水工钢筋混凝土结构课程设计

1、甘肃农业大学 2004级水利水电工程专业 水工钢筋混凝土结构课程设计 指导老师： 专业名称： 学 号: 设计作者： 提交时间： 1设计任务书 题目 钢筋混凝土肋形楼盖设计 、设计资料 (1) 某水电站生产副厂房为 4级水工建筑物，厂房按正常运行状况设计，采用钢筋 混凝土现浇单向板肋形楼盖，结构平面布置如图所示，墙体厚370mm。楼面面层为 水磨石，梁板底面为20mm厚混合砂浆抹平。采用 C25混凝土；梁中纵向受力钢 筋为n级，其余钢筋为I级。试设计该楼盖(楼梯间在此平面之外，不考虑)。 (2) 荷载标准值 均布活荷载标准值：qk =6.0kN/m2 水磨石：0.65kN /m2 ；钢筋混凝土：

2、 25kN /m3 ；混合沙浆：17kN /m3 0 - 0 5 一 0 0 一 0 0 . 0 0 0 0 一 0 2 0 一 QS2 50 厂 LrLr 糜 JI 1| J_l _!1 -= -= - 厂L厂卜 1_ II -II III - rLrLr Lr L 厂 fr- Lr Lr L. JL-lrJL-lr* - - IZ/XA/I/1Z Qaz 1卢I) 7 0072 00 36000 厂房肋形楼盖结构平面示意图 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、

3、剪力包络图、绘制 主梁的抵抗弯矩图及配筋图。 四、 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。 2 设计指导书 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。 主要设计计算步骤 1 构件截面尺寸选择 1） 板 2） 次梁 3） 主梁 2 板的设计计算 （按考虑塑性内力重

4、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 （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

5、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 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 构件尺寸设计 1 2500 1板根据构造要求，板厚取 h = 90mm62.5mm. 4040 跨度 l = 2500mm . 、亠、1172007200 2. 次梁次梁截面咼度应满足 h l l(400 600)mm. 18 12 18 12 取 h = 500mm, b = 250mm , 跨度丨=7200mm . 3

6、. 主梁主梁截面高度应满足 h =丄1lZ500 更 =(625 937.5)mm 12 8 12 8 取 h = 700mm, b = 300mm , 跨度丨二 7500mm . 0 = 0.9 ；按正常 板的设计 该厂房为四级水工建筑物，结构安全级别为川级，结构重要性系数 运行状况设计，设计状况属持久状况，设计状况系数-取1.0。 承载能力极限状态计算时的结构系数d =1.2;根据水工混凝土结构设计规范取 永久荷载分项系数G =1.05；可变荷载分项系数Q =1.20. 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 水磨石面层 1 0.65 =0.65kN/m

7、 20mm 板底混合砂浆 0.02 1 17=0.34kN/m 90mm 钢筋混凝土板 0.09 1 25 =2.25kN/m gk = 3.24kN / m 活荷载标准值qk = 1 6.0二6.0kN / m 恒荷载设计值g 二 g gk =1.05 3.24= 3.402kN/m 活荷载设计值qVQq=1.2 6.0 = 7.2kN/m 总计g q =10.602kN /m 考虑到次梁对板的转动约束，折算荷载为 ” q7.2. “ g” = g 3.402 订 =7.002kN/m 2 2 1 1 q q 7.2 = 3.6kN / m 2 2 2计算简图 次梁截面为 250 x 250

8、mm板在墙上的支承长度取为120mm则板的计算跨度为： 边跨 ,a 小 l c 0.250.12 小 c 丨01 =ln12.50.122.315m 2 2 2 口h 且丨01 _丨n2.3m取丨01 = 2.3m 2 中间跨 丨 02 =丨 n2 = 2.25m 跨度差 （2.3 225）=2.2% _10% ，可按等跨连续板计算。取1m宽 2.25 板带作为计算单元，计算简图如图1所示。 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 各截面的弯距计算见表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

9、支座（C） 弯距系数0（吓 1 1 1 1 11 11 16 14 2 M=ctmp(g+q)l0 1 1 1 1 X 10.602 X x10.602x 一x 10.602 x -x 10.602 x (kN 汉 m) 11 11 16 14 2.32 =5.10 2.32 = -5.10 2.252 =3.35 2.25-3.83 4 配筋计算 2 b= 1000mm, h=90mm, h0 = 9025 = 65mm。C25 混凝土，fc=12.5N/mm. i级钢筋，fy =210N/mm2，板的配筋计算见表 2。 表2 板的配筋计算表 截面部位 1 B 2（ 3） C ， 轴 线间

