水工钢筋混凝土课程设计满分

1、（水工）钢筋混凝土课程设计 （满分 ） 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： 姓 名： 学 号： 班 级： 指导老师： 1 / 21 （水工）钢筋混凝土课程设计（满分） 目 录 一、设计任务书 3 、板的设计 6 三、次梁设计 9 四、主梁设计 13 五、结论 21 六、参考文献 21 3 / 21 亠、水工钢筋混凝土结构学课程设计 （一）、设计课题与目的 某建筑钢筋混凝土单向板肋形楼盖设计。 （1）了解单向板肋梁楼盖的荷载传递关系及其计算简图的确定； （2）通过板及次梁的计算，熟练掌握考虑塑性内力重分布的计算方法； （3 ）通过主梁的计算，熟练

2、掌握按弹性理论分析内力的方法，并熟悉内力包络图和材料图 的绘制方法； （4） 了解并熟悉现浇梁板的有关构造要求； （5 ）掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图规定，进一步提高制图的基本技能； （二八主要内容 1、设计资料：根据初步设计成果，提出设计资料及数据如下： （1）楼层平面如任务书附图 1所示。墙体厚度 370mm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。 （2 ）该建筑位于非地震区。 （3）建筑物安全级别为二级。 （4）结构环境类别一类。 （5 ）建筑材料等级： 混凝土强度等级：梁、板、C20级。 钢筋：板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋I级，梁中受力筋II

3、级。 （6 ）何载： 伽m卑水瀝砂桨血煉 钢筋混凝土重力密度为25kN/m。 倆起混凝七现浇板 楼面活荷载标准值：6kN /m2。 楼面做法：楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹 面（重力密度为20kN/m ）,板底及梁用15mm厚石灰 砂浆抹底（重力密度为17kN/m ） （7）结构平面布置及初估尺寸：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 b x h= 400 mm x 400 mm。 板厚h=mm （自己定） 次梁：高 h =mm 宽 b =mm （自 己定） 主梁：高 h =mm 宽 b =mm （自 己定） （8）采用的规范：水工混凝土结构设计规

4、范（现在就按课本规定来做），建筑结构荷载 规范。 2、设计要求 （1） 板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力；主梁按弹性理论计算内力，并绘出弯 矩包络图。 （2）梁、板允许挠度、最大裂缝宽度验算从略。 （水工）钢筋混凝土课程设计 （满分 ） （3）绘制楼盖结构施工图 1楼面结构平面布置图（标注墙、柱定位轴线编号和梁、柱定位尺寸及构件编号）（比 例 1: 1001: 200）; 2板模板图及配筋平面图（标注板厚、板中钢筋的直径、间距、编号及其定位尺寸）（比 例 1： 1001： 200）； 3次梁模板及配筋图（标注次梁截面尺寸及几何尺寸、钢筋的直径、根数、编号及其定 位尺寸）（比例 1 ：

5、50，剖面图比例 1 ： 15 1 ： 30）； 4、梁材料图、模板图及配筋图（按同一比例绘出主梁的弯矩包罗图、抵抗弯矩图、模板 图及配筋图） ，（标注主梁截面尺寸及几何尺寸、钢筋的直径、根数、编号及其定位尺寸） ；（比 例 1 ： 50 ，剖面图比例 1 ： 15 1 ： 30）； 5在图中标明有关设计说明，如混凝上强度等级、钢筋的种类、混凝土保护层厚度等。 （ 3）计算书：要求计算准确，步骤完整，内容清晰。 （三）、设计进度 阅读任务书和参考资料 7 学时 布置设计3学时 板的计算8学时 次梁计算8学时 主梁计算 12 学时 绘制施工详图 28 学时 整理设计计算书 6 学时 准备及答辩

6、8 学时 合计 80 学时 四）、 设计成果要求 （1） 设计计算书一份。包括：计算依据的资料，计算假定、计算简图；板、次梁和主梁的 计算，并附有配筋草图。 （2）施工图纸一张（500mm x 750mm）。包括：楼盖结构平面布置图；板的模板图、配筋 图；次梁的模板图、配筋图（纵剖面、横剖面、单根钢筋下料图） ；主梁的模板图、配筋图（纵 剖面、横剖面、单根钢筋下料图；为方便设计和校核，要求画出主梁的设计弯矩图和抵抗弯矩 图）；钢筋表。 施工详图要求布局合理，线条粗细分明，字体工整，符号、尺寸、说明齐全。 （五）、 考核方式 1 最终成绩分为五等：优秀、良好、中等、及格、不及格。 4 / 21

