水工钢筋混凝土课程设计计算书

1设计任务书题目钢筋混凝土肋形楼盖设计、设计资料(1) 某水电站生产副厂房为 4级水工建筑物，厂房按正常运行状况设计，采用钢筋混凝土现浇单向板肋形楼盖，结构平面布置如图所示，墙体厚370mm。楼面面层为水磨石，梁板底面为20mm厚混合砂浆抹平。采用C25混凝土；梁中纵向受力钢筋为n级，其余钢筋为I级。试设计该楼盖(楼梯间在此平面之外，不考虑)。(2) 荷载标准值均布活荷载标准值：qk 6.0kN /m2水磨石：0.65kN/m2;钢筋混凝土：25kN/m3;混合沙浆：17kN/m3A5Z 082nHHaz A5Z 0s2nHB2 HHKZ A5Zn=-=nr字升牛-I厂nJ-r- rLrb -IT _ -= _ -= - 厂厂_1厂_ -_ -=_ -= 厂厂卜-*-_梁 I J l W-=-=-=- FLrLr J _IJn-LrL r-lJ- LrLrL -=Lr LII-=_- - = _FLrLE0X7厂房肋形楼盖结构平面示意图设计内容(1) 构件截面尺寸设计(2) 板的设计计算(3) 次梁的设计计算（ 4） 主梁的设计计算（ 5） 绘制板的配筋图、绘制次梁的配筋图、绘制主梁的弯矩、剪力包络图、绘制 主梁的抵抗弯矩图及配筋图。四、 设计要求（ 1） 计算书应书写清楚，字体工整，主要计算步骤、计算公式、计算简图均应列 入，并尽量利用表格编制计算过程。（ 2） 图纸应整洁，线条及字体应规范，并在规定时间内完成。2 设计指导书目的要求本课程设计是水工钢筋混凝土结构课程的重要实践环节之一。通过本课程设计， 使学生对钢筋混凝土楼盖的组成、受力特点、荷载计算、内力分析、荷载组合及 板、次梁、主梁配筋设计等有较全面、清楚的了解和掌握，为从事实际工程设计 打下基础。主要设计计算步骤1 构件截面尺寸选择1）板2）次梁3）主梁2 板的设计计算 （按考虑塑性内力重分布的方法计算板的内力，计算板的正截面承 载力）1）荷载2）计算简图的确定3）计算板的弯矩设计值4）板的配筋计算3 次梁的设计计算 （按考虑塑性内力重分布的方法计算次梁的内力，计算次梁的正 截面、斜截面承载力）（ 1） 计算荷载设计值（ 2） 确定次梁的计算简图（ 3） 计算内力设计值 （弯矩设计值、剪力设计值）4） 承载力计算1）正截面受弯承载力计算2）斜截面受剪承载力计算4 主梁的设计计算 （主梁按弹性理论设计。承受次梁传下的集中荷载及主梁自重。为简化计算，将主梁自重简化为集中荷载）（ 1） 荷载设计值（ 2） 确定计算简图（ 3） 计算内力设计值及绘制包络图1） 弯矩设计值2） 剪力设计值3）弯矩和剪力包络图（ 4） 承载力计算1） 正截面受弯承载力计算2） 斜截面受剪承载力计算5 施工图绘制绘制板的配筋图、绘制次梁的配筋图、绘制主梁的弯矩、剪力包络图、绘制主梁的抵抗弯矩图及配筋图。3.设计计算书构件尺寸设计1板根据构造要求，板厚取 h 90mm 2500 62.5mm.4040跨度 l 2500mm.11720072002.次梁次梁截面咼度应满足 hl l(400 600)mm.1812 1812取 h 500mm,b250mm,跨度17200mm.3.主梁主梁截面咼度应满足 h丄11,7500一l 7500(625937.5)mm128 128取 h 700mm,b300mm,跨度17500mm.板的设计00.9；按正常该厂房为四级水工建筑物，结构安全级别为川级，结构重要性系数运行状况设计，设计状况属持久状况，设计状况系数取1.0。承载能力极限状态计算时的结构系数1.2 ；根据水工混凝土结构设计规范取永久荷载分项系数g 1.05;可变荷载分项系数q 1.20.板按考虑塑性内力重分布方法计算1 荷载取宽为1m的板带计算恒荷载标准值水磨石面层1 0.65 0.65kN/m20mm板底混合砂浆0.02 1 170.34kN / m90mm钢筋混凝土板0.09 1 252.25kN/mgk 3.24kN /m活荷载标准值qk 1 6.06.0kN /m恒荷载设计值gG gk1.05 3.243.402kN /m活荷载设计值q q qk1.2 6.07.2kN /m总计g q 10.602kN /m考虑到次梁对板的转动约束，折算荷载为q 3.4022-7.227.27.002kN/m23.6kN/m2计算简图次梁截面为250x 250mm板在墙上的支承长度取为120mm则板的计算跨度为:边跨1 011n12.5 0.120.25晋 2315m中间跨跨度差且I 011 021 n2Inh 2.3m22.25m取I 012.3m(2.3 2.25)_252.2% 10%，可按等跨连续板计算。