水工钢筋混凝土结构课程设计.doc

1、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学生姓名：学号：专业班级：指导教师：二一五年一月九日2目录1.32.33.43.143.253.3103.4154.232331. 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

2、。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；了解构造设计的重要性，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厂副厂房楼盖，采用钢筋混凝土梁板，其平面尺寸如图1 所示。0520211L120250021025012052L2图 1水力发电厂副厂房楼盖平面图41) 墙体厚度 370mm

3、，结构横向长 L133.6 m ，结构纵向长 L227.6 m ，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qk 6.6 kN/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： 混凝土采用 C25，板内受力钢筋与分布钢筋、 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钢筋。7) 荷载：钢筋混凝土现浇板容重为 25 kN / m3 。楼面铺 20mm厚

4、水泥砂浆面层( 容重为 213)；楼盖底采用厚纸浆灰抹底（容重为17 kN / m3）。kN / m13mm3. 课程设计报告内容3.1楼面梁格布置和构件截面尺寸确定主梁的跨度为6.9m，次梁的跨度为 5.6m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为 2.3m。确定板与梁的尺寸：板 的 中 间 跨 l=2300mm， 边 跨 l=2300mm。 根 据 构 造 要 求 ， 板 厚h1 l230057.5mm , 但考虑荷载较大，取 h=80mm。4040次梁跨度l=5600mm,其截面高度应满足h( 1 1 )l( 5600 5600 ) mm( 311 467 ) mm ， 取 h=450mm。

5、 宽度应满足18121812b( 1 1 ) h( 450 450 )mm ，取 b=200mm。3232主梁中间跨l=6900mm,边 跨l=6900mm, 其 截 面 高 度 应 满 足h( 1 1 ) l( 6900 6900 )mm( 460 863 ) mm ， 取 h=700mm。 宽度应满足158158b11700700( ) h() mm , 取 b=300mm。32325柱的截面尺寸 bh=400mm400mm。楼盖平面结构示意图如图2 所示。楼盖平面结构示意图如图2 所示3.2板的设计该厂房为二级水工建筑物，结构安全级别为级，结构安全系数K=1.203.2.1计算简图取 1

6、m 板宽作为计算单元，板的长跨与短跨比 l 2 / l1 2 ，可按单向板设计。次梁截面尺寸 b h=200mm450 mm。，板在墙上的支承长度为 a=120mm，按弹性理论方法设计，板的计算跨度确定：边跨：ln =2300-120-100=2080mmlc=2300mmln +b/2+a/2=2260mmln+b/2+h/2=2240mm则： lo=2240mm中间跨： ln =2100mm故 lo=ln+b=2300mm板的实际荷载图如图 3 所示，计算简图如图 4 所示6图 3 板的实际荷载图图 4 板的计算简图3.2.2 荷载计算恒荷载：20mm 厚水泥砂浆面层0.02 211= 0

7、.42 kN/m13mm 厚纸浆灰0.01317 1=0.221 kN/m80mm钢筋混凝土板0.08 251=2.0 kN/m标准值：g k0.420.2212.0 2.64kN / m设计值：g1.05gk1.052.642.77kN / m活荷载：标准值：qk6.616.6kN / m设计值：q1.20qk1.206.67.92kN / m总计：gq 2.777.9210.69kN / m折算荷载为g gq7.926.73kN / m22.772q17.92 3.96 kN / mq223.2.3内力计算7按弹性方法计算： 2300 22402.6% ； 由于边跨与中间跨相差不到 10%

8、，2300可采用等跨表格系数计算内力。查教材附录6 得弯矩系数、 1 ，弯矩计算值为 Mgl 021 ql02 。（ 1） 跨中弯矩一跨中最大弯矩：活载作用在 1,3,1 跨中时M 1 g l 021q l 02=0.0781 6.73 2.24 2.24+0.100x3.96x2.24x2.24=4.62kn m二跨中的最大弯矩：活载作用在2,2 跨中M 2g l 021q l 02=0.0331x6.73x2.3x2.3+0.0787x3.96x2.3x2.3=2.83knm三跨中最大弯矩：活载作用在 1,3,1 跨中时：M 3g l 021q l 02=0.0462x6.73x2.3x2

9、.3+0.0855x3.96x2.3x2.3=3.44knm(2) 支座弯矩M Bg l 021q l 02 =-0.105x6.73x( 2.3 2.24) 2-0.119x3.96x2( 2.32.24) 2= - 6.07kn m2Mcg l 021q l 02 =-0.079x6.73x2.3x2.3-0.111x3.96x2.3x2.3= 5.14kn m(3) 支座边缘处弯矩M BM B0.5V0 b =6.07-1/2x0.2x0.5x2.24x（3.96+2.73 ） =4.84knmM CM C0.5V0b =7.21-1/2x0.2x0.5x2.3x（ 3.96+2.73

