水工钢筋设计计算说明书

第一章 设计资料一、设计题目某钢筋混凝土楼盖设计二、设计资料（1） 楼层平面如任务书附图所示。结构横向长 L1=19.8m，结构纵向长 L2=25m。楼梯位于该层平面的外部，本设计不予考虑。楼盖采用整体式单向板肋形结构。（2） 该建筑位于非地震区。（3） 建筑物安全级别为二级。（4） 结构环境类别为一级。（5） 建筑材料等级：混凝土强度等级为梁、板为 C20 混凝土；钢筋：板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋为级；梁中受力钢筋为级。（6） 荷载：钢筋混凝土容重为 25kN/m3。楼面面层为 20mm 厚水泥砂浆抹面（容重为22kN/m3） ，梁板天花为 15mm 厚混合砂浆粉底容重为 17kN/m3；楼面活荷载标准值为 5.0kN/m2。（7） 结构平面布置及初估尺寸：板的支承长度为 120mm，梁的支承长度为 240mm。主梁沿房屋的横（纵）向布置。板厚 h=60120mm。次梁：高 h=(1/181/12)L m，宽 b=(1/3.51/2)h mm，间距 l1=2.2m。主梁：高 h=(1/141/8)L mm，宽 b=(1/3.51/2)h mm，间距 l2=5.0m。柱：bh=400mm400mm，柱网尺寸为 6.6m5.0m。（8） 使用要求：梁、板允许扰度、最大裂缝宽度允许值见书本附录。（9） 采用的规范：水工混凝土结构设计规范（SL/T191-96） ，建筑结构荷载设计规范。三、设计要求在规定的时间内，独立完成以下成果：（1） 设计计算书一份。包括：计算依据的资料，计算假定、计算简图；板、次梁、主梁的计算，并附有配筋草图。a、结构平面布置图：柱网、主梁、次梁及板的布置b、板的强度计算和配筋（按弹性理论计算）c、次梁强度计算和配筋（按弹性理论计算）d、主梁强度计算和配筋（按弹性理论计算）计算书要求内容完整、数据正确、书写工整、装订成册。（2） 施工图。包括：a、结构平面布置图（1：200）b、板的配筋图（1：50）c、次梁的配筋图（1：50；1：25）d、主梁的配筋图（1：50；1：25）及弯矩 M、剪力 V 内力包络图及抵抗弯矩图。e、钢筋明细表及图纸说明图纸要求布局合理，线条粗细分明，字体工整，符号、尺寸、说明齐全，符合制图规范要求，图纸统一用 A3。第二章 设计计算书一、平面结构布置由查表得 C20 混凝土： 2210./,1.0/ctfNmfNm455tkcE由查表得级钢筋： 25210/,.10/y sf二级钢筋： 3sNmNm按弹性理论计算板、次梁和主梁。1、主梁的跨度为 6.6m,次梁的跨度为 5.0m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.2m。楼盖结构布置如图 2.1.1 所示。图 2.1.12、 确定板厚根据构造要求，板厚 ，选取 。6012hmmh803、 确定次梁的截面尺寸次梁截面高度应满足 5(8)(240)1L取 。mh40次梁截面宽度应满足 40(1/3./2)()3.bh取 。b24、 确定主梁的截面尺寸主梁截面高度应满足 6(/4/8)(47083)14hLm取 。mh650主梁截面宽度应满足 50(1/3.5/2)(19)3.2bh取 。b3二、板的设计该建筑物安全级别为级，结构重要性系数 ；按正常运行状况设计，设计01.状况属持久状况，设计状况系数 。1.承载能力极限状态计算时的结构系数 ，根据水工混凝土结构设计规范.2d取永久荷载分项系数 ，可变荷载分项系数 。.05G 1.0Q1、计算简图的绘制。（1）次梁截面尺寸为 。240bhm结构平面布置，板的几何尺寸如图 2.2.1 所示。图 2.2.1 板的剖面图（单位 mm）（2）取 1m 板宽作为计算单元，各跨的计算跨度为中间跨： 02.clm边跨： 00.8.21.912nhbl m由以上数值得计算简图，如图 2.2.2 所示。且边跨与中间跨相差： .%3.60故可按等跨连续梁计算。图 2.2.2 板的计算简图（单位 mm）2、荷载计算。取单宽的板带计算。板自重： 10.825.0kNm楼面面层： 4梁板天花： .7.k恒荷载标准值： 2025.69kgNm恒荷载设计值： 1.83Gk活荷载标准值: kqk活荷载设计值： .2506.QNm设计总荷载： .83.gk折算恒荷载： 832q折算活荷载: 6.0 kNm3、内力计算。弯矩： 其中 由查表得出。22010Mglql1,边跨： 205.836.l k2 48qNm中间跨： 2205.83.gl kNm 145qB 支座： 220.()7.0l k3Nm板的弯矩计算如表 2.2.1 所示。