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《水工钢筋砼》课程设计

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《水工钢筋砼》课程设计

水工钢筋砼课程设计水利与生态工程学院院(系)11水利水电建筑工程专业一班学生学号日期自20112年12月10日至2012年12月21日指导老师教研室主任-1-目录一、设计资料.....................................................................................................................................................-2-1、设计条件............................................................................................................................................................-2-2、设计参数............................................................................................................................................................-2-(1)楼层构造........................................................................................................................................................-2-(2)材料................................................................................................................................................................-3-(3)设计参数........................................................................................................................................................-3-二、设计内容..............................................................................................................................................................-3-1、肋型结构梁格布置及构件尺寸拟定................................................................................................................-3-2、结构内力计算....................................................................................................................................................-3-3、截面设计............................................................................................................................................................-4-4、绘制构件施工图................................................................................................................................................-4-三、课程设计分组及要求............................................................................................................................................................-4-1、设计分组............................................................................................................................................................-4-2、时间和地点安排................................................................................................................................................-4-3、提交的文件........................................................................................................................................................-5-4、考核方式与成绩评定........................................................................................................................................-5-四、主要参考资料.............................................................................................................................................................................-5-五、设计以及计算....................................................................................................................................................-6-1.设计资料.........................................................................................................................................................-6-2.初拟构件尺寸及确定系数............................................................................................................................-6-3.板的设计.........................................................................................................................................................-7-1计算简图..-7-2荷载计算..........................................................................................................................................................-7-3内力计算..........................................................................................................................................................-8-4配筋计算..........................................................................................................................................................-8-5板配筋详图。..................................................................................................................................................-9-4.次梁设计.........................................................................................................................................................-9-1计算简图。......................................................................................................................................................-9-2荷载计算........................................................................................................................................................-10-3内力计算........................................................................................................................................................-11-4配筋计算........................................................................................................................................................-12-5.主梁设计.......................................................................................................................................................-13-1计算简图........................................................................................................................................................-13-2荷载计算.