水工鋼筋混泥土結構設計

1、 水利水電工程專業(yè)水工鋼筋混凝土結構課程設計指導老師： 專業(yè)名稱：水利水電工程學 號： 設計作者： 提交時間：2011.7.181設計任務書 一、 題目鋼筋混凝土肋形樓蓋設計（平面圖見下圖）。字母軸線間距（主梁軸線跨度）為8100mm，也即次梁間距為2700mm。二、 設計資料（1） 某輕工業(yè)廠房單向板肋梁樓蓋，按正常運行狀況設計,某水電站生產副廠房，為4級水工建筑物，建筑層高4.8m。結構平面布置如圖所示，墻體厚370mm。樓面面層為：底層20mm水泥砂漿找平層（標準值0.40kn/m2），面層30mm厚水泥砂漿鋪瓷質地磚（標準值0.70kn/m2）；鋼筋混凝土梁板容重標準值為25kn/m3

2、；梁板下抹20mm厚水泥砂漿后瓷粉罩面（標準值0.40kn/m2）。梁中縱向受力鋼筋為級，其余鋼筋為級。（2） 混凝土強度等級和可變荷載（分項系數(shù)均為1.2）見分組表。三、 設計內容（1） 構件截面尺寸設計（2） 板的設計計算（3） 次梁的設計計算（4） 主梁的設計計算（5） 繪制板的配筋圖、繪制次梁的配筋圖、繪制主梁的彎矩、剪力包絡圖、繪制主梁的抵抗彎矩圖及配筋圖。四、 設計要求（1） 計算書應書寫清楚，字體工整，主要計算步驟、計算公式、計算簡圖均應列入，并盡量利用表格編制計算過程。（2） 圖紙應整潔，線條及字體應規(guī)范，并在規(guī)定時間內完成。五、 設計分組 根據(jù)同學學號的尾號在分組表中選用混凝

3、土強度等級和可變荷載標準值。 2.設計指導書一、 目的要求本課程設計是水工鋼筋混凝土結構課程的重要實踐環(huán)節(jié)之一。通過本課程設計，使學生對鋼筋混凝土樓蓋的組成、受力特點、荷載計算、內力分析、荷載組合及板、次梁、主梁配筋設計等有較全面、清楚的了解和掌握，為從事實際工程設計打下基礎。二、 主要設計計算步驟1 構件截面尺寸選擇（1） 板（2） 次梁（3） 主梁2 板的設計計算（按考慮塑性內力重分布的方法計算板的內力，計算板的正截面承載力）（1） 荷載（2） 計算簡圖的確定（3） 計算板的彎矩設計值（4） 板的配筋計算3 次梁的設計計算（按考慮塑性內力重分布的方法計算次梁的內力，計算次梁的正截面、斜截面

4、承載力）（1） 計算荷載設計值（2） 確定次梁的計算簡圖（3） 計算內力設計值 （彎矩設計值、剪力設計值）（4） 承載力計算1） 正截面受彎承載力計算2） 斜截面受剪承載力計算4 主梁的設計計算（主梁按彈性理論設計。承受次梁傳下的集中荷載及主梁自重。為簡化計算，將主梁自重簡化為集中荷載）（1） 荷載設計值（2） 確定計算簡圖（3） 計算內力設計值及繪制包絡圖1） 彎矩設計值2） 剪力設計值3） 彎矩和剪力包絡圖（4） 承載力計算1） 正截面受彎承載力計算2） 斜截面受剪承載力計算 5 施工圖繪制繪制板的配筋圖、繪制次梁的配筋圖、繪制主梁的彎矩、剪力包絡圖、繪制主梁的抵抗彎矩圖及配筋圖。 3.設

5、計計算書1 構件尺寸設計 1.板 根據(jù)構造要求，板厚取, . 2次梁 次梁截面高度應滿, 取h=400mm. b=200mm. 跨度l=5900mm. 3.主梁 主梁截面高度應滿足, 取h=800mm. b=300mm. 跨度l=8100mm.2 板的設計 該廠房為四級水工建筑物，結構安全級別為級，結構重要性系數(shù);按正常運 承載能力極限狀態(tài)計算時的結構系數(shù);根據(jù)水工混凝土結構設計規(guī)范取永久荷載分項系數(shù);可變荷載分項系數(shù).板按考慮塑性內力重分布方法計算 1荷載 取寬為1m的板帶計算恒荷載標準值 20mm厚水泥砂漿后瓷粉罩面 20mm厚水泥沙漿找平層 30mm厚水泥砂漿鋪瓷質地 90mm鋼筋混泥土

