水工钢筋砼结构课程设计

1、水工钢筋混凝土课程设计姓名： 武 亮学号： 2011101812 班级： 11水利水电工程（本）04指导老师：吴帅兵 鄢玉英目 录、水工钢筋砼结构课程设计任务书 -1-、水工钢筋砼结构课程设计计算书 -4-、钢筋混凝土单向板肋形楼盖设计 -4-一、楼面梁格布置和构件截面尺寸 -4-二、板的计算 -5-三、次梁的设计 -7-四、主梁设计 -10-五、柱的设计 -16-、双向板配筋计算 -16-附录1：配筋图 -19-附录2：参考资料 -21-、水工钢筋砼结构课程设计任务书一单向板肋型结构设计1、设计资料某水力发电站生产副厂房为二层结构，层高为4.5m，采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，其平面尺寸为B&

2、#215;L（如图1所示），结构按单向板布置。结构布置无特殊要求。楼面用20mm水泥砂浆抹面，(重度为24kN/m3)，板底用12mm纸筋石灰抹底(重度为20kN/m3)。楼面均布活荷载标准值为qk。其中B、L、qk的取值根据学号最后一位取如表1所示的值。 qk(kN/m2)L×B(m×m)4.55.05.531.2×18.912333.0×19.845633.6×20.778934.2×21.60混凝土强度等级为C25，梁柱内受力主筋用HRB335钢筋，其它用HPB235钢筋。该厂房为2级水工建筑物，结构安全级别为级；按正常运行状况

3、设计，设计状况属持久状况。按SL 191-2008水工混凝土结构设计规范设计。BL图1 楼板尺寸示意图2、设计内容（1）选定结构型式，进行结构布置。（2）以二层为例拟定板(单向板)、次梁、主梁的尺寸，计算内力，配筋并画图。板的设计：按弹性理论分析方法计算，板的配筋方式采用分离式。次梁的设计：按弹性理论分析方法计算，次梁可以不采用弯起钢筋抗剪。主梁的设计：按弹性理论分析方法计算，主梁要考虑采用弯起钢筋抗剪。板的搁置长度为120mm，梁的搁置长度为240mm，主梁的搁置长度为240mm。（3）拟定柱的尺寸，计算内力，配筋并画图。（4）撰写设计计算说明书。3、设计成果板的平面配筋图 （比例自拟，最终

4、要求A3打印） 。次梁配筋图 （比例自拟，最终要求A3打印） 。主梁配筋图与材料图（比例自拟，最终要求A3打印） 。设计计算说明书一份（要求按照南昌工程学院毕业论文格式要求排版）。4、要求 参考现行设计规范，认真、独立、按时完成二、双向板配筋计算根据下图所示双向板，活荷载标准值为5kN/m2拟定板的厚度，计算内力并配筋。、水工钢筋砼结构课程设计计算书、钢筋混凝土单向板肋形楼盖设计一、楼面梁格布置和构件截面尺寸 楼面梁格布置如图图一-1 图 一-1确定主梁跨度为6.3m,次梁跨度为5.4m,主梁每跨跨内布置两根次梁，板的跨度为2.1m。估计梁板截面尺寸：按高跨比条件，要求板厚hh/40=2100

5、/40=52.5mm，对工业建筑的楼板要求h80mm,取板厚h=80mm。次梁截面尺寸：h=l/18l/12=5200/185200/12=288.9mm433.3mm取h=400mm,b=200mm。主梁截面尺寸：h=l/15l/10=6300/156300/10=420mm630mm取h=600mm,b=300mm承重墙厚240mm,估计柱面400mm×400mm。二、板的计算1、计算简图板为9跨连续板，结构尺寸如图二-1，为便于表格计算，计算简图如图二-2按五跨考虑。图 二-1图 二-2次梁截面为400mm×200mm,板在墙上支承宽度为120mm,板的计算跨度：边跨

6、：因为h<a,lo=ln+1/2(h+b)=1880+1/2(80+200)=2020mm中间跨：lo=lc=2100mm2、荷载计算 取宽为1m的板带计算：恒荷载： 板自重 0.08×25×1=2.0KN/m 20mm抹面 0.02×24×1=0.48KN/m 12mm抹底 0.012×20×1=0.24KN/m 标准值 gk=2.72KN/m 设计值 g=gk=1.05×2.72=2.86KN/m活荷载： 标准值 qk=5×1=5.0KN/m 设计值 q=qk=1.2×5.0=6.0KN/m考虑

