水工钢筋混凝土课程设计任务书.doc

水工钢筋混凝土课程设计任务书 一、课程设计目的和任务 技能训练： 1、使学生对水工钢筋混凝土结构设计过程有更加深入的理解； 2、增强学生使用水工钢筋混凝土结构设计规范的意识； 3、提高学生收集相关设计资料的能力； 4、使学生进一步掌握水工钢筋混凝土结构设计的原则、步骤及方法； 5、提高学生的工程制图能力。 通专结合点： 1、通过分组共同完成设计任务提升团结协作能力； 2、训练学生使用设计规范的能力； 3、训练学生搜集参考资料、利用资料的能力； 4、通过编写课程设计计算书训练学生计算能力与写作能力； 5、通过出配筋图训练学生绘图、识图的能力； 6、提高学生分析问题和解决问题的能力。 二、课程设计题目 水电站厂房肋形楼盖设计 三、课程设计内容 1、结构平面布置：柱网、主梁、次梁及板的布置 2、板的强度计算（按弹性理论计算） 3、次梁强度计算（按塑性理论计算） 4、主梁强度、刚度、裂缝宽度计算（按弹性理论计算） 5、绘制结构施工图 （1）、结构平面布置图（1：100） （2）、板的配筋图（1：50） （3）、次梁的配筋图（1：30；1：20） （4）、主梁的配筋图（1：30；1：20）及弯矩 M、剪力 V 的包络图 （5）、钢筋明细表及图纸说明 四、基本资料 1、题号 :40 2、某水力发电站生产副厂房采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，其平面尺寸为 L1×L2（见图一及表一）,生产车间的四周外墙均为 37 承重砖墙。 3、荷载 （1）、楼面活荷载，单位为kN/ m2（见表一） （2）、楼面面层：水磨石地面 0.65 kN / m2（3）、楼盖自重：钢筋混凝土容重 =25 kN/ m3（4）、平顶粉刷： 0.25 kN / m24、材料及设计参数 （1）、混凝土：C25 （2）、钢筋：主梁及次梁纵向受力筋用级钢筋， 板内及梁内的其它钢筋可以采用级。 （3）、构件安全系数 K取 1.2，设计状况取持久状况、环境类别为一类。 图一 厂房平面尺寸 表 1 荷载及题号 五、时间安排 1 搜集资料和分析资料 2学时2 结构平面布置 1 学时3 结构荷载计算 4 学时4 结构内力计算 5 学时5 结构配筋计算 8 学时6 设计说明书和配筋图 10 学时合计 30 学时 六、主要参考资料 水工混凝土结构设计规范（SLT191-2008） 水工建筑物荷载设计规范 （DL5077-2009） 水工钢筋混凝土结构学 教材 建筑结构静力计算手册 混凝土结构构造手册 水电站厂房现浇肋形楼盖课程设计 一、平面结构布置 柱网及梁格布置应根据建筑物使用要求确定，因本厂房在使用上无特殊要求，故结构布置应满足实用经济的原则，并注意以下问题。 1、柱网布置可为正方形或长方形。 2、板跨一般为1.52.8m，次梁跨度一般是4.06.0m，主梁跨度则为5.08.0m，同时宜为板跨的 3 倍（二道次梁）。 板跨为2.08m，次梁跨度为6.9m，主梁跨度为6.25m3、对于板、次梁和主梁，实际上不宜得到完全相同的计算跨度，故可将中间各跨布置成等跨，而两边跨可布置得稍小些，但跨差不得超过 10%。 二、板的设计（按弹性理论计算） 1、板、次梁、主梁的截面尺寸确定 板厚 hB80mm，（一般取在 h 之间）。取hB=100mm次梁 hc =( )L ，b =( )hc 。取hc=400mm，b=200mm主梁 hz =()L ，b=( )hz。取hz =500mm，b=300mm2、板的计算简图： 图 1 板计算简图 板为多跨连续板，对于跨数超过五跨的等截面连续板，其各跨受荷相同，且跨差不超过 10%时，均可按五跨等跨度连续板计算。 