矩形水池池頂設(shè)計(jì)

1、給水排水工程結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書學(xué) 校： 院 系： 專 業(yè)：給排水科學(xué)與工程 年 級(jí)：2010 級(jí) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 分組號(hào)碼： 二一二年十二月三十日 現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池頂蓋課程設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)資料 某矩形水池頂蓋平面尺寸為31.5m×18.0m，蓋頂平面圖如圖1-1所示。采用鋼筋混泥土頂板，設(shè)計(jì)此水池頂板。 荷載及材料如下：（1） 池頂覆土厚度為300（覆土重18kN/m3)；（2） 頂蓋底面：砂漿抹面，厚20；（3） 混凝土重度25kN/m3； （4） 材料強(qiáng)度等級(jí):混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25；主梁和次梁的縱向受力鋼筋采用HRB400級(jí)，板、主次梁的箍筋采用HRB235

2、級(jí)。（5） 1-1圖中l(wèi)1 =2.00m l2 =6.30m q=4kN/m3 圖1-1 矩形水池頂蓋平面1.1.2 現(xiàn)澆單向板肋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件截面尺寸確定 （1）柱網(wǎng)尺寸 確定主梁的跨度為6.00m，次梁的跨度為2.00米，既柱距為6.00m×2.00m.主梁每跨內(nèi)置兩根次梁，板的跨度為2.00m。（2）板的厚度h 對(duì)于有覆土的水池頂蓋，板厚，所以取板厚。 （3）主梁界面尺寸根據(jù)剛度要求，取，截面寬度，取。 （4）次梁界面尺寸根據(jù)剛度要求，取，截面寬度，取。2、板的設(shè)計(jì) 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010 - 2002）規(guī)定，本設(shè)計(jì)中板區(qū)格長(zhǎng)邊與短邊之比為：，

3、介于之間，易用雙向板進(jìn)行設(shè)計(jì)。但也可按短邊方向受力的單向板計(jì)算，在沿長(zhǎng)邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋來處理。 (1)材料指示及梁、板截面尺寸C25混凝土：HRB235鋼筋：HRB400鋼筋：混凝土重度標(biāo)準(zhǔn)值為，覆土重度標(biāo)準(zhǔn)值為，砂漿抹面層重度標(biāo)準(zhǔn)值為。板厚采用100，次梁采用，主梁采用。（2） 荷載設(shè)計(jì)值 恒荷載分項(xiàng)系數(shù)；因?yàn)?，故活荷載分項(xiàng)系數(shù)。永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 覆土重 板自重 抹面重 合計(jì) 永久荷載設(shè)計(jì)值： 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 可變荷載設(shè)計(jì)值： 總荷載： 考慮梁板整體性對(duì)內(nèi)力的影響，計(jì)算折算荷載： 取1m寬板帶進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元上的荷載為（3） 板計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖2-1 板計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算跨度：邊跨 中跨

4、（4） 內(nèi)力計(jì)算連續(xù)板為9跨，可按五跨連續(xù)梁的內(nèi)力系數(shù)進(jìn)行計(jì)算?？缰袕澗兀褐ё鶑澗兀河?jì)算支座邊緣處的內(nèi)力：（5） 配筋計(jì)算及繪制配筋圖 板厚。按給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程CECS138：2002，板中受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度取100，故。板正截面承載力計(jì)算結(jié)果見表2-1。 板的配筋計(jì)算 表2-1截面邊跨跨中第一內(nèi)支座第二跨中中間支座中間跨中4.61-4.8042.57-3.7243.300.0920.0960.0510.0740.0660.9520.9490.9740.9620.966354.76370.85193.31283.60250.27選用鋼筋實(shí)際配筋面積35938735

5、9359359最小配筋量 注：1、表中取較大值，比較后取。2、 對(duì)于板：。（5）裂縫寬度驗(yàn)算第一跨跨中裂縫寬度驗(yàn)算：板的恒載標(biāo)準(zhǔn)值，活荷載，活荷載永久值0.1×5.0=0.5kN/m，則折算荷載為：由荷載永久組合產(chǎn)生的跨中最大彎矩為：裂縫寬度驗(yàn)算所需的各項(xiàng)參數(shù)為： 取=0.01，取最大裂縫寬度： （滿足要求）其他各支座及各跨中截面的最大裂縫寬度，經(jīng)驗(yàn)算均未超過規(guī)范限值，驗(yàn)算過程從略。（6） 撓度計(jì)算 給誰(shuí)排水工程水池結(jié)構(gòu)的有關(guān)規(guī)范對(duì)一般貯水池頂蓋構(gòu)件的撓度限值沒有明確的規(guī)定。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)梁、板的跨高比設(shè)定在一定范圍內(nèi)即可不驗(yàn)算撓度。這里按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB

6、50010-2002）規(guī)定，一般樓、屋蓋受彎構(gòu)件的撓度限制進(jìn)行驗(yàn)算?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010-2002）規(guī)定，一般樓、屋蓋受彎構(gòu)件按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長(zhǎng)期作用影響計(jì)算的最大撓度，當(dāng)<7m時(shí)，不應(yīng)超過（為構(gòu)件的計(jì)算跨度）。等截面等跨的多跨連續(xù)梁板的最大撓度一般產(chǎn)生在第一跨內(nèi)。本設(shè)計(jì)的梁板均只驗(yàn)算第一跨，且取跨中點(diǎn)撓度進(jìn)行驗(yàn)算。雖然實(shí)際的最大撓度均產(chǎn)生在略偏近于端支座一側(cè)，但取跨中點(diǎn)撓度進(jìn)行控制所帶來的誤差甚小，可以忽略不計(jì)。第一跨正彎矩區(qū)段的剛度計(jì)算：按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的第一跨中最大彎矩為：由荷載準(zhǔn)永久組合產(chǎn)生的跨中最大彎矩為：計(jì)算短期剛度所需的參數(shù)：，取取則第一跨正彎

7、矩區(qū)段的短期剛度為：考慮長(zhǎng)期作用影響的剛度為：支座負(fù)彎矩區(qū)段的剛度計(jì)算：在計(jì)算第一跨的撓度時(shí)所采用的活荷載分布狀態(tài)應(yīng)該時(shí)第一跨跨中產(chǎn)生最大正彎矩的活荷載分布狀態(tài)，此時(shí)支座的負(fù)彎矩也應(yīng)按這種活荷載分布狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。如果用分別表示在這種活荷載分布狀態(tài)下支座的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值和荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合值，則在支座邊緣截面相應(yīng)的彎矩分別為：計(jì)算短期剛度所需的參數(shù)：則支座負(fù)彎矩區(qū)段的短期剛度為：考慮長(zhǎng)期作用影響的剛度為：可見按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010-2002) 可取整跨剛度為計(jì)算撓度，這樣的簡(jiǎn)化使撓度計(jì)算大為方便。第一跨跨中撓度驗(yàn)算：(7) 板的配筋圖板的配筋如圖1-4（）所示。分布鋼筋采用，

8、每米板寬的分布鋼筋的截面面積為，大于15%，同時(shí)大于該方向截面面積的0.15%，即。 圖2-2 板配筋圖3、次梁的設(shè)計(jì)（1） 荷載計(jì)算 板傳來的恒荷載設(shè)計(jì)值 9.96×2.00=19.92 梁自重設(shè)計(jì)值 1.2×25×0.2×（0.5-0.1）=2.4 恒荷載 活荷載 q=1.4×4×2=11.2 總荷載 g+q=33.52 q/g=11.2/22.32=0.502<3 考慮主梁扭轉(zhuǎn)剛度的影響，調(diào)整后的折算荷載為（2）計(jì)算簡(jiǎn)圖 如圖3-1所示主梁截面尺寸為 計(jì)算跨度：邊跨 中跨 圖3-1 次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖（3）內(nèi)力計(jì)算按五跨連續(xù)梁計(jì)

9、算跨中和支座彎矩以及各支座左右截面的剪力值。跨中彎矩：支座彎矩：支座邊緣的內(nèi)力：A支座右側(cè)剪力 A支座右側(cè)邊緣剪力 B支座左側(cè)剪力B支座左側(cè)邊緣剪力B支座右側(cè)剪力B支座右側(cè)邊緣剪力C支座左側(cè)剪力C支座左側(cè)邊緣剪力C支座右側(cè)剪力C支座右側(cè)邊緣剪力（4） 正截面承載力計(jì)算梁跨中按T形截面計(jì)算，其翼緣寬度課取下面兩項(xiàng)中的較小者：故取。按給水排水工程鋼筋混泥土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程CECS 138：2002鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為35mm，故對(duì)T形截面，取，有效高度（按一排鋼筋考慮。 判斷各跨T形截面的類型：故第1、第2和第3跨中均屬于第一類T形截面。次梁的正截面承載力計(jì)算結(jié)果見表3-1。 次梁正截面承載力

