水工钢筋混泥土结构设计

1、 水利水电工程专业水工钢筋混凝土结构课程设计指导老师： 专业名称：水利水电工程学 号： 设计作者： 提交时间：2011.7.181设计任务书 一、 题目钢筋混凝土肋形楼盖设计（平面图见下图）。字母轴线间距（主梁轴线跨度）为8100mm，也即次梁间距为2700mm。二、 设计资料（1） 某轻工业厂房单向板肋梁楼盖，按正常运行状况设计,某水电站生产副厂房，为4级水工建筑物，建筑层高4.8m。结构平面布置如图所示，墙体厚370mm。楼面面层为：底层20mm水泥砂浆找平层（标准值0.40kn/m2），面层30mm厚水泥砂浆铺瓷质地砖（标准值0.70kn/m2）；钢筋混凝土梁板容重标准值为25kn/m3

2、；梁板下抹20mm厚水泥砂浆后瓷粉罩面（标准值0.40kn/m2）。梁中纵向受力钢筋为级，其余钢筋为级。（2） 混凝土强度等级和可变荷载（分项系数均为1.2）见分组表。三、 设计内容（1） 构件截面尺寸设计（2） 板的设计计算（3） 次梁的设计计算（4） 主梁的设计计算（5） 绘制板的配筋图、绘制次梁的配筋图、绘制主梁的弯矩、剪力包络图、绘制主梁的抵抗弯矩图及配筋图。四、 设计要求（1） 计算书应书写清楚，字体工整，主要计算步骤、计算公式、计算简图均应列入，并尽量利用表格编制计算过程。（2） 图纸应整洁，线条及字体应规范，并在规定时间内完成。五、 设计分组 根据同学学号的尾号在分组表中选用混凝

3、土强度等级和可变荷载标准值。 2.设计指导书一、 目的要求本课程设计是水工钢筋混凝土结构课程的重要实践环节之一。通过本课程设计，使学生对钢筋混凝土楼盖的组成、受力特点、荷载计算、内力分析、荷载组合及板、次梁、主梁配筋设计等有较全面、清楚的了解和掌握，为从事实际工程设计打下基础。二、 主要设计计算步骤1 构件截面尺寸选择（1） 板（2） 次梁（3） 主梁2 板的设计计算（按考虑塑性内力重分布的方法计算板的内力，计算板的正截面承载力）（1） 荷载（2） 计算简图的确定（3） 计算板的弯矩设计值（4） 板的配筋计算3 次梁的设计计算（按考虑塑性内力重分布的方法计算次梁的内力，计算次梁的正截面、斜截面

4、承载力）（1） 计算荷载设计值（2） 确定次梁的计算简图（3） 计算内力设计值 （弯矩设计值、剪力设计值）（4） 承载力计算1） 正截面受弯承载力计算2） 斜截面受剪承载力计算4 主梁的设计计算（主梁按弹性理论设计。承受次梁传下的集中荷载及主梁自重。为简化计算，将主梁自重简化为集中荷载）（1） 荷载设计值（2） 确定计算简图（3） 计算内力设计值及绘制包络图1） 弯矩设计值2） 剪力设计值3） 弯矩和剪力包络图（4） 承载力计算1） 正截面受弯承载力计算2） 斜截面受剪承载力计算 5 施工图绘制绘制板的配筋图、绘制次梁的配筋图、绘制主梁的弯矩、剪力包络图、绘制主梁的抵抗弯矩图及配筋图。 3.设

5、计计算书1 构件尺寸设计 1.板 根据构造要求，板厚取, . 2次梁 次梁截面高度应满, 取h=400mm. b=200mm. 跨度l=5900mm. 3.主梁 主梁截面高度应满足, 取h=800mm. b=300mm. 跨度l=8100mm.2 板的设计 该厂房为四级水工建筑物，结构安全级别为级，结构重要性系数;按正常运 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取永久荷载分项系数;可变荷载分项系数.板按考虑塑性内力重分布方法计算 1荷载 取宽为1m的板带计算恒荷载标准值 20mm厚水泥砂浆后瓷粉罩面 20mm厚水泥沙浆找平层 30mm厚水泥砂浆铺瓷质地 90mm钢筋混泥土

