水工钢筋混凝土结构课程设计.doc

1、水工钢筋混凝土结构课程设计姓 名: 苏瑞 学 号： 2014030008 专 业： 14 级水利水电建筑工程(士官) 水工钢筋混凝土结构课程设计0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

2、 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；q k6kN/m 时，采用 C25；水工钢筋混凝土结构课程设计1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 L1B1 及荷载楼面活荷载标准值qk（kN/m）L1B1（mm） 4 5 6 7 85.75.7 01 02 03 04 055.76.0 06 07 08 09 105.76.3 11 12 13 14 155.76.6 16 17 18 19 206.

3、05.7 21 22 23 24 256.06.0 26 27 28 29 306.06.3 31 32 33 34 356.06.6 36 37 38 39 406.06.9 41 42 43 44 456.07.2 46 47 48 49 50柱网尺寸 L1B1、柱的截面尺寸 bh = 300mm400mm，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 LB（ mmmm） L1B1（mm mm）qk（kN/m 2）08 2350018000 57006000 6水工钢筋混凝土结构课程设计2二、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

4、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 并独立完成

5、课程设计任务。2、时间和地点安排教学周第 15 周和第 16 周，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 天水工钢筋混凝土结构课程设计35) 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。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 张施工图（CAD 绘图或手绘图） ，分别为板的配筋图，次梁配筋图和主梁配筋图。4、考核方式与成绩评定按

6、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,

7、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.水工钢筋混凝土结构课程设计4指导教师：何婷、吴帅兵、鄢玉英、蔡高堂、张洁、王志强、张强、罗红卫教研室主任：蔡高堂设计计算书一、 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

8、 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：2km/0N.6q；钢筋混凝土： ；混合沙浆：3m/20kN3/253/17k水工钢筋混凝土结构课程设计560606018020220主梁 （ 次 梁 ） 1250厂 房 肋 形 楼 盖 结 构 平 面 示 意 图三、 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板的跨度为

9、 l=2.2m,厚 80mm;次梁跨度为 l=6.0m;截面尺寸200mm450mm;主梁跨度为l=6.6m,截面尺寸 300mm600mm；墙体厚为：370 mm该厂房为 3 级水工建筑物，基本组合，结构承载力安全系数 K=1.2。二、板的设计水工钢筋混凝土结构课程设计61、计算简图板为 5 跨连续板，结构尺寸如图所示板的计算跨度： 边跨: m94.16078.2)(20 ablhn取较小值，所以 ml9.10中间跨: lc0.02、荷载计算。取 1m 板宽进行计算恒荷载： 板自重 0.08 25 1=2.0 (KN/m)20mm 厚抹面 0.02 20 1=0.4 (KN/m)12mm 厚

10、抹面 0.015 17 1=0.255 (KN/m)标准值 g =2.0+0.4+0.255=2.655 (KN/m)k设计值 g= g =1.05 2.655=2.79 (KN/m)G活动荷载： 标准值 q =6.0 (KN/m)k设计值 q= q =6.0 1.2=7.2 (KN/m)Q水工钢筋混凝土结构课程设计7考虑主梁对次梁的转动约束，折算荷载为：g =g+q/2=2.79+7.2/2=6.39 (KN/m) q =q/2=7.2/2=3.6 (KN/m)3、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：弯矩计算值为 M= +20gl20

11、1ql跨中弯矩：边跨 M = 0.0781 6.39 1.92 +0.1 3.6 1.92 =3.17 (KNm) 122中间跨 M =0.0331 6.39 2.0 +0.0787 3.6 2.0 = 1.98 (KNm) 2M =0.0462 6.39 2.0 +0.0855 3.6 2.0 = 2.41 (KNm)3 22支座弯矩： )(62.3).631.0239.607.( )(2.40.91).(15 22 mkNkCB 支座边缘弯矩： )(62.)9.206.3(2.340 mkNVbMCB 4、配筋计算板厚：h=80 mm ；h 取 55 mm；混凝土 C20，f =9.6 N