10、計(jì)算 表3-1截面1B2C3彎矩109.35-121.1358.30-92.9973.03455430455430455截面類型第一類T形矩形第一類T形矩形第一類T形 -0.275 -0.211 -0.0222 -0.0118 -0.01480.9890.8350.9940.8800.993675937358683449選用鋼筋實(shí)際配筋面積763941402763509最小配筋量（5）斜截面承載力計(jì)算 次梁剪力全木由箍筋承擔(dān)時(shí)，斜截面承載力計(jì)算結(jié)果見表3-2. 次梁箍筋計(jì)算 表3-2 截面A78.686120.988107.27398.014102.886箍筋肢數(shù)，直徑101101101101

11、1012256364.36202.76287.97236.17設(shè)計(jì)配筋間距250150150150150是否許配彎筋否否否否否（6） 裂縫寬度驗(yàn)算次梁恒載標(biāo)準(zhǔn)值，活載標(biāo)準(zhǔn)值，其準(zhǔn)永久值。則次梁按荷載準(zhǔn)永久值組合計(jì)算時(shí)的折算荷載值為：折算荷載值： 第一跨跨中裂縫寬度驗(yàn)算：由荷載準(zhǔn)永久組合引起的跨中最大彎矩為：則， 最大裂縫寬度：支座裂縫寬度驗(yàn)算：由荷載準(zhǔn)永久組合引起的支座最大彎矩為：支座邊緣處的內(nèi)力：則， 最大裂縫寬度：次梁負(fù)彎矩鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為板的保護(hù)層厚度加板的負(fù)彎矩鋼筋的直徑，即mm。第2跨的跨中截面經(jīng)過驗(yàn)算最大裂縫寬度也未超過限值，驗(yàn)算過程從略。（7） 撓度驗(yàn)算荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)

12、，次梁的折算荷載為：第1跨正彎矩區(qū)段的剛度計(jì)算：按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的跨中最大彎矩為：由裂縫驗(yàn)算知荷載準(zhǔn)永久組合引起的第1跨的跨中彎矩為：計(jì)算短期剛度所需的參數(shù)： 則第一跨正彎矩區(qū)段的短期剛度為：考慮長(zhǎng)期作用影響的剛度為：支座負(fù)彎矩區(qū)段的剛度計(jì)算：相應(yīng)于的荷載標(biāo)準(zhǔn)組合引起的支座負(fù)彎矩為：支座邊緣處的負(fù)彎矩為：相應(yīng)于的荷載準(zhǔn)永久組合引起的支座負(fù)彎矩為：支座邊緣處的負(fù)彎矩為：計(jì)算短期剛度所需的參數(shù)：取則支座負(fù)彎矩區(qū)段的短期剛度為：對(duì)于翼緣位于受拉區(qū)的倒T形截面，荷載長(zhǎng)期作用影響系數(shù)應(yīng)增大20%，則考慮長(zhǎng)期作用影響的剛度為：可見，按規(guī)范可取整跨剛度為計(jì)算撓度，則第一跨跨中撓度驗(yàn)算：（6） 次梁配筋圖

13、圖3-2 次梁配筋圖4、主梁的設(shè)計(jì)（1） 荷載計(jì)算 次梁傳來恒荷載設(shè)計(jì)值： 25.12×6.3=158.256kN 主梁自重設(shè)計(jì)值 1.2×0.4×（0.7-0.1）×2×25=14.4kN恒荷載 G=172.656kN次梁傳來的活荷載設(shè)計(jì)值 Q=8.4×6.3=52.92kN （2） 計(jì)算簡(jiǎn)圖 見圖4-1柱截面尺寸300mm×300mm計(jì)算跨度 圖4-1 主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖（3） 內(nèi)力計(jì)算（1）彎矩設(shè)計(jì)值及包絡(luò)圖，根據(jù)公式計(jì)算結(jié)果見表 4-1，彎矩包絡(luò)圖見圖4-2序號(hào)計(jì)算截面簡(jiǎn)圖M1MaMBM2MbMC0.244252.50.1

