水工钢筋混凝土结构学课程设计任务书精品文档7页

水工钢筋混凝土结构学课程设计任务书
一、课程设计目的和任务
技能训练：
1、使学生对水工钢筋混凝土结构设计过程有更加深入的理解；
2、增强学生使用水工钢筋混凝土结构设计规范的意识；
3、提高学生收集相关设计资料的能力；
4、使学生进一步掌握水工钢筋混凝土结构设计的原则、步骤及方法；
5、提高学生的工程制图能力。

通专结合点：
1、通过分组共同完成设计任务提升团结协作能力；
2、训练学生使用设计规范的能力；
3、训练学生搜集参考资料、利用资料的能力；
4、通过编写课程设计计算书训练学生计算能力与写作能力；
5、通过出配筋图训练学生绘图、识图的能力；
6、提高学生分析问题和解决问题的能力。

二、课程设计题目
水电站厂房肋形楼盖设计
三、课程设计内容
1、结构平面布置：柱网、主梁、次梁及板的布置
2、板的强度计算（按弹性理论计算）
3、次梁强度计算（按塑性理论计算）
4、主梁强度、刚度、裂缝宽度计算（按弹性理论计算）
5、绘制结构施工图
（1）、结构平面布置图（1：100）
（2）、板的配筋图（1：50）
（3）、次梁的配筋图（1：30；1：20）
（4）、主梁的配筋图（1：30；1：20）及弯矩M、剪力V 的包络图
（5）、钢筋明细表及图纸说明
四、基本资料
1、题号:40
2、某水力发电站生产副厂房采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，其平面尺寸为L1 ×L2（见图一及表一）,生产车间的四周外墙均为37 承重砖墙。

3、荷载
（1）、楼面活荷载，单位为kN/ m2（见表一）
（2）、楼面面层：水磨石地面0.65 kN / m2
（3）、楼盖自重：钢筋混凝土容重γ=25 kN/ m3
（4）、平顶粉刷：0.25 kN / m2
4、材料及设计参数
（1）、混凝土：C25
（2）、钢筋：主梁及次梁纵向受力筋用Ⅱ级钢筋，
板内及梁内的其它钢筋可以采用Ⅰ级。

（3）、构件安全系数K取 1.2，设计状况取持久状况、环境类别为一类。

图一厂房平面尺寸
表 1 荷载及题号
五、时间安排
1 搜集资料和分析资料 2学时
2 结构平面布置 1 学时
3 结构荷载计算
4 学时 4 结构内力计算
5 学时 5 结构配筋计算 8 学时
6 设计说明书和配筋图 10 学时 合计 30 学时
六、主要参考资料
① 水工混凝土结构设计规范（SLT191-2019） ② 水工建筑物荷载设计规范 （DL5077-2009） ③ 水工钢筋混凝土结构学 教材 ④ 建筑结构静力计算手册 ⑤ 混凝土结构构造手册
水电站厂房现浇肋形楼盖课程设计
一、平面结构布置
柱网及梁格布置应根据建筑物使用要求确定，因本厂房在使用上无特殊要求，故结构布置应满足实用经济的原则，并注意以下问题。

1、柱网布置可为正方形或长方形。

2、板跨一般为1.5～2.8m ，次梁跨度一般是4.0～6.0m ，主梁跨度则为5.0～8.0m ，同时宜为板跨的 3 倍（二道次梁）。

板跨为2.08m ，次梁跨度为6.9m ，主梁跨度为6..25m
3、对于板、次梁和主梁，实际上不宜得到完全相同的计算跨度，故可将中间各跨布置成等跨，而两边跨可布置得稍小些，但跨差不得超过 10%。

二、板的设计（按弹性理论计算） 1、板、次梁、主梁的截面尺寸确定
板厚 h B ≥80mm ，（一般取在 h l 401～l 30
1
之间）。

取h B =100mm 次梁 h c =(121 ～181)L ，b =(21 ～31
)h c 。

取h c =400mm ，b=200mm
主梁 h z =(81～141)L ，b=(21～ 3
1
)h z 。

取h z =500mm ，b=300mm
2、板的计算简图：
图 1 板计算简图
板为多跨连续板，对于跨数超过五跨的等截面连续板，其各跨受荷相同，且跨 差不超过 10%时，均可按五跨等跨度连续板计算。

当按弹性理论计算时，其计算跨度： 中跨： b ≤0.1 c ，取 l 0=l c =2080mm
边跨： h B ≤a ，取l 0=l n +0.5(h B +b)=2030mm ，跨差<10%，按照等跨计算 3、荷载计算：
取 1m 宽板带计算：
面层 水磨石每平方米重×1 = 0.65 kN /m
板自重 板厚×γ×1 = 2.5 kN /m
第 3 页
平顶粉刷 每平方米重×1 = 0.25 kN /m 恒载标准值：g k = ∑ = 3.4 kN /m 活载标准值：q k =标准值×1 = 2.0 kN /m 恒载设计值： m kN g g k G /57.34.305.1=⨯==γ 活载设计值： m kN q q k Q /4.20.22.1=⨯==γ 设计值总值： =+k Q k G q g γγ 5.97kN/m
4、内力计算
按弹性理论计算，由于边垮与中跨的跨度相差不到 10%，可采用等跨表格计 算。