当按弹性理论计算时，其计算跨度： 中跨： b0.1 c，取 l0=lc=2080mm 边跨： hBa，取l0=ln+0.5(hB+b)=2030mm，跨差<10%，按照等跨计算3、荷载计算： 取 1m 宽板带计算： 面层 水磨石每平方米重×1 = 0.65 kN /m 板自重 板厚××1 = 2.5 kN /m 平顶粉刷 每平方米重×1 = 0.25 kN /m 恒载标准值：gk= = 3.4 kN /m 活载标准值：qk =标准值×1 = 2.0 kN /m恒载设计值： 活载设计值： 设计值总值： 5.97kN/m 4、内力计算 按弹性理论计算，由于边垮与中跨的跨度相差不到 10%，可采用等跨表格计算。查水工钢筋混凝土结构学附录六表 4 可得： 5注意：此时要考虑活荷载不利布置分别求出 跨中弯矩：边跨: M1 =2.138kNm 中间跨: M2=1.328kNm 、 M3 =1.602kNm支座弯矩： MB =-2.739kNm、 MC =-2.373kNm 支座边缘弯矩： '-2.166kNm，-1.795kNm5、配筋计算： 根据各跨跨中及支座弯矩可列表计算如下： 表 1 板配筋计算表 截面1B2C3M(kN.m)2.138-2.1661.328-1.7951.6025.8315.8315.8315.8315.8310.0440.04460.02730.03690.0330.0450.04560.02770.03760.03380.9770.9770.9860.9810.983179181110149133选钢筋200200200200200配筋率满足最小配筋率要求 位于次梁内跨上的板带，其内区格四周与梁整体连接，故其中间跨的跨中截面（M2、M3）和中间支座（MC）计算弯矩可以减少 20%，其他截面则不予以减少。为了便于施工，在同一板中，钢筋直径的种类不宜超过两种，并注意相邻两跨跨中及支座钢筋宜取相同的间距或整数倍（弯起式配筋） 6、确定各种构造钢筋： 包括分布筋250、嵌入墙内的板面附加钢筋200，垂直于主梁的板面附加钢筋200。 7、绘制板的配筋示意图： 可用弯起式或分离式配筋。 三、次梁设计（按塑性内力重分布计算）： 1、 确定计算跨度及计算简图。 图 2 次梁计算简图 当按塑性内力重分布计算时，其计算跨度： 中跨： l0 = ln=6750mm2、荷载计算： 由板传来： 板恒载×次梁间距 = 3.42.08=7.072 kN /m 次梁肋自重： b(hchB) ×钢筋混凝土容重 = 0.2 × 0.3×25=1.5 kN /m次梁粉刷重 2×(hchB) ×粉刷层每平米重 = 0.15 kN /m 恒载： g k = 8.722 kN /m 活载：qk= 活载标准值×次梁间距 =2.0 ×2.08=4.16kN/m 恒载设计值： 9.1581kN/m活载设计值： 4.922kN/m设计值总值： g+q=14.15kN/m3、内力计算： mb 值： vb 值： 其中： M1=58.61kNm MB=-58.61kNm VA=42.22kN VB左=56.29kN VB右=-56.29kN VC=-42.22kN4、正截面强度计算： 1）、次梁跨中按 T 形截面计算，T 形截面的翼缘宽度bf''按水工钢筋混凝土结构学85页表 3-2 考虑。支座截面按bc×hc矩形截面计算。所以确定 bf' =2250mm 。并判断是第一类 T 形截面。 2）、钢筋截面计算如下： 表 2 次梁抗弯配筋计算表 截面1BM(kN.m)58.61-58.613.47×3.08×0.02030.2280.02050.2620.98980.869658750选钢筋318318配筋率满足最小配筋率的要求表 3 次梁抗剪配筋计算表 截面ABV(kN)42.2256.290.25fcbh0178.5178.5Vc=0.7ftbh053.3453.34-箍筋肢数、直径2、82、8实配箍筋8300（2）8300（2）配筋率满足最小配筋率要求5、根据计算结果和构造要求，绘制次梁配筋示意图。 