-13-3)内力计算......................................................................................................................................................-14-4配筋计算.......................................................................................................................................................-16--2-5)主梁配筋详图..................................................................................................................................................-18-水工钢筋砼课程设计任务书课程设计题目钢筋混凝土肋形楼盖设计一、设计资料1、设计条件某水电站副厂房属3级水工建筑物,环境条件类别为一类,厂房按正常运行状况设计,设计状况属持久状况,设计状况系数ψ取1.0。采用外墙及内柱承重,柱网布置如图1所示,楼盖采用钢筋混凝土现浇整体式肋形结构。图1-1副厂房楼盖结构柱网布置图2、设计参数(1)楼层构造20mm厚水泥砂浆抹面(水泥砂浆容重γ1为20kN/m3)。钢筋混凝土结构层(钢筋混凝土容重γ3为25kN/m3)。15mm厚混合砂浆粉底(混合砂浆容重γ2为17kN/m3)。-3-(2)材料混凝土楼面活荷载标准值qk≤6kN/m时,采用C20;qk>6kN/m时,采用C25;钢筋除主梁和次梁的主筋采用HRB335钢筋外,其余均采用HPB235钢筋。(3)设计参数表1柱网尺寸L1B1及荷载楼面活荷载标准值L1B1(mm)qk(kN/m)456785.75.701、0203、0405、0607、0809、105.76.011、1213、1415、1617、1819、205.76.321、2223、2425、2627、2829、305.76.631、3233、3435、3637、3839、406.05.741、4243、4445、4647、4849、606.06.051、5253、5455、5657、5859、206.06.361、6263、6465、6667、6869、706.06.671、7273、7475、7677、7879、806.06.981、8283、8485、8687、8889、906.07.291、9293、9495、9697、9899、00柱网尺寸L1B1、柱的截面尺寸bh300mm400mm,楼面活荷载标准值qk按题号由表1给出,如表2所示。题号LB(mm)L1B1(mm)qk(kN/m2)9618.036.06.07.26二、设计内容1、肋型结构梁格布置及构件尺寸拟定根据设计任务书提供的设计资料及表1所填有关设计参数进行结构布置;选定材料并拟定构件截面尺寸,板的结构采用单向板结构。2、结构内力计算根据结构工作状况及结构特点,确定计算简图,并进行荷载计算;计算结构内力,并根据需要绘制内-4-力包络图。3、截面设计考虑结构设计的安全、经济、便于施工等因素进行截面设计;合理选择受力钢筋,并按要求配置构造钢筋;绘制主梁内力包络图及抵抗弯矩图。4、绘制构件施工图绘制楼盖结构平面布置图(1100~1200);绘制板、次梁和主梁模板配筋图,根据需要绘制钢筋材料表或钢筋抽样图。三、课程设计分组及要求1、设计分组学生根据学号按表1确定自己的设计参数,将设计参数填入表2(题号即自己学号的末两位数字),并独立完成课程设计任务。2、时间和地点安排教学周第15周和第16周(2012.12.10~2012.12.21),共十天时间。具体安排如下1熟悉资料1天2结构布置1天3内力计算2天4截面设计2天5施工图绘制2天6计算书整理2天课程设计的地点安排在逸夫楼C402。-5-3、提交的文件1)计算书1份每个学生按照封面、目录、课程设计任务书、计算书正文的顺序装订成册。要求提交word文档打印件,排版整齐,并将电子文档按行政班级提交指导老师。2)施工图3张每个学生提交3张3号施工图(CAD绘图或手绘图),分别为板的配筋图(必须采用分离式配筋),次梁配筋图和主梁配筋图。4、考核方式与成绩评定按设计成果(包括设计计算书和设计图纸)占70%、设计过程(包括出勤情况和设计态度)占30%比例评定课程设计成绩。四、主要参考资料[1]李萃青,阎超君,赵建东.水工钢筋混凝土结构(第二版)[M].北京中国水利水电出版社,2006.[2]水利部长江水利委员会长江勘测规划设计研究院.水工混凝土结构设计规范(SL191-2008)[S],北京中国水利水电出版社,2008.[3]河海大学、大连理工大学等.水工钢筋混凝土结构学(第四版)[M],北京中国水利水电出版社,2009.[4]周氐,章定国,钮新强.水工混凝土结构设计手册[M].北京中国水利水电出版社,1998.[5]袁锦根,余志武.混凝土结构设计基本原理[M].北京中国铁道出版社,2003.[6]叶列平.混凝土结构(上册)[M].清华大学出版社,北京,2002.[7]朱彦鹏,蒋丽娜,张玉新等.混凝土结构设计原理[M].重庆大学出版社,重庆,2002.单向板肋形结构设计实例-6-五、设计以及计算1.设计资料某水电站生产副厂房为3级水工建筑物,采用钢筋混凝土现浇单向板肋形结构,结构布置如图1-1所示。楼盖设计条件如下1厂房按正常运行状况设计。2楼面均布活荷载标准值为6kN/㎡。3楼面面层用20㎜厚水泥砂浆抹面(密度为20kN/m3),版底及梁用15㎜厚混合砂浆粉底(密度为17kN/m3)。4混凝土强度等级C20;主梁和次梁的主筋采用HR335级钢筋,其余均采用HPB235级钢筋。2.初拟构件尺寸及确定系数板的跨度为2.4m,次梁的跨度为7.2m,截面尺寸为200㎜450㎜,主梁的跨度为6.0m,截面尺寸为300㎜600㎜;承重墙A、D轴线为240㎜,1、6轴线厚为370㎜.该厂房为3级水工建筑物,基本组合,结构承载力安全系数为K1.2-7-3.板的设计1计算简图。