水工钢筋混凝土课程设计计算书

'水工钢筋混凝土课程设计姓名：学号：专业：水利水电工程学院：土建与水利学院指导教师2014.06 目录一．水工钢筋混凝土单向板整体式肋形楼盖设计任务书……………11.设计课题……………………………………………………………………12.设计资料……………………………………………………………………13.设计内容……………………………………………………………………14.设计要求……………………………………………………………………2二．计算设计书…………………………………………………………………31.结构梁格平面布置图………………………………………………………32.板设计………………………………………………………………………3（1）计算简图………………………………………………………………3（2）荷载计算………………………………………………………………4（3）弯矩计算………………………………………………………………5（4）配筋计算………………………………………………………………63.次梁设计……………………………………………………………………7（1）计算简图………………………………………………………………7（2）荷载计算………………………………………………………………8（3）内力计算………………………………………………………………9①弯矩计算……………………………………………………………9②剪力计算……………………………………………………………9（4）配筋计算………………………………………………………………10①正截面受弯配筋……………………………………………………10②斜截面受剪配筋……………………………………………………12（5）裂缝宽度验算…………………………………………………………13（6）挠度验算………………………………………………………………134.主梁设计……………………………………………………………………15（1）计算简图………………………………………………………………15（2）荷载计算………………………………………………………………15（3）内力计算………………………………………………………………16①弯矩计算……………………………………………………………16②剪力计算……………………………………………………………17（4）配筋计算………………………………………………………………17①正截面受弯配筋……………………………………………………17②斜截面受剪配筋……………………………………………………19（5）裂缝宽度验算…………………………………………………………20（6）挠度验算………………………………………………………………20三．参考文献……………………………………………………………………2223 一.钢筋混凝土单向板整体式肋形楼盖设计任务书1.设计课题某建筑钢筋混凝土单向板整体式肋型楼盖2.设计资料(1)该建筑位于非地震区。(2)3级水工建筑物，基本荷载组合。(3)结构环境类别一类。(4)楼面做法：20mm厚水泥砂浆（重度为20KN/）面层，钢筋混凝土现浇板，12mm厚纸筋石灰（重度为17KN/）粉底。(5)楼面活荷载标准值8。(6)材料：混凝土强度等级：C30。钢筋：梁内纵向受力钢筋采用HRB400钢筋，板内纵向受力钢筋采用HRB335钢筋，其他钢筋采用HPB235钢筋。(7)外墙厚度为370mm，板在墙上的搁置长度为120mm，次梁在墙上的搁置长度为240mm，主梁在墙上的搁置长度为370mm。(8)钢筋混凝土柱截面尺寸为350mm350mm。(9)墙体厚度370mm，结构横向长18m，纵向长30m。楼梯位于该层平面的外部，股设计中不予以考虑。楼盖采用整体式单向板肋形结构。墙内边缘距轴线130mm，墙外边缘距轴线240mm。3.设计内容(1)确定结构布置方案。23 (2)板设计。(3)次梁设计。(4)设主梁设计。(5)绘制施工图4.设计要求学生在规定时间内，独立完成下列成果：(1)设计计算书一份。包括：计算依据的资料，计算简图；板、次梁和主梁的计算。（计算书要求内容完整、数据正确、书写工整、装订成册）(2)绘制施工图2号图纸两张。包括：楼盖结构平面布置图；板的配筋图；次梁的配筋图（纵剖面、横剖面、单根钢筋下料图）；主梁的配筋图（纵剖面、横剖面、单根钢筋下料图；为方便设计和校核，要求画出主梁的设计弯矩图和抵抗弯矩图）；钢筋表；施工说明等。施工详图要求布局合理，线条粗细分明，字体工整，符号、尺寸、说明齐全，严格按照制图标准作图。23 二.设计计算书1.结构梁格平面布置图根据设计概况资料要求，按照工程经验和构造要求进行梁格布置，其平面布置图如下：图1-1梁格平面布置图2.板设计（1）计算简图由于是单向板，故板上荷载沿短跨方向传递，可由以下步骤确定计算简图：①次梁截面由上述平面布置知，次梁跨度为l=6m，根据工程经验及构造要求确定次梁截面尺寸。，故可取h=400mm，根据，可取b=150mm。23 ②计算跨度：次梁宽，故计算跨度取支座中心线之间的净跨度。