水工鋼混課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　整體式單向板肋梁樓蓋課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的和作用</b></p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的深入理解，如:結(jié)構(gòu)平面布置；單向板肋梁樓蓋的傳力路徑；計(jì)算方法的選用；計(jì)算簡(jiǎn)圖的選??；配筋計(jì)算及構(gòu)造要求；施工圖的繪制等。了解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般內(nèi)容和程序。使學(xué)生受到工程技術(shù)人員所必須初步的、綜合運(yùn)用所學(xué)

2、知識(shí)的訓(xùn)練，并相應(yīng)提高理論分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析及撰寫(xiě)計(jì)算書(shū)、說(shuō)明書(shū)的能力。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料</b></p><p>　　某碼頭前方三層工業(yè)廠房（層高3.6m），擬采用整體式單向板肋梁樓蓋，結(jié)構(gòu)平面及柱網(wǎng)尺寸如圖1所示（樓梯間在此平面外）；車(chē)間類(lèi)別為儀器儀表車(chē)間、較大型儀器倉(cāng)庫(kù)（樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為7.0KN/m2）;柱網(wǎng)尺寸為

3、：Lx=6900mm，Ly=6000mm；車(chē)間內(nèi)無(wú)侵蝕性介質(zhì)，環(huán)境類(lèi)別為一類(lèi)；建筑物四周為承重磚墻（370mm厚，其中內(nèi)墻：120mm，外墻：250mm），中間有鋼筋混凝土柱，截面尺寸為350x350mm2；水工建筑物的安全級(jí)別為II級(jí)。</p><p>　　樓面構(gòu)造：20厚水泥砂漿地面，現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，15厚的混合砂漿天花抹面。水泥砂漿=20KN/m3，鋼筋混凝土=25KN/m3，混合砂漿=17KN/m3。&

4、lt;/p><p>　　荷載：恒載分項(xiàng)系數(shù)為1.05，活荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2。</p><p>　　儀器儀表車(chē)間，較大型儀器倉(cāng)庫(kù)樓面均布活荷載中，板、次梁、主梁荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為7.0KN/mm2、7.0KN/mm2、6.0KN/mm2。</p><p>　　材料：混凝土采用C25（柱采用C30）； 鋼筋：柱、主梁、次梁，受力鋼筋均采用HRB335級(jí)鋼筋，其他（指板的受力

5、筋、分布筋，梁、柱的箍筋、構(gòu)造鋼筋等）均采用HPB235級(jí)鋼筋。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　　結(jié)構(gòu)平面布置</b></p><p>　　主梁沿橫向布置，次梁沿縱向布置，主梁的跨度為6.9m，次梁的跨度為6m,主梁毎跨內(nèi)布置兩根次梁，板的跨度為2.3m,L01/L02=6/2.3

6、=2.61,按單向板設(shè)計(jì)。</p><p>　　按跨高比條件，要求板厚h≥2300/40=57.5,在一般建筑中，板的厚度為80～120mm，取板的厚度h=90mm。</p><p>　　次梁截面高度應(yīng)滿(mǎn)足h=Ly/18～Ly/12=6000/18～6000/12=333～500mm,取h=450mm,截面寬度b=200mm。</p><p>　　主梁的截面高度應(yīng)滿(mǎn)

7、足h=Lx/15～LX/10=6900/15～6900/10=460～690mm,取h=650mm,截面寬度取為b=300mm。</p><p>　　2．單向板肋梁樓蓋的傳力路徑：板——次梁——主梁——柱——基礎(chǔ)</p><p><b>　　3．板的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)塑性?xún)?nèi)力重分布方法計(jì)算，取1m寬板帶為計(jì)算單元。已知前述，

8、軸線(xiàn)①～②、⑤～⑥的板屬于端區(qū)單向板；軸線(xiàn)②～⑤的板屬于中間區(qū)格單向板。</p><p><b>　　荷載的計(jì)算</b></p><p>　　20厚的水泥砂漿地面： 20KN/m3×0.02 = 0.4KN/m2</p><p>　　90厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板： 25KN/m3×0.09= 2.25KN/m2 <

