水工钢筋混凝土课程设计

水工钢筋混凝土结构课程设计目录1.课程设计的目的032.课程设计题目描述和要求043.课程设计报告内容043.1楼面梁格布置和构件截面尺寸拟定043.2板的设计053.2.1计算简图3.2.2荷载计算3.2.3板的内力计算3.2.4板的受力钢筋计算3.2.5板的构造钢筋与板配筋详图（CAD绘图）3.3次梁的设计093.3.1计算简图3.3.2荷载计算3.3.3次梁的内力计算3.3.4次梁的正截面和斜截面承载力计算3.3.5次梁配筋详图（CAD绘图）3.4主梁的设计133.4.1计算简图3.4.2荷载计算3.4.3主梁的内力计算3.4.4主梁的正截面承载力计算3.4.5主梁的斜截面承载力计算3.4.6主梁的附加吊筋(附加横向钢筋)的计算3.4.7主梁配筋详图（CAD绘图）4.结论22参考书目23 1.课程设计目的 钢筋混凝土结构课程设计是水工钢筋混凝土结构教学计划中的一个重要的实践性教学环节，对培养和提高学生的水工结构设计基本技能，启发学生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识具有重要作用。 1）.通过课程设计训练，了解水工钢筋混凝土结构设计的一般程序和内容，为毕业设计以及今后从事实际水工结构设计工作奠定初步基础。2）.复习巩固加深所学的钢筋混凝土基本构件中受弯构件和钢筋混凝土梁板结构设计等章节的理论知识。3）.掌握钢筋混凝土肋梁楼盖的一般设计方法，诸如：进一步理解单向板肋梁楼盖的结构布置、荷载传递途径和计算简图；掌握弹性理论和塑性理论的设计方法；掌握内力包络图和抵抗弯矩图的绘制方法；了解构件设计的重要性，掌握现浇梁板的有关构造要求；掌握现浇钢筋混凝土结构施工图的表示方法和制图规定；4）.学习结构施工图的绘制和结构计算书的编制方法，培养查阅技术规范和工程手册的能力，合理确定设计参数。2.课程设计题目描述和要求 某水力发电副厂房楼盖，采用钢筋混凝土梁板，其平面尺寸如图所 1）.墙体厚度370mm，结构横向长L121.6m，结构纵向长L228.5m，楼梯位于该层平面的外部，本设计不予考虑。楼盖采用整体式单向板肋形结构。板伸入墙内120mm，次梁伸入墙内240mm，主梁伸入墙内370mm，柱的截面尺寸为400mm400mm。 2）作用在楼面上的活载标准值6.5kN/m。 3）.该建筑位于非地震区。 4）.建筑物安全级别为二级。 5）.结构环境类别为一类。 6）.建筑材料等级：混凝土强度等级：梁、板C20级。 钢筋级别：板中钢筋、梁中架立筋、腰筋等构造钢筋及箍筋采用级；梁内受力纵筋采用级。 7）.荷载：钢筋混凝土容重为25kN/m3。楼面做法： 20mm厚水泥砂浆面层，gc=20kN/m3；钢筋混凝土现浇板；12mm厚纸浆灰抹底（容重为16kN/m3）。3.设计报告内容3.1楼面梁格布置和构件截面尺寸 主梁横向布置，次梁纵向布置。主梁拟定为三跨，次梁拟定为五跨。根据楼盖结构柱网尺寸，结构布置如图1，主梁为72003=21600mm，次梁为57005=28500mm,板伸入墙体120mm，次梁伸入墙体240mm，主梁伸入墙体370mm。图1 结构布置图 对于多跨连续次梁，高跨比为1/18-1/12，对于多跨连续主梁，高跨比为1/12-1/8，矩形截面高宽比h/b=2-3.其中高度以50mm为模数，大于800mm，则以100mm为模数。主次梁截面尺寸计算结果见表1表1主次梁截面尺寸计算构件名称L(mm)高度h计算值(mm)宽度b计算值(mm)取 值bh(mmmm)主梁7200(1/121/8)L600900(1/31/2)h233350300700次梁5700(1/181/12)L317475(1/31/2)h150225200450 板的厚度按构造要求h=80mml/40=2400/40=60mm，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90mm厚的楼板。h=90mm3.2板的设计3.2.1 计算简图 次梁截面为200450mm,板在墙上的支承长度取为120mm,则板的计算跨度为： 边跨： l01=ln +a/2+b/2=2400-120-200/2+120/2+200/2=2340mm且l01ln+h/2+b/2=2180+90/2+200/2=2325mm 取l01=2325mm中间跨 由于 0.1lc=0.12400=240mmb=200mm 所以 l02=ln2+b=2400mm跨度差 （2400-2325）/2325=3.2%=10%,可按等跨连续板的系数计算 。取1m宽板带作为计算单元，板构造如图2图2 板构造图板计算简图如图3图3板计算简图3.2.2荷载计算按等跨连续板系数计算内力；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，按五跨计算内力，如图4图4 板受力简图分项系数取值依据SL1912008规范，荷载标准值的计算：20mm厚水泥砂浆面层：200.021=0.4 kN/m90mm厚现浇板自重： 250.091=2.25 kN/m12mm厚板底抹灰: 160.0121=0.192 kN/m板的荷载计算结果可见表2表2 板的荷载计算表荷 载 种 类荷载标准值荷载分项系数荷载设计值（kN/m）（kN/m）20mm厚水泥砂浆面层0.41.050.4290mm厚现浇板自重2.251.052.36312mm厚板底抹灰0.1921.050.202小 计（g）2.842-2.984可变荷载（q）6.51.27.8总荷载（g+q）9.342-10.784考虑到次梁对板的转动约束，折算荷载为g=g+0.5q=2.9841+0.57.8=6.884KN/mq=0.5q=0.57.8=3.9KN/m调整后的荷载设计值为g+q=6.884+3.9=10.784KN/m3.2.3内力计算 按弹性理论计算。