水工鋼筋混凝土結構課程設計劉鵬剖析

1、課程名稱:水工鋼筋混凝土結構課程設計%工銳診協(xié)NANCHANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY劉鵬學 號:2011011181專業(yè)班級:水利水電建筑工程（二）班水工鋼筋砼課程設計任務書課程設計題目：鋼筋混凝土肋形樓蓋設計一、設計資料1、設計條件某水電站副廠房屬3級水工建筑物，環(huán)境條件類別為一類，廠房按正常運行狀況設計， 設計狀況屬持久狀況，設計狀況系數(shù) 書取1.0。采用外墻及內柱承重，柱網(wǎng)布置如圖 1所 示，樓蓋采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆整體式肋形結構。hD -C一 H 一EIB（KOr山L晝250 .120LILA!120L1250圖1副廠房樓蓋結構柱網(wǎng)布置圖2、設計參數(shù)（1）樓層構

2、造20mm厚水泥砂漿抹面（水泥砂漿容重 y為20kN/m3） 鋼筋混凝土結構層（鋼筋混凝土容重 y為25kN/m 3）。315mm厚混合砂漿粉底（混合砂漿容重 Y為17kN/m ）（2）材料混凝土：樓面活荷載標準值 qkW 6kN/m時，采用C20; qk 6kN/m時，采用C25;鋼筋：除主梁和次梁的主筋采用 HRB335鋼筋外，其余均采用HPB235鋼筋(3) 設計參數(shù)表1柱網(wǎng)尺寸LiX Bi及荷載樓面活荷載標準值LiX Bi (mX m)qk (kN/m)456785.7X 5.701、0203、0405、0607、0809、105.7X 6.011、1213、1415、1617、181

3、9、205.7X 6.321、2223、2425、2627、2829、305.7X 6.633、3233、3435、3637、3839、40 16.0X 5.745、4243、4445、4647、4849、60 :6.0X 6.055、5253、5455、5657、5859、206.0X 6.361、6263、6465、6667、6869、706.0X 6.677、7273、7475、7677、78 :79、80 :6.0X 6.981、8283、8485、8687、8889、906.0X 7.299、9293、9495、9697、9899、00柱網(wǎng)尺寸Li X Bi、柱的截面尺寸bX h =

4、 300mm X 400mm,樓面活荷載標準值qk按題號由表1給出，如表2所示表2設計參數(shù)自選題號LX B (mmX mm)LiX Bi (mmX mm)qk (kN/m2)816.0X 6.94、設計內容1、肋型結構梁格布置及構件尺寸擬定根據(jù)設計任務書提供的設計資料及表 1所填有關設計參數(shù)進行結構布置；選定材料并 擬定構件截面尺寸，板的結構采用單向板結構。2、結構內力計算根據(jù)結構工作狀況及結構特點，確定計算簡圖，并進行荷載計算；計算結構內力，并 根據(jù)需要繪制內力包絡圖。3、截面設計考慮結構設計的安全、經(jīng)濟、便于施工等因素進行截面設計；合理選擇受力鋼筋，并 按要求配置構造鋼筋；繪制主梁內力包絡

5、圖及抵抗彎矩圖。4、繪制構件施工圖繪制樓蓋結構平面布置圖（1:1001:200）;繪制板、次梁和主梁模板配筋圖，根據(jù)需 要繪制鋼筋材料表或鋼筋抽樣圖。三、課程設計分組及要求1、設計分組學生根據(jù)學號按表 1 確定自己的設計參數(shù)，將設計參數(shù)填入表 2（題號即自己學號的 末兩位數(shù)字），并獨立完成課程設計任務。2、時間和地點安排教學周第 15周和第 16周（2012.12.102012.12.21），共十天時間。具體安排如下：1）熟悉資料1 天2）結構布置1 天3）內力計算2 天4）截面設計2 天5）施工圖繪制2天6）計算書整理2 天課程設計的地點安排在逸夫樓 C402。3、提交的文件1 ）計算書 1

6、 份 每個學生按照封面、目錄、課程設計任務書、計算書正文的順序裝訂成冊。要求 提交 word 文檔打印件 ，排版整齊，并 將電子文檔按行政班級提交指導老師 。2）施工圖 3 張 每個學生提交 3張3號施工圖（ CAD 繪圖或手繪圖），分別為板的配筋圖 （必須采用 分離式配筋），次梁配筋圖和主梁配筋圖。4、考核方式與成績評定按設計成果（包括設計計算書和設計圖紙）占 70、設計過程（包括出勤情況和設計態(tài)度）占 30比例評定課程設計成績四、主要參考資料1 李萃青 , 閻超君, 趙建東 . 水工鋼筋混凝土結構（第二版） M. 北京:中國水利水電出 版社, 2006.2 水利部長江水利委員會長江勘測規(guī)劃