9、;/p><p>　　15厚的混合砂漿天花抹面： 17KN/m3×0.015 = 0.255KN/m2 </p><p>　　恒載設(shè)計(jì)值： g=（0.4+2.25+0.255）×1.05 = 3.05KN/m2</p><p>　　活載設(shè)計(jì)值： q= 7.0×1.2 = 8.4KN/m2</p><p>　　荷載設(shè)計(jì)

10、值： g+q = 11.45KN/m2</p><p><b>　　確定板的計(jì)算簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　次梁截面為200mm×450mm，板在墻上的支承長(zhǎng)度為a=120mm。按塑性?xún)?nèi)力重分布設(shè)計(jì)，板的計(jì)算跨度：</p><p>　　邊跨：l0=ln+h/2=2300-100-120+90/2=2125mm<ln+a/2

11、=2140mm，</p><p>　　取l0=2125mm</p><p>　　中間跨：l0=2300-200=2100mm</p><p>　　因跨度差（2020-2000）/2000=1.0%<10%，故可按等跨連續(xù)板計(jì)算。</p><p>　　取1m寬板帶作為計(jì)算單元，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖。</p><p>&l

12、t;b>　　彎矩設(shè)計(jì)值</b></p><p><b>　　板的彎矩計(jì)算</b></p><p>　　以上是對(duì)端區(qū)單向板而言的，對(duì)于中間區(qū)格單向板，考慮起拱作用，其Mc和M2 應(yīng)乘以0.8，分別為：</p><p>　　Mc=0.8×(-3.61)=-2.89KN·m；M2=0.8×3.16=2.

13、53KN·m</p><p>　　正截面受彎承載力計(jì)算</p><p>　　環(huán)境類(lèi)別一級(jí)，板的最小保護(hù)層厚度c=20mm。板厚90mm，h0=90-25=65mm；板寬b=1000mm。C25混凝土，fc=11.9N/mm2；HPB235鋼筋，fy=210N/mm2。板配筋如下表：</p><p>　　板的常用配筋率范圍是0.4%～08%，計(jì)算結(jié)果表明，各

14、截面的配筋率基本滿(mǎn)足配筋率的要求，且各截面的ξ≤0.35，符合塑性?xún)?nèi)力重分布的原則。</p><p>　　(5)確定各種構(gòu)造鋼筋：</p><p><b>　　1）分布鋼筋</b></p><p>　　按構(gòu)造規(guī)定，單位長(zhǎng)度上分布鋼筋的截面面積不宜小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15%，且不宜小于該方向板截面面積的0.15%；分布鋼筋的間距不宜大

15、于，直徑不宜小于；選用φ6@200，AS=141mm2</p><p><b>　　2）板邊構(gòu)造鋼筋</b></p><p>　　因?yàn)楝F(xiàn)澆混凝土板周邊嵌固于砌體墻中，其上部與板邊垂直的構(gòu)造鋼筋深入板內(nèi)的長(zhǎng)度，從墻邊算起不小于板邊計(jì)算跨度的，即l0/7=2125/7=304mm，直徑不宜小于，間距不宜大于。同時(shí)單位長(zhǎng)度上構(gòu)造鋼筋的截面面積不小于受力方向受力筋面積的，選用

16、，延伸長(zhǎng)度取310mm。</p><p><b>　　3）板角構(gòu)造鋼筋</b></p><p>　　在兩邊嵌固于腔內(nèi)的板角部分，應(yīng)配置雙向上部構(gòu)造鋼筋，該鋼筋深入板內(nèi)的長(zhǎng)度，從墻邊算起不小于計(jì)算跨度的，即l0/4=2125/4=531mm，延伸長(zhǎng)度取。</p><p>　　4）垂直于主梁的上部構(gòu)造鋼筋</p><p>　

17、　直徑不宜小于，間距不大于。其單位長(zhǎng)度內(nèi)的總截面面積不宜小于板中單位長(zhǎng)度內(nèi)受力鋼筋截面面積的。該鋼筋伸過(guò)主梁邊緣的長(zhǎng)度不宜小于。，選用，l0/4=2125/4=531mm，延伸長(zhǎng)度取。</p><p>　　5) 板中鋼筋的錨固長(zhǎng)度</p><p>　　板中下部縱向受力鋼筋伸入伸入支座的錨固長(zhǎng)度不小于， 取。 </p><p>　　(5)繪制板的配

