水工建筑物 水工钢筋混凝土结构课程设计

'水工建筑物水工钢筋混凝土结构课程设计三峡大学水工钢筋混凝土结构课程设计任务书及计算书设计题目：钢筋混凝土梁板结构学院：土木水电学院姓名：黄河清学号：2006101337班级：网选2班指导老师：王先军2009年7月14 钢筋混凝土梁板结构设计任务书及计算书一、设计资料：设计某正常运行状况下的3级水电站厂房楼盖。墙体厚度为240mm，柱子尺寸为400×2400mm，其平面尺寸为30M×12M，结构采用整体式单向板肋形结构。如图1所示：21、楼面做法：水磨石面层（自重为0.65KN/M）；钢筋混凝土现浇板（混凝土容重为3325KN/M）；梁板天花为纸筋抹灰12mm（重度为16KN/M）22、楼面均布活荷载标准值为6KN/M。恒荷载分项系数为1.05，活荷载分项系数为1.2。3、建筑材料及等级：混凝土强度等级C20；板中钢筋、梁中箍筋，构造钢筋为Ⅰ级；梁中受力钢筋为Ⅱ级。4、该厂房为3级水工建筑物，结构安全级别为Ⅱ级，结构重要性系数r0=1.0，按正常运行状况设计，设计状况属持久状况，设计状况系数取1.05、结构平面布置初始尺寸：板在墙体上的支承长度为120mm，主梁和次梁在墙上的支承长度为240mm。二、楼面梁格布置和构件截面尺寸楼面梁格布置见图确定主梁跨度为6m，次梁跨度为6m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2m估计梁板截面尺寸：按跨度比条件，要求板厚h≥L/40=2000/40=50mm，对工业建筑的楼板，要求h≥8014 mm，取板厚h=80mm次梁截面尺寸:h=L/18～L/12=6000/18～6000/12=333.3～500取h=500mm又要求h/b≥2∴取b=250mm主梁截面尺寸:h=L/14～L/8=6000/14～6000/8=428～750mm取h=700mmb=300mm已知：承重墙厚为240mm柱子尺寸为400mm×400mm三、板的设计㈠计算简图板为6跨连续板，其结构尺寸如下图（a）所示，为便于用表格计算，计算简图按5跨考虑，如图（b）所示次梁截面为250mm×500mm，板在墙上支承长度为120mm，板的计算跨度为：边跨：b=250mm≥0.1Lc=0.1×2000=200mm∴取L0=1.1Ln=1.1×1755=1930.5mm中间跨：L=Ln=2000mm㈡荷载计算取宽为1M的板带计算：3恒荷载：板自重14 25KN/M×1M×0.08M=2.0KN/M2水磨石抹面0.65KN/M×1M=0.65KN/M312mm抹底16KN/M×1M×0.012M=0.19KN/M标准值：gk=2.0+0.65+0.19=2.84KN/M设计值：g=Gkgk=1.05×2.84=2.982KN/M3活荷载：标准值qk=6KN/M×1M=6KN/M设计值q=rQqk=1.2×6=6KN/M考虑次梁对板的转动约束，折算荷载为：g′=g+q/2=2.982+7.2/2=6.582KN/Mq′=q/2=7.2/2=3.6KN/M㈢内力计算按弹性方法计算，由于边跨与中间跨相差不到10％，可采用等跨表格计算。查附录22六表4得弯矩系数a、a1，弯矩计算值为M=ag′L0+a1gL01、跨中弯矩：22边跨：M1=0.0781×6.58×1.93+0.1×3.6×1.93=3.255KN/M22中间跨：M2=0.0331×6.58×2+0.0787×3.6×2=2.0KN/M22M3=0.0462×6.58×2+0.0855×3.6×2=2.447KN/M2、14 支座弯矩：22MB=-{0.105×6.58×((2+1.93)/2)+0.119×3.6×((2+1.93)/2)}=-4.32KN/M22MC=-{0.079×6.58×2+0.111×3.6×2}=-3.677KN/M3、支座边缘弯矩V0=g′+q′=6.582+3.6=10.182KN/MMB′=MB-1/2V0b=-〔4.21-1/2×1×10.182×0.25〕=-2.937KN/MMC′=MC-1/2V0b=-〔3.59-1/2×1×10.182×0.25〕=-2.317KN/M㈣截面设计板厚为80mm，h0取60mm，混凝土为C20，fc=10N/mm，Ⅰ级钢筋：fy=210N/mm，钢筋混凝土结构，结构系数rd=1.2，配筋计算表见表一，考虑水电站厂房发电机组对结构的动力影响，板的配筋采用弯起式。22注：中板带的中间跨及中间支座，由于板四周与梁整体连结，可考虑拱作用，故该处弯矩减少20％，即乘以系数0.8㈤板配筋详图：1、分布钢筋：按规定选用ø6@2002、14 板面附加钢筋：按规定选用ø6@200，设置于主梁顶部和墙边3、墙角附加钢筋：按规定选用ø6@200，双向配置于四个墙角的板面。