水工钢筋混凝土课程设计满分Word文件下载.docx

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主梁：

（8）采用的规范：

水工混凝土结构设计规范（现在就按课本规定来做），建筑结构荷载规范。

2、设计要求

（1）板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力；

主梁按弹性理论计算内力，并绘出弯矩包络图。

（2）梁、板允许挠度、最大裂缝宽度验算从略。

（3）绘制楼盖结构施工图

1．楼面结构平面布置图（标注墙、柱定位轴线编号和梁、柱定位尺寸及构件编号）．（比例1：

100～1：

200）；

2．板模板图及配筋平面图（标注板厚、板中钢筋的直径、间距、编号及其定位尺寸）（比例1：

3．次梁模板及配筋图（标注次梁截面尺寸及几何尺寸、钢筋的直径、根数、编号及其定位尺寸）（比例1：

50，剖面图比例1：

15～1：

30）；

4、梁材料图、模板图及配筋图（按同一比例绘出主梁的弯矩包罗图、抵抗弯矩图、模板图及配筋图），（标注主梁截面尺寸及几何尺寸、钢筋的直径、根数、编号及其定位尺寸）；

（比例1：

5．在图中标明有关设计说明，如混凝上强度等级、钢筋的种类、混凝土保护层厚度等。

（3）计算书：

要求计算准确，步骤完整，内容清晰。

（三）、设计进度

阅读任务书和参考资料7学时

布置设计3学时

板的计算8学时

次梁计算8学时

主梁计算12学时

绘制施工详图28学时

整理设计计算书6学时

准备及答辩8学时

合计80学时

（四）、设计成果要求

（1）设计计算书一份。

包括：

计算依据的资料，计算假定、计算简图；

板、次梁和主梁的计算，并附有配筋草图。

（2）施工图纸一张（500mm×

750mm）。

楼盖结构平面布置图；

板的模板图、配筋图；

次梁的模板图、配筋图（纵剖面、横剖面、单根钢筋下料图）；

主梁的模板图、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。

（五）、考核方式

1．最终成绩分为五等：

优秀、良好、中等、及格、不及格。

学生姓名：

指导教师：

孙万泉

附图1

特别注意：

1、指导书：

图书馆沈蒲生编着《钢筋混凝土结构》，或其他书籍。

设计步骤参考指导书，但一些细节的规定（如计算跨度、分项系数取法等）按我们水工规范来进行，因为指导书中是工民建的规定。

2、完成日期：

第19、20周上交（地点我的办公室主B618），提问问题。

必须自己亲自上交！

否则不计成绩

3、提交的结果：

计算书和设计图纸（绘图纸大小为A2，大约为4张A4纸那么大）。

设计图纸包含内容：

次梁和板的配筋图；

主梁的配筋图和弯矩抵抗图。

二、板的设计（按考虑塑形内力重分布方法计算）

正截面受弯承载力计算原则

（1）平截面假定；

（2）不考虑受压区混凝土的工作；

（3）受压区混凝土的应力应变关系采用理想化的应力-应变曲线；

（4）有明显屈服点的钢筋（热轧钢筋），其应力应变关系可简化为理想的弹塑形曲线。

（一）基本尺寸的确定（教材237）

1、板厚：

按刚度要求，板厚不宜小于其跨长的1/40（连续梁）；

水电站厂房板的常用厚度为120-200mm。

取h=120mm>

≈

=57.5mm；

2、梁高：

由构造要求，梁高与跨长的比值，次梁为1/18-1/12，主梁为1/15-1/10，梁截面宽度为高度的1/2-1/3。

次梁截面高度：

=6600/18=367;

=6600/12=550取h=450

主梁截面高度：

=6900/10=690

=6900/15=460取h=550

3、梁宽：

梁截面宽度为高度的1/2-1/3。

次梁宽：

b=200mm；

主梁宽：

b=250mm。

4、板的计算跨度：

①边跨：

l。

=ln+h/2=ln+120/2=2300-120-200/2+120/2=2140mm

且满足l。

<

=ln+a/2=2300-120-100+60=2140

②中跨：

=ln=2300?

