水工钢筋混凝土课程设计.docx
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水工钢筋混凝土课程设计
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
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＝57.6KN
2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/m
MC=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=119KN
VB=-1.27×94.71-0.135×57.6=-128.1KN
VBr=1×94.71+1.225×57.6=165.27KN
3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
M
219.8
-216.6
γ0ψM
219.8
-216.6
γdγ0ψM
αS=———————
fcbd02
0.215
0.256
ξ=1-√1-2αs
0.245
0.301
fc
AS=ξbd02—
fy
1517
1864
配筋
6Ф10
6Ф20
（表1）
抗剪钢筋：
截面尺寸复核：
hw=h0=640㎜
hw640
—=———=2.13<4.0
b300
0.25fcbh0=0.25×10×300×640=480KN
γdV=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>γdV
γd4VA＝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㎜2
ρsv=Asv/bS=0.3%>ρmiN符合要求
1/γd×Vcs＝1/γd（0.07fcbh0+1.25fyAsv/S×h0）＝221.9KN
1/γd×Vcs>γd4VA
不必配置弯起钢筋
0.25fcbh0＝0.25×10×300×640＝480KN
γdVbr＝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㎜2
ρsv=Asv/bS=0.3%>ρmiN符合要求
1/γd×Vcs＝1/γd（0.07fcbh0+1.25fyAsv/S×h0）＝221.9KN
1/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/m
q′=q3/4=5.4KN/m
2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]=72.28KN
3配筋计算目标--表2（h0=600-45=555㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20）
M
144.56
γ0ψM
144.56
γdγ0ψM
αS=———————
fcbd02
0.188
ξ=1-√1-2αs
0.210
fc
AS=ξbd02—
fy
1128
配筋
Ф6@16
（表2）
截面尺寸复核：
hw=h0=555㎜
hw555
—=———=1.85<4.0
b300
0.25fcbh0=0.25×10×300×555=416.3KN
γdV=1.2×72.28=86.74KN<41.63KN
Vc=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＝86.4KN
2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＝5.950m
Lo/b＝5.95/0.3＝11.1>8
需要考虑纵向钢筋的影响，查表得：
ψ＝0.75
AS′＝（γdN－ψfcA）/（ψfy′）＝580㎜2
ρsv′=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/m
20㎜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/m
q′=q/2=0.6KN/m
2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=-13.7KNm
MC=-13.7KNm
支座边缘弯矩：
MB′＝MB-1/2V0α=-[13.7-1/2（5/2×6.8×0.3）]=-11.15KNm
MC′＝MB′＝-11.15KNm
3配筋计算目标--表3（d0=180-30=150㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20）
截面
1
B
α
M
13.9
11.15
5
γ0ψM
13.9
11.15
5
γdγ0ψM
αS=———————
fcbd02
0.07
0.06
0.027
ξ=1-√1-2αs
0.073
0.061
0.027
fc
AS=ξbd02—
fy
521
436
193
配筋
Ф8@95
Ф8@110
Ф8@260
（表3）
〖2〗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/m
20㎜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/m
q′=q/2=0.6KN/m
2内力及配筋计算
查表得公式：
M=α（g′+q′）lX2
且LX/LY＝0.67
Ⅰ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=-7.134KNm
MY0＝-0.0572×5.68×42=-5.198KNm
3配筋表格--表4（h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20）
截面
MXmax
MYmax
MX0
MY0
M
3.842
1.557
-7.134
-5.198
γ0ψM
3.842
1.557
-7.134
-5.198
γdγ0ψM
αS=———————
fcbd02
0.032
0.013
0.059
0.043
ξ=1-√1-2αs
0.033
0.013
0.06
0.044
fc
AS=ξbd02—
fy
189
74
343
251
配筋
Ф6@140
Ф6@330
Ф8@140
Ф6@110
（表4）
Ⅱ块：
αXmax＝0.047αX简＝0.07635αX0＝-0.0102
αYmax＝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=-9.27KNm
MY0＝-0.0774×5.68×42=-7.034KNm
4配筋表格--表5（h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20）
截面
MXmax
MYmax
MX0
MY0
M
4.553
2.553
-9.27
-7.034
γ0ψM
4.553
2.553
-9.27
7.034
γdγ0ψM
αS=———————
fcbd02
0.038
0.0231
0.077
0.059
ξ=1-√1-2αs
0.039
0.021
0.08
0.06
fc
AS=ξbd02—
fy
223
120
457
343
配筋
Ф6@125
Ф6@120