12、/mm ；HPB2350 c2级钢筋 f =210 N/mm ；钢筋混凝土结构承载力安全系数 K=1.2 。考虑到水y2电站厂房发电机组对结构的动力影响，板的配筋采用弯起式。水工钢筋混凝土结构课程设计8配筋计算如下表计算。注：中板带的中间跨及中间支座由于板四周与梁整体连接，可考虑拱的作用，故将该处弯矩减少 20%，即乘以 0.8 系数。5、板配筋详图在板的配筋详图中，除按计算配置受力钢筋外，尚应设置下列要求的构造钢筋。（1）分布钢筋：按规定选用 6250（2）板面附加钢筋：按规定选用 6200，设置于墙边。（3）主梁顶部附加钢筋：按规定选用 8200，设置于主梁顶部的板面。2 C 3 截 面

13、1 B边板带 中板带 边板带 中板带 边板带 中板带弯矩计算值 M( )N106m3.17 4.22 1.980.81.98 2.620.82.62 2.410.82.41弯矩设计值 M( )63.17 4.22 1.98 1.58 2.62 2.1 2.41 1.930sbhfKc0.131 0.174 0.0818 0.065 0.108 0.087 0.100 0.080s210.141 0.193 0.085 0.067 0.115 0.091 0.106 0.083ycSfA0354 485 213 168 289 229 267 209边板带6/8100（393）6/8100+62

14、00 （534）6100（283）6100（283）6100（283）选用钢筋（mm 2）中板带 8120（419）6/8120+8240 （536）6120（236）6120（236）6120（236）水工钢筋混凝土结构课程设计9三、次梁设计1、计算简图，次梁为 5 跨连续梁，其结构尺寸如图（a）所示，计算简图如图（b）所示（a）（b）计算跨度： 边跨： mbllmnc 82.6305.2.1025.17取较小值 l7.0中跨： mlc.52、荷载计算恒荷载： 板传来 2.655 2.0=5.31 (KN/m)梁自重 0.2 (0.45-0.08) 25=1.85 (KN/m)标准值 g =

15、5.31+1.85=7.16 (KN/m)k设计值 g=1.05 7.16=7.52 (KN/m) 活动荷载： 标准值 q =6.0 2.0=12 (KN/m)k设计值 q=1.2 12=14.4 (KN/m)水工钢筋混凝土结构课程设计10考虑主梁对次梁的转动约束，折算荷载为：g =g+q/4=7.52+14.41/4=11.12 (KN/m) q =(3/4)q=(3/4)14.4=10.8 (KN/m)3、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：弯矩计算值为 M= + ; 02gl021ql剪力计算值为 V= +（1）弯矩跨中弯矩：M

16、=0.078 11.12 5.7 +0.1 10.8 5.7 =63.27 (KNm)122M =0.0331 11.12 5.7 +0.0787 10.8 5.7 =39.57 (KNm)2M =0.0462 11.12 5.7 +0.0855 10.8 5.7 = 46.69 (KNm)3 2 2支座弯矩：M =-(0.105 11.12 5.7 +0.119 10.8 5.7 )=-79.69 (KNm)B22M =-(0.079 11.12 5.7 +0.111 10.8 5.7 )=-67.49 (KNm)C支座边缘弯矩：M = M - V =-(79.69- )=-70.32 (K

17、Nm)B2b023.7.591M = M - V =-(67.49- )=-58.12 (KNm)C（2）剪力计算跨度取净跨度：边跨：l =5.53m，中间跨： l =5.5m0 0V =0.394 11.12 5.53+0.447 10.8 5.53=50.93 (KN)AV =-(0.606 11.12 5.5+0.62 10.8 5.5)=-73.89 (KN)lB水工钢筋混凝土结构课程设计11V =0.526 11.12 5.5+0.598 10.8 5.5=67.69 (KN)rBV =-(0.474 11.12 5.5+0.576 10.8 5.5)= -63.20 (KN)lCV

