水工钢筋混凝土优秀课程设计.doc

水工钢筋混凝土结构课程设计任务书
一．内容
钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖
二．设计资料
某多层工业建筑楼盖平面图（附图1）采取钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖
1楼层平面
L1=18m L2=30m 墙体厚度：370mm
板搁置长度：120mm 次梁搁置长度：240mm 主梁搁置长度：240mm
2.建筑在非地震区
3.结构安全等级为Ⅱ级
4.结构环境类别为一类
5.建筑材料等级：混凝土：梁、板 C20
钢 筋：板中钢筋、梁中箍筋、结构钢筋 Ⅰ级 梁中受力筋Ⅱ级
6.荷载：
钢筋混凝土重力密度： 25kN/m3
水磨石面层： 0.65kN/m2
石灰砂浆抹面15mm： 17kN/m3
楼面活荷载： 4kN/m2
（提议尺寸：柱=350mm×350mm）
三．设计要求
板设计：按考虑塑性内力重分布方法计算
次梁设计：按考虑塑性内力重分布方法计算
主梁设计：按弹性理论分析方法计算
四．设计结果
计算书1份
板平面配筋图 （百分比自拟）
次梁配筋图 （百分比自拟）
主梁材料图和配筋图（百分比自拟）
五．要求
参考现行设计规范，认真、独立、按时完成
六．参考资料
赵鲁光 主编，《水工钢筋混凝土结构习题和课程设计》，中国水利水电出版社，1998
海河大学 等合编，《水工钢筋混凝土结构学》，中国水利水电出版社，1996
七．设计时间
.5.18-.5.24
一．构平面部署及构件截面尺寸初估
1.柱网部署：
L1=mm，L2=6000mm

图1 楼盖平面图
Fig.1 floor system plan

2．各构件截面尺寸初估：
板厚度按结构要求h=80mm>l/40=/40=50mm
次梁截面高度取h=500mm>l/15=6000/15=400mm，截面宽度b=200mm。
主梁截面梁高度取h=700mm>l/15=6000/15=400mm，截面宽度b=300mm。
板：板厚= 80 mm
次梁：梁高 h= 500 mm；梁宽 b= 200 mm
主梁：梁高 h = 700 mm；梁宽 b= 300 mm
柱：b×h=350mm ×350mm
K=1.20
二．板计算
板按考虑塑性内力重分布方法计算。
板尺寸及支承情况图所表示

对于超出五跨等刚度连续板，因为中间各跨内力和第三跨内力很靠近，设计时可按五跨连续板计算，以下图

1．荷载计算
恒载标准值：
水磨石面层：0.65 kN/m2
80mm钢筋混凝土板：25х0.08=2.0 kN/m2
15mm石灰砂浆抹面：17х0.015=0.255 kN/m2
累计：g=2.905 kN/m2 　
恒载设计值: 2.905х1.05=3.050kN/m2
活荷载标准值: 4kN/m2
活荷载设计值：q=1.2х4=4.8kN/m2
总荷载设计值：P = g + q = 3.050 + 4.8=7.850 kN/m2
2．计算跨度
板厚 h=80mm, 次梁 bхh=200mmх500mm
边跨：L01=Ln+h/2=-120-200/2+80/2=1820mm
L01= Ln+a/2=-120-200/2+120/2=1840mm
选其中较小者L01=1820mm
中跨：L02=Ln=-200=1800m
将计算跨度尺寸标入计算简图中
3．内力计算
跨度差：(L01-L02)/L02=(1820-1800)/1800=1.1%<10%，故按等跨连续板计算
板弯矩计算：
查表9-2得，计算弯矩以下表：
连续板各截面弯矩计算
截面
边跨跨中
离端第二支座
离端第二跨跨中及中间跨跨中
中间支座
弯矩计算系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
（kN·m）
2.364
-2.364
1.590
-1.817
截面承载力计算：
查表：c=20mm,a=c+5=25mm,b=1000mm,h=80mm,h0=h-a=80-25=55mm, fc=9.6N/mm2 ,fy=210N/mm2,各截面承载力及其配筋计算以下表：
板配筋计算
板带部位
边区板带
中间区板带
板带部位截面
边跨跨中
离端第二支座
离端第二跨跨中及中间跨跨中
中间支座
边跨跨中
离端第二支座
离端第二跨跨中及中间跨跨中
中间支座
M/kN·m
2.364
-2.364
1.590
-1.817
2.364
-2.364
1.590х0.8=1.272
-1.817х0.8= -1.4536

