水工钢筋混凝土结构课程设计.doc

2009年水工钢筋混凝土结构课程设计三 峡 大 学水工钢筋混凝土结构课程设计任务书及计算书设计题目：钢筋混凝土梁板结构学 院：土木水电学院姓 名：黄河清学 号：2006101337班 级：网选2班 指导老师： 王先军2009年7月钢筋混凝土梁板结构设计任务书及计算书一、设计资料：设计某正常运行状况下的3级水电站厂房楼盖。墙体厚度为2400mm，柱子尺寸为400400mm2，其平面尺寸为30M12M，结构采用整体式单向板肋形结构。如图1所示：1、楼面做法：水磨石面层（自重为0.65KN/M2）；钢筋混凝土现浇板（混凝土容重为25KN/M3）；梁板天花为纸筋抹灰12mm（重度为16KN/M3）2、楼面均布活荷载标准值为6KN/M2 。恒荷载分项系数为1.05，活荷载分项系数为1.2。3、建筑材料及等级：混凝土强度等级C20；板中钢筋、梁中箍筋，构造钢筋为级；梁中受力钢筋为级。4、该厂房为3级水工建筑物，结构安全级别为级，结构重要性系数r0=1.0，按正常运行状况设计，设计状况属持久状况，设计状况系数取1.05、结构平面布置初始尺寸：板在墙体上的支承长度为120mm，主梁和次梁在墙上的支承长度为240mm。二、楼面梁格布置和构件截面尺寸楼面梁格布置见图 确定主梁跨度为6m，次梁跨度为6m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2m估计梁板截面尺寸：按跨度比条件，要求板厚hL/40=2000/40=50 mm，对工业建筑的楼板，要求h80 mm，取板厚h=80 mm次梁截面尺寸: h=L/18L/12=6000/186000/12=333.3500取h=500 mm又要求h/b2 取b=250 mm主梁截面尺寸: h=L/14L/8=6000/146000/8=428750 mm 取h=700 mm b=300 mm已知：承重墙厚为240 mm 柱子尺寸为400 mm400 mm三、板的设计计算简图板为6跨连续板，其结构尺寸如下图（a）所示，为便于用表格计算，计算简图按5跨考虑，如图（b）所示 次梁截面为250 mm500 mm，板在墙上支承长度为120 mm，板的计算跨度为：边跨：b=250 mm0.1Lc=0.12000=200 mm 取L0 =1.1Ln=1.11755=1930.5 mm中间跨：L=Ln=2000mm 荷载计算取宽为1M的板带计算：恒荷载：板自重 25KN/M31M0.08M=2.0KN/M 水磨石抹面 0.65KN/M21M=0.65KN/M 12mm抹底 16 KN/M3 1M0.012M=0.19KN/M 标准值： gk=2.0+0.65+0.19=2.84KN/M 设计值： g=Gkgk=1.052.84=2.982KN/M活荷载：标准值 qk=6KN/M31M=6KN/M 设计值 q=rQqk=1.26=6KN/M考虑次梁对板的转动约束，折算荷载为： g=g+q/2=2.982+7.2/2=6.582KN/M q=q/2=7.2/2=3.6KN/M内力计算 按弹性方法计算，由于边跨与中间跨相差不到10，可采用等跨表格计算。查附录六表4得弯矩系数a、a1，弯矩计算值为M=agL02+ a1g L021、 跨中弯矩：边 跨：M1=0.07816.581.932+0.13.61.932=3.255KN/M中间跨：M2=0.03316.5822+0.07873.622=2.0KN/M M3=0.04626.5822+0.08553.622=2.447KN/M2、 支座弯矩：MB=-0.1056.58(2+1.93)/2)2 +0.1193.6(2+1.93)/2)2=-4.32KN/MMC=-0.0796.5822 +0.1113.622=-3.677KN/M3、 支座边缘弯矩 V0 =g+q=6.582+3.6=10.182KN/MMB =MB-1/2 V0 b=-4.21-1/2110.1820.25=-2.937KN/MMC =MC-1/2 V0 b=-3.59-1/2110.1820.25=-2.317KN/M截面设计 板厚为80mm，h0取60mm，混凝土为C20，fc=10N/mm2，级钢筋：fy=210N/mm2，钢筋混凝土结构，结构系数rd=1.2，配筋计算表见表一，考虑水电站厂房发电机组对结构的动力影响，板的配筋采用弯起式。