水工课程设计

1、水工钢筋混凝土结构学课程设计整体式单向板肋梁楼盖设计计算说明书海洋与土木工程学院 港工14-4 毛德涵 设计基础资料我的课程设计序号是23号，我的设计任务是对半导体器件车间标准层楼面进行结构设计。3级水工建筑物的安全级别为二级，安全系数K1.2。板内力计算时候，板面作用的可变荷载标准值为8KNm2；次梁内里计算时，板面作用的可变荷载标准值为6KNm2；主梁内里计算时，板面作用的可变荷载的标准值为5KNm2。车间的横向柱距为Ly=6600mm，纵向柱距为Lx=6600mm。可变荷载分项系数为1.2，永久荷载的分项系数为1.05。 建筑物四周为承重砖墙，厚度为370mm，

2、平面定位轴线的外侧为250mm ，内侧为120mm，中间有钢筋混凝土柱，截面尺寸为350350mm2。根据任务书要求板和次梁的内力按塑性内力重分布方法计算，主梁内力按弹性理论方法进行计算。车间内无侵蚀性介质，环境类别为二类，依据规范要求板的保护层厚度为25mm。主梁和次梁的保护层厚度为35mm。 结构层钢筋混凝土的重度为25 KNm3，水泥砂浆面层重度为20 KNm3；混合砂浆天花抹面层重度为17 KNm3。 柱、主梁、次梁，受力钢筋均采用HRB400级钢筋，fy=fy，=360Nmm2；混凝土采用C30，fc14.3 Nmm2；板的受力筋采用HRB335，fy=fy，=300Nmm2；混凝土

3、采用C25，fc11.9 Nmm2；板的分布筋，梁，柱的箍筋及构造钢筋均采用HPB300级的钢筋fyv270 Nmm2。2、结构的梁格布置 主梁沿横向布置，主梁和柱形成横向内框架，横向的抗侧移刚度比较大，各横向内框架间由纵向次梁连接。主梁的跨度为6.6m。次梁的跨度为6.6m。每跨主梁内布置两根次梁。板的长跨与短跨之比为33，按单向板设计，沿长跨方向需要配置足够数量的构造钢筋，即分布筋。图1 工业厂房的平面图2、 结构的梁格布置 主梁沿横向布置，跨度为6.,6m，次梁沿纵向布置，跨度为6.6m，在主梁的每跨内布置有两根次梁。主梁在墙内的支撑宽度为：360mm，次梁在墙内的支撑宽度为：240mm

4、，板在墙内的支撑宽度为：120mm。梁格布置见图2所示。其中：板的厚度为80mm，次梁的截面尺寸主梁的截面尺寸柱子的截面尺寸。图2 结构平面布置图3、 板的截面设计（按考虑塑性内力重分布法计算） 本次设计次梁的间距即为板的跨度为2.2m，依据水工混凝土结构设计规范（SL191-2008）规定，工业厂房楼板的最小厚度为80mm，从偏于安全的角度考虑以及可变荷载的标准值8.0KN/，初步拟定楼板的厚度h=80mm，楼板选用C25混凝土，；纵筋选用HRB335钢筋，。 由图2可知L1=2200mm.L2=6600mm；则L2/L13，可以按单向板设计，但是在L2方向上必须配置足够数量的构造筋，即板的

5、分布钢筋以承担板的长跨方向的弯矩。 （一）荷载计算 永久荷载标准值：80mm厚的钢筋混凝土板： g1k0.08*1*25=2KNm；20mm厚的水泥砂浆地面： g2k =0.02*1*20=0.4 KNm；15mm厚的混合砂浆天花抹面： g3k =0.015*17=0.255 KNm； 故： gk20.40.2552.655 KNm 可变荷载的标准值：， 取单宽板条后：； 荷载的分项系数： ，则可得板的荷载设计值：g+q=1.05*2.655+1.2*8=12.39KN/m （二）确定板的计算简图沿板的短跨方向取出单宽板条，为9跨连续梁，由于中间各跨的内力与第三跨的内力非常相近，故设计时按5跨

6、连续梁计算。取单宽板条，板在次梁上的搁置情况见图3。图 3. 板的断面图当按考虑塑性重分布法计算内力值时，弯矩计算跨度依据教材240页的确定原则：当板的两端与梁整体连接时，取；当一端与梁整体连接，一端搁置在墩墙上时，取，且。其中，h为板厚；a为板在墙上的搁置宽度。板边跨的计算跨度：l01=ln+h/2=1980+80/2=2020mm板中间各跨的计算跨度：l02=ln2000mm。，因计算跨度相差小于10%，可按照等跨连续梁计算。板的计算简图见图4。图 4 .板的计算简图 （三）内力计算及配筋均布荷载作用下等跨连续板的弯矩计算公式： 截面尺寸：b=1000mm,h=80mm,h0=80-30=

