水工钢筋混泥土结构设计

水利水电工程专业水利水电工程专业 水工钢筋混凝土结构课程设计水工钢筋混凝土结构课程设计 指导老师 陈亚梅老师 专业名称 水利水电工程 学 号 设计作者 胥胜洪 提交时间 2011 7 18 1 设计任务书设计任务书 一 一 题目题目 钢筋混凝土肋形楼盖设计 平面图见下图 字母轴线间距 主梁轴线跨度 为 8100mm 也即次梁间距为 2700mm 二 二 设计资料设计资料 1 某轻工业厂房单向板肋梁楼盖 按正常运行状况设计 某水电站生产副厂房 为 4 级水工建筑物 建筑层高 4 8m 结构平面布置如图所示 墙体厚 370mm 楼 面面层为 底层 20mm 水泥砂浆找平层 标准值 0 40KN m2 面层 30mm 厚水泥 砂浆铺瓷质地砖 标准值 0 70KN m2 钢筋混凝土梁板容重标准值为 25KN m3 梁板下抹 20mm 厚水泥砂浆后瓷粉罩面 标准值 0 40KN m2 梁中纵向受力钢筋 为 级 其余钢筋为 级 2 混凝土强度等级和可变荷载 分项系数均为 1 2 见分组表 三 三 设计内容设计内容 1 构件截面尺寸设计 2 板的设计计算 3 次梁的设计计算 4 主梁的设计计算 5 绘制板的配筋图 绘制次梁的配筋图 绘制主梁的弯矩 剪力包络图 绘制 主梁的抵抗弯矩图及配筋图 四 四 设计要求设计要求 1 计算书应书写清楚 字体工整 主要计算步骤 计算公式 计算简图均应列 入 并尽量利用表格编制计算过程 2 图纸应整洁 线条及字体应规范 并在规定时间内完成 五 五 设计分组设计分组 根据同学学号的尾号在分组表中选用混凝土强度等级和可变荷载标准值 2 设计指导书设计指导书 一 一 目的要求目的要求 本课程设计是水工钢筋混凝土结构课程的重要实践环节之一 通过本课程设计 使学生对钢筋混凝土楼盖的组成 受力特点 荷载计算 内力分析 荷载组合及 板 次梁 主梁配筋设计等有较全面 清楚的了解和掌握 为从事实际工程设计 打下基础 二 二 主要设计计算步骤主要设计计算步骤 1构件截面尺寸选择构件截面尺寸选择 1 板 2 次梁 3 主梁 2板的设计计算板的设计计算 按考虑塑性内力重分布的方法计算板的内力 计算板的正截面承 载力 1 荷载 2 计算简图的确定 3 计算板的弯矩设计值 4 板的配筋计算 3次梁的设计计算次梁的设计计算 按考虑塑性内力重分布的方法计算次梁的内力 计算次梁的正 截面 斜截面承载力 1 计算荷载设计值 2 确定次梁的计算简图 3 计算内力设计值 弯矩设计值 剪力设计值 4 承载力计算 1 正截面受弯承载力计算 2 斜截面受剪承载力计算 4主梁的设计计算主梁的设计计算 主梁按弹性理论设计 承受次梁传下的集中荷载及主梁自重 为简化计算 将主梁自重简化为集中荷载 1 荷载设计值 2 确定计算简图 3 计算内力设计值及绘制包络图 1 弯矩设计值 2 剪力设计值 3 弯矩和剪力包络图 4 承载力计算 1 正截面受弯承载力计算 2 斜截面受剪承载力计算 5 施工图绘制施工图绘制 绘制板的配筋图 绘制次梁的配筋图 绘制主梁的弯矩 剪力包络图 绘制主梁 的抵抗弯矩图及配筋图 3 设计计算书设计计算书 1 构件尺寸设计 1 板 根据构造要求 板厚取 mmLmmh 5 67 40 2700 40 1 90 mml2700 2 次梁 次梁截面高度应满 mmLLh 67 491 78 327 12 5900 18 5900 12 1 18 1 取 h 400mm b 200mm 跨度 L 5900mm 3 主梁 主梁截面高度应满足 mmLLh 5 1012 675 8 8100 12 8100 8 1 12 1 取 h 800mm b 300mm 跨度 L 8100mm 2 板的设计 该厂房为四级水工建筑物 结构安全级别为 级 结构重要性系数 按正常9 0 0 运 承载能力极限状态计算时的结构系数 根据 水工混凝土结构设计规范 2 1 d 取永久荷载分项系数 可变荷载分项系数 05 1 G 20 1 Q 板按考虑塑性内力重分布方法计算 1 荷载 取宽为 1m 的板带计算 恒荷载标准值 20mm 厚水泥砂浆后瓷粉罩面 mKN4 04 01 20mm 厚水泥沙浆找平层 mKN 4 04 01 30mm 厚水泥砂浆铺瓷质地 mKN7 07 01 90mm 钢筋混泥土 mkN 25 2 25109 0 mKNgk75 3 活荷载标准值 mkNqk 5 55 51 恒荷载设计值 mkNgg kG 97 375 305 1 活荷载设计值 mkNqq kQ 60 6 5 52 1 总 计 考虑到次梁对板的转动约束 所以折算荷载为 mKNqgg08 7 2 1 mKNqq3 36 6 2 1 2 1 2 计算简图 次梁截面为 板在墙上的支承取为 120 则板的计算跨度为 mmmm 边跨 m h ll n 525 2 2 09 0 2 2 0 12 0 7 2 2 101 且 取 m a ll n 54 2 2 01 ml54 2 01 中间跨 mll n 5 22 07 2 202 跨度差 可按等跨连续梁计算 10 6 1 5 2 5 