水工钢筋课程设计.doc

湖南农业大学东方科技学院课程设计说明书 课程名称： 水工钢筋混凝土结构学 题目名称：钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖设计班 级：20 13级 水利水电工程 专业 2 班姓 名： 陈卓 学 号： 201341927209 指导教师： 汤 峰 评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 20 年 月 日 水工钢筋混凝土结构课程设计任务书1.2.1设计目的（1）了解钢筋混凝土结构设计的一般程序和内容；（2）了解梁、板结构的荷载传递途径及计算简图；（3）熟悉受弯构件梁和板的设计方法；（4）了解内力包络图及材料图的绘制方法；（5）掌握钢筋混凝土结构的施工图表达方式。1.2.2设计资料1.2.2.1结构形式某厂房仓库，为多层砖混结构，采用整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，结构平面布置如图2所示。四周墙体为承重砖墙，外墙厚370mm。钢筋混凝土柱截面尺寸为350mm350mm。1.2.2.2构造做法20mm厚水泥砂浆抹面，板底有15mm厚石灰砂浆抹灰。现浇钢筋混凝土楼板。1.2.2.3荷载永久荷载：包括梁、楼板及构造层自重。钢筋混凝土容重为25kN/m3，水泥砂浆容重20kN/m3，石灰砂浆容重17kN/m3，水磨石容重0.65kN/m2，粉煤灰空心砌块容重为8kN/m3。分项系数G1.05（当对结构有利时G1.0）。可变荷载：楼面均布活荷载标准值8kN/m2，分项系数Q1.3。1.2.2.4材料混凝土：C20-C40任选钢筋：板HPB300级或HRB335级梁：主、次筋HRB400级，箍筋HRB335级或HPB300级1.2.3设计内容1、结构平面布置：确定柱网尺寸、主次梁布置、构件的截面尺寸2、板、梁的设计现浇板的设计根据楼面荷载，计算板的内力，进行板的正截面承载力计算，并进行板的钢筋配置。次梁的设计采用塑性内力重分布方法计算次梁的内力，进行次梁的正截面、斜截面承载力计算，并对此梁进行钢筋配置。主梁的设计按弹性理论计算次梁的内力，进行次梁的正截面、斜截面承载力计算，并对此梁进行钢筋配置。3、绘制结构施工图绘制板的配筋图及梁的配筋详图及其抵抗弯矩图，并作钢筋明细表，最后完成结构施工图一张。1.2.4基本要求（l）完成结构计算书一份。包括封面、设计任务书、目录、计算书、参考文献、附录。要求概念清楚，计算完整、准确，成果尽量表格化，并装订成册。（2）楼盖施工图一张。选择适当比例。要求内容完整，表达规范，字体工整，图面整洁。目录一尺寸初估1二板的设计 2三次梁的计算 3四主梁的设计5五配筋图 6钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖设计陈 卓 汤 峰前言：本次设计由汤老师课前指导并给定样本题目，要求我们根据所学完成，感谢课前汤老师对有关内容进行了讲解，接下来是我自己的课设内容。摘 要： 我们首先应该估算各种构件的尺寸，然后再分别对板，次梁，主梁进行设计，最后画出板的配筋图，次梁的配筋图和主梁的配筋图。Abstract：First of all we should estimate the size of each section. Next, we should design the board, the secondary beam and the main girder. Finally, we should draw board reinforcement, reinforcement of beam and main girder reinforcement map.一、尺寸初估 1、估算各跨度尺寸楼层平面中，=13.5m =25m 肋形结构中。板的跨度以1.72.5m为宜，由该题得取板跨长为2.25m。次梁的跨度以46m为宜，取次梁跨度为5m。主梁的跨度以58m为宜，则取主梁的跨度为4.5m。柱网布置为5m4.5m。 2、估算各截面尺寸板的常用厚度为60120mm，则取d=80mm次梁高与跨长比为1/181/12,则取h=400mm，宽高比为1/31/2，则取b=200mm主梁高与跨长比为1/151/10,则取h=500mm，宽高比为1/31/2，则取b=250m柱：350mm350mm二、板的设计 2.1、荷载计算板按考虑弹性变形内力重分布的方法计算，取b=1m宽板。有关尺寸如下图所示： 钢筋混凝土重力密度： 25kN/m3 80mm的钢筋混凝土板：250.08=2 KN/m 水磨石面层： 0.65 KN/m2 水泥砂浆抹面 20mm： 20KN/m3 20mm的水泥砂浆抹面：200.020.4KN/m2 石灰砂浆抹面15mm： 17kN/m3 15mm的石灰砂浆抹面：170.015=0.255 KN/m恒载标准值：= 0.255+2+0.65+0.4=3.275 KN/m活载标准值：= 8 KN/m荷载分项系数=1.05， 1.3 荷载设计值：g=1.053.275=3.439KN/m q=1.38=10.4KN/m 2.2、内力计算计算跨度L 边跨：=+h/2=2250-120-100+80/2=2070 mm +a/2=2090mm 2233mm 三者取小值 =2070 mm 中跨：=2250-200=2050 mm 边跨与中间跨度相差：（2070-2050）/2050=0.98%10%故采用连续板计算内力。 