取 1m宽板带作为计算单元，计算简图如图1所示。次梁;z/zED”巴 1士_C-lO.GD?kN/r1T fJTT Edr T T T 1F V + T禺r J fi秸圭曲7弋AB(C(CBAMw*z图1板的计算简图（A）板的构造（B）板的计算简图3.内力计算各截面的弯距计算见表1.表1板的弯距计算值表截面边跨跨中（1）离端第二支座（B）离端第二跨跨中（2）中间跨跨中（3）中间支座（C）弯距系数mp1111111116142Mmp(g q)lo111110.60210.60210.60210.602(kN m)111116142.32 5.102.325.102.2523.352.2523.834 配筋计算2b 1000mm, h 90mm, h° 90 25 65mm。C25 混凝土，仁 12.5N / mm .I级钢筋，fy 210N/mm2，板的配筋计算见表 2。表2 板的配筋计算表2（ 3）C截面部位1B，轴轴轴线间线间线间轴线间弯距计算值M( 106 Nmm)5.1-5.13.350.83.35-3.83-3.830.8=2.68=-3.064弯距设计值4.59-4.593.0152.412-3.447-2.7580 M ( 106 N mm)d 0M0.1040.1040.06850.05480.07830.0627S2fcbh。1頁2 s0.110.110.0710.0560.0820.065A fcbh。 乓fy426426275217317252分离式选配钢筋10108888180180180220150200实配钢筋面积436436279228335251弯起式选配钢筋101086/88/108180180180180180 180实配钢筋面积436436279218358279对轴线间的板带，其各内区格板的四周与梁整体连接，考虑到板的内拱作用， 其跨内截面2，3和支座截面C的弯距值可折减 20%,即乘以系数0.8。三次梁的设计次梁按考虑塑性内力重分布方法设计q 11.28 1829.28kN /m考虑到主梁对次梁的转动约束,折算荷载为1荷载由板传来3.242.58.1kN/m次梁自重0.25(0.50.09)252.56kN /m梁底抹灰0.020.25170.085kN/mgk10.745kN/m活荷载标准值由板传来qk6.0 2.5 15kN /m恒荷载设计值gG gk1.05 10.74511.28kN/m活荷载设计值qq qk 1.2 1518kN / m恒荷载标准值计总1815.78kN /m4边跨中间跨a0.30.2401l n17.20.127.05m222且l011.025ln1 1.025 6.937.1m取 l°17.05m02l n27.20.36.9mll次梁在砖墙上的支承长度为240mm,主梁截面为300 x 700mm.则次梁的计算跨度为:g -11.2843 3q 1813.5kN/m4 42计算简图跨度差(7.05 6.9)2.2%10%，可按等跨连续梁计算。次梁的计6.9算简图见图2A"OXCBBCAnn;A图2次梁的计算简图(A )次梁的构造(B )次梁的计算简图3内力计算连续次梁各截面的弯距及剪力计算值分别见表3及表4。表3次梁弯距计算值表截面位置边跨跨中(1)离端第二支座(B)离端第二跨跨中(2)中间跨跨中(3)中间支座(C)弯矩系数mb1111111116142Mmb(g q)lo1丄 29.28132.30129.28129.281116147.052132.306.9287.136.9299.57(kN m)表4次梁剪力计算值表截面位置端支座(A)右侧离端第二支座(B)中间支座(C)左侧右侧左侧右侧剪力系数vb0.450.600.550.550.55Vvb(gq儿0.45 X 29.280.60 X 29.280.55 X 29.280.55 X0.55 X(kN)x 6.93x 6.93x 6.929.28 X29.28 X=91.3=121.75=111.126.96.9=111.12=111.124 承载力及配筋计算正截面受弯承载力计算进行正截面受弯承载力计算时，跨中截面按T形截面计算。其翼缘计算宽度为：11边跨bfl07050 2350 mm33bf b Sn 250(2500250)2500mm取较小值，即bf 2350mm11离端第二跨，中间跨bfl06900 2300mm33bf b sn 250(2500250)2500mm取较小值，即bf 2300mm梁高h500mm, h050035465mm.