(水工)钢筋混凝土课程设计(满分).pdf
水工钢筋混凝土结构课程设计水工钢筋混凝土结构课程设计任务书及计算书任务书及计算书设计题目：设计题目：学学院：院：姓姓名：名：学学号：号：班班级：级：钢筋混凝土梁板结构钢筋混凝土梁板结构指导老师：指导老师：1目目录录一、设计任务书 3二、板的设计 6三、次梁设计 9四、主梁设计 13五、结论 21六、参考文献 212一、一、水工钢筋混凝土结构学课程设计水工钢筋混凝土结构学课程设计任任务务书书（一）（一）、设计课题与目的设计课题与目的某建筑钢筋混凝土单向板肋形楼盖设计。（1）了解单向板肋梁楼盖的荷载传递关系及其计算简图的确定；（2）通过板及次梁的计算，熟练掌握考虑塑性内力重分布的计算方法；（3）通过主梁的计算，熟练掌握按弹性理论分析内力的方法，并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法；（4）了解并熟悉现浇梁板的有关构造要求；（5）掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图规定，进一步提高制图的基本技能；（二）（二）、主要内容主要内容1 1、设计资料：、设计资料：根据初步设计成果，提出设计资料及数据如下：(1)楼层平面如任务书附图 1 所示。墙体厚度 370mm。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）结构环境类别一类。(5）建筑材料等级：混凝土强度等级：梁、板、C20 级。钢筋：板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋I 级，梁中受力筋 II 级。(6）荷载：钢筋混凝土重力密度为 25kN/m。楼面活荷载标准值：6kN/m。楼面做法：楼面面层用 20mm 厚水泥砂浆抹面（重力密度为20kN/m），板底及梁用15mm 厚石灰砂浆抹底（重力密度为 17kN/m）(7)结构平面布置及初估尺寸：板伸入墙内 120mm，次梁伸入墙内 240mm，主梁伸入墙内370mm；柱的截面尺寸 bh=400 mm400 mm。板厚 h_mm。（自己定）次梁：高 h_mm，宽 b_mm。（自己定）主梁：高 h_mm，宽 b_mm。（自己定）(8)采用的规范：水工混凝土结构设计规范（现在就按课本规定来做），建筑结构荷载规范。2 2、设计要求、设计要求（1）板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力；主梁按弹性理论计算内力，并绘出弯矩包络图。（2）梁、板允许挠度、最大裂缝宽度验算从略。33233（3）绘制楼盖结构施工图1楼面结构平面布置图（标注墙、柱定位轴线编号和梁、柱定位尺寸及构件编号）（比例 1：1001：200）；2板模板图及配筋平面图（标注板厚、板中钢筋的直径、间距、编号及其定位尺寸）（比例 1：1001：200）；3次梁模板及配筋图（标注次梁截面尺寸及几何尺寸、钢筋的直径、根数、编号及其定位尺寸）（比例 1：50，剖面图比例 1：151：30）；4、梁材料图、模板图及配筋图（按同一比例绘出主梁的弯矩包罗图、抵抗弯矩图、模板图及配筋图），（标注主梁截面尺寸及几何尺寸、钢筋的直径、根数、编号及其定位尺寸）；（比例 1：50，剖面图比例 1：151：30）；5在图中标明有关设计说明，如混凝上强度等级、钢筋的种类、混凝土保护层厚度等。（3）计算书：要求计算准确，步骤完整，内容清晰。（三）（三）、设计进度、设计进度阅读任务书和参考资料 7 学时布置设计 3学时板的计算 8学时次梁计算 8学时主梁计算 12学时绘制施工详图 28 学时整理设计计算书 6 学时准备及答辩 8 学时合计80 学时（四）（四）、设计成果要求设计成果要求 (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、次梁和主梁的计算，并附有配筋草图。(2)施工图纸一张（500mm 750mm)。包括：楼盖结构平面布置图；板的模板图、配筋图；次梁的模板图、配筋图（纵剖面、横剖面、单根钢筋下料图）；主梁的模板图、配筋图（纵剖面、横剖面、单根钢筋下料图；为方便设计和校核，要求画出主梁的设计弯矩图和抵抗弯矩图）；钢筋表。施工详图要求布局合理，线条粗细分明，字体工整，符号、尺寸、说明齐全。（五）（五）、考核方式考核方式1 最终成绩分为五等：优秀、良好、中等、及格、不及格。学生姓名：指导教师：孙万泉42016 年水工钢筋混凝土结构课程设计附图 1特别注意：特别注意：1 1、指导书：图书馆指导书：图书馆 沈蒲生编著钢筋混凝土结构沈蒲生编著钢筋混凝土结构，或其他书籍。，或其他书籍。