各跨中及支座截面的弯矩系数值按教材采用，各跨中及支座截面的弯矩按式M=gl02+1ql02计算。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3表3 板的弯矩计算截 面边跨中M1跨中M2跨中M3支座弯矩Mb支座弯矩Mc跨 度 （m）2.3252.42.42.3632.4内力系数 0.078 0.033 0.046 -0.105 -0.079 10.100 0.079 0.086 -0.119 -0.111 弯矩值（kNm）5.014 3.080 3.753 -6.627 -5.626 支座边缘弯矩Mbl=|Mb|-|V0|b/2=6.627-0.2/2(2.325-0.2) 10.784/2=5.481Mbr=|Mb|-|V0|b/2=6.627-0.2/2(2.4-0.2) 10.784/2=5.441Mc=|Mc|-|V0|b/2=5.626-0.2/2(2.4-0.2) 10.784/2=4.4403.2.4 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=90-25=65mm。对于C25混凝土，fc=11.9N/mm2，HPB235钢筋fy=210N/mm2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4内表4 板配筋计算截面位置 1B2C3边板带中板带边板带中板带边板带中板带M（kNm）5.014 5.481 3.080 2.464 4.440 3.552 3.753 3.002 0.167 0.183 0.103 0.082 0.148 0.118 0.125 0.100 0.184 0.203 0.109 0.086 0.161 0.126 0.134 0.106 574 634 338 267 502 394 418 329 1.04%1.15%0.62%0.49%0.91%0.72%0.76%0.60%选用钢筋(mm)边板带8/101008/101008/102008/10200810010200102008/102006446443223225033933933223.2.5板配筋详图板中除按计算配置受力钢筋外，尚应设置下列构造钢筋。1.分布钢筋：按规定选用82002.板面附加钢筋：按规定选用8200，设置于主梁顶部和墙边。3.墙角附加钢筋：按规定选用8200，双向配置于四个墙角的板面，板配筋详图见施工图。3.3 次梁的设计3.3.1计算简图次梁在墙上的支承长度a为240mm；中间支座宽度即为主梁宽（b=300）。边跨：+b/2=5700-120-300/2+0.025(5700-120-300/2)+300/2=5717mm +b/2=5700-120-300/2+240/2+300/2=5700mm两式相比取较小值L01=5700mm中间跨：由于 0.05lc=0.055700=285mm300mm所以l0=1.05ln =1.055400=5670mm由于(5550-5400)/5400 100%=2.78%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=5.55/3=1.85m按梁净距Sn: =b+ Sn=0.2+（2.4-0.2）=2.4m取较小值即=1.85m中间跨：桉计算跨度L0考虑：=L0/3=5.4/3=1.8m按梁净距Sn: =b+ Sn=0.2+(2.4-0.2)=2.4m取较小值即=1.8m判别T形截面类型: 边跨:/K=11.9185090（410-90/2）/1.2=603 kNm68.705 kNm中间跨: /K=11.9180090(410-90/2)/1.2=593 kNm46.738kNm故各跨中截面均属于属于第一类T形截面。次梁正截面计算见表8表8 次梁正截面承载力计算中间跨中中间支座截面M1MbM2M3Mc边跨跨中B支座边区格中间区格弯矩计算值80.83-89.7850.2959.2-42.060.026 0.269 0.017 0.020 0.126 0.027 0.321 0.017 0.020 0.135 As799 1043 495 583 440 选配钢筋318322218216218实配钢筋7631140509603509说明：minbh0=0.2%200410=164mm2，实际配筋面积均满足要求。3.3.4.2 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剪力计算见表9表9 次梁斜截面受剪承载力计算截面位置端支座（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，中间支座（c）右侧剪力计算值53.132 -77.432 70.620 -65.983 68.554 剪力设计值63.75892.91884.74479.18082.265截面尺寸验算1.64.01.6 4.01.6 4.01.6 4.01.6 4.00.25fcbh0/K 203KN63.758KN203KN92.918KN203KN84.744KN203KN84.744KN230 KN82.265KN0.7ftbh0/K60.748KN63.758KN60.748KN92.918KN60.748KN84.744KN60.748KN79.180KN60.748KN82.265KN选用箍筋（双肢）（按构造要求）56.656.656.656.656.6配箍率0.19%min=0.15%0.19%min=0.15%0.19%min=0.15%0.19%min=0.15%0.19%min=0.15%Vc+Vsv=0.7ftbh0+1.25fyvAsv/sh0113.509KN63.758KN113.509KN92.918KN 113.509KN84.744KN 113.509KN79.180KN113.509KN82.256KN3.3.5次梁配筋详图次梁的配筋及构造如施工图所示。