200=2100mm

计算跨度差：

（2140-2100）/2100=1.9%<

10%

说明可按等跨连续板计算内力。

（二）荷载计算

1、荷载标准值：

恒荷载：

20mm厚水泥砂浆面层：

0.02*20＝0.4kN/m2

120mm钢筋混凝土板：

0.12*25＝3kN/m2

15mm板底石灰砂浆：

0.015*17＝0.255kN/m2

gk=3.655kN/m2

活荷载：

q=6kN/m2

2、荷载设计值：

由表2-5得相关系数

恒荷载：

g=1.2*3.655=4.386kN/m2

活荷载：

q=1.2*6=7.2kN/m2

g+q=11.586kN/m2

板的计算简图如下,取1m板作为计算单位：

g+q=11.586kN/m

板的计算简图

图1

查《水工钢筋混凝土结构学（第4版）》（中国水利水电出版社）表9-2,板的弯矩系数αmb分别为：

1/11（边跨跨中）；

－1/11（离端第二支座）；

1/16（中间跨中）；

－1/14（中间支座），分别代入公式M=αmb（g+q）l。

，计算各截面弯矩如下表所示

表1、连续板各截面弯矩计算

截面

边跨跨中

离端第二支座

离端第二跨跨中、中间跨跨中

中间支座

弯矩计算系数αmb

1/11

-1/11

1/16

-1/14

M=αmb（g+q）L02

/（kN·

m）

4.82

-4.82

3.19

-3.65

3、截面承载力计算

混凝土强度等级采用C20，fc=9.6N/mm2，ft=1.10N/mm2，一级钢筋fy=210N/mm2,

b=1000mm，h=120mm，取保护层厚度c=20,取a=30,h0=120-30=90mm，α1=0.85，K=1.2,ρmin=0.2%连续板各截面的配筋计算，如下表所示。

中间区板带

-

轴线间，其各内区格板的四周与梁整体连接，故各跨跨中和中间支座考虑板的内拱作用，其计算弯矩降低20%。

表2、配筋表

板带部位截面

边区板带（

，

-

轴线间）

中间区板带（

备注

离端第二跨跨内、中间跨跨中

M（kN·

2.55

-2.92

αs=KM/fcbh02

0.074

0.049

0.056

0.039

0.045

=1-（1-2αs）0.5

0.077

0.050

0.058

0.040

0.046

0.85

b

0.468

满足

As=

bh0fc/fy（mm2）

316.8

205.7

238.6

164.6

189.3

两者取大

Asmin=0.002bh

240

选配钢筋

φ8@

150

φ8@

200

实配钢筋面积（mm2）

335

251

5、裂缝开展宽度及变形验算

从略

6、绘制配筋草图

三、次梁设计（按考虑塑形内力重分布方法计算）

（一）荷载计算

1、恒载设计值：

由板传来荷载4.386*2.3=10.09kN/m

次梁自重1.05*25*（0.45-0.12）*0.2=1.73kN/m

梁抹灰1.05*17**0.015[（0.45-0.12）*2+0.2]=0.23kN/m

g=12.05kN/m

2、活荷载设计值：

由板传来q=7.2×

2.3=16.56kN/m

g+q=12.05+16.56=28.61kN/m

（二）内力计算

1、计算跨度：

边跨：

ln=6.6-0.24-0.25/2=6.235m

l0=1.025*ln=6.391m

ln+a/2=6.235+0.12=6.355m<

l。

取l。

=6.355m

中间跨：

l0=ln=6.6-0.25=6.35m

跨度差

（6.355-6.35）/6.35=0.08%<

10%

说明可按等跨连续梁计算内力，

2、弯矩计算

g+q=28.61kN/m

其计算简图如下：

图2

查《水工钢筋混凝土结构学（第4版）》（中国水利水电出版社）表9-4,板的弯矩系数αvb分别为：

1/11（边跨跨中）；

－1/14（中间支座），分别代入公式M=αmb（g+q）l。

，计算各截面的弯矩设计值如下表

表3、次梁弯矩计算

离端第二跨跨中、中间跨跨内

弯矩计算系数αm

M=αm（g+q）L02

110.36

-110.36

72.10

-82.40

3、剪力计算：

0.45（端支座内侧）；

0.6（离端第二支座外侧）；

0.55（中离端第二支座内侧）；

0.55（中间支座内外侧），分别代入公式M=αvb（g+q）ln，计算各截面的弯矩设计值

表4、次梁剪力计算

端支座右侧

离端第二支座左侧

离端第二支座右侧

中间支座左侧、右侧

剪力计算系数αV

0.45

0.6

0.55

V=αVb（g+q）Ln

（kN）

81.82

109.09

99.92

（三）截面承载力计算

1、确定翼缘宽度：

次梁工作时板可作为翼缘参与工作，在跨中截面翼缘受压可按梁计算，翼缘的计算宽度取下列值中的较小值

环境类别一类，取c=30mm,α=c+10=40mm,跨中钢筋按一排布置h0=h-40=450-40=410mm

bf‘=l0/3=6355/3=2118mmb+sn=200+（2300–100-120）=2280mm

hf‘/ho=120/410=0.29>

0.1则不需按翼缘高度考虑

故取最小值bf‘=2118mm

端第二跨、中间跨

bf‘=l0/3=6350/3=2117mmb+sn=200+（2300-200）=2300mm

故取最小值bf‘=2117mm

2、判别T形截面类型：

fcbf‘hf‘（h0-hf‘/2）=9.6×

2117×

120×

（410-120/2）=853.57kN·

m

边跨：

KM=1.2×

110.36=132.432

72.10=86.52

fcbf‘hf‘（h0-hf‘/2）>

KM

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，支座按布置一排纵筋考虑h0=h-40=450-40=410mm