设计步骤参考指导书，但一些细节的规定（如计算跨度、分项系数设计步骤参考指导书，但一些细节的规定（如计算跨度、分项系数取法等）按我们水工规范来进行，因为指导书中是工民建的规定。取法等）按我们水工规范来进行，因为指导书中是工民建的规定。2 2、完成日期：完成日期：第第 1919、2020 周上交（地点我的办公室主周上交（地点我的办公室主 B618B618），提问问，提问问题。必须自己亲自上交！否则不计成绩题。必须自己亲自上交！否则不计成绩3 3、提交的结果：计算书提交的结果：计算书 和和 设计图纸（绘图纸大小为设计图纸（绘图纸大小为 A2A2，大约为，大约为 4 4 张张A4A4 纸那么大）纸那么大）。设计图纸包含内容：次梁和板的配筋图；主梁的配筋设计图纸包含内容：次梁和板的配筋图；主梁的配筋图和弯矩抵抗图。图和弯矩抵抗图。52016 年水工钢筋混凝土结构课程设计二、板的设计（按考虑塑形内力重分布方法计算）二、板的设计（按考虑塑形内力重分布方法计算）正截面受弯承载力计算原则（1）平截面假定；（2）不考虑受压区混凝土的工作；（3）受压区混凝土的应力应变关系采用理想化的应力-应变曲线；（4）有明显屈服点的钢筋（热轧钢筋），其应力应变关系可简化为理想的弹塑形曲线。（一）基本尺寸的确定（教材237）1、板厚：按刚度要求，板厚不宜小于其跨长的 1/40（连续梁）；水电站厂房板的常用厚度为 120-200mm。取 h=120mml 402300 40=57.5mm；2、梁高：由构造要求，梁高与跨长的比值，次梁为1/18-1/12，主梁为1/15-1/10，梁截面宽度为高度的 1/2-1/3。次梁截面高度：l 18=6600/18=367;l 12=6600/12=550取 h=450主梁截面高度：l 10=6900/10=690l 15=6900/15=460取 h=5503、梁宽：梁截面宽度为高度的1/2-1/3。次梁宽：b=200mm；主梁宽：b=250mm。4、板的计算跨度：边跨：l。=ln+h/2=ln+120/2=2300-120-200/2+120/2=2140mm且满足l。=ln+a/2=2300-120-100+60=2140中跨：l。=ln=2300200=2100mm计算跨度差：（2140-2100）/2100=1.9%10%说明可按等跨连续板计算内力。（二）荷载计算1、荷载标准值：恒荷载：20mm 厚水泥砂浆面层：0.02*20 0.4kN/m2120mm 钢筋混凝土板：0.12*25 3 kN/m215mm 板底石灰砂浆：0.015*170.255 kN/m2gk=3.655kN/m2活荷载：q=6kN/m22、荷载设计值：由表 2-5 得相关系数恒荷载：g=1.2*3.655=4.386 kN/m2活荷载：q=1.2*6=7.2 kN/m2g+q=11.586 kN/m2板的计算简图如下,取 1m 板作为计算单位：62016 年水工钢筋混凝土结构课程设计g+q=11.586kN/m板的计算简图图图 1 1查水工钢筋混凝土结构学（第4 版）（中国水利水电出版社）表9-2,板的弯矩系数 mb分别为：1/11（边跨跨中）；1/11（离端第二支座）；1/16（中间跨中）；1/14（中间支座），分别代入公式 M=mb(g+q)l。l。，计算各截面弯矩如下表所示表表 1 1、连续板各截面弯矩计算、连续板各截面弯矩计算离端第二跨跨截面弯矩计算系数mbM=mb(g+q)L0/(kNm)3、截面承载力计算混凝土强度等级采用 C20，fc=9.6 N/mm，ft=1.10 N/mm，一级钢筋 fy=210N/mm2,222边跨跨中1/114.82离端第二支座中、中间跨跨中-1/11-4.821/163.19中间支座-1/14-3.65b=1000mm，h=120mm，取保护层厚度 c=20,取 a=30,h0=120-30=90mm，1=0.85，K=1.2,min=0.2%连续板各截面的配筋计算，如下表所示。中间区板带-轴线间，其各内区格板的四周与梁整体连接，故各跨跨中和中间支座考虑板的內拱作用，其计算弯矩降低20%。72016 年水工钢筋混凝土结构课程设计表 2、配筋表边区板带（-，-轴线间）离端第离端二跨跨板带部位截面边跨跨中间支第二内、中中座支座间跨跨中M(kNm）4.82-4.823.19-3.652s=KM/fcbh00.0740.0740.0490.056=1-（1-2s）0.50.0770.0770.0500.058中间区板带（-轴线间）离端第二跨跨边跨跨离端第内、中中间支座中二支座间跨跨中4.82-4.822.55-2.920.0740.0740.0390.0450.0770.0770.0400.0460.468316.82400.468316.82400.468164.62400.468189.3240备注满足两者取大0.85bAs=bh0fc/fy(mm)20.468316.82400.468316.82400.468205.72400.468238.6240Asmin=0.002bh选配钢筋81508150335 