板的计算简图 Board calculation sketch板的弯矩计算Bending moment calculation of board截面1B支座2C支座34.28494.28494.20254.20254.202514.73614.73614.45214.45214.452 44.563 44.56343.70643.70643.7060.0781-0.1050.0331-0.0790.04620.1-0.1190.0787-0.1110.08555.607-6.8503.918-5.9934.405相关系数查可知。 2.3、正截面承载力计算 板的钢筋取HRB335级，混凝土取C25，一类环境,c=20mm=11.9N/mm2 N/mm2 . a=20+5=25mm, h0=h-a=80-25=55 mm II级安全级别，安全系数K按表中基本组合取值 K=1.2 , b=1m , 根据上表可有：板的正截面承载力计算表Bearing capacity of normal cross section calculation of board截面1B支座2C支座35.6076.8503.9185.9934.4050.1870.2280.1310.20.1470.2090.2620.1410.2250.160456572308491349配筋率（%）0.8291.040.560.8930.635钢筋选配81108110 +28 81508110+188150实配As/mm457558457507457当单向连续板的周边与钢筋混凝土梁整体连接时，可考虑内拱的有利作用，除边跨和离端部第二支座外，中间各跨的跨中和支座弯矩值可减少20%表中b的最大值为0.262min=0.15%满足要求三、次梁的计算 3.1、荷载的计算 板按考虑塑性变形内力重分布的方法计算。有关尺寸如下图所示： 板传来的恒载：3.4392=6.878 KN/m 次梁自重： 250.15（0.4-0.08）= 1.2 KN/m 次梁石灰砂浆抹面15mm两侧和底部：170.015（0.4-0.08）2+170.0150.15= 0.201KN/m 恒荷载标准值：= 6.878+1.2+0.201= 8.279 KN/m 活荷载标准值：= 82 = 16 KN/m 荷载设计值为： g=1.058.279=8.693KN/m q=1.216= 19.2KN/m 3.2内力计算 各跨的计算跨度为 边跨：Ln=5000-120-250/2=4755mm L1=1.025=4874mm L1,=Ln+a/2=4755+120/2=4815 两者取小值 L1,=4815mm 中间跨：因梁两端与主梁整体连接，故计算跨度取为净跨，即 =5000-250=4750mm 边跨与中间跨的计算跨度差：（4815-4750)/4750=1.3710，故可按等跨 连续梁计算内力。剪力计算时，跨度取净跨。 次梁的计算简图 Secondary beam calculation sketch 次梁的弯矩计算 系数附录6表4 Bending moment calculation of second beam截面1B支座2C支座323.18423.18422.56322.56322.563201.539201.539 196.140 196.140 196.140445.133445.133433.21433.21433.210.0781-0.1050.0331-0.0790.04620.1-0.1190.0787-0.1110.085560.253-74.13340.586-63.58146.101次梁的剪力计算 系数附录6表4Shearing force calculation of secondary beam截面A支座B支座左B支座右C支座左C支座右475547554755475547550.394-0.6060.526-0.4740.5000.447-0.6200.598-0.5760.59141.33541.33541.33541.33541.33591.29691.29691.29691.29691.29657.095-81.65376.337-72.17974.624相关系数查附录6表4表可知。3.4、正截面承载力计算。 次梁跨中截面按T形截面计算建筑结构荷载规范（GB50009-2001）计算 边跨：=L1/3=4815/3=1605mm =b+=200+1780=1980mm 两者取较小值 =1605mm 中间跨：=L2/3=4750/3=1583mm， =b+ =200+1800=2000mm 两者取较小值=1583mm 判断各跨中截面属于哪一类型截面 梁的混凝土强度等级为C25，fc=11.9N/mm2 次梁保护层厚度c=25mm，a=c+10=35mm h0=h-a=400-35=365mm HRB400级钢筋，=360 N/mm，级安全级别，安全系数取K=1.2 KM=1.260.253= 72.304 KN.m .( /2)=11.9160580(365-80/2)=496.587kNm KM 所以该截面属于第一类T形截面。 次梁的正截面承载力计算Bearing capacity of normal cross section calculation of secondary beam截面边跨中B支座中间跨中C支座M/kNm60.25374.13340.58663.581或b160520015832000.0280.2810.0190.2410.0280.3380.0190.28542816363676配筋率0.741.110.4970.93选用钢筋512412+510312314+116实际配筋面积565845339662实配最小面积As=检验条件配筋率均大于HRB400级钢筋的最小配筋率，。