水工钢筋混凝土结构课程设计示例

1、设计某水电站生产副厂房楼盖，采用现浇钢筋混凝土梁板结构，其平面尺寸为27.3m×19.8m，结构按单向板布置，如图所示。（1）楼面做法：20mm水泥砂浆面层；钢筋混凝土现浇板；12mm纸筋灰抹底。（2）楼面均布活荷载标准值：7。（3）材料：混凝土强度等级C25；梁内受力主筋为HRB335级钢筋；其它为HPB235级钢筋。（4）该厂房为3级水工建筑物，结构安全级别为II级。二、楼面梁格布置和构件截面尺寸楼面梁格布置见图。采用横向承重方案，即主梁横向布置，次梁纵向布置。按照工程经验：主梁间距L16.0m，次梁间距L22.0m.柱：截面为b×h350mm×350mm，主

2、网尺寸：6.0m×6.0m。主梁间距L16.0m，次梁间距L22.0m.柱：截面为b×h350mm×350mm主梁间距L16.0m，次梁间距L22.0m.柱：截面为b×h350mm×350mm，主网尺寸：6.0m×6.0m。主梁间距L16.0m，次梁间距L22.0m.柱：截面为b×h350mm×350mm，主网尺寸：6.0m×6.0m。主梁间距L16.0m，次梁间距L22.0m.柱：截面为b×h350mm×350mm，主网尺寸：6.0m×6.0m。板的跨度以1.52.8m为宜

3、，次梁跨度以4.06.0m为宜，主梁跨度以5.08.0m为宜，特拟定主梁跨度为7.2m，次梁跨度为5.46m，主梁每跨跨内布置两根次梁，板的跨度为2.2m。此时板的长短跨之比为>2，可按单向板设计，但按规范规定，应沿长边方向布置足够的构造钢筋。估计梁、板截面尺寸：考虑刚度要求，连续板的板厚不小于，对工业建筑的楼板，要求，故取板厚。次梁的截面高度根据一般要求：，取；截面宽度 ，取。主梁的截面高度，取，截面宽度 ，取。承重墙厚370，估计柱截面三、板的设计(一)计算简图板为6跨连续板，结构尺寸如图a所示。为便于用表格计算，计算简图按五跨考虑，如图b所示。（a） 结构尺寸(b)计算简图图板的结

4、构尺寸与计算简图次梁截面尺寸，板在墙上支承宽度为120。板的计算跨度确定：边跨的计算跨度：因板厚小于端支承宽度，所以中间跨的计算跨度：因所以 (二)荷载计算取宽为1m的板带计算：恒荷载：板自重 20mm水泥砂浆面层 12mm纸筋灰抹底 标准值 设计值 活荷载：标准值 设计值 考虑次梁对板的转动约束，折算荷载为： （三）内力计算按弹性方法计算，由于边跨与中间跨相差不到10%，可采用等跨表格系数计算内力。查附录六得弯矩系数、，弯矩计算值为1跨中弯矩边跨中间跨2支座弯矩3支座边缘弯矩(四)截面设计板厚为80mm，板截面有效高度=80-25=55mm，混凝土C25，；HPB235级钢筋，；钢筋混凝土结

5、构，结构安全系数。配筋计算见表9-6，板的配筋采用弯起式。表 板配筋计算表截面1B2C3边板带中板带边板带中板带边板带中板带弯矩设计值M(kN.m)4.314.432.210.8*2.713.560.8*3.563.270.8*3.270.1440.1480.0900.0720.1190.0950.1090.0870.1560.1600.0950.0750.1270.1000.1160.091486500296234395311360285选用钢筋()边板带8/10130(495)8/10130(495)6/8130(302)-8130(387)-8130(387)-中板带8/10130(49

6、5)8/10130(495)-6/8130(302)-6130(302)-6/8130(302)注：1）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%。2）为了施工中钢筋不易被踩下，支座上部承受负弯矩的钢筋直径一般不宜小于8mm，受力钢筋的间距不宜大于200mm。3）(五)板配筋详图在板的配筋详图中，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：在单向板肋形结构中，板中单位长度上的分布钢筋截面面积不宜小于单位长度上的受力钢筋截面面积的15%，约为75，并且不宜小于该方向板截面面积的0.15%()

7、。故选用6200，141。（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，即/7 。直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm。同时单位长度内的总截面面积不宜小于板中单位长度内受力钢筋截面面积的1/3，约为170，故选用8200，251，延伸长度取310mm。(3)板角构造钢筋。在两边嵌固于墙内的板角部分，应配置双向上部构造钢筋，该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，即mm，取 8200。(4)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

8、小于板中单位宽度上受力钢筋截面面积的1/3。约为170，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/42200/4=550 mm，取8200，251。(5)板支承周边的上部构造钢筋。对与支承结构整体浇筑的现浇混凝土板，应沿支承周边配置垂直于板边的上部构造钢筋，其直径不宜小于8mm，间距不大宜于200mm。其截面面积不小于板跨中相应方向纵向钢筋截面面积的1/3，约170，该钢筋自梁边伸入板内的长度，在单向板中不宜小于受力方向板计算跨度的1/5，约为22005440mm。四、次梁设计(一)计算简图次梁为5跨连续梁，其结构尺寸如图a所示，次梁在砖墙上支承宽度为240mm，主梁截