6、 活荷载标准值 恒荷载设计值 活荷载设计值 总 计 考虑到次梁对板的转动约束，所以折算荷载为： 2. 计算简图 次梁截面为400200，板在墙上的支承取为120；则板的计算跨度为： 边跨 且 取 中间跨 跨度差 ，可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图见图（1）所示。 （a) (b) 图1 板的计算简图 （a)板的构造 （b）板的计算简图3. 内力计算 各截面的弯矩计算如表1. 表1 板的弯距计算值表 截面边跨跨中（1）离端第二支座（b）离端第二跨跨中（2）中间跨跨中（3）中间支座（c）弯距系数 4配筋计算 , , 。 c30混凝土， . 级钢筋，,板的配筋计算见表2。 表2 板的配筋计算表 截面

7、部位 1 b 2（3） c，轴线间轴线间，轴线间轴线间弯距计算值6.02-6.024.050.8x4.05=3.24-4.63-4.63x0.8=-3.71弯距设计值6.92-6.924.663.73-5.32-4.270.1170.1170.0770.0620.0870.0710.1160.1160.0800.0640.0910.074514514354283403328 分离式选配钢筋实配钢筋面积524524359296413335 弯起式选配钢筋实配钢筋面积 对轴线间的板带，其各内区格板的四周与梁整体连接，考虑到板的内拱作用，其跨内截面2，3和支座截面c的弯距值可折减20%，即乘以系数0

8、.8。三次梁的设计 次梁按考虑塑性内力重分布方法设计1.荷载恒荷载标准值 由板传来 次梁自重 梁底抹灰 活荷载标准值 由板传来 恒荷载设计值 活荷载设计值 总 计 考虑到主梁对次梁的转动约束，折算荷载为 2.计算简图 次梁在砖墙上的支承长度为240mm,主梁截面为300800mm.则次梁的计算跨度为：边跨 且 取 中间跨 跨度差 ，可按等跨连续梁计算。次梁的计算见图2 3.内力的计算 连续次梁各截面的弯距及剪力计算值分别见表3及表4。 表3 次梁弯距计算值表截面位置边跨跨中(1)离端第二 离端第二跨跨中(2)中间支座(c)弯矩系数 (knm) 表4 次梁剪力计算值表截面位置端支座(a)右侧离端

9、第二支座 (b)中间支座(c)左侧右侧左侧右侧剪力系数0.450.600.550.550.55(kn)0.4525.455.63=64.480.6025.455.63=85.970.5525.455.7=79.790.5525.455.7=79.790.5525.455.7=79.794承载力及配筋计算 正截面受弯承载力计算 进行正截面受弯承载力计算时，跨中截面按t形截面计算。其翼缘计算宽度为： 边跨 取较小值，即 离端第二跨，中间跨 取较小值，即 梁 高 翼缘厚 肋 宽 判别t形截面类型： 故各跨跨中截面均属于第一类t形截面。 支座截面按矩形截面计算，梁宽,按单排筋考虑，即次梁正截面承载力计

10、算及配筋过程见表5。 表5 次梁正截面承载力计算及配筋表截面位置边跨跨中(1)离端第二支座(b)离端第二跨跨中(2)中间跨跨中(3)中间支座(c) 弯距计算值76.49-76.4951.68-59.06弯距设计值87.96-87.9659.43-67.920.02430.2310.01640.1780.02460.2670.01650.198(支座)(跨中)1045.08929545.44605.46选用钢筋420418316216+214实际配筋面积 (mm2)12561017603402+308=710计算结果表明均小于0.35，符合塑性内力重分布的条件。斜截面受剪承载力计算 , , ,

11、. 腹筋仅配置箍筋，次梁斜截面的承载力计算及配筋过程见表6。 表6 次梁斜截面承载力计算及配筋表截面位置端支座（a）右侧离端第二支座（b）左侧离端第二支座（b）右侧中间支座（c）左侧，右侧煎力计算值64.4885.9779.7979.79剪力设计值 74.1298.8791.7691.76截面尺寸验算1.3754.01.375 4.01.375 4.0选用箍筋（双肢）（按构造要求）56.656.656.6配箍率 四主梁的设计（主梁按弹性理论设计）1.荷载恒荷载标准值 由次梁传来 主梁自重(化为集中荷载) 梁底抹灰 活荷载标准值 由次梁传来 恒荷载设计值 活荷载设计值 总 计 2.计算简图 主梁