10、）=3.91knm3.2.4配筋计算混凝土保护层厚度c=20mm(一类环境 ) ，a=c+5=20+5=25mm。板厚 h 80mm, 板截面有效高度 h0h a 80 25 55 mm,b 1000mm, 混凝土 C 25，f c 11.9 N / mm2HPB 235级钢筋， fy210N / mm2，结构安全系数 K 1.20。考虑到板的内拱作用，其跨内截面 2、3 和支座截面 C的弯矩值可折减 20% ，即乘以系数 0.8 。配筋计算见表 1，板的配筋采用弯起式。8表 1 板的正截面配筋计算表3.2.5构造钢筋在板的配筋图中，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

11、：考虑到现浇板中存在温度、收缩应力，造成开裂现象严重，新规范中分布钢筋数量有所提高，分布钢筋与受力钢筋截面面积之比不小于15，同时满足分布钢筋截面面积不小于板截面面积0.15( As0.15%1000h ) 的规定，且不少于6250。As0.15%1000h0.15%100080120mm2 ，按规定选用8200。（ As=251mm2 ）即采用直径为 8mm的 HPB235级钢筋 , 间距为 200mm。分布钢筋长度为 5600mm，总根数为 828 根。（2）板边构造钢筋：因为现浇混凝土板周边嵌固在砌体墙中，其上部与板9边垂直的构造钢筋伸入板内的长度，从墙边算起不小于板短边计算跨度的1/7

12、 ，即 lo/7 350mm。直径不宜小于 8mm，间距不宜大于 200mm。按规定选用 8200（As=251mm2 ），设置于板边。即选用直径为 8mm的 HPB235 级钢筋 , 间距为 200mm。每根长度为 440mm，两边锚固长度各为 70mm，总长为580mm，总根数为 321 根。(3) 垂直于主梁的上部构造钢筋。直径不宜小于8mm，间距不大于 200mm。单位长度内的总截面面积不宜小于板中单位宽度上受力钢筋截面面积的1/3 。该钢筋伸入板内的长度，从梁边算起不小于板短边计算跨度的1/4，即 l0 /4 600mm，取 8200，As251 mm2 。每根长度为，总根数为677

13、根。1500mm3.2.6板配筋详图10图 5 板的配筋图3.3次梁的设计3.3.1计算简图次梁为五跨连续梁， 其实际荷载图如图 6 所示。次梁在砖墙上的支承长度为240mm,主梁截面为 bh=300mm 700mm则.次梁的计算跨度为：边跨lc5600 mmln 5600120 1505230mmlo=ln+b/2+a/2=5450mmlo1.025ln1b5585 mm2取 lo 5450mm中间跨ln56003005300mmlolnb5600mmlo1 . 05 ln5565 mm取 lo 5565mm即 边跨计算跨度与跨中计算跨度相同，梁按照连续梁计算计算简图见图 7 所示。11图

14、6次梁的实际荷载图图 7次梁的计算简图3.3.2 荷载计算恒荷载由板传来2.642.36.07 kN / m次梁自重0.20(0.450.08)251.85kN / m次梁粉刷(0.450.08)20.02210.013 0.2170.36kN/ m标准值：g k6.071.850.368.28kN / m设计值：g1.05 g k1.058.28 8.69kN / m活荷载标准值：qk6.62.3 15.18kN / m设计值：q1.20qk1.2015.18 18.22kN / m总计：gq8.6918.2226.91kN / m考虑到主梁对次梁的转动约束，折算荷载为gq18.2213.2

15、5kN / mg8.6944q33q18.22 13.67kN / m443.3.3内力计算按弹性计算，采用等跨表格计算；查附录6 得弯矩系数、1和、 1，由此按下列公式计算：12弯矩计算值为 Mg l 021 q l02剪力计算值为 Vg l 01q l 0（ 1）弯矩跨中弯矩边跨M 1 =g l 021q l 02 =0.0781 12.94 5.45 2 0.100 13.67 5.45 2=71.34 KNm中 间跨M 2 =g l 021 q l 02 =0.0331 12.94 5.565 2 0.0787 13.67 5.565 2=46.58 KNmM 3 =g l021 q

16、l 02 =0.0462 12.94 5.565 2 0.0855 13.67 5.565 2=54.71 KN m支座弯矩MMBg l021 ql 02 =(-0.105 13.25-0.119 13.67) 5.55 2=-92.96 KNmC=g l 021 q l 02 =-0.079 13.25 5.565 2 -0.111 13.67 5.565 2=-79.41 KNm支座边缘弯矩MMB0.5V b74.83kN mB0Mc M c0.5V0 b( 79.41 1 / 2 0.374.9)68.17 kN m（ 2）剪力计算跨度取净跨度：边跨ln5330mm ，中间跨 ln 53

17、00mmVA0.39413.255.330.447 13 .675.3360.39KNVBl(0.60613.25 5.330.620 13.675.33)87.97 KNVBr0.52613.255.30.598 13.675.3080.26KNVCl(0.47413.25 5.30.576 13.675.3)75 .02KNVCr0.50013.255.30.591 13.675.3 77.93 KN3.3.4配筋计算（ 1）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， 支座截面按矩形截面计算。截面 h 450mm ，肋宽 b 200mm ，翼缘厚度 hf