表一 板的配筋计算表截面边跨B中间跨中2C中间跨中3边板带中板带边板带中板带边板带中板带弯矩计算值106Nmm）3.2552.9372.00.82.02.3170.82.3172.4470.82.447弯矩设计值3.2552.9372.01.62.3171.8532.4471.957as =rdM/fcbh020.10850.0980.0670.0530.0770.0620.0820.065=1-1-2 as0.1150.1030.0690.0540.0800.0640.0850.067As= fcbh0 / fy329295197157230182243193选用钢筋（mm2）边板带8/10180（358）8/10180（358）8180（279）8180（279）8180（279）中板带10200（393）8/10200（322）8200（251）8200（251）8200（251）注：中板带的中间跨及中间支座，由于板四周与梁整体连结，可考虑拱作用，故该处弯矩减少20，即乘以系数0.8板配筋详图：1、 分布钢筋：按规定选用62002、 板面附加钢筋：按规定选用6200，设置于主梁顶部和墙边3、 墙角附加钢筋：按规定选用6200，双向配置于四个墙角的板面。四、次梁设计 计算简图 次梁为5跨连续梁，其结构尺寸如图（c）所示，次梁在砖墙上的支承宽度为240mm，主梁截面为300mm700mm，次梁的跨长如图（d）所示。 取计算跨度为：边跨：l0=ln=6000mm l0 =1.025ln+0.5b=1.025(6000-120-150)+0.5300=6023.25 取lo=5400mm 中间跨 lo=lc=5400mm 荷载计算恒荷载：由板传来：2.842=5.68KN/M 次梁自重：25（0.45-0.08）0.25=2.31KN/M 次梁粉刷：16（0.45-0.08）1.0122=0.142KN/M 标准值：gk=8.132KN/M 设计值：g=rGgk=1.058.132=8.538KN/M活荷载：标准值：qk=6.02=12KN/M 设计值：q=rQqk=1.212=14.4KN/M考虑主梁对次梁的转动约束，折算荷载为： g=g+q/4=8.538+14.4/4=12.138KN/M q=3q/4=314.4/4=10.8KN/M内力计算 按弹性体系计算，采用等跨度表格计算，查附录表 弯矩计算值:M=a gl2+ a1 ql2 剪力计算值：V=gl2+ 1 ql2 1、 弯矩：V0=12.138+10.8=22.938KN跨中弯矩：M1=0.078112.13862+0.110.862=73.0KN/M M2=0.033112.13862+0.078710.862=45.06KN/M M3=0.046212.13862+0.085510.862=53.43KN/M支座弯矩：MB=-(0.10512.13862+0.11910.862)=-92.14KN/M MC=-(0.07912.13862+0.11110.862)=-77.67KN/M支座边缘弯矩：MB =MB-V0b=-92.14-1/2(6/222.938) 0.3=-81.81KN/M MC =MC -V0 b=-77.67-1/2(6/222.938) 0.3=-67.34KN/M2、 剪力计算跨度 取净跨度：边跨ln=5730mm中间跨ln=5700mmVA=0.39412.1385.73+0.44710.85.73=55.06KM/MVBL=-(0.60612.1385.73+0.62010.85.73)=-80.51KN/MVBR=0.52612.1385.7+0.59810.85.7=73.20KN/MVCL=-(0.4712.1385.7+0.57610.85.7)=-68.25KN/MVCR=0.50012.1385.7+0.59110.85.7=70.97KN/M截面设计1、 正截面承载力计算：跨中按T形截面计算。截面高h=450mm，肋宽b=250 mm，翼缘厚度hf=80 mm，截面有效高度取415 mm。混凝土等级为C20，fc=10N/ mm2，受力钢筋级fy=310N/ mm2，结构系数rd=1.20跨中T形截面类型判别：bf=l/3=6000/3=2000 mm 翼缘宽度bf=b+Sn=2400 mm 取较小值bf=2000 mmbf hffc （h0- hf/2）=20008010（415-80/2）=600KNrd Mmax=1.273.0=87.6KN属于第一类T形截面。