水工钢筋混凝土结构课程设计刘鹏

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1、kNG INSTITUTE OF TECHNOLOGY课程名称：水工钢筋混凝土结构课程设计姓 名:刘鹏学 号：2011011181专业班级：水利水电建筑工程（二）班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，设计状况系数如取1.0。采用外墙与内柱承重，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y为20kN/m 3）钢筋混凝土结构层（钢筋混凝土容重y为2

2、5kN/m 3 ）。15mm厚混合砂浆粉底(混合砂浆容重y为17kN/m 3 )。(2) 材料混凝土：楼面活荷载标准值 qk6kN/m 时，采用C25 ;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Li xBi与荷载楼面活荷载标准值Li XBi(m Xm)qk (kN/m )456785.7 X5.701、0203、0405、0607、0809、105.7 X6.011、1213、1415、1617、1819、205.7 X6.321、2223、2425、2627、2829、305.7 X6.633、3233、3435、3637、3

3、839、406.0 X5.745、4243、4445、4647、4849、606.0 X6.055、5253、5455、5657、5859、206.0 X6.361、6263、6465、6667、6869、706.0 X6.677、7273、7475、7677、7879、806.0 X6.981、8283、8485、8687、8889、906.0 X7.299、9293、9495、9697、9899、00柱网尺寸Li XBi、柱的截面尺寸 b xh = 300mm X400mm，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LxB (mm Xmm )L1 XB1 ( mm

4、 Xmm )qk (kN/m 2)816.0 X6.94二、设计内容1、肋型结构梁格布置与构件尺寸拟定根据设计任务书提供的设计资料与表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与结构特点，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与抵抗弯矩图。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

5、筋抽样图。三、课程设计分组与要求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 （题号即自己 学号的末两位数字） ，并独立完成课程设计任务。2、时间和地点安排教学周第15周和第16周（2012.12.102012.12.21 ）,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5)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 C4023、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

6、 。 2）施工图 3 张每个学生提交 3 张 3 号 施工图（ CAD 绘图或手绘图） ，分别为板的配筋图 （必 须采用分离式配筋） ，次梁配筋图和主梁配筋图。4 、考核方式与成绩评定按设计成果（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

7、、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 , 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.指导教师：吴帅兵、鄢玉英、蔡高堂、张洁、王志强、张强、罗红卫 教研室主任：蔡高堂墙体厚为： 370 mm估计

8、柱截面为： 400 mm 400 mm1 设计任务书题目钢筋混凝土肋形楼盖设计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15mm厚混合砂浆抹平。采用 C20 混凝土；梁中纵向受力钢筋为U级，其余钢筋为I级。试设计该楼盖（楼梯间在此 平面之外，不考虑）（一类环境）。2荷载标准值,均布活荷载标准值：qk 6.0kN/m ，水泥砂浆抹面：33320kN/m ；钢筋混凝土： 25kN /m ；混合沙浆：17kN/mOS?- 一-=-rHF士厂十车亠-厂_i

9、厂卜厂_i厂1T - -厂_1厂卜Jnr_|厂|_|(-梁-厂L厂厂i_-=-=-二二一 HlrL 厂- 晖-r-l -600CAODO600030D0C-!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确定主梁跨度为 l=6000 mm;次梁跨度为 l=6000 mm; 主梁面跨度内布置两根次梁 ;板的跨度为 l=2000 mm.估计梁板截面尺寸：按高跨比条件，要求板厚 h=l/40=2000/40=50; 水工建筑的楼板，要求 h=80 mm, 所以取板厚 h=8

10、0 mm.次梁截面尺寸 :h=l/18l/12=6000/186000/12=333500取 h=450 mm;b=h/3.5h/2=450/3.5450/2=128225取 b=200 mm;主梁截面尺寸h=l/8l/14=6000/86000/14=750428取 h=700 mm;b=h/3.5h/2=700/3.5700/2=200350取 h=300 mm;、板的设计1、计算简图:SO p2POO 3000|丨丨丨1 I I丨丨1 I I丨丨1 I I丄I板为6跨连续板，结构尺寸如图所示。次梁截面为200 mm 450 mm; 板在墙上支承宽度为 a=120 mm板的计算跨度：边跨:

