水工钢筋混凝土结构课程设计刘鹏.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date水工钢筋混凝土结构课程设计刘鹏钢筋混凝土结构课程设计任务书和指导书 课程名称：水工钢筋混凝土结构课程设计姓 名 : 刘鹏 学 号： 2011011181 专业班级： 水利水电建筑工程(二)班 水工钢筋砼课程设计任务书课程设计题目：钢筋混凝土肋形楼盖设计一、设计资料1、设计条件某水电站副厂房属3级水工建筑物，环境条件类别为一类，厂房按正常运行状况设计，设计状况属持久状况，设计状况系数取1.0。采用外墙及内柱承重，柱网布置如图1所示，楼盖采用钢筋混凝土现浇整体式肋形结构。图1副厂房楼盖结构柱网布置图2、设计参数（1）楼层构造20mm厚水泥砂浆抹面（水泥砂浆容重1为20kN/m3）。钢筋混凝土结构层（钢筋混凝土容重3为25kN/m3）。15mm厚混合砂浆粉底（混合砂浆容重2为17kN/m3）。（2）材料混凝土：楼面活荷载标准值qk6kN/m时，采用C20；qk6kN/m时，采用C25；钢筋：除主梁和次梁的主筋采用HRB335钢筋外，其余均采用HPB235钢筋。（3）设计参数表1 柱网尺寸L1×B1及荷载楼面活荷载标准值L1×B1（m×m）qk（kN/m）456785.7×5.701、0203、0405、0607、0809、105.7×6.011、1213、1415、1617、1819、205.7×6.321、2223、2425、2627、2829、305.7×6.633、3233、3435、3637、3839、406.0×5.745、4243、4445、4647、4849、606.0×6.055、5253、5455、5657、5859、206.0×6.361、6263、6465、6667、6869、706.0×6.677、7273、7475、7677、7879、806.0×6.981、8283、8485、8687、8889、906.0×7.299、9293、9495、9697、9899、00柱网尺寸L1×B1、柱的截面尺寸b×h = 300mm×400mm，楼面活荷载标准值qk按题号由表1给出，如表2所示。表2 设计参数自选题号L×B（mm×mm）L1×B1（mm×mm）qk（kN/m2）816.0×6.94二、设计内容1、肋型结构梁格布置及构件尺寸拟定根据设计任务书提供的设计资料及表1所填有关设计参数进行结构布置；选定材料并拟定构件截面尺寸，板的结构采用单向板结构。2、结构内力计算根据结构工作状况及结构特点，确定计算简图，并进行荷载计算；计算结构内力，并根据需要绘制内力包络图。3、截面设计考虑结构设计的安全、经济、便于施工等因素进行截面设计；合理选择受力钢筋，并按要求配置构造钢筋；绘制主梁内力包络图及抵抗弯矩图。4、绘制构件施工图绘制楼盖结构平面布置图（1:1001:200）；绘制板、次梁和主梁模板配筋图，根据需要绘制钢筋材料表或钢筋抽样图。三、课程设计分组及要求1、设计分组学生根据学号按表1确定自己的设计参数，将设计参数填入表2（题号即自己学号的末两位数字），并独立完成课程设计任务。2、时间和地点安排教学周第15周和第16周（2012.12.102012.12.21），共十天时间。具体安排如下：1) 熟悉资料 1天2) 结构布置 1天3) 内力计算 2天 4) 截面设计 2天5) 施工图绘制 2天6) 计算书整理 2天课程设计的地点安排在逸夫楼C402。3、提交的文件1）计算书1份每个学生按照封面、目录、课程设计任务书、计算书正文的顺序装订成册。要求提交word文档打印件，排版整齐，并将电子文档按行政班级提交指导老师。2）施工图3张每个学生提交3张3号施工图（CAD绘图或手绘图），分别为板的配筋图（必须采用分离式配筋），次梁配筋图和主梁配筋图。4、考核方式与成绩评定按设计成果（包括设计计算书和设计图纸）占70、设计过程（包括出勤情况和设计态度）占30比例评定课程设计成绩。四、主要参考资料1 李萃青, 阎超君, 赵建东. 水工钢筋混凝土结构（第二版）M. 北京:中国水利水电出版社, 2006.2 水利部长江水利委员会长江勘测规划设计研究院. 水工混凝土结构设计规范（SL 191-2008）S, 北京: 中国水利水电出版社, 2008.3 河海大学、大连理工大学等. 水工钢筋混凝土结构学（第四版）M, 北京: 中国水利水电出版社，2009.4 周氐, 章定国, 钮新强. 水工混凝土结构设计手册M. 北京: 中国水利水电出版社, 1998. 5 袁锦根, 余志武. 混凝土结构设计基本原理M. 北京: 中国铁道出版社, 2003.6 叶列平. 混凝土结构（上册）M. 清华大学出版社, 北京, 2002.7 朱彦鹏, 蒋丽娜, 张玉新等. 混凝土结构设计原理M. 重庆大学出版社, 重庆, 2002.