水工钢筋砼课程设计

1、钢筋混凝土结构课程设计钢筋混凝土肋形楼盖设计 学 院： 水利与生态工程学院 专 业： 水利水电建筑工程 班 级： 2012 级（4）班 姓 名： 徐 德 云 学 号： 2012011116 指导老师： 吴 帅 兵 2013年12 月目录1、 设计资料 21、设计条件 22、设计参数 2二、设计内容 2三、设计分组及要求 31、分组和时间安排 42、提交的文件 43、考核方式与成绩评定 4四、参考资料 4五、设计 41、初拟构件尺寸及确定系数 62、板的设计 73、次梁设计 94、主梁设计 11五、附录 16附录一 16附录二 17附录三 18水工钢筋砼课程设计任务书课程设计题目：钢筋混凝土肋形

2、楼盖设计一、设计资料1、设计条件某水电站副厂房属3级水工建筑物，环境条件类别为一类，厂房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1.0。采用外墙及内柱承重，柱网布置如图1所示，楼盖采用钢筋混凝土现浇整体式肋形结构。图1副厂房楼盖结构柱网布置图2、设计参数（1）楼层构造20mm厚水泥砂浆抹面（水泥砂浆容重1为20kN/m3）。钢筋混凝土结构层（钢筋混凝土容重3为25kN/m3）。15mm厚混合砂浆粉底（混合砂浆容重2为17kN/m3）。（2）材料混凝土：楼面活荷载标准值qk6kN/m时，采用C20；qk6kN/m时，采用C25；钢筋：除主梁和次梁的主筋采用HRB335钢筋外，其余均

3、采用HPB235钢筋。表1 柱网尺寸L1×B1 及荷载楼面活荷载标准值L1×B1（m×m）qk（kN/m）5.06.06.57.07.55.7×6.001-0405-0809-1213-1617-205.7×6.321-2425-2829-3233-3637-405.7×6.641-4445-4849-5253-5657-606.0×6.061-6465-6869-7273-7677-806.0×6.381-8485-8889-9293-9697-00柱网尺寸L1×B1、柱的截面尺寸b×h =

4、300mm×400mm，楼面活荷载标准值qk按题号由表1 给出，如表2 所示。表 2 设计参数自选题号L×B（mm×mm）L1×B1（mm×mm）qk（kN/m2）1628500×180005700×60007.0二、设计内容1、肋型结构梁格布置及构件尺寸拟定根据设计任务书提供的设计资料及表1所填有关设计参数进行结构布置；选定材料并拟定构件截面尺寸，板的结构采用单向板结构。2、结构内力计算根据结构工作状况及结构特点，确定计算简图，并进行荷载计算；计算结构内力，并根据需要绘制内力包络图。3、截面设计考虑结构设计的安全、经济、便

5、于施工等因素进行截面设计；合理选择受力钢筋，并按要求配置构造钢筋；绘制主梁内力包络图及抵抗弯矩图。4、绘制构件施工图绘制楼盖结构平面布置图（1:1001:200）；绘制板、次梁和主梁模板配筋图，根据需要绘制钢筋材料表或钢筋抽样图。三、课程设计分组及要求1、分组和时间安排学生根据学号按表1确定自己的设计参数，将设计参数填入表2（题号即自己学号的末两位数字），并独立完成课程设计任务。教学周第16周和第18周（2013.12.102013.12.21），共十天时间。具体安排如下：1) 熟悉资料 1天2) 结构布置 1天3) 内力计算 2天4) 截面设计 2天5) 施工图绘制 2天6) 计算书整理 2