7、次梁对板的转动约束，折算荷载为： g=g+q/2=2.86+6.0/2=5.86KN/m q=q/2=6.0/2=3.0KN/m3、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。跨中弯矩： 边跨 M1=0.0781×5.86×2.022+0.1×3.0×2.022=3.09KN·m 中间跨 M2=0.0331×5.86×2.12+0.0787×3.0×2.12=1.90KN·m M3=0.0462×5.86×2.12+0.0855×3.0&

8、#215;2.12=2.33KN·m支座弯矩： MB=-0.105×5.86×(2.1/2+2.02/2)2+0.119×3×(2.1/2+2.02/2)2=-4.13KN·m MC=-0.079×5.86×2.12+0.111×3×2.12=-3.51KN·m支座边缘弯矩：MB=MB-1/2Vob=-4.13-1/2×(2.1/2×8.86)×0.25=-2.97KN·mMC=MC-1/2Vob=-3.51-1/2×(2.1/2

9、15;8.86)×0.25=-2.35KN·m4、截面设计板厚h=80mm,ho=60mm,混凝土C25，fc=11.9N/mm2,级钢筋fy=210N/mm2,2级水工建筑物K=1.20，配筋计算如表二-1。表 二-1s8160(314)8160(314)8/10180(358)8/10180(358)分布钢筋，按规定选用6200。版面附加钢筋，按规定选用6200，设置与主梁顶部和墙边。墙角附加钢筋，按规定选用6200，双向配置于四个墙角的版面。三、次梁的设计1、计算简图次梁为6跨连续梁按5跨计算，其结构尺寸如图三-1，计算简图如图三-2，次梁在砖墙上的支承宽度为240m

10、m,主梁截面为600mm×300mm,图 三-1 图 三-2次梁的计算跨度：边跨lo=lc=5200mmlo=1.05×ln+a=1.05×(5200-120-150)+120=5296.5mm取lo=5200mm中间跨：lo=5200mm2、荷载计算 恒荷载： 由板传来 2.72×2.1=5.71KN/mm次梁自重 0.2×（）×25=1.6KN/m 次梁粉刷 （）×2×0.012×20=0.15KN/m 标准值 gk=7.46KN/m 设计值 g=1.05gk=1.05×7.46=7.83K

11、N/m活荷载： 标准值 qk=5×2.1=10.5KN/m 设计值 q=1.2qk=1.2×10.5=12.6KN/m考虑主梁对次梁的转动约束，折算荷载为： g=g+q/4=7.83+12.6/4=10.98KN/m q=3q/4=3×12.6/4=9.45KN/m3、内力计算按弹性方法计算，采用等跨表格计算。跨中弯矩： 边跨 M1=0.0781×10.98×5.22+0.1×9.45×5.22=48.74KN·m 中间跨 M2=0.0331×10.98×5.22+0.0787×9.4

12、5×5.22=29.94KN·m M3=0.0462×10.98×5.22+0.0855×9.45×5.22=35.56KN·m支座弯矩： MB=-0.105×10.98×5.22+0.119×9.45×5.22=-61.58KN·m MC=-0.079×10.98×5.22+0.111×9.45×5.22=-51.82KN·m支座边缘弯矩：MB=MB-1/2Vob=-61.58-1/2×5.2/2×20.

13、43×0.3=-53.61KN·mMC=MC-1/2Vob=-51.82-1/2×5.2/2×20.43×0.3=-43.85KN·m剪力：计算跨度取净跨度，边跨lo=4930mm,中间跨lo=4900mm。 VA=0.394×10.98×4.93+0.447×9.45×14.93=42.15KNVBl=-(0.606×10.98×4.93+0.620×9.45×4.93)=-61.69KNVBr=0.526×10.98×4.9+0.5

14、98×9.45×4.9=55.99KNVCl=-(0.474×10.98×4.9+0.576×9.45×4.9)=-52.17KNVCr=0.500×10.98×4.9+0.591×9.45×4.9=54.27KN4、截面设计正截面承载力计算：跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算。截面h=400mm,肋宽200mm,翼缘厚度hf=80mm,截面有效高度取360mm，混凝土C25，fc=11.9N/mm2,受力钢筋级，fy=300N/mm2,K=1.2。翼缘宽度bf=l/3=5200/3=173