3、次梁正截面配筋计算如下表所示。

（梁中箍筋、构造钢筋I级，梁中受力筋II级）

表5、次梁正截面承载力计算（fy=300N/mm2）

边跨跨内

离端第二跨跨内、中间跨跨内

KM（kN·

1.2×

110.36=

132.432

（-110.36）=

-132.432

72.10=

86.52

（-82.40）=

-98.88

或

（kN·

9.6×

2118×

410^2=

3417.9

200×

322.752

2117×

3416.33

αs=KM/fcbf’h02

0.410

0.025

0.306

0.576

0.377

As=fcbh0

/fyAs=fcbf’h0

/fy（mm2）

1111.5

1511.4

694.4

989.2

180

3

25

22

1473

1140

1140

4、次梁斜截面配筋计算如下表所示。

表6、次梁斜截面承载力计算（fyv=210N/mm2）

V（kN）

81.82

KV（kN）

99.384

130.908

119.904

0.25fcbh0（kN）

196.8>

KV

截面尺寸满足要求

VC=0.7ftbh0（kN）

63.14<

验算得不需计算

选用箍筋

φ8

双肢

ASV=nASV1（mm2）

101

n=2

S（mm）

SMAX（mm）

S=SMAX

ρsv=nASV1/bs

0.25%

ρsvmin

0.15%

ρsv>

四、主梁设计（按弹性理论计算）

（一）、荷载计算

由次梁传来

12.05×

6.6=79.53kN

主梁自重（折算为集中荷载）

1.05×

25×

0.25×

（0.55-0.12）×

6.9=19.47kN

梁侧抹灰（折算为集中荷载）

1.05×

17×

0.015×

[（0.55-0.12）×

2+0.25]×

6.9=2.04KN

G=101.04kN

由次梁传来Q=16.56×

6.6=109.296kN

G+Q=210.336kN

ln=6.9-0.12-0.2=6.58m

l0=1.025ln=1.025×

6.58=6.7445m

ln+a/2=6.58+0.37/2=6.765m

取l0=6.7445m，

ln=6.9-0.4=6.5m

l0=ln=6.5m

平均跨度

l0=（6.7445+6.5）/2=6.62m（计算支座弯矩时取值）

（6.7445-6.5）/6.5=3.76%<

则可按等跨梁计算。

2、截面承载力计算

由于主梁线刚度较柱的线刚度大得多，故主梁可视为铰支柱顶上的连续梁，计算简图如图3所示。

对于承受固定或移动集中荷载的等跨连续梁，其弯矩和剪力可利用附录8的内力影响线性系数表，按下列公式计算

M=αQl。

（或αGl。

）

V=βQ（或βG）

式中α、β----弯矩系数和剪力系数；

Q、G----固定或移动的集中力；

l0-计算跨度，对边跨取6.7445m，对中间跨取6.5m，对支座取6.62m。

G+Q=210.336

图3

α、β的取值：

查附录8表2，将次梁对主梁的集中作用点近似看作3、7、10、13、17、20、23、27位点（10、20位点对弯矩的效果为0），取值如下表所示：

表7、α取值表

序号

计算简图

中间支座α

力作用位点

边跨跨内α

中间跨跨内α（13位点）

7

10

3、7、13、17、23、27

0.2196

0.1236

-0.252

0.048

②

3、7、23、27

0.2622

0.2118

-0.126

③

13、17

-0.0378

-0.0882

0.174

④

3、7、13、17

0.0942

-0.294

0.069

⑤

3、7

0.2496

0.1824

-0.168

-0.105

表8、β取值表

端支座β

中间支座（左）β

中间支座（右）β

①

0.748

-1.252

0.919

0.874

-1.126

1

0.706

-1.294

1.21

-0.084

0.79

0.832

-1.168

0.21

0.042

-0.21

表9、主梁弯矩计算（kN·

边跨跨内3

边跨跨内7

中间支座10

中间跨跨内13

α

M1

/（KN·

MB（MC）

M2

/（KN·

（1）

149.65

84.23

-168.56

31.52

（2）

193.28

156.13

-91.17

-89.51

（3）

-27.86

-65.02

123.61

（4）

69.44

-212.72

49.02

（5）

184

134.46

-106.07

-74.59

荷载组合

（1）+

（2）

342.93

240.36

-259.73

-57.99

（1）+（3）

121.79

19.21

155.13

（1）+（4）

305.78

153.67

-381.28

80.54

（1）+（5）

333.65

218.69

-274.63

-43.07

最不利组合

Mmax=342.93

Mmin=121.79

Mmax=240.36

Mmin=19.21

Mmax=-259.73

Mmin=-381.28

Mmax=155.13

Mmin=-57.99

表10、主梁剪力计算（kN·

端支座

中间支座（左）

中间支座（右）

β

V1（kN）

V2L（kN）

V2R（kN）

75.58

-126.50

92.86

95.52

-123.07

-13.77

1.000

109.296

77.16

-141.43

132.25

90.93

-1.186

-129.63