6、天课程设计的地点安排在逸夫楼C402。2、提交的文件1）计算书1份每个学生按照封面、目录、课程设计任务书、计算书正文的顺序装订成册。要求提交word文档打印件，排版整齐，并将电子文档按行政班级提交指导老师。2）施工图3张每个学生提交3张3号施工图（CAD绘图或手绘图），分别为板的配筋图（必须采用分离式配筋），次梁配筋图和主梁配筋图。3、考核方式与成绩评定按设计成果（包括设计计算书和设计图纸）占70、设计过程（包括出勤情况和设计态度）占30比例评定课程设计成绩。四、参考资料1 李萃青, 阎超君, 赵建东. 水工钢筋混凝土结构（第二版）M. 北京:中国水利水电出版社, 2006.2 水利部长江水利

7、委员会长江勘测规划设计研究院. 水工混凝土结构设计规范（SL 191-2008）S, 北京: 中国水利水电出版社, 2008.3 河海大学、大连理工大学等. 水工钢筋混凝土结构学（第四版）M, 北京: 中国水利水电出版社，2009.4 周氐, 章定国, 钮新强. 水工混凝土结构设计手册M. 北京: 中国水利水电出版社, 1998. 5 袁锦根, 余志武. 混凝土结构设计基本原理M. 北京: 中国铁道出版社, 2003.6 叶列平. 混凝土结构（上册）M. 清华大学出版社, 北京, 2002.7 朱彦鹏, 蒋丽娜, 张玉新等. 混凝土结构设计原理M. 重庆大学出版社, 重庆, 2002.教研室主

8、任：蔡高堂五、设计某水电站副厂房属3级水工建筑物，环境条件类别为一类，厂房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1.0。采用外墙及内柱承重，柱网布置如图1所示，楼盖采用钢筋混凝土现浇整体式肋形结构。图1副厂房楼盖结构柱网布置图（1）楼层构造20mm厚水泥砂浆抹面（水泥砂浆容重1为20kN/m3）。钢筋混凝土结构层（钢筋混凝土容重3为25kN/m3）。15mm厚混合砂浆粉底（混合砂浆容重2为17kN/m3）。（2）材料混凝土：楼面活荷载标准值qk6kN/m时，采用C20；qk6kN/m时，采用C25；钢筋：除主梁和次梁的主筋采用HRB335钢筋外，其余均采用HPB235钢筋。（3

9、）设计参数1. 初拟构件尺寸及确定系数 确定主梁跨度为5.7m，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: 200 mm ×450mm主梁截面尺寸： 300 mm ×600mm已知：承重墙厚为240 mm 柱子尺寸为300 mm×400 mm 该厂房为3级水工建筑物，基本组合，结构承载力安全系数为K=1.2 2. 板的设计 （1）计算简图板为9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

10、图按5跨考虑，如图（b）所示板计算跨度： LO=Ln+h/2+b/2=1.78+0.08/2+0.2/2=1.92m边跨 Lo=Ln+b/2+a/2=1.78+0.2/2+0.12/2=1.94m取较小值 lo=1.92m中间跨 Lo=Lc=2.0m （2）荷载计算取宽为1M的板带计算：恒荷载：板自重 25KN/M3×1M×0.08M=2.0KN/M 水磨石抹面 0.02×1M×20=0.4KN/M 15mm抹底 17 KN/M3 ×1M×0.015M=0.225KN/M 标准值： gk=2.655KN/M 设计值： g=Gkgk=1

11、.05×2.655=2.79KN/M活荷载：标准值 qk=7KN/M3×1M=7KN/M 设计值 q=rQqk=1.2×7=8.4KN/M考虑次梁对板的转动约束，折算荷载为： g=g+q/2=2.79+7.2/2=6.99KN/M q=q/2=8.4/2=4.2KN/M（3）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k1、k2，弯矩计算值为M=k1gL02+ k2g L021、 跨中弯矩：边 跨：M1=0.0781×6.99×1.922+0.1×4.2×1.922=3.