7、学生姓名： 指导教师： 孙万泉 （水工 ）钢筋混凝土课程设计 （满分） 11 / 21 附图1 Bi 次梁 Bo 笙梁 D 33000 特别注意： 1、指导书：图书馆 沈蒲生编著钢筋混凝土结构，或其他书籍。 设计步骤参考指导书，但一些细节的规定（如计算跨度、分项系数 取法等）按我们水工规范来进行，因为指导书中是工民建的规定。 2、完成日期： 第19、20周上交（地点我的办公室主 B618）,提问问 题。必须自己亲自上交！否则不计成绩 3、提交的结果：计算书 和 设计图纸（绘图纸大小为A2，大约为4张 A4纸那么大）。 设计图纸包含内容：次梁和板的配筋图；主梁的配筋 图和弯矩抵抗图。 、板的设计

8、（按考虑塑形内力重分布方法计算） 正截面受弯承载力计算原则 （1）平截面假定； （2）不考虑受压区混凝土的工作； （3） 受压区混凝土的应力应变关系采用理想化的应力-应变曲线； （4） 有明显屈服点的钢筋（热轧钢筋），其应力应变关系可简化为理想的弹塑形曲线。 （一）基本尺寸的确定（教材237） 1、 板厚：按刚度要求，板厚不宜小于其跨长的1/40 （连续梁）；水电站厂房板的常用厚度 为 120-200mmt 取 h=120mm 40 2300 40=57.5mm; 2、 梁高：由构造要求，梁高与跨长的比值，次梁为1/18-1/12，主梁为1/15-1/10，梁截面 宽度为高度的1/2-1/3

9、。 次梁截面高度： 丨 18=6600/18=367;l 12=6600/12=550取 h=450 主梁截面高度： l 10=6900/10=6901.15=6900/15=460取 h=550 3、 梁宽：梁截面宽度为高度的1/2-1/3 。 次梁宽：b=200mm； 主梁宽：b=250mm。 4、板的计算跨度： 边跨：I。=ln+h/2=ln+120/2=2300-120-200/2+120/2=2140mm 且满足 I。=ln+a/2=2300-120-100+60=2140 中跨：I。=ln=2300-200=2100mm 计算跨度差：（2140-2100） /2100=1.9%10

10、% 说明可按等跨连续板计算内力。 （二）荷载计算 1、荷载标准值： 恒荷载： 20mm厚水泥砂浆面层：0.02*20 = 0.4kN/m2 120mm 钢筋混凝土板：0.12*25 = 3 kN/m2 15mm 板底石灰砂浆：0.015*17 = 0.255 kN/m2 gk= 3.655kN/m2 活荷载：q=6kN /m 2 2、 荷载设计值：由表2-5得相关系数 恒荷载：g=1.2*3.655=4.386 kN/m2 活荷载：q=1.2*6=7.2 kN/m2 g+q=11.586 kN/m2 板的计算简图如下，取1m板作为计算单位： g + q =11.586kN/m 查水工钢筋混凝土

11、结构学（第 4版）（中国水利水电出版社）表 9-2,板的弯矩系数 amb分 别为：1/11 （边跨跨中）；一1/11 （离端第二支座）；1/16 （中间跨中）；一1/14 （中间支座）， 分别代入公式 M=a mb（g+q）|。|。，计算各截面弯矩如下表所示 表1、连续板各截面弯矩计算 截面 边跨跨中 离端第二支座 离端第二跨跨 中、中间跨跨中 中间支座 弯矩计算系数a mb 1/11 -1/11 1/16 -1/14 2 M=a mb(g+q)L 0 /(kN m) 4.82 -4.82 3.19 -3.65 3、截面承载力计算 2 2 混凝土强度等级采用C20, fc = 9.6 N/mm