板为9跨连续板,其结构尺寸见图1-2(a),为了便于表格计算,计算简图按5跨考虑,如图1-2(b)所示。(a)b计算跨度l0㏑h/2b/22.180.08/20.12.32边跨取最小值,所以l02.32l0㏑b/2a/22.180.2/20.12/22.34中间跨l0lc2.4m2荷载计算。取1m板宽进行计算恒荷载板自重0.08*1*252.0kN/m20mm厚抹面0.02*1*200.4kN/m15mm厚抹底0.015*1*170.255kN/m标准值gk2.655kN/m-8-设计值g1.05*2.6552.79kN/m活荷载标准值qk6.0*16.0kN/m设计值q1.2*6.07.2kN/m考虑到次梁对板的转动约束,折算荷载为g’gq/22.797.2*1/26.39kN/mq’q/27.2*1/23.6kN/m3内力计算。按弹性体系进行计算,由于边跨与中间跨的跨度相差不到10%,可以采用等跨表格计算。弯矩设计值为M1kg0l22kq0l2跨中弯矩边跨M10.0781*6.39*2.32*2.320.1*3.6*2.32*2.324.62kN〃m中间跨M20.0331*6.39*2.4*2.40.0787*3.6*2.4*2.42.85kN〃mM30.0462*6.39*2.4*2.40.0855*3.6*2.4*2.43.47kN〃m支座弯矩MB-[0.105*6.39*2.322.4220.119*3.6*2.322.422]-6.12kN〃mMC-0.079*6.39*2*2.40.111*3.6*2.4*2.4-4.72kN〃m支座边缘弯矩MB’MB-b/2*V0-6.12-0.29.99*2.422*-4.92kN〃mMC’MC-b/2*V0-(4.72-0.29.99*2.422*)-3.52kN〃m4配筋计算。板厚为80mm厚,h0取为55mm,混凝土为C20,查附表2-4Cf9.6/Nmm2;HPB235级钢筋,fy210/Nmm2;钢筋混凝土结构承载力安全系数K1.2。配筋计算表见1-3。考虑到水电站厂房发电机组对结构的动力影响,板的配筋采用弯起式。-9-板配筋计算表表1-3注中板带的中间跨及中间支座,由于板四周与梁整体连接,可考虑拱的作用,故将该处弯矩减少20%,及乘以0.8系数。5板配筋详图。在板的配筋详图(见图2-1),除按计算配置受力钢筋外,尚应设置下列构造钢筋a分布钢筋按规定选用Φ6@250。b板面附加钢筋按规定选Φ6@200,设置于墙边。c主梁顶部附加钢筋按规定选Φ8@200,设置于主梁顶部的板面。4.次梁设计1计算简图。次梁为5跨连续梁,其结构尺寸如图1-4(a)所示,计算简图如图1-4(b)所示。截面1B2C3边板带中板带边板带中板带边板带中板带弯矩计算值(106N〃mm)4.626.122.852.850.84.724.720.83.473.470.8弯矩计算值(106N〃mm)4.626.122.852.284.723.783.472.780sCKMafbh0.1590.2110.0980.0790.1630.1300.1190.096ξ121Sa0.1740.2400.1030.0820.1790.140.1270.1010SAfcbhfy525724311247540422383305选用钢筋(mm2)边板带Ф8/10@125Ф8/10@125Ф8@200Φ8@125Φ8/10@125Φ8@125中板带Φ8@150Φ8/10@250Φ8@150Φ8/10@160Φ8@150Φ8@150Φ8@150-10-(a)b图1-4次梁计算简图(单位mm)计算跨度0lCl6.0m边跨取最小值则0l6.0m0l1.025ln+b/21.0255.73+0.3/26.02m中间跨0lCl6.0m2荷载计算。计算单元见图1-5。恒荷载板传来2.6525.31kN/m梁自重0.2(0.45-0.08)251.85kN/m标准值gk7.16kN/m设计值g1.057.167.52kN/m活荷载标准值qk6.02.012kN/m设计值q1.212.014.4kN/m考虑到主梁对次梁的转动约束,折算荷载为g’g+q/47.5214.41/411.12kN/mq’3/4q3/414.410.8kN/m-11-图1-5荷载计算单元(单位mm)3内力计算。查表得弯矩设计值为M1kg’0l22kq’0l2剪力计算值为V3kg’0l24kq’0l2a弯矩跨中弯矩M10.07811.12660.110.86670.1kN/mM20.033111.12660.078710.86643.85kN/mM30.046211.12660.085510.86651.74kN/m支座弯矩MB-(0.10511.12660.11910.866)-88.3kN/mMC-(0.07911.12660.11110.866)-74.78kN/m支座边缘弯矩MB’MB-b/2V0-88.3-0.3221.96*62-78.44kN/mMC’MC-b/2V0-74.78-0.3221.96*62-64.92kN/mb剪力计算跨度取净跨度边跨0l5.73m,中间跨0l5.7mVA0.39411.125.730.44710.85.7352.77kNlBV-0.60611.125.70.6210.85.7-76.58kNrBV0.56211.125.70.59810.85.770.15kN-12-lcV-0.47411.125.70.57610.85.7-65.5kNrcV0.511.125.70.59110.85.768.07kN4配筋计算。a正截面计算。跨中按T形截面计算,支座按矩形截面计算。截面高度h450mm,肋宽b200mm,翼缘高度fh80mm,截面有效高度0h410mm。混凝土的强度等级为C20,Cf9.6/Nmm2,tf1.1/Nmm2;受力钢筋为HRB335级钢筋,yf300/Nmm2;结构承载力安全系数K1.2。跨中T形截面类型判别fb3l632m翼缘宽度取最小值,fb2.0mfbbSn0.21.82.0m属于第一类T形截面。正截面配筋计算,见表1-6。