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1、水工钢筋混凝土结构课程设计姓 名: 苏瑞 学 号： 2014030008 专 业： 14级水利水电建筑工程(士官) 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 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1为20kN/m3）。钢筋混凝土结构层（钢筋混凝土容重3为25kN/m3）。15mm厚混合砂浆粉底（混合砂浆容重
2、2为17kN/m3）。（2）材料混凝土：楼面活荷载标准值qk6kN/m时，采用C20；qk6kN/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）456785.75.701020304055.76.006070809105.76.311121314155.76.616171819206.05.721222324256.06.026272829306.06.331323334356.06.636373839406.06.941424344456.07.24647
3、484950柱网尺寸L1B1、柱的截面尺寸bh = 300mm400mm，楼面活荷载标准值qk按题号由表1给出，如表2所示。表2 设计参数自选题号LB（mmmm）L1B1（mmmm）qk（kN/m2）082350018000570060006二、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
4、，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（1:1001:200）；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，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。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
5、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张施工图（CAD绘图或手绘图），分别为板的配筋图，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（SL 191-2008）S, 北京: 中国水利水电出版社, 2008.3 河海大
6、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.指导教师：何婷、吴帅兵、鄢玉英、蔡高堂、张洁、王志强、张强、罗红卫教研室主任：蔡高堂设计计算书一、 题目钢筋混凝土肋形楼盖设计二、 设计资料某水
7、电站生产副厂房为3级水工建筑物，厂房按正常运行状况设计，采用钢筋混凝土现浇单向板肋形楼盖，结构平面布置如图所示，墙体厚370mm。楼面面层为20mm厚水泥砂浆抹面 ，梁板底面为15mm厚混合砂浆抹平。采用C20混凝土；梁中纵向受力钢筋为级，其余钢筋为级。试设计该楼盖（楼梯间在此平面之外，不考虑）（一类环境）。荷载标准值 , 均布活荷载标准值： ,水泥砂浆抹面：；钢筋混凝土：；混合沙浆：三、 设计内容构件截面尺寸设计板的设计计算次梁的设计计算主梁的设计计算绘制板的配筋图、绘制次梁的配筋图、绘制主梁的配筋图。 钢筋混凝土肋形楼盖设计一、楼面梁格布置和构件截面尺寸板的跨度为l=2.2m,厚80mm;
8、次梁跨度为l=6.0m;截面尺寸200mm450mm;主梁跨度为l=6.6m,截面尺寸300mm600mm；墙体厚为：370 mm该厂房为3级水工建筑物，基本组合，结构承载力安全系数K=1.2。二、板的设计1、计算简图板为5跨连续板，结构尺寸如图所示板的计算跨度： 边跨: 取较小值，所以 中间跨: 2、 荷载计算。取1m板宽进行计算 恒荷载： 板自重 0.08251=2.0 (KN/m) 20mm厚抹面 0.02201=0.4 (KN/m) 12mm厚抹面 0.015171=0.255 (KN/m) 标准值g=2.0+0.4+0.255=2.655 (KN/m) 设计值 g=g=1.052.6
9、55=2.79 (KN/m) 活动荷载： 标准值q=6.0 (KN/m) 设计值q=q=6.01.2=7.2 (KN/m) 考虑主梁对次梁的转动约束，折算荷载为： g=g+q/2=2.79+7.2/2=6.39 (KN/m) q=q/2=7.2/2=3.6 (KN/m)3、 内力计算按弹性方法计算，由于边跨与中间跨度之间相差不到10%，可采用等跨表格计算。查表得到：弯矩计算值为 M=+跨中弯矩：边跨M= 0.07816.391.92+0.13.61.92=3.17 (KNm) 中间跨M=0.03316.392.0+0.07873.62.0= 1.98 (KNm) M=0.04626.392.0
10、+0.08553.62.0= 2.41 (KNm)支座弯矩：支座边缘弯矩：4、配筋计算板厚：h=80 mm ；h取55 mm；混凝土C20，f=9.6 N/mm；HPB235级钢筋f=210 N/mm；钢筋混凝土结构承载力安全系数K=1.2 。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。 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M()3.174.221.980.81.982.620.82.622.410.82.41弯矩设计值M()3.174.221.981.582.622.12.411.930.1310.1740.08180.0650.1080.0870
