水工钢筋混凝土设计

水工钢筋混凝土课程设计一、梁、柱的设计〖1〗主梁的设计【1】设计资料初步拟定：次梁跨度6m，截面尺寸：300㎜×700㎜二级建筑物（γ0＝1.0），按持久状况设计（ψ＝1.0），采用C20混凝土（fc=10N/㎜2）及纵筋采用Ⅱ级钢筋(fy=210N/㎜2)，箍筋为Ⅰ级钢筋(fy=310N/㎜2)，柱截面尺寸：300㎜×300㎜，取lo=lc=6m【2】配筋设计①荷载计算恒荷载：次梁传来集中荷载：10.35×（8-0.3）＝79.7KN主梁自重：0.3×0.7×2×25＝10.5KN标准值：gk＝79.7+10.5＝90.2KN设计值：g＝γggk=1.05×90.2＝94.71KN活荷载：标准值：qk=6×8＝48KN设计值：q=γQqk＝1.2×48＝57.6KN②内力计算查表得公式：弯矩计算值为：M=α1gl0+α2ql0剪力计算值为：V=β1g+β2q跨中弯矩：M1=（0.125×94.71+0.2825×57.6）×6=219.8KN/mMC=MB=[-0.27×94.71+(-0.315)×57.6]×6=-262.3KN/m支座边缘弯矩：MB′＝MB-1/2V0α=-[262.3-(94.71+57.6)×0.3]=-216.6KNm支座边缘截面剪力：VA=0.73×94.71+0.865×57.6=119KNVB=-1.27××57.6=-128.1KNVBr=1×94.71+1.225×57.6=165.27KN③配筋计算目标--表1(h0=700-60=640㎜,fc=10N/mm2,fy=310N/mm2,γd=1.20)纵筋支座M219.8-216.6γ0ψM219.8-216.6γdγ0ψM0.2150.256 αS=———————fcbd02ξ=1-√1-2αs0.2450.301fcAS=ξbd02—fy15171864配筋6Ф106Ф20（表1）抗剪钢筋：截面尺寸复核：hw=h0=640㎜hw640—=———=2.13<4.0b3000.25fcbh0=0.25×10×300×640=480KNγdV=1.2×128.1=153.72KN<480KN说明截面尺寸符合要求，1/γd×Vc=1/1.2×0.07fcbh0=112KN>γdVγd4VA＝1.2×119＝142.8KN>1/γd×Vc支座B处截面要配抗剪钢筋选用双肢箍筋Ф10@200，Asv＝157㎜2ρsv=Asv/bS=0.3%>ρmiN符合要求1/γd×Vcs＝1/γd（0.07fcbh0+1.25fyAsv/S×h0）＝221.9KN1/γd×Vcs>γd4VA不必配置弯起钢筋0.25fcbh0＝0.25×10×300×640＝480KNγdVbr＝1.2×165.27＝198.32<0.25fcbh0截面尺寸符合要求支座Br处截面要配抗剪钢筋选用双肢箍筋Ф10@200，Asv＝157㎜2ρsv=Asv/bS=0.3%>ρmiN符合要求1/γd×Vcs＝1/γd（0.07fcbh0+1.25fyAsv/S×h0）＝221.9KN1/γd×Vcs>γdVBr不必配置弯起钢筋ρmiN=Asv/bS0.12＝Asv/bS用双肢Ф6Asv＝56.52得到：S＝157<250取用：Ф6@157〖2〗次梁的设计 【1】设计资料初步拟定：次梁跨度8m，截面尺寸：300㎜×600㎜二级建筑物（γ0＝1.0），按持久状况设计（ψ＝1.0），采用C20混凝土（fc=10N/㎜2）及纵筋采用Ⅱ级钢筋(fy=210N/㎜2)，箍筋为Ⅰ级钢筋(fy=310N/㎜2)，取lo=lc=8m【2】配筋设计①荷载计算恒荷载：板传来：3.3×2＝6.6KN/m梁自重：0.3×（0.6-0.1）×25＝3.75KN/m标准值：gk＝6.6+3.75＝10.35KN/m设计值：g＝γggk=1.05×10.35=10.87KN/m活荷载：标准值：qk=3×2＝6KN/m设计值：q=γQqk＝1.2×6＝7.2KN/m考虑主梁对板的约束，折算荷载为：g′＝g+q/2=10.87+7.2/2=12.67KN/mq′=q3/4=5.4KN/m②内力计算跨中弯矩：M=γ0ψ1/8（g+q）l02＝1/8×（12.67+5.4）×82=144.56KNm支座边缘截面剪力设计值：V=γ0ψ[1/2（g+q）lN]＝1×1×[1/2×(12.67+5.4)×8]=72.28KN③配筋计算目标--表2(h0=600-45=555㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20)M144.56γ0ψM144.56γdγ0ψMαS=———————fcbd020.188ξ=1-√1-2αs0.210fcAS=ξbd02—fy1128配筋Ф6@16（表2）截面尺寸复核：hw=h0=555㎜hw555—=———=1.85<4.0b300 