1500吨钢筋混凝土清水池设计2.docx
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1、给水工程结构课程设计计算书C30 混凝土,=L0, 0c=1,/c=14.3N/mm2,力= L43N/mn?;纵向钢筋采用 HRB335钢,fv=300N/mm2,箍筋采用 HPB235 钢,/vv=210N/mm2o正截面承载力计算过程列于下表。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。次梁正截面受弯承载力计算截面A1B2C弯矩设计值(kN -m)-39.6768.01-86.5659.51-68.01/加2)或%=M/(% Jcbfho2)39.67*10八 6/ (1.0*14.3*1 333*3602)= 0.01668.01 *10八6/ (1.0*14.3*2 00*3602)二 0.
2、18386.56*10*/ (1.0*14.3*1 333*3602)二 0.03559.51*10*/ (1.0*14.3*2 00*3602)二 0.16168.01 *10八6/ (1.0*14.3*1 333*3602)= 0.028J = jl-2as0.0160.2040.350.0350.1760.350.028或370.3701.4806.4604640选配钢筋(mm2)2电16As=4022。14+2。16As=7104 M6As=8044如4As=6152。16+1。18 As=656.5计算结果说明,支座截面的J均小于0.35,符合塑性内力重分布的原那么;最小 As=/i
3、n bh=0.45/v*bh=0.45* 1.43/300*200*400= 17L6mm2,选配的钢筋截面面积均 满足最小配筋率要求。斜截面受剪承载力计算包括:截面尺寸的符合、箍筋计算和最小配箍率验算。a.验算截面尺寸:hw=h0- hf*=360 - 120 =240mm,因 hw/b=240/200=1.2Vmax=130.92kN,故截面尺寸满足要求。b.计算箍筋:采用。6双肢箍筋,计算支座B、C两侧截面。m a由0.7 的+L25&T%=90.89mm,得到箍筋间距s=L25MA禽)嗑-0.7/幽)1.25*210*2*28.3*360130.92 *103 -0.7*1.43*20
4、0*360调幅后受剪承载力应加强,梁局部范围内将计算的箍筋面积增加20%或间距减小20%o现 调整箍筋间距,s=0.8*90.89=73mm,取s=75mm。为方便施工,沿梁长不变。c.验算最小配箍率弯矩调幅时的配箍率下限为:0min=03力/4 =0.3*1.43/210=0.20%实际p=nAsvi/(bs)=2*28.3/(200*75)=0.38%0.20%,满足要求。4.主梁设计荷载次梁传递: (集中)恒荷载:活荷载:54.65*4=218.6kN4.86*4= 19.44kN板传递:恒荷载三角形峰值:2*22.69*3/2= 68.07kN/m(三角形)活荷载三角形峰值:2*2.1
5、 *3/2=6.3kN/m主梁自重:(均布)混凝土重: 粉刷层重: 防水层重:gi=L2*0.25* (0.6-0.12) *l*25=3.6kN/m g2=L2*002* (0.25+0.48*2) *1*20=0.58IkN/m g3=L2* (0.25+0.48*2) *l*0.1=0.145kN/m将板传来的三角形分布荷载和主梁自重均布荷载等效为集中荷载。主梁恒荷载设计值 主梁活荷载设计值 主梁总荷载设计值4.2计算简图G =218.6+68.07*3/2+(3.6+0.581 +0.145)*3=333.68kNQ =19.44+6,3*3/2=28.89kNG+Q=333.68+2
6、8.89=362.57kN主梁截面为250mm*600mm,计算跨度6m,按等跨连续梁计算,共3跨。4.3 内力设计值及包络图431弯矩设计值M=kiGlo+k2QloMi,max=0.175*333.68*6+0.213*28.89*6=387.29kN m (恒载满布,活载隔跨布置) Mb,max-0.150*333.68*6 - 0.175*28.89*6= - 330.65kN m (恒载满布,活载临跨布置) M2,max=0.100*333.68*6+0.175*28,89*6=230.54kN m (恒载满布,活载本跨和隔跨布 置)4.3.2 剪力设计值V=k3G+k4QVA,ma
7、x=0.350*333.68+0.425*28.89= 129.07kN(恒载满布,活载隔跨布置)Vbi ,max= - 0.650*333.68 - 0.675*28.89= - 236.39kN (恒载满布,活载临跨布置)VBr,maX= 0.500*333.68 +0.625*28.89= 184.90kN(恒载满布,活载临跨布置)4.3.3 弯矩包络图第1、3跨有活荷载,第2跨没有活荷载M=0.175*333.68*6+0.213*28.89*6=387.29kN mMb= - 0.150*333.68*6 - 0.075*28.89*6= - 313.31kN mM2=0.100*3