查《水工钢筋混凝土结构学》附录六表 4 可得： 5注意：此时要考虑活荷载不利布置分别求出
跨中弯矩：边跨: M 1 =2.138kNm 中间跨: M 2=1.328kNm 、 M 3 =1.602kNm 支座弯矩： M B =-2.739kNm 、 M C =-2.373kNm
支座边缘弯矩： '=-=b V M M B B B 2
1'
-2.166kNm ，=-=b V M M C C c 2
1'
-1.795kNm 5、配筋计算：
根据各跨跨中及支座弯矩可列表计算如下：
表 1 板配筋计算表
截面 1 B 2 C 3 M(kN.m)
2.138 -2.166 1.328 -1.795 1.602 20
bh f C
5.831⨯710 5.831⨯710 5.831⨯710 5.831⨯710 5.831⨯710 2
0bh f KM C s =
α 0.044 0.0446 0.0273 0.0369 0.033 )
(211b s ξαξ≤--=
0.045
0.0456
0.0277
0.0376
0.0338
ξγ5.01-=s
0.977 0.977 0.986 0.981 0.983 0/h f KM A y s S γ=
179
181
110
149
133
选钢筋 8φ@200
8φ@200
6φ@200
8φ@200
6φ@200
配筋率
满足最小配筋率要求
位于次梁内跨上的板带，其内区格四周与梁整体连接，故其中间跨的跨中截面（M 2、M 3）和中间支座（M C ）计算弯矩可以减少 20%，其他截面则不予以减少。

为了便于施工，在同一板中，钢筋直径的种类不宜超过两种，并注意相邻两跨跨中及支座钢筋宜取相同的间距或整数倍（弯起式配筋） 6、确定各种构造钢筋：
包括分布筋6φ@250、嵌入墙内的板面附加钢筋8φ@200，垂直于主梁的板面附加钢筋8φ@200。

7、绘制板的配筋示意图： 可用弯起式或分离式配筋。

三、次梁设计（按塑性内力重分布计算）： 1、确定计算跨度及计算简图。

图 2 次梁计算简图
当按塑性内力重分布计算时，其计算跨度： 中跨： l 0 = ln=6750mm 2、荷载计算：
由板传来： 板恒载×次梁间距 = 3.4⨯2.08=7.072 kN /m 次梁肋自重： b(hc−h B ) ×钢筋混凝土容重 = 0.2 × 0.3×25=1.5 kN /m 次梁粉刷重 2×(hc−h B ) ×粉刷层每平米重 = 0.15 kN /m 恒载： g k = 8.722 kN /m
活载：q k = 活载标准值×次梁间距 =2.0 ×2.08=4.16kN/m 恒载设计值： ==k G g g γ9.1581kN/m 活载设计值： ==k Q q q γ 4.922kN/m 设计值总值： g+q=14.15kN/m
3、内力计算： αmb 值： αvb 值： 其中：
n
vb mb l p g V l p g M )()(20+=+=αα M 1=58.61kNm M B =-58.61kNm V A =42.22kN
V B 左=56.29kN V B 右=-56.29kN V C =-42.22kN 4、正截面强度计算： 1）、次梁跨中按 T 形截面计算，T 形截面的翼缘宽度b f''按《水工钢筋混凝土结构学》85页表 3-2 考虑。

支座截面按bc ×hc 矩形截面计算。

所以确定 b f ' =2250mm 。

并判断是第一类 T 形截面。

2）、钢筋截面计算如下：
表 2 次梁抗弯配筋计算表
截面 1 B M(kN.m)
58.61 -58.61 2'o f
c h
b f
3.47×9
10 3.08×810 2
'h b f KM
f c s =α 0.0203
0.228
)(211b s ξαξ≤--=
0.0205 0.262 ξγ5.01-=s
0.9898 0.869 0/h f KM A y s S γ=
658
750
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选钢筋 3φ18 3φ18
配筋率
满足最小配筋率的要求
表 3 次梁抗剪配筋计算表
截面 A B V(kN)
42.22 56.29 K 1
0.25f c bh 0 178.5 178.5 V c =K
1
0.7f t bh 0
53.34 53.34 )25.1/()(0h f V V K s
A yv C sv
-=
-
-
箍筋肢数、直径 2、8 2、8
实配箍筋 φ8@300（2） φ8@300（2）
配筋率
满足最小配筋率要求
5、根据计算结果和构造要求，绘制次梁配筋示意图。