18、 =0.5 11.12 5.5+0.591 10.8 5.5=65.69 (KN)r4、配筋计算（1）正截面计算跨中按 T 形截面计算，支座按矩形截面计算。截面高度 h=450 mm 肋宽 b=200 mm,翼缘宽度按 =80 mm,截面有效高度 =410 mm.fh0h混凝土的强度等级 C20，f =9.6 N/mm ， ；受力钢筋为c22/1.mNftHRB335 级钢筋， f =300 N/mm ；结构承载力安全系数 K=1.2。y2跨中 T 形截面类型判别：翼缘宽度 b = = =2 (m)f3l6b =b+s =0.2+1.8=2.0 (m) fn所以取最小值，b =2 mf则 )(

19、436.80.6721)(582190)(max0 mkNkKMhbfcf 所以截面属于第一类型截面。正截面配筋计算，见下表：水工钢筋混凝土结构课程设计12（2）斜截面承载力计算：截面尺寸验算： )(67.89.321 )(8.19610405.2.0.684max0 KNKVKNbhflBcw 说明截面尺寸满足要求。 )(12.693.5021 )(14.630470minbhfAtc 因此，需进行斜截面受剪承载剪力计算。横向钢筋计算：设钢筋选用 6150 的双肢箍筋。配筋率= = =0.19% =0.15%svbA15023.8min符合 HPB235 级钢筋配箍率的规定。截 面 1 B

20、2 C 3弯矩计算值 M( N )610m63.27 70.32 39.57 58.12 46.69或 ( N )cfbh20cf2 3227.5 3227.5 3227.5 3227.5 3227.5= 或 =s20fKcs20hbfc0.024 0.261 0.015 0.216 0.017s10.024 0.309 0.015 0.284 0.017A = 或 A = Sycfbh0Sycfh0b629.76 810.816 393.6 745.216 446.08选用钢筋 ( )2m318（763）218+122（889）216（402）318（763）218（509）水工钢筋混凝土结

21、构课程设计13=V +V =0.07f bh +1.25fcsVsvc0yv0sAh=0.07 1.1 200 410+1.25 210 4101503.28=103751 (N)=103.751 (KN) V =KV =1.2 73.89=88.67 (KN)maxlB满足斜截面承载力要求。5、次梁配筋详图次梁配筋及构造见图纸。边跨跨中截面配置 3 根纵向受力钢筋，其中号钢筋设于梁角，号钢筋在边支座附近弯起以增强斜截面的受剪承载力。支座截面抵抗负弯矩的纵向受力钢筋的截断位置参照图 9-15 确定，角点处钢筋截断后另设 212 架立钢筋与之绑扎连接。四、主梁设计1、计算简图主梁共 3 跨，梁两

22、端搁置在砖墙上，中部由 300mm300mm 截面的柱支水工钢筋混凝土结构课程设计14撑，因梁的线刚度与柱的线刚度之比大于 4，可视为中部铰支的 3 跨连续梁。计算跨度跨度：边跨： l =l =6.0 m0cl =1.025l + =1.025(6.0-0.12-0.15)+ = 6.0 mn2b23.0取较小值 l.60中间跨： l =l = 6.0 m0c2、荷载计算恒荷载：次梁传来的集中荷载 7.16 (6.0-0.3)=40.81 (KN)主梁自重（化为集中荷载） 0.3 0.6 2.0 25=9 (KN)标准值 G =40.81+9=49.81 (KN)k设计值 G= G =1.05

23、 49.81= 52.3 (KN) k活荷载： 标准值 Q =6.0 2.0 6=72 (KN)设计值 Q= Q =1.2 72=86.4 (KN)k3、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%，可采用等跨水工钢筋混凝土结构课程设计15表格计算，查表得到：弯矩计算值为 M= +01Glk2Ql剪力计算值为 V= +34（1）弯矩跨中弯矩 M = (0.24452.3+0.28986.4)6=226.38 (KNm)1M =(0.06752.3+0.286.4)6=124.7 (KNm)2支座弯矩 M =-(0.26752.3+0.31186.4)6= -245 (KNm