7、50mm. 梁搁置在墙上，所以边支座处弯矩为零，即 ；连续板考虑塑形内力重分布的弯矩计算系数以及弯矩设计值见表1。表1连续板各截面弯矩计算（kN·m）截面边跨跨中1支座B中间跨跨中2、3支座C4.60-4.603.10-3.98由于板的斜截面受剪承载力远远大于板的正截面受弯承载力，所以对于小于150mm厚度的板不需要进行斜截面承载力的计算。故只计算正截面承载力；当单向连续板的周边与钢筋混凝土梁整体连接时，可考虑内拱的有利作用，除边跨和离端部第二支座外，中间各跨的跨中和支座弯矩值可减少20%；结果如表2-1、2-2。表2-1边区格板带设计 轴和轴截面1B2、3C4.60-4.603.1

8、03.540.1850.1850.1250.14280.2060.2060.1340.155409409266307选配钢筋812081206/81206/8120实际4194193273270.84%0.84%0.65%0.65%表2-2中间板带设计 轴截面1B2、3C4.60-4.602.48-2.830.1860.1860.1010.1090.2070.2070.1060.133410410209.4263.08选配钢筋8120812061206/8120实际4194192363020.84%0.84%0.47%0.65%由表2-1、2-2可见，无论是边板带还是中间板带均满足考虑塑性内力

9、重分布方法的要求，即。板的最小配筋率，板的经济配筋率为0.4%0.8%，各板带配筋率均大于最小配筋率，又在经济配筋率的范围内，说明板的厚度选择的合适。板的构造要求 连续板的配筋形式有两种：弯起式和分离式。虽然分离式的配筋消耗钢量多，但是设计和施工比较方便，故采用分离式配筋。qg6.6/2.2=33。 故a=Ln/4=2000/4=500mm。板中下部受力钢筋伸入支座的锚固长度不应该小于5d，（d为伸入支座钢筋的直径）。此外板需要设置四种构造钢筋：第一种为分布钢筋，按照水工钢筋混凝土结构学P251选用6250，板中单位长度上的分布钢筋截面面积不小于单位长度上受力钢筋截面面积的15%，且配筋率不小

10、于0.15%。第二种为垂直于板边的附加短钢筋，选用8200其截面面积为251mm，伸出支座边缘长度为350mm,不小于L1/7=314mm；第三种，板顶面产生与墙角成45度的弧形裂缝，所以为板角附近的双向附加短钢筋，在板顶面的的范围内设置，选用8200；第四种为主梁与垂直方向配置的附加钢筋，选用8200，伸过主梁边缘的长度为550mm（不宜小于板计算跨度的1/4）。 四、 次梁的截面设计（按考虑塑性内力重分布法计算） 次梁按照塑形内力重分布方法计算内力，既要进行正截面承载力的计算，又要进行斜截面承载力的计算。次梁跨度差小于10%，且可变荷载与永久荷载的比值大于0.3，可按照水工钢筋混凝土结构学

11、表9-3和表9-4进行内力计算。截面设计时，跨中按照T型截面梁进行正截面承载力的计算，支座按照bXh的矩形截面梁进行计算。边跨支承在承重墙上，中间支座与主梁整体连接，图5为次梁的侧视图。图5 次梁的侧视图次梁的截面尺寸：b=200mm， h=450mm；保护层厚度c=35mm，mm .（在各个截面拟布置一排纵筋） （一）荷载计算 永久荷载标准值：由板传来的荷载： 次梁自重： 次梁粉底： 故： 可变荷载的标准值： ； 荷载的分项系数： ， 则可得梁的荷载设计值： （二）计算简图对于梁，两端与梁或柱整体连接时，；当一端与梁或柱整体连接，另一端搁置在墩墙上时，且=6210+240/2=6330mm.

12、边跨计算长度： 故选： 中间跨计算长度： 次梁的计算简图见图6。图 6 .次梁的计算简图 （三）内力计算及配筋 （1）确定翼缘计算宽度：按翼缘高度考虑时：按计算跨度考虑时：按肋净距考虑时： 综上，翼缘的计算宽度： （2）按考虑塑性内力重分布方法计算弯矩。计算结果见下表3。次梁各截面的弯矩计算（） 表3截面边跨跨中支座B2、3跨中支座C弯矩系数1/11-1/111/16-1/1487.84-87.8459.82-68.36判别第几类T形梁： 所以按照第一类T形梁计算。 （3）正截面承载力计算及配筋：表4次梁正截面承载力计算截面边跨跨中支座B2、3跨中支座C87.84-87.8459.82-68.