12、端部支承在砖墙上，支承长度取为370mm;中间支承在柱上，钢筋混凝土柱截面尺寸为350mm350mm.因梁的线刚度比柱的线刚度大得多，可视为中部铰支的三跨连续梁。 计算跨度： 边跨 取较小值 中间跨 取. 跨度差 ，可按等跨连续梁计算。主梁的计算简图见图3。 图3 主梁的计算简图 （a）主梁的构造 （b）主梁的计算简图3.内力计算及包络图. 内力计算采用等跨连续梁的内力系数表进行，跨中和支座截面最大弯距及剪力按下式计算。 不同荷载组合下各截面的弯距及剪力计算结果见表7和表8。 表7 主梁弯距计算表（kn/m）项次 荷载简图边跨跨中支座b中间跨跨中支座cabcdg1a2b166.91 (0.24

13、4)115.50 (0.155)-181.19(-0.267)45.47 (0.067)45.47(0.067)-182.65(-0.267)abcdq1a2b183.77 (0.289)134.81 (0.212)-83.90 (-0.133)-83.90 (-0.133)-83.90 (-0.133)-83.90 (-0.133)abcdq1a2b-27.98(-0.044)-56.59 (-0.089)-80.90 (-0.133)126.17 (0.200)126.17 (0.200)-83.90 (-0.133)abcdq1a2b83.79 (0.229045.74 (0.125)-

14、196.19(-0.311)60.56 (0.096)107.24 (0.170)-56.14 (-0.089)abcdq1a2b-19.08 (-0.030)-37.52 (-0.059)-56.14(-0.089)107.24 (0.170)60.56 (0.096)-196.19(-0.311)abcdq1a2b174.23(0.274)155.79 (0.245)-112.29(-0.178)-75.70 (-0.120)-37.85 (-0.060)27.76 (0.044)组合次项 +350.68250.31-265.09-38.43-38.43-266.55 +138.9358.

15、91-265.09171.64171.64-266.55 +250.07161.24-377.38106.03152.71-238.79 +147.8377.98-237.33152.71106.03-378.84 +341.14271.29-293.48-30.237.62-154.89 表8 主梁剪力计算表（kn） 项次 荷载简图端支座a中间支座b中间支座cabcdg1a2b61.41 0.733-105.56-1.26783.78 1-83.78-1106.15 1.267abcdq1a2b67.44 0.866-88.32-1.134000088.32 1.134abcdq1a2b-1

16、0.36-0.133-10.36-0.13377.88 1-77.88-110.360.133abcdq1a2b53.660.689-102.10-1.31195.17 1.222-60.59-0.7786.93 0.089abcdq1a2b6.93 0.0896.93 0.089-60.59-0.778-95.17 -1.222-102.10-1.311abcdq1a2b64.02 0.822-91.74 -1.17817.289 0.222-17.29-0.222-3.426-0.044组合次项 +128.85-193.8883.78-83.78194.47 +51.05-115.9216

17、1.66-161.66116.51 +115.07-207.66178.95-1144.37113.08 +68.34-98.63123.19-178.9514.05 +125.43-2197.30101.07-101.07102.724 图4 主梁的内力包络图 （a）弯矩包络图 （b）剪力包络图4.承载力计算正截面受弯承载力计算 跨内按t形截面计算，其翼缘计算宽度为： 边跨 取较小值，即 离端第二跨，中间跨 取较小值，即 梁 高 翼缘厚 肋 宽 判别t形截面类型： 故各跨跨中截面均属于第一类t形截面。 支座截面按矩形截面计算，考虑到支座截面及边跨跨中截面弯距较大，纵筋布置两排，并放在次梁主筋

18、下面，因此取;而中间跨跨中截面按单排布筋，取b支座边缘的弯距值： 主梁正截面配筋计算过程见表9。 表9 主梁正截面承载力计算表 截面位置边跨跨中中间支座（b） 中间跨跨中弯距计算值350.68-349.09152.71-38.43弯距设计值403.82-401.45175.62-44.190.02350.1810.00780.0020.02370.200.00780.0019(支座)(跨中)2044.662059.20767.95187.07选用钢筋422+220720416212实际配筋面积 (mm2)21483436804226斜截面受剪承载力计算, 端支座取, b支座负筋为双排，且布置在次梁负筋下部，故取h0=800-80=720