钢筋混凝土结构课程设计水利水电工程专业本科2.doc

钢筋混凝土结构课程设计水利水电工程专业本科 2水利水电工程专业（本科）水利水电工程专业（本科）钢筋混凝土结构课程设计钢筋混凝土结构课程设计任任务务书书题目题目 ：钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计学校学校 ：华北水电学院电大：华北水电学院电大班级班级 ：水工：水工 031031姓名姓名 ： *指导教师指导教师 ： *时间时间 ：二六年六月二六年六月目录1.设计资料.42.楼盖梁格布置及截面尺寸确定.43.板的计算.53.1 荷载.53.2 计算简图.53.3 弯矩设计值.53.4 配筋计算正截面受弯承载力计算.63.5 绘制施工图.64.次梁计算.64.1 荷载设计值：.64.2 计算简图.64.3 弯矩设计值和剪力设计值的计算.64.4 承载力计算.74.5 施工图的绘制.85.主梁设计.85.1 荷载设计值.85.2 计算简图.85.3 弯矩、剪力设计值及内力包络图绘制.85.4 主粱承载力计算. 105.5 绘制施工图.11参考文献资料.11【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计1.设计资料设计资料一、设计任务某水电站副厂房属3级水工建筑物， 采用钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖， 结构布置详见附图1整体现浇肋形楼盖结构布置图。二、设计条件：厂房按正常运行状况设计；楼面面层用 20mm 厚水泥砂浆抹面（容重为 20kN/m3），板底及梁用 15mm 厚混合砂浆粉底（容重为 17kN/m3）；钢筋除主梁和次梁的主筋采用级钢筋外，其余均为级钢筋。按以下数据进行设计：（1）楼面均布可变荷载标准值为 6KN/m2；混凝土强度等级为 C20。三、设计参数1、楼面均布活荷载标准值：qk=6kN/m2，3 级水工建筑物的结构安全级别为级，重要性系数0=1.0。2、楼面做法：楼面面层用 20mm 厚水泥砂浆抹面（=20kN/m3），板底及梁用 15mm 厚石灰砂浆抹底（=17kN/m3）。3、材料：混凝土强度等级采用 C20，主梁和次梁的主筋采用级钢筋，其余均采用级钢筋。2.楼盖梁格布置及截面尺寸确定楼盖梁格布置及截面尺寸确定楼盖尺寸为（1825）m，如果粱下不设钢筋砼柱，主粱跨度 18 米，截面尺寸太大，采用钢结构或其它结构较为合理，因此在设计中主粱下设置柱子，拟定尺寸（400400）mm，整体现浇肋形楼盖结构平面布置图如附图 2 所示。1、确定主梁的跨度为 6m，次梁的跨度为 5m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为 2m，这样主粱的弯矩图较为平缓。2、估计粱、板尺寸：（1）按高跨比条件，要求板的厚度 hL/402000/4050mm，对工业建筑的楼板，要求 h80mm，所以取板厚取 h=80mm。（2）次梁截面尺寸：高度应满足 h=L/18L/12277.8416.7mm，取 h=400mm，截面宽 b=(l/2l/3)h，取 b=200mm。（3）主梁截面尺寸高度应满足 h=L/15L/10400600mm,取 h=600mm，截面宽度取为 b=250mm。【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.3.板的计算板的计算考虑内力重分布设计标准11-1要求单向板的边长比满足 L2/L13,本次设计板的边长比为2.5,但考虑以往工程经验，仍然采用考虑内力重分布方法的连续单向板进行设计。3.13.1 荷载荷载恒荷载标准值：20mm 水泥砂浆面层：0.0220 0.4kn/m280mm 钢筋砼板：0.0825 2 kn/m215mm 板底石灰砂浆：0.015170.255 kn/m2小计2.655 kn/m2活荷载标准值：6 kn/m2考虑恒荷载分项系数为 1.2,因楼面活荷载标准值大于 4.0Kn/m2,所以活荷载分项系数取 1.3,则板上的恒荷载设计值：g2.6551.2=3.186 kn/m2活荷载设计值：q61.3=7.8 kn/m2荷载总设计值：gq10.986kn/m2，取 gq11 kn/m23.23.2 计算简图计算简图次梁截面（200400）mm，次梁截面为 b=200mm，现浇板在墙上支撑宽度 120mm，板的长度见附图 3。板的计算跨度为：1、边跨l01ln+h/2=2120-100-120+80/2=1940mm边跨的计算跨度取：l011940mm2、中跨l02=ln=2000-200=1800mm跨度相差(1940-1800)/1800=7.8%小于 10%，按照等跨连续板计算，取 1m 板宽作为计算单元，计算简图见附图 4。3.33.3 弯矩设计值弯矩设计值查混凝土结构（上）（中国建筑工业出版社 1994）表 11-4,板的弯矩系数分别为：边跨中，1/11；离端第二支座，1/11；中跨中，1/16；中间支座，1/14。