0.25fcbh0=0.25×10×300×555=416.3KNγdV=1.2×72.28=86.74KN<41.63KNVc=0.07fcbh0=0.07×10×300×555=116.6KN>γdV则不需要进行斜截面抗剪配筋计算，仅按构造要求配置服筋:ρmiN=0.12%假定用双肢Ф6Asv=56.52ρsv=Asv/bS=0.12%S=Asv/(ρsv×b)=157则选用Ф6@157〖3〗柱的设计【1】设计资料初步拟定：截面尺寸：300㎜×300㎜，二级建筑物（γ0＝1.0），按持久状况设计（ψ＝1.0），采用C20混凝土及Ⅱ级钢筋，柱高8500㎜【2】配筋设计①荷载计算恒荷载：主梁传来集中荷载：90.2×6＝541.2KN柱自重：0.3×0.3×8.5×25＝19.13KN标准值：gk＝541.2+19.13＝560.33KN设计值：g＝γggk=1.05×560.33=588.35KN活荷载：标准值：qk=48+644＝72KN设计值：q=γQqk＝1.2×72＝86.4KN②内力计算轴向力设计值：N=γ0ψ（g+q）=588.35+86.4=674.8KN柱为一端固定，一端不移动。Lo＝0.7lN＝0.7×8.5＝5.950mLo/b＝5.95/0.3＝11.1>8需要考虑纵向钢筋的影响，查表得：ψ＝0.75AS′＝（γdN－ψfcA）/（ψfy′）＝580㎜2ρsv′=Asv′/A＝580/3002＝0.6％选用4Ф14钢筋（AS＝616㎜2），置于柱子四角，箍筋选用Ф6@250。二、顶板设计〖1〗主厂房顶板【1】设计资料初步拟定：板厚180㎜，主梁尺寸：300㎜×700㎜，活载：qK＝0.9KN/m，由于b=0.5<0.1lc=0.5,取lo=lc=5m【2】厂房顶设计 ①荷载计算恒荷载：板重：0.2×0.1×25＝4.5KN/m20㎜抹面层：2×0.02×1×20＝0.8KN/m标准值：gk＝4.5+0.8＝5.3KN/m设计值：g＝γggk=1.05×5.3=5.6KN/m活荷载：标准值：qk=1KN/m设计值：q=γQqk＝1.2×1＝1.2KN/m考虑主梁对板的约束，折算荷载为：g′＝g+q/2=5.6+1.2/2=6.2KN/mq′=q/2=0.6KN/m②内力计算采用等跨计算,查表得公式：M=α1g′l02+α2q′l02跨中弯矩：边跨：M1=0.08×6.2×52+0.1×0.6×52=13.9KNm中间跨：M2=0.025×6.2×52+0.075×0.6×52=5KNm支座弯矩：MB=-0.1×6.2×25-0.117×0.6×25=-13.7KNmMC=-13.7KNm支座边缘弯矩：MB′＝MB-1/2V0α=-[13.7-1/2(5/2×6.8×0.3)]=-11.15KNmMC′＝MB′＝-11.15KNm③配筋计算目标--表3(d0=180-30=150㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20)截面1BαM13.911.155γ0ψM13.911.155γdγ0ψMαS=———————fcbd020.070.060.027ξ=1-√1-2αs0.0730.0610.027fcAS=ξbd02—fy521436193配筋Ф8@95Ф8@110Ф8@260（表3）〖1〗安装厂顶板【1】顶板设计①荷载计算恒荷载：板重：0.15×1×25＝3.75KN/m20㎜抹面层：2×0.02×1×20＝0.8KN/m 标准值：gk＝3.75+0.8＝4.55KN/m设计值：g＝γggk=1.05×4.55=4.78KN/m活荷载：标准值：qk=1KN/m设计值：q=γQqk＝1.2×1＝1.2KN/m考虑主梁对板的约束，折算荷载为：g′＝g+q/2=4.78+1.2/2=5.08KN/mq′=q/2=0.6KN/m①内力及配筋计算查表得公式：M=α（g′+q′）lX2且LX/LY＝0.67Ⅰ块：跨中：MXmax=0.03825×5.08×42+0.07635×3×42=3.842KNm支座：MYmax=0.0144×5.08×42+0.0403×3×42=1.557KNm支座：MX0＝-0.0785×5.68×42=-7.134KNmMY0＝-0.0572