0.098
0.098
0.066
0.075
0.098
0.098
0.053
0.060

0.103
0.103
0.068
0.078
0.103
0.103
0.054
0.062
(mm2)
258.94
258.94
171.01
196.45
258.94
258.94
135.82
155.85
选配钢筋
8@200
8@200
6/8@170
6/8@200
8@200
8@200
6@200
6@180
实配钢筋面积（mm2）
251
251
170
196
251
251
141
157
当单向连续板周围和钢筋混凝土梁整体连接时，可考虑内拱有利作用，除边跨和离端部第二支座外，中间各跨跨中和支座弯矩值可降低20%
表中b最大值为0.108<0.85b=0.522（查表3-1）;
表中所选最小配筋面积As=141mm²;
验算最小配筋率 ρ=As/(bh0)=0.25% >ρmin=0.15%满足要求。
三．次梁计算
次梁按塑性内力重分布方法计算，相关尺寸及计算简图图所表示。

相关尺寸

计算简图
1．荷载计算
恒定荷载载设计值
板传输荷载：3.050х2=6.100 kN/m
次梁自重：1.05х25х0.2х（0.50-0.08）=2.205kN/m
次梁（两侧和底部）抹灰： 1.05х[17х0.015х（0.50-0.08）х2+
17х0.015х0.2]=0.27846 kN/m
累计：g=8.58346kN/m
活荷载设计值
由板传来荷载：q=4.8х2=9.6 kN/m
总荷载设计值：p = g + q =8.58346+9.6=18.18346 kN/m
2．计算跨度
边跨：Ln=6000-240-300/2=5610mm
L01= Lnх1.025=5610х1.025=5750 mm
L01=Ln+a/2=5610+240/2=5730 mm
故取较小者L01=5730mm
中跨：L02=6000-300=5700 mm
将计算跨度尺寸标入计算简图中
3．内力计算
跨度差：（5730-5700）/5700=0.52%<10%,按等跨连续梁计算。
（1）. 次梁弯矩计算：
查表9-2得，计算弯矩以下表：

次梁弯矩计算
截面
边跨跨中
离端第二支座
离端第二跨跨中及中间跨跨中
中间支座
弯矩计算系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
（kN·m）
54.274
-54.274
36.923
-42.199
（2）. 次梁简力计算表：
查表9-4得，计算剪力以下表：

次梁剪力计算
截面
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
0.45
0.6
0.55
0.55
（kN）
45.904
61.206
57.005
57.005
3.配筋计算
（1）.次梁正截面抗弯计算：
跨中截面按T形截面计算
hf＇=80 mm，h=500 mm，c=30 mm，a=30+10=40 mm，h0=500-40=460 mm，fc=9.6N/mm2，fy=300N/mm2
翼缘宽度
边跨：bf＇=L01/3=5730/3=1910 mm<b+Sn=200+1780=1980 mm
选择其中较小者：bf＇=1910 mm
中跨：bf＇=L02/3=5700/3=1900 mm<b+Sn=200+1800= mm
选择其中较小者：bf＇=1900 mm
判别T形截面类型：
=9.6х1900х80х(460-80/2)х10-6=612.864 kN·m
KMmax=1.2х54.274=65.1288 kN·m
> KMmax，故次梁跨中截面均按第一类T形截面计算，支座处按矩形截面计算。
次梁正截面承载力计算见下表：
次梁正截面承载力计算
截面
边跨跨中
离端第二支座
离端第二跨跨中及中间跨跨中
中间支座
M/kN·m
54.274
-54.274
36.923
-42.199
b或bf＇
1910
200
1900
200

