水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設計

1、 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設計學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 二一五年一月九日目 錄1.課程設計目的32.課程設計題目描述和要求33.課程設計報告內(nèi)容43.1樓面梁格布置和構(gòu)件截面尺寸43.2板的設計53.3次梁的設計103.4主梁的設計154.結(jié)論23參考書目231. 課程設計目的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設計是水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學計劃中一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)和提高學生的水工結(jié)構(gòu)設計基本技能，啟發(fā)學生對實際結(jié)構(gòu)工作情況的認識和鞏固所學的理論知識具有重要作用。 1)通過課程設計訓練，了解水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的一般程序和內(nèi)容，為畢業(yè)設計以及今后從事實際水工結(jié)構(gòu)設計工作奠定初步基

2、礎。 2)復習鞏固加深所學的鋼筋混凝土基本構(gòu)件中受彎構(gòu)件和鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)設計等章節(jié)的理論知識。 3)掌握鋼筋混凝土肋梁樓蓋的一般設計方法，諸如： 進一步理解單向板肋梁樓蓋的結(jié)構(gòu)布置、荷載傳遞途徑和計算簡圖； 掌握彈性理論和塑性理論的設計方法； 掌握內(nèi)力包絡圖和抵抗彎矩圖的繪制方法； 了解構(gòu)造設計的重要性，掌握現(xiàn)澆梁板的有關(guān)構(gòu)造要求； 掌握現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工圖的表示方法和制圖規(guī)定；4)學習結(jié)構(gòu)施工圖的繪制和結(jié)構(gòu)計算書的編制方法，培養(yǎng)查閱技術(shù)規(guī)范和工程手冊的能力，合理確定設計參數(shù)。2. 課程設計題目描述和要求某水力發(fā)電廠副廠房樓蓋，采用鋼筋混凝土梁板，其平面尺寸如圖1所示。圖1 水力發(fā)電廠

3、副廠房樓蓋平面圖1)墻體厚度370mm，結(jié)構(gòu)橫向長L133.6 m，結(jié)構(gòu)縱向長L227.6 m，樓梯位于該層平面的外部，本設計不予考慮。樓蓋采用整體式單向板肋形結(jié)構(gòu)。板伸入墻內(nèi)120mm，次梁伸入墻內(nèi)240mm，主梁伸入墻內(nèi)370mm，柱的截面尺寸為400mm400mm。2)作用在樓面上的活載標準值6.6 kN/m。3)該建筑位于非地震區(qū)。4)建筑物安全級別為二級。5)結(jié)構(gòu)環(huán)境類別為一類。6)建筑材料等級：混凝土采用C25，板內(nèi)受力鋼筋與分布鋼筋、梁中架立筋、腰筋等構(gòu)造鋼筋及箍筋采用級；梁內(nèi)受力縱筋采用級鋼筋。7)荷載：鋼筋混凝土現(xiàn)澆板容重為25。樓面鋪20mm厚水泥砂漿面層(容重為21)；樓

4、蓋底采用13mm厚紙漿灰抹底（容重為17）。3. 課程設計報告內(nèi)容3.1 樓面梁格布置和構(gòu)件截面尺寸確定主梁的跨度為6.9m，次梁的跨度為5.6m，主梁每跨內(nèi)布置兩根次梁，板的跨度為2.3m。確定板與梁的尺寸：板的中間跨l=2300mm，邊跨l=2300mm。 根據(jù)構(gòu)造要求，板厚, 但考慮荷載較大，取h=80mm。 次梁跨度l=5600mm, 其截面高度應滿足， 取h=450mm。 寬度應滿足，取b=200mm。 主梁中間跨l=6900mm, 邊跨l=6900mm,其截面高度應滿足， 取h=700mm。 寬度應滿足, 取b=300mm。柱的截面尺寸bh=400mm400mm。樓蓋平面結(jié)構(gòu)示意圖

5、如圖2所示。樓蓋平面結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示3.2 板的設計該廠房為二級水工建筑物，結(jié)構(gòu)安全級別為級，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)K=1.203.2.1計算簡圖取1m板寬作為計算單元，板的長跨與短跨比，可按單向板設計。次梁截面尺寸bh=200mm450 mm。，板在墻上的支承長度為a=120mm，按彈性理論方法設計，板的計算跨度確定：邊跨： ln =2300-120-100=2080mm lc=2300mm ln +b/2+a/2=2260mm ln+b/2+h/2=2240mm 則： lo=2240mm中間跨：ln =2100mm 故lo=ln+b=2300mm板的實際荷載圖如圖3所示，計算簡圖如圖4所示 圖3

