水工钢筋混凝土课程资料.docx
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水工钢筋混凝土课程资料
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湖南农业大学东方科技学院课程设计说明书
课程名称:
《水工钢筋砼结构》课程设计
水电站厂房楼盖结构设计题目名称:
3班级:
2011级水利水电工程专业班
名:
姓周智铮
201141927323学号:
指导教师:
杨敬林
评定成绩:
教师评语:
指导老师签名:
日年20131月5
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《水工钢筋混凝土结构》课程设计任务书
一、前言
《水工钢筋混凝土结构》作为一门实践性很强的课程,课程设计是教学中的重要环节。
在专业课理论教学的基础上,通过课程设计进一步消化和巩固所学课程的内容,掌握结构设计的基本方法,培养学生独立思考、自己动手解决问题的能力。
课程设计的主要目的巩固和运用课堂所学知识,通过简单工程实例的结构设计,加强对结构设计基本理论的掌握,进一步了解结构设计的主要过程、注意事项,掌握结构设计相关规范的内容和使用方法,加深学生对实际工程项目中对结构设计主要内容的了解,培养学生运用本课程设计的知识解决实际问题的能力,为今后从事专业工作打下良好基础。
二、课程设计目的
1.通过本课程设计熟悉水工钢筋混凝土结构施工图结构设计的基本过程;
2.通过本课程设计牢固地掌握结构构件承载力计算(受弯、受剪)的知识;
3.通过本课程设计掌握钢筋配置的一般构造规定和规范要求;
4.通过本课程设计将所学的理论知识和实际计算相结合,巩固所学知识。
三、课程设计要求
1.了解课程设计任务书要求,收集有关资料、文件及相关政策、法规;
2.熟悉水工钢筋混凝土结构构件设计的基本理论和计算公式;
3.熟悉水工钢筋混凝土结构构件应符合的构造规定;
4.通过绘制水工钢筋混凝土结构构件配筋图,了解图纸的一般格式和有关规定;
5.学生应在教师指导下独立按时完成课程设计的全部内容。
四、工程背景
一、设计说明
1.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××12m,结构采用整体式单向板肋形结构。
如图所示:
30m400mm,其平面尺寸为400mm1.楼面做法:
水磨石面层(自重为0.65kN/m2);钢筋混凝土现浇板(混凝土容重为25kN/m3);梁板天花为纸筋抹灰12mm(重度为16kN/m3)
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2.楼面均布活荷载标准值为6kN/m2。
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。
?
?
1.0,按正常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0运行状况设计,设计状况属持久状况,设计状况系数取1.0。
5.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≥80mm,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
一、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
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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L=1.1L=1.1×1755=1930.5mmn0
中间跨:
L=L=2000mmn
二、荷载计算
取宽为1M的板带计算:
3恒荷载:
板自重25KN/M×1M×0.08M=2.0KN/M
2水磨石抹面0.65KN/M×1M=0.65KN/M
3
12mm抹底16KN/M×1M×0.012M=0.19KN/M
标准值:
g=2.0+0.65+0.19=2.84KN/Mk设计值:
g=Gg=1.05×2.84=2.982KN/M
kk3活荷载:
标准值q=6KN/M×1M=6KN/Mk设计值q=rq=1.2×6=6KN/MkQ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/M
q′=q/2=7.2/2=3.6KN/M
三、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、a,弯矩计算值为M=ag′L+agL00111、跨中弯矩:
22边跨:
M=0.0781×6.58×1.93+0.1×3.6×1.93=3.255KN/M
122中间跨:
M=0.0331×6.58×2+0.0787×3.6×2=2.0KN/M
222M=0.0462×6.58×2+0.0855×3.6×2=2.447KN/M32、支座弯矩:
22M=-{0.105×6.58×((2+1.93)/2)+0.119×3.6×((2+1.93)/2)}=-4.32KN/M
B22M=-{0.079×6.58×2+0.111×3.6×2}=-3.677KN/MC3、支座边缘弯矩V=g′+q′=6.582+3.6=10.182KN/M
0
M′=M-1/2Vb=-〔4.21-1/2×1×10.182×0.25〕=-2.937KN/M0BB
M′=M-1/2Vb=-〔3.59-1/2×1×10.182×0.25〕=-2.317KN/M0CC
四、截面设计
22板厚为80mm,h取60mm,混凝土为C20,fc=10N/mm,Ⅰ级钢筋:
f=210N/mm,y0钢筋混凝土结构,结构系数r=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d动力影响,板的配筋采用弯起式。
表一板的配筋计算表
截面
边跨
B
中间跨中2
C
中间跨中3
边板带
中板带
边板带
中板带
边板带
中板带
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弯矩计算值106Nmm)×
3.255
2.937
2.0
0.8×2.0
2.317
0.8×2.317
2.447
×0.82.447
弯矩设计值
3.255
2.937
2.0
1.6
2.317
1.853
2.447
1.957
as2bh=rM/f0dc
0.1085
0.098
0.067
0.053
0.077
0.062
0.082
0.065
1-2
=1-√ξas
0.115
0.103
0.069
0.054
0.080
0.064
0.085
0.067
hξAs=fb0
c/fy
329
295
197
157
230
182
243
193
选用钢筋2)(mm
边板带
?