18、筋示意圖：</p><p>　　采用彎起式筋,詳見(jiàn)板的配筋圖.</p><p><b>　　4、次梁設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　荷載設(shè)計(jì)值</b></p><p>　　板傳來(lái)永久荷載： 3.05×2.3=7.02KN/m</p><p>　　次梁自重：

19、 0.2×（0.45-0.09）×25×1.05=1.89KN/m</p><p>　　次梁粉刷： 0.015×(0.45-0.09) ×2×17×1.05=0.19KN/m</p><p>　　恒載設(shè)計(jì)值：g=7.02+1.89+0.19=9.1KN/m</p><p>　　活載設(shè)計(jì)值：q=

20、8.4×2.3=19.32KN/m</p><p>　　荷載設(shè)計(jì)值：g+q=28.42KN/m</p><p><b>　　(2) 計(jì)算簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　次梁在磚墻上的支撐長(zhǎng)度為240mm。主梁截面為300mm×650mm。</p><p><b>　　計(jì)算跨度：</

21、b></p><p>　　邊跨：l0=ln+a/2=6000-120-300/2+240/2=5850mm<1.025ln=1.025×</p><p>　　5730=5873mm；取l0=5850mm</p><p>　　中間跨：l0=ln=6000-300=5700mm</p><p>　　因跨度相差小于10%，可按

22、等跨連續(xù)梁計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖。</p><p><b>　?。?）內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　由可計(jì)算出、、、，計(jì)算結(jié)果如下表：</p><p>　　由可計(jì)算出、、、，計(jì)算結(jié)果如下表：</p><p><b>　?。?）承載力計(jì)算</b></p><p>　　1）

23、正截面受彎承載力 </p><p>　　次梁跨中按T形截面計(jì)算， 其翼緣寬度 </p><p>　　邊跨：=L0/3=5850/3=1950mm<b+sn=200+2300=2500mm，故取=1950mm。</p><p>　　中間跨：=L0/3=5700/3=1900mm</p><p>　　環(huán)境類(lèi)別為一類(lèi)，梁的最小保護(hù)層厚度c=3

24、0mm。h0=450-40=410mm，=90mm。 </p><p>　　判定T形截面類(lèi)型： </p><p>　　?c（ h0-/2）=11.9×1900×90×（410-90/2）=743KN·m</p><p>　　>KM1=1.2×88.42=106.10KN·m（邊跨跨中）</p&g

25、t;<p>　　>KM2=1.2 ×57.71=69.25KN·m （離端第二跨跨中）</p><p>　　故各跨中截面屬于第一類(lèi)T形截面。</p><p>　　支座截面按矩形截面計(jì)算，支座B按布置兩排縱筋考慮,h0=450-65=385mm,其他支座按一排縱筋考慮，h0=450-40=410mm。</p><p>　　C25

26、混凝土，?c=11.9N/mm2，HRB335鋼筋，?y= 300N/mm2,箍筋采用HPB235鋼，?yv=210N/mm2。</p><p>　　次梁正截面承載力計(jì)算</p><p>　　計(jì)算結(jié)果表明，支座截面的絕大部分小于0.35，符合塑性?xún)?nèi)力重分布的原則；配筋率：對(duì)于矩形梁為0.6%～1.5%，T形截面梁為0.9%～1.8%（相對(duì)肋梁來(lái)講），故上述數(shù)值基本符合配筋率要求。</

27、p><p>　　2）斜截面受剪承載力</p><p>　　hw=h0- h＇f =410-90=320mm, hw/b=320/200=1.6<4。</p><p>　　彎矩調(diào)幅時(shí)要求的配筋率下限為：0.3ft/fyv=0.3ⅹ1.27/210=0.18%，實(shí)際配筋率ρsv=Asv/(bS)=101/(200ⅹ150)=0.34%>0.18%，滿(mǎn)足要求。

28、 </p><p>　　調(diào)幅后受剪承載力應(yīng)加強(qiáng)，梁支座邊至支座邊1.05h0 的區(qū)段的箍筋間距減20%，故調(diào)整箍筋間距S=208.3/1.2=173.4,最后取箍筋間距為170mm，為方便施工，沿梁長(zhǎng)不變。 </p><p>　　(5) 繪制次梁的配筋示意圖： </p><p><b>　　5、主梁設(shè)計(jì)</b></p&