7、設計研究院 . 水工混凝土結構設計規(guī)范（ SL 191-2008）S, 北京: 中國水利水電出版社 , 2008.3 河海大學、大連理工大學等 . 水工鋼筋混凝土結構學（第四版） M, 北京 : 中國水利 水電出版社， 2009.4 周氐, 章定國 , 鈕新強 . 水工混凝土結構設計手冊 M. 北京: 中國水利水電出版社 , 1998.5 袁錦根, 余志武. 混凝土結構設計基本原理 M. 北京: 中國鐵道出版社 , 2003.6 葉列平. 混凝土結構（上冊） M. 清華大學出版社 , 北京, 2002.7 朱彥鵬, 蔣麗娜, 張玉新等. 混凝土結構設計原理 M. 重慶大學出版社 , 重慶, 2

8、002.指導教師：吳帥兵、鄢玉英、蔡高堂、張潔、王志強、張強、羅紅衛(wèi)教研室主任：蔡高堂1 設計任務書一、題目鋼筋混凝土肋形樓蓋設計二、設計資料某水電站生產(chǎn)副廠房為3級水工建筑物，廠房按正常運行狀況設計，采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋形樓蓋，結構平面布置如圖所示，墻體厚370mm。樓面面層為20mm厚水泥砂漿抹面，梁板底面為15mm厚混合砂漿抹平。采用C20混凝土；梁中縱向受力鋼筋為H級，其余鋼筋為I級。試設 計該樓蓋（樓梯間在此平面之外，不考慮）（一類環(huán)境）。2荷載標準值，均布活荷載標準值：qk=6.0kN/m，水泥砂漿抹面： 20kN/m3 ;鋼筋混凝土： 25kN/m3 ;混合沙漿:17kN/

9、m3QO8汁= =!lk：=1卜廠r = = =!（次 = =1 -303- rFLr !-嗦 T1廠JLL廠 T-l - - -L卜_|廠 nr-r -=-rJ - -rLrLrLrLrLrLrLOOC600C&000 6000R 廠房肋形樓蓋結構平面示意圖三、設計內容構件截面尺寸設計板的設計計算 次梁的設計計算主梁的設計計算繪制板的配筋圖、繪制次梁的配筋圖、繪制主梁的配筋圖。鋼筋混凝土肋形樓蓋設計一、樓面梁格布置和構件截面尺寸確定主梁跨度為1=6000 mm;次梁跨度為1=6000 mm;主梁面跨度內布置兩根次梁；板的跨度為1=2000 mm.估計梁板截面尺寸：按高跨比條件，要求板厚h=l

10、/40=2000/40=50;水工建筑的樓板，要求h=80 mm,所以取板厚h=80 mm.次梁截面尺寸：h=l/18l/12=6000/186000/12=333500 取 h=450 mm;b二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;墻體厚為：370 mm估計柱截面為：400 mm 400 mm、板的設計1、計算簡圖2000板為6跨連續(xù)板，結構尺寸如圖所示。次梁截面為20

11、0 mm 450 mm;板在墻上支承寬度為 a=120 mm板的計算跨度： 邊跨：l=ln+(h+b)/2=1780+140=1920 mm中間跨：1。=lc=2000 mm2、荷載計算：取寬度為1m的板計算恒荷載：板自重0.08 25 1=2.0 KN/m20mm抹面0.02 20 1=0.4 KN/m12mm抹面0.015 17 1=0.255 KN/m標準值gk=2.66 KN/m設計值g= Ggk=1.05 2.655=2.788 KN/m活動荷載：標準值qk=6.0 KN/m設計值q= Qqk=6.0 1.2=7.2 KN/m考慮主梁對次梁的轉動約束，折算荷載為:g 二g+q/2=2

12、.78+7.2/2=6.38 KN/m q =q/2=7.2/2=3.6 KN/m3、內力計算按彈性方法計算，由于邊跨與中間跨度之間相差不到10%，可采用等跨表格計算，查表得到： 0 ：-1 ； M= 0g l2o + rq l2o跨中彎矩：M 1 = 0.078 x 6.38 x 1.92 x 1.92+0.1 x 3.6 x 1.92 x 1.92=3.16 KN mM 2=0.0336.382.02.0+0.079 3.6 2.012.0= 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支座彎矩：Mb二-0.105