6、 活荷載標準值 恒荷載設計值 活荷載設計值 總 計 考慮到次梁對板的轉動約束，所以折算荷載為： 2. 計算簡圖 次梁截面為400200，板在墻上的支承取為120；則板的計算跨度為： 邊跨 且 取 中間跨 跨度差 ，可按等跨連續(xù)梁計算。次梁的計算簡圖見圖（1）所示。 （a) (b) 圖1 板的計算簡圖 （a)板的構造 （b）板的計算簡圖3. 內力計算 各截面的彎矩計算如表1. 表1 板的彎距計算值表 截面邊跨跨中（1）離端第二支座（b）離端第二跨跨中（2）中間跨跨中（3）中間支座（c）彎距系數(shù) 4配筋計算 , , 。 c30混凝土， . 級鋼筋，,板的配筋計算見表2。 表2 板的配筋計算表 截面

7、部位 1 b 2（3） c，軸線間軸線間，軸線間軸線間彎距計算值6.02-6.024.050.8x4.05=3.24-4.63-4.63x0.8=-3.71彎距設計值6.92-6.924.663.73-5.32-4.270.1170.1170.0770.0620.0870.0710.1160.1160.0800.0640.0910.074514514354283403328 分離式選配鋼筋實配鋼筋面積524524359296413335 彎起式選配鋼筋實配鋼筋面積 對軸線間的板帶，其各內區(qū)格板的四周與梁整體連接，考慮到板的內拱作用，其跨內截面2，3和支座截面c的彎距值可折減20%，即乘以系數(shù)0

8、.8。三次梁的設計 次梁按考慮塑性內力重分布方法設計1.荷載恒荷載標準值 由板傳來 次梁自重 梁底抹灰 活荷載標準值 由板傳來 恒荷載設計值 活荷載設計值 總 計 考慮到主梁對次梁的轉動約束，折算荷載為 2.計算簡圖 次梁在磚墻上的支承長度為240mm,主梁截面為300×800mm.則次梁的計算跨度為：邊跨 且 取 中間跨 跨度差 ，可按等跨連續(xù)梁計算。次梁的計算見圖2 3.內力的計算 連續(xù)次梁各截面的彎距及剪力計算值分別見表3及表4。 表3 次梁彎距計算值表截面位置邊跨跨中(1)離端第二 離端第二跨跨中(2)中間支座(c)彎矩系數(shù)  (kn·m) 表4 次梁剪力

9、計算值表截面位置端支座(a)右側離端第二支座 (b)中間支座(c)左側右側左側右側剪力系數(shù)0.450.600.550.550.55(kn)0.45×25.45×5.63=64.480.60×25.45×5.63=85.970.55×25.45×5.7=79.790.55×25.45×5.7=79.790.55×25.45×5.7=79.794承載力及配筋計算 正截面受彎承載力計算 進行正截面受彎承載力計算時，跨中截面按t形截面計算。其翼緣計算寬度為： 邊跨 取較小值，即 離端第二跨，中間跨 取較

10、小值，即 梁 高 翼緣厚 肋 寬 判別t形截面類型： 故各跨跨中截面均屬于第一類t形截面。 支座截面按矩形截面計算，梁寬,按單排筋考慮，即次梁正截面承載力計算及配筋過程見表5。 表5 次梁正截面承載力計算及配筋表截面位置邊跨跨中(1)離端第二支座(b)離端第二跨跨中(2)中間跨跨中(3)中間支座(c) 彎距計算值76.49-76.4951.68-59.06彎距設計值87.96-87.9659.43-67.920.02430.2310.01640.1780.02460.2670.01650.198(支座)(跨中)1045.08929545.44605.46選用鋼筋420418316216+214

11、實際配筋面積 (mm2)12561017603402+308=710計算結果表明均小于0.35，符合塑性內力重分布的條件。斜截面受剪承載力計算 , , , . 腹筋僅配置箍筋，次梁斜截面的承載力計算及配筋過程見表6。 表6 次梁斜截面承載力計算及配筋表截面位置端支座（a）右側離端第二支座（b）左側離端第二支座（b）右側中間支座（c）左側，右側煎力計算值64.4885.9779.7979.79剪力設計值 74.1298.8791.7691.76截面尺寸驗算1.3754.01.375 4.01.375 4.0選用箍筋（雙肢）（按構造要求）56.656.656.6配箍率 四主梁的設計（主梁按彈性理論