四、次梁设计㈠计算简图次梁为5跨连续梁，其结构尺寸如图（c）所示，次梁在砖墙上的支承宽度为240mm，主梁截面为300mm×700mm，次梁的跨长如图（d）所示。取计算跨度为：边跨：l0=ln=6000mml0=1.025ln+0.5b=1.025(6000-120-150)+0.5×300=6023.25取lo=5400mm中间跨lo=lc=5400mm㈡荷载计算恒荷载：由板传来：2.84×2=5.68KN/M次梁自重：25×（0.45-0.08）×0.25=2.31KN/M次梁粉刷：16×（0.45-0.08）×1.012×2=0.142KN/M标准值：gk=8.132KN/M设计值：g=rGgk=1.05×8.132=8.538KN/M活荷载：标准值：qk=6.0×2=12KN/M设计值：q=rQqk=1.2×12=14.4KN/M考虑主梁对次梁的转动约束，折算荷载为：g′=g+q/4=8.538+14.4/4=12.138KN/Mq′=3q/4=3×14.4/4=10.8KN/M14 ㈢内力计算按弹性体系计算，采用等跨度表格计算，查附录表22弯矩计算值:M=ag′l+a1q′l22剪力计算值：V=βg′l+β1q′l1、弯矩：V0=12.138+10.8=22.938KN22跨中弯矩：M1=0.0781×12.138×6+0.1×10.8×6=73.0KN/M22M2=0.0331×12.138×6+0.0787×10.8×6=45.06KN/M22M3=0.0462×12.138×6+0.0855×10.8×6=53.43KN/M22支座弯矩：MB=-(0.105×12.138×6+0.119×10.8×6)=-92.14KN/M22MC=-(0.079×12.138×6+0.111×10.8×6)=-77.67KN/M支座边缘弯矩：MB′=MB-½V0b=-[92.14-1/2×(6/2×22.938)×0.3]=-81.81KN/MMC′=MC-½V0b=-[77.67-1/2×(6/2×22.938)×0.3]=-67.34KN/M2、剪力计算跨度取净跨度：边跨ln=5730mm中间跨ln=5700mmVA=0.394×12.138×5.73+0.447×10.8×5.73=55.06KM/M14 LVB=-(0.606×12.138×5.73+0.620×10.8×5.73)=-80.51KN/MRVB=0.526×12.138×5.7+0.598×10.8×5.7=73.20KN/MLVC=-(0.47×12.138×5.7+0.576×10.8×5.7)=-68.25KN/MRVC=0.500×12.138×5.7+0.591×10.8×5.7=70.97KN/M㈣截面设计1、正截面承载力计算：跨中按T形截面计算。截面高h=450mm，肋宽b=250mm，翼缘2厚度hf′=80mm，截面有效高度取415mm。混凝土等级为C20，fc=10N/mm，受2力钢筋Ⅱ级fy=310N/mm，结构系数rd=1.20跨中T形截面类型判别：bf′=l/3=6000/3=2000mm翼缘宽度bf′=b+Sn=2400mm取较小值bf′=2000mmbfhf′fc（h0-hf′/2）=2000×80×10×（415-80/2）=600KN>rdMmax=1.2×73.0=87.6KN属于第一类T形截面。表二正截面配筋计算见表注：Amin=ρminbh0=0.15﹪×250×415=155.6mm2、14 斜截面承载力计算：截面尺寸验算hw/b=(415-80）250=1.341/rd(0.25fcbh0)=1/1.2(0.25×10×250×415)=216146N=216.5KNL>Vmax=r0φVB=1.0×1.0×80.51=80.51KN1/rdVc=1/rd(0.07fcbh0)=1/1.2(0.07×10×250×415)=605208KN=60.5KN>r0φVA=1×1×55.05=55.05KNL1/rdVc=60.5KN故除支座A外，其它支座需要进行斜截面受剪承载力计算。横向钢筋计算：设箍筋选用ø6@150双肢筋配筋率：ρsv=Asv/bs=2×28.3/250×150=0.151﹪>0.12﹪满足要求1/rd（Vc+Vsv）=1/1.2（0.07fcbh0+1.25fyvAsvh0/s）=1/1.2（0.07×10×250×415+1.25×2L×28.3×415/150）=113731N=113.73KN>Vmax=r0φVB=80.51KN14 ㈤次梁配筋详图次梁的配筋及构造如后图所示。跨中受力钢筋按构造要求选用3根，其中，两根设于梁角兼做架立筋，一根在支座附近作为负弯矩钢筋并增强斜截面的受剪承载力，支座负弯矩钢筋的截断位置参照有关规定处理。角点处钢筋截断后另设2ф10架立筋与之绑扎连接五、主梁设计㈠计算简图主梁共两跨，其结构尺寸如图所示，梁两端支承在墙上，支承长度为240mm，中间支承在400mm×400mm的柱上，因梁的线刚度与柱的线刚度之比大于4，可视为中部饺支的两跨连续梁，计算简图如图所示。