11、.1000.0800.1410.1930.0850.0670.1150.0910.1060.083354485213168289229267209选用钢筋（mm）边板带6/8100（393）6/8100+6200（534）6100（283）6100（283）6100（283）中板带8120（419）6/8120+8240（536）6120（236）6120（236）6120（236）配筋计算如下表计算。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%，即乘以0.8系数。5、板配筋详图在板的配筋详图中，除按计算配置受力钢筋外，尚应设置下列要求的构造钢筋。
12、（1）分布钢筋：按规定选用 6250（2）板面附加钢筋：按规定选用 6200，设置于墙边。（3）主梁顶部附加钢筋：按规定选用 8200，设置于主梁顶部的板面。三、次梁设计1、计算简图，次梁为5跨连续梁，其结构尺寸如图（a）所示，计算简图如图（b）所示 （a） （b）计算跨度： 边跨： 取较小值 中跨： 2、荷载计算恒荷载： 板传来 2.6552.0=5.31 (KN/m) 梁自重 0.2(0.45-0.08)25=1.85 (KN/m) 标准值 g=5.31+1.85=7.16 (KN/m) 设计值 g=1.057.16=7.52 (KN/m) 活动荷载： 标准值 q=6.02.0=12 (K
13、N/m) 设计值 q=1.212=14.4 (KN/m)考虑主梁对次梁的转动约束，折算荷载为： g=g+q/4=7.52+14.41/4=11.12 (KN/m) q=(3/4)q=(3/4)14.4=10.8 (KN/m)3、内力计算 按弹性方法计算，由于边跨与中间跨度之间相差不到10%，可采用等跨表格计算，查表得到： 弯矩计算值为 M=+; 剪力计算值为 V=+（1）弯矩跨中弯矩： M=0.07811.125.7+0.110.85.7=63.27 (KNm) M=0.033111.125.7+0.078710.85.7=39.57 (KNm) M =0.046211.125.7+0.085
14、510.85.7= 46.69 (KNm)支座弯矩：M=-(0.10511.125.7+0.11910.85.7)=-79.69 (KNm)M=-(0.07911.125.7+0.11110.85.7)=-67.49 (KNm)支座边缘弯矩： M= M-V=-(79.69-)=-70.32 (KNm) M= M-V=-(67.49-)=-58.12 (KNm)（2）剪力 计算跨度取净跨度：边跨：l=5.53m，中间跨：l=5.5mV=0.39411.125.53+0.44710.85.53=50.93 (KN)V=-(0.60611.125.5+0.6210.85.5)=-73.89 (KN)
15、 V=0.52611.125.5+0.59810.85.5=67.69 (KN) V=-(0.47411.125.5+0.57610.85.5)= -63.20 (KN) V=0.511.125.5+0.59110.85.5=65.69 (KN)4、配筋计算（1）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h=450 mm 肋宽b=200 mm,翼缘宽度按=80 mm,截面有效高度=410 mm.混凝土的强度等级C20，f=9.6 N/mm，；受力钢筋为HRB335级钢筋，f=300 N/mm；结构承载力安全系数K=1.2。 跨中T形截面类型判别： 翼缘宽度 b=2 (m) b=
16、b+s=0.2+1.8=2.0 (m) 所以取最小值，b=2 m 则 所以截面属于第一类型截面。正截面配筋计算，见下表：截 面1B2C3弯矩计算值M(N)63.2770.3239.5758.1246.69或(N)3227.53227.53227.53227.53227.5=或=0.0240.2610.0150.2160.0170.0240.3090.0150.2840.017A=或 A= 629.76810.816393.6745.216446.08选用钢筋 ( )318（763）218+122（889）216（402）318（763）218（509）（2）斜截面承载力计算：截面尺寸验算：说明
17、截面尺寸满足要求。 因此，需进行斜截面受剪承载剪力计算。横向钢筋计算：设钢筋选用6150的双肢箍筋。配筋率 =0.19%=0.15%符合HPB235级钢筋配箍率的规定。 =V+V=0.07fbh+1.25f =0.071.1200410+1.25210410 =103751 (N)=103.751 (KN) V=KV=1.273.89=88.67 (KN)满足斜截面承载力要求。5、 次梁配筋详图次梁配筋及构造见图纸。边跨跨中截面配置3根纵向受力钢筋，其中号钢筋设于梁角，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参照图9-15确定，角点处钢筋截断后
18、另设212架立钢筋与之绑扎连接。四、主梁设计1、计算简图主梁共3跨，梁两端搁置在砖墙上，中部由300mm300mm截面的柱支撑，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。计算跨度跨度： 边跨： l=l=6.0 m l=1.025l+=1.025(6.0-0.12-0.15)+= 6.0 m取较小值 中间跨： l=l= 6.0 m2、荷载计算恒荷载：次梁传来的集中荷载 7.16(6.0-0.3)=40.81 (KN) 主梁自重（化为集中荷载） 0.30.62.025=9 (KN) 标准值 G=40.81+9=49.81 (KN) 设计值 G=G=1.0549.81= 52.