3.4主梁的设计3.4.1计算简图图7 主梁计算简图主梁在墙上的支承长度a=370.中间支座宽度即为柱横截面高度，即取b=400mm。计算跨度计算：边跨：L01=ln+b/2+a/2=7200-120-400/2+400/2+370/2=7265mmL02=1.025ln+b/2=1.025*(7200-120-400/2)+400/2=7252mm取两式较小值L01=7252mm中间跨：由于0.05lc400mm所以l0=ln+b=6800+400=7200mm由于（72527200）/7200 100%=0.7%0.1 因此按计算跨度l0考虑和按梁肋净距考虑边跨：l0/3=7252/3=2417mmb+sn=200+(5700-300)=5600mm取较小者 bf=2417mm中间跨：l0/3=7200/3=2400mmb+sn=200+(5700-300)=5600mm取较小者 bf=2400mm判断其截面类型：取a=c+10=30+10=40 （按单层布置）h0=700-a=660mm边跨：/K=11.9241790（660-90/2）/1.2 kNm= 1327kNm大于最大弯矩值，故按第一类T型截面计算。中间跨：/K=11.9240090（660-90/2）/1.2 kNm =1317kNm大于最大弯矩值，故按第一类T型截面计算。各跨梁皆按第一类截面计算。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，取主梁正截面配筋计算过程见表13表13 主梁正截面配筋计算 截面位置边跨跨中中间支座（B） 中间跨跨中弯距计算值285.84-307.76155.25-58.40s=KM/( fcbh0h0) 支座s=KM/( fcbfh0h0) 跨中0.0270.2690.0150.0060.0270.3200.0150.006(支座)(跨中)17252361950380选用钢筋522622322122实际配筋面积 (mm2)190022811140380说明：minbh0=0.2%300665=390mm2，实际配筋面积均满足要求。3.4.5斜截面承载力计算, 端支座取, B支座负筋为双排，且布置在次梁负筋下部，故取h0=700-80=620mm，.主梁斜截面的配筋计算过程见表14。 表14 主梁斜截面承载力计算表截面位置端支座（A）离端第二支座（B）右侧左侧右侧剪力计算值118.382188.095165.369截面尺寸验算1.924.01.774.00.25fcbh0/k494.594KN118.382KN461.125KN188.095KN461.125KN165.369KN0.7ftbh0/K147.796KN118.382KN147.796KN188.095147.796KN165.369选用箍筋（双肢）配箍率0.17%0.15%0.17%0.15%0.17%0.15%V=0.7ftbh0+1.25*fyvASV/s*h0247.217KN1.2*188.095=225.714KN 247.217KN1.2*165.369=198.443KNASB=KV-(VC+VSV)/fysin45_选配弯起钢筋_实配弯起面积（mm2）_3.4.6主梁吊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），现在此处设置吊筋。图10主梁与次梁交接处箍筋和吊筋形式(a) 主梁与次梁交接处斜向裂缝 (b)吊筋形式 (c) 箍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； 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，取=45；因为：S=2h1+3b=2（700-450）+3200=1100mm故附加钢筋应布置在1100mm的范围内。选8的吊筋。对于箍筋：Asv=2Asb=250.3=100.6mm2Asb为附加箍筋的截面积附加箍筋的排数。则由公式得：mKF/(fyvsina)=1.2135.0171000/(221050.31.414)=5.4在s范围内可布置6排，故实配面积为6100.6=603.6mm2故可配6排8的吊筋。3.4.7主梁配筋详图主梁配筋详图、主梁的配筋及构造见施工图所示。纵向受力钢筋的弯起和截断位置，根据弯矩和剪力包络图及材料图形来确定。4.结论此次课程设计为单向板肋形结构的设计，通过水工钢筋混凝土结构学的学习，进一步加深对理论的认识和理论在工程中的运用，同时，也培养我的综合运用知识的能力和动手的能力。而且在我遇到问题时，也积极与大家进行了探讨，这也增加了我的团队意识。通过这一个学期的理论课程学习，我们开始接触水工钢筋混凝土结构的课程设计。万事开头难，课程设计开始时，没有头绪，不知如何下手，后来，在老师的建议下我认真的看了一遍教材，并借阅了水工混凝土结构设计规范手册，对知识系统而全面进行了疏理，遇到难处先是自己考虑琢磨，如果实在不会了再向老师同学请教，最后我不光更加熟悉的掌握了课本上的基本理论，还理解了平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，