29、gt;<p>　　主梁按彈性理論計(jì)算，主梁與柱子線(xiàn)剛度之比很大，主梁按連續(xù)梁計(jì)算。</p><p>　　柱高H=3.6mm，柱截面尺寸為350mmx350mm.主梁的有關(guān)尺寸及支撐情況如下圖所示。</p><p><b>　　荷載設(shè)計(jì)值</b></p><p>　　次梁傳來(lái)的永久荷載：9.39×6=56.34KN<

30、/p><p>　　主梁自重（含粉刷）： [(0.65-0.09) ×0.3×2.3×25+(0.65-0.09) ×0.015×2×2.3×17] ×1.05=10.83KN</p><p>　　恒載設(shè)計(jì)值：G=56.34+10.83=67.17KN</p><p>　　活載設(shè)計(jì)值：Q=1.

31、2=99.36KN</p><p><b>　　計(jì)算簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　主梁按連續(xù)梁計(jì)算，端部支承在磚墻上，支撐長(zhǎng)度為360mm；中間支承在350×350mm的混凝土柱上。其計(jì)算跨度：</p><p>　　邊跨：ln=6900-350/2-120=6605mm；</p><p>　　lc=6900

32、mm,b=350mm>0.05lc=0.05×6900=345mm,</p><p>　　取l0=1.05ln=1.05×6605=6935mm=6.935m,</p><p>　　中跨：ln=6900-350=6550mm,</p><p>　　l0=1.05ln=1.05×6550=6878mm=6.878m, </p&

33、gt;<p>　　平均跨度:(6.935+6.878)/2=6.906m (計(jì)算支座彎矩用)</p><p>　　因跨度相差不超過(guò)10%，可按等跨梁計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：</p><p>　　（3）內(nèi)力計(jì)算:由彎矩及剪力系數(shù)計(jì)算主力按彎矩與剪力。</p><p>　　M=1Gl0+2Ql0 V=1G+2Q</p>

34、<p>　　邊跨：Gl0=67.17</p><p>　　Ql0=99.36 </p><p>　　中間跨：Gl0=67.17</p><p><b>　　Ql0=99.36</b></p><p>　　平均跨：Gl0=67.17</p><p>　　

35、Ql0=99.36 </p><p>　　最不利內(nèi)力組合分別見(jiàn)下表：</p><p>　　彎矩包絡(luò)圖和剪力包絡(luò)圖如下：</p><p><b>　?。?）承載力計(jì)算</b></p><p>　　1）正截面受彎承載力</p><p>　　跨中按T形截面計(jì)算，其翼緣計(jì)算寬度為，</p>

36、;<p>　　邊跨：=L0/3=6935/3=2311.7mm<b+sn=300+5730=6030mm，故取=2311.7mm。</p><p>　　中間跨：=L0/3=6878/3=2292.7mm<b+sn=300+5700=6000mm，故取=2292.7mm。</p><p>　　梁高h(yuǎn)=650mm, h0=650-40=610mm, f=90mm

37、,</p><p>　　?c（ h0-/2）=11.9×2262.7×90×（610-90/2）=1369.19KN·m</p><p>　　>KM1=1.2×312.95=375.54KN·m（邊跨跨中）</p><p>　　>KM2=1.2 ×167.58=201.10KN

38、3;m （離端第二跨跨中）</p><p>　　故各跨中截面屬于第一類(lèi)T形截面。</p><p>　　支座截面按矩形截面計(jì)算，支座B按布置兩排縱筋考慮,h0=650-80=570mm,其他支座按一排縱筋考慮，h0=650-40=610mm。</p><p><b>　　正截面配筋計(jì)算</b></p><p>　　2)斜截

39、面受剪承載力計(jì)算</p><p>　　hw=h0-h＇f=570-90=480mm, hw/b=480/200=2.4<4。</p><p><b>　　斜截面配筋計(jì)算</b></p><p>　　主梁剪力圖呈矩形，在B截面左邊的2.3m范圍內(nèi)布置彎起鋼筋才能覆蓋此最大剪力區(qū)段，現(xiàn)分2批彎起第一跨跨中的25鋼；又考慮支座A可能產(chǎn)生負(fù)彎矩，