故M1=Mb（gq）L012/11=3.7636Kn.m3.8 Kn.mMc=-（gq）L022/14-2.55Kn.mM2=M3=（gq）L022/162.23Kn.m板的弯矩设计值计算过程见表：板的弯矩设计值的计算板的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数M1/11-1/111/16-1/14计算跨度 l0(m)l01=1.94l01=1.94l02=1.8l02=1.8M=M(g+q)l02(kN.m)111.942/113.8-111.942/11-3.8111.82/162.23-111.82/14-2.55【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.3.43.4 配筋计算配筋计算正截面受弯承载力计算正截面受弯承载力计算板厚 80mm，h0=80-20=60mm,b=1000mm,C20 砼，fcm=10N/mm2, 级钢筋 fy=210 N/mm2。对轴线间的板带，考虑起拱作用，其跨内 2、3 截面和支座 C 截面的弯矩设计值可折减 20%，为了方便，近似对钢筋面积折减 20%。板配筋计算过程见板的配筋计算板的配筋计算板的配筋计算3.53.5 绘制施工图绘制施工图板中除配置计算钢筋外，还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。板的配筋图详见附图。4.次梁计算次梁计算按考虑塑性内力重分布设计4.14.1 荷载设计值：荷载设计值：按考虑内力重分布设计， 根据厂房的实际情况， 楼盖的次粱和主粱的活荷载一律不考虑粱从属面积的荷载折减。恒荷载设计值：板传来的恒荷载：3.18626.372kN/m次梁自重：0.2(0.4-0.08)251.21.92kN/m次梁粉刷： 0.20.015(0.4-0.08)171.20.19584kN/m小计g8.48784 kN/m活荷载设计值：q=7.8215.6 kN/m荷载总设计值：q+g24.08784 kN/m，取 24.1 kN/m4.24.2 计算简图计算简图由次梁实际结构图可知，次梁在墙上的支承长度为 a=240mm，主梁宽度为 b=（250600)mm，次粱的跨长见附图 5。取计算长度为：l01ln+h/2=(5120-120-250/2)+240/2=4995mm又 1.025ln=1.0254875=4996mm4995mm,边跨的计算跨度取：l014995mm；中跨取：l01=ln=5000-250=4750mm；计算简图所示。4.34.3 弯矩设计值和剪力设计值的计算弯矩设计值和剪力设计值的计算因边跨和中间跨的计算跨度相差(4995-4750)/4750=5.2%小于 10%，可按等跨连续梁计算。查混凝土结构（上）（中国建筑工业出版社 1994）表 11-1,次粱的弯矩系数,分别为： 边跨中， 1/11， 0.45； 离端第二支座， 1/11,0.6； 中跨中， 1/16,0.55； 中间支座， 1/14,0.55。故弯矩设计值：M1=Mb（gq）L012/1154.7 Kn.mMc=-（gq）L022/14-38.8Kn.mM2=M3=（gq）L022/1634Kn.m剪力设计值：VA0.45(gq)Ln1=54.2KnVBl0.6(gq)Ln1=72.2KnVBr0.55(gq)Ln2=63KnVc0.55(gq)Ln2=63Kn【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.次梁的弯矩设计值的计算次梁的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数M1/11-1/111/16-1/14计算跨度 l0(m)l01=4.995l01=4.995l02=4.75l02=4.75M=M(g+q)l02(kN.m)24.14.9952/1154.7-24.14.9952/11-54.724.14.752/1634.0-24.14.752/14-38.8次梁的剪力设计值的计算次梁的剪力设计值的计算截面位置A边支座B(左)离端第二支座B(右)离端第二支座C中间支座剪力系数0.450.60.550.55净跨度 lnln1=4.995ln1=4.995ln2=4.75ln2=4.75V=V(g+q)ln(kN)0.4524.14.99554.20.624.14.99572.20.5524.14.75630.4524.14.75634.44.4 承载力计算承载力计算一、正截面受弯承载力计算跨内按 T 型粱计算，翼缘计算宽度bf=L/3=5000/3=1667mm，又 bf=b+Sn=200+2000-200=2000mm1667mm，故取 bf1667mm。除支座 B 截面纵向受拉，钢筋按两排布置外，其余截面均布置成一排。故取 bf=1667mm，C20 砼，fcm=11N/mm2, ft=1.1N/mm2,纵向钢筋采用级钢筋 fy=310N/mm2，箍筋采用级钢筋 fy=210 N/mm2，h0400-35365mm, hf=80mm。判别跨中截面属于哪一类 T 形截面fcbf(h0- hf/2)=10158080(365-80/2)=410.8kN.m M1支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表。次梁正截面受弯承载力计算次梁正截面受弯承载力计算二、斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。