表二正截面配筋计算见表截面1B2C3弯矩计算值M（106Nmm）73.081.8145.0667.3453.43弯矩设计值Mr0（106Nmm）73.081.8145.0667.3453.43bh02fc或bf h02fc3444.5430.53444.5430.53444.5s=rd r0M/bh0fc或s=rd r0M/bfh0fc0.02540.22800.01560.1870.0186=1-1-2 as0.02570.26240.01570.2090.0187As= fcbh0 / fy 或As= fcbfh0 / fy690878421701503选用钢筋1 16+2 18(710)5 16(1005)1 16+2 14(509)4 16(804)1 16+2 14(509)注：Amin=minbh0 =0.15250415=155.6 mm 2 2、 斜截面承载力计算： 截面尺寸验算 hw/b=(415-80）250=1.34Vmax=r0VBL =1.0 1.080.51=80.51KN1/rd Vc=1/rd (0.07 fcbh0)= 1/1.2(0.0710250415)=605208KN=60.5KN r0VA =1155.05=55.05KN1/rd Vc=60.5KN0.12 满足要求1/rd（ Vc+Vsv）=1/1.2（0.07fcbh0+1.25fyvAsvh0/s）=1/1.2（0.0710250415+1.25228.3415/150）=113731N=113.73KNVmax= r0VBL =80.51KN次梁配筋详图 次梁的配筋及构造如后图所示。跨中受力钢筋按构造要求选用3根，其中，两根设于梁角兼做架立筋，一根在支座附近作为负弯矩钢筋并增强斜截面的受剪承载力，支座负弯矩钢筋的截断位置参照有关规定处理。角点处钢筋截断后另设210架立筋与之绑扎连接五、主梁设计 计算简图 主梁共两跨，其结构尺寸如图所示，梁两端支承在墙上，支承长度为240mm，中间支承在400mm400mm的柱上，因梁的线刚度与柱的线刚度之比大于4，可视为中部饺支的两跨连续梁，计算简图如图所示。 计算跨度 L0=Lc=6000-120+240/2=6000 mm L0=1.025Ln+0.5b=1.025（6000-120-1/2400）+0.5400=6022 mm取较小值L0=6000mm 荷载计算： 为简化计算，将主梁2.0m长的自重亦按集中荷载考虑1、 恒荷载：次梁传来的集中荷载：8.132KN/M6.0M=48.792KN主梁自重：25KN/M3(0.7-0.08)M0.3M2M=11.16M主梁粉刷：16KN/M32M(0.7-0.08)M0.012M=0.238KN标准值：Gk=48.792+11.16+0.238=60.19KN设计值：G=rGGk=1.0560.19=63.2KN2、 活荷载：标准值：QK=6KN/M22.0M6.0M=72KN设计值: Q=rQQk=1.272=86.4KN 内力计算： 按弹性方法计算，查附录得弯矩和剪力系数 弯矩计算值为：M=GL0 +1QL0 剪力设计值为：V=G+1Q 荷载作用点及最不利位置如图所示 1、弯矩计算： 跨中弯矩：M1=(0.22263.2+0.07886.4)=228.3KNM 支座弯矩：MB=-(0.33363.2+0.33386.4) 6.0=-298.50KN 支座边缘弯矩：MBL=MB-1/2V0b=-298.5-1/2(63.2+86.4) 0.4=-218.02KNM 2、剪力计算： VA=0.66763.2+0.83386.4=114.12KN VBL=-(1.33363.2+1.33386.4)=-199.4KN 截面设计： 1、正截面承载力计算：受力钢筋为级钢筋，fy=310N/mm2，混凝土强度等级为C20,fc=10N/mm2，结构系数rd =1.2.跨中按T形截面计算，钢筋按一排布置。h0=h-a=700-35=665mm。翼缘宽度：bf=l0/3=6000/3=2000 mm bf=b+sn=2000 mm 取bf=2000 mm fc bfhf（h0-hf/2）=20008010（665-40）=1000KN rd Mmax=rd M1=1.2228.3=273.96KNM 属于第一类T形截面。 支座按矩形截面计算，肋宽b=300 mm，钢筋按两排布置，则 h0=h-a=700-80=620 mm主梁正截面配筋计算表见表三表三 主梁正截面配筋计算截面1B弯矩计算值M(106Nmm)228.3218.02弯矩设计值Mr0(106Nmm)228.3218.02bh02fc 或bfh02fc (106Nmm)76881153.2s=rd r0M/bh0fc或s=rd r0M/bfh0fc0.0220.140=1-1-2 as0.0220.152As= fcbh0 / fy 或As= fcbfh0 / fy889.8913.4选用钢筋4 18(1018)4 18(1018)注：支座=0.152b=0.544；minbh0 =Asmin =0.15300665=299 mm 2 2、斜截面承载力计算： 截面尺寸验算：hw/b=（620-80）/300=1.8Vmax=r0VBL =1.0 1.0199.4=199