水工鋼混課程設(shè)計

1、整體式單向板肋梁樓蓋課程設(shè)計計算書一、 設(shè)計目的和作用通過課程設(shè)計，加深對所學(xué)知識的深入理解，如:結(jié)構(gòu)平面布置；單向板肋梁樓蓋的傳力路徑；計算方法的選用；計算簡圖的選??；配筋計算及構(gòu)造要求；施工圖的繪制等。了解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般內(nèi)容和程序。使學(xué)生受到工程技術(shù)人員所必須初步的、綜合運用所學(xué)知識的訓(xùn)練，并相應(yīng)提高理論分析、設(shè)計計算、繪圖、技術(shù)經(jīng)濟分析及撰寫計算書、說明書的能力。二、 設(shè)計基礎(chǔ)資料某碼頭前方三層工業(yè)廠房（層高3.6m），擬采用整體式單向板肋梁樓蓋，結(jié)構(gòu)平面及柱網(wǎng)尺寸如圖1所示（樓梯間在此平面外）；車間類別為儀器儀表車間、較大型儀器倉庫（樓面均布活荷載標準值為7.0KN/m2）;

2、柱網(wǎng)尺寸為：Lx=6900mm，Ly=6000mm；車間內(nèi)無侵蝕性介質(zhì)，環(huán)境類別為一類；建筑物四周為承重磚墻（370mm厚，其中內(nèi)墻：120mm，外墻：250mm），中間有鋼筋混凝土柱，截面尺寸為350x350mm2；水工建筑物的安全級別為II級。樓面構(gòu)造：20厚水泥砂漿地面，現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，15厚的混合砂漿天花抹面。水泥砂漿=20KN/m3，鋼筋混凝土=25KN/m3，混合砂漿=17KN/m3。荷載：恒載分項系數(shù)為1.05，活荷載分項系數(shù)為1.2。 儀器儀表車間，較大型儀器倉庫樓面均布活荷載中，板、次梁、主梁荷載標準值分別為7.0KN/mm2、7.0KN/mm2、6.0KN/mm2。材料：

3、混凝土采用C25（柱采用C30）； 鋼筋：柱、主梁、次梁，受力鋼筋均采用HRB335級鋼筋，其他（指板的受力筋、分布筋，梁、柱的箍筋、構(gòu)造鋼筋等）均采用HPB235級鋼筋。三、 設(shè)計內(nèi)容1. 結(jié)構(gòu)平面布置主梁沿橫向布置，次梁沿縱向布置，主梁的跨度為6.9m，次梁的跨度為6m,主梁毎跨內(nèi)布置兩根次梁，板的跨度為2.3m,L01/L02=6/2.3=2.61,按單向板設(shè)計。 按跨高比條件，要求板厚h2300/40=57.5,在一般建筑中，板的厚度為80120mm，取板的厚度h=90mm。次梁截面高度應(yīng)滿足h=Ly/18Ly/12=6000/186000/12=333500mm,取h=450mm,截

4、面寬度b=200mm。主梁的截面高度應(yīng)滿足h=Lx/15LX/10=6900/156900/10=460690mm,取h=650mm,截面寬度取為b=300mm。 2單向板肋梁樓蓋的傳力路徑：板次梁主梁柱基礎(chǔ)3板的設(shè)計根據(jù)塑性內(nèi)力重分布方法計算，取1m寬板帶為計算單元。已知前述，軸線、的板屬于端區(qū)單向板；軸線的板屬于中間區(qū)格單向板。（1） 荷載的計算20厚的水泥砂漿地面： 20KN/m3×0.02 = 0.4KN/m290厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板： 25KN/m3×0.09= 2.25KN/m2 15厚的混合砂漿天花抹面： 17KN/m3×0.015 = 0.255KN