1、复核截面尺寸：hw=h0- hf=365-80=285mm，且 hw/b285/2001.4254，截面尺寸按下式验算：0.25fcbh0=0.2510200365182.50kNVmax=68.8 kN故截面尺寸面足要求0.7ftbh00.71.120036556.21kNVAVB和 VC所以 B 和 C 支座均需要按计算配置箍筋，A 支座均只需要按构造配置箍筋三、计算所需箍筋采用双肢箍筋，计算 B 支座左侧截面。Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvAsvh0/s，可得箍筋间距S=1.25fyvAsvh0/(VBL-0.7ftbh0)=1.2521028.32365/(72.2103-0.71.1200365)339mm调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围将计算的箍筋面积增加 20%，现调整箍筋间距，S=0.8339=271mm，为满足最小配筋率的要求，最后箍筋间距 S=150mm。配箍筋率验算：弯矩调幅时要求配筋率下限为 0.3ft/fyv0.31.1/2101.5710-3实际配箍率：sv=Asv/bs=228.3/(200150)1.8910-31.5710-3，满足要求。因各个支座处的剪力相差不大，为方便施工，沿梁长不变，取双肢6150。【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.4.54.5 施工图的绘制施工图的绘制次梁配筋图详见附图，其中次梁纵筋锚固长度确定：伸入墙支座时，梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定：l=la=fyd/fy=0.1431014/1.1=552mm,取 550mm。伸入墙支座时，梁底面纵筋的锚固长度按确定：L=12d=1214=168mm,取 200mm。梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足 L12d=1214=168mm，取 200mm。纵筋的截断点距支座的距离:L=Ln/5+20d=4755/5+2016=1271mm，取 L=1300mm。5.主梁设计主梁设计主梁内力按弹性理论设计5.15.1 荷载设计值（为简化计算，将主梁长度为荷载设计值（为简化计算，将主梁长度为 2m2m 的自重等效为集中荷载）的自重等效为集中荷载）恒荷载设计值：次梁传来的恒荷载：8.48784542.4392kN/m主梁自重：0.25(0.6-0.08)2251.27.8kN/m主梁粉刷：20.015(0.6-0.08)2171.20.63648kN/m小计g50.87568 kN/m设计取 g=50.9 kN/m活荷载设计值：q=15.6578kN/m荷载总设计值：q+g128.9kN/m5.25.2 计算简图计算简图主梁的实际结构如图所示，由图可知，主梁端部支承在墙内的内壁柱长 370mm 宽 500mm(墙宽为 240mm，墙内凸出 130mm 宽 500mm)，支承长度 a=370mm,中间支承在 400400mm 的砼柱上，起跨度按以下方法确定：边跨 l01=ln+a/2=(6240-120)+370/2=6305mml01=1.025ln+b/2=1.025（6240-120-200）+250/2=6193mm6305mm，计算取 l016.31m中跨 L6m。计算简图如图所示：5.35.3 弯矩、剪力设计值及内力包络图绘制弯矩、剪力设计值及内力包络图绘制跨度相差（6310-6000）/6000=5.2%10%,故可按照混凝土结构（上）（中国建筑工业出版社 1994）附表 19-1 计算内力。1、弯矩设计值：弯矩：M=k1Gl+k2Ql，式中 k1和 k2由附表 19-1 相应栏查得。2、剪力设计值：剪力：V=k3G+k4Q，式中 k3和 k4由附表 19-1 相应栏查得。3、弯矩、剪力包络图由表 5-1 的荷载组合和表内的支座弯矩来绘制弯矩叠合图。表表 5-15-1主梁的弯矩设计值计算（主梁的弯矩设计值计算（kN.mkN.m）项次荷载简图k/M1k/MBk/M2k/Mc1恒载0.244/78.36-0.267/-81.540.067/20.46-0.267/-81.54【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.2活载0.289/142.24-0.133/-62.24-0.133/-62.24-0.133/-62.243活载-0.044/-21.66-0.133/-62.240.200/93.6-0.133/-62.244活载0.229/112.71-0.311/-145.550.170/79.56-0.089/-41.65组合项次Mmin(kNm)+56.7+-227.09+-41.78+-123.19组合项次Mmax(kNm)+220.6+114.06荷载组合+时，出现第一跨跨内弯矩最大和第二跨跨内弯矩最小，此时，MA=0，MB=Mc=-81.54-62.24=143.78kN.m，M2=41.78 kN.m，以这两个支座的弯矩值的连线为基线，叠加边跨载集中荷载 G+Q=50.9+78=128.9kN 作用下的简支梁弯矩图：则第一个集中荷载下的弯矩值为(G+Q)l01/3-MB/3=223.19kN.m，第二集中荷载作用下弯矩值为(G+Q)l01/3-MB2/3=175.27kN.m。