水工钢筋混凝土结构课程设计指导.doc

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1、水工钢筋混凝土结构课程设计指导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楼盖，结构布置如图9-16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/m2；(3)楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面（比重为20kN/m3），板底及梁用15mm厚混合砂浆粉底（比重为17kN/m3）；(4)混凝土强度等级C20；主梁和次梁的主筋采用级钢筋，其余均采用级钢筋。2初拟构件尺寸及确定系数板的跨度为2.0m，厚80mm；次梁的跨度为6.0m，截面尺寸为200450mm；主梁的跨度为6.0m，截面尺寸为300600mm；承重墙A、D轴线厚为2

2、40mm，1、6轴线厚为370mm。该厂房为3级水工建筑物，查表可知结构安全级别为级，结构重要性系数为01.0，设计状况属持久状况，设计状况系数取为1.0。3板的设计（1）计算简图。板为9跨连续板，其结构尺寸见图9-17（a），为了便于用表格计算，计算简图按5跨考虑，如图9-17(b)所示。计算跨度：边跨，所以l0=1.92m中间跨=2.0m（2）荷载计算。取1m板宽进行计算恒荷载：板自重0.08125=2.0kN/m20mm厚抹面0.02120=0.4kN/m15mm厚抹底 0.015117=0.255kN/m标准值gk=2.655kN/m设计值g=Ggk=1.052.655=2.79kN/

3、m活荷载：标准值qk=6.01=6.0kN/m 设计值q=Qqk=1.26.0=7.2kN/m考虑到次梁对板的转动约束，折算荷载为 g=g+q/2=2.79+7.21/2=6.39kN/m q=q/2=7.21/2=3.6kN/m(3)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%，可采用等跨表格计算。查附录五，弯矩计算值为跨中弯矩：边跨M1=0.07816.391.922+0.13.61.922=3.17kN.m中间跨M2=0.03316.3922+0.07873.622=1.98kN.m M3=0.04626.3922+0.08553.622=2.41kN.m支座弯矩：

4、支座边缘弯矩：（4）配筋计算。板厚为80mm厚，h0取为60mm，混凝土C20，查表fc=9.6N/mm2;级钢筋，fy=210N/mm2；钢筋混凝土结构，结构系数d1.2。配筋计算见表91。表91板配筋计算表截面1B2C3弯矩计算值M（106N.mm）3.173.221.982.622.41弯矩设计值0M（106N.mm）3.173.221.982.622.410.1060.1070.0660.0870.080.1120.1130.0680.0910.083320323194260237选用钢筋（mm2）8150(335)8150 (335)6140(202)8190(265)6120(23

5、6) (5)板配筋详图。在板的配筋详图（图9-23）中，除按计算配置受力钢筋外，尚应设置下列构造钢筋：分布钢筋：按规定选用6200；板面附加钢筋：按规定选6200，设置于主梁顶部和墙边；墙角附加钢筋：按规定选6200，双向配置于四个墙角的板面。4次梁设计（1）计算简图。次梁为5跨连续梁，其结构尺寸见图918（a），计算简图见图9-18(b)。计算跨度：边跨则中间跨（2）荷载计算。计算单元见图9-19。恒荷载：板传来2.6552=5.31kN/m梁自重0.2（0.450.08）25=1.85kN/m标准值gk=7.16kN/m设计值g=Ggk=1.057.16=7.52kN/m活荷载：标准值qk

6、=6.02.0=12kN/m设计值q=0qk=1.212.0=14.4kN/m考虑到主梁对次梁的转动约束，折算荷载为: g=g+q/4=7.52+14.41/4=11.12kN/m q=(3/4)q=3/414.4=10.8kN/m(3)内力计算。查附表：弯矩计算值为剪力计算值为弯矩：跨中弯矩 支座弯矩 支座边缘弯矩剪力：计算跨度取净跨度：边跨l0=5.73m，中间跨l0=5.7m（4）配筋计算。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=450mm，肋宽b=200mm，翼缘高度hf=80mm，截面有效高度h0=415mm混凝土的强度等级C20，fc=9.6N/mm2；受力