8、33.68*6=200.21 kN m第1、2跨有活荷载,第3跨没有活荷载Mi=0175*33368*6+0162*2889*6=37845kN mMb= - 0.150*333.68*6 - 0.175*28.89*6= - 330.65kN mM2=0.100*333.68*6+0.137*28.89*6=223.96kN m第2跨有活荷载,第1、3跨没有活荷载Mi=0.175*333.68*6=350.36kN mMb= - 0. 150*333.68*6 - 0.075*28.89*6= - 313.31kN mM2=0.100*333.68*6+0.175*28.89*6=230.5
9、4kN m弯矩包络图如下图。4.3.4 剪力包络图第1、3跨有活荷载,第2跨没有活荷载VA=0.350*333.68+0.425*28.89=129.07kNVb尸-0.650333.68 - 0.575*28.89=-233.50kNVBr= 0.50*333.68=166.84kN过集中荷载后V=.166.84第1、2跨有活荷载,第3跨没有活荷载VA=0.350*333.68+0.325*28.89=126.18kNVbf - 0.650*333.68 - 0.675*28.89= - 236.39kNVb产 0.50*333.68+0.625*28.89=184.90kN 过集中荷载后-
10、177.67第2跨有活荷载,第1、3跨没有活荷载VA=0.350*333.68-0.075*28.89=114.62kNVb尸-0.650*333.68 - 0.075*28.89= - 219.06kNVb= 0.50*333.68+0.500*28.89=181.29kN剪力包络图如下图。4.4 承载力计算4.4.2 正截面受弯承载力跨内板处于主梁截面受拉区,故按矩形截面计算。B=250mm, h=600mm。支座处板处于主梁的受压区,故支座按T形截面计算。翼缘宽度取bkl/3=6000/3 二2000mm,又 bf=b+Sn=200+4000-250=39502000mm,所以取 bf=
11、2000mm。环境类别为二类a,梁的最小保护层厚度c=30mmo跨1和支座B采用二排纵向钢筋 h()=600-60=540mm,跨 2 采用一排纵向钢筋 h()=600-40=560mm。C30 混凝土,f( =14.3N/mm2, = L43N/mm2;纵向钢筋采用 HRB335钢,fv=300N/mm2,箍筋采用 HPB235 钢,fvv=210N/mm2o正截面承载力计算过程列于下表。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。主梁正截面受弯承载力计算截面1B2弯矩设计值(kN - m)387.29-330.65230.544=M/(小力 bh()2)或 %=M/(% 力 brM)387.29*
12、 10八 6/( I。* 14.3*250*54()2)二 0.372330.65* 10八6/(i o* 14.3*2000*54()2)二 0.040230.54* 10八6/( I。* 14.3*250*5602)二 0.206J = l-Jl-240.4930.550.0400.2330.55或2助gfj fy317220591555选配钢筋(mm2)4 电 22+2 电 20 +2 g25 As=31304。22+2。18As=20294。22As=1520经验算,配筋均满足最小配筋率的要求。斜截面受剪承载力a.验算截面尺寸:hw=ho-hf三540- 120=420mm,因 hw/
13、b=420/250=1.68Vmax=236.39kN,故截面尺寸满 足要求。b.计算箍筋:第1、3跨采用。8双肢箍筋,计算支座B左侧截面。a 3000c 口”Z = = 5.55 3 , 取 =3%)5401 75nA由匕二丁侬得到箍筋间距S1二得到箍筋间距S1二1.754 + 1210*2*50.3*540236.39 *103-经 *1.43* 250 * 5403 + 1=75.09mm,取si=75mm,为方便施工,沿梁长1、3跨不变,即。875。第2跨根据支座B右侧截面VBr. max=184.90kN配箍筋,采用。8双肢箍筋210*2*50.3*540s2 二二 113.58mm
14、184.90*1()3 *1.43*250*5403 + 1取s2=U0mm,沿中间跨不变,即。8110。c.验算最小配箍率配箍率下限为:pmin =0.24 ft/ fyv =0.24* 1.43/210=0.16%实际p 二nAsvi/(bs2)=2*50.3/(250*110)=0.366%0.16%,满足要求。d.次梁两侧附加横向钢筋的计算次梁传来的集中力设计值6=218.6+19.44=238.04kNhi= 600 - 400=200mm附加箍筋布置范围 s=2h +3b=2*200+3*200= 1000mm o取附加箍筋。8200双肢,那么在长度s内可以布置排数m=1000/2