12、56KN/M中间跨：M2=0.0331×6.99×22+0.0787×4.2×22=2.25KN/M M3=0.0462×6.99×22+0.0855×4.2×22=2.73KN/M2、 支座弯矩：MB=-0.105×6.99×(2+1.92)/2)2 +0.119×4.2×(2+1.92)/2)2=-4.72KN/MMC=-0.079×6.99×22 +0.111×4.2×22=-4.07KN/M3、 支座边缘弯矩 V0 =g+q=6

13、.582+3.6=10.182KN/MMB =MB-1/2 V0 b=-4.72-1/2×1×11.19×0.2=-3.61KN/MMC =MC-1/2 V0 b=-4.07-1/2×1×11.19×0.2=-2.95KN/M截面设计 板厚为80mm，h0取55mm，混凝土为C25，fc=11.9N/mm2，HPB235级钢筋：fy=210N/mm2，钢筋混凝土结构，安全系数K=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

14、边板带中板带弯矩计算值×106Nmm）3.564.722.252.25×2.02.950.8×2.952.730.8×2.73弯矩设计值3.564.722.251.82.952.362.732.18as =KM/fcbh020.1190.1570.0750.060.0980.0790.0910.073=1-1-2 as0.1270.1720.0780.0620.1030.0820.0960.076As= fcbh0 / fy395530240190317253296234选用钢筋（mm2）边板带ø8100（503）ø10100（785

15、）Ø6100（283）Ø6/8100（393）Ø6/8100（393）中板带Ø8120（419）ø8/10120（537）Ø6120（236）Ø6/8120（327）Ø6120（236）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ø62502、 板面附加钢筋：按规定选用ø6200，设置于主梁顶部和墙边3、 墙角附加钢筋：按规定选用ø6200，双向配置于四个墙角的板面。3. 次梁设计 计算简

16、图 次梁为5跨连续梁，其结构尺寸如图（c）所示,次梁的跨长如图（d）所示。 取计算跨度为：边跨：l0=ln=5.7m l0 =1.025ln+0.5b=1.025×5.43+0.3/2=5.72m 取lo=5.7 中间跨 lo=lc=5.7m 荷载计算恒荷载：由板传来：2.655×2=5.31KN/M 次梁自重：25×（0.45-0.08）×0.2=1.85KN 标准值：gk=7.16KN/M 设计值：g=rGgk=1.05×7.16=7.52KN/M活荷载：标准值：qk=7.0×2=14KN/M 设计值：q=rQqk=1.2

17、5;14=16.8KN/M考虑主梁对次梁的转动约束，折算荷载为： g=g+q/4=7.52+16.8/4=11.65KN/Mq=3q/4=3×16.8/4=12.6KN/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：V=k1gl2+ k2 ql2 剪力计算值：V0= k3gl2+ k4 ql2 跨中弯矩：M1=0.0781×11.65×5.72+0.1×12.6×5.72=73.0KN/M M2=0.0331×11.65×5.72+0.0787×12.6×5.72=45.06KN

18、/M M3=0.0462×11.65×5.72+0.0855×12.6×5.72=53.43KN/M支座弯矩：MB=-(0.105×11.65×5.72+0.119×12.6×5.72)=-92.14KN/M MC=-(0.079×11.65×5,72+0.111×12.6×5.72)=-77.67KN/M支座边缘弯矩：MB =MB-½V0b=-88.5-0.3/2×(6/2×22.45)=-77.39KN/M MC =MC -½V0

19、b=-75.34-0.3/2×(6/2×24.25)=-64.43KN/M 1、 剪力计算跨度 取净跨度：边跨ln=5.43m，中间跨ln=5.4mVA=0.394×11.65×5.43+0.447×12.6×5.43=55.51KM/MVBL=-(0.606×11.65×5.4+0.620×12.6×5.4)=-80.31KN/MVBR=0.526×11.65×5.4+0.598×12.6×5.4=73.78KN/MVCL=-(0.47×11.