12、, ft= 1.10 N/mm，一级钢筋 fy=210N/mm2, b = 1000mm, h = 120mm,取保护层厚度 c=20,取 a=30,h 0 = 120 - 30 = 90mm , a 1 = 0.85 , K=1.2, p min=0.2%连续板各截面的配筋计算，如下表所示。中间区板带-轴线间，其各 内区格板的四周与梁整体连接，故各跨跨中和中间支座考虑板的內拱作用，其计算弯矩降低 20% 表2、配筋表 板带部位截面 边区板带（-，-轴线间） 中间区板带（-轴线间） 备注 边跨跨 中 离端 第二 支座 离端第 二跨跨 内、中 间跨跨 中 中间支 座 边跨跨 中 离端第 二支座

13、离端第 二跨跨 内、中 间跨跨 中 中间支座 M(kN m) 4.82 -4.82 : 3.19 -3.65 4.82 -4.82 2.55 -2.92 a s=KM/fcbh。2 0.074 0.074 0.049 0.056 0.074 0.074 0.039 0.045 05 =1- (1-2 a s) 0.077 0.077 0.050 0.058 0.077 0.077 0.040 0.046 0.85 b 0.468 0.468 0.468 0.468 0.468 0.468 0.468 0.468 满足 As=bhof c/f y(mni) 316.8 316.8 205.7 2

14、38.6 316.8 316.8 164.6 189.3 两者取 大 Asmi n=0.002bh 24: 40 240 240 240 选配钢筋 8 150 8 150 8 200 8 200 8 150 8 150 8 200 8 200 实配钢筋面积 （mni） 335 335 251 25 51 5、裂缝开展宽度及变形验算 从略 6、绘制配筋草图 三、次梁设计（按考虑塑形内力重分布方法计算） （一）荷载计算 1恒载设计值： 由板传来荷载4.386* 2.3 = 10.09kN/m 次梁自重1.05* 25 *（0.45 - 0.12 ）*0.2 = 1.73kN/m 梁抹灰 1.05

15、* 17 * 0.015（ 0.45 - 0.12）* 2+0.2= 0.23kN/m g = 12.05kN/m 2、活荷载设计值： 由板传来q = 7.2 X 2.3 = 16.56kN/m g + q = 12.05+16.56 = 28.61kN/m （二）内力计算 1、计算跨度： 边跨： l n = 6.6- 0.24 - 0.25/2 = 6.235m l 0 = 1.025*l n = 6.391m l n+a/2=6.235+0.12=6.355m 1。 取 I。=6.355m 中间跨： l 0 = l n= 6.6 - 0.25 = 6.35m 跨度差 （6.355 - 6.

16、35） / 6.35 = 0.08% 0.1 故取最小值 bf = 2118mm 端第二跨、中间跨 bf = l 0/3 = 6350/3 = 2117mm hf /h o=120/410=0.29 0.1 b + sn = 200 + （2300 则不需按翼緣高度考虑 -100-120) = 2280mm b + sn = 200 + (2300 - 200) = 2300mm 则不需按翼緣咼度考虑 (水工)钢筋混凝土课程设计(满分) 故取最小值 bf = 2117mm 2、判别T形截面类型： fcbf hf( ho-hf /2)= 9.6 X 2117 X 120 X (410 - 120

17、/2)= 853.57kN m 边跨：KM=1.2X 110.36=132.432 中间跨：KM=1.2X 72.10=86.52 fcbf hf ( h0-hf /2) KM 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，支座按布置一排纵筋考虑h0= h - 40 = 450 - 40 = 410mm 3、 次梁正截面配筋计算如下表所示。(梁中箍筋、构造钢筋I级，梁中受力筋II级) 表5、次梁正截面承载力计算(fy=300N/mm2 截面 边跨跨内 离端第一支座 离端第二跨跨内、中 间跨跨内 中间支座 备注 KM(kN m 1.2 X 110.36= 132.432 1.2

18、X (-110.36)= -132.432 1.2 X 72.10= 86.52 1.2 X (-82.40)= -98.88 fcbh0或 fcbhkN m 9.6 X 2118 X 410A2= 3417.9 9.6 X 200 X 410人2= 322.752 9.6 X 2117X 410人2= 3416.33 9.6 X 200 X 410人2= 322.752 2 a s=KM/fcbh0 a s=KM/fcbf h02 0.039 0.410 0.025 0.306 0.5 =1- (1-2 a s) 0.040 0.576 0.025 0.377 0.85 b 0.468 0.