表 2.2.1 板的弯矩计算项次 计算简图 1MB2CM3 0.7824.056.390.7.461 .135 .8523 0.7915 .67 0.16minM组合值 -4.53 -3.84 ax组合值 3.39 2.08 2.534、截面设计及配筋。，取 。板的配筋计算如表 2.2.2 所示。10bm08260hm考虑支座的影响： CbMV00.3.9722BCVkN表 2.2.2 板的配筋计算截面 1 B 2 C 3平面图中的位置 AD AD AD AD AD02Vb 0.97 0.97 0CM3.39 3.56 2.08 2.87 2.5320dscfbh0.113 0.119 0.069 0.096 0.0841s0.120 0.127 0.072 0.101 0.0880csyfA342.9 362.9 205.7 288.6 251.4选配钢筋 120120820120820实用钢筋 393 393 251 393 2515、确定各种构造钢筋。（1）与受力钢筋垂直的分布钢筋分布钢筋放在受力筋的内侧，以保证受力钢筋有足够的有效高度。单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的 15，且每米长度内不少于 3 根，直径不宜小于 5mm。因此选用分布钢筋 。620（2）与主梁垂直的附加负筋板与主梁梁肋连接处实际上也会产生一定的负弯矩，计算时却没有考虑。板的受力钢筋又与主梁平行布置，故应在与主梁连接处板的顶面，沿与主梁垂直方向配置附加钢筋。其数量在每米板宽内不少于 5 根直径 5 根直径 6mm 以上的钢筋，也不少于板中受力钢筋面积的 1/3，这种钢筋伸过主梁边缘的距离不小于板跨度的 1/4。即实际选配构造钢筋为 ，伸过主梁边缘 ,选为 600mm。62020/4m（3）与承重墙垂直的附加负筋板边嵌固于砖墙内的板，计算时按简支考虑，但实际上在支承处的板顶面应增设附加钢筋，其数量是每米宽度内配置 5 根直径 6mm 的钢筋（包括弯起钢筋在内） ，伸出支座边界的长度不小于 ，取伸出长度为 300mm。1/720/86nl（4）板角区域内的附加负筋在墙角附近，板顶面常发生于墙大约成 45角的裂缝，故在跨度范围内，板顶面应配置构造钢筋网，直径为 。1/420/5nlm 6三、次梁设计1、计算简图的绘制。（1）主梁截面尺寸为： 3065bhm结构平面布置，次梁的几何尺寸如图 2.3.1 所示。图 2.3.1 次梁的几何尺寸与支承情况（单位 mm）（2）各跨的计算跨度为中间跨计算跨长： 05.clm边跨计算跨长： 0.31.021.254.75nbl m取 ，跨长相等，按等跨连续梁计算。05.lm计算简图如图 2.3.2 所示。图 2.3.2 次梁的计算简图（单位 mm）2、荷载计算。板传来的恒荷载标准值： 2.695.29/kNm次梁自重标准值： 0(4.08)1.6/次梁梁侧抹灰标准值： 17. 3k恒荷载标准值： 5927.9/kgN恒荷载设计值： 068Gkm活荷载标准值: 5.021./kqkNm活荷载设计值： 03.2/Q设计总荷载： 8.77gk折算恒荷载： 1/4qNm折算活荷载： 39.0k3、内力计算。（1）弯矩计算。其中 由查表得出。22010Mglql1,.37584.kNm2209ql次梁弯矩计算如表 2.3.1 所示。表 2.3.1 次梁弯矩计算表项次 计算简图 1MB2CM3 0.782.059.380.7946.18 .1475 .520 0.7915 .294 0.1274minM组合值 -59.30 -49.93 ax组合值 46.92 28.93 34.12再考虑支座的影响： 02CbMV01.750.26.5B kNm59.364428Ck（3） 剪力计算。其中 由查表得出。1nnVglql1,A 支座： .3745.78kN9063nqlB 支座： 01. .12gk47 48nl NC 支座： .305.k94763nql剪力计算见表 2.3.2.表 2.3.2 次梁剪力计算表项次 计算简图 AVlBrBVlCrV 0.39421.60.5280.473.526 .7093 .62084.5971 0.2694.517minV组合值 -61.43 -52.27 maxV组合值 42.12 56.11 54.224、截面设计及配筋。（1）正截面受弯承载力计算。次梁跨中截面按 T 形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面两者的较小值： 051.6732.ffnlbms故取 .f04356,80,fhhb判别各跨中 T 形截面的类型：01180()7(365)1.32. 