7、钢筋为级钢筋，fy=300N/mm2；结构系数d=1.2。跨中T形截面类型判别：翼缘宽度属于第一类T形截面。正截面配筋计算见表92。表92正截面配筋计算表截面1B2C3弯矩计算值M（106N.mm）70.178.4443.8564.9251.74弯矩设计值0M（106N.mm）70.178.4443.8564.9251.74bh02fc或bfh02fc(106N.mm）344534434453443445或0.0250.2850.0150.2260.0180.0250.3280.0150.2600.018或643873402696482选用钢筋（mm2）318(763)318+114(917)

8、314(461)118+314 (716)218+114(663)斜截面承载力计算截面尺寸验算： 说明截面尺寸满足要求。对于第一跨梁按剪力76.58kN计算, 对于第二跨梁按剪力70.15kN计算,对于第三跨梁按剪力68.07kN计算,因此，需进行斜截面受剪承载力计算。横向钢筋计算：设箍筋选用6150双肢箍筋配箍率 符合级钢筋配箍率的规定。满足斜截面承载力要求。全次梁箍筋选用6150双肢箍筋。（5）次梁配筋详图。次梁的配筋及构造见图9-24。跨中纵向受力钢筋按构造要求选用3根，其中2根设于梁角兼作架立钢筋，1根在支座弯起作为负弯矩钢筋并增强斜截面的受剪承载力。支座负弯矩钢筋的截断位置参照图91

9、4确定，角点处钢筋截断后另设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9-20(a)。梁两端搁置在砖墙上，中部由300300mm截面的柱支承，因梁的线刚度与柱的线刚度之比大于5，可视为中部铰支的3跨连续梁，计算简图见图920（b）。计算跨度：边跨中间跨（2）荷载计算。恒荷载：次梁传来的集中荷载 主梁自重（化为集中荷载）0.30.62.025=9kN标准值Gk=49.81kN设计值G=GGk=1.0549.81=52.3kN活荷载：标准值Qk=6.02.06=72kN设计值Q=QQk=1.272=86.4kN(3)内力计算。查附表弯矩计算值为剪力计算值为荷载

10、作用点及最不利位置见图9-21。弯矩：跨中弯矩M1=（0.24452.30.28986.4）6=226.38kN.m M2=（0.06752.30.286.4）6=124.7kN.m支座弯矩MB=(0.26752.30.31186.4）6=245kN.m 支座边缘弯矩剪力：VA=0.73352.30.86686.4=113.16kNVBl=-(1.26752.31.31186.4)=-179.53kNVBr=1.052.31.22286.4=157.88kN主梁的内力包络图如图9-22所示。（4）配筋计算。纵向钢筋：受力钢筋为级，fy=300N/mm2,混凝土强度等级C20，fc=9.6N/m

11、m2,结构系数d=1.2。跨中：按T形截面计算，钢筋布置为一排，h0=h-35=565mm翼缘宽度：属于第一类T形截面。支座：按矩形截面进行计算，肋宽b=300mm,钢筋按两排布置，则h0=h-80=520mm主梁正截面配筋计算见表9-3。表9-3主梁正截面配筋计算截面1B2弯矩计算值M（106N.mm）226.38224.2124.7弯矩设计值0M（106N.mm）226.38224.2124.7 bh02fc或bfh02fc (106N.mm）63858116385或0.0430.3320.0230.0440.4200.023或16042114838选用钢筋（mm2）425(1964)32

12、2+225(2122)325(1473)注：a:Asminbh0=0.15%300565=254mm2； b:支座0.420b=0.544。横向钢筋计算：截面尺寸验算： hw/b=(520-80)/300=1.474.0说明截面尺寸满足要求。故支座处截面需按计算配置横向钢筋。设箍筋选用8170双肢箍筋配箍率符合级钢筋配箍率的规定。故B支座处左边需设弯起钢筋。第一排弯起钢筋（弯起角度450）计算：第一排弯起125（491mm2），满足要求。第一排弯起钢筋起弯点离支座的距离为：s1haa,s1=100mmsmax，则s1haa1006008035585mm，该截面上剪力设计值为V2179.53kN，也应弯起125（491mm2）。第二排钢筋起弯点处的剪力V340.83kN,故不需再弯起钢筋。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，也可各弯起125（491mm2）。附加横向钢筋：次梁传来集中力F=（GQ）=（52.386.4）=138.7kN在集中荷载位置设附加吊筋，弯起角450，则选用225（982mm2）。（5）主梁配筋详图。主梁的配筋及构造见图925。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。