工程结构课程设计 凡 打印

1、宝鸡文理学院地理与环境学院2012级系 别： 地理与环境学院 专业班级：给水排水工程3班老师： 王科 学生姓名： 李凡 学 号：201293054122 地理与环境学院2015年 6月 24 日某1000矩形水池，池高H=4.0m，池壁厚为200mm，采用现浇钢筋混凝土顶板，板与池壁的连接近似按铰支考虑，其结构布置如图1所示。池顶覆土厚为320mm，使用活荷载标准值为9，活荷载准永久值系数，顶盖底面为砂浆抹面，厚20mm。混凝土采用C25，梁中纵向钢筋采用HRB335，梁中箍筋及板中钢筋采用HPB235钢筋。结构构件的重要性系数。试设计此水池顶盖。 解： 根据混凝土结构设计规范（GB 5001

2、0-2002）规定，本例中板区格长边与短边之比为，介于23之间，宜按双向板进行设计。但也可按沿短边方向受力的单向板计算，在沿长边方向布置足够数量的构造钢筋来处理。本题采用后一种方法。 （一）材料指标及梁、板截面尺寸 C25混凝土： ， HPB235钢筋： ， HRB335钢筋： ， 混凝土重度标准值为，覆土重度标准值为，砂浆抹面层重度标准值为。板厚采用l00mm，次梁采用bh= 200mm450mm，主梁采用bh=250mm650mm。 （二）板的设计 1荷载设计值 恒荷载分项系数；因为，故活荷载分项系数。 覆土重 板自重 抹面重 恒荷载 活荷载 总荷载 注：1.表中取0.2%和较大值，比较后

3、取=0.272%。 2.对于板：b=1000mm，h=100mm。5裂缝宽度验算 考虑到水池结构的功能和所处环境都有其特殊性，故本例的裂缝宽度验算采用给水排水工程构筑物结构设计规范(GB 50069-2002)所规定的最大裂缝宽度限值(0.25mm)及该规范附录A（本书附录5）的计算方法。 第一跨跨中裂缝宽度验算：规范GB 50069-2002规定，构件最大裂缝宽度按荷载效应的准永久组合值计算。板恒载标准值，活载准永久值，则折算恒载；折算活载，由荷载准永久组合产生的跨中最大弯矩为： 裂缝宽度验算所需的各项参数为： 0.4，取最大裂缝宽度： =0.05mm0.25mm满足要求。其他各支座及各跨中

4、截面的最大裂缝宽度，经验算均未超过限值，验算过程从略。 6挠度验算给水排水工程水池结构的有关规范对一般贮水池顶盖构件的挠度限值没有明确的规定。在实际的工程设计中，通常根据经验对梁、板的跨高比设定在一定的范围内即可不验算挠度。对于初学者来说，也可参照混凝土结构设计规范对一般楼、屋盖构件的挠度限值进行验算。混凝土结构设计规范规定一般楼、屋盖受弯构件按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响计算的最大挠度，当时，应不超过（为构件的计算跨度）。本例即按此进行验算。 等截面等跨的多跨连续梁板的最大挠度一般产生在第一跨内。故本例的梁板均只验算第一跨，且均取跨中点挠度进行验算。虽然实际的最大挠度均产生在略偏近

5、于端支座一侧，但取跨中点挠度进行控制所带来的误差甚小，可以忽略不计。 第一跨正弯矩区段的刚度计算：按荷载标准组合计算的第一跨跨中最大弯矩为： 式中12.2kN/m为折算恒载标准值；3.5kN/m为折算活载标准值。计算短期刚度所需的参数： 0.1取： , 则B支座处负弯矩区段的短期刚度为： 考虑荷载长期作用影响的刚度为： 可见与很接近，满足0.5BB2B，按规范可取整跨刚度均为计算挠度。这样的简化使挠度计算大为方便。 第一跨跨中挠度验算： 从附录3-2附表3-2 (4)可查得五跨连续梁第一跨跨中挠度的计算系数，计算挠度时计算跨度取相邻两跨的平均值，即1.95m，则第一跨的跨中挠度为： =6.62

6、mmmm符合要求。7 板的配筋 板的配筋如图3所示，分布钢筋采用8 250，每米板宽的分布钢筋截面面积为201，大于。同时大于该方向截面面积的0.15%，即：（3） 次梁的设计1荷载计算板传来恒荷载设计值 梁自重设计值 恒荷载 活荷载 q=1.372=18.2kN/m总荷载 g +q=22.88+18.2=41.08 kN/m V226.1V226.1V67.6V67.6V67.6V箍筋肢数，直径212212212226.2226.2226.2486163227实际陪箍间距（mm）200200200是否需配弯筋否否否 由表可看出，当配置的箍筋时，支座A,B截面均能满足抗剪承载力要求，不必配置弯