指导教师：吴帅兵、鄢玉英、蔡高堂、张洁、王志强、张强、罗红卫教研室主任：蔡高堂1 设计任务书一、 题目钢筋混凝土肋形楼盖设计二、 设计资料某水电站生产副厂房为3级水工建筑物，厂房按正常运行状况设计，采用钢筋混凝土现浇单向板肋形楼盖，结构平面布置如图所示，墙体厚370mm。楼面面层为20mm厚水泥砂浆抹面 ，梁板底面为15mm厚混合砂浆抹平。采用C20混凝土；梁中纵向受力钢筋为级，其余钢筋为级。试设计该楼盖（楼梯间在此平面之外，不考虑）（一类环境）。荷载标准值 , 均布活荷载标准值： ,水泥砂浆抹面：；钢筋混凝土：；混合沙浆：三、 设计内容构件截面尺寸设计板的设计计算次梁的设计计算主梁的设计计算绘制板的配筋图、绘制次梁的配筋图、绘制主梁的配筋图。 钢筋混凝土肋形楼盖设计一、楼面梁格布置和构件截面尺寸确定主梁跨度为l=6000 mm;次梁跨度为l=6000 mm;主梁面跨度内布置两根次梁;板的跨度为l=2000 mm.估计梁板截面尺寸：按高跨比条件，要求板厚h>=l/40=2000/40=50; 水工建筑的楼板，要求h>=80 mm,所以取板厚h=80 mm.次梁截面尺寸:h=l/18l/12=6000/186000/12=333500 取h=450 mm;b=h/3.5h/2=450/3.5450/2=128225 取b=200 mm;主梁截面尺寸:h=l/8l/14=6000/86000/14=750428 取h=700 mm; b=h/3.5h/2=700/3.5700/2=200350 取h=300 mm;墙体厚为：370 mm 估计柱截面为：400 mm400 mm二、板的设计1、计算简图板为6跨连续板，结构尺寸如图所示。次梁截面为200 mm450 mm; 板在墙上支承宽度为a=120 mm板的计算跨度： 边跨: l=l+(h+b)/2=1780+140=1920 mm 中间跨: l=l=2000 mm2、荷载计算：取宽度为1m的板计算 恒荷载： 板自重 0.08251=2.0 KN/m 20mm抹面 0.02201=0.4 KN/m 12mm抹面 0.015171=0.255 KN/m 标准值g=2.66 KN/m 设计值 g=g=1.052.655=2.788 KN/m 活动荷载： 标准值q=6.0 KN/m 设计值q=q=6.01.2=7.2 KN/m 考虑主梁对次梁的转动约束，折算荷载为： g=g+q/2=2.78+7.2/2=6.38 KN/m q=q/2=7.2/2=3.6 KN/m3、内力计算 按弹性方法计算，由于边跨与中间跨度之间相差不到10%，可采用等跨表格计算，查表得到： ；M=+ 跨中弯矩：M= 0.0786.381.921.92+0.13.61.921.92=3.16 KNm M=0.0336.382.02.0+0.0793.62.012.0= 7.62 KNm M=0.0466.382.02.0+0.0853.62.02.0= 2.40 KNm 支座弯矩：M=-0.1056.38(2.0+1.92)/2(2.0+1.92)/2+0.1193.6(2.0+1.92)/2(2.0+1.92)/2=4.22 KNmM=-0.0796.382.02.0+0.1113.62.02.0=-3.61 KNm 支座边缘弯矩：M= M-1/2Vb=4.22-1/2(2.0/29.98)0.2 =4.22-9.98=-5.76 KNm M= M-1/2Vb=-3.61-1/2(2.0/29.98)0.2 =-3.61-9.98=-13.59 KNm 4、截面设计板厚：h=80 mm ；h取60 mm；混凝土C,f=10 N/mm,1级钢筋f=210 N/mm,结构系数=1.2 。截面1B2C3边板带中板带边板带中板带边板带中板带弯矩计算值(N)3.1605.7607.2605.80813.59010.8722.4001.920弯矩设计值(N)2.8445.1846.5345.22712.2319.7852.1601.728=0.0950.1730.2180.1740.4080.3260.0720.0580.1000.1910.2490.1930.5700.4100.0750.059A=257.21231.13214.65230.62122.76168.47264.34268.75选用钢筋边板带8 1908 2008/10 3006/8 3008 190中板带8 2008 2008 2008 3008/10 240配筋计算如下表计算。5配筋图在板的配筋详图中除按计算配置受力钢筋外，还应配置下列要求的构造钢筋。（1）分布钢筋：按规定选用 6200（2）板面附加钢筋：按规定选用 6200，设置于主梁顶部和墙边。（3）墙角附加钢筋：按规定选用 6200，双向配置于四个墙角的板面。