给排水工程结构课程设计

合肥工业大学给水排水专业课程设计1/141.材料指标及梁、板截面尺寸C30混凝土fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2ftk=2.01N/mm2,Ec=3.0×104N/mm2HPB235级钢筋fy=210N/mm2,Es=2.1×105N/mm2HRB400级钢筋fy=360N/mm2,Es=2.0×105N/mm2钢筋混凝土：重度标准值为25kN/m3覆土：重度标准值为18kN/m3砂浆抹面层：重度标准值为20kN/m3板厚采用120mm，次梁采用b×h=200×450mm，主梁采用b×h=250×650mm。4,554,554,554,5518,206,106,006,006,006,102,102,002,002,002,002,002,002,002,002,002,002,002,002,002,1030,20主梁次梁柱图1顶盖结构布置图2.板的设计（1）荷载计算值恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数因qk=6kN/m24kN/m2,故γQ=1.3覆土重1.2×18×0.5=10.8kN/m2板自重1.2×25×0.12=3.6kN/m2抹面重1.2×20×0.02=0.48kN/m2恒载g=14.88kN/m2活载q=1.3×6=7.8kN/m2总荷载g+q=14.88+7.8=22.68kN/m2q/g=7.8/14.88=0.523考虑梁板整体性对内力计算的影响，调整后的折算荷载为g′=g+q/2=14.88+7.8/2=18.78kN/m2q′=q/2=7.8/2=3.9kN/m2取1m宽板带进行计算，故计算单元上每延米荷载即为g′=18.78kN/m，q′=3.9kN/m（2）计算简图（图2）计算跨度：边跨1l=nl+b/2=1900+100=2000mm中跨2l=nl+b=1800+200=2000mm合肥工业大学给水排水专业课程设计2/144501002002001900180018001800180020020020020002000200020002100恒g=14.88kN/m活q=7.8kN/m图2板的计算简图由于端支座近似取为简支，故此处计算跨度偏小，可取至壁板内边缘，以适当考虑端支座弹性固定对第一跨跨中弯矩，以及第一内支座负弯矩的影响。（3）内力计算由于2l/1l=4.55/2.00=2.2752.0，2.02l/1l3.0,这里按单向连续板设计，可把沿长向的构造钢筋加强。连续板实际为15跨，利用五跨连续梁的内力系数表进行内力计算。跨中弯矩M1max=（0.078×18.78+0.100×3.9）×2.002=7.42kN·mM2max=（0.033×18.78+0.079×3.9）×2.002=3.71kN·mM3max=（0.046×18.78+0.086×3.9）×2.002=4.78kN·m支座弯矩MBmax=－（0.105×18.78+0.119×3.9）×2.002=－9.74kN·mMCmax=－（0.079×18.78+0.111×3.9）×2.002=－7.67kN·m求支座边缘弯矩：在支座B处在支座C处（4）配筋计算板厚h=120mm，顶板钢筋净保护层厚度应取35mm，故h0=120－40=80mm。板正截面承载力计算结果见表1。截面边跨跨中第一内支座第二跨跨中中间支座中间跨中合肥工业大学给水排水专业课程设计3/14表1板的配筋计算（5）裂缝宽度验算。第一跨跨中：按荷载长期效应组合计算的第一跨跨中最大弯矩，为用折算恒载准永久值gq′和折算活载准永久值qq′计算的第一跨跨中最大弯矩，=12.4+0.3=12.7kN/m,=0.3kN/mMq=（0.078×12.7+0.100×0.3）×2.12=4.500kN/m满足要求。（6）挠度验算现已知第一跨跨中，按荷载效应标准组合计算的最大弯矩Mk=6.0kN•m，按荷载效应准永久值组合计算所得跨中最大弯矩为Mq=（0.078×12.7+0.100×0.3）×2.12=4.50kN/mM（kN·m）7.42-7.473.71-5.404.78=M/fcbh020.0840.0820.0410.0590.0520.9580.9570.9790.9700.973As=M/h0fy(mm2)461.0464.6225.6331.4292.4选用钢筋8@1008@1008@1208@1208@120实际配筋面积(mm2)503503402402402配筋率（%）0.560.560.450.450.45合肥工业大学给水排水专业课程设计4/14第一跨跨中挠度按简支梁用叠加法计算，即由简支梁在均布荷载作用下的跨中挠度和简支梁在右端支座负弯矩MB（MB由求第一跨跨中最大正弯矩时的荷载布置算得，MB=－6.367kN•m）作用下的跨中挠度叠加而成。所得跨中挠度近似认为是最大挠度，由此引起的误差忽略不计，则所以满足要求.3.次梁的设计（1）荷载计算板传来恒载设计值14.88×2.0=29.76kN/m次梁自重设计值1.2×25×0.2×（0.45－0.12）=1.98kN/m恒载g=29.76+1.98=31.74kN/m活荷载q=1.3×6×2.0=15.6kN/m总荷载g+q=47.34kN/mq/g=15.6/31.74=0.493考虑主梁抗扭刚度的影响，调整后的折算荷载为g′=g+q/4=31.74+15.6/4=35.64kN/mq′=3q/4=3×15.6/4=11.7kN/m（2）计算简图合肥工业大学给水排水专业课程设计5/144550455045504550壁板4550455043252504050恒g'=35.64kN/m活q'=11.7kN/m图2次梁计算简图主梁截面尺寸为250×650mm。计算跨度：边跨1l=nl+a/2+b/2=4325+100+125=4550mm中跨2l=nl+b=4300+250=4550mm（3）内力计算按四跨连续梁内力系数表，计算跨中及支座弯矩以及各支座左右两侧的剪力。