5、/m2 恒載設(shè)計值： g=（0.4+2.25+0.255）×1.05 = 3.05KN/m2活載設(shè)計值： q= 7.0×1.2 = 8.4KN/m2荷載設(shè)計值： g+q = 11.45KN/m2（2） 確定板的計算簡圖次梁截面為200mm×450mm，板在墻上的支承長度為a=120mm。按塑性內(nèi)力重分布設(shè)計，板的計算跨度：邊跨：l0=ln+h/2=2300-100-120+90/2=2125mm<ln+a/2=2140mm， 取l0=2125mm中間跨：l0=2300-200=2100mm因跨度差（2020-2000）/2000=1.0%<10%，故可

6、按等跨連續(xù)板計算。取1m寬板帶作為計算單元，計算簡圖如下圖。（3） 彎矩設(shè)計值板的彎矩計算截面位置1B2、3C彎矩系數(shù)1/11-1/111/16-1/14=4.70以上是對端區(qū)單向板而言的，對于中間區(qū)格單向板，考慮起拱作用，其Mc和M2 應(yīng)乘以0.8，分別為：Mc=0.8×(-3.61)=-2.89KN·m；M2=0.8×3.16=2.53KN·m（4） 正截面受彎承載力計算環(huán)境類別一級，板的最小保護層厚度c=20mm。板厚90mm，h0=90-25=65mm；板寬b=1000mm。C25混凝土，fc=11.9N/mm2；HPB235鋼筋，fy=210N

7、/mm2。板配筋如下表：截面跨中1支座B跨中2、3支座C彎矩設(shè)計值(KNm)4.70-4.703.16 （折減后2.53）-3.61（折減后-2.89）0.1120.1120.075（0.060）0.086（0.069）0.1190.1190.078（0.062）0.090（0.072）軸線軸線(mm2)438.3438.3287.3331.5計算配筋率0.67%0.67%0.42%0.51%選鋼筋8/10150AS=429mm28/10150AS=429mm28150AS=335mm28150AS=335mm2線(mm2)438.3438.3228.4265.2計算配筋率0.67%0.67%

8、0.35%0.41%軸選鋼筋8/10140AS=460mm28/10140AS=460mm26/8140AS=280mm26/8140AS=280mm2板的常用配筋率范圍是0.4%08%，計算結(jié)果表明，各截面的配筋率基本滿足配筋率的要求，且各截面的0.35，符合塑性內(nèi)力重分布的原則。(5)確定各種構(gòu)造鋼筋：1）分布鋼筋按構(gòu)造規(guī)定，單位長度上分布鋼筋的截面面積不宜小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15%，且不宜小于該方向板截面面積的0.15%；分布鋼筋的間距不宜大于，直徑不宜小于；選用6200，AS=141mm22）板邊構(gòu)造鋼筋因為現(xiàn)澆混凝土板周邊嵌固于砌體墻中，其上部與板邊垂直的構(gòu)造鋼筋深入板內(nèi)

9、的長度，從墻邊算起不小于板邊計算跨度的，即l0/7=2125/7=304mm，直徑不宜小于，間距不宜大于。同時單位長度上構(gòu)造鋼筋的截面面積不小于受力方向受力筋面積的，選用，延伸長度取310mm。3）板角構(gòu)造鋼筋在兩邊嵌固于腔內(nèi)的板角部分，應(yīng)配置雙向上部構(gòu)造鋼筋，該鋼筋深入板內(nèi)的長度，從墻邊算起不小于計算跨度的，即l0/4=2125/4=531mm，延伸長度取。4）垂直于主梁的上部構(gòu)造鋼筋直徑不宜小于，間距不大于。其單位長度內(nèi)的總截面面積不宜小于板中單位長度內(nèi)受力鋼筋截面面積的。該鋼筋伸過主梁邊緣的長度不宜小于。，選用，l0/4=2125/4=531mm，延伸長度取。 5) 板中鋼筋的錨固長度

10、板中下部縱向受力鋼筋伸入伸入支座的錨固長度不小于， 取。 (5)繪制板的配筋示意圖：采用彎起式筋,詳見板的配筋圖.4、次梁設(shè)計（1） 荷載設(shè)計值板傳來永久荷載： 3.05×2.3=7.02KN/m次梁自重： 0.2×（0.45-0.09）×25×1.05=1.89KN/m次梁粉刷： 0.015×(0.45-0.09) ×2×17×1.05=0.19KN/m恒載設(shè)計值：g=7.02+1.89+0.19=9.1KN/m活載設(shè)計值：q=8.4×2.3=19.32KN/m荷載設(shè)計值：g+q=28.42KN/m(2