四、主梁设计（内力按弹性理论计算）： 1、计算简图： 图 2 主梁计算简图 柱截面 450×450，由于钢筋混凝土主梁抗弯刚度较钢筋混凝土柱大的多，故可将主梁视作铰支于钢筋混凝土柱的连续梁进行计算。主梁端部支承于砖壁柱上，其支承长度 a=370。 则主梁计算跨度： 中跨：l0=ln+ b柱+b柱（支座中心线之距）=6240mm 边跨：l0=ln+ b柱+0.025 ln=6287 ln+a+b柱=6325 2、荷载计算： 为简化计算，主梁自重亦按集中荷载考虑。 次梁传来的荷载： 次梁恒载×主梁间距 = 60.18 kN 主梁自重： bz×(hzhB)×次梁间距× = 6.24 kN 主梁粉刷重：2×(hzhB)×次梁间距×每平米粉刷层重= 0.0624 kN 恒载： Gk= 66.48 kN则恒载设计值 69.81kN 活载：Qk = 次梁活载×主梁间距= 28.704 kN 则活载设计值 4.99kN1)、M=k1GL0其中，k1可由书中表查取，L0计算跨度，对于 B 支座，计算跨度可取相邻两跨的平均值。 2）、V=kQ其中，k 可由书中表查取，3、 内力计算： 10表 4 主梁弯矩计算 项次荷载简图M1M2MBMC 104.4648.35-125.06-83.2061.93-23.85-30.85-20.4248.9341.69-69.25-10.32-37.61-20.49-61.4659.33-38.4010.32-42.55-28.26-30.73Mmin kNm组合项次+组合值166.3924.5-117.29-117.29Mmax kNm组合项次+组合值166.3996.06-194.31-144.66 由此可作出下列几种情况下的内力图： +； +； +； + 将以上各图绘于同一坐标系上，取其外包线，则为弯矩包络图。 表 5 主梁剪力计算 项次荷载简图VAVB左VB右VC左VC右 49.84-89.7876.44-63.8163.1830.14-39.361.651.6532.7923.38-45.543.88-25-3.69-3.27-3.2727.9-40.9840.98-0.4128.31-40.577.78-2.07-4.51-4.5134.03-34.856.13Vmin kN组合项次+组合值45.33-61.4735.87-55.455.4Vmax kN组合项次+组合值80-135.28120.32-104.16104.16 同样可绘出剪力包络图。 4、 主梁正截面和斜截面承载力计算： 表 6 主梁正截面配筋计算 截面1B2CM(kN.m)166.39-194.3196.06-144.66V0b/2-18.05-15.62M-V0b/2166.39176.2696.06129.040.03780.280.02180.2050.03680.3370.0220.2320.9810.8320.9890.884147618438451270选钢筋128，225328220,118325配筋率满足最小配筋率、构造的要求 注意：主梁跨中截面按 T 形截面计算，按水工钢筋混凝土结构学8 5页表 3-2考虑。支座截面按bc×hc 矩形截面计算。并判断是第一类T 形截面。 表 7 主梁抗剪配筋计算表 截面AB左B右C左V（kN）80-135.28120.32-104.160.25fcbh0-410.55-410.55-410.55-410.55Vc=0.7ftbh0122.68122.68122.68122.68实配箍筋8200配筋率满足最小配筋率、构造要求 5、主梁吊筋计算： 由次梁传于主梁的集中荷载 F=G+Q 则吊筋面积 1.2（69.81+34.44）/ 所以选吊筋为：箍筋 面积： 4226、 主梁正常使用极限状态验算 裂缝：200Ate=24000 te=0.0368 0.19<0.4满足要求。