6、 板的實際荷載圖圖4 板的計算簡圖3.2.2荷載計算恒荷載： 20mm厚水泥砂漿面層 0.02211= 0.42 kN/m 13mm厚紙漿灰 0.013171=0.221 kN/m80mm鋼筋混凝土板 0.08251=2.0 kN/m 標準值： 設計值： 活荷載： 標準值： 設計值： 總計： 折算荷載為 3.2.3內(nèi)力計算按彈性方法計算：； 由于邊跨與中間跨相差不到10%，可采用等跨表格系數(shù)計算內(nèi)力。查教材附錄6得彎矩系數(shù)、，彎矩計算值為。（1） 跨中彎矩一跨中最大彎矩：活載作用在1,3,1跨中時=0.07816.732.242.24+0.100x3.96x2.24x2.24=4.62knm二

7、跨中的最大彎矩：活載作用在2,2跨中=0.0331x6.73x2.3x2.3+0.0787x3.96x2.3x2.3=2.83knm三跨中最大彎矩：活載作用在1,3,1跨中時：=0.0462x6.73x2.3x2.3+0.0855x3.96x2.3x2.3=3.44knm(2)支座彎矩=-0.105x6.73x-0.119x3.96x= - 6.07knm=-0.079x6.73x2.3x2.3-0.111x3.96x2.3x2.3= 5.14knm (3)支座邊緣處彎矩=6.07-1/2x0.2x0.5x2.24x（3.96+2.73）=4.84knm=7.21-1/2x0.2x0.5x2.

8、3x（3.96+2.73）=3.91knm3.2.4配筋計算混凝土保護層厚度c=20mm(一類環(huán)境)，a=c+5=20+5=25mm。考慮到板的內(nèi)拱作用，其跨內(nèi)截面2、3和支座截面C的彎矩值可折減20% ，即乘以系數(shù)0.8。配筋計算見表1，板的配筋采用彎起式。表1 板的正截面配筋計算表3.2.5構(gòu)造鋼筋在板的配筋圖中，除按計算配置受力鋼筋外，尚應設置下列構(gòu)造鋼筋：（1）分布鋼筋：考慮到現(xiàn)澆板中存在溫度、收縮應力，造成開裂現(xiàn)象嚴重，新規(guī)范中分布鋼筋數(shù)量有所提高，分布鋼筋與受力鋼筋截面面積之比不小于15，同時滿足分布鋼筋截面面積不小于板截面面積0.15()的規(guī)定，且不少于6250。 ，按規(guī)定選用8

9、200。（As=251）即采用直徑為8mm的HPB235級鋼筋,間距為200mm。分布鋼筋長度為5600mm，總根數(shù)為828根。（2）板邊構(gòu)造鋼筋：因為現(xiàn)澆混凝土板周邊嵌固在砌體墻中，其上部與板邊垂直的構(gòu)造鋼筋伸入板內(nèi)的長度，從墻邊算起不小于板短邊計算跨度的1/7，即lo/7350mm。直徑不宜小于8mm，間距不宜大于200mm。按規(guī)定選用8200（As=251），設置于板邊。即選用直徑為8mm的HPB235級鋼筋,間距為200mm。每根長度為440mm，兩邊錨固長度各為70mm，總長為580mm，總根數(shù)為321根。(3)垂直于主梁的上部構(gòu)造鋼筋。直徑不宜小于8mm，間距不大于200mm。單位

10、長度內(nèi)的總截面面積不宜小于板中單位寬度上受力鋼筋截面面積的1/3。該鋼筋伸入板內(nèi)的長度，從梁邊算起不小于板短邊計算跨度的1/4，即/4600mm，取8200，251。每根長度為1500mm，總根數(shù)為677根。3.2.6板配筋詳圖圖5 板的配筋圖3.3 次梁的設計3.3.1計算簡圖次梁為五跨連續(xù)梁，其實際荷載圖如圖6所示。次梁在磚墻上的支承長度為240mm,主梁截面為bh=300mm700mm.則次梁的計算跨度為：邊跨 lo=ln+b/2+a/2=5450mm 取 中間跨 取 即 邊跨計算跨度與跨中計算跨度相同，梁按照連續(xù)梁計算計算簡圖見圖7所示。圖6 次梁的實際荷載圖圖7 次梁的計算簡圖3.3

11、.2荷載計算恒荷載由板傳來 次梁自重 次梁粉刷 標準值： 設計值： 活荷載 標準值： 設計值： 總計： 考慮到主梁對次梁的轉(zhuǎn)動約束，折算荷載為 3.3.3內(nèi)力計算按彈性計算，采用等跨表格計算；查附錄6得彎矩系數(shù)和，由此按下列公式計算：彎矩計算值為剪力計算值為（1）彎矩 跨中彎矩邊跨 =0.078112.945.450.10013.675.45=71.34中間跨 =0.033112.945.5650.078713.675.565=46.58=0.046212.945.5650.085513.675.565=54.71 支座彎矩=(-0.10513.25-0.11913.67)5.55=-92.9