8200 8200 8150 8150335 8200 8200实配钢筋面积2(mm)3352512513352512515、裂缝开展宽度及变形验算从略6、绘制配筋草图82016 年水工钢筋混凝土结构课程设计三、次梁设计（按考虑塑形内力重分布方法计算）三、次梁设计（按考虑塑形内力重分布方法计算）（一）荷载计算1、恒载设计值：由板传来荷载 4.386*2.3=10.09kN/m次梁自重 1.05*25*（0.45-0.12）*0.2=1.73kN/m梁抹灰 1.05*17*0.015（0.45-0.12）*2+0.2=0.23kN/m g=12.05kN/m2、活荷载设计值：由板传来 q=7.2 2.3=16.56kN/m g+q=12.05+16.56=28.61kN/m（二）内力计算1、计算跨度：边跨：ln=6.6-0.24-0.25/2=6.235ml0=1.025*ln=6.391mln+a/2=6.235+0.12=6.355m l。取 l。=6.355m中间跨：l0=ln=6.6-0.25=6.35m跨度差（6.355-6.35）/6.35=0.08%0.1故取最小值 bf=2118mm端第二跨、中间跨bf=l0/3=6350/3=2117mm b+sn=200+(2300-200)=2300mmhf/ho=120/410=0.29 0.1则不需按翼緣高度考虑则不需按翼緣高度考虑102016 年水工钢筋混凝土结构课程设计故取最小值 bf=2117mm2、判别 T 形截面类型：fcbfhf（h0-hf/2)=9.6 2117 120 (410-120/2)=853.57kNm边跨：KM=1.2110.36=132.432中间跨：KM=1.272.10=86.52fcbfhf（h0-hf/2)KM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，支座按布置一排纵筋考虑h0=h-40=450-40=410mm3、次梁正截面配筋计算如下表所示。(梁中箍筋、构造钢筋I 级，梁中受力筋 II 级)表表 5 5、次梁正截面承载力计算（、次梁正截面承载力计算（fy=300N/mm2fy=300N/mm2）截面边跨跨内KM(kNm）1.2110.36=132.4329.621184102=3417.9离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座备注1.2(-110.36)=1.272.10=-132.43286.521.2(-82.40)=-98.889.62004102=322.7520.3060.3770.468989.2180m）fcbh02或fcbfh02(kN9.62004102=9.621174102=322.7523416.33s=KM/fcbh02s=KM/fcbfh020.0390.0400.4681111.51800.4100.5760.4681511.41800.0250.0250.468694.4180=1-（1-2s）0.50.85bAs=fcbh0/fyAs=fcbfh0/fy(mm)2满足满足Asmin=0.002bh选配钢筋实配钢筋面积(mm)23253253223221473147311401140112016 年水工钢筋混凝土结构课程设计4、次梁斜截面配筋计算如下表所示。表表 6 6、次梁斜截面承载力计算、次梁斜截面承载力计算(f(fyvyv=210N/mm2)=210N/mm2)截面离端第二支座左端支座右侧侧V(kN)KV(kN)0.25fcbh0(kN)VC=0.7ftbh0(kN)选用箍筋ASV=nASV1（mm）S(mm）SMAX(mm）sv=nASV1/bssvmin2离端第二支座右侧99.92119.904196.8KV63.14KV63.14svmin 81.8299.384196.8KV63.14KV63.14KV81012002000.25%0.15%81012002000.25%0.15%81012002000.25%0.15%81012002000.25%0.15%5、裂缝开展宽度及变形验算从略6、绘制配筋草图122016 年水工钢筋混凝土结构课程设计四、主梁设计（按弹性理论计算）四、主梁设计（按弹性理论计算）（一）、荷载计算1、恒载设计值：由次梁传来12.05 6.6=79.53 kN主梁自重（折算为集中荷载）1.05 25 0.25 (0.55-0.12)6.9=19.47 