19、468 0.468 0.468 满足 A=fcbh。/f y A=f cbf h0 /f y(mni) 1111.5 1511.4 694.4 989.2 Asmin=0.002bh 0 满足 选配钢筋 3少25 3*25 3中22 3中22 实配钢筋面积(mni) 0 1140 12 / 21 （水工 ）钢筋混凝土课程设计 （满分） 4、次梁斜截面配筋计算如下表所示。 表6、次梁斜截面承载力计算（f yv=210N/mm2） 截面 端支座右侧 离端第支座左 侧 离端第支座右 侧 中间支座左侧、右 侧 备注 V(kN) 81.82 109.09 99.92 99.92 KV(kN) 99.38

20、4 130.908 119.904 119.904 0.25f cbho(kN) 196.8KV 196.8KV 196.8KV 196.8KV 截面尺寸满足要求 Vc=0.7f tbho(kN) 63.14KV 63.14KV 63.14KV 63.14 p svmi n 5、裂缝开展宽度及变形验算 从略 6、绘制配筋草图 16 / 21 四、主梁设计（按弹性理论计算） （一）、荷载计算 1、恒载设计值： 由次梁传来 12.05 X 6.6 = 79.53 kN 主梁自重（折算为集中荷载） 1.05 X 25 X 0.25 X （0.55 - 0.12） X 6.9 = 19.47 kN 梁

21、侧抹灰（折算为集中荷载） 1.05X17X0.015X (0.55-0.12 )X2+ 0.25 X6.9=2.04 KN G = 101.04kN 2、活荷载设计值： 由次梁传来 Q = 16.56 X 6.6 = 109.296 kN G + Q = 210.336 kN (二)内力计算 1 、计算跨度： 边跨： ln = 6.9 - 0.12 - 0.2 = 6.58m l0 = 1.025l n = 1.025 X 6.58 = 6.7445 m ln+a/2=6.58 + 0.37/2 = 6.765 m 取 l 0 = 6.7445m ， 中间跨： l n = 6.9 - 0.4

22、= 6.5m l0 = l n = 6.5m 平均跨度 l0 = (6.7445 + 6.5 )/ 2 = 6.62m( 计算支座弯矩时取值) 跨度差 (6.7445 - 6.5)/ 6. 5 = 3.76% 3取值表 序号 计算简图 力作用位点 端支座3 中间支座 （左）3 中间支座（右）3 3、7、13、17、 23、27 0.748 -1.252 0.919 3、7、23、27 13、17 0.874 -1.126 -0.126 -0.126 0.706 -1.294 1.21 -0.084 -0.084 0.79 0.832 0.042 -1.168 0.042 0.21 -0.21

23、（水工 ）钢筋混凝土课程设计 （满分） 19 / 21 亲列丄 系硏12 殛刊4 表9、主梁弯矩计算（kN - m 骨口， 序号 计算简图 边跨跨内3 边跨跨内7 中间支座10 中间跨跨内13 a M /( KN -m) a M /( K N - m) a MB (IM) /( KN -m) a M /(KN - m) Pl Pl Pl 0.219 0.123 84.2 -168.5 （1） 149.65 -0.252 0.048 31.52 色D 4 6 6 3 6 Q0 0.262 0.211 156. （2） 193.28 -0.126 -91.17 -0.126 -89.51 I L

24、i|4 i| A A i P400 -200 -100 0 100 on 3-00 8 13 Q, -0.03 -0.08 -65. （3） -27.86 -0.126 -91.17 0.174 123.61 空丛 Tx 78 82 02 Q Pi 0.211 0.094 69.4 -212.7 （4） 156.13 2 4 -0.294 2 0.069 49.02 匕卫心 电8 pPi 0.249 0.182 134. -106.0 （5） 184 4 46 -0.168 7 -0.105 -74.59 忑6 (1)+(2) 342.93 240.36 -259.73 -57.99 (1)+