40、仍彎起225鋼筋。</p><p><b>　　(5)主梁吊筋計(jì)算</b></p><p>　　由次梁傳至主梁的全部集中力為G+Q=54.6+99.36=153.96KN</p><p>　　AS===622.2mm2</p><p>　　選配220，As=628mm2。</p><p>　　（6

41、）繪制次梁的配筋示意圖： </p><p><b>　　6、柱的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?）荷載</b></p><p>　　屋面：三氈四油坊水層：0.4KN/m2</p><p>　　2cm水泥砂漿找平層：0.02×20=0.4KN/m2</p>&l

42、t;p>　　15cm爐渣找坡(平均)層：0.15×10=1.5KN/m2</p><p>　　12cm水泥珍珠巖保溫層：0.12×4=0.48KN/m2 </p><p>　　一氈二油隔氣層：0.30KN/m2</p><p>　　80mm鋼筋混凝土屋面板：0.08×25=2.0KN/m2</p><p>

43、　　15mm混合砂漿天花抹面：0.015×20=0.3KN/m2</p><p>　　合計(jì)：5.38KN/m2 故：</p><p>　　屋面：恒載設(shè)計(jì)值：5.65KN/m2 板：恒載設(shè)計(jì)值：3.05KN/m2 </p><p>　　活載設(shè)計(jì)值：3.0KN/m2活載設(shè)計(jì)值：8.4KN/m2</p><p>　　次梁：

44、恒載設(shè)計(jì)值：2.08KN/m主梁：恒載設(shè)計(jì)值：32.49KN</p><p>　　活載設(shè)計(jì)值：8.4KN/m2活載設(shè)計(jì)值：7.2KN/m2</p><p>　　柱自重：0.35×0.35×3.6×25=11.025KN</p><p>　　注：經(jīng)分析，柱的承重范圍為6.9m×6.0m的矩形截面。 </p>&l

45、t;p>　　總恒載設(shè)計(jì)值:G=11.025×3+5.65×6.0×6.9+3.05×6.0×6.9×2+2.08×6.0×9+32.49×3=729.32KN</p><p>　　總活載設(shè)計(jì)值:Q=3×6.0×6.9+8.4×6.0×6.9×2=819.72KN<

46、/p><p><b>　?。?）柱的配筋計(jì)算</b></p><p>　　已知：柱采用C30混凝土，?c=14.3N/mm2；HRB335鋼筋，?y＇=300</p><p>　　N/mm2；取K=1.20；b=350mm。</p><p>　　計(jì)算：該柱的軸向壓力設(shè)計(jì)值為：</p><p>　　N=

47、G+Q=729.32+819.72=1549.04KN</p><p>　　柱的兩端固定，故L0=0.7L=0.7×3600=2520mm</p><p>　　L0/b=2520/350=7.2<8；故φ=1</p><p>　　A’s=(KN-φ?cA)/ φ?’y=(1.20×1549.04×1000-14.3×35

48、02)/300</p><p><b>　　=357mm2</b></p><p>　　配筋率：ρ’= A’s/A=357/3502=0.29%<ρmin=0.6%,故按最小配筋率配置鋼筋。A’s=ρminA=0.6%×3502=735 mm2</p><p>　　選用418鋼筋（A’s=1017mm2），排列于柱子四角。箍筋選

49、</p><p><b>　　用Φ8@250。 </b></p><p><b>　　繪制柱的配筋圖：</b></p><p><b>　　柱的配筋圖</b></p><p>　　7. 由下表可得，一層樓蓋鋼筋用量為9121.86 kg。</p><p>

50、;　　一層樓蓋混凝土用量：</p><p>　　板：6.9×3×6×5×0.09×25/9.8=142.58噸</p><p>　　次梁：（6×5-0.24+0.48）×0.2×0.36×25×8/9.8-0.3×0.36×0.2×32×25/9.8=

51、42.67噸</p><p>　　主梁：（6.9×3-0.24+0.72）×0.56×0.3×25×4/9.8=36.31噸 </p><p>　　共計(jì)：142.58+42.67+36.31=221.56噸</p><p><b>　　板鋼筋表</b></p><p>&