11、1。=1 n+(h+b)/2=1780+140=1920 mml。=1 c=2000 mm中间跨:2、荷载计算:取宽度为1m的板计算恒荷载：板自重0.08 25 1=2.0 KN/m20mm抹面0.02 20 1=0.4 KN/m12mm抹面0.01517 1=0.255 KN/m标准值g k =2.66 KN/m设计值g= Gg k=1.052.655=2.788 KN/m活动荷载：标准值q k =6.0 KN/m设计值q= Qq k =6.01.2=7.2 KN/m算，查表得到：0i ； M= ogl2o+ iql2o按弹性方法计算，由于边跨与中间跨度之间相差不到跨中弯矩：考虑主梁对次梁的

12、转动约束，折算荷载为：g =g+q/2=2.78+7.2/2=6.38 KN/m q =q/2=7.2/2=3.6 KN/m3、内力计算10% ，可采用等跨表格计f y =210 N/mm 2 ,结构系数 d =1.2o0.078 6.38 1.92 1.92+0.13.6 1.92 1.92=3.16 KN ? mM 2 =0.033 6.38 2.0 2.0+0.0793.6 2.0 12.0= 7.62 KN ? mM 3 =0.046 6.38 2.0 2.0+0.085 3.6 2.0 2.0= 2.40 KN ?m 支座弯矩：M B =-0.105 6.38 (2.0+1.92)/

13、2 (2.0+1.92)/2+0.119 3.6 (2.0+1.92)/2 (2.0+1.92)/2=4.22 KN?mM C =-0.079 6.38 2.0 2.0+0.111 3.6 2.0 2.0=-3.61 KN ?m 支座边缘弯矩：M B = M B -1/2V 0b=4.22-1/2 (2.0/2 9.98) 0.2=4.22-9.98=-5.76 KN ?mM C = M C -1/2V 0 b=-3.61-1/2(2.0/2 9.98) 0.2=-3.61-9.98=-13.59 KN?m4、截面设计板厚： h=80 mm ；h 0取 60 mm ；混凝土 C20,fc=10

14、 N/mm 2 , 1 级钢筋配筋计算如下表计算。截戈面1B2C3边板带中板带边板带中板带边板带中板带弯矩计算值3.165.765.8013.5910.872.40（10 n ?mm）007.26080201.920弯矩设计值2.845.185.2212.232.16（10 n ?mm）446.534719.78501.728s 一0.090.170.170.07530.21840.4080.32620.0581 J1 2 s0.100.190.190.07010.24930.5700.41050.059A s =257.231.214.6230.122.7168.4264.268.72113

15、56267345选边6/88用板888/10300190钢带190200300筋中888/10板88200300240带2002005配筋图在板的配筋详图中除按计算配置受力钢筋外，还应配置下列要求的构造钢筋(1 )分布钢筋：按规定选用6200(2) 板面附加钢筋：按规定选用6200，设置于主梁顶部和墙边。(3) 墙角附加钢筋：按规定选用6200，双向配置于四个墙角的板面三、次梁设计1、计算简图十LH孑次梁在砖墙上支撑为 370 mm ;主梁截面为：700 mm 300 mm跨度：边跨：丨0=1n +b/2+h/120=5730+300/2+120/2=5940 mm中跨：丨0=1c=6000

16、mm所以取边跨为5940 mm,中跨为6000 mm2、荷载计算水亘荷载：由板传来2.6552.0=5.31 KN/m次梁自重0.2( 0.45-0.08)25=1.85 KN/m次梁粉刷(0.45-0.08)0.01517=0.1887 KN/m标准值g k =5.31+1.85+0.189=7.35 KN/m活动设计值 g= Gg k=1.057.35=7.72 KN/m荷载： 标准值q k =6.0 2.0=1.2 KN/m设计值q= Q q k =1.2 1.2=14.4 KN/m考虑主梁对次梁的转动约束，折算荷载为：g =g+q/4=7.72+14.4/4=11.32 KN/mq =