跨中弯矩M1max=（0.077×35.64+0.100×11.7）×4.552=81.04kN·mM2max=（0.036×35.64+0.081×11.7）×4.552=46.18kN·m支座弯矩MBmax=－（0.107×35.64+0.121×11.7）×4.552=－108.26kN·mMCmax=－（0.071×35.64+0.107×11.7）×4.552=－78.30kN·mB支座边缘处弯矩C支座边缘处弯矩A支座右侧剪力VAmax=0.393×35.64×4.55+0.446×11.7×4.55=87.47kNA支座右边缘剪力B支座左侧剪力B支座左侧边缘剪力合肥工业大学给水排水专业课程设计6/14B支座右侧剪力B支座右侧边缘剪力C支座左侧剪力C支座左侧边缘剪力（4）正截面承载力计算梁跨中按T形截面计算。其翼缘宽取下面两项中的较小值=l/3=4.55/3=1.52m=b+sn=0.2+1.8=2.0m故取顶盖梁、柱钢筋净保护层厚取35mm，故跨中T形截面的有效高度h0=450－45=405mm（按一排钢筋考虑）支座处按矩形截面计算，其有效高度h0=450－70=380mm（按二排钢筋考虑）。次梁正截面承载力计算结果见表2表2次梁正截面配筋计算（5）斜截面承载力计算次梁剪力全部由箍筋承担，斜截面承载力计算结果见表3表3次梁箍筋计算截面1B2C弯矩（kN·m）81.04-94.8046.18－64.84截面类型第一类T形矩形第一类T形矩形h0（mm）405380405380=M/fcbh020.230.16=M/fch020.02320.01270.9880.8670.9930.912As=M/h0fy(mm2)562.58799.29318.97519.71选用钢筋512712214212/214实际配筋面积(mm2)565791308565配筋率ρ（%）0.6010.8880.3260.937合肥工业大学给水排水专业课程设计7/14截面AB左B右C左V（kN）82.74125.52113.1099.720.25fcbh0（kN）271.7＞V271.7＞V271.7＞V271.7＞V0.7ftbh0（kN）76.08V76.08V76.08V76.08＜V箍筋肢数、直径28282828Asv=nAsv11011011011011506.7202.9271.06424.49实际配箍间距（mm）200200200200是否需要配弯筋否否否否（6）裂缝宽度验算次梁折算恒载准永久值=26.75kN/m,折算活载准永久值qq′=0..9kN/m第一跨跨中：Mq=（0.077×26.75+0.100×0.9）×4.552=44.51kN/m满足要求。同理,其它支座,跨中均满足要求.（7）挠度验算现已知第一跨跨中，按荷载效应标准组合计算的最大弯矩Mk=65.58kN•m，按荷载效应准永久值组合计算所得跨中最大弯矩为Mq=（0.077×29.45+0.100×0.9）×4.552=44.51kN/m合肥工业大学给水排水专业课程设计8/14第一跨跨中挠度按简支梁用叠加法计算，即由简支梁在均布荷载作用下的跨中挠度和简支梁在右端支座负弯矩MB（MB由求第一跨跨中最大正弯矩时的荷载布置算得，MB=－(0.107×29.45+0.054×9)×4.552=－75.30kN•m）作用下的跨中挠度叠加而成。所得跨中挠度近似认为是最大挠度，由此引起的误差忽略不计，则4.主梁的设计（1）荷载的计算。次梁传来恒载设计值31.74×4.55=144.42kN主梁自重设计值1.2×0.25×（0.65-0.12）×2.00×25=8.35kN合肥工业大学给水排水专业课程设计9/14恒载G=152.77kN次梁传来的活载设计值Q=15.6×4.55=70.98kN（2）计算简图次梁板壁板600061003005700200300585061006000600020002000200020002000200020002000200020002000200060006100200021002100恒G=152.77KN活Q=70.98KN图3主梁计算简图柱子截面尺寸400×400mm计算跨度边跨：l=cl=6.1m中跨：l=cl=6.0m（3）内力计算1)弯矩设计值及包络图中跨及C支座M=k1Gl+k2Ql=k1×152.77×6.00+k2×70.98×6.00=916.62k1+425.88k2边跨M=k1Gl+k2Ql=k1×152.77×6.10+k2×70.98×6.10=931.9k1+432.978k2B支座M=k1Gl+k2Ql=k1×152.77×6.05+k2×70.98×6.05=924.26k1+429.43k表4主梁弯矩计算序号截面计算简图1a1bB2a2bC3a3bk1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2k1或k2M1aM1bMBM2aM2bMCM3aM3b①GGGGGGGGGGABC0.2400.146-0.2810.0760.100-0.2110.1230.123223.7136.1-259.769.790.7-193.4112.7112.7②QQQQQQABC0.2870.240-0.140-0.129-0.117-0.1050.2280.228124.3103.9-60.1-54.9-49.8-44.797.197.1③ABCQQQQ-0.047-0.094-0.1400.2050.216-0.105-0.105-0.105-20.3-40.7-60.187.392.0-44.7-44.7-44.7④ABCQQQQQQ0.2270.121-0.3190.1020.189-0.057-0.078-0.098合肥工业大学给水排水专业课程设计10/1498.352.4-137.043.480.5-24.3-33.2-41.7⑤ABCQQQQQQ-0.031