15、00+l=6排,次梁两侧各布置3排。另加吊筋 1 22, HRB335, Asb=380.1mm2,由式2fyAsh sin a + mnfyvAsv =2*300*380.1 *0.707+6*2*210*50.3=287.99kN Fz =238.04kN, 满足要求。e.因主梁的腹板高度=600- 120=480mm450mm,需在梁侧设置纵向构造钢筋,每侧纵向 构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%,且其间距不大于200mm。现每侧配置2。10, 157/(250*480)=0.13%0.1%,满足要求。5 .柱的设计荷载柱承受顶板传来的荷载范围如图阴影所示。荷载标准值:板传递:板
16、自重:0.12*4*6*25=72kN板外侧粉刷层:0062*375*56*20=2604kN板内侧粉刷层:002*4*6*20=96kN防水层:0.1*4*6=2.4kN主梁:主梁重:(0.6-0.12) *0.25*6*25= 18kN主梁粉刷层:(0.25+0.48*2) *002*6*20=290kN次梁:次梁重:2* (0.4-0.12) *02*4*25=lL2kN次梁粉刷层:2* (0.2+0.28*2) *0.02*4*20=2.43kN覆土:(1-0.12-0.062) *4*6* 18=353.38kN柱自重:0.3*0.3*3.8*25=8.55kN恒荷载设计值:柱顶:柱
17、中:柱顶:柱中:L2* (72+26.04+9.6+2.4+18+2.90+11.2+2.43+353.38) =597.54kN597.54+8.55/2=601.82kN柱底:597.54+8.55=606.09kN活荷载设计值:1.4*1 .5*4*6=50.4kN总荷载设计值:Nu=606.09+50.4=656.49kN轴心受压计算计算长度1()=3.8mlo/b=3.8/O.3= 12.67,查表得 9 =0.940.9。;A =0.9*0.94* 14.3*300*300= 1088.8kN Nu=656.49kN,所以按构造配筋。p 0.6%, As=0.6%*300*300=
18、540mm2选用 4。14 钢筋,As=615mm2箍筋选用。8150 (间距不大于20d)。6 .池壁设计清水池有三种工况:试水、运行、检修。试水:内有水,外无土;运行:内有水,外有土;检修:内无水,外有土。其中,试水和检修是两个最不利情况,故按照这两种工况设计池壁。本次设计只计算长向池壁。取宽度b=1000mm为计算单元。6.1 试水弯矩方向统一以池壁外侧受拉为正,内侧受拉为负。6.1.1 水对池壁产生的弯矩p= /yj;/0 = 10kN/m3 *3.8m=38kN/m211?M 顶二- 一 pH()2* 12= - - *38*3.82* 1.2=-21 95kN m/m 3030M
19、中三 O.O214pHo2*1.2= 00214*38*382*L2= 14.09 kN m/m119M 底三- pH02* 1.2= - - *38*3.82*1.2=-32.93 kN m/m20206.1.2 主梁对池壁产生的弯矩由于主梁传递给池壁的集中力不是作用的池壁的轴线上,因而对池壁有一个附加 弯矩。如图示意。e=h/2-h/3=h/6 (h 为池壁厚度)集中力P=主梁给池壁支座的压力VA,max+阴影中的板重g和主梁重G (如图)(1)求Va,max:(主要过程同前求剪力包络图)试水工况时,顶盖外侧无粉刷和防水层,也无覆土重和活载,只有梁、板自重 和内粉刷层、防水层。求试水工况下
20、主梁跨中等效集中荷载板传给次梁:2*0.7715* (0.12*3/2*25+0.02*3/2*20+0.1 *3/2)*L2=9.72kN/m次梁自重: L68kN/m次梁传给主梁:(9.72+1.68) *4=45.60kN板传给主梁:2* (0.12*3/2*25+002*3/2*20+0 1 *3/2)* 1.2*3/2= 18.9kN主梁自重:(0.6-0.12) *0.25*3*25* 1.2= 10.8kN试水工况下作用在主梁跨中的等效集中荷载G=45.60+18.9+10.8=75.3kN那么 VA,max=0.350*G=26.36kN(2)板重 g=0.12*(3/2)2*
21、25*L2 = 8.lkN(3)主梁重 G=(0.6-0.12)*0.25*(3/2)*25*L2=5.4kN那么集中力P=26.36+8.l+5.4=39.86kN那么主梁对池壁产生的附加弯矩(均外侧受拉为正)为M 顶=P e=39.86*0.2/6= L33kN m1MH=-Pe =1.33/4 = 0.33 kN - m41M 底” =-Pe=0.33 kN m46.1.3 池壁实际所受弯矩M顶+M 顶.-21.95+1.33= - 20.62kN mM 中二M 中+M 中”=14.09+0.33=14.42kN mM 底=M 底+M 底三-32.93+0.33= - 32.60kN m
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