中间跨：边跨：因板厚h小于端支承宽度a，所以最终得板的计算简图如图所示：图2-1板的计算简图（2）荷载计算板厚一般为60～120mm，且不小于跨长的1/40，由上述梁格布置知板较小跨度为2000mm，故可取板厚为100mm>2000/40=50mm，取单位板宽为计算单元，按照弹性理论进行楼盖板的设计计算。板承受的荷载为作用于板面上的荷载及楼板自重及板底抹灰重，统计如下：各项荷载标准值：楼板面层板自重板底抹灰恒载23 活载荷载设计值：折算荷载：(3)弯矩计算图示为9跨梁，且各跨刚度相等，荷载均布，故可简化为五跨梁进行近似计算。示意图如下：图2-2板的计算简图简化图按弹性方法计算，由于边跨与中间跨计算跨度相差不到10％，可以采用等跨表格计算。恒载总是布满全跨（如下图），不存在利与最不利之分；而活载可能有不同的组合，故存在最不利作用位置，根据不同的作用位置组合，可以得出各跨中和支座处得最大弯矩值。计算采用查表方法进行，并且全跨均采用折算荷载值计算，计算过程如下：（2-1）恒载布置：图2-3板的恒载布置图23 叠加活载不利作用位置后进行内力计算，计算结果如下表：表2-1板的弯矩计算表活载布置情况M()0.07810.14.2400.03310.07872.5780.04620.08553.131-0.105-0.119-5.445-0.079-0.111-4.678支座边缘弯矩：（4）配筋计算K=1.20板厚h为100mm，，有效高度取单位版宽，故b=1000mm混凝土强度等级为C30，受力纵向钢筋为HRB335，其它钢筋为HPB235，表2-2板的配筋计算表123BC4.2402.5783.1314.4813.7140.0630.0380.0470.0670.0470.0650.0390.0480.0690.04823 232139172247204实际配筋8@2008@2008@2008@2008@200①分布钢筋：按相关规定选用Φ6@200②版面附加钢筋：按相关规定选用Φ8@200③墙角附加钢筋：按相关规定选用Φ8@200（注：当板厚时，不做挠度验算，同时，裂缝也不需验算。）3.次梁设计（1）计算简图①主梁截面：由上述平面布置可知，主梁跨度为l=6m，根据工程经验及构造要求确定主梁界面尺寸。，故可取h=600mm,根据，可取b=200mm。②净跨中间跨：边跨：③计算跨度主梁宽,故计算跨度取支座中心线之间的距离。中间跨：边跨：23 取最终得次梁的计算简图如图所示：图3-1次梁的计算简图（注：次梁支座有主梁和柱之分，支座按主梁计算最不利，故下述计算支座均按主梁计算）（2）荷载计算次梁承受荷载为板传递来均布荷载。统计如下：各项荷载标准值：楼板传来的荷载次梁自重板底抹灰恒载活载荷载设计值:折算荷载:23 （3）内力计算由梁计算简图可知，次梁为五跨梁，由于边跨与中间跨计算跨度相差不到10％，可以采用等跨表格计算，并且全跨均采用折算荷载。恒载与活载的叠加情况和板相同：恒载总是布满全跨，活载存在最不利位置，根据活载不同的作用位置，可得出各跨中和支座处的弯矩和剪力最大值，计算过程如下：弯矩计算（3-1）恒载布置：图3-2次梁的恒载布置图叠加活载不利作用位置后进行内力计算，计算结果如下表：表3-1次梁的弯矩计算表活载布置情况M()0.07810.187.3310.03310.078755.8400.04620.085565.318-0.105-0.119-109.405-0.079-0.111-93.442支座边缘弯矩：②剪力计算剪力计算应用净跨度进行计算，各段净跨度：23 中间跨：边跨：剪力计算，计算过程如下：（3-2）恒载布置：图3-3次梁的恒载布置图叠加活载不利作用位置后进行剪力计算，计算结果如下表：表3-2次梁的剪力计算表　活载布置情况V　0.3940.44765.837　-0.606-0.62-95.215　0.5260.59888.455　-0.474-0.576-82.811　0.50.59185.967（4）配筋计算①正截面受弯配筋：·次梁跨中应按T形截面进行配筋计算，T形截面的翼缘计算宽度按以下两数值的较小值取用。，故取23 跨中及支座处均按单层布筋考虑，故计算高度翼缘厚度即为楼盖板的厚度，故K=1.20混凝土强度等级为C30，受力纵向钢筋为HRB400，其它钢筋为HPB235，对跨中T形截面，大于上述计算表格中弯矩设计值，故属于第一类T形截面，按宽度为的矩形截面进行配筋计算·支座截面承受负弯矩，上翼缘受拉，开裂后仅由钢筋承受拉力，故应按宽度为的矩形截面进行计算。综上所述，次梁正截面受弯配筋计算均按矩形截面进行计算。计算过程表格如下：表3-3次梁正截面受弯配筋计算表123BCM（KN·m）87.33155.84065.318101.29885.335b或200020002000150150或0.0280.0180.0210.4370.3680.0280.0180.0210.64580.486（）801515601按双筋配筋按双筋配筋23 实际配筋（）225220220按双筋配筋按双筋配筋支座处按双筋配筋，令，则，，。计算过程表格如下：表3-4次梁正截面受弯支座双筋配筋计算表BCM（KN·m）101.29885.335（）22761（取108）实际配筋（）212212（）11711005实际配筋（）228228②斜截面受剪配筋除上述条件外，另有，截面尺寸验算：23 故截面尺寸满足要求。