2fcfdb kNm大于表中各弯矩值，故各跨中截面均按第一类 T 形截面计算， ；支座处670fb截面按矩形截面计算， ；支座与跨中截面均按一排钢筋考虑，取bm。0365hm次梁的正截面承载力计算如表 2.3.3 所示； 表 2.3.3 次梁的正截面承载力计算截面 1 B 2 C 3M46.92 -59.30 28.93 -49.93 34.1220dscfbh0.025 0.267 0.016 0.225 0.0181s0.025 0.317 0.016 0.258 0.0180csyfA491.6 746.5 314.6 607.5 353.9选配钢筋 218 318 216 316 216实用钢筋 509 763 402 603 402（2）斜截面受剪承载力计算。220,365,10/,10/cyvbmhfNmfNm腹筋仅配置箍筋，次梁的斜截面承载力计算如表 2.3.4 所示。表 2.3.4 次梁的斜截面承载力计算截面 A B 左 B 右 C 左 C 右dV50.54 -73.72 67.33 -62.72 65.060.25cfbh182.50 dV182.50 d182.50 dV182.50 d182.50 dV751.10 51.10 dV87.25 d87.25 dV87.25 d87.25 dV5、 确定各种构造钢筋次梁的跨度为 5m，按构造规定，当梁跨度为 46m 时，架立钢筋的直径不宜小于 8mm，因此选用架立钢筋 。210四、主梁设计1、 计算简图的绘制（1）柱的截面尺寸为 。4bhm结构平面布置，主梁的几何尺寸如图 2.4.1 所示。图 2.4.1 主梁的几何尺寸及支承情况（单位 mm）（2）由于主梁线刚度较刚度大得多，故主梁中间支座按铰支承考虑。主梁支承在砖墙上，支承长度为 240mm。计算跨度分别为：中跨： 06.clm边跨： 0.41.0251.256.86nbl m故取小值 。l计算简图如图 2.4.2 所示。图 2.4.2 主梁计算简图（单位 mm）2、 荷载计算由次梁传来的集中荷载 ：*kG7.6950.74kN主梁自重：次梁间距 2.2m，可将主梁每 2.2m 为一段折算成集中荷载计算：2(.8).329.05k梁侧抹灰： 0.65.17.64N恒荷载标准值： 7490648kGk恒荷载设计值： 183.k活荷载标准值： kQ活荷载设计值： .206.79.20N设计总荷载： 38413.4Gk3、 内力计算（1）主梁弯矩计算：其中 由查表得出。010MlQl1,063.8421.34Gl kNm7957Q主梁弯矩计算如表 2.4.1 所示。表 2.4.1 主梁弯矩计算表项次 计算简图 1MaBM2 0.24865.17 0.26715.083 .91507127.90 .692.1 .423-128.24 0.35.014 0.91765.16 .627.86minM组合值 125.81 -63.07 -275.07 -41.29ax组合值 253.88 193.07 -182.02 132.77（2）主梁剪力计算： 其中 由表查出。1VGQ1,主梁剪力计算表如表 2.4.2 所示。表 2.4.2 主梁剪力计算表项次 计算简图 AVlBrBV 0.734691.278.0634 .5.10 0.68947.3.29678minV组合值 101.36 -184.72 63.84ax组合值 115.38 -170.70 160.62主梁的弯矩包络图 2.4.3 和剪力包络图 2.4.4。图 2.4.3 主梁弯矩包络图（单位 kN.m）图 2.4.4 主梁的剪力包络图（单位 kN）4、 截面设计主梁跨中截面在正弯矩作用下按 T 形截面计算，其翼缘宽度取下列值的较小值：06. 23flbmfns故取 ，并取 。2.0fbm06531hm判断跨中截面 T 形截面的类型： 01 80()02(615)43.2. 2fcfd kNm大于表中任一弯矩值，故属于第一类 T 形截面。主梁支座截面及在负弯矩作用下的跨中截面按矩形截面来计算。取 065780hm主梁正截面及斜截面配筋计算分别如表 2.4.3 和表 2.4.4 所示。表 2.4.3 主梁的正截面承载力计算截面 1 B 2M253.88 -275.07 132.770/2Vb 28.61 253.88 246.46 132.7720/()sdcfh0.0412 0.293 0.01911s0.0421 0.3566 0.01930/scyAfbf1733 2002 842选配钢筋 422218 422218 418实用钢筋 2030 2030 1018,端部支座 A 取 ，B 支座负筋为双排，取 。