12、6=-0.07913.255.565-0.11113.675.565=-79.41 支座邊緣彎矩（2）剪力 計算跨度取凈跨度：邊跨 ，中間跨 3.3.4配筋計算（1）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，支座截面按矩形截面計算。截面，肋寬，翼緣厚度。截面有效高度：取a=40mm， 。由于支座處彎矩較大，采用雙筋配置，跨中采用單筋配置?；炷罜25，；受力鋼筋HRB335級，；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)。跨中T形截面類型判別：翼緣計算寬度 取則 跨中截面屬于第一類T形截面。即各跨跨中截面均屬于第一類T形截面。次梁的正截面配筋見表2。次梁的斜截面配筋見表3。表2次梁的正截面配筋

13、截面1B支座2C支座3彎矩設計值 M（kN.m）71.3474.8346.968.1755.15截面類型第一類T形矩形第一類T形矩形第一類T形a或a4040404040h0410410410410410b或bf185520018552001855 0.023 0.224 0.015 0.204 0.018 0.023 0.258 0.015 0.231 0.018 As704 838 461 752 543 選用鋼筋114+316416114+216114+316114+216實際配筋面積（mm）757804556757556（2）斜截面受剪承載力計算, , , ， 腹筋配置箍筋。次梁斜截面的

14、配筋見表3。表3次梁的斜截面配筋表截面A支座B支座（左）B支座（右）C支座（左）C支座（右）剪力計算值60.39 87.97 80.26 75.02 77.93 剪力設計值72.47 105.56 96.31 90.02 93.52 410410410410410243.95 243.95 243.95 243.95 243.95 72.90 72.90 72.90 72.90 72.90 選用箍筋（直徑）88888333 464 635 527 實配箍筋間距（mm)200200200200200 是是是是是（KN）127.25 127.25 127.25 127.25 127.25 是否需第

15、二彎起鋼筋否否否否否彎起鋼筋3.3.5次梁配筋詳圖次梁的配筋圖及次梁配筋詳圖見圖8-1和圖8-2圖8-1 次梁的配筋圖圖8-2 次梁的配筋圖3.4 主梁的設計3.4.1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400mm400mm因梁的線剛度與柱的線剛度之比大于3，可視為中部鉸支的四跨連續(xù)梁。主梁的實際荷載圖見圖9所示。計算跨度： a=370mm邊跨 lc=6900mm 取較小值 中跨 mm 取 跨度差 ，可按等跨連續(xù)梁計算。主梁的計算簡圖見圖10所示。主梁的實際荷載圖 圖9主梁的計算簡圖 圖103.4.2荷載計算恒荷載由次梁傳來的集中荷載 主

16、梁自重(化為集中荷載) 主梁底及兩側(cè)粉荷載 標準值： 設計值： 活荷載標準值: 設計值: 3.4.3內(nèi)力計算及包絡圖內(nèi)力計算采用等跨連續(xù)梁的內(nèi)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： 彎矩計算值為 剪力計算值為表4主梁的內(nèi)力計算表5 主梁的彎矩組合表6 主梁的剪力組合將以上表中最不利內(nèi)力組合下的彎距圖及剪力圖分別疊畫在同一坐標圖上，畫其外包線即得到主梁的彎距包絡圖，見圖11-1及剪力包絡圖，圖11-2。圖11-1 主梁彎矩包絡圖圖11-1圖11-2 主梁的剪力包絡圖圖11-23.4.4正截面承載力計算進行正截面承載力計算時，跨中截面按T形截面計算，支座截面按矩形截面計算。主梁截面

17、h=700mm，肋寬b=300mm，翼緣厚度。考慮到支座截面跨中截面彎矩較大，縱筋布置兩排且經(jīng)計算需要配雙筋即a=80mm,a=40mm；其他截面采用單層鋼筋排布a=40mm。截面有效高度：支座： 跨中： 混凝土C25，；受力鋼筋HRB335級，；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)。支座邊緣的彎距值：因為 跨內(nèi)按T形截面計算，其翼緣計算寬度為： 取較小值，即梁 高 ，翼緣厚 肋 寬 經(jīng)計算各跨均滿足第一類T形截面的條件，所以各跨跨中截面均屬于第一類T形截面。主梁的正截面配筋圖見表12 表12 主梁的正截面配筋3.4.5斜截面承載力計算表3.4.6主梁吊筋的計算次梁傳給主梁的集中力設計值為：F= 則附加鋼筋布置范圍附加橫向鋼筋所需的總截面面積按下式計算：附加鋼筋采用吊筋，取吊筋125，As=491,滿足要求。3.4.7主梁配筋詳圖主梁的配筋詳圖見圖12-1和圖12-2 圖12-1圖12-24.結(jié)論 短短兩周時間的課程設計已然結(jié)束，但獲益匪淺。課設過程不僅讓我融會貫通了所學的知識，查漏補缺；還使我對實際工程與施工有了更近一步的了解。