满足条件。3.5斜截面承载力计算。斜截面受剪承载力计算包括验算截面最小尺寸，腹筋计算和箍筋最小配筋率复核、次梁斜截面剪力设计值计算。 ，C25的梁 ，。次梁斜截面承载力计算 Oblique section bearing capacity calculation of secondary beam截面A支座B支座左B支座右C支座左C支座右V/KN57.09581.65376.33772.17974.624365200=1.8254.0 =0.2511.9200365=217.2KNK 截面尺寸满足抗剪要求。 =0.71.27200365= 64.9 KNK 需构造配箍筋。 选用箍筋双肢 8101实配间距sP120表4-1200200200200200配筋率=0.2525min=0.15 满足条件64.9+1.25360365=162.1KN四主梁的计算 4.1荷载计算 按弹性理论分析方法计算，有关尺寸如下图所示： 次梁传来的恒荷载：8.2795.0=41.395KN 主梁15mm的石灰砂浆抹面两侧:170.015（0.5-0.08）2=0.2142 KN 主梁自重： 250.25（0.5-0.08）=2.625 KN 恒荷载标准值：=41.395+0.2142+2.625=44.2341KN 活荷载标准值：=165=80KN 荷载设计值：G+Q=1.0544.2341+1.280=142.45KN 4.2、计算简图 主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为240mm，中间支承在350350mm的混凝土柱上，其各跨的计算跨度为： 边跨： =1.05=1.05（5000-240-300/2）=4814mm 中间跨：=1.05=1.05（5000-350）=4883mm 平均跨度：=（4814+4883）/2=4848.5mm 跨度差：（4883-4814）/4814=1.4310,故可按等跨连续梁计算。主梁的计算简图Main beam calculation sketch4.3、内力计算 弯矩计算： 剪力计算: 主梁的弯矩计算P249表9-5 Bending moment calculation of main beam截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/143.02.73.02.748144848.548834814187.02-169.53130.42-132.25主梁的剪力计算Shearing force calculation of main beam截面A支座B支座左B支座右C支座剪力系数0.420.600.600.553333179.49256.41256.41235.04相关系数可以查表9-5表9-4表9-3表9-2表得知。弯矩图和剪力图如下图所示：4.4、正截面承载力计算。 支座跨内负弯矩截面按矩形截面计算，跨内正弯矩截面按T形截面计算。边跨： =4814/3=1605mm =b+=250+5000-120-350/2=4955mm , 两者取较小值=1605mm中间跨：=4883/3=1628mm =b+=250+5000-350=4900mm , 两者取较小值=1628mm ，纵向受力钢筋：c25，HRB400级 一类环境，查表c=30mm ，a=c+10=40mm,=500-40=460mm=11.9N/mm，=360N/mm .=11.9160580（460-80/2）=641.74KN.m KMmax=1.2187.02=224.424KN.m641.74KN.m,所以该截面属于第一类T形截面。 主梁正截面承载力计算如下表所示：主梁的正截面承载力计算表 Bearing capacity of normal cross section calculation of main beam截面边跨中B支座中间跨中中间支座M/kNm187.02169.53130.42132.25b或bf（mm）160525016282500.056 0.3230.0380.2520.0580.4050.0390.296mm 141515409651125配筋率=1.231.340.840.98选用钢筋325225+316225322实际配筋面积147315859821140 表中所选最小配筋面积As=970mm满足条件 ： =0.468 %由于梁跨L=5m，所以d不宜小于10mm，考虑经济取最小钢筋直径d=10mm 4.5、斜截面受剪承载力计算。 根据混凝土设计规范规定，由于 ,=，则箍筋间最大间距为200mm. =Vc+Vsv+fy Asbsinas 弯起钢筋弯起角取45P107 主梁斜截面受剪承载力计算表 Oblique section bearing capacity calculation of main beam截面A支座B支座左B支座右C支座V179.49256.41256.41235.04h0-hf=460-80=380mm380/250=1.52 故截面尺寸满需要求。 =0.71.27250460=102.24min=0.15%满足要求。参考文献：赵鲁光 主编，水工钢筋混凝土结构习题与课程设计，中国水利水电出版社，1998海河大学 等合编，水工钢筋混凝土结构学，中国水利水电出版社，1996五配筋图（1）.板的配筋图(2）、次梁的配筋图（3）.主梁的配筋图钢筋型式图