17、q 3/4=14.4 0.75=10.8 KN/m3、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：0 1 ； M= 20g l 0+l 21q l 0; 01；V=0gl 0 +1ql 0跨中弯矩：M 1 = 0.0787.725.945.94+0.114.45.945.94=72.05KN?mM 2 =0.0337.726.06.0+0.07914.46.06.0=50.12KN?mM 3 =0.046 7.72 6.0 6.0+0.085 14.4 6.0 6.0= 56.85 KN ?m 支座弯矩：M B =-0.105 7.72 (6

18、.0+5.94)/2 (6.0+5.94)/2+0.119 14.4 (6.0+5.94) /2 (6.0+5.94)/2=89.96 KN ?mM C =-0.079 7.72 6.0 6.0+0.111 14.4 6.0 6.0=79.50 KN ?m 支座边缘弯矩：MB= MB -1/2V0 b=89.96-1/2(22.126.0/2)0.3=80.00 KN?mM C= MC -1/2V0 b=79.50-1/2(22.126.0/2)0.3=69.96 KN?m剪力计算边跨：In=5730 mm中间跨：I n =5700mmV A =0.394 7.72 5.73+0.447 14

19、.4 5.7=54.12 KNV LB =-0.606 7.72 5.7+0.620 14.4 5.7=-77.56 KNV BR =0.526 7.72 5.7+0.598 14.4 5.7=72.23 KNVCL =-0.474 7.72 5.7+0.576 14.4 5.7= -68.14 KNV CR =0.500 7.72 5.7+0.591 14.4 5.7=70.51 KN4、正截面设计(1)正截面承载力计算跨中按 T 形截面计算，支座按矩形截面计算，截面 h=450 mm 肋宽 b=200 mm, 翼缘宽度按 h f =80 mm, 截面有效高度取 420 mm. 混凝土 C

20、20 ,f c =10 N/mm 2 ；受力钢筋为 ll 级 f y =310 N/mm 2 ；结构系数 d =1.2 。所以取 b f =2000 mm跨中 T 形截面类型判别： b f =l/3=6000/3=2000 mmb f =b+s n =200+2000=2200 mmbfhf fc(h 0- h f/2)=200080 10 (420-80/2)=608 KN?m?m608 KN ?m1.2171.41=205.70 KN所以截面属于第一类型截面。Amin 135mm2配筋计算见下表：截面1B2C3弯矩计算值（16N ?mm）72.058050.1269.9656.856弯矩设

21、计值（10 N?mm）64.8457245.10862.96451.165! 6bh2fc或bf hb fc( 10 N ?mm)3528352.83528352.83528=或=ss0.0220.2450.0150.2140.0171 J 2 s0.0220.2860.0150.2440.018A S=或 A S =6047744196614762选用钢筋（mm ）14/414/514/314/514/3(616)(770)(462)(770)(462)（2）斜截面承载力计算:截面尺寸验算:h w =h 0-h f =420-80=340 mmhw/b=340/250=1.36V man二

22、0 V B =0.91 77.56=69.8 KN截面尺寸满足要求。Vc/ d =0.07f cbh 0/1.2=0.0710 200 420/1.2=49 KN49 KN 0 V A=0.91 54.12=48.7 KNVc/ d0.12%满足I级钢筋配箍率的要求(Vc+Vsv ) / d=(0.07f cbh+1.25f yv)/1.2=(0.0710 200 420+1.25210 0.38 420)/1.2=83912.5N83.91KN V max=0.91 77.56=69.80 KN四、主梁设计1、计算简图UULJ uu u23l次梁在砖墙上支撑为 370mm ;主梁截面为：70