254 2 次梁的计算简图见图 1 所示 A B 图 1 板的计算简图 A 板的构造 B 板的计算简图 3 内力计算 各截面的弯矩计算如表 1 表 1 板的弯距计算值表 截面边跨跨中 1 离端第二支座 B 离端第二跨跨 中 2 中间跨跨中 3 中间支座 C 弯距系数 mp 11 1 2 0 mkN lqgM mp 02 6 525 2 38 10 11 1 2 02 6 525 2 38 10 11 1 2 05 450 2 38 10 16 1 2 63 4 50 2 38 10 14 1 2 4 配筋计算 C30 混凝土 mmb1000 mmh90 mmh652590 0 2 3 14mmNfc 级钢筋 板的配筋计算见表 2 2 210mmNfy 表 2 板的配筋计算表 2 3 C 截面部位 1 B 轴线 间 轴线间 轴线 间 轴 线间 弯距计算值 10 6 mmNM 6 02 6 024 050 8x4 0 5 3 24 4 63 4 63x0 8 3 71 弯距设计值 10 6 mmNKM 6 92 6 924 663 73 5 32 4 27 对轴线 间的板带 其各内区格板的四周与梁整体连接 考虑到板的内拱作用 其跨 内 截面 2 3 和支座截面 C 的弯距值可折减 20 即乘以系数 0 8 三 次梁的设计 次梁按考虑塑性内力重分布方法设计 1 荷载 恒荷载标准值 由板传来 mkN 72 9 7 26 3 次梁自重 mkN 55 1 25 09 0 4 0 2 0 梁底抹灰 mkN 08 0 4 02 0 mkNgk 35 11 活荷载标准值 由板传来 mkNqk 110 25 5 恒荷载设计值 mkNgg kG 25 1235 1105 1 活荷载设计值 mkNqq kQ 2 13112 1 总 计 mkNqg 45 25 2 1325 12 2 0 bhf KM c S 0 1170 1170 0770 0620 0870 071 s 211 0 1160 1160 0800 0640 0910 074 y c s f bhf A 0 514514354283403328 选配钢筋 150 10 150 10 140 8 170 8 190 10 150 8 分离式 实配钢筋面积524524359296413335 选配钢筋 弯起式 实配钢筋面积 考虑到主梁对次梁的转动约束 折算荷载为 mkN q gg 55 14 4 2 13 25 11 4 mkNqq 9 92 13 4 3 4 3 2 计算简图 次梁在砖墙上的支承长度为 240mm 主梁截面为 300 800mm 则次梁的计算跨度为 边跨 m a ll n 75 5 2 24 0 2 3 0 12 0 9 5 2 101 且 取mll n 89 5 75 5 025 1 025 1 101 ml75 5 01 中间跨 mll n 6 53 09 5 202 跨度差 可按等跨连续梁计算 次梁的计 10 6 2 6 5 6 575 5 算见图 2 3 内力的计算 连续次梁各截面的弯距及剪力计算值分别见表 3 及表 4 表 3 次梁弯距计算值表 截面位置边跨跨中 1 离端第二 离端第二跨跨 中 2 中间支座 C 弯矩系数 mb 11 1 2 0 lqgM mb kN m 49 7675 5 45 25 11 1 2 49 76 68 517 5 45 25 16 1 2 06 597 5 28 29 14 1 2 表 4 次梁剪力计算值表 离端第二支座 B 中间支座 C 截面位置端支座 A 右 侧左侧右侧左侧右侧 剪力系数 vb 0 450 600 55 0 550 55 n vb lqgV kN 0 45 25 45 5 63 64 48 0 60 25 45 5 63 85 97 0 55 25 45 5 7 79 79 0 55 25 45 5 7 79 79 0 55 25 45 5 7 79 79 4 承载力及配筋计算 正截面受弯承载力计算 进行正截面受弯承载力计算时 跨中截面按 T 形截面计算 其翼缘计算宽度为 边跨 mmlbf67 19165750 3 1 3 1 0 mmsbb nf 2700 2002700 200 取较小值 即mmbf67 1916 离端第二跨 中间跨 mmlbf19005700 3 1 3 1 0 mmsbb nf 2700 2002700 200 取较小值 即mmbf1900 梁 高 36535400 400 0 mmhmmh 翼缘厚 90mmhf 肋 宽 mmb200 判别 T 形截面类型 2 90 365 901900 3 14 2 0 f ffc h hhbf mkNMmkN d 79 9149 762 1 50 782 max 故各跨跨中截面均属于第一类 T 形截面 支座截面按矩形截面计算 梁宽 按单排筋考虑 即mmb200 36535400 0 mmh 次梁正截面承载力计算及配筋过程见表 5 表 5 次梁正截面承载力计算及配筋表 截面位置边跨跨中 1 离端第二支座 B 离端第二跨跨中 2 中间跨跨中 3 中间支座 