11、) 計算簡圖次梁在磚墻上的支撐長度為240mm。主梁截面為300mm×650mm。計算跨度：邊跨：l0=ln+a/2=6000-120-300/2+240/2=5850mm<1.025ln=1.025× 5730=5873mm；取l0=5850mm中間跨：l0=ln=6000-300=5700mm因跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)梁計算。計算簡圖如下圖。（3）內(nèi)力計算由可計算出、，計算結(jié)果如下表：截面位置1B2、3C1/11-1/111/16-1/14由可計算出、，計算結(jié)果如下表：截面位置0.450.600.550.55（4）承載力計算1）正截面受彎承載力 次梁跨中按

12、T形截面計算， 其翼緣寬度 邊跨：=L0/3=5850/3=1950mm<b+sn=200+2300=2500mm，故取=1950mm。中間跨：=L0/3=5700/3=1900mm環(huán)境類別為一類，梁的最小保護層厚度c=30mm。h0=450-40=410mm，=90mm。 判定T形截面類型： c（ h0-/2）=11.9×1900×90×（410-90/2）=743KN·m >KM1=1.2×88.42=106.10KN·m（邊跨跨中） >KM2=1.2 ×57.71=69.25KN·m （離端

13、第二跨跨中）故各跨中截面屬于第一類T形截面。支座截面按矩形截面計算，支座B按布置兩排縱筋考慮,h0=450-65=385mm,其他支座按一排縱筋考慮，h0=450-40=410mm。C25混凝土，c=11.9N/mm2，HRB335鋼筋，y= 300N/mm2,箍筋采用HPB235鋼，yv=210N/mm2。 次梁正截面承載力計算截 面1B2、3C彎矩M88.42-88.4257.71-65.95或0.0270.3010.0180.198 0.2270.3690.0180.223或AS=fCbfh0/fy856.31127.0556.0725.3選用鋼筋218+216 318+21631631

14、8實際鋼筋截面面積（mm2）9111165603763計算配筋率1.04%1.46%0.68%0.88%計算結(jié)果表明，支座截面的絕大部分小于0.35，符合塑性內(nèi)力重分布的原則；配筋率：對于矩形梁為0.6%1.5%，T形截面梁為0.9%1.8%（相對肋梁來講），故上述數(shù)值基本符合配筋率要求。2）斜截面受剪承載力hw=h0- hf =410-90=320mm, hw/b=320/200=1.6<4。截 面ACV73.2897.7189.1089.10KV87.94117.25106.92106.92243.95>KV截面滿足229.08>KV截面滿足229.08>KV截面滿

15、足243.95>KV截面滿足72.90<KV需配箍筋68.45<KV需配箍筋68.45<KV需配箍筋72.90<KV需配箍筋箍筋肢數(shù)、直徑28282828101101101101720208.3264.3318.3實配箍筋間距170170170170145.36>KV不需彎起136.50>KV不需彎起136.50>KV不需彎起145.36>KV不需彎起彎矩調(diào)幅時要求的配筋率下限為：0.3ft/fyv=0.31.27/210=0.18%，實際配筋率sv=Asv/(bS)=101/(200150)=0.34%>0.18%，滿足要求。 調(diào)幅

16、后受剪承載力應(yīng)加強，梁支座邊至支座邊1.05h0 的區(qū)段的箍筋間距減20%，故調(diào)整箍筋間距S=208.3/1.2=173.4,最后取箍筋間距為170mm，為方便施工，沿梁長不變。 (5) 繪制次梁的配筋示意圖： 5、主梁設(shè)計主梁按彈性理論計算，主梁與柱子線剛度之比很大，主梁按連續(xù)梁計算。柱高H=3.6mm，柱截面尺寸為350mmx350mm.主梁的有關(guān)尺寸及支撐情況如下圖所示。（1） 荷載設(shè)計值次梁傳來的永久荷載：9.39×6=56.34KN主梁自重（含粉刷）： (0.65-0.09) ×0.3×2.3×25+(0.65-0.09) ×0.01