15、3.3mm bf=b+Sn=200+2100=2300mm取小值 bf=1733.3mmfc×bf×hf×(ho-hf/2)=11.9×1733.3×80×(360-80/2)=528KN·m >K×Mmax=1.2×48.74=58.5 KN·m属于第一类T形截面配筋计算如表三-1。表三-1s/s0.02190.20860.01340.17060.01600.02210.23660.01350.18830.0161斜截面承载力计算 hw/b=(360-80)/200=1.4<4.0

16、 0.25fcbho=0.25×11.9×200×360=214.2KN>K×Mmax=61.69×1.2=74.03KN截面尺寸满足要求 0.7ftbho=0.7×1.27×200×360=64.0KN>KVA=50.58KN<KVBl=74.03KN<KVBr=67.19KN>KVCl=62.60KN<KVCr=65.12KN Asv/s=(KV-0.7ftbho)/1.25fyvho=(74.03-64.0)/(1.25×210×360)=0.106 S

17、=57/0.106=537.7mm,s=250mmSmax=300mm sv=Asv/bs=57/(200×250)=0.11%>sv,min=0.1% Asv/s=(KV-0.7ftbho)/1.25fyvho=(67.19-64.0)/(1.25×210×360)=0.034S=57/0.034=1676.5mm,s=250mmSmax=300mmsv=Asv/bs=57/(200×250)=0.11%>sv,min=0.1%Asv/s=(KV-0.7ftbho)/1.25fyvho=(65.12-64.0)/(1.25×210

18、×360)=0.012S=57/0.012=4750mm,s=250mmSmax=300mmsv=Asv/bs=57/(200×250)=0.11%>sv,min=0.1%斜截面抗剪配筋都选用双肢箍筋6250。四、主梁设计1、计算简图主梁共三跨，其结构尺寸如图，支承长度为240mm,中间的两支承柱为400mm×400mm。图 四-1图 四-2主梁的计算跨度： b=400mm>0.05lc=0.05×6300=315mm边跨lo=1.05ln=1.05×5980=6279mm中间跨：lo=1.05ln=1.05×5900=6

19、195mm2、荷载计算 恒荷载： 次梁传来的集中荷载 Gk=7.46×5.2=38.79KN主梁自重 gk1=0.3×(0.6-0.08)×25=3.9KN/m 主梁粉刷 gk2=(0.6-0.08)×2×0.19=0.57KN/m 标准值 Gk=38.79KN gk=4.47 KN/m 设计值 G=1.05Gk=1.05×38.79=40.73KN g=1.05gk=1.05×4.47=4.69KN活荷载： 标准值 Qk=5×2.4×5.2=54.6KN 设计值 Q=1.20Qk=1.20×5

20、4.6=65.52KN3、内力计算集中荷载作用下截面弯矩和支座剪力如表四-1，均布荷载作用下的弯矩和剪力如表四-2。表 四-弯矩/KN·m剪力/KN123B45VAVBlVBr56.6243.9231.16-63.5612.1412.1430.47-50.9940.73106.4396.2085.97-51.14-51.14-51.1457.260-15.34-25.57-35.8070.6370.63-8.26-8.26-119.33-84.2679.28max163.05140.12117.13-114.782.7782.7787.73-59.25120.01min41.2818

21、.35-4.64-182.89-39-3922.21-135.7740.73表四-2弯矩/KN·m剪力/KN123B45VAVBlVBr均布荷载13.5013.506.3-179.990.904.511.42-6.933.72最不利内力设计组合如表四-3。表四-3弯矩/KN·m剪力/KN123B45VAVBlVBr集中荷载max163.05140.12117.13-114.782.7782.7787.73-59.25120.01min41.2818.35-4.64-182.89-39-3922.21-135.7740.73均布荷载13.5013.506.3-179.990.