13、360.02140.22470.01460.17490.02160.2580.01470.1937729.73830.12496.6623.23选配钢筋318220+18214+16216+14实际763882.5509.1656.50.941.090.680.81次梁的含钢量特征值，可以保证塑性内力重分布得以实现。通过对次梁纵向钢筋的配筋率的分析，支座截面为矩形截面，其配筋率在经济配筋率范围内（0.6%1.5%）；而跨中截面为T形截面梁，其边跨中略低于经济配筋率（0.9%1.8%），原因在于钢筋的强度的等级较高。综上所述，截面尺寸确定基本合理。 （4）次梁按考虑塑性内力重分布方法计算剪力：次

14、梁各截面的剪力计算（kN） 表5截面A支座B支座左B支座右C支座0.450.60.550.5567.3991.1583.5683.56 ，此梁为一般梁。斜截面承载力的计算 表6截面A支座B支座左B支座右C支座V（kN）67.3991.1583.5683.56KV（kN）80.87109.38100.27100.27经计算次梁截面尺寸满足抗剪要求，应由计算确定腹筋。 初选用双肢6箍筋，确定钢筋间距： 选定s=200mm，验算配筋率： 满足最小配筋率的要求。为保证塑性铰在转动过程中不发生斜截面破坏，梁的局部范围（支座边缘1.05区段）内应将箍筋加密。故改用s=150mm：,考虑到施工的方便性，将全

15、梁均匀布置双肢6150的箍筋。 4、 主梁的设计 （按弹性理论计算） 主梁是重要的构件，要求具有较高的安全储备，其内力必须按弹性理论计算。既要进行正截面承载力的计算，又要进行斜截面承载力的计算，而且要依据弯矩包络图、剪力包络图、抵抗弯矩包络图（图）确定钢筋的布置。 （一）确定主梁的计算简图计算弯矩用的计算跨度一般取支座中心线的距离。当支座的宽度较大时，对于梁，当>0.05时，取.对于主梁为三跨梁，柱子截面尺寸 ，主梁的端部支撑在墙上的支撑长度。（详见图7、图8） >边跨：中间跨：图 7 主梁的侧视图 （二）荷载计算 永久荷载标准值：由次梁传来的荷载： 主梁自重： 主梁粉底： 故：

16、可变荷载的标准值： ； 荷载的分项系数： ， 则可得梁的荷载设计值： 图 8 主梁的计算简图 （三）内力计算及配筋 弯矩计算公式： 剪力计算公式： 和分别为弯矩系数和剪力系数 P为集中荷载，为计算跨度主梁各截面弯矩计算系数及弯矩设计值 表7项次荷载简图弯矩示意图G0.244-0.2670.067101.3-110.527.74Q10.289-0.133-0.13166.68-76.71-76.47Q2-0.044-0.1330.200-25.38-76.71115.0Q30.229-0.3110.170132.08-179.3797.75Q40.229-0.0890.170132.08-102

17、.9251.17组合Min75.95-289.87-48.73组合Max268.01-7.85142.74图 9 弯矩包络图主梁各截面剪力计算系数及剪力设计值 表8项次荷载简图G0.733-1.2671.00045.98-79.4862.73Q10.866-1.134075.49-98.850Q2-0.133-0.1331.000-11.59-11.5987.12Q30.689-1.3111.22260.06-114.28106.46Q4-0.0890.0890.778-7.757.7567.78组合Min34.39-193.7662.73组合Max121.47-91.07169.19图 10

18、 剪力包络图拟B支座处布置两排钢筋，应为梁和支座整体连接，所以B支座的计算弯矩为：梁高，(B支座处为520) 对于主梁来说是跨中为T形截面，支座处为矩形截面。 判断跨中T形截面类型： 翼缘计算宽度：边跨： 中间跨： 所以截面为第一类T形截面。主梁正截面承载力计算及配筋 表9截面1B2268.1-261.87142.740.03370.27090.0140.0340.3310.01761765.52002.14898.45选配钢筋220+322220+325320实际176821019421.091.350.58且故截面尺寸应按照下表计算。（详见表10）主梁斜截面承载力计算及配筋 表10截面A支座B支座左B支座右V（kN）106.04-193.66169.19KV（kN）127.25-232.39203.03579.15>KV557.7>KV557.7>KV162.16>KV156.16<KV156.16<KV选配钢筋： 初选双肢8 ，由公式计算有;,即不用配置弯起钢筋。 满足最小配筋率。 此外，在主次梁交接处附加横向钢筋的计算： 由次梁传给主梁的全