13、 6.38 (2.0+1.92)/2 (2.0+1.92)/2+0.119 3.6 (2.0+1.92)/2 (2.0+1.92)/2=4.22 KN *mMC =-0.079 6.38 2.0 2.0+0.111 3.6 2.0 2.0=-3.61 KN *m支座邊緣彎矩：M B= M B-1/2V0b=4.22-1/2 (2.0/2 9.98) 0.2=4.22-9.98=-5.76 KN mM C= Mc-1/2Vb=-3.61-1/2 (2.0/2 9.98) 0.2=-3.61-9.98=-13.59 KN *m4、截面設計板厚:h=80 mm ;h0取 60 mm;混凝土 C20,

14、fc = 10 N/mm2, 1 級鋼筋 fy=210N/mm2,結構系數(shù)d=1.2。配筋計算如下表計算截面1B2C3邊板帶中板帶邊板帶中板帶邊板帶中板帶6彎矩計算值 E10 N mm）3.1605.7607.2605.80813.59010.8722.4001.9206彎矩設計值（乂 10 n mm）2.8445.1846.5345.22712.2319.7852.1601.728wsfcbh；0.0950.仃30.2180.1740.4080.3260.0720.058匕=1 - / -2並0.1000.1910.2490.1930.5700.4100.0750.059A S=-bh0 f

15、y257.21231.13214.65230.62122.76168.47264.34268.75選P邊用板*8*8*8/10*6/8*8鋼帶190200300300190筋中板*8*8*8* 8* 8/10帶2002002003002405配筋圖在板的配筋詳圖中除按計算配置受力鋼筋外，還應配置下列要求的構造鋼筋。（1）分布鋼筋：按規(guī)定選用 飛200（2） 板面附加鋼筋：按規(guī)定選用200,設置于主梁頂部和墻邊。（3） 墻角附加鋼筋：按規(guī)定選用200,雙向配置于四個墻角的板面。三、次梁設計1、計算簡圖1 1 1 1 1 J丨丨丨丨丨丨1 11丨丄11丨丨L1 1 1 1丨丨J 1 11 L 11

16、 1 1Ln5.rr 111J次梁在磚墻上支撐為 370 mm;主梁截面為：700 mm 300 mm跨度： 邊跨： l0=l n +b/2+h/120=5730+300/2+120/2=5940 mm中跨： l=lc=6000 mm所以取邊跨為5940 mm,中跨為6000 mm2、荷載計算次梁自重0.2 ( 0.45-0.08)25=1.85 KN/m次梁粉刷(0.45-0.08)0.015 17=0.1887 KN/m標準值gk=5.31 + 1.85+0.189=7.35 KN/m設計值 g =:Ggk=1.05 7.35=7.72 KN/m動荷載：標準值qk=6.02.0=1.2 K

17、N/m設計值q= Qqk=1.2 1.2=14.4 KN/m恒荷載： 由板傳來2.655 2.0=5.31 KN/m考慮主梁對次梁的轉動約束，折算荷載為:g =g+q/4=7.72+14.4/4=11.32 KN/mq=q 3/4=14.4 0.75=10.8 KN/m3、內力計算按彈性方法計算，由于邊跨與中間跨度之間相差不到10%，可采用等跨表格計算，查表得到:：0 ： i ; M= ： ogl2o+ ： iql2o； -i ; V= og l 0+ Mq l 0跨中彎矩：M i = 0.078 x 7.72 x 5.94 x 5.94+0.1 x 14.4 x 5.94 漢 5.94=72

18、.05 KN mM 2 =0.033 x 7.72 x 6.0 x 6.0+0.079 x 14.4 x 6.0 x 6.0=50.12 KN mM 3=0.046 7.72 6.0 6.0+0.085 14.4 6.0 6.0= 56.85 KN 5 支座彎矩：M b =-0.105 7.72 (6.0+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 mMc =-0.079 7.72 6.0 6.0+0.111 14.4 6.0 6.0=79.50 KN *m支座邊緣彎矩：M b= M B-1/2Vb=8

19、9.96-1/2 (22.12 6.0/2) 0.3=80.00 KN.mM C= MC-1/2V0b=79.50-1/2 (22.12 6.0/2) 0.3=69.96 KNm剪力計算邊跨：In =5730 mm 中間跨：In =5700 mmV A=0.394 7.72 5.73+0.447 14.4 5.7=54.12 KNVB =-0.606 7.72 5.7+0.620 14.4 5.7=-77.56 KNVR=0.526 7.72 5.7+0.598 14.4 5.7=72.23 KNVC =-0.474 7.72 5.7+0.576 14.4 5.7= -68.14 KNVR=0