翼缘厚hf90mm.肋宽b250mmhf90判别 T 形截面类型：fcbfhf(h。 一) 12.5 2300 90 (465)221086.75kN/m d M max 12. 132.3158.76kN/m故各跨跨中截面均属于第一类T形截面。支座截面按矩形截面计算，梁宽b 250mm,按单排筋考虑，即h。 500 35 465mm.次梁正截面承载力计算及配筋过程见表5。表5次梁正截面承载力计算及配筋表截面位置边跨跨中离端第二支座离端第二跨跨中中间支座(1)(B)(2)中间跨跨中(C)（3）弯距计算值6M（ 10 N mm）132.30-132.3087.13-99.57弯距设计值0 M （ 106 N mm）119.07-119.0778.417-89.613sd 0 M （支座）fcbh。s d 0 M （跨中）fcbf h00.0220.2110.0150.1591J 2 s0.0220.2400.0150.174fc bhoAs 亡丄（支座）f yfc bfh。As f（跨中）Ty9691125647816选用钢筋4世182 愛 18+2 虫 201 虫 18+2也 162虫14+2 虫18实际配筋面积(mm2)1018509+628=1137254.5+402=656.5308+509+817计算结果表明 均小于0.35，符合塑性内力重分布的条件。斜截面受剪承载力计算2 2b 250mm, ho 465mm, fc 12.5N /mm , fyv 210N /mm .腹筋仅配置箍筋，次梁斜截面的承载力计算及配筋过程见表6。表6次梁斜截面承载力计算及配筋表截面位置端支座(A )右侧离端第二支座(B)左侧离端第二支座(B)右侧中间支座(C)左侧，右侧煎力计算值V(kN)91.3121.75111.12111.12剪力设计值82.17109.575100.008100.0080V(kN)截hwhohf465 901.54.01.5 W 4.01.5 w 4.01.5 w 4.0面尺bb2501(0.25仙)302.7kN302.7kN302.7kN寸d10 V0 V0 V验(0.25 1251.2109.575kN100.008kN100.008kN算250 4653.2.7kN0 V 8217kN1184.77kN84.77kN84.77kN-(0.07 fcbho)(0.07 12.5d1.20 V0 V0 V250 465)109.575kN100.008kN100.008kN84.77kN0 V 82.17kN选用箍筋（双肢）6150 (按615061506150构造要求）2Asv nAsv(mm)2 28.3 56.656.656.656.6Asv56.656.656.6斗56.60.15%0.15%0.15%0.15%配箍率 sv 250 150250 150250 150250 150b ssvmin0.12%sv min0. 12%svmin0. 12%svmin0.12%Vcs0.07fcbh)0.07 12.5 250147.777kN1.25fyvAsvh)(kN) s465 125一门 56.6 “厂210465d 0 V131.49kN147.777kNd 0 V147.777kNd 0 V150147777kN120.01kN120.01kNd 0 V 98.6kN四主梁的设计（主梁按弹性理论设计）1荷载恒荷载标准值由次梁传来10.745 (7.2 0.3) 74.14kN主梁自重(化为集中荷载)0.3 0.7 2.5 25 13.125kN梁底抹灰0.02 0.3 17 2.5 0.255kNGk 87.52kN/m活荷载标准值由次梁传来Qk 15 7.2 108kN恒荷载设计值活荷载设计值Q Q Qk 1.2 108129.6kNG G Gk 1.05 87.5291.896kNG Q 221.496kN2计算简图主梁端部支承在砖墙上，支承长度取为370m m中间支承在柱上，钢筋混凝土柱截面尺寸计算跨度：边跨中间跨跨度差n17.50.120357.205m2ab0.370.3501l n17.2057.565m2222011.025ln1b1.0257.2050.357.560m为350mmK 350mm因梁的线刚度比柱的线刚度大得多，可视为中部铰支的三跨连续梁。2 2取较小值丨017.560mI02 ln2 b 7.5 0.350.351.05 7.157.5075m(7.560 7.5)7.57.51.05l n2取l027.5m.0.8%10%，可按等跨连续梁计算。