×5.68×42=-5.198KNm②配筋表格--表4(h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20)截面MXmaxMYmaxMX0MY0M3.8421.557-7.134-5.198γ0ψM3.8421.557-7.134-5.198γdγ0ψMαS=———————fcbd020.0320.0130.0590.043ξ=1-√1-2αs0.0330.0130.060.044fcAS=ξbd02—fy18974343251配筋Ф6@140Ф6@330Ф8@140Ф6@110（表4）Ⅱ块：αXmax＝0.047αX简＝0.07635αX0＝-0.0102αYmax＝0.0264αY简＝0.07635αY0＝-0.0774跨中：MXmax=0.047×5.08×42+0.07635×3×42=4.553KNm支座：MYmax=0.0264×5.08×42+0.0403×3×42=2.553KNm支座：MX0＝-0.0102×5.68×42=-9.27KNmMY0＝-0.0774×5.68×42=-7.034KNm③配筋表格--表5(h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20) 截面MXmaxMYmaxMX0MY0M4.5532.553-9.27-7.034γ0ψM4.5532.553-9.277.034γdγ0ψMαS=———————fcbd020.0380.02310.0770.059ξ=1-√1-2αs0.0390.0210.080.06fcAS=ξbd02—fy223120457343配筋Ф6@125Ф6@120Ф8@100Ф8@140（表5）Ⅲ块：αXmax＝0.675αX0＝0.0751αYmax＝0.016αY0＝0.057跨中：MXmax=0.035×5.08×42+0.07635×3×42=3.578KNm支座：MYmax=0.016×5.08×42+0.0403×3×42=1.687KNm支座：MX0＝-0.0751×5.68×42=-6.825KNmMY0＝-0.057×5.68×42=-5.18KNm①配筋表格--表6(h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20)截面MXmaxMYmaxMX0MY0M3.5781.687-6.825-5.18γ0ψM3.5781.687-6.825-5.18γdγ0ψMαS=———————fcbd020.030.0140.0570.044ξ=1-√1-2αs0.030.0140.0590.044fcAS=ξbd02—fy17180337251配筋Ф6@160Ф6@330Ф8@140Ф6@110（表6）Ⅳ块：αXmax＝0.0455αX简＝0.07635αX0＝-0.0755αYmax＝0.02615αY简＝0.0403αY0＝-0.0937 跨中：MXmax=0.0455×5.08×42+0.07635×3×42=4.431KNm支座：MYmax=0.02615×5.08×42+0.0403×3×42=2.512KNm支座：MX0＝-0.0755×5.68×42=-6.861KNmMY0＝-0.0937×5.68×42=-8.515KNm①配筋表格--表7(h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20)截面MXmaxMYmaxMX0MY0M4.4312.5128.5156.861γ0ψM4.4312.5128.5156.861γdγ0ψMαS=———————fcbd020.0390.0210.0710.057ξ=1-√1-2αs0.0380.0210.0740.059fcAS=ξbd02—fy217120403337配筋Ф6@125Ф6@220Ф8@120Ф8@280（表7）〖1〗副厂房顶板【1】顶板设计①荷载计算恒荷载：板重：0.1×1×25＝2.5KN/m20㎜抹面层：2×0.02×1×20＝0.8KN/m标准值：gk＝2.5+0.8＝3.3KN/m设计值：g＝γggk=1.05×3.3=3.47KN/m活荷载：标准值：qk=1KN/m设计值：q=γQqk＝1.2×1＝1.2KN/m考虑主梁对板的约束，折算荷载为：g′＝g+q/2=3.47+1.2/2=4.07KN/mq′=q/2=0.6KN/m②内力计算采用等跨计算,查表得公式：M=α1g′l02+α2q′l02跨中弯矩：边跨：M1=0.0781×4.07×2.22+0.1×0.6×2.22=1.511KNm中间跨：M2=0.0331×4.07×2.22+0.0787×0.6×2.22=0.728KNmM3=0.0462×4.07×2.22+0.0855×0.6×2.22=0.957KNm 