0.016
0.154
0.011
0.125

0.016
0.169
0.012
0.134
(mm2)
458.29
496.40
322.93
393.21
选配钢筋
314@25
210+214@25
410@25
210+212@25
实际钢筋面积（mm2）
461
463
314
383
其中=x/h0均小于0.35，符合塑性内力重分布条件
表中所选最小配筋面积As=308mm²;
验算最小配筋率 ρ=As/(bh0)=0.33% >ρmin=0.20%满足要求。
（2）．架立钢筋配置
因为梁跨l=6m，所以d不宜小于10mm，考虑经济取最小钢筋直径d=10mm
（3）. 次梁斜截面承载力计算：fc=9.6N/mm2，ft=1.10N/mm²,fyv =210N/mm²
不管是第一类T形截面还是矩形截面：<4（矩形截面=2.3,第一类T截面
=1.9），=184KN均大于V，故截面尺寸满足要求，计算以下表：
次梁斜截面承载力计算
截面
边跨跨中
离端第二支座左侧
离端第二支座右侧
中间支座
V（kN）
45.904
61.206
57.005
57.005
(kN)
184>V
184>V
184>V
184>V
(kN)
59.033>V
59.033<V
59.033>V
59.033>V
配筋方法
结构配筋
计算配箍筋
结构配筋
结构配筋
选择箍筋
双肢箍筋ф6
双肢箍筋ф6
双肢箍筋ф6
双肢箍筋ф6
Asv (mm2)
57
57
57
57
实际钢筋间距s(mm)
300
200
300
300
因为h=500mm,查表4-1知结构配筋时s=300mm;
由计算确定箍筋时=0.0216
选双肢箍筋，因为梁h=500mm,箍筋选ф6，即Asv =57mm²
s==2639mm>300mm，取s=200mm<300mm
表中所选最小配筋面积As=57mm2;
验算最小配筋率 ρ=As/(bхs)=57/（200х200）=0.143%>ρmin=0.125%满足要求。
四.主梁设计
主梁按按弹性理论计算，相关尺寸及计算简图图所表示。

1． 荷载计算

集中恒载设计值：
次梁传输荷载：G=8.58346х6=51.501 kN
次梁传来活载：Q=9.6х6=57.6 kN
均布荷载设计值：
主梁自重: 1.05х25х0.3х（0.7-0.08）=4.883 kN/m
主梁（两侧和底部）抹灰: 1.05х[17х0.015х（0.70-0.08）х2+
17х0.015х0.3]=0.412 kN/m
累计：g=5.295 kN/m
2.计算跨度：
因为b=350 mm>mm
边跨：ln1=6000-240-350/2=5585mm
l01=1.05 ln1 =5864mm
中跨：ln2 =6000-350=5650 mm
l02=1.05 ln2 =5933 mm
将计算跨度尺寸标入计算简图中
3.内力计算：
因为主梁线刚度较柱线刚度大得多，故主梁可视为铰支柱顶上连续梁。
（1）.集中荷载作用下内力计算：
计利用附录8可计算出在集中荷载作用下各跨10等分点截面上最大和最小弯矩值及支座截面最大和最小剪力值，其计算公式为：
；
；
边跨：kN·m
kN·m
中跨：kN·m
kN·m
支座：kN·m
kN·m
系数可依据荷载作用图式，由附录8查得，然后叠加求出荷载作用点处内力值，因为力作用在三分点处，查附录8利用利用内插法得系数叠加以下表：
序号
系数α
系数β
所要计算弯矩截面
支座截面剪力
3.3
5
6.7
B
13.3
15
A支座
B支座左侧
B支座右侧
∑ 1
0.2223
0.1986
0.1329
-0.2628
0.0462
0.0672
0.7372
-1.2628
1.0000
2
0.2656
0.2643
0.2210
-0.1314
-0.1314
-0.1314
0.8686
-1.1314
0.0000
3
-0.0434
-0.0657
-0.0880
-0.1314
0.1776
0.1986
-0.1314
-0.1314
1.0000
4
0.2078
0.1767
0.1036
-0.3066
0.0747
0.1329
0.6934
-1.3066
1.2190
依据以上系数数据可求出多种集中荷载作用图式下每个截面内力值，组合后就可得出各截面最不利内力值，在集中荷载作用下内力计算结果列入下表：

（2）.均布荷载作用下内力计算：
在均布荷载作用下做大弯矩值和最小弯矩值及支座截面最大最小剪力值，可利用附录9和附录6表格计算
计算公式：；
边跨：kN·m
kN
中跨：kN·m
kN
支座：kN·m
kN
均布荷载作用下弯矩计算以下表：
截面
系数
弯矩值（kN·m）
α
3.3
0.077
14.02
5
0.075
13.66
6.7
0.043
7.83
B
-0.100
-18.42
13.3
0.0100
1.87
15
0.025
4.67
均布荷载作用下剪力计算以下表：
项次
荷载简图
剪力（kN）
VA
VB左侧
VB右侧
1