8/10180﹫(358)
8/10?
﹫180(358)
﹫8?
180)(279
?
8﹫180(279)
8﹫?
180)(279
中板带
﹫?
10200)(393
?
8/10﹫200)(322
?
8﹫200(251)
8﹫?
200)(251
﹫8?
200)(251
可考虑拱作用,故该处弯矩减注:
中板带的中间跨及中间支座,由于板四周与梁整体连结,0.8%,即乘以系数少20
四、主梁设计一、计算简图
,中间支240mm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,可视为中部饺支的两的柱上,因梁的线刚度与柱的线刚度之比大于4×承在400mm400mm跨连续梁,计算简图如图所示。
=6000-120+240/2=6000mm计算跨度L=Lc0mm×400=6022400(6000-120-1/2×)+0.5+0.5b=1.025L=1.025Ln0=6000mm
L取较小值0
二、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
6.0M=48.792KN
×恒荷载:
次梁传来的集中荷载:
1、8.132KN/M32M=11.16M0.3M(0.7-0.08)M25KN/M主梁自重:
×××精品文档.
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30.012M=0.238KN××(0.7-0.08)M主梁粉刷:
16KN/M×2M=48.792+11.16+0.238=60.19KNG标准值:
k60.19=63.2KN=1.05×设计值:
G=rGkG活荷载:
2、6.0M=72KN2.0M×标准值:
Q=6KN/M2×K72=86.4KN=1.2×设计值:
Q=rQkQ三、内力计算:
按弹性方法计算,查附录得弯矩和剪力系数αQLαGL+弯矩计算值为:
M=010
Q
G+β剪力设计值为:
V=β1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=-298.50KN
L支座边缘弯矩:
M=M-1/2Vb=-[298.5-1/2×(63.2+86.4)×0.4]=-218.02KNM0BB2、剪力计算:
V=0.667×63.2+0.833×86.4=114.12KN
ALV=-(1.333×63.2+1.333×86.4)=-199.4KN
B四、截面设计:
1、正截面承载力计算:
受力钢筋为Ⅱ级钢筋,f=310N/mm2,混凝土强度等级为Cy20,f=10N/mm2,结构系数r=1.2.跨中按T形截面计算,钢筋按一排布置。
dch=h-a=700-35=665mm。
翼缘宽度:
b′f=l/3=6000/3=2000mm00b′f=b+sn=2000mm∴取b′f=2000mm
fb′fh′f(h0-h′f/2)=2000×80×10×(665-40)=1000KN
c
>rMmax=rM1=1.2×228.3=273.96KNMdd
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
h=h-a=700-80=620mm0主梁正截面配筋计算表见表
主梁正截面配筋计算
截面
1
B
6M(弯矩计算值×10Nmm)
228.3
218.02
6弯矩设计值Mr10(φ×Nmm)0
228.3
218.02
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622(×10Nmm)
bhf或b′fhfc00c
7688
1153.2
rαs=rΦM/bhfc00d
hfrΦM/b′或αs=rc0fd0
0.022
0.140
ξ=1-√1-2as
0.022
0.152
或bAs=fξh/fy0c/fAs=fb′ξhyfc0
889.8
913.4
选用钢筋
4?
18(1018)
18?
4
(1018)
2
mm300×665=299bh=A=0.15﹪×注:
支座ξ=0.152<ξb=0.544;ρsmin0min、斜截面承载力计算:
2/300=1.8<4.0
)hw/b=(620-80截面尺寸验算:
620)=387500N=387.5KN
×10×300bh)=1/1.2×(0.25×1/r(0.25f0dcL
故截面尺寸符合要求。
1.0×199.4=199.4KN>Vmax=rφV=1.0×B0620)=108500KN=108.2KN××300(0.07fbh)=1/1.2(0.07×101/rV=1/r0ccdd
114.12=114.12KN
××1rφV=1A0L199.4=199.4KN
××1rφV=1b0均需按计算配置横向钢筋。
、B故支座A双肢筋?
