合肥工业大学给排水工程结构课程设计

合肥工业大学给水排水专业课程设计 22/22材料指标及梁、板截面尺寸C30混凝土 fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2 ftk=2.01N/mm2,Ec=3.0×104N/mm2HPB235级钢筋 fy=210N/mm2,Es=2.1×105N/mm2HRB400级钢筋 fy=360N/mm2,Es=2.0×105N/mm2钢筋混凝土： 重度标准值为25kN/m3覆土： 重度标准值为18kN/m3砂浆抹面层： 重度标准值为20kN/m3板厚采用120mm，次梁采用b×h=200×450mm，主梁采用b×h=250×650mm。图1顶盖结构布置图板的设计荷载计算值恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数因qk=6kN/m2>4kN/m2,故γQ=1.3覆土重 1.2×18×0.5=10.8kN/m2板自重 1.2×25×0.12=3.6kN/m2抹面重 1.2×20×0.02=0.48kN/m2恒载 g=14.88kN/m2活载 q=1.3×6=7.8kN/m2总荷载 g+q=14.88+7.8=22.68kN/m2 q/g=7.8/14.88=0.52<3考虑梁板整体性对内力计算的影响，调整后的折算荷载为 g′=g+q/2=14.88+7.8/2=18.78kN/m2 q′=q/2=7.8/2=3.9kN/m2取1m宽板带进行计算，故计算单元上每延米荷载即为g′=18.78kN/m，q′=3.9kN/m计算简图（图2）计算跨度：边跨=+b/2=1900+100=2000mm中跨=+b=1800+200=2000mm图2板的计算简图由于端支座近似取为简支，故此处计算跨度偏小，可取至壁板内边缘，以适当考虑端支座弹性固定对第一跨跨中弯矩，以及第一内支座负弯矩的影响。内力计算由于/=4.55/2.00=2.275>2.0，2.0</<3.0,这里按单向连续板设计，可把沿长向的构造钢筋加强。连续板实际为15跨，利用五跨连续梁的内力系数表进行内力计算。跨中弯矩M1max=（0.078×18.78+0.100×3.9）×2.002=7.42kN·mM2max=（0.033×18.78+0.079×3.9）×2.002=3.71kN·mM3max=（0.046×18.78+0.086×3.9）×2.002=4.78kN·m支座弯矩MBmax=－（0.105×18.78+0.119×3.9）×2.002=－9.74kN·mMCmax=－（0.079×18.78+0.111×3.9）×2.002=－7.67kN·m求支座边缘弯矩：在支座B处在支座C处配筋计算板厚h=120mm，顶板钢筋净保护层厚度应取35mm，故h0=120－40=80mm。板正截面承载力计算结果见表1。截面边跨跨中第一内支座第二跨跨中中间支座中间跨中M（kN·m）7.42-7.473.71-5.404.78=M/fcbh0020.0840.0820.0410.0590.0520.9580.9570.9790.9700.973As=M/h0ffy(mm22)461.0464.6225.6331.4292.4选用钢筋8@1008@1008@1208@1208@120实际配筋面积(mmm2)503503402402402配筋率（%）0.560.560.450.450.45表1板的配筋计算裂缝宽度验算。第一跨跨中： 按荷载长期效应组合计算的第一跨跨中最大弯矩，为用折算恒载准永久值gq′和折算活载准永久值qq′计算的第一跨跨中最大弯矩，=12.4+0.3=12.7kN/m,=0.3kN/mMq=（0.078×12.7+0.100×0.3）×2.12=4.500kN/m满足要求。挠度验算现已知第一跨跨中，按荷载效应标准组合计算的最大弯矩Mk=6.0kN•m，按荷载效应准永久值组合计算所得跨中最大弯矩为Mq=（0.078×12.7+0.100×0.3）×2.12=4.50kN/m第一跨跨中挠度按简支梁用叠加法计算，即由简支梁在均布荷载作用下的跨中挠度和简支梁在右端支座负弯矩MB（MB由求第一跨跨中最大正弯矩时的荷载布置算得，MB=－6.367kN•m）作用下的跨中挠度叠加而成。所得跨中挠度近似认为是最大挠度，由此引起的误差忽略不计，则所以满足要求.次梁的设计荷载计算板传来恒载设计值14.88×2.0=29.76kN/m次梁自重设计值1.2×25×0.2×（0.45－0.12）=1.98kN/m恒载g=29.76+1.98=31.74kN/m活荷载q=1.3×6×2.0=15.6kN/m总荷载g+q=47.34kN/mq/g=15.6/31.74=0.49<3考虑主梁抗扭刚度的影响，调整后的折算荷载为g′=g+q/4=31.74+15.6/4=35.64kN/m q′=3q/4=3×15.6/4=11.7kN/m计算简图图2次梁计算简图主梁截面尺寸为250×650mm。