四、主梁设计（内力按弹性理论计算）： 1、计算简图：
图 2 主梁计算简图
柱截面 450×450，由于钢筋混凝土主梁抗弯刚度较钢筋混凝土柱大的多，故可将主梁视作铰支于钢筋混凝土柱的连续梁进行计算。

主梁端部支承于砖壁柱上，其支承长度 a=370。

则主梁计算跨度：
中跨：l 0=l n +
21
b 柱+b 柱（支座中心线之距）=6240mm 边跨：l 0=l n + 21 b 柱+0.025 l n =6287 ≤l n +21a+2
1
b 柱=6325
2、荷载计算：
为简化计算，主梁自重亦按集中荷载考虑。

次梁传来的荷载： 次梁恒载×主梁间距 = 60.18 kN 主梁自重： b z ×(h z −h B )×次梁间距×γ = 6.24 kN 主梁粉刷重：2×(hz −hB)×次梁间距×每平米粉刷层重= 0.0624 kN 恒载： G k = 66.48 kN 则恒载设计值 ==k G G G γ69.81kN
活载：Q k = 次梁活载×主梁间距= 28.704 kN 则活载设计值 ==k q Q Q γ 4.99kN
1)、M=k 1GL 0
其中，k 1可由书中表查取，L 0计算跨度，对于 B 支座，计算跨度可取相邻两 跨的平均值。

2）、V=kQ
其中，k 可由书中表查取，
3、内力计算：
10表 4 主梁弯矩计算
由此可作出下列几种情况下的内力图： 将以上各图绘于同一坐标系上，取其外包线，则为弯矩包络图。

表 5 主梁剪力计算
同样可绘出剪力包络图。

4、主梁正截面和斜截面承载力计算： 表 6 主梁正截面配筋计算
截面 1 B 2 C M(kN.m) 166.39 -194.31 96.06 -144.66 V 0b/2 - 18.05 - 15.62 M-V 0b/2
166.39 176.26 96.06 129.04 2
'h b f KM
f c s =α 0.0378
0.28
0.0218
0.205
)(211b s ξαξ≤--=
0.0368 0.337 0.022 0.232 ξγ5.01-=s
0.981 0.832 0.989 0.884 0/h f KM A y s S γ=
1476
1843
845
1270
项次 荷载简图
M 1 M 2 M B M C ① 104.46 48.35 -125.06 -83.20 ② 61.93 -23.85 -30.85 -20.42 ③ 48.93 41.69 -69.25 -10.32 ④ - 37.61 -20.49 -61.46 ⑤ 59.33 - -38.40 10.32 ⑥ - 42.55 -28.26 -30.73 M min kNm 组合项次 ①+②—
①+② ①+⑥—
①+⑥ 组合值 166.39 24.5 -117.29 -117.29 M max kNm
组合项次 ①+② ①+②—
①+③ ①+④ 组合值
166.39
96.06
-194.31
-144.66
项次 荷载简图
V A V B 左 V B 右 V C 左 V C 右 ① 49.84 -89.78 76.44 -63.81 63.18 ② 30.14 -39.36 1.65 1.65 32.79 ③ 23.38 -45.5 43.88 -25 -3.69 ④ -3.27 -3.27 27.9 -40.98 40.98 ⑤ -0.41 28.31 -40.57 7.78 -2.07 ⑥ -4.51 -4.51 34.03 -34.85 6.13 V min kN 组合项次 ①+⑥ ①+⑤ ①+⑤ ①+⑤ ①+⑤—
组合值 45.33 -61.47 35.87 -55.4 55.4 V max kN
组合项次 ①+② ①+③ ①+③ ①+④ ①+④ 组合值
80
-135.28
120.32
-104.16
104.16
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选钢筋 1φ28，2φ25 3φ28 2φ20,1φ18 3φ25
配筋率
满足最小配筋率、构造的要求
注意：主梁跨中截面按 T 形截面计算，按《水工钢筋混凝土结构学》8 5页表 3-2 考虑。

支座截面按bc ×hc 矩形截面计算。

并判断是第一类T 形截面。

表 7 主梁抗剪配筋计算表
截面 A B 左 B 右 C 左 V （kN ） 80 -135.28 120.32 -104.16 0.25f c bh 0 -410.55 -410.55 -410.55 -410.55 V c =0.7f t bh 0 122.68
122.68
122.68
122.68
实配箍筋 φ8@200
配筋率
满足最小配筋率、构造要求
5、主梁吊筋计算：
由次梁传于主梁的集中荷载 F=G+Q 则吊筋面积 =︒
=
45sin 2y S f F
A 1.2（69.81+34.44）/210=⨯⨯222422 所以选吊筋为：箍筋 面积： 422 6、主梁正常使用极限状态验算 裂缝：==
S
k
sk A h M 087.0σ200
A te =24000 ρte =0.0368 =++=)07
.030(max te
S
sk
d
C E W ρσα
0.19<0.4
满足要求。