主梁的计算简图见图3。1rQ卢!Q1 tq tg!q严TQ 1tg 1jQ=129.6kN1 G=91.896kNia疔72r-L=ba1/ X/AECDJz/JCio L7亍&D*(B)图3主梁的计算简图（A ）主梁的构造（B）主梁的计算简图3内力计算及包络图.内力计算采用等跨连续梁的内力系数表进行，跨中和支座截面最大弯距及剪力按下式计 算。M1Gl 02QI0V1G2Q不同荷载组合下各截面的弯距及剪力计算结果见表7和表8。表7主梁弯距计算表（kN/m）项边跨跨中支座B中间跨跨中支座C次荷载简图MN )MaMb()M2()MbM c()t T 1一 f !G169.52107.92-185.4946.1846.18-185.49防1 a】2 b曲片ABCD(0.244)(-0.267)(0.067)9(-0.267)ft-r tQ283.16239.72-130.31-130.31-130.31-130.31断，Aa向2 bBCD(0.289)(-0.133)(-0.133)T TQ-43.44-86.87-130.31194.4194.4-130.31出1Aa2 bBCD(-0.133)(0.200)(-0.133)f 111rQ.224.37123.45-304.7191.79165.24-87.21Aa2B)CD(0.2290(-0.311)(0.170)(-0.089)伸1 a - 2*叫ABCD-29.07-58.13-87.2(-0.089)165.24(0.170)91.79-304.71(-0.311)1 tQ歹1 a可2 bABCD268.46(0.274)210.33-174.4(-0.178)-116.27-58.1343.11(0.044)组合次项+425.68347.64-315.80-84.13-84.13-315.8+126.0821.05-315.80240.58240.58-315.8+393.89231.37-490.20137.97211.42-272.69+140.4549.79-272.69211.42137.97-490.20+437.98318.25-359.89-70.09-11.95-142.38表8主梁剪力计算表（kN ）项荷载简图端支座A中间支座B中间支座C次Va()Vb )rVb ()Vc )rVc ()If *g67.36-116.4391.90-91.90116.43丹1 a卅2 bABCD(0.733)(-1.267)(1.000)(-1.000)(1.267)t |q112.23-146.9700146.97 Ur.齐.Ct.，汁1 a2 bABCD(0.866)(-1.134)(0)(0)(1.134)1 rQ-17.24-17.24129.6-129.617.241 a2 bABCD(-0.133)(-0.133)(1.000)(-1.000)(0.133)I IT * Q89.29-169.9158.37-100.8311.531 a丹2 b册ABCD(0.689)(-1.311)(1.222)(-0.778)(0.089)t 1T 211.5311.53-100.83158.37-169.91 a "2 bABCD(0.089)(0.089)(-0.778)(1.222)(-1.311)_1Q106.53-152.6728.7728.77-5.70卄卄1 a2 bABCD(0.822)(-1.178)(0.222)(0.222)(-0.044)组+179.59-203.491.90-91.90263.4合+50.12-133.67221.5-221.5133.67次+156.65-286.33250.27-192.73127.96项+78.89-104.9-8.9366.47-53.47+173.89-269.1120.67-63.13110.73将以上表中最不利内力组合下的弯距图及剪力图分别叠画在同一坐标图上，画其外包线即得到主梁的弯距包络图即剪力包络图，见图4。-490.2-490.2+-84.3452.68+347.64240.58347.64452.68+250.27179.59+28.77-64.84+-286.33+7(A)弯矩包络图(B)剪力包络图4.承载力计算正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算，其翼缘计算宽度为：边跨bf17560 2520mm33bfb Sn300(7200300)7200mm图4主梁的内力包络图取较小值，即bf 2520mm1 1离端第二跨，中间跨bf107500 2500mm33bfb Sn300(7200 300)7200mm取较小值，即bf2500mm梁高h 700mm, h0 ha 700 80620mm.