表表 5-25-2主梁的剪力计算（主梁的剪力计算（kNkN）项次荷载简图k/VAk/VBlk/VBr恒载0.733/37.31-1.267/-64.491.00/50.9活载0.866/67.548-1.134/-88.450/0活载0.689/53.74-1.311/-102.2581.222/95.316组合项次Vmax(kN)+104.858+-166.748+146.216中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为-143.78KN.m，以此支座弯矩连线叠加集中荷载。则集中荷载处的弯矩值为 Gl02/3-MB=-41.98kN.m。荷载组合+时支座最大负弯矩 MB=-227.09kN.m，其它两个支座的弯矩为 MA=0,MC=-123.19kN.m，在这三个支座弯矩间连线，以此连线为基线，于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在 G+Q 时的简支梁弯矩图：则集中荷载处的弯矩值依次为:M1=(G+Q)l01/3-MB/3=195.42kN.mMa=(G+Q)l01/3-MB2/3=119.73kN.mM2=(G+Q)l02/3-MC-(MB- MC)2/3=65.34kN.mMb=(G+Q)l02/3-MC-(MB- MC)/3=99.98kN.mMa=Gl01/3-MC2/3=24.93kN.mM1=Gl01/3-MC/3=66kN.m同理，当-MC最大时，集中荷载下的弯矩倒位排列。【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.荷载组合+时，出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。此时，MB=MC=-81.54-62.24=143.78kN.m，第一跨在集中荷载 G 作用下的弯矩值分别为 59.13kN.m，11.21kN.m,第二跨在集中荷载作用下的弯矩值为 114.02kN.m114.06 kN.m(M2max)所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异， 是因为计算跨度并非严格等跨所致。 主梁的弯矩包络图见下图。荷载组合+时，VAmax=104.858kN，至第二跨荷载处剪力降为 104.858-128.9=-24.042kN；至第二集中荷载处剪力降为-24.042-128.9=-152.942kN。荷载组合+时，VB最大，其 VBl=-166.748kN，则第一跨中集中荷载处剪力顺次为（从左到右）91.052KN,-37.848KN,其余剪力值可按此计算。主梁的剪力包络图见下图所示。5.45.4 主粱承载力计算主粱承载力计算C20 砼，fcm=11N/mm2,ft=1.1N/mm2,纵向钢筋采用级钢筋 fy=310N/mm2，箍筋采用级钢筋fy=210N/mm2。1、正截面受弯承载力计算跨内按 T 形截面计算，因 hf/h0=80/565=0.142 0.10,所以翼缘计算宽度取hfL0/3=2m (VA=104.86kN 和 VBr=146.22 kN)【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.166.75 kN(满足要求)4、次梁两侧附加横向钢筋计算。次梁传来的集中力 F=42.44+78=120.44kN现 h1=600-400=200mm附加箍筋布置的范围：S=2h+3b=2200+3200=1000mm取附加箍筋8250mm 双肢，则在长度 s 内可布置附加箍筋排数 m=1000/250=4，次梁两侧各布置 2 排，另加吊筋18，As254.5mm2，则由下式得：2fyAsbsin+mnfyvsv1=2310254.50.707+4221050.3=196.06N120.44N（可以）。5.55.5 绘制施工图绘制施工图主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定：梁顶面纵筋的锚固长度：l=la=fy/ftd=0.14310/1.118710mm，取 710mm.梁底面纵筋的锚固长度：12d=1218=216mm，取 220mm主梁配筋图详见附图。参考文献资料同济大学等主编 混凝土结构（上册）1994 年 6 月第一版赵瑜等主编 水工钢筋混凝土结构 第一版 北京：中央广播电视大学出版社，2003张天恩主编 实用建筑结构设计手册 机械工业出版社 1995 年 3 月致谢：通 过 3 年 的 学 习 ，理 论 知 识 得 到 进 一 步 的 巩 固 ，业 务 能 力 得 到 提 高 ，在 本次 结 构 计 算 中 ， 得 到 *老 师 的 帮 助 和 指 导 ， 在 此 表 示 感 谢 ！ 通 过 这 次 设 计 ，通 过 实 实 在 在 、 认 认 真 真 的 计 算 ， 把 所 学 的 知 识 灵 活 的 利 用 到 设 计 中 ， 加 深了 对 理 论 知 识 的 认 识 。 由 于 水 平 有 限 ， 时 间 仓 促 ， 本 设 计 有 很 多 不 足 之 处 ，请 指 正 。