30bm0615hm058hm表 2.4.4 主梁的斜截面承载力计算截面 A B（左） B（右）dV138.46 221.66 192.740.25cfbh461.25 dV435.00 d435.00 dV7129.15 dV198.69 dV()/(in4)sbdsA105选配弯起钢筋 118实配弯起钢筋面积 254.55、 构造配筋确定主梁的跨度为 6.6m，当梁的跨度6m 时，架立筋直径不宜小于 10mm，故设置主梁架立筋选用 。21梁高 650mm，为防止由于温度变形及混凝土收缩等原因在梁中部产生竖向裂缝，在梁的两侧设置一根直径为 12mm 的腰筋。两侧腰筋之间用拉筋连系起来，拉筋选用。140在主梁与次梁交接处，主梁的两侧承受次梁传来的集中荷载，因而可能在主梁的中下部发生斜向裂缝。为防止破坏，集中荷载应全部由附加横向钢筋来承担。由次梁传给主梁的全部集中荷载设计值为： *1.051.05.749.2013.4kPGQkN则附加钢筋的布置范围： 23shbm钢筋数量 253.41072in45dsyvFAf吊筋选用 。20(68)m6、 裂缝开展宽度和变形验算,60.8kGN6.0kQ（1）由短期荷载作用下计算主梁的内力，计算如表 2.4.5 所示。表 2.4.5 荷载效应短期组合作用下主梁的内力计算表控制截面 组合值 001skkMGlQl02kVb（考虑sM支座影响）1 .0(246.8.296.).23.8N 223.80kNB 70310461k25.36 217.252 .(.)0 114.01kN主梁的短期效应裂缝宽度验算表，如表 2.4.6 所示。表 2.4.6 主梁的短期效应裂缝宽度验算表项次 1 B 2sM223.80 217.25 114.01sA2030 2030 1018d20.8 20.8 182teab37200 37200 20400stetA0.055 0.055 0.0500.87ssMh218.5 212.1 209.3max123(.1)stedwcE0.185 0.179 0.067由表 2.4.6 可知 ，符合要求。maxax0.4wm（2）由长期荷载作用下计算主梁的内力，计算如表 2.4.7 所示。表 2.4.7 荷载效应长期组合作用下主梁的内力计算表控制截面 组合值 0010lkkMGlQl02kVb（考lM虑支座影响）1 .0(246.8.5296.).6.8N 160.86kNB 70310174k25.36 149.522 .(.)5 70.45kN主梁的长期效应裂缝宽度验算表，如表 2.4.8 所示。表 2.4.8 主梁的长期效应裂缝宽度验算表项次 1 B 2lM160.86 149.52 70.45sA2030 2030 1018d20.8 20.8 182teab37200 37200 20400stetA0.055 0.055 0.0500.87lssMh157.04 145.97 129.34max123(.1)stedwcE0.142 0.132 0.112由表 2.4.8 可知 ，符合要求。maxax0.35wm（3）主梁挠度验算主梁荷载效应短期组合与长期组合各组合值如表 2.4.5 及表 2.4.7 所示。主梁的刚度计算表如表 2.4.9 所示。表 2.4.9 主梁的刚度计算表项次 1 B 2/Esc7.84 7.84 7.840sAbh0.0117 0.0117 0.0055短期刚度 30(0.25.8)(1.5.12)s EffcBEbh7.561013 7.561013 6.601013对应于荷载效应短期组合 (1)sl slMBB4.401013 4.481013 4.081013对应于荷载效应长期组合 sl 3.781013 3.781013 3.301013主梁挠度验算表如表 2.4.10 所示。表 2.4.10 主梁挠度验算表项次 1 B 220548sslMfB23.1 22.0 12.70sfl 128613015202548llfB19.3 17.9 9.70lf 134213691680由规范可知，在荷载效应短期组合下， ；在荷载效应长期组合下，02sfl。0125lf表 2.4.10 中数值均小于规范最大允许值，故主梁变形验算满足要求。五、关于计算书及图纸的几点说明1、本层楼面混凝土强度等级为 C20，经验算各截面的尺寸、最小配筋率均可满足要求。2、根据计算结果绘制结构平面布置图、板、次梁、主梁配筋图及弯矩 M、剪力 V 内力包络图及抵抗弯矩图。由于楼盖采用对称布置，荷载均对称，故板的配筋图只画1/4，次梁、主梁的配筋图画 1/2。