钢筋混凝土结构课程设计（水利水电工程专业）（本科） .doc

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1、水利水电工程专业（本科）钢筋混凝土结构课程设计任 务 书题目：钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计学校：华北水电学院电大班级：水工031姓名： *指导教师： *时间：二六年六月目 录1.设计资料32.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63.4配筋计算正截面受弯承载力计算63.5绘制施工图74.次梁计算74.1荷载设计值：74.2计算简图74.3弯矩设计值和剪力设计值的计算84.4 承载力计算94.5施工图的绘制105.主梁设计105.1荷载设计值105.2计算简图105.3弯矩、剪力设计值及内力包络图绘制115.4主粱承载力计算145.5绘制施

2、工图15参考文献资料16钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计1.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.

3、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

4、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。3.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。3.1荷载恒荷载标准值：20mm水泥砂浆面层：0.0220 0.4k

5、n/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/m23.2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/

6、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。3.3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.

7、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)111.942/113.8-111.942/11-3.8111.82/162.23-111.82/14-2.553.4配筋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

8、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3.5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.次梁计算按考虑塑性内力重分布设计4.1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

9、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/m4.2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。4.3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)

10、/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次梁的弯矩设计值的

11、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

12、)0.4524.14.99554.20.624.14.99572.20.5524.14.75630.4524.14.75634.4 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=80m

13、m。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

14、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

15、/(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。4.5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

16、梁设计主梁内力按弹性理论设计5.1荷载设计值（为简化计算，将主梁长度为2m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/m5.2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500m

17、m)，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：5.3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

18、：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5-1 主梁的弯矩设计值计算（kN.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/-81.542活载0.289/142.24-0.133/-62.24-0.133/-62.24-0.133/-62.24 3活载-0.044/-21.66-0.133/-62.240.200/93.6-0.133/-62.24 4活载0.229/112.71-0.311/-145.550

19、.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=1

20、75.27kN.m。表5-2 主梁的剪力计算（kN）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

21、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。

22、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，

23、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。5.4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) 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+

24、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）。5.5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。