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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
(2)楼面均布活荷载标准值为6kN/m；
3
(3)楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面（比重为20kN/m），板底及梁用15mm厚混合砂浆
3
粉底（比重为17kN/m）；
(4)混凝土强度等级C20；主梁和次梁的主筋采用Ⅱ级钢筋，其余均采用Ⅰ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200×450mm；主梁的跨度为6.0m，截面尺寸为300×600mm；承重墙A、D轴线厚为240mm，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Ⅱ级，结构重要性系数为γ0＝1.0，设计状况属持久状况，设计状况系数ψ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：
hb0.080.2???1.78???1.92m??2222边跨 ? 取较小值，所以l0=1.92m
ba0.20.12l0?ln???1.78???1.94m??2222?l0?ln?中间跨 l0?lc=2.0m
（2）荷载计算。取1m板宽进行计算
恒荷载：板自重 0.08×1×25=2.0kN/m
20mm厚抹面 0.02×1×20=0.4kN/m 15mm厚抹底 0.015×1×17=0.255kN/m 标准值 gk=2.655kN/m
设计值 g=γGgk=1.05×2.655=2.79kN/m
活荷载：标准值 qk=6.0×1=6.0kN/m
设计值 q=γQqk=1.2×6.0=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+7.2×1/2=6.39kN/m
’
q=q/2=7.2×1/2=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。
'2'2查附录五，弯矩计算值为M?k1gl0?k2ql0
跨中弯矩：
22
边跨 M1=0.0781×6.39×1.92+0.1×3.6×1.92=3.17kN.m
22
中间跨 M2=0.0331×6.39×2+0.0787×3.6×2=1.98kN.m
22
M3=0.0462×6.39×2+0.0855×3.6×2=2.41kN.m 支座弯矩：
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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;Ⅰ级钢筋，fy=210N/mm2；钢筋混凝土结构，结构系数γd＝1.2。配筋计算见表9－1。。
表9－1 板配筋计算表
2 截面 弯矩计算值M （×10N.mm） 弯矩设计值γ0?M（×10N.mm） 66C 3 1 B 1.98 2.62 2.41 3.17 3.22 3.17 0.106 0.112 320 3.22 0.107 0.113 323 1.98 0.066 0.068 194 2.62 0.087 0.091 260 2.41 0.08 0.083 237 选用钢筋（mm） 2 ?8@150 (335) ?8＠150 (335) ?6@140 (202) ?8@190 (265) ?6@120 (236) (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：
①分布钢筋：按规定选用?6＠200；
②板面附加钢筋：按规定选?6＠200，设置于主梁顶部和墙边； ③墙角附加钢筋：按规定选?6＠200，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9－18（a），计算简图见图9-18(b)。 计算跨度：
??边跨 ? 取较小值则l0?6.0m b0.3l0?1.025ln??1.025?5.73??6.02m?22?l0?lc?6.0m中间跨 l0?lc?6.0m
（2）荷载计算。计算单元见图9-19。
恒荷载：板传来 2.655×2=5.31kN/m
梁自重 0.2×（0.45－0.08）×25=1.85kN/m 标准值 gk=7.16kN/m
设计值 g=γGgk=1.05×7.16=7.52kN/m
活荷载：标准值 qk=6.0×2.0=12kN/m
设计值 q=γ0qk=1.2×12.0=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+14.4×1/4=11.12kN/m
’
q=(3/4)q=3/4×14.4=10.8kN/m
(3)内力计算。查附表 ：
22?k2q'l0弯矩计算值为 M?k1g'l0
剪力计算值为 V?k3g'l0?k4q'l0 ①弯矩：
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跨中弯矩 M1?0.078?11.12?62?0.1?10.8?62?70.1kN.m 支座弯矩 MB??(0.105?11.12?62?0.119?10.8?62)??88.3kN.m
b0.321.92?6??'支座边缘弯矩 MB?MB?V0???88.3?????78.44kN.m
222??②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。
①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
22
混凝土的强度等级C20，fc=9.6N/mm；受力钢筋为Ⅱ级钢筋，fy=300N/mm； 结构系数γd=1.2。
跨中T形截面类型判别：
??'翼缘宽度 ?取较小值，bf?2m
b'f?b?sn?0.2?1.8?2.0m??b'f?l6??2m33属于第一类T形截面。
正截面配筋计算见表9－2。
表9－2正截面配筋计算表 截 面 弯矩计算值M（×10N.mm） 弯矩设计值γ0?M（×10N.mm） 661 70.1 70.1 3445 0.025 0.025 B 78.44 78.44 344 0.285 0.328 873 2 43.85 43.85 3445 0.015 0.015 402 C 64.92 64.92 344 0.226 0.260 696 3 51.74 51.74 3445 0.018 0.018 482 bh02fc或b’fh02fc(×10N.mm） 6?S??d?0?Mfcbh2o???M或?s?d0 2fcb'fho As??bh0fcf或As??b'fh0cfyfy 643 选用钢筋（mm2） 3?18(763) 3?18+1?14(917) 3?14(461) 1?18+3?14 (716) 2?18+1?14(663) ②斜截面承载力计算 截面尺寸验算：
hw415?80??1.675?4.0b200
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?6＠150双肢箍筋
配箍率 ?sv?Asv2?28.3??0.19%??min?0.15% bs200?150符合Ⅰ级钢筋配箍率的规定。 满足斜截面承载力要求。
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全次梁箍筋选用?6＠150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9－14确定，角点处钢筋截断后另设2?12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300×300mm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9－20（b）。
计算跨度： 边跨
中间跨 l0?lc?6.0m
（2）荷载计算。
恒荷载：次梁传来的集中荷载 7.16??6.0?0.3??40.81kN 主梁自重（化为集中荷载） 0.3×0.6×2.0×25=9kN 标准值 Gk=49.81kN
设计值 G=γGGk=1.05×49.81=52.3kN
活荷载：标准值 Qk=6.0×2.0×6=72kN
设计值 Q=γQQk=1.2×72=86.4kN
(3)内力计算。查附表
弯矩计算值为 M?k1Gl0?k2Ql0 剪力计算值为 V?k3G?k4Q 荷载作用点及最不利位置见图9-21。 ①弯矩：
跨中弯矩 M1=（0.244×52.3＋0.289×86.4）×6=226.38kN.m M2=（0.067×52.3＋0.2×86.4）×6=124.7kN.m
支座弯矩 MB=－(0.267×52.3＋0.311×86.4）×6=－245kN.m 支座边缘弯矩 MB?MB?②剪力：
VA=0.733×52.3＋0.866×86.4=113.16kN VBl=-(1.267×52.3＋1.311×86.4)=-179.53kN VBr=1.0×52.3＋1.222×86.4=157.88kN
主梁的内力包络图如图9-22所示。 （4）配筋计算。
22
①纵向钢筋：受力钢筋为Ⅱ级，fy=300N/mm,混凝土强度等级C20，fc=9.6N/mm,结构系数γd=1.2。
跨中：按T形截面计算，钢筋布置为一排，h0=h-35=565mm
'b0.3??V0???245???52.3?86.4????224.2kN.m 22??l6???2m?'33翼缘宽度：?取较小值，bf?2m b'f?b?sn?0.3?5.7?6.0m??b'f?4文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
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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。
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