11.90
-17.74
14.96
（3）.最不利内力组合
各个截面最不利内力， 是由集中荷载和均布荷载产生最不利内力相叠加后而得，计算结果以下表：

依据上表弯矩包络图见下图：
剪力包络图可依据上表最大剪力设计值，按作用对应荷载简支梁求出各截面剪力设计值而绘得，见下图：
4.配筋计算：
（1）.正截面抗弯承载力计算：
hf＇=80 mm，h=700 mm，c=30 mm，a=30+10=40 mm，h0=700-40=660 mm ,fc=9.6N/mm2，fy=300N/mm2
跨中截面按T形梁计算,翼板宽度为:
边跨：bf＇= l01/3= 5864/3=1955mm<b+Sn=350+(6000-240-350/2)=5935mm
选择其中较小者：bf＇=1955mm
中跨：bf＇=l02/3=5933/3=1978mm<b+Sn=350+（6000-350）=6000mm
选择其中较小者：bf＇=1978mm
判别T形截面类型：
=9.6х1955х80х(660-80/2)х10-6=893.357 kN·m
KMmax=1.2х170.86=205.032 kN·m
> KMmax，故主梁跨中截面均按第一类T形截面计算，支座处按矩形截面计算。
因为梁和支座整体连接,所以支座B计算弯矩为:
kN·m
主梁正截面承载力计算见下表：

主梁正截面承载计算
截面
边跨跨中
中间支座
中间跨跨中
KM/kN·m
205.032
219.876
111.684
b或bf＇（mm）
1955
300
1978

0.025
0.175
0.014

0.025
0.194
0.014
（mm²）
1048.84
1229.84
567.92
选配钢筋
216+2 20@25
420@25
512@25
实际钢筋面积
(mm2)
1030
1256
565
表中b最大值为0.194<0.85b=0.522（查表3-1）;
表中所选最小配筋面积As=565mm²;
验算最小配筋率 ρ=As/(bh0)=0.28%>ρmin=0.25%满足要求。
（2）．架立钢筋配置
因为梁跨l=6m，所以d不宜小于10mm，考虑经济取最小钢筋直径d=10mm
（3）．箍筋及其拉筋配置
hw=660-80=580mm>450mm，为了预防因为温度变形及混凝土收缩等原因使梁中不产生竖向裂缝在梁两侧应沿高度设置纵向结构钢筋，称为“腰筋”每侧纵向结构钢筋截面面积不应小于腹板截面面积bhw0.1%（0.1%bhw=174mm²），且其间距不宜大于200mm，故每侧部署两根ф12腰筋，其面积为226.2mm²。
(4).主梁斜截面承载力计算：
fc=9.6N/mm2，ft=1.10N/mm²,fyv =210N/mm²
不管是第一类T形截面还是矩形截面：<4（矩形截面=2.2,第一类T截面
=1.9），=396KN均大于V，故截面尺寸满足要求，计算以下表：
主梁斜截面承载力计算
截面
支座A
支座Bl
支座Br
V（kN）
99.9
158.04
136.67
(kN)
396>V
396>V
396>V
(kN)
127.05>V
127.05<V
127.05<V
配筋方法
结构配筋
计算配箍筋
计算配箍筋
选择箍筋
双肢箍筋ф10
双肢箍筋ф10
双肢箍筋ф10
Asv (mm2)
157
157
157
（mm）
765.45
188.90
261.23
实际箍筋间距S(mm)
250
250
250
(kN)
185.38>V
185.38>V
185.38>V
实际钢筋面积(mm2)
157
157
157
因为h=700mm,查表4-1知结构配筋时s=350mm;
因为验算最小配筋率 ρ=As/(bхs)=157/（300х350）=0.149%>ρmin=0.15%不满足要求，故s=300mm，满足要求。
支座B左侧由计算确定箍筋时=0.215
选双肢箍筋，因为梁h=700mm,箍筋选ф8，即Asv =101mm²
s==730mm>250mm，取s=200mm<250mm
支座B左侧由计算确定箍筋时=0.067
选双肢箍筋，因为梁h=700mm,箍筋选ф8，即Asv =101mm²
s==2343mm>250mm，取s=200mm<250mm
表中所选最小配筋面积As=157mm2;
验算最小配筋率 ρ=As/(bхs)=157/（300х250）=0.209%>ρmin=0.15%满足要求。
五．配筋图
（1）.板配筋图
（2）、次梁配筋图
（3）.主梁配筋图
钢筋型式图