支座弯矩：MB=-0.105×4.07×2.22-0.119×0.6×2.22=-1.995KNmMC=-0.079×4.07×2.22-0.111×0.6×2.22=-1.572KNm支座边缘弯矩：MB′＝MB-1/2V0α=-[1.996-1/2(2/2×4.67)×0.3]=-1.296KNmMC′＝MC-1/2V0α=-[1.572-1/2(2/2×4.67)×0.3]=-1.296KNm①配筋计算目标--表8(d0=100-20=80㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20)截面1B2C3M1.5111.2960.7280.8720.957γ0ψM1.5111.2960.7280.8720.957γdγ0ψMαS=———————fcbd020.0280.0240.0140.0160.018ξ=1-√1-2αs0.0280.0240.0140.0160.018fcAS=ξbd02—fy10791536169配筋Ф6@260Ф6@300Ф6@330Ф6@330Ф6@330（表8）三、底版设计〖1〗安装厂房设计【1】设计资料初步拟定：板厚150㎜，主梁尺寸：300㎜×700㎜，活载：qK＝5KN/m，由于b<0.1lc,取lX=lY=6m【2】底板设计①荷载计算恒荷载：板重：0.15×1×25＝3.75KN/m20㎜抹面层：2×0.02×1×20＝0.8KN/m标准值：gk＝3.75+0.8＝4.55KN/m设计值：g＝γggk=1.05×4.55=4.78KN/m活荷载：标准值：qk=5KN/m设计值：q=γQqk＝1.2×5＝6KN/m考虑主梁对板的约束，折算荷载为：g′＝g+q/2=4.78+6/2=7.78KN/mq′=q/2=3KN/m②内力及配筋计算查表得公式：M=α（g′+q′）lX2且LX/LY＝0.67Ⅰ块： 跨中：MXmax=0.03825×7.78×42+0.07635×3×42=8.43KNm支座：MYmax=0.0144×7.78×42+0.0403×3×42=3.73KNm支座：MX0＝-0.0785×10.78×42=-13.54KNmMY0＝-0.0572×10.78×42=-9.87KNm①配筋表格--表9(h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20)截面MXmaxMYmaxMX0MY0M8.433.73-13.54-9.87γ0ψM8.433.73-13.54-9.87γdγ0ψMαS=———————fcbd020.070.030.1130.082ξ=1-√1-2αs0.0730.0460.1200.086fcAS=ξbd02—fy417263686491配筋Ф8@120Ф8@190Ф10@110Ф8@100（表9）Ⅱ块：αXmax＝0.047αX简＝0.07635αX0＝-0.0102αYmax＝0.0264αY简＝0.07635αY0＝-0.0774跨中：MXmax=0.047×7.78×42+0.07635×3×42=9.52KNm支座：MYmax=0.0264×7.78×42+0.0403×3×42=5.22KNm支座：MX0＝-0.0102×10.78×42=-17.59KNmMY0＝-0.0774×10.78×42=-13.35KNm②配筋表格--表10(h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20) 截面MXmaxMYmaxMX0MY0M9.525.22-17.59-13.38γ0ψM9.525.22-17.59-13.35γdγ0ψMαS=———————fcbd020.0790.0440.1470.111ξ=1-√1-2αs0.0820.0450.1600.118fcAS=ξbd02—fy469257914674配筋Ф10@160Ф8@190Ф10@85Ф10@110（表10）Ⅲ块：αXmax＝0.035αX0＝0.0751αYmax＝0.016αY0＝0.057跨中：MXmax=0.035×7.78×42+0.07635×3×42=8.02KNm支座：MYmax=0.