Ф8@100
Ф8@140
（表5）
Ⅲ块：
αXmax＝0.675αX0＝0.0751
αYmax＝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=-6.825KNm
MY0＝-0.057×5.68×42=-5.18KNm
5配筋表格--表6（h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20）
截面
MXmax
MYmax
MX0
MY0
M
3.578
1.687
-6.825
-5.18
γ0ψM
3.578
1.687
-6.825
-5.18
γdγ0ψM
αS=———————
fcbd02
0.03
0.014
0.057
0.044
ξ=1-√1-2αs
0.03
0.014
0.059
0.044
fc
AS=ξbd02—
fy
171
80
337
251
配筋
Ф6@160
Ф6@330
Ф8@140
Ф6@110
（表6）
Ⅳ块：
αXmax＝0.0455αX简＝0.07635αX0＝-0.0755
αYmax＝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=-6.861KNm
MY0＝-0.0937×5.68×42=-8.515KNm
6配筋表格--表7（h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20）
截面
MXmax
MYmax
MX0
MY0
M
4.431
2.512
8.515
6.861
γ0ψM
4.431
2.512
8.515
6.861
γdγ0ψM
αS=———————
fcbd02
0.039
0.021
0.071
0.057
ξ=1-√1-2αs
0.038
0.021
0.074
0.059
fc
AS=ξbd02—
fy
217
120
403
337
配筋
Ф6@125
Ф6@220
Ф8@120
Ф8@280
（表7）
〖3〗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/m
20㎜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/m
q′=q/2=0.6KN/m
2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=0.728KNm
M3=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=-1.995KNm
MC=-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]=-1.296KNm
MC′＝MC-1/2V0α=-[1.572-1/2（2/2×4.67）×0.3]=-1.296KNm
3配筋计算目标--表8（d0=100-20=80㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20）
截面
1
B
2
C
3
M
1.511
1.296
0.728
0.872
0.957
γ0ψM
1.511
1.296
0.728
0.872
0.957
γdγ0ψM
αS=———————
fcbd02
0.028
0.024
0.014
0.016
0.018
ξ=1-√1-2αs
0.028
0.024
0.014
0.016
0.018
fc
AS=ξbd02—
fy
107
91
53
61
69
配筋
Ф6@260
Ф6@300
Ф6@330
Ф6@330
Ф6@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/m
20㎜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/m
q′=q/2=3KN/m
2内力及配筋计算
查表得公式：
M=α（g′+q′）lX2
且LX/LY＝0.67
Ⅰ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=-13.54KNm
MY0＝-0.0572×10.78×42=-9.87KNm
3配筋表格--表9（h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20）
截面
MXmax
MYmax
MX0
MY0
M
8.43
3.73
-13.54
-9.87
γ0ψM
8.43
3.73
-13.54
-9.87
γdγ0ψM
αS=———————
fcbd02
0.07
0.03
0.113
0.082
ξ=1-√1-2αs
0.073
0.046
0.120
0.086
fc
AS=ξbd02—
fy
417
263
686
491
配筋
Ф8@120
Ф8@190
Ф10@110
Ф8@100
（表9）
Ⅱ块：
αXmax＝0.047αX简＝0.07635αX0＝-0.0102
αYmax＝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=-17.59KNm
MY0＝-0.0774×10.78×42=-13.35KNm
4配筋表格--表10（h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20）
截面
MXmax
MYmax
MX0
MY0
M
9.52
5.22
-17.59
-13.38
γ0ψM
9.52
5.22
-17.59
-13.35
γdγ0ψM
αS=———————
fcbd02
0.079
0.044
0.147
0.111
ξ=1-√1-2αs
0.082
0.045
0.160
0.118
fc
AS=ξbd02—
fy
469
257
914
674
配筋
Ф10@160
Ф8@190
Ф10@85
Ф10@110
（表10）
Ⅲ块：
αXmax＝0.035αX0＝0.0751
αYmax＝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=-12.95KNm
MY0＝-0.057×10.78×42=-9.83KNm
5配筋表格--表11（h0=150-30=120㎜,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,γd=1.20）
截面
MXmax
MYmax
MX0
MY0
M
8.02
3.93
-12.95
-9.83
γ0ψM
8.02
3.93
-12.95
-9.83
γdγ0ψM
αS=———————
fcbd02
0.067
0.033
0.108
0.081
ξ=1-√1-2αs
0.069
0.034
0.115
0.085
fc
AS=ξbd02—
fy
394
194
657
486
配筋
Ф8@125
Ф8@250
Ф10@110
Ф8@100
（表11）
Ⅳ块：
αXmax＝0.0455αX简＝0.07635αX0＝-0.0755
αYmax＝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=-13.02KNm
MY0＝-0.0937×10.7
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