12、設計）1.荷載恒荷載標準值 由次梁傳來 主梁自重(化為集中荷載) 梁底抹灰 活荷載標準值 由次梁傳來 恒荷載設計值 活荷載設計值 總 計 2.計算簡圖 主梁端部支承在磚墻上，支承長度取為370mm;中間支承在柱上，鋼筋混凝土柱截面尺寸為350mm×350mm.因梁的線剛度比柱的線剛度大得多，可視為中部鉸支的三跨連續(xù)梁。 計算跨度： 邊跨 取較小值 中間跨 取. 跨度差 ，可按等跨連續(xù)梁計算。主梁的計算簡圖見圖3。 圖3 主梁的計算簡圖 （a）主梁的構造 （b）主梁的計算簡圖3.內力計算及包絡圖. 內力計算采用等跨連續(xù)梁的內力系數(shù)表進行，跨中和支座截面最大彎距及剪力按下式計算。 不同荷

13、載組合下各截面的彎距及剪力計算結果見表7和表8。 表7 主梁彎距計算表（kn/m）項次 荷載簡圖邊跨跨中支座b中間跨跨中支座cabcdg1a2b166.91 (0.244)115.50 (0.155)-181.19(-0.267)45.47 (0.067)45.47(0.067)-182.65(-0.267)abcdq1a2b183.77 (0.289)134.81 (0.212)-83.90 (-0.133)-83.90 (-0.133)-83.90 (-0.133)-83.90 (-0.133)abcdq1a2b-27.98(-0.044)-56.59 (-0.089)-80.90 (-0

14、.133)126.17 (0.200)126.17 (0.200)-83.90 (-0.133)abcdq1a2b83.79 (0.229045.74 (0.125)-196.19(-0.311)60.56 (0.096)107.24 (0.170)-56.14 (-0.089)abcdq1a2b-19.08 (-0.030)-37.52 (-0.059)-56.14(-0.089)107.24 (0.170)60.56 (0.096)-196.19(-0.311)abcdq1a2b174.23(0.274)155.79 (0.245)-112.29(-0.178)-75.70 (-0.120

15、)-37.85 (-0.060)27.76 (0.044)組合次項 +350.68250.31-265.09-38.43-38.43-266.55 +138.9358.91-265.09171.64171.64-266.55 +250.07161.24-377.38106.03152.71-238.79 +147.8377.98-237.33152.71106.03-378.84 +341.14271.29-293.48-30.237.62-154.89 表8 主梁剪力計算表（kn） 項次 荷載簡圖端支座a中間支座b中間支座cabcdg1a2b61.41 0.733-105.56-1.2678

16、3.78 1-83.78-1106.15 1.267abcdq1a2b67.44 0.866-88.32-1.134000088.32 1.134abcdq1a2b-10.36-0.133-10.36-0.13377.88 1-77.88-110.360.133abcdq1a2b53.660.689-102.10-1.31195.17 1.222-60.59-0.7786.93 0.089abcdq1a2b6.93 0.0896.93 0.089-60.59-0.778-95.17 -1.222-102.10-1.311abcdq1a2b64.02 0.822-91.74 -1.17817.2

17、89 0.222-17.29-0.222-3.426-0.044組合次項 +128.85-193.8883.78-83.78194.47 +51.05-115.92161.66-161.66116.51 +115.07-207.66178.95-1144.37113.08 +68.34-98.63123.19-178.9514.05 +125.43-2197.30101.07-101.07102.724 圖4 主梁的內力包絡圖 （a）彎矩包絡圖 （b）剪力包絡圖4.承載力計算正截面受彎承載力計算 跨內按t形截面計算，其翼緣計算寬度為： 邊跨 取較小值，即 離端第二跨，中間跨 取較小值，即 梁

18、高 翼緣厚 肋 寬 判別t形截面類型： 故各跨跨中截面均屬于第一類t形截面。 支座截面按矩形截面計算，考慮到支座截面及邊跨跨中截面彎距較大，縱筋布置兩排，并放在次梁主筋下面，因此取;而中間跨跨中截面按單排布筋，取b支座邊緣的彎距值： 主梁正截面配筋計算過程見表9。 表9 主梁正截面承載力計算表 截面位置邊跨跨中中間支座（b） 中間跨跨中彎距計算值350.68-349.09152.71-38.43彎距設計值403.82-401.45175.62-44.190.02350.1810.00780.0020.02370.200.00780.0019(支座)(跨中)2044.662059.20767.95187.07選用鋼筋422+220720416212實際配筋面積 (mm2)21483436804226斜截面受剪承載力計算, 端支座取, b支座負筋為雙排，且布置在次梁負筋下部，故取h0=800-80