016×7.78×42+0.0403×3×42=3.93KNm支座：MX0＝-0.0751×10.78×42=-12.95KNmMY0＝-0.057×10.78×42=-9.83KNm①配筋表格--表11(h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20)截面MXmaxMYmaxMX0MY0M8.023.93-12.95-9.83γ0ψM8.023.93-12.95-9.83γdγ0ψMαS=———————fcbd020.0670.0330.1080.081ξ=1-√1-2αs0.0690.0340.1150.085fcAS=ξbd02—fy394194657486配筋Ф8@125Ф8@250Ф10@110Ф8@100（表11）Ⅳ块：αXmax＝0.0455αX简＝0.07635αX0＝-0.0755αYmax＝0.02615αY简＝0.0403αY0＝-0.0937 跨中：MXmax=0.0455×7.78×42+0.07635×3×42=9.33KNm支座：MYmax=0.02615×7.78×42+0.0403×3×42=5.19KNm支座：MX0＝-0.0755×10.78×42=-13.02KNmMY0＝-0.0937×10.78×42=-16.16KNm①配筋表格--表12(h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20)截面MXmaxMYmaxMX0MY0M9.335.1916.1613.02γ0ψM9.335.1916.1613.02γdγ0ψMαS=———————fcbd020.0780.0430.1350.109ξ=1-√1-2αs0.080.0440.1460.116fcAS=ξbd02—fy457251834663配筋Ф8@110Ф8@190Ф10@90Ф10@110（表12）〖2〗副厂房底版设计【1】设计资料某电站副厂房采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，起平面尺寸为：18m×8m，结构按单向板布置。初步拟定：板厚100㎜，二级建筑物（γ0＝1.0），按持久状况设计（ψ＝1.0），采用C20混凝土及Ⅰ级钢筋，楼面层及底层用20mm厚得水泥砂浆面浆抹面，其重度为20KN/m3尺寸设计：200㎜×500㎜，由于b=0.5<0.1lc=0.2,取lo=1.1lc=2.2m板为9跨，按5跨计算。【2】底板设计①荷载计算取宽为1m的板恒荷载：板重：0.1×1×25＝2.5KN/m20㎜抹面层：2×0.02×1×20＝0.8KN/m标准值：gk＝2.5+0.8＝3.3KN/m设计值：g＝γggk=1.05×3.3=3.47KN/m活荷载：标准值：qk=3×1＝3KN/m设计值：q=γQqk＝1.2×3＝3.6KN/m考虑主梁对板的约束，折算荷载为：g′＝g+q/2=3.47+1.8/2=5.27KN/m q′=q/2=1.8KN/m①内力计算采用等跨计算,查表得公式：M=α1g′l02+α2q′l02跨中弯矩：边跨：M1=0.0781×5.27×2.22+0.1×1.8×2.22=2.37KNm中间跨：M2=0.0331×5.27×2.22+0.0787×1.8×2.22=1.26KNmM3=0.0462×5.27×2.22+0.0855×1.8×2.22=1.61KNm支座弯矩：MB=-0.105×5.27×2.22-0.119×1.8×2.22=-3.07KNmMC=-0.079×5.27×2.22-0.111×1.8×2.22=-2.46KNm支座边缘弯矩：MB′＝MB-1/2V0α=-[3.07-1/2(2/2×7.07)×0.3]=-2.01KNmMC′＝MC-1/2V0α=-[2.46-1/2(2/2×7.07)×0.3]=-1.4KNm②配筋计算目标--表13(d0=100-20=80㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20)截面1B2C3M2.372.011.261.41.61γ0ψM2.372.011.261.41.61γdγ0ψMαS=———————fcbd020.0440.0380.0240.0260.03ξ=1-√1-2αs0.0450.0390.0240.0260.03fcAS=ξbd02—fy1711499199114配筋Ф6@150Ф6@160Ф6@300Ф6@280Ф6@114（表13）