9、面为300mm×700mm，次梁的跨长如图b所示。取计算跨度为：边跨 取中间跨计算跨度： 因所以 (a) 结构尺寸(b) 计算简图图次梁的结构尺寸与计算简图（二）荷载计算恒荷载：由板传来次梁自重次梁粉刷 标准值设计值活荷载标准值设计值考虑到主梁对次梁的转动约束，折算荷载为 （三）内力计算按弹性计算，采用等跨表格计算；查附录六可得内力系数、和、，由此按下列公式计算：弯矩计算值为 剪力计算值1弯矩跨中弯矩： 支座弯矩：支座边缘弯矩2剪力计算跨度取净跨度：边跨，中间跨。（四）截面计算 1正截面受弯承载力计算 跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算。截面，肋宽，翼缘厚度，截面有效高度410m

10、m。混凝土C25，；受力钢筋HRB335级；结构安全系数。跨中T形截面类型判别：边跨翼缘计算宽度<取中间跨翼缘计算宽度<取 属于第一类T形截面。正截面配筋计算见表97。表 次梁正截面配筋计算表截面1B2C3弯矩设计值M(kN.m)70.2776.6944.1263.3451.39410410410410410或1820220180622018060.0230.2090.0150.1730.0170.0240.2370.0150.1910.017694849434683506选用钢筋()218+116(710)218+216 (911)118+116 (455)218+116(710

11、)218(509)注：表 次梁斜截面配筋计算表截面边支座B支座（左）B支座（右）中间支座（左）中间支座(右)剪力设计值N(kN)56.9582.7975.6770.8173.52KV68.3499.3490.8084.9788.23(mm)410410410410410(kN)268.345>KV268.345>KV268.345>KV268.345>KV268.345>KV(kN)80.19>KV80.19<KV80.19<KV80.19<KV80.19<KV选用箍筋（直径）66666-3185741273757实配箍筋间距(mm)

12、170170170170170116116116116116-弯起钢筋选择()弯起点距支座边缘距离(mm)弯起上点处剪力设计值(kN)是否需第二弯起钢筋2斜截面受剪承载力计算截面尺寸验算：截面尺寸满足要求。故除支座A外，其他支座需要进行斜截面受剪承载力计算。横向钢筋计算：设箍筋选用6170双肢箍筋：配箍率 满足I级钢筋配箍率的规定。（五）次梁配筋详图次梁的配筋及构造如图所示。跨中受力钢筋按构造要求选用3根，其中，两根设于梁角兼作架立筋，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。五、主梁设计(一)

13、计算简图主梁共三跨，其结构尺寸如图a所示。梁两端支承在墙上，支承长度为370mm，中间支承在的柱上，主梁线刚度柱线刚度考虑现浇楼板的作用，主梁的实际刚度为单独梁刚度的2倍，所以，故梁的线刚度与柱的线刚度之比大于4，可视为中部铰支的两跨连续梁，计算简图如图b所示。边跨计算跨度取小值中间跨计算跨度：因所以 （二）荷载计算为简化计算，将主梁2.2m长的自重亦按集中荷载考虑。1恒荷载 次梁传来的集中荷载：主梁自重：主梁粉刷：标准值：设计值：2活荷载 标准值：设计值： （三）内力计算 按弹性方法计算。查附录八可得弯矩和剪力系数、。 弯矩计算值为； 剪力计算值为表 主梁弯矩计算项次荷载简图10.24483

14、.370.15552.96-0.267-90.360.06722.450.06722.45-0.267-90.3620.289153.60.244130.22-0.133-70.02-0.133-69.34-0.133-69.34-0.133-70.023-0.044-23.39-0.089-47.3-0.133-70.020.200104.260.200104.26-0.133-70.0240.229121.710.12566.97-0.311-163.720.09650.050.17088.62-0.089-46.855-0.030-15.94-0.059-31.36-0.089-46.8

15、50.17088.620.09650.05-0.311-163.721+2236.97183.18-160.38-46.89-46.89-160.381+359.985.66-160.38126.71126.71-160.381+4205.08119.93-254.0872.5111.07-137.211+567.4321.6-137.21111.0772.5-254.0859.985.66-254.08-46.89-46.89-254.08236.97183.18-137.21126.71126.71-137.21表 主梁剪力计算项次荷载简图10.73337.73-1.267-65.231.

16、00051.4820.86669.35-1.134-90.810030.68955.18-1.311-104.981.22297.864-0.089-7.13-0.089-7.130.77862.301+2107.08 -156.04 51.48 1+392.91 -170.21 149.34 1+430.61 -72.35 113.78 107.08-170.21149.3430.61-72.3551.48主梁的内力包络图如图所示。（a）弯矩包络图（b）剪力包络图（四）截面设计1正截面受弯承载力计算 受力钢筋HRB335级；混凝土C25，；结构安全系数。跨中按T形截面计算，钢筋按一排布置，。

17、 跨中T形截面类型判别：翼缘计算宽度边跨，中间跨取较小值，即和 属于第一类T形截面。支座按矩形截面计算，肋宽，钢筋按两排布置，则。 主梁正截面配筋计算见表98。表 主梁正截面配筋计算表截面1B中跨跨内弯矩设计值M(kN.m)236.97-254.08126.71-46.8940804040660620660660或221230021703001305.61280.80.0250.2220.0140.0360.0250.2550.0140.03714541878773290选用钢筋()325(1473)425(1964)318(763) 注：支座；。2斜截面受剪承载力计算截面尺寸验算：截面尺寸满足要求。故支座B需按计算配置横向钢筋。设箍筋选用6150双肢箍筋：配箍率 满足HPB235级钢筋配箍率的规