17、5×2×2.3×17 ×1.05=10.83KN恒載設(shè)計值：G=56.34+10.83=67.17KN活載設(shè)計值：Q=1.2×6×2.3×6=99.36KN（2） 計算簡圖主梁按連續(xù)梁計算，端部支承在磚墻上，支撐長度為360mm；中間支承在350×350mm的混凝土柱上。其計算跨度： 邊跨：ln=6900-350/2-120=6605mm； lc=6900mm,b=350mm>0.05lc=0.05×6900=345mm, 取l0=1.05ln=1.05×6605=6935mm=6.935

18、m, 中跨：ln=6900-350=6550mm,l0=1.05ln=1.05×6550=6878mm=6.878m, 平均跨度:(6.935+6.878)/2=6.906m (計算支座彎矩用) 因跨度相差不超過10%，可按等跨梁計算，計算簡圖如下： （3）內(nèi)力計算:由彎矩及剪力系數(shù)計算主力按彎矩與剪力。 M=1Gl0+2Ql0 V=1G+ 2Q邊跨：Gl0=67.17×6.935=465.82KNm Ql0=99.36×6.935=689.06KNm 中間跨：Gl0=67.17×6.878=462.0KNm Ql0=99.36×6.878=6

19、83.40KNm平均跨：Gl0=67.17×6.906=463.88KNm Ql0=99.36×6.906=686.18KNm 最不利內(nèi)力組合分別見下表：序號荷載簡圖截面彎矩M1MB(MC)M2（1）0.244×465.82=113.66-0.267×463.88=-123.860.067×462.0=30.9（2）0.289×689.06=199.29-0.133×686.18=-91.26-0.133×683.40=-90.89（3）-91.26/3=-30.42-0.133×686.18=-91.2

20、60.200×683.40=136.68（4）0.229×689.06=157.79-0.311×686.18=-213.400.170×683.40=116.18最不利內(nèi)力設(shè)計值（1）+（2）Max=312.95（1）+（3）Min=83.24（1）+（2）Max=-315.12（1）+（4）Min=-337.26（1）+（3）Max=167.58（1）+（2）Min=-59.99序號荷載簡圖支座剪力VAVBLVBR（1）0.733×67.17=49.24-1.267×67.17=-85.101.000×67.17=67.

21、17（2）0.866×99.36=86.05-1.134×99.36=-112.670×99.36=0（3）-0.133×99.36=-13.21-0.133×99.36=-13.211.000×99.36=99.36（4）0.689×99.36=68.46-1.311×99.36=-130.261.222×99.36=121.42最不利內(nèi)力設(shè)計值（1）+（2）Max=135.29（1）+（3）Min=36.06（1）+（3）Max=-98.31（1）+（4）Min=-215.36（1）+（4）Max=1

22、88.59（1）+（2）Min=67.17彎矩包絡(luò)圖和剪力包絡(luò)圖如下：（4）承載力計算 1）正截面受彎承載力 跨中按T形截面計算，其翼緣計算寬度為，邊跨：=L0/3=6935/3=2311.7mm<b+sn=300+5730=6030mm，故取=2311.7mm。中間跨：=L0/3=6878/3=2292.7mm<b+sn=300+5700=6000mm，故取=2292.7mm。梁高h=650mm, h0=650-40=610mm, hf'=90mm, c（ h0-/2）=11.9×2262.7×90×（610-90/2）=1369.19KN&