表1-6正截面配筋计算表截面1B2C3弯矩设计值(106N〃mm)70.178.4443.8564.9251.7420cfbh或20cffbh(106N〃mm)3227.5322.753227.5322.753227.50sCKMafbh或0sCfKMafbh0.0260.2920.0160.2410.019ξ121Sa0.0260.3540.0160.2410.0190SAfcbhfy或0SfAfcbhfy691930425735505选用钢筋(mm2)3Ф18(763)2Ф181Ф22(889)2Ф18(509)3Ф18(763)2Ф18(509)-13-b斜截面承载力计算截面尺寸验算whb(410-80)/2001.65maxKVlBKV1.276.5891.9kN说明截面尺寸满足要求。Vc0.70tfbh0.71.120041063.14kNminρ0.15%符合HPB235级钢筋配箍率的规定。csVcsvVV0.70tfbh1.250svyvAfhs228.50.71.12004101.25210410150103.75kNmaxKVlBKV91.90kN满足斜截面承载力要求。5次梁配筋图。次梁配筋及构造见图2-2。边跨跨中截面配置3根纵向受力钢筋,其中②号钢筋设于梁角,①号钢筋在边支座附近弯起以增强斜截面的受剪承载力。支座截面抵抗负弯矩的纵向受力钢筋的截断位置照书上图9-25确定,角点处钢筋截断后设212架立钢筋与之绑扎连接。5.主梁设计1计算简图。主梁共3跨,其结构尺寸见图1-7(a)。梁两端搁置在砖墙上,中部由300400截面的柱支承,因梁的线刚度与柱的线刚度之比大于4,可视为中部铰支的3跨连续梁,计算简图见图1-7(b)。图1-7-14-计算跨度L0Lc7.2边跨L01.025Lb/21.0257.2-0.12-0.150.3/27.25m取较小值L07.2m中间跨L0Lc7.2m(2)荷载计算。恒荷载次梁传来的集中荷载7.16(7.2-0.3)49.13(kN)主梁自重(化为集中荷载)0.30.62.42510.8(kN)标准值Gk59.93KN设计值G1.0559.9362.9kN活荷载标准值Qk7.22.47.2124.4(kN)设计值Q1.2124.4149.3(kN)(3)内力计算。查附表六得弯矩计算值为Mk1GL0k2QL0剪力计算值为Vk3Gk4Q荷载作用点及最不利位置见下图1-8。1)弯矩-15-跨中弯矩M10.24462.90.289149.37.2421.17(kN〃m)M20.06762.90.2149.37.2245.3(kN〃m)支座弯矩MB-0.26762.90.311149.37.2-455(kN〃m)支座边缘弯矩MBMB-b/2V0-[455-0.3/262.9149.3]-423.2(kN〃m)图1-82剪力VA0.73362.90.866149.3175.40kNVBl-(1.26762.91.311149.3)-275.43kNVBr1.062.91.222149.3245.34kN主梁的内力包络图如下图所示。-16-图1-9主梁的内力包络图4配筋计算。1纵向钢筋计算。受力钢筋为HRB335级,fy300N/mm2;混凝土强度等级C20,Fc9.6N/mm2,tf1.1N/mm2;结构承载力安全系数K1.2。跨中截面按T形截面计算,钢筋布置为一排,h0h-45555mm。fbL/37.2/32.4m翼缘宽度取较小值,bf2.4m,则fbbsn0.36.97.2m02ffcfhbhfh2400809.6555-80/2949(kN〃m)MmaxKM11.2421.17505.4(N〃m)属于第一类T形截面。支座截面按矩形截面进行计算,肋宽b300mm,钢筋按两排布置,则h0h-80520mm。主梁正截面配筋计算见下表。表2-0主梁正截面配筋计算截面1B2弯矩设计值M(106N.mm)421.17423.2245.320cfbh或20cffbh(106N〃mm)70977797097-17-0sCKMafbh或0sCfKMafbh0.0710.6520.047ξ121Sa0.0740.4490.0480SAfcbhfy或0SfAfcbhfy315422412046选用钢筋(mm2)3Φ22+4Φ2531044Φ251Φ182218.54Φ251964注1.Aspminbh00.2%300565339mm2。2.支座0.444KVmaxKlBV1.2275.43kN330.516kN说明截面尺寸满足要求。Vc0.7ftbh00.71.1300520120120N120.12kNpmin0.15%符合HPB235级钢筋配箍率的规定。VcsVcVsv0.7ftbh01.25fyvsvA/Sh00.71.1300520+1.25210250.3/150520211666N211.666kNKrBV1.2245.34kN294.408kNKVA1.2175.40kN210.48kN故B支座处左边需设弯起钢筋。第一排弯起钢筋(弯起角度α450)计算sbAKlBV-VCS/fysin450330.516-211.666103/3000.707560mm2-18-第一排弯起1Φ20(314mm2),满足要求。第一排弯起钢筋的弯起点至支座边缘的距离为s1+h-c-c',S1100mmmaxS则s1+h-c-c'100+600-30-30640mm,该截面上剪力设计值为V2275.43kN,也应弯起1Φ20(314mm2)。第二排弯筋弯起点至边缘的距离为640+250+600-30-301430(mm),该处的剪力设计值V2275.43kN,应弯起第三排钢筋,考虑到第三排弯筋的位置在附加横向钢筋处,且第三排弯筋的截面面积很小,故不再弯起第三排钢筋,而让附加横向钢筋去抵抗该剪力。支座A及支座B右侧均不需弯起钢筋,考虑到A支座可能产生负弯矩和构造要求,也可弯起2Φ20(628mm2)。3)附加横向钢筋。次梁传来集中力FGQ62.9149.3212.2kN在集中荷载位置设附加吊筋,弯起角α450,则svAKFfyvsinɑ1.2212.2103/3000.7072001mm2选用2Φ36(2036mm2)。(5)主梁配筋详图。主梁的配筋及构造见图。纵向受力钢筋的弯起和截断位置,根据弯矩、剪力包络图及MR抵抗弯矩图来确定。图2-1板配筋详图(单位mm)-19-图2-2次梁配筋图(单位mm)-20-图2-3主梁配筋图(单位mm)忽略此处..-21-

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