计算跨度：边跨=+a/2+b/2=4325+100+125=4550mm中跨=+b=4300+250=4550mm内力计算按四跨连续梁内力系数表，计算跨中及支座弯矩以及各支座左右两侧的剪力。跨中弯矩M1max=（0.077×35.64+0.100×11.7）×4.552=81.04kN·mM2max=（0.036×35.64+0.081×11.7）×4.552=46.18kN·m支座弯矩MBmax=－（0.107×35.64+0.121×11.7）×4.552=－108.26kN·mMCmax=－（0.071×35.64+0.107×11.7）×4.552=－78.30kN·mB支座边缘处弯矩C支座边缘处弯矩A支座右侧剪力VAmax=0.393×35.64×4.55+0.446×11.7×4.55=87.47kNA支座右边缘剪力B支座左侧剪力B支座左侧边缘剪力B支座右侧剪力B支座右侧边缘剪力C支座左侧剪力C支座左侧边缘剪力正截面承载力计算梁跨中按T形截面计算。其翼缘宽取下面两项中的较小值=/3=4.55/3=1.52m=b+sn=0.2+1.8=2.0m故取顶盖梁、柱钢筋净保护层厚取35mm，故跨中T形截面的有效高度h0=450－45=405mm（按一排钢筋考虑）支座处按矩形截面计算，其有效高度h0=450－70=380mm（按二排钢筋考虑）。次梁正截面承载力计算结果见表2表2次梁正截面配筋计算截面1B2C弯矩（kN·m）81.04-94.8046.18－64.84截面类型第一类T形矩形第一类T形矩形h0（mm）405380405380=M/fcbh0020.230.16=M/fch0220.02320.01270.9880.8670.9930.912As=M/h0fy((mm2)562.58799.29318.97519.71选用钢筋512712214212/214实际配筋面积(mmm2)565791308565配筋率ρ（%）0.6010.8880.3260.937斜截面承载力计算次梁剪力全部由箍筋承担，斜截面承载力计算结果见表3表3次梁箍筋计算截面AB左B右C左V（kN）82.74125.52113.1099.720.25fcbhh0（kN）271.7＞V271.7＞V271.7＞V271.7＞V0.7ftbh00（kN）76.08<V76.08<V76.08<V76.08＜V箍筋肢数、直径28282828Asv=nAsv111011011011011506.7202.9271.06424.49实际配箍间距（mmm）200200200200是否需要配弯筋否否否否裂缝宽度验算 次梁折算恒载准永久值=26.75kN/m,折算活载准永久值qq′=0..9kN/m第一跨跨中：Mq=（0.077×26.75+0.100×0.9）×4.552=44.51kN/m满足要求。同理,其它支座,跨中均满足要求.挠度验算现已知第一跨跨中，按荷载效应标准组合计算的最大弯矩Mk=65.58kN•m，按荷载效应准永久值组合计算所得跨中最大弯矩为Mq=（0.077×29.45+0.100×0.9）×4.552=44.51kN/m第一跨跨跨中挠度按简简支梁用叠加加法计算，即即由简支梁在在均布荷载作作用下的跨中中挠度和简支支梁在右端支支座负弯矩MMB（MB由求第一跨跨跨中最大正正弯矩时的荷荷载布置算得得，MB=－(0.107×299.45+00.054×9)×4.5552=－75.300kN•m）作用下的的跨中挠度叠叠加而成。所所得跨中挠度度近似认为是是最大挠度，由由此引起的误误差忽略不计计，则主梁的设计荷载的计算。次梁传来恒载载设计值 31.744×4.55==144.442kN主梁自重设计计值 1.2×00.25×（0.65--0.12）×2.000×25=88.35kNN恒载 G=1522.77kNN次梁传来的活活载设计值 Q=15.66×4.55==70.988kN计算简图图3主梁计计算简图柱子截面尺寸4000×4000mm计算跨度边跨：：==6.1mm中跨：==6.0mm内力计算弯矩设计值及包络络图中跨及C支座M==k1G+k2Q=k1×152.777×6.000+k2×70.988×6.000=916..62k1+425.888k2边跨 