C 弯距计算值 10 6 mmNM 76 49 76 4951 68 59 06 弯距设计值 10 6 mmNkM 87 96 87 9659 43 67 92 跨中 支座 2 0 2 0 hbf kM bhf kM fc s c s 0 0243 0 231 0 0164 0 178 s 211 0 0246 0 267 0 0165 0 198 支座 y c s f bhf A 0 跨中 y fc s f hbf A 0 1045 08929545 44 605 46 选用钢筋 4 204 183 162 16 2 14 实际配筋面积 mm2 12561017603 402 308 710 计算结果表明均小于 0 35 符合塑性内力重分布的条件 斜截面受剪承载力计算 腹筋仅配置箍筋 mmb200 mmh365 0 2 3 14mmNfc 2 210mmNfyv 次梁斜截面的承载力计算及配筋过程见表 6 表 6 次梁斜截面承载力计算及配筋表 截面位置端支座 A 右侧 离端第二支 座 B 左侧 离端第二支座 B 右侧 中间支座 C 左侧 右侧 煎力计算值 kNV 64 48 85 9779 7979 79 剪力设计值 kNkV 74 12 98 8791 7691 76 b hh b h f w 0 0 4375 1 200 90365 1 375 4 01 375 4 01 375 4 0 截 面 尺 寸 验 算 0 25 0bhfc kNkV kN 12 74 98 261 365200 3 1425 0 kN kV kN 87 98 98 261 kN kV kN 76 91 98 261 kN kV kN 76 91 98 261 0 7 0bhft kNkV kN 12 74 07 73 365200 43 1 7 0 kN kV kN 87 98 07 73 76 91 07 73 kV kN KNkv kN 76 91 07 73 选用箍筋 双肢 按150 6 构造要求 150 6 150 6 150 6 2 1 mmAnA svsv 6 563 282 56 656 656 6 配箍率 sb Asv sv 12 0 19 0 150200 6 56 min sv 12 0 19 0 150200 6 56 min sv 12 0 19 0 150200 6 56 min sv 12 0 19 0 150200 6 56 min sv 25 1 7 0 0 0 kNh s A f bhfV sv yv tc kNkV kN 12 72 226 109 365 150 6 56 210 25 1365 20043 1 7 0 kN kV kN 87 98 226 109 kN kV kN 76 97 226 109 kN kV kN 76 91 226 109 四 主梁的设计 主梁按弹性理论设计 1 荷载 恒荷载标准值 由次梁传来 kN56 63 3 09 5 35 11 主梁自重 化为集中荷载 kN 2 16257 28 03 0 梁底抹灰 kN0324 0 7 24 003 0 mkNGk 79 79 活荷载标准值 由次梁传来 kNQk 9 649 511 恒荷载设计值 kNGG kG 78 8379 7905 1 活荷载设计值 kNQQ kQ 88 77 9 642 1 总 计 kNQG66 161 2 计算简图 主梁端部支承在砖墙上 支承长度取为 370mm 中间支承在柱上 钢筋混凝土柱截面尺寸 为 350mm 350mm 因梁的线刚度比柱的线刚度大得多 可视为中部铰支的三跨连续梁 计算跨度 边跨 mln805 7 2 35 0 12 01 8 1 m ba ll n 165 8 2 35 0 2 37 0 805 7 22 101 m b ll n 175 8 2 35 0 805 7025 1 2 025 1 101 取较小值 ml165 8 01 中间跨 取 m lbll nn 19 8 805 7 05 1 05 1 1 835 0 35 0 1 8 2202 ml1 8 02 跨度差 可按等跨连续梁计算 主梁的计 10 8 0 1 8 1 8165 8 算简图见图 3 图 3 主梁的计算简图 A 主梁的构造 B 主梁的计算简图 3 内力计算及包络图 内力计算采用等跨连续梁的内力系数表进行 跨中和支座截面最大弯距及剪力按下式计 算 0201 QlGlM QGV 21 不同荷载组合下各截面的弯距及剪力计算结果见表 7 和表 8 表 7 主梁弯距计算表 kN m 边跨跨中支座 B中间跨跨中支座 C项 次 荷载简图 1 M a M B M 2 M b M c M ABCD G 1a2b 166 91 0 244 115 50 0 155 181 19 0 267 45 47 0 067 45 47 0 067 182 65 0 267 ABCD Q 1a2b 183 77 0 289 134 81 0 212 83 90 0 133 83 90 0 133 83 90 0 133 83 90 0 133 