24、)B支座边缘弯矩 M = M - V =-245- (52.3+86.4)=-224.2 (KNm)B2b023.（2）剪力 V = 0.73352.3+0.86686.4=113.64 (KN)AV = -(1.26752.3+1.31186.4)=-179.53 (KN) lBV =1.052.3+1.22286.4=157.88 (KN)r4、配筋计算(1)纵向钢筋计算 。受力钢筋为 HRB335 级， =300N/mm；砼强度等级yfC20， =9.6N/mm， ；结构承载力安全系数 K=1.2。cf 2/1.mNft跨中截面：按 T 形截面计算，钢筋布置为一排， =h-45=555（

25、mm ）0h翼缘宽度：b = = =2（m） f3l6b =b+s =0.2+5.8=6.0（m） fn所以取 b =2 mfb h f (h - )=2000 80 9.6 (555- )=791（KNm ）c02f280M =KM =1.2 226.38=271.66（KN m）max1属于第一类 T 形截面。支座截面：按矩形截面进行计算，肋宽 b=300 mm，钢筋按两排布置，水工钢筋混凝土结构课程设计16则 h =600-80=520（mm ）0主梁正截面配筋计算见下表：注：1. =0.2%300565=339（mm） 。sA0minbh2.支座 =0.4440.85 =0.850.5

26、5=0.4675。b（2）横向钢筋计算截面尺寸验算：h /b = (520-80)/300 = 1.47 KV =KV =1.2 179.53=215.436（KN ）maxlB说明截面尺寸满足要求。V / =0.7f bh =0.7 1.1 300 520=120120（KN）=120.12（KN）Cdc0KV =KV =1.2 113.16=135.79（KN）minA故支座处截面需按计算配置横向钢筋。截 面 1 B 2弯矩设计值 M( N )610m226.38 224.2 124.7或 ( N )cfbh20cf2 5914 779 5914= 或 =s20fMcds20hbfcd0.

27、046 0.345 0.025s10.047 0.444 0.026A = 或 A = Sycfbh0Sycfh0b1673 2217 910选用钢筋( )2225+2 20（1610）420+225（2239）225（982）水工钢筋混凝土结构课程设计17设钢筋选用 8150 的双肢箍筋，则箍筋率 = = = 0.22% =0.15%svbA1503.2min符合 HPB235 级钢筋配箍率的规定。V =V +VCSSV=0.7f bh +1.25ft0yv0hsASV=0.7 1.1 300 520+1.25 210 5201503.2=211666（N）=211.666（KN ）KV =

28、K =1.2 179.13=215.436（KN）AlBKV =1.2 157.88=189.456（KN）rKV =1.2 113.16=135.792（KN）A故 B 支座处左边需设弯起钢筋。第一排弯起钢筋（弯起角度 =45）计算：= = =18（mm ）sbA45inVKycslf70.3162.13第一排弯起 1 20（314mm） ，满足要求。第一排弯起钢筋的弯起点至支座边缘的距离为：s +h-c - ，s =100mms ，则 s +h-c- =100+600-30-c1max1c30=640（mm ） ，该截面上剪力设计值为 V =179.53 KN，也应弯起21 20（ 314

29、mm） 。第二排弯筋弯起点至支座边缘的距离为 640+250+600-30-30=1430（mm ） ，该处的剪力设计值 V =179.53 KN，应弯起第三排钢筋，考虑到第三排弯筋2的位置在附加横向钢筋处，且第三排弯筋的截面面积很小，故不再弯起第三排钢筋，而让附加横向钢筋去抵抗该剪力。水工钢筋混凝土结构课程设计18支座 A 及支座 B 右侧均不需弯起钢筋，考虑到 A 支座可能产生负弯矩和构造要求，也可弯起 2 20（628mm ） 。（3）附加横向钢筋次梁传来集中力F=G+Q=52.3+86.4=138.7（KN ）在集中荷载位置设附加吊筋，弯起角 =45，则A = = =785（mm）SVsinKFyvf70.3182.3 选用 2 25（ 982mm） 。