23、#183;m >KM1=1.2×312.95=375.54KN·m（邊跨跨中） >KM2=1.2 ×167.58=201.10KN·m （離端第二跨跨中）故各跨中截面屬于第一類T形截面。支座截面按矩形截面計算，支座B按布置兩排縱筋考慮,h0=650-80=570mm,其他支座按一排縱筋考慮，h0=650-40=610mm。正截面配筋計算截 面1B2彎矩M312.95-337.26167.58-59.990.025lnV0M-0.025lnV0312.95-304.7167.5859.99或0.0390.3150.0210.058 0.0400

24、.3920.0210.060或AS=fCbfh0/fy 2164.12658.91126.8421.3配筋率1.22%1.55%0.64%0.24%選用鋼筋228+225325+322322218實際鋼筋截面面積（mm2）2214261311405092)斜截面受剪承載力計算hw=h0-hf=570-90=480mm, hw/b=480/200=2.4<4。斜截面配筋計算截 面支座A支座Bl支座BrV135.29-215.36188.39KV(KN)162.35-258.56226.0截面滿足截面滿足截面滿足箍筋肢數(shù)、直徑282828101101101按構(gòu)造配箍筋142204實配箍筋間距

25、150150150 Asb=(KV-VCs)/fysin 27<0選配彎起鋼筋225實配鋼筋面積982 驗算最小配筋率 滿足要求主梁剪力圖呈矩形，在B截面左邊的2.3m范圍內(nèi)布置彎起鋼筋才能覆蓋此最大剪力區(qū)段，現(xiàn)分2批彎起第一跨跨中的25鋼；又考慮支座A可能產(chǎn)生負彎矩，仍彎起225鋼筋。(5)主梁吊筋計算由次梁傳至主梁的全部集中力為G+Q=54.6+99.36=153.96KNAS= K(G+Q)2fysin= 1.2×153.96×1032×210×0.707=622.2mm2選配220，As=628mm2。（6）繪制次梁的配筋示意圖： 6、柱的

26、設(shè)計（1）荷載 屋面：三氈四油坊水層：0.4KN/m2 2cm水泥砂漿找平層：0.02×20=0.4KN/m2 15cm爐渣找坡(平均)層：0.15×10=1.5KN/m2 12cm水泥珍珠巖保溫層：0.12×4=0.48KN/m2 一氈二油隔氣層：0.30KN/m280mm鋼筋混凝土屋面板：0.08×25=2.0KN/m215mm混合砂漿天花抹面：0.015×20=0.3KN/m2 合計：5.38KN/m2 故：屋面：恒載設(shè)計值：5.65KN/m2 板：恒載設(shè)計值：3.05KN/m2 活載設(shè)計值：3.0KN/m2活載設(shè)計值：8.4KN/m2次

27、梁：恒載設(shè)計值：2.08KN/m主梁：恒載設(shè)計值：32.49KN活載設(shè)計值：8.4KN/m2活載設(shè)計值：7.2KN/m2柱自重：0.35×0.35×3.6×25=11.025KN 注：經(jīng)分析，柱的承重范圍為6.9m×6.0m的矩形截面。 總恒載設(shè)計值:G=11.025×3+5.65×6.0×6.9+3.05×6.0×6.9×2+2.08×6.0×9+32.49×3=729.32KN 總活載設(shè)計值:Q=3×6.0×6.9+8.4×6.0&

28、#215;6.9×2=819.72KN（2）柱的配筋計算已知：柱采用C30混凝土，c=14.3N/mm2；HRB335鋼筋，y=300 N/mm2；取K=1.20；b=350mm。計算：該柱的軸向壓力設(shè)計值為： N=G+Q=729.32+819.72=1549.04KN 柱的兩端固定，故L0=0.7L=0.7×3600=2520mm L0/b=2520/350=7.2<8；故=1 As=(KN-cA)/ y=(1.20×1549.04×1000-14.3×3502)/300 =357mm2 配筋率：= As/A=357/3502=0.29%<min=0.6%,故按最小配筋率配置鋼筋。As=minA=0.6%×3502=735 mm2 選用418鋼筋（As=1017mm2），排列于柱子四角。箍筋選 用8250。 （3） 繪制柱的配筋圖： 柱的配筋圖7. 由下表可得，一層樓蓋鋼筋用量為912