ABCD Q 1a2b 27 98 0 044 56 59 0 089 80 90 0 133 126 17 0 200 126 17 0 200 83 90 0 133 ABCD Q 1a2b 83 79 0 2290 45 74 0 125 196 19 0 311 60 56 0 096 107 24 0 170 56 14 0 089 ABCD Q 1a2b 19 08 0 030 37 52 0 059 56 14 0 089 107 24 0 170 60 56 0 096 196 19 0 311 ABCD Q 1a2b 174 23 0 274 155 79 0 245 112 29 0 178 75 70 0 120 37 85 0 060 27 76 0 044 350 68250 31 265 09 38 43 38 43 266 55 138 9358 91 265 09171 64171 64 266 55 250 07161 24 377 38106 03152 71 238 79 147 8377 98 237 3 3 152 71106 03 378 84 组 合 次 项 341 14271 29 293 48 30 237 62 154 89 表 8 主梁剪力计算表 kN 端支座 A中间支座 B中间支座 C项 次 荷载简图 A V l B V r B V l C V r C V ABCD G 1a2b 61 41 0 733 105 56 1 267 83 78 1 83 78 1 106 15 1 267 ABCD Q 1a2b 67 44 0 866 88 32 1 134 0 0 0 0 88 32 1 134 ABCD Q 1a2b 10 36 0 133 10 36 0 133 77 88 1 77 88 1 10 36 0 133 ABCD Q 1a2b 53 66 0 689 102 10 1 311 95 17 1 222 60 59 0 778 6 93 0 089 ABCD Q 1a2b 6 93 0 089 6 93 0 089 60 59 0 778 95 17 1 222 102 10 1 311 ABCD Q 1a2b 64 02 0 822 91 74 1 178 17 289 0 222 17 29 0 222 3 426 0 044 128 85 193 8883 78 83 78194 47 51 05 115 92161 66 161 66116 51 115 07 207 66178 95 1144 37 113 08 68 34 98 63123 19 178 951 4 05 组 合 次 项 125 43 2197 30 101 07 101 07102 724 图 4 主梁的内力包络图 A 弯矩包络图 B 剪力包络图 4 承载力计算 正截面受弯承载力计算 跨内按 T 形截面计算 其翼缘计算宽度为 边跨 mmlbf67 27218165 3 1 3 1 0 mmsbb nf 8165 3008165 300 取较小值 即mmbf67 2721 离端第二跨 中间跨 mmlbf27008100 3 1 3 1 0 mmsbb nf 8100 3008100 300 取较小值 即mmbf2700 梁 高 72080800 800 0 mmahhmmh 翼缘厚 90mmhf 肋 宽 mmb300 判别 T 形截面类型 2 90 765 902700 3 14 2 0 f f f c h hhbf mkNMmkN d 82 42068 3502 193 2501 max 故各跨跨中截面均属于第一类 T 形截面 支座截面按矩形截面计算 考虑到支座截面及边跨跨中截面弯距较大 纵筋布置两 排 并放在次梁主筋下面 因此取 而中间跨跨中截面按单排布筋 mmh72080800 0 取B 支座边缘的弯距值 76535800 0 mmh mkN b VMM BMAXB 09 349 2 35 0 78 8388 77 38 377 2 0 主梁正截面配筋计算过程见表 9 表 9 主梁正截面承载力计算表 截面位置边跨跨中中间支座 B 中间跨跨中 弯距计算值 10 6 mmNM 350 68 349 09152 71 38 43 弯距设计值 10 6 mmNkM 403 82 401 45175 62 44 19 跨中 支座 2 0 2 0 hbf KM bhf KM fc s c s 0 02350 1810 00780 002 s 211 0 02370 200 00780 0019 支座 y c s f bhf A 0 跨中 y fc s f hbf A 0 2044 662059 20767 95187 07 选用钢筋 4 22 2 207 204 162 12 实际配筋面积 mm2 21483436804226 斜截面受剪承载力计算 端支座取 B 支座负筋为双排 mmb300 mmh76535800 0 且布置在次梁负筋下部 故取 h0 800 80 720mm 2