19、3 (KN) 活荷载： 标准值 Q=6.0 2.06=72 (KN) 设计值 Q=Q=1.272=86.4 (KN)3、内力计算： 按弹性方法计算，由于边跨与中间跨度之间相差不到10%，可采用等跨表格计算，查表得到： 弯矩计算值为 M=+ 剪力计算值为 V=+（1）弯矩 跨中弯矩 M= (0.24452.3+0.28986.4)6=226.38 (KNm) M=(0.06752.3+0.286.4)6=124.7 (KNm) 支座弯矩 M=-(0.26752.3+0.31186.4)6= -245 (KNm) 支座边缘弯矩 M= M-V=-245-(52.3+86.4)=-224.2 (KNm
20、) （2）剪力 V= 0.73352.3+0.86686.4=113.64 (KN) V= -(1.26752.3+1.31186.4)=-179.53 (KN) V=1.052.3+1.22286.4=157.88 (KN)4、配筋计算(1)纵向钢筋计算 。受力钢筋为HRB335级，=300N/mm2；砼强度等级C20，=9.6N/mm2，；结构承载力安全系数K=1.2。 跨中截面：按T形截面计算，钢筋布置为一排，=h-45=555（mm）翼缘宽度：b =2（m） b =b+s=0.2+5.8=6.0（m） 所以取b =2 m bhf(h- )=2000809.6(555-)=791（KNm
21、） M=KM=1.2226.38=271.66（KNm）属于第一类T形截面。 支座截面：按矩形截面进行计算，肋宽 b=300 mm，钢筋按两排布置，则h=600-80=520（mm）主梁正截面配筋计算见下表：截 面1B2弯矩设计值M(N)226.38224.2124.7或(N)59147795914=或=0.0460.3450.0250.0470.4440.026A=或 A= 16732217910选用钢筋()225+220（1610）420+225（2239）225（982）注：1.=0.2%300565=339（mm2）。 2.支座=0.4440.85=0.850.55=0.4675。（2
22、） 横向钢筋计算截面尺寸验算： h/b = (520-80)/300 = 1.47 KV=KV=1.2179.53=215.436（KN）说明截面尺寸满足要求。 V/=0.7fbh=0.71.1300520=120120（KN）=120.12（KN） KV=KV=1.2113.16=135.79（KN）故支座处截面需按计算配置横向钢筋。设钢筋选用8150的双肢箍筋，则 箍筋率 = 0.22%=0.15%符合HPB235级钢筋配箍率的规定。 V=V+V =0.7fbh+1.25f =0.71.1300520+1.25210520 =211666（N）=211.666（KN） KV=K=1.217
23、9.13=215.436（KN） KV=1.2157.88=189.456（KN） KV=1.2113.16=135.792（KN）故B支座处左边需设弯起钢筋。第一排弯起钢筋（弯起角度=45）计算： =18（mm2）第一排弯起120（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：s+h-c -，s=100mms，则s+h-c-=100+600-30-30=640（mm），该截面上剪力设计值为V=179.53 KN，也应弯起120（314mm2）。第二排弯筋弯起点至支座边缘的距离为640+250+600-30-30=1430（mm），该处的剪力设计值V=179.53 KN，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220（628mm2）。（3） 附加横向钢筋次梁传来集中力 F=G+Q=52.3+86.4=138.7（KN）在集中荷载位置设附加吊筋，弯起角=45，则 A=785（mm2）选用225（982mm2）。