6@150设箍筋选用满足要求>﹪ρ=0.12﹪配筋率ρ=A/bs=2×28.3/300×100=0.126SVMINSVSV××620+1.2510×300(Ah/s)=1/1.20.07×)1/r(V+V=1/1.2(0.07fbh+1.25f0ccsvyv0dsv=114.12KN
ΦV620/150)=159675N=159.68KN>r210×2×28.3×A0L=199.4KNΦV 2,则,弯起角α=45设跨中钢筋两排弯起,每排1ф25,Asb=490.9mm ×490.9310×sinfAα=159675+1/1.2×1/r(V+V+V)=159675+1/rsbcysvddSBL满足要求V=199.4KN0.707=249347N=249.35KN>rΦB0次梁两侧附加横向钢筋计算: (63.2+86.4)=149.6KN ××1.0次梁传来集中力F=rΦ(G+Q)=1.000 =45则在梁集中荷载位置附加吊筋,弯起角α20.707=409.4mm×310×)sinα=1.2×149.6×1000/2=rAF/(2fyvdSV2mm,实配A=402ф选216SV2,n=2ф8(也可在次梁两侧设置附加箍筋。 箍筋采用Ⅰ级钢筋(f=210N/mm),直径为yv2)则: =50.3mmASV1521050.3×10/2××nAm=rF/(f)=1.2×1.42yvdSV1箍筋。 ф在次梁两侧各附加四道双肢8五、次梁设计一、计算简图 ,240mmc)所示,次梁在砖墙上的支承宽度为次梁为5跨连续梁,其结构尺寸如图(d)所示。 300mm×700mm,次梁的跨长如图(主梁截面为mml=l=6000取计算跨度为: 边跨: n0300=6023.25×=1.025ll+0.5b=1.025(6000-120-150)+0.5n0 mm取lo=5400精品文档. 精品文档 中间跨l=l=5400mmco 二、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: g=8.132KN/M k设计值: g=rg=1.05×8.132=8.538KN/MkG活荷载: 标准值: qk=6.0×2=12KN/M 设计值: q=rq=1.2×12=14.4KN/MkQ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/M q′=3q/4=3×14.4/4=10.8KN/M 三、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+aq′l122 剪力计算值: V=βg′l+βq′l11、弯矩: V=12.138+10.8=22.938KN 022跨中弯矩: M=0.0781×12.138×6+0.1×10.8×6=73.0KN/M 122M=0.0331×12.138×6+0.0787×10.8×6=45.06KN/M 222M=0.0462×12.138×6+0.0855×10.8×6=53.43KN/M 322支座弯矩: M=-(0.105×12.138×6+0.119×10.8×6)=-92.14KN/M B22M=-(0.079×12.138×6+0.111×10.8×6)=-77.67KN/M C支座边缘弯矩: M′=M-? Vb=-[92.14-1/2×(6/2×22.938)×0.3]=-81.81KN/M0BBM′=M-? Vb=-[77.67-1/2×(6/2×22.938)×0.3]=-67.34KN/M0CC 2、剪力 计算跨度取净跨度: 边跨l=5730mm中间跨l=5700mmnnV=0.394×12.138×5.73+0.447×10.8×5.73=55.06KM/MALV=-(0.606×12.138×5.73+0.620×10.8×5.73)=-80.51KN/MBRV=0.526×12.138×5.7+0.598×10.8×5.7=73.20KN/MBLV=-(0.47×12.138×5.7+0.576×10.8×5.7)=-68.25KN/MC精品文档. 精品文档 R5.7=70.97KN/M10.8××5.7+0.591×V=0.500×12.138C四、截面设计,翼缘b=250mmh=450mm,肋宽1、正截面承载力计算: 跨中按T形截面计算。 截面高2,受=10N/mmC20,f=80mm,截面有效高度取415mm。 混凝土等级为厚度h′cf2=1.20 ,结构系数rf=310N/mm力钢筋Ⅱ级dymm′=b+S=2400′=l/3=6000/3=2000mm翼缘宽度bT跨中形截面类型判别: bnffmmb′=2000取较小值f73.0=87.6KN×)=600KN>rMmax=1.2×10×(415-80/2(′fh-h′/2)=2000×80bhdcff0f形截面。 属于第一类T 正截面配筋计算见表 截面 1 B 2 C 3 6弯矩计算值M(×10Nmm) 73.0 81.81 45.06 67.34 53.43 6)弯矩设计值Mrφ(×10Nmm0 73.0 81.81 45.06 67.34 53.43 22hfbhf或b′c0fc0 3444.5 430.5 3444.5 430.5 3444.5 fs=rαrΦM/bhcd00′hfΦ或αs=rrM/bc0df0 0.0254 0.2280 0.0156 0.187 0.0186 ξ=1-√1-2as 0.0257 0.2624 0.0157 0.209 0.0187 ξh或/fbAs=fyc0/fb′ξhAs=fyfc0 690 878 421 701 503 选用钢筋 1 ? 16+2? 18 (710) 5? 16(1005) 1? 16+2? 14(509) 4? 16(804) 1? 16+2? 14(509) 2 注: A=ρbh=0.15﹪×250×415=155.6mm0minmin2、斜截面承载力计算: 截面尺寸验算hw/b=(415-80)250=1.34<4.0 1/r(0.25fbh)=1/1.2(0.25×10×250×415)=216146N=216.5KN 0cd L >Vmax=rφV=1.0×1.0×80.51=80.51KN B01/rV=1/r(0.07fbh)=1/1.2(0.07×10×250×415)=605208KN=60.5KN0ccdd >rφV=1×1×55.05=55.05KN A0L1/rV=60.5KN Cc0d 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? 6@150双肢筋 配筋率: ρ=A/bs=2×28.3/250×150=0.151﹪>0.12﹪满足要求svsv1/r(V+V)=1/1.2(0.07fbh+1.25fAh/s)=1/1.2(0.07×10×250×415+1.25×20dcsvyvsvc0L ×28.3×415/150)=113731N=113.73KN>Vmax=rφV=80.51KNB0 精品文档.
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