10、轴线间 ， 轴线间 轴 线间 弯距计算值M（:106N:mm） 5.1 -5.1 3.35 0.83.35 =2.68 -3.83 -3.830.8 =-3.064 弯距设计值 %屮M(X1O6N xmm) 4.59 -4.59 3.015 2.412 -3.447 -2.758 WM 叫=2 fcbh。 0.104 0.104 0.0685 0.0548 0.0783 0.0627 /_2亚 0.11 0.11 0.071 0.056 0.082 0.065 A_fcbh0 f y 426 426 275 217 317 252 分离式 选配钢筋 $10 180 财0 180 8 180 *

11、8 220 *8 150 $8 200 实配钢筋面积 436 436 279 228 335 251 弯起式 选配钢筋 *10 *10 *8 6/8 * 8/10 *8 180 180 180 180 180 180 实配钢筋面积 436 436 279 218 358 279 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3.24 2.5 =8.1kN/m 次梁自重0.25 (0.5 -0.09) 25 =2.56kN

12、/m 梁底抹灰0.02 0.25 17 =0.085kN/m gk = 10.745kN /m 活荷载标准值由板传来qk =6.0 2.5=15kN/m 恒荷载设计值g = G gk =1.05 10.745 = 11.28kN/m 活荷载设计值q= Q qk = 1.2 15 = 18kN/m 总计g q =11.28 18 =29.28kN/m 考虑到主梁对次梁的转动约束，折算荷载为 g = g q =11.28 =15.78kN/m 44 33 q q 18 二 13.5kN / m 44 2计算简图 次梁在砖墙上的支承长度为240mm,主梁截面为300 x 700mm.则次梁的计算跨度

13、为： a0.3 0.24 边跨1。1 =ln；=7.2-0.12- 儿7.05m 2 2 2 且 101 -1.0251 n1 =1.025 6.93 = 7.1m 取 l01 = 7.05m 中间跨l02 =ln2 = 7.2 -0.3 = 6.9m 跨度差(7.5 一 6.9)= 2.2%乞10%，可按等跨连续梁计算。次梁的计 6.9 算简图见图2 板 c) 图2次梁的计算简图 (A )次梁的构造(B )次梁的计算简图 3内力计算 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 支座(B) 离端第二跨跨 中(2)中间跨 跨中(3

14、) 中间支座 (C) 弯矩系数a mb 1 n 1 11 1 1 14 2 M =肚 mb (g + q)lo 1 丄x 29.28汇 11 -132.30 1 X 29.28 江 16 1 丄 X 29.28 江 14 (kN m) 2 7.05 = 132.30 2 6.9=87.13 2 6.9=-99.57 表4次梁剪力计算值表 截面位置 端支座(A)右 侧 离端第二支座 (B) 中间支座(C) 左侧 右侧 左侧 右侧 剪力系数？vb 0.45 0.60 0.55 0.55 0.55 V =Gvb(g +q)ln 0.45 X 29.28 0.60 X 29.28 0.55 X 29.

15、28 0.55 X 0.55 X (kN) x 6.93 x 6.93 x 6.9 29.28 X 29.28 X =91.3 =121.75 =111.12 6.9 6.9 =111.12 =111.12 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： 1 1 边跨bfl07050 = 2350mm 3 3 bf 二 b Sn 二 250 (2500 - 250) = 2500mm 取较小值，即bf二2350mm 1 1 离端第二跨，中间跨bfl06900 = 2300mm 3 3 bf 二 b sn 二 250 (2500

16、 - 250) = 2500mm F 取较小值，即bf = 2300mm 梁高h = 500mm, h0 二 500 - 35 二 465mm. f 翼缘厚hf =90mm 肋宽b = 250mm hf90 判别 T 形截面类型：fcbfhf(h0-) =12.5 2300 90 (465 -) 2 2 = 1086.75kN/m_ dMmax =12. 132.3 = 158.76kN/m 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b = 250mm，按单排筋考虑，即h。= 500 - 35 = 465mm 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