计算跨度L0=Lc=6000-120+240/2=6000mmL0=1.025Ln+0.5b=1.025（6000-120-1/2×400）+0.5×400=6022mm取较小值L0=6000mm㈡荷载计算：为简化计算，将主梁2.0m长的自重亦按集中荷载考虑1、恒荷载：次梁传来的集中荷载：8.132KN/M×6.0M=48.792KN3主梁自重：25KN/M×(0.7-0.08)M×0.3M×2M=11.16M3主梁粉刷：16KN/M×2M×(0.7-0.08)M×0.012M=0.238KN标准值：Gk=48.792+11.16+0.238=60.19KN设计值：G=rGGk=1.05×60.19=63.2KN2、活荷载：标准值：QK=6KN/M2×2.0M×6.0M=72KN设计值:14 Q=rQQk=1.2×72=86.4KN㈢内力计算：按弹性方法计算，查附录得弯矩和剪力系数弯矩计算值为：M=αGL0+α1QL0剪力设计值为：V=βG+β1Q荷载作用点及最不利位置如图所示1、弯矩计算：跨中弯矩：M1=(0.222×63.2+0.078×86.4)=228.3KNM支座弯矩：MB=-(0.333×63.2+0.333×86.4)×6.0=-298.50KNL支座边缘弯矩：MB=MB-1/2V0b=-[298.5-1/2×(63.2+86.4)×0.4]=-218.02KNM2、剪力计算：VA=0.667×63.2+0.833×86.4=114.12KNLVB=-(1.333×63.2+1.333×86.4)=-199.4KN㈣截面设计：1、正截面承载力计算：受力钢筋为Ⅱ级钢筋，fy=310N/mm2，混凝土强度等级为C20,fc=10N/mm2，结构系数rd=1.2.跨中按T形截面计算，钢筋按一排布置。h0=h-a=700-35=665mm。翼缘宽度：b′f=l0/3=6000/3=2000mmb′f=b+sn=2000mm∴取b′f=2000mmfcb′fh′f（h0-h′f/2）=2000×80×10×（665-40）=1000KN>rdMmax=rdM1=1.2×228.3=273.96KNM14 属于第一类T形截面。支座按矩形截面计算，肋宽b=300mm，钢筋按两排布置，则h0=h-a=700-80=620mm主梁正截面配筋计算表见表三表三主梁正截面配筋计算注：支座ξ=0.1522、斜截面承载力计算：截面尺寸验算：hw/b=（620-80）/300=1.81/rd(0.25fcbh0)=1/1.2×(0.25×10×300×620)=387500N=387.5KNL>Vmax=r0φVB=1.0×1.0×199.4=199.4KN故截面尺寸符合要求。1/rdVc=1/rd(0.07fcbh0)=1/1.2(0.07×10×300×620)=108500KN=108.2KNr0φVA=1×1×114.12=114.12KNLr0φVb=1×1×199.4=199.4KN故支座A、B均需按计算配置横向钢筋。设箍筋选用ø6@150双肢筋配筋率ρSV=ASV/bs=2×28.3/300×100=0.126﹪>ρSVMIN=0.12﹪满足要求1/rd（Vc+Vsv）=1/1.2（0.07fcbh0+1.25fyvAsvh0/s）=1/1.2（0.07×10×300×620+1.25×210×2×28.3×620/150）=159675N=159.68KN>14 r0ΦVA=114.12KNL20设跨中钢筋两排弯起，每排1ф25，Asb=490.9mm，弯起角α=45，则1/rd（Vc+Vsv+VSB）=159675+1/rdfyAsbsinα=159675+1/1.2×310×490.9×L0.707=249347N=249.35KN>r0ΦVB=199.4KN满足要求次梁两侧附加横向钢筋计算：次梁传来集中力F=r0Φ(G+Q)=1.0×1.0×(63.2+86.4)=149.6KN在梁集中荷载位置附加吊筋，弯起角α=45则2ASV=rdF/（2fyvsinα）=1.2×149.6×1000/2×310×0.707=409.4mm选2ф16，实配ASV=402mm2也可在次梁两侧设置附加箍筋。箍筋采用Ⅰ14 级钢筋（fyv=210N/mm），直径为ф8（n=2，2ASV1=50.3mm）则：5m=rdF/（nASV1fyv）=1.2×1.42×10/2×50.3×210在次梁两侧各附加四道双肢ф8箍筋。㈤主梁配筋详图：主梁的配筋及构造见图。纵向受力钢筋的弯起和截断位置，根据弯矩和剪力包络图及材料图形来确定。2百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网92to.com,您的在线图书馆14'