA VB和 VC 所以 B 和 C 支座均需要按计算配置箍筋 A 支座均只需要按构造配置箍筋 三 计算所需箍筋 采用 双肢箍筋 计算 B 支座左侧截面 Vcs 0 7ftbh0 1 25fyvAsvh0 s 可得箍筋间距 S 1 25fyvAsvh0 VBL 0 7ftbh0 1 25 210 28 3 2 365 72 2 103 0 7 1 1 200 365 339mm 调幅后受剪承载力应加强 梁局部范围将计算的箍筋面积增加 20 现调整箍筋间距 S 0 8 339 271mm 为满足最小配筋率的要求 最后箍筋间距 S 150mm 配箍筋率验算 弯矩调幅时要求配筋率下限为 0 3ft fyv 0 3 1 1 210 1 57 10 3 实际配箍率 sv Asv bs 2 28 3 200 150 1 89 10 3 1 57 10 3 满足要求 因各个支座处的剪力相差不大 为方便施工 沿梁长不变 取双肢 6 150 4 54 5 施工图的绘制施工图的绘制 次梁配筋图详见附图 其中次梁纵筋锚固长度确定 伸入墙支座时 梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定 l la fyd fy 0 14 310 14 1 1 552mm 取 550mm 伸入墙支座时 梁底面纵筋的锚固长度按确定 L 12d 12 14 168mm 取 200mm 梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足 L 12d 12 14 168mm 取 200mm 纵筋的截断点距支座的距离 L Ln 5 20d 4755 5 20 16 1271mm 取 L 1300mm 5 主梁设计主梁设计 主梁内力按弹性理论设计 5 15 1 荷载设计值 为简化计算 将主梁长度为荷载设计值 为简化计算 将主梁长度为 2m2m 的自重等效为集中荷载 的自重等效为集中荷载 恒荷载设计值 次梁传来的恒荷载 8 48784 5 42 4392kN m 主梁自重 0 25 0 6 0 08 2 25 1 2 7 8kN m 主梁粉刷 2 0 015 0 6 0 08 2 17 1 2 0 63648kN m 小计 g 50 87568 kN m 设计取 g 50 9 kN m 活荷载设计值 q 15 6 5 78kN m 荷载总设计值 q g 128 9kN m 5 25 2 计算简图计算简图 主梁的实际结构如图所示 由图可知 主梁端部支承在墙内的内壁柱长 370mm 宽 500mm 墙 宽为 240mm 墙内凸出 130mm 宽 500mm 支承长度 a 370mm 中间支承在 400 400mm 的砼柱上 起跨度按以下方法确定 边跨 l01 ln a 2 6240 120 370 2 6305mm l01 1 025ln b 2 1 025 6240 120 200 250 2 6193mm 6305mm 计算取 l01 6 31m 中跨 L 6m 计算简图如图所示 5 35 3 弯矩 剪力设计值及内力包络图绘制弯矩 剪力设计值及内力包络图绘制 跨度相差 6310 6000 6000 5 2 10 故可按照 混凝土结构 上 中国建筑工业 出版社 1994 附表 19 1 计算内力 1 弯矩设计值 弯矩 M k1Gl k2Ql 式中 k1和 k2由附表 19 1 相应栏查得 2 剪力设计值 剪力 V k3G k4Q 式中 k3和 k4由附表 19 1 相应栏查得 3 弯矩 剪力包络图 由表 5 1 的荷载组合和表内的支座弯矩来绘制弯矩叠合图 表表 5 15 1 主梁的弯矩设计值计算 主梁的弯矩设计值计算 kN mkN m 项次荷载简图 k M1k MBk M2k Mc 1 恒载 0 244 78 36 0 267 81 54 0 067 20 46 0 267 81 54 2 活载 0 289 142 24 0 133 62 24 0 133 62 24 0 133 62 24 3 活载 0 044 21 66 0 133 62 24 0 200 93 6 0 133 62 24 4 活载 0 229 112 71 0 311 145 55 0 170 79 56 0 089 41 65 组合项次 Mmin kN m 56 7 227 09 41 78 123 19 组合项次 Mmax kN m 220 6 114 06 荷载组合 时 出现第一跨跨内弯矩最大和第二跨跨内弯矩最小 此时 MA 0 MB Mc 81 54 62 24 143 78kN m M2 41 78 kN m 以这两个支座的弯矩值的连线为基线 叠 加边跨载集中荷载 G Q 50 9 78 128 9kN 作用下的简支梁弯矩图 则第一个集中荷载下的弯矩值为 G Q l01 3 MB 3 223 19kN m 第二集中荷载作用下弯矩值为 G Q l01 3 MB2 3 175 27kN m 表表 5 25 2 主梁的剪力计算 主梁的剪力计算 kNkN 项次荷载简图 k VAk VBlk VBr 恒载 0 733 37 31 1 267 64 49 1 00 50 9 活载 0 866 67 548 1 134 88 45 0 0 活载 0 689 53 74 1 311 102 258 1 222 95 316 组合项次 Vmax kN 104 858 166 748 146 216 中间跨跨中弯矩最小时 两个支座弯矩值均为 143 78KN m 以此支座弯矩连线叠加集中 荷载 则集中荷载处的弯矩值为 Gl02 3 MB 41 98kN m 荷载组合 时支座最大负弯矩 MB 227 09kN m 其它两个支座的弯矩为 MA 0 MC 123 19kN m 在这三个支座弯矩间连线 以此连线为基线 于第一跨 第二跨分别叠加集中 荷在 G Q 时的简支梁弯矩图 则集中荷载处的弯矩值依次为 M1 G Q l01 3 MB 3 195 42kN m Ma G Q l01 3 MB2 3 119 73kN m M2 G Q l02 3 MC MB MC 2 3 65 34kN m Mb G Q l02 3 MC MB MC 3 99 98kN m Ma Gl01 3 MC2 3 24 93kN m M1 Gl01 3 MC 3 66kN m 同理 当 MC最大时 集中荷载下的弯矩倒位排列 荷载组合 时 出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大 此时 MB MC 81 54 62 24 143 78kN m 第一跨在集中荷载 G 作用下的弯矩值分别为 59 13kN m 11 21kN m 第 二跨在集中荷载 作用下的弯矩值为 114 02kN m 114 06 kN m M2max 所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异 是因为计算跨度并非严格等跨所致 主梁的 弯矩包络图见下图 荷载组合 时 VAmax 104 858kN 至第二跨荷载处剪力降为 104 858 128 9 24 042kN 至第二集中荷载处剪力降为 24 042 128 9 152 942kN 荷载组合 时 VB最大 其 VBl 166 748kN 则第一跨中集中荷载处剪力顺