25、( 3) 121.79 19.21 -259.73 155.13 荷载组 合 (1)+( 4) 305.78 153.67 -381.28 80.54 (1)+( 5) 333.65 218.69 -274.63 -43.07 (1) + (2) (1) + (2) (1) + (2) (1) + (3) 最不利组合 Mna=342.93 Miax=240.36 Mna=-259.73 ML=155.13 最不利组合 (1) + (3) (1) + (3) (1) + (4) (1) + (2) Mnin =121 .79 Mnin=19.21 Mnin=-381 .28 Miin=-57.9

26、9 -500 表10、主梁剪力计算（kN - m 序号 计算简图 端支座 中间支座（左） 中间支座（右） 3 WkN) 3 V2L(kN) 3 V2R(kN) (1) 4 i G 0.748 75.58 -1.252 -126.50 0.919 92.86 凸 (2) 0.874 95.52 -1.126 -123.07 0 0 区4D4 (3) -0.126 -13.77 -0.126 -13.77 1.000 109.296 心凸厶 (4) . 1 J n f- ! 1 0.706 77.16 -1.294 -141.43 1.21 132.25 AAAA (5) p 0.832 90.9

27、3 -1.186 -129.63 -0.21 22.95 A 二d 0.042 4.59 荷载组 合 (1)+(2) 161.1 -249.57 92.86 + 61.81 -140.27 202.156 (1)+ 152.74 -267.93 225.11 (1)+(5) 166.51 -256.13 -121.91 115.81 最不利组合 (1)+(5) Vma=166.51 (1)+(4) Vmin=-267.93 (1)+(4) Vmax =225.11 3、T形截面判定 边跨跨中布置两排钢筋，取ho = 550 - 65 = 485mm，支座截面按矩形截面计算，取ho = 550

28、-85 = 465mm （因支座弯矩较大考虑布置两排纵筋，并布置在次梁主筋下面）；中间跨跨中 下部按一排纵筋考虑 ho = 550 - 40 =510mm、上部按一排筋考虑 ho = 550 - 60 = 490mm （因 有次梁主筋）。梁内受力主筋采用 HRB335钢（fy=300 N/卅） （1）主梁跨中截面按T形截面计算，其翼缘计算宽度为: 边跨： bf = I 0/3 = 6744.5/3 = 2248mm b + s n = 250 + (6900 -200-120) = 6830mm hf /h o=120/485=0.25 0.1则不需按翼緣高度考虑 取最小值bf = 2248m

29、m 中间跨： bf = I o/3 = 6500/3 = 2167mm hf /h o=120/510=0.24 0.1 取最小值bf = 2167mm, (2)判别T形截面类型： fcbf hf( h0-hf /2)= 9.6 b + sn = 250 + (6900 - 400) = 6750mm 则不需按翼緣咼度考虑 X 2167 X 120 X (485 - 120/2) =1060.96 kN m KM1=1.2 X 293.27= 351.924 kN - m KM2=1.2 X 155.13=186.156 kN m 故属于第一类T形截面。 主筋正截面及斜截面承载力计算如下表所示

30、。 4、配筋计算 （1）纵筋计算 表11、主梁正截面承载力计算 截面 边跨跨内3 边跨跨内 中间支座10 中间跨跨内13 M(kN m) 342.93 240.36 -381.28 155.13 -57.99 V0b/2(kN m) 53.986 Mb=M-V0b/2(kN m) -327.294 2 a s=KM/fcbho 2 (a s=KM/fcbf ho ) 0.081 0.057 0.757 0.034 0.014 0.5 =1- (1-2 a s) 0.085 0.059 0.035 0.014 As=fcbh/f y A=fcbf h /f y(mni) 2965.56 2058.45 1237.8 475.7 Asmi n=0.002bh 275 275 275 275 选配钢筋 6尘25 6*25 3也25 2屯18（通长） 实配钢筋面积（mmf） 2945 2945 1473 628 (水工)钢筋混凝土课程设计(满分) 对于中间支座 a s a sbS =0.358 (查教材表3-1 )所以要配双筋截面： 计算受压钢筋截面面积：取a =40mm S