给排水工程结构课程设计

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1. 材料指标及梁、板截面尺寸 C30混凝土 f c =14.3N/mm 2,f t =1.43N/mm 2 f tk =2.01N/mm 2,E c =3.0×104N/mm 2 HPB235级钢筋 f y =210N/mm 2,E s =2.1×105N/mm 2 HRB400级钢筋 f y =360N/mm 2,E s =2.0×105N/mm 2 钢筋混凝土: 重度标准值为25kN/m 3 覆土: 重度标准值为18kN/m 3 砂浆抹面层: 重度标准值为20kN/m 3 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q k =6kN/m 2>4kN/m 2,故γQ =1.3 覆土重 1.2×18×0.5=10.8kN/m 2 板自重 1.2×25×0.12=3.6kN/m 2 抹面重 1.2×20×0.02=0.48kN/m 2 恒载 g=14.88 kN/m 2 活载 q=1.3×6=7.8kN/m 2 总荷载 g+q=14.88+7.8=22.68kN/m 2 q/g=7.8/14.88=0.52<3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/m 2 q′=q/2=7.8/2=3.9kN/m 2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 =n l +b/2=1900+100=2000mm 中跨2l =n l +b=1800+200=2000mm4501002002001900180018001800180020020020020002000200020002100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=2.275>2.0,2.0<2l /1l <3.0,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M 1max =(0.078×18.78+0.100×3.9)×2.002=7.42kN ·m M 2max =(0.033×18.78+0.079×3.9)×2.002=3.71kN ·m M 3max =(0.046×18.78+0.086×3.9)×2.002=4.78kN ·m 支座弯矩M Bmax =-(0.105×18.78+0.119×3.9)×2.002=-9.74kN ·m M Cmax =-(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h 0=120-40=80mm 。

板正截面承载力计算结果见表1。

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g q ′和折算活载准永久值q q ′计算的第一跨跨中最大弯矩,=12.4+0.3=12.7kN/m,=0.3kN/mM q =(0.078×12.7+0.100×0.3)×2.12=4.500 kN/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M k =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 M q =(0.078×12.7+0.100×0.3)×2.12=4.50kN/mM (kN ·m ) 7.42 -7.47 3.71 -5.40 4.78 =M/fcbh 020.084 0.082 0.041 0.059 0.0520.958 0.957 0.979 0.970 0.973 As=M/h 0fy(mm 2)461.0 464.6 225.6 331.4 292.4 选用钢筋 8@1008@1008@1208@1208@120实际配筋面积(mm 2) 503 503 402 402 402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M B(M B由求第一跨跨中最大正弯矩时的荷载布置算得,M B=-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=0.49<3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4550455045504550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 =n l +a/2+b/2=4325+100+125=4550mm 中跨2l =n l +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M 1max =(0.077×35.64+0.100×11.7)×4.552=81.04kN ·m M 2max =(0.036×35.64+0.081×11.7)×4.552=46.18kN ·m 支座弯矩M Bmax =-(0.107×35.64+0.121×11.7)×4.552=-108.26kN ·m M Cmax =-(0.071×35.64+0.107×11.7)×4.552=-78.30kN ·m B 支座边缘处弯矩C 支座边缘处弯矩A 支座右侧剪力 V Amax =0.393×35.64×4.55+0.446×11.7×4.55=87.47kN A 支座右边缘剪力B 支座左侧剪力B 支座左侧边缘剪力B 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+s n =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 h 0=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h 0=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 1 B 2 C 弯矩(kN ·m ) 81.04 -94.80 46.18 -64.84 截面类型 第一类T 形矩形 第一类T 形矩形 h 0(mm ) 405 380 405 380 =M/f c bh 020.230.16 =M/f ch 020.0232 0.01270.988 0.867 0.993 0.912 A s =M/h 0f y (mm 2) 562.58 799.29 318.97 519.71选用钢筋 512 712 214 212/214实际配筋面积(mm 2) 565 791 308 565 配筋率ρ(%)0.6010.8880.3260.937截面 A B左B右C左V(kN)82.74 125.52 113.199.720.25f c bh0(kN)271.7>V 271.7>V271.7>V271.7>V0.7f t bh0(kN)76.08<V 76.08<V 76.08<V76.08<V箍筋肢数、直径28 28 2828A sv=nA sv1101 101 101 1011506.7 202.9271.06424 .49实际配箍间距(mm)200 200 200 200 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q q′=0..9kN/m 第一跨跨中:M q=(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M k=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M q=(0.077×29.45+0.100×0.9)×4.552=44.51kN/m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M B(M B由求第一跨跨中最大正弯矩时的荷载布置算得,M B=-(0.107×29.45+0.054×9)×4.552=-75.30kN•m)作用下的跨中挠度叠加而成。