翼缘厚hf 90mm.肋宽b 300mmhf90判别T形截面类型：fcbf hf (h°2)12.5 250090 (6652)1743.75kNmdMmax 1.2452.68543.22kN m故各跨跨中截面均属于第一类T形截面。支座截面按矩形截面计算， 考虑到支座截面及边跨跨中截面弯距较大，纵筋布置两排,并放在次梁主筋下面，因此取 h0 700 80 620m m；而中间跨跨中截面按单排布筋，取h070035665mm. B支座边缘的弯距值：I | b0.35MB MbmaxV 490.2 (129.6 91.896) 451.44kN m主梁正截面配筋计算过程见表9。表9主梁正截面承载力计算表截面位置边跨跨中中间支座(B)中间跨跨中弯距计算值M( 106N mm)452.68451.44240.5884.13弯距设计值0 M ( 106N mm)407.41406.3216.5275.72sd 0 M仪座)fcbh0s d 0鸟(跨中)f4 h°0.0400.3380.0190.0551 J1 2 s0.0410.4310.0190.057fc bbbAs支座)f yfc bfh。As 一f一 (跨中)fy258332331274459选用钢筋4 虫 25+2 立 207_£ 252 立 22+2202£ 182实际配筋面积(mm)259234361388509斜截面受剪承载力计算b 300mm,端支座取h0 700 35 665mm, B支座负筋为双排,且布置在次梁负筋下部，故取2 2 h0=700-80=620mm,仁 12.5N /mm ， fyv 210N /mm .主梁斜截面的配筋计算过程见表10。表10主梁斜截面承载力计算表截面位置端支座(A)离端第二支座(B)右侧左侧右侧剪力计算值V(kN)179.59286.33250.27剪力设计值161.63257.70225.240V(kN)截hwh。hf665 90 1.92 4.0620 90 1.774.01.77 4.0300300面bb尺111484.38kN寸(0.25fcbh0)(0.25 12.5(0.25 12.5d1.21.20 V 225.24kN验300 665)300 620)519.53kN484.38kN算0 V 161.63kN0 V 257.7kN1(0.07 fcbh。)1(0.07 12.51.21(0.07 12.51.2135.63kNd0 V 225.24kN300 665)300 620)145.47 kN135.63kN0 V 161.63kN0 V 257.7kN选用箍筋（双肢）82008 20082002AsvnAsv1(mm )2 50.3 100.6100.6100.6A100.60 17%100.60 17%100.60.17%配箍率svsv300 200U. 1 / /oU. 1 l /ob s300 200300 200sv min0.12%svmin°12%svmin°12%Vcs0.07 fcbh。0.07 12.5 3000.07 12.5 300A665 1.25 210620 1.25 2101.25fyv 4h°(kN)1006 “100.6224.61kNs665620d 0 V20020026237kN224.61kN270.29kNd 0 V 19396kNd 0 V 30924kNAd 0 VVcs(1.2 257.7 224.61) 1(3(1.2 225.24224.61) 103ASb占.fy sin s(mm2)310 0.7073863102080.707选配弯起钢筋一1丄251虫20实配弯起面积（mm2）一490.9314.25 主梁的附加钢筋计算次梁传给主梁的集中力设计值为:77.85129.6207.45kNh1700500200mm则附加箍筋布置范围 S2h1 3b 2 2003 2501150mm.次梁两侧各布置3排箍筋，采用双肢 8，其间距采用100mm,另加吊筋1出18,2Asb 254.5mm2 . 因此：m n f yv ASV1 2f y Asb sin 6 2 210 50.3 2 310 254.5 0.707 238.31kN P 207.45kN.满足要求五施工图的绘制板的配筋图见图 5，采用分离式配筋方式；次梁配筋图、主梁配筋及抵抗弯距图分别见图6 和图 7.