kN梁侧抹灰（折算为集中荷载）1.05170.015（0.55-0.12）2+0.256.9=2.04 KNG=101.04kN2、活荷载设计值：由次梁传来Q=16.56 6.6=109.296 kNG+Q=210.336 kN（二）内力计算1、计算跨度：边跨：ln=6.9-0.12-0.2=6.58ml0=1.025ln=1.025 6.58 =6.7445 mln+a/2=6.58+0.37/2=6.765 m取 l0=6.7445m，中间跨：ln=6.9-0.4=6.5ml0=ln=6.5m平均跨度l0=（6.7445+6.5）/2=6.62m(计算支座弯矩时取值）跨度差（6.7445-6.5）/6.5=3.76%0.12则不需按翼緣高度考虑172016 年水工钢筋混凝土结构课程设计取最小值 bf=2248mm中间跨:bf=l0/3=6500/3=2167mm b+sn=250+(6900-400)=6750mmhf/ho=120/510=0.24 0.1则不需按翼緣高度考虑取最小值 bf=2167mm，(2)判别 T 形截面类型：fcbfhf（h0-hf/2)=9.6 2167 120 (485-120/2)=1060.96 kNm KM1=1.2293.27=351.924kNm KM2=1.2155.13=186.156 kNm故属于第一类 T 形截面。主筋正截面及斜截面承载力计算如下表所示。4、配筋计算（1）纵筋计算表表 1111、主梁正截面承载力计算、主梁正截面承载力计算截面M(kNm）V0b/2(kNm）Mb=M-V0b/2(kNm）s=KM/fcbh02边跨跨内 3边跨跨内240.36中间支座 10中间跨跨内 13342.93-381.2853.986-327.294155.13-57.990.081（s=KM/f b h）2cf00.0570.7570.0340.014=1-（1-2s）0.5As=fcbh0/fy0.0850.0590.0350.0142965.56As=fcbfh0/fy(mm)22058.451237.8475.7Asmin=0.002bh选配钢筋实配钢筋面积(mm)22752752752756256253251473218(通长)62829452945182016 年水工钢筋混凝土结构课程设计对于中间支座s sb=0.358（查教材表 3-1）所以要配双筋截面：计算受压钢筋截面面积：取a=40mm As=(KM-sbfcbh0)/fy(h0-a)=(1.2327.294-0.3589.6250465465)/300(465-40)=1623.312 mm计算受拉钢筋截面面积：As=(fcbh01b+fyAs)/fy2S2S =(9.62504650.850.468+3001623.312)/300 =3103.128 mm2由此，计算得总用钢量As+As=4726.44 mm2受压钢筋选用425（As=1964 mm2）；受拉钢筋选用725（As=3436 mm2）（2）箍筋计算表表 1212、主梁斜截面承载力计算、主梁斜截面承载力计算截面V(kN）0.25fcbh0(kN)0.7ftbh0(kN)选用箍筋ASV=nASV1（mm）S=fyvASVh0/（V-0.7ftbh0）(mm）实配箍筋间距 s(mm）Smax(mm）sv=nASV1/bssvmin2端支座 V1166.51279V89.5V89.5V89.5 KV1=199.812 KN KVBl=321.52 KN KV1=199.812 KN按计算不需要配置弯起钢筋，考虑到端支座可能产生负弯矩，仍弯起 15、裂缝开展宽度及变形验算从略6、绘制配筋草图25202016 年水工钢筋混凝土结构课程设计五、结论五、结论回顾起此课程设计，真的是令我收获很多。由于平时只学习书本上的理论知识，因此课程设计是培养我们大学生运用所学知识解决实际问题能力的绝佳途径，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。钢筋混凝土是是一门很实用很重要的专业课，这次单向板肋梁楼盖课程设计，对我来说是影响深远，我真的学到很多很多的的东西，对板、梁的承载力、配筋计算有了更系统的掌握，是继结课考试复习之后对钢混知识更加系统、全面的复习回顾。通过这次课程设计使我深深地明白自己的知识面还是太窄，在结课考试复习中有明显的不足之处，对自己所学的东西研究的不够深入，相关知识不能灵活运用，因此在设计的过程中遇到不少问题，需要经常查阅课本，向同学请教。但这也激起了我深入研究的兴趣，将来我一定要改变自己的学习思路和方法，多将自己的理论知识用于实践，并且将自己的理论知识学习的更加扎实。六、参考文献六、参考文献1 水工钢筋混凝土结构学（第4 版）中国水利水电出版社21