18、 80mm 。截面有效高度：取 a=40mm，h045040410mm. 。由于支座处弯矩较大，采用双筋配置，跨中采用单筋配置。混凝土C25， fc11.9N / mm2级，；受力钢筋 HRB335f y300N / mm2 ；结构安全系数 K1.20 。13跨中 T 形截面类型判别：翼缘计算宽度b f1 l015565 1855 mm b Sn 2500 mm33取 bf1855 mm则 f cb f hf (h0h f)11.9 185580( 41080)22653.4kN / mKM max 1.2071.3485.6kN / m跨中截面属于第一类T 形截面。即各跨跨中截面均属于第一类

19、T 形截面。次梁的正截面配筋见表2。次梁的斜截面配筋见表3。表 2次梁的正截面配筋截面1B 支座2C支座3弯矩设计值M71.3474.8346.968.1755.15（ kN.m）截面类型第一类 T形矩形第一类 T形矩形第一类 T形a 或 a4040404040h0410410410410410b 或 bf185520018552001855SKMf c bh 020.0230.2240.0150.2040.018或S max112a s0.0230.2580.0150.2310.018As704838461752543111114+2选用钢筋14+3416 14+214+3161616161

20、4实际配筋面积（ mm）757804556757556（ 2）斜截面受剪承载力计算b200mm,h0410mm,fc11.9 N / mm2,f yv210N / mm2 ， f t1.27N / mm2 腹筋配置箍筋。 次梁斜截面的配筋见表3。表 3截面剪力计算值V ( kN )剪力设计值KV (kN )h0 (mm)0.25 fc bh0 (kN )V0.7f bh(kN)ct0选用箍筋（直径）1.25 f yv Asvh0s( mm)KV0.7 f t bh0实配箍筋间距（ mm)是否满足svsv，min0.15%Vcs 0.7 ftbh01.25fyvAsv h0s（ KN）是否需第二

21、弯起钢筋次梁的斜截面配筋表A 支座B 支座B 支座C支座C 支座（左）（右）（左）（右）60.3987.9780.2675.0277.9372.47105.5696.3190.0293.52410410410410410243.95243.95243.95243.95243.9572.9072.9072.9072.9072.9088888333464635527200200200200200是是是是是127.25127.25127.25127.25127.25否否否否否15弯起钢筋3.3.5次梁配筋详图次梁的配筋图及次梁配筋详图见图8-1 和图 8-2图 8-1次梁的配筋图图 8-2次梁的配筋

22、图3.4主梁的设计3.4.1计算简图16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 400mm400mm因梁的线刚度与柱的线刚度之比大于3，可视为中部铰支的四跨连续梁。主梁的实际荷载图见图9 所示。计算跨度：a=370mm边跨lc=6900mmln69001204006580mm2l0ab3704006963mml n65802222l01.025l nb1.0254006945 mm269002取较小值l06945 mm中跨l n69004006500mml 0l n b6900mmb400 mm0.05lc 0.056900345mm, 则l01

23、.05l n1.0565006825 mm取l 06825mm跨度差(69456825)1.7%10% ，可按等跨连续梁计算。主梁的计算简图6825见图 10 所示。主梁的实际荷载图图 9主梁的计算简图图 10173.4.2荷载计算恒荷载由次梁传来的集中荷载8.285.646.37kN主梁自重 ( 化为集中荷载 )0.3 （0.700.08） 2.32510.7kN主梁底及两侧粉荷载0.02 （0.7 22 0.08） 2.3 210.0130.3171.35kN标准值：Gk46.3710.7 1.3558.42 kN设计值：G1.05Gk1.0558 .4261.34 kN活荷载标准值 :Q

24、k6.62.3 5.685kN设计值 :Q1.20Q k1.285102kN3.4.3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：弯矩计算值为 M1 Gl 02 Ql0剪力计算值为 V1G2Q表 4主梁的内力计算18表 5主梁的弯矩组合表 6主梁的剪力组合19将以上表中最不利内力组合下的弯距图及剪力图分别叠画在同一坐标图上，画其外包线即得到主梁的弯距包络图，见图11-1 及剪力包络图，图11-2 。图 11-1主梁弯矩包络图图 11-1图 11-2主梁的剪力包络图图 11-23.4.4正截面承载力计算20进行正截面承载力计算时，跨中截面按 T 形截面计算， 支座截面按矩形截面计算。主梁截面h=700mm，肋宽 b=300mm，翼缘厚度 hf80mm 。考虑到支座截面跨中截面弯矩较大，纵筋布置两排且经计算需要配双筋即a=80mm, a=40mm；其他截面采用单层钢筋排布a=40mm。截面有效高度：支座：h0ha70080620mm.跨中：h0ha70040660mm.混凝土 C25， f c 11.9N / mm2 ；受力钢筋 HRB335级， f y 300N / mm2 ；结构安全系数 K 1.20 。支座边缘的弯距值：因为l 01.05l nM B( M B max0.025ln V0 )315kNmM C( M C m