三、次梁设计1、计算简图次梁在砖墙上支撑为370 mm；主梁截面为：700 mm300 mm跨度： 边跨： l=l+b/2+h/120=5730+300/2+120/2=5940 mm 中跨： l=l=6000 mm所以取边跨为5940 mm, 中跨为6000 mm2、荷载计算恒荷载： 由板传来 2.6552.0=5.31 KN/m 次梁自重 0.2（0.45-0.08）25=1.85 KN/m 次梁粉刷 （0.45-0.08）0.01517=0.1887 KN/m 标准值 g=5.31+1.85+0.189=7.35 KN/m 设计值 g=g=1.057.35=7.72 KN/m 活动荷载： 标准值 q=6.0 2.0=1.2 KN/m 设计值 q=q=1.21.2=14.4 KN/m 考虑主梁对次梁的转动约束，折算荷载为：g=g+q/4=7.72+14.4/4=11.32 KN/m q=q3/4=14.40.75=10.8 KN/m3、内力计算 按弹性方法计算，由于边跨与中间跨度之间相差不到10%，可采用等跨表格计算，查表得到： ；M=+; ；V=+跨中弯矩：M= 0.0787.725.945.94+0.114.45.945.94=72.05 KNm M=0.0337.726.06.0+0.07914.46.06.0=50.12 KNm M=0.0467.726.06.0+0.08514.46.06.0= 56.85 KNm支座弯矩：M=-0.1057.72(6.0+5.94)/2(6.0+5.94)/2+0.11914.4(6.0+5.94)/2(6.0+5.94)/2=89.96 KNmM=-0.0797.726.06.0+0.11114.46.06.0=79.50 KNm支座边缘弯矩： M= M-1/2Vb=89.96-1/2(22.126.0/2)0.3=80.00 KNm M= M-1/2Vb=79.50-1/2(22.126.0/2)0.3=69.96 KNm剪力计算 边跨：l=5730 mm 中间跨：l=5700 mmV=0.3947.725.73+0.44714.45.7=54.12 KNV=-0.6067.725.7+0.62014.45.7=-77.56 KN V=0.5267.725.7+0.59814.45.7=72.23 KN V=-0.4747.725.7+0.57614.45.7= -68.14 KN V=0.5007.725.7+0.59114.45.7=70.51 KN4、正截面设计（1）正截面承载力计算 跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算，截面h=450 mm 肋宽b=200 mm,翼缘宽度按h=80 mm,截面有效高度取420 mm.混凝土C,f=10 N/mm；受力钢筋为ll级f=310 N/mm；结构系数=1.2。跨中T形截面类型判别：b =l/3=6000/3=2000 mm b =b+s=200+2000=2200 mm 所以取b =2000 mm bhf(h- h/2)=20008010(420-80/2)=608 KNm 608 KNm>1.2171.41=205.70 KNm所以截面属于第一类型截面。 配筋计算见下表：截面1B2C3弯矩计算值(N)72.058050.1269.9656.85弯矩设计值(N)64.8457245.10862.96451.165或(N)3528352.83528352.83528=或=0.0220.2450.0150.2140.0170.0220.2860.0150.2440.018A=或 A= 604774419661476选用钢筋()14/4 (616)14/5 (770)14/3 (462)14/5 (770)14/3 (462)（2）斜截面承载力计算：截面尺寸验算： h=h-h=420-80=340 mm h/b=340/250=1.36<4.0 (0.25fb h)1/=(0.2510200420)/1.2=175 KN 175 KN>V=V=0.9177.56=69.8 KN截面尺寸满足要求。 V/=0.07fbh/1.2=0.0710200420/1.2=49 KN 49 KN>V=0.9154.12=48.7 KN V/<V=0.91.068.14=61.33 KN 除支座A外其它截面需要进行截面寿承载剪力的计算。 横向钢筋计算：设钢筋选用6150的双支筋； 箍筋率: = 56.52/(200150)=0.1884%>0.12%满足l级钢筋配箍率的要求。 （V+V）/=(0.07fbh+1.25f)/1.2 =(0.0710200420+1.252100.38420)/1.2 =83912.5N 83.91KN >V=0.9177.56=69.80 KN四、主梁设计1、计算简图次梁在砖墙上支撑为370mm；主梁截面为：700mm300mm跨度： 边跨： l=l=6000-0.12+0.37/2=6065 mm l=1.025l+b/2=5822+0.5400= 6022 mm 中跨： l=l= 6000 mm所以取边跨为6022 mm,中跨为6000 mm2、荷载计算为简化计算，将主梁2.0 m长的自重按集中荷载考虑。恒荷载： 次梁自重 7.356=44.1 KN/m主梁自重 （0.7-0.08）0.3225=9.3 KN/m 主梁粉刷 （0.7-0.08）0.015172=0.362 KN/m 标准值 g=44.1+9.3+0.362=53.762 KN/m 设计值 g=g=1.0553.762 = 56.45KN/m 活动荷载： 标准值 q=6.0 2.06.0=72 KN/m 设计值q=q=1.272=86.4 KN/m3、内力计算： 按弹性方法计算，由于边跨与中间跨度之间相差不到10%，可采用等跨表格计算，查表得到： ； M=+; ； V=+计算结果如下表：荷载图跨内最大弯矩支座弯矩剪力MMMMVVVV0.2440.067-0.2670.2670.733-1.2671.000-1.0001.267-0.7330.2890.133-0.1330.866-1.134001.134-0.8660.200-0.1330.133-0.133-0.1331.000-1.0000.1330.1330.2290.170-0.311-0.0890.689-1.3111.222-0.7780.0890.0890.2740.1780.0440.822-1.1780.2220.222-0.044-0.04418323-909041-72-56-4156722150-6969-6975-980-70983-23-69-6969-11-11-86118611411988-162-4660-113-67810685143-932371-10219-419-4得到： 跨中最大弯矩 M= 233 KNm 支座最大弯矩 M=252 KNm 支座边缘弯矩 M= M-1/2Vb=252-1/2(56.45+86.4)0.4 =223.43 KNm 剪力计算 V= 41+75=116 KN V= -72-113= -185 KN V=72+98=169 KN4、截面设计(1)正截面承载力计算 跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算，截面h=700 mm, h=700-35=665 mm, 肋宽b=300 mm,翼缘宽度按h=80 mm,截面有效高度取665 mm.混凝土C,f=10 N/mm；受力钢筋为ll级f=310 N/mm；结构系数=1.2。 跨中T形截面类型判别：b =l/3=6000/3=2000 mm b =b+s=300+2000=2300 mm 所以取b =2000 mm bhf(h- h/2)=20008010(665-80/2)=1000 KNm 1000 KNm>1.2223=267.6 KNm 属于第一类T形截面。 支座按矩形截面计算，肋宽 b=300 mm,钢筋按两排布置，则 h=700-75=625 mm主梁正截面的配筋计算见下表：截面MMMM弯矩计算值(N)233127223130弯矩设计值(N)210114201117或(N)8845884511721172=或=0.0280.0160.2060.1200.0290.0160.2330.128A=或 A= 12396711407774选用钢筋()20/2+22/2(1388)2/22(760)20/2+22/2(1388)22/2(760) ( A)（2）斜截面承载力计算：截面尺寸验算： h=h-h=625-80=545 mm h/b = 545/300 = 1.81 < 4.0 (0.25fb h)1/=(0.2510300625)/1.2=390.63 KN 390.63 KN>V=V=0.91185=166.5 KN截面尺寸满足要求。 V/=0.07fbh/1.2=0.0710300625/1.2=109.38 KN 109.38 KN>V=0.91116=104.4 KN V/<V=0.91.0169=152.1 KN除支座A 外其它截面需要进行截面寿承载剪力的计算。横向钢筋计算：设钢筋选用8200的双支筋；箍筋率 =100.48/(300200) = 0.167%>0.12%满足l级钢筋配箍率的要求。 （V+V）/=(0.07fbh+1.25f)/1.2 =(0.0710300625+1.252100.502625)/1.2 =178062.5 N 178 KN>V=0.91116=104.4 KN 178 KN>V=0.91169=152 KN 178 KN>V=0.91185=166 KN-