14、55160.4-0.267-276.30.06769.30.06769.3-0.267-276.30.28992.80.24477.5-0.133-42.2-0.133-42.2-0.133-42.2-0.133-42.2-0.044-14.10.08928.3-0.133-42.20.20063.50.20063.5-0.133-42.20.22994.90.12640.0-0.311-98.70.09630.50.17054.0-0.089-28.2-0.089/3-9.4-0.059-18.7-0.089-28.30.17054.00.09630.5-0.133-42.2內(nèi)力組合+345

15、.3237.9-318.527.127.1-318.5+238.4188.7-318.5132.8132.9-313.5+347.4200.4-375.099.8123.3-304.5+243.1141.7-304.6123.399.8-318.5主梁彎矩計(jì)算 表4-1 圖4-2 主梁彎矩包絡(luò)（2）剪力設(shè)計(jì)值及包絡(luò)圖，根據(jù)公式計(jì)算結(jié)果見表 4-2，彎矩包絡(luò)圖見圖4-3 主梁剪力計(jì)算 表4-2 序號(hào)計(jì)算截面簡(jiǎn)圖VAVB左VB右VC左0.733126.6-1.286-2221.000172.7-1.000-172.70.86645.81.134-60.00000-0.133-7-0.133-7.0

16、1.00052.9-1.000-52.90.68936.4-1.311-69.41.22264.6-0.778-41.20.82243.5-1.178-62.30.22211.740.22211.7內(nèi)力組合+172.4-282.0172.7-172.7+119.6-229.0225.6-225.6+163.0-291.4237.3-213.9+170.1-284.3184.44-184.4 圖4-3 主梁剪力包絡(luò)（4） 正截面承載力計(jì)算各跨跨中按T形截面計(jì)算。其翼緣寬度取下面兩項(xiàng)中的較小者：取。第1跨中的截面有效高度按兩排鋼筋考慮，則。第2跨跨中彎矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于第1跨，故第2跨按一排鋼筋考慮，則。

17、B、C支座按矩形截面計(jì)算，按兩排鋼筋考慮：。T形截面類型的判別彎矩為，故第1、2跨跨中鈞屬于第一類T形截面。各支座截面的配筋應(yīng)按支座邊緣處的彎矩計(jì)算。在B支座邊緣處，在B支座邊緣處，計(jì)算結(jié)果見表4-3 主梁正截面計(jì)算 表4-3截面1B2彎矩347.4-375133.9630655610截面類型第一類T形矩形第一類T形-0.245-0.0368-0.01510.9810.8570.99215611509614選用鋼筋實(shí)際配筋面5）斜截面承載力計(jì)算主梁所需要的箍筋計(jì)算見表4-4 主梁箍筋計(jì)算 表4-4截面AB左B右172.4-291.4237.3562>V584&g

18、t;V544>V168<V174<V162<V箍筋肢數(shù)，直徑10110110138814772506設(shè)計(jì)配筋間距150150150是否許配彎筋否否否（6）裂縫寬度驗(yàn)算 主梁的恒載標(biāo)準(zhǔn)值Gk=98kN, 活載標(biāo)準(zhǔn)值Qk=50kN 活載準(zhǔn)永久值Qq=q Qk=0.1×50=5.0kN 1)第一跨裂縫寬度驗(yàn)算 由荷載永久組合引起的跨中最大彎矩為： M1q=（0.244Gk +0.289Qq）l1 =（0.244×98+0.289×5.0）×6.0=152.14kN則，sq=175.13N/=>0.01=1.1=1.1>0.4

19、最大裂縫寬度：= = =0.176mm<0.25mm（滿足要求）2） B支座邊裂縫寬度驗(yàn)算由荷載準(zhǔn)永久組合引起的B支座最大負(fù)彎矩為：=（0.267Gk+0.311Qq）=（0.267×98+0.311×5）×6.0=166.33kN·mB支座邊緣最大負(fù)彎矩為：V0166.33+（98+5）×=153.46kN·m則，sq=N/mm2>0.01>0.4主梁支座負(fù)彎矩鋼筋的保護(hù)層厚度c應(yīng)為板保護(hù)層厚度30mm加板內(nèi)彎矩鋼筋直徑8mm再加次梁負(fù)彎矩直徑16mm，即c=30+8+16=54mm最大裂縫寬度： = =0.159mm<0.25mm（滿足要求）其他支座及跨中最大裂縫寬度均未超過限值，計(jì)算過程從略。（7） 撓度驗(yàn)算第1跨正彎矩區(qū)段的剛度計(jì)算：按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的跨中最大彎矩為： =（0.244×98+0.289×50）