20、65×5.4+0.576×12.6×5.4=-69.0KN/MVCR=0.500×11.65×5.4+0.591×12.6×5.4=71.67KN/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=200mm，翼缘厚度hf=80 mm，截面有效高度取410 mm。混凝土等级为C25，fc=11.9N/ mm2，受力钢筋HPB335级fy=310N/ mm2，结构系数Kd=1.20跨中T形截面类型判别：bf=l/3=5.7/3=1.9 m 翼缘宽度bf=b+Sn=2 取较小值bf=2000 m

21、mbf hffc （h0- hf/2）=2000×80×11.9×（410-80/2）=539.9KN>KMmax=1.2×73.0=84.6KN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）70.577.3944.7564.4352.49弯矩设计值Mr0（×106Nmm）70.577.3944.7564.4352.49bh02fc或bf h02fc3800.7400.083800.7400.083800.7s=rd r0M/bh0fc或s=rd r0M/bfh0fc0.0220.2320

22、.0140.1930.017=1-1-2 as0.0220.2680.0140.2160.017As= fcbh0 / fy 或As= fcbfh0 / fy679872433703525选用钢筋1 ø16+2 ø18(710)5 ø16(1005)1 ø16+2 ø14(509)4 ø16(804)1 ø16+2 ø14(509)2、斜截面承载力计算： 截面尺寸验算 hw/b=(410-80）200=1.65<4.0 0.25 fcbh0=0.25×11.9×200×410=2

23、43950N=243.95KN>KVmax=1.2 ×80.31=96.4KN说明截面尺寸满足要求 Vc= (0.7 fcbh0)= 0.7×1.27×200×410=72898KN=72.90KN >KVmin =KVA=1.2 ×55.51=66.61kN所以满足斜截面要求次梁配筋详图 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4. 主梁设计

24、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300mm×400mm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=6.0m L0=1.025Ln+0.5b=1.025×（6.0-0.12-0.15)+0.4/2= 6.07m取较小值L0=6m 荷载计算： 1、 恒荷载：次梁传来的集中荷载：7.16×(6.0-0.4)=40.10KN主梁自重：0.4×0.6×2.0×25=12kN标准值：Gk=

25、49.81kN设计值：G=rGGk=1.05×49.81=52.3KN2、 活荷载：标准值：QK=7KN/M2×2.0M×6.0M=84KN设计值: Q=rQQk=1.2×84=100.8KN 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=(0.244×52.3+0.289×100.8) ×6=251.35KNM M2=(0.067×52.3+0.2×100.8) 

26、15;6=141.9 KN.M 支座弯矩：MB=-(0.267×52.3+0.311×100.8) ×6.0=-272KN.M 支座边缘弯矩：MBL=MB-1/2V0b=-272-1/2×(52.3+100.8)=-241.4KNM 2、剪力计算： VA=0.733×52.3+0.866×100.8=125.63KN VBR =1.0×52.3+1.222×100.8=175.48kN VBL=-(1.267×52.3+1.222×100.8)=-198.41KN 截面设计： 1、正截面承载力计

27、算：受力钢筋为级钢筋，fy=300N/mm2，混凝土强度等级为C25,fc=11.9N/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=555mm。翼缘宽度：bf=l0/3=6000/3=2m bf=b+sn=6.1 mm 取bf=2m fc bfhf（h0-hf/2）=2000×80×11.9×（555-40）=981KN >rd Mmax=rd M1=1.2×251.35=301.62KNM 属于第一类T形截面。 支座按矩形截面计算，肋宽b=400 mm，钢筋按两排布置，则 h0=h-a=620 mm主梁正截面配筋计算表见表三 表三 截面1B2弯矩计算值M(×106Nmm)251.35241.4141.9弯矩设计值Mr0(×106Nmm)251.35241.4141.9bh02fc 或bfh02fc (×106Nmm)733012877330s=rd r0M/bh0fc或s=rd r0M/bfh0fc0.0410.2250.023=1-1-2 as0.0420.2580.024As= fcbh0 / fy 或As= fcbfh0 / fy184921291057选用钢筋4