17、计算及配筋表 截面位置 边跨跨中 离端第二支座 离端第二跨跨中 中间支座 (1) (B) (2)中间跨跨中 (C) (3) 弯距计算值 M(x106N xmm) 132.30 -132.30 87.13 -99.57 弯距设计值 %屮M/106N 汉 mm) 119.07 -119.07 78.417 -89.613 %屮M /支座、 a s =丁 （支座） fcbh。 % = d 02 （跨中） fcbf h 0.022 0.211 0.015 0.159 J-2% 0.022 0.240 0.015 0.174 fch0 As支座） f y fcdfh。 As =f（跨中） Ty 969

18、1125 647 816 选用钢筋 4丄18 2 亶 18+2 也 20 1 也 18+2 16 2生14+2主 18 2 实际配筋面积(mm) 1018 509+628=1137 254.5+402=656.5 308+509+81 7 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 b = 250mm , h0 = 465mm, fc = 12.5N / mm2,fyv = 210N / mm2.腹筋仅配置箍 筋，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

19、(B)右侧 中间支座(C) 左侧，右侧 煎力计算值V(kN) 91.3 121.75 111.12 111.12 剪力设计值 82.17 109.575 100.008 100.008 导 V（kN） 截 面 尺 寸 验 算 hwho hf b 一 b 465-90 =1.5 4.0 250一 1.5 w 4.0 1.5 w 4.0 1.5 w 4.0 1 (0.25fcbho) d 1 x (0.25x12.5 1.2 : ?0 屮 V = 109.575kN 302.7kN ?0 屮 V = 100.008kN 302.7kN Y0屮 V = 100.008kN 1 厂(0.07 fcbh

20、。) d 1 x(0.07d2.5 1.2 x 250465) =84.77kN 益屮 V =82.17kN 84.77kN 今V = 109.575kN 84.77kN V = 100.008kN 84.77kN Rvm. =0-12% 250X150 KRvmin =0.12% 0. 15 % 250X150 沁 min =0.12% 250X150 KFSvmin =0.12% Vcs =O.O7fcbh0 + 1.25fyvAsvhb(kN) s 0.07X125X250 M65+1.25; 210 Wv = 131.49kN 147.777kN 作讐V = 120.01kN 147.

21、777kN Wv = 120.01kN 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 10.745 (7.2 _0.3)=74.14kN 主梁自重(化为集中荷载)0.3 0.7 2.5 25=13.125kN 梁底抹灰0.02 0.3 17 2.5 =0.255kN Gk =87.52kN/m 活荷载标准值由次梁传来Qk =15 7.2=108kN 恒荷载设计值G = G Gk =1.05 87.52 = 91.896kN 活荷载设计值Q iQ Qk =1.2 108=129.6kN 总计G Q = 221.496kN 2计算简图 主梁端部支承在砖墙上，支承长度取为37

22、0mm中间支承在柱上，钢筋混凝土柱截面尺寸 为350mnK 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 ln1 =7.5 -0.12 -035 =7.205m 2 l0ln1 - b =7.205 037035 二 7.565m 2 2 2 2 l 01 = 1.0251 n1 = 1.025 7.205 0.35 2 =7.560m 取较小值101 =7.5 6 01 中间跨 b5_.35，5=7.5汀0叫2 取 I。？ “5m. = 1.05 7.15 = 7.5075m 跨度差 (7.560 一7.5)二0.8%岂10%，可按等跨连续梁计算。主

23、梁的计算 7.5 简图见图3。 fSO B C (A) 777 Tq 1 !q !q 1 iQ I 丫 Q=129.6kN 卢1 fG 严 严 1 iG T G=91.896kN 1a J7f 2 b 灼 a JI- 1 B C D 7560 J 卡J 756 3； (B) 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。 M 二：QI。g2Ql0 v =打G jQ 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） 项 边跨跨中 支座B 中间跨跨中 支座C 次 荷载简图 MN) Ma Mb) M2。） Mb Me) L “ d 1.2 1.2 f0WV =225.24kN 验 汉 300 汉 665) 沆 300 x 620) 算 = 519.53kN =484.38kN 丫旳=161.63kN 丫0屮 V =257.7kN 1 1 1 135.63kN (0.07 fcbh。) x (0.07x12.5 X (0.07x12.5 r d 1.2 1.2