23、0mm300mm跨度：边跨： 10=l c=6000-0.12+0.37/2=6065 mm10=1.025l c+b/2=5822+0.5400= 6022 mm中跨： 10=l c= 6000 mm所以取边跨为6022 mm,中跨为6000 mm2、荷载计算为简化计算，将主梁2.0 m长的自重按集中荷载考虑。恒荷载:次梁自重7.35 6=44.1 KN/m主梁粉刷(0.7-0.08)0.015 17 2=0.362 KN/m标准值g k =44.1+9.3+0.362=53.762 KN/m设计值g= g g k =1.0553.762=56.45KN/m活动荷载：标准值qk=6.02.0

24、 6.0=72 KN/m设计值q= Qq k=1.272=86.4 KN/m主梁自重(0.7-0.08 )0.3 2 25=9.3 KN/m3、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:M= 0G l 0+1Q l 0；V= 0G+ 1Q计算结果如下表:荷载图跨内:最大支座弯矩剪力M 1M 2M bM CVAVbVCVdG GG G& 6111 1110.20.0-0.20.260.73-1.2-1.0-0.7zTq厶q oa o11110.20.13-0.10.86-1.10-0.8J11iK. IT.Q 00.2-0.10.13-0.1-

25、0.1-1.00.13fr aA| | |0.20.1-0.3-0.00.68-1.3-0.70.08Al QAAAjr . a0.20.170.040.82-1.10.2-0.018323-909041-41-72-562150-6969-69755672-7-9803-23-69-6969-1109811-11-86411988-162-466086118-113-6751439323JZJ1068-4-10219-4得到： 跨中最大弯矩M= 233 KN ?m支座最大弯矩 M=252 KN ?m支座边缘弯矩 M B= M B -1/2V 0 b=252-1/2 (56.45+86.4)

26、0.4=223.43 KN ?m剪力计算V A= 41+75=116 KNVB= -72-113= -185 KNV C =72+98=169 KN4、截面设计(1)正截面承载力计算跨 中按 T 形截面 计 算 ，支 座按矩 形 截 面计 算， 截面 h=700 mm, h 0=700-35=665 mm,肋宽 b=300 mm, 翼缘宽度按 h f =80 mm, 截面有效高度取665 mm. 混凝土 C20,fc=10 N/mm 2 ；受力钢筋为 ll 级 f y =310 N/mm 2；结构系 数 d =1.2 。跨中 T 形截面类型判别：b f =l/3=6000/3=2000 mmb

27、 f =b+s n =300+2000=2300 mm所以取 b f =2000 mmbfhf fc(h 0- h f/2)=2000 80 10 (665-80/2)=1000 KN ?m1000 KN ? m1.2 223=267.6 KN ?m属于第一类 T 形截面。支 座 按 矩 形 截 面 计 算 ， 肋 宽 b=300 mm, 钢 筋 按 两 排 布 置 ， 则 h 0 =700-75=625 mm主梁正截面的配筋计算见下表：截面M 1M 2M bM C弯矩计算值（610 n ?mm)233127223130弯矩设计值（610 n ?mm)210114201117bho fc 或

28、bf h0 fc (10 n ?mm)8845884511721172s=或s 一0.0280.0160.2060.12012 s0.0290.0160.2330.128AS=或A S =12396711407774选用钢筋2(mm )20/2+ 220/2+ 22/22/222/222/2(1388)(760)(1388)(760)( b 0.544 A min 299.25mm2)(2)斜截面承载力计算：截面尺寸验算：h w =h o -h f =625-80=545 mmh w/b = 545/300 = 1.81 V man = 0 VB=0.91 185=166.5 KN截面尺寸满足要求。VC/ d=0.07f cbh 0/1.2=0.0710 300 625/1.2=109.38 KN109.38 KN 0 V A=0.91 116=104.4 KNVC/ d0.12%bs满足I级钢筋配箍率的要求。(Vc+Vsv)/ d =(0.07f cbh+1.25f yv)/1.2=(0.0710300 625+1.25210 0.502625)/1.2=178062.5 N178 KN0 V a =0.91 116=104.4 KN178 KN0 Vr=0.91 169=152 KN178 KN0 VR=0.91 185=166 KN