22、904.511.42-6.933.72最不利内力max176.55153.62123.43-294.6983.6787.2799.15-66.18123.73min54.7831.851.66-362.88-39.9-34.533.63-142.744.45 弯矩包络图剪力包络图4、配筋计算纵向配筋计算：ho=h-75=600-75=525mm 第一跨跨中：M1max=176.55KN·m bf=ho/3=6195/3=2065mm fc×bf×hf×(ho-hf/2)=11.9×2065×80×(525-80/2)=953

23、.5KN·m >K×Mmax=211.86 KN·m属于第一类T形截面s =0.0318=11.9×0.0318×2065×525/300=1367.5mm2选用420+210（As=1413mm2） 第二跨跨中：M2max=87.27KN·m经计算可得As=628mm2,所以选用220（As=628mm2） 支座B：MBmin=-362.88KN·m MB=MBmin-0.025lnVBr×5.9×123.73=344.63KN·m 支座为倒T形截面，按300mm×6

24、00mm的矩形截面计算，a=75mm,ho=525mm,求得As=3753.5mm2。由第一跨弯起220和第二跨弯起220，另外加直钢筋428，则总As=3719mm2与3753mm2相差在5%内。横向配筋计算 支座B左：VBl=142.7KN hw/b=(525-80)/300=1.48<4 0.25fcbho=0.25×11.9×300×525=468.56KN>KVBl=1.2×142.7=171.24KN 截面尺寸符合要求 设沿梁全长配置10250双肢箍筋，s=250mmSmax=300mm, sv=0.21%>sv,min=0

25、.15%Vc+Vsv=0.7ftbho+1.25fyvAsvho/s=0.7×1.27×300×525+1.25×210×157/250×525 =226.56KN>KVBl=171.24KN不需要弯曲钢筋，考虑到主梁受弯，仍配弯起钢筋220。支座A： VA=99.15KN KVA=1.2×99.15=118.98KN<Vcs=226.56KN按计算不需要配弯起钢筋，支座A可能产生负弯矩，仍配弯起钢筋220。五、柱的设计fc=11.9N/mm2,fy=300N/mm2,K=1.20，NGk=66.95KN,NQk

26、=163.8KN柱承受的的轴向压力设计值 N=1.05NGk+1.20NQk=1.05×66.95+1.20×163.8=266.86KN柱截面为正方形，边长b=400mm,lo=0.7l=0.7×4500=3150mmlo/b=3150/400=7.88<8,不考虑纵向弯曲的影响，As=(KN-fcA)/fy=(1.2×266.86×1000-11.9×400×400)/300<0按最小配筋率配筋min=0.60% =As/As=As/(400×400) As=960mm2选用418（As=1017m

27、m2），排列于柱子四角。箍筋选用8250。配筋图如图五-1图 五-1、双向板配筋计算 板厚取100mm，h=l/45=4000/50=80mm<100mm，所以板厚满足条件。 1、荷载计算恒载： 12mm石灰抹底 20×0.012=0.24KN/m2 100mm厚钢筋混凝土板自重 25×0.10=2.5 KN/m2 20mm厚水泥砂浆抹灰自重 24×0.02=0.48 KN/m2 标准值 3.22 KN/m2 设计值 g=1.05×3.22=3.38 KN/m2活载：标准值 5.0 KN/m2设计值 q=1.2×5.0=6.0 KN/m2

28、 g=g+q/2=6.38 KN/m2 q=q/2=+-3.0 KN/m2 g+q=3.38+6.0=9.38 KN/m22、板内力及配筋计算对A区格 lx=ln=6.0m,ly=4.0m,ly/lx=0.67, 跨中弯矩： M1=(K1gl²+K2ql²) =11.98KN·m M2=(K3gl²+K4ql²) 5.38KN·m M1v=M1+vM2 =12.88KN·m M1v=M1+vM2 =7.38 KN·m 支座弯矩: M1=K1(g+q)l²=-34.58KN·m , M1=K1(g

29、+q)l²=0 M2=K1(g+q)l²=0 M2=K1(g+q)l²=-26.14KN·m同理可得B区格，截面弯矩计算表（M的单位为KN·m）如表1表1 截面A区B区lx 6.0 6.0ly4.03.87Ly/lx0.670.645M10.0447×6.38×6.0×6.0+0.0159××3.0×6.0×6.0=11.980.0336×6.38×6.0×6.0+0.076×3.0×6.0×6.0=16.61M20

30、.0102×6.38×6.0×6.0+0.0281××3.0×6.0×6.0=5.380.0074×6.38×6.0×6.0+0.0268×3.0×6.0×6.0=4.59M1vM1+1/6 M2 = 12.88M1+1/6 M2 = 17.38M2vM2+1/6 M1= 7.38M2+1/6 M1= 7.36M1-0.01024×9.38×6.0×6.0=-34.58-0.0776×9.38×6.0×6.0=-26.20M10-26.20M200M2-0.074×9.38××6.0×6.0=-26.14