20、.500 7.72 5.7+0.591 14.4 5.7=70.51 KN4、正截面設計(1)正截面承載力計算跨中按T形截面計算，支座按矩形截面計算，截面h=450 mm肋寬b=200mm,翼緣寬度按hf =80 mm,截面有效高度取420 mm.混凝土 C2g,fc=10 N/mm2;受力鋼筋為II級fy=310 N/mm2 ;結構系數(shù)d=1.2?？缰蠺形截面類型判別：bf =1/3=6000/3=2000 mmbf 二b+Sn =200+2000=2200 mm 所以取 bf =2000 mmbfhffc(h0- hf/2)=2000 80 10 (420-80/2)=608 KN *m6

21、08 KN m1.2171.41=205.70 KNm所以截面屬于第一類型截面。Am i尸135mm2配筋計算見下表：截面1B2C36彎矩計算值（沃10 n*mm）72.058050.1269.9656.856彎矩設計值L 10 N mm)64.8457245.10862.96451.1656bbfc fc 或 bf ho fc (漢10 n* mm)3528352.83528352.83528s 廠 或 企 r-fcbh。fcbfh。0.0220.2450.0150.2140.017E=1J12%0.0220.2860.0150.2440.018A S= -bho或 AS= 6山0主fyfy

22、6047744196614762選用鋼筋（mm）*14/4* 14/5* 14/3帖4/5* 14/3(616)(770)(462)(770)(462)（2）斜截面承載力計算:截面尺寸驗算：h w =h0-h f =420-80=340 mmhw/b=340/250=1.36V man= 0 V；=0.9 1 77.56=69.8 KN截面尺寸滿足要求。VC/ d=O.O7fcbh0/1.2=O.O7 10 200 420/1.2=49 KN49 KN 0 VA=0.9 1 54.12=48.7 KNVc/ d0.12%bs滿足I級鋼筋配箍率的要求。(Vc+Vsv)/ d=(0.07fcbh0

23、 + 1.25fyvdh0)/1.2s=(0.07 10 200 420+1.25 210 0.38 420)/1.2=83912.5N83.91KN V max=0.9 1 77.56=69.80 KN四、主梁設計1、計算簡圖次梁在磚墻上支撐為 370mm;主梁截面為：700mm 300mm跨度：邊跨：10=1 c =6000-0.12+0.37/2=6065 mml = 1.025lc+b/2=5822+0.5 400= 6022 mm中跨：10=l c= 6000 mm所以取邊跨為6022 mm,中跨為 6000 mm2、荷載計算為簡化計算，將主梁2.0 m長的自重按集中荷載考慮。恒荷載

24、：次梁自重7.35 6=44.1 KN/m主梁自重（0.7-0.08）0.3 2 25=9.3 KN/m主梁粉刷（0.7-0.08）0.015 17 2=0.362 KN/m標準值gk =44.1+9.3+0.362=53.762 KN/m設計值g= g g k =1.0553.762 =56.45KN/m活動荷載：標準值qk=6.02.0 6.0=72 KN/m設計值q= Qqk = 1.2 72=86.4 KN/m3、內力計算:10%，可采用等跨表V= -0G + -iQ按彈性方法計算，由于邊跨與中間跨度之間相差不到 格計算，查表得到：0 ： 1 ； M= ： 0G l 0 + ： iQl

25、 0 ；0 -1 ；計算結果如下表：荷載圖跨內最大彎矩支座彎矩剪力M 1M 2M BM CV AV BV CV DG G窯衛(wèi)G軒111 11 !0.2440.067-0.2670.2670.733-1.2671.000-1.0001.267-0.733心厶呂厶Q 9Q Q1 i10.2890.133-0.1330.866-1.134001.134-0.866AAA 1Q j 0.200-0.1330.133-0.133-0.1331.000-1.0000.1330.133Q QQ Q “| | |0.2290.仃0-0.311-0.0890.689-1.3111.222-0.7780.0890

26、.089O q厶oa0.2740.仃80.0440.822-1.1780.2220.222-0.044-0.04418323-909041-72-56-4156722150-6969-6975-980-70983-23-69-6969-11-11-86118611411988-162-4660-113-67810685143-932371-10219-419-4得到： 跨中最大彎矩 M= 233 KNm支座最大彎矩 M=252 KNm支座邊緣彎矩 Mb二 MB-1/2Vb=252-1/2 (56.45+86.4) 0.4=223.43 KN *m剪力計算V a 二 41+75=116 KNVb= -72-113= -185 KNVc=72+98=169 KN4、截面設計(1)正截面承載力計算跨中按T形截面計算，支座按矩形截面計算，截面h=700 mm, h=700-35=665 mm,肋寬b=300 mm,翼緣寬度按hf=80 mm,截面有效高度取 665 mm.混凝土。2。,仁=10 N/mm2;受力鋼筋為II級fy=310 N/mm2 ;結構系 數(shù) d = 1.2?？缰蠺形截面類型判別：bf =1/3=600