7、起钢筋。6. 裂缝宽度验算 次梁实际恒载标准值，活荷载准永久值，则次梁按荷载准永久组合计算时的折算恒载值为： 折算活载值为： 第一跨跨中的裂缝宽度验算：由荷载准永久组合值引起的跨中最大弯矩为： 则， =0.0623mm0.25mm满足要求。B支座裂缝宽度验算： 由荷载准永久组合引起的B支座最大弯矩为： 则， 次梁负弯矩钢筋的混凝土保护层厚度为板的保护层厚加板的负弯矩钢筋直径，即，最大裂缝宽度： 满足要求。第2跨跨中经过验算最大裂缝宽度亦未超过限值。验算过程从略。7.挠度验算按荷载标准组合计算时，次梁的折算恒载为： 折算活载为： 第1跨正弯矩区段的刚度计算按荷载标准组合计算的跨中最大弯矩为： 由

8、裂缝验算已知荷载准永久组合引起的第1跨踞中弯矩： 计算短期刚度所需要的参数： 在的计算公式中，如果则应取，次梁跨中截面的，故取计算。 第1跨正弯矩区段的短期刚度为： 考虑荷载长期作用影响的刚度为： B支座负弯矩区段的刚度计算：相应于的荷载标准组合引起的B支座负弯矩为： 支座边缘处负弯矩为： 计算短期刚度所需的参数： 取： , 短期刚度按具有受拉翼缘的倒T行截面计算，受拉翼缘体现在中。 对翼缘位于受拉区的倒T行截面，荷载长期作用影响系数应增大20%，则考虑荷载长期作用影响的刚度为： 可见BB与B1非常接近，完全符合0.5B1BB和 ，故第1，2跨跨中均属于第一类T形截面。各支座截面的配筋应按支座

9、边缘处的弯矩计算。在B支座边缘处， = kNm在C支座边缘处， kNm计算结果见表8-6。 主梁正截面计算截面1B2C弯矩（kNm）356.8-381218.7-285.1h(mm)580560605560截面类型第一类T形矩形第一类T形矩形0.4080.3060.04460.02510.9770.7140.9870.811（mm）2099317612212093选用钢筋实际配筋面积（mm）2213325613912213最小配筋量 mm注：mm5. 斜截面承载力计算 主梁所需要的箍筋计算见表8-7。主梁箍筋计算截面ABBCV (kN)178.3-299.3269.5-236.3(kN)431

10、.3V416.5V416.5V416.5V(kN)129V124.4V124.4V124.4V箍筋肢数，直径100.6100.6100.6100.6（mm）31185102132实际配箍间距（mm）150150150150是否需配弯筋否是是是由第四章可知，允许的箍筋最大间距为=250mm，表8-7所用s。由表8-7可以看出，当配置150的箍筋时，对支座A斜截面受剪均能满足要求，但对支座B的左侧及右侧和C支座的左，右侧均应设置弯起钢筋。B支座左侧弯起钢筋的面积为： = =274mm取 mmB支座右侧弯起钢筋的面积为： = =274mm取 mmC支座左侧右侧弯起钢筋的面积为： = =78.1mm取

11、 mm6. 裂缝宽度验算主梁的恒荷载标准值 KN活荷载标准值 KN活荷载准永久值 KN第一跨跨中裂缝宽度验算由荷载准永久组合引起的跨中最大弯矩为： = =169.8 kNm则 =N/mm mm = =0.101mm0.25mm满足要求。B支座裂缝宽度验算由荷载准永久组合引起的B支座最大负弯矩为： = - = -202.98kNm B支座的最大负弯矩为： 则， 主梁支座负钢筋的保护层高度c应为板的保护层厚度30mm加板内负钢筋直径8mm再加次梁负弯矩钢筋直径16mm，即：C=30+8+16=54mm。最大裂缝宽度为： 满足要求。7 挠度验算同样仅验算第一跨中点挠度，由荷载标准组合引起的跨中最大弯

12、矩为: 从裂缝验算已知由荷载标准组合引起的跨中最大弯矩为:由同一荷载标准组合引起的B支座相应负弯矩为： 支座边负弯矩为： 由与跨中弯矩相同的荷载准永久组合引起的B支座负弯矩为： 支座边负弯矩为： 第一跨正弯矩区段的刚度计算： 短期刚度为： 考虑荷载长期作用影响的刚度： B支座负弯矩区段的刚度计算： 短期刚度为： 考虑荷载长期作用影响的刚度为： 挠度验算为了示范，现特按分区段刚度，并用图乘法计算主梁第一跨重点挠度。此时取主梁第一跨为脱离体，其计算简图如图8-27（a)所示。并绘出使第一跨产生最大正弯矩的荷载标准组合引起的弯矩图如图8-27（b)所示及在跨重点作用单位荷载所引起的弯矩如图8-27（c)所示，跨中挠度为：，满足要求。如果考虑B1和BB很接近，按规范允许的简化即取B1为全跨刚度，并用