M=k1GG+k2Q=k1×152.777×6.110+k2×70.988×6.100=931..9k1+432.9978k2B支座M=k11G+k2Q=k1×152.777×6.005+k2×70.988×6.05=924.226k1+429.443k表4主梁弯矩计计算序号截面计算简图1a1bB2a2bC3a3bk1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2M1aM1bMBM2aM2bMCM3aM3b①0.2400.146-0.2810.0760.100-0.2110.1230.123223.7136.1-259.769.790.7-193.4112.7112.7②0.2870.240-0.140-0.129-0.117-0.1050.2280.228124.3103.9-60.1-54.9-49.8-44.797.197.1③-0.047-0.094-0.1400.2050.216-0.105-0.105-0.105-20.3-40.7-60.187.392.0-44.7-44.7-44.7④0.2270.121-0.3190.1020.189-0.057-0.078-0.09898.352.4-137.043.480.5-24.3-33.2-41.7⑤-0.031-0.062-0.0930.1730.105-0.2970.1170.198-13.4-26.8-39.973.744.7-126.549.884.3①+②348.0240-319.814.840.9-238.1209.8209.8①+③203.495.4-319.8157182.7-238.16868+④322188.5-396.7113.1171.2-217.779.571①+⑤210.3109.3-299.6143.4135.4-219.9162.5197图4主梁弯弯矩包络图剪力设计值及包络络图 V=k33G+k4Q=152..77k3+70.988k4主梁剪力具体计算算结果见表55，剪力包络络图见图表5主梁剪力力计算序号截面计算简图AB左B右C左C右k3或k4k3或k4k3或k4k3或k4k3或k4①0.719-1.2811.070-0.9301.000109.8-195.7163.5-142.1152.77②0.860-1.1400.0350.0351.00061-80.92.52.570.98③-0.140-0.1400.035-0.9650-9.9-9.973.5-68.50④0.681-1.3191.262-0.738-0.06148.3-93.689.6-52.4-4.3⑤-0.093-0.0930.796-1.2041.243-6.6-6.656.5-85.588.2+②170.8-276.6166-139.6223.75①+③99.9-205.6237-152.77152.77①+④158.1-289.3253.1-194.5148.47①+⑤103.2-202.3220-227.6240.97正截面承载力计算算各跨跨中按T形截截面计算，其其翼缘宽度取取下面两项的的中的较小值值。=6..05/3==2.02mm故取第一跨跨中的截截面有效高度度，按两排钢筋筋考虑，则第二,三跨跨中的截面有效效高度，按一排钢筋考虑虑，则B、C支座按矩形截面计计算，其截面面有效高度为为各支座截面的配筋筋，应按支座座边缘处的弯弯矩值计算。在B支座边缘处在C支座边缘处计算结果见表6表6主梁正截截面配筋计算算截面1B2C3弯矩（kN·m）348-351.95182.7－275.15209.8截面类型第一类T形矩形第一类T形矩形第一类T形h0（mm）580560605560405=M/fcbh0020.3140.245=M/fch0220.0360.0170.0200.9820.8040.9910.8570.991As=M/h0fy((mm2)1696.82171.4851.11592.6973.2选用钢筋318+320818118+220520418实际配筋面积(mmm2515701017配筋率ρ（%）1.071.480.511.160.63斜截面承载力计算算主梁所需的箍筋计计算见表7表7主梁箍筋筋计算截面AB左B右C左C右V（kN）170.8289.3253.1227.6241.00.25fcbhh0（kN）518.34＞VV500.5＞V500.5＞V500.5＞V500.5＞V0.7ftbh00（kN）145.15<VV140.14<VV140.14<VV140.14<VV140.14<VV箍筋肢数、直径2828282828Asv=nAsv11101101101101101595.2799.13130.98169.20151.52实际配箍间距（mmm）150150150150150是否需要配弯筋否是是否否由表7可以看出，当当配28@1500的箍筋时，对对支座A和支座B斜截面受剪剪均能满足要要求，但对支支座B的左侧应设设置弯起钢筋筋，左侧每排排弯起钢筋的的面积为选取118，裂缝宽度验算荷载准永久值第一跨跨中M1q=（0.2440×+0.2887×）×6.10＝195.994kN•m第二跨跨中M2q=（0.1000×+0