故所有截面均应通过计算配置箍筋。故选用双肢箍筋，Φ8（），取（5）裂缝宽度验算仅验算跨中裂缝宽度，又2、3处配筋相同，故取弯矩较大者（较不利者）验算，即验算1、3处跨中裂缝宽度。，由得计算过程如下表：表3-5次梁跨中截面裂缝宽度验算表跨中175.40798225120000.082245.1760.209355.98862820120000.052284.6520.260，满足要求。(6)挠度验算仅对跨中进行挠度验算。，，取23 表3-6次梁跨中截面长期刚度计算表1239826286280.0180.0120.012注：挠度计算，计算过程如下：（3-3）恒载布置：图3-4次梁的恒载布置图叠加活载不利作用位置后进行剪力计算，计算结果如下表：表3-7次梁挠度计算表　活载布置情况1　0.6440.97313.120.1510.7278.930.3150.80911.3，满足要求。23 3.主梁设计（1）计算简图：柱的截面尺寸为350mm350mm，由上述平面布置知，主梁跨度为6m，为三跨连续梁。①净跨：中间跨：边跨：②计算跨度：柱截面宽度，故计算跨度为：中间跨：边跨：主梁上作用的荷载为次梁传递来的集中荷载。最终得主梁的计算简图如图所示：图4-1主梁的计算简图（2）荷载计算23 主梁承受荷载为次梁传递来的集中荷载。统计如下：各项荷载标准值：次梁传来的荷载主梁自重板底抹灰恒载活载荷载设计值：（3）内力计算弯矩计算同前所述，恒载始终作用于全跨，而活载存在不利作用位置。恒载和作用在不利位置的活载组合作用下，用结构力学求解器可得出各种荷载组合下的弯矩图形，将各种组合的内力图形画到同一张图纸上可得弯矩包络图如下：图4-2主梁弯矩包络图由上述弯矩包络图可知控制截面弯矩：边跨23 支座B中跨支座B边缘弯矩：②剪力计算剪力通过查表计算，过程如下：（4-1）恒载布置：图4-3主梁的恒载布置图叠加活载不利作用位置后进行剪力计算，计算结果如下表：表4-1主梁的剪力计算表　活载布置情况V（KN）　0.7330.866138.352　-1.267-1.311-217.728　1.0001.222193.419(4)配筋计算①正截面受弯配筋：·次梁跨中应按T形截面进行配筋计算，T形截面的翼缘计算宽度按以下两数值的较小值取用。中间跨：，故取23 边跨：跨中2处按单层布筋考虑，故计算高度跨中1处及支座处均按双层布筋考虑，故计算高度跨中1处：支座B处：翼缘厚度即为楼盖板的厚度，故K=1.20混凝土强度等级为C30，受力纵向钢筋为HRB400，其它钢筋为HPB235，对跨中T形截面，大于上述计算表格中弯矩设计值，故属于第一类T形截面，按宽度为的矩形截面进行配筋计算·支座截面承受负弯矩，上翼缘受拉，开裂后仅由钢筋承受拉力，故应按宽度为的矩形截面进行计算。综上所述，次梁正截面受弯配筋计算均按矩形截面进行计算。计算过程表格如下：表4-2主梁正截面受弯配筋计算表1B2M275.906273.328157.62369.976或19332001978197853552056056023 或0.0420.3910.0210.00910.0430.5330.0210.00911766按双筋配筋924400实际配筋422+118按双筋配筋320216支座B处按双筋配筋，令，则，，。计算过程表格如下：表4-3主梁正截面受弯支座B处双筋配筋计算表M（KN·m）（）实际配筋（）（）实际配筋（）B273.3283633142180522+120②斜截面受剪配筋除上述条件外，另有，截面尺寸验算：故截面尺寸满足要求。故所有截面均应通过计算配置箍筋。23 故选用双肢箍筋，Φ10（），取主梁与次梁交接处得附加配筋（吊筋）。次梁传递给主梁的集中荷载设计值为：,所需主梁内支撑次梁处附加吊筋面积为：，选用。（5）裂缝宽度验算仅验算跨中裂缝宽度，即验算1、2处跨中裂缝宽度。，由得计算过程如下表：表4-4主梁跨中截面裂缝宽度验算表跨中1239.066177521260000.068289.3650.2482133.84494220160000.059291.6260.25655.82240216160000.025（取0.03）285.0180.291，满足要求。（6）挠度验算仅对跨中进行挠度验算。23 ，取跨中1处：跨中2处：表4-5主梁跨中截面长期刚度计算表117750.01729420.00844020.0036注：挠度计算，计算过程如下：（4-2）恒载布置：图4-4主梁的恒载布置图叠加活载不利作用位置后进行剪力计算，计算结果如下表：表4-6主梁挠度计算表　活载布置情况23 1　1.8332.71611.720.2161.8337.50.2161.8339.6，满足要求。23 三.参考文献[1]《水工钢筋混凝土结构学》编写组.4版.北京：中国水利水电出版社，2009.[2]陈礼和.《水工钢筋混凝土结构学习辅导及习题》.北京：中国水利水电出版社，2009.[3]沈蒲生，梁兴文.《混凝土结构设计》.2版.北京：高等教育出版社，2005.[4]李汝庚，张季超.《混凝土结构设计》.北京：中国环境科学出版社，2003.[5]江见鲸，陆新征，江波.《钢筋混凝土基本构件设计》.2版.北京：清华大学出版社，2006.23'