1、水工钢筋混凝土结构课程设计任务书姓名李晓贝班级港口航道与 海岸工程 121 班学号201210210019指导老师吴相豪课程水工钢筋混凝土结构课程设计2015 年 1 月1.设计资料设计资料某单层工业厂房结构如图 1 所示。屋面梁传给排架柱的集中荷载为 100kN，作用于上柱截面的中心点。厂房排架间距为 6m，排架柱上柱长 2.8m，与屋面梁铰接，下柱长 5.2m，与基础固结。轨道梁为 3 跨连续梁， 吊车梁跨度为 16.4m， 作用在轨道梁上的两个车轮中心距为 1.2m，吊钩中心线离离轨道中心线最小距离 2.0m，吊车梁自重为 50kN，最大起吊重量为 150kN。试设计单层工业厂房的边柱和
2、轨道梁（中间跨） 。设计时可以不考虑柱的自重，但要考虑轨道梁的自重。 混凝土采用 C25， 受力钢筋采用 HRB335， 箍筋采用 HRB235。边柱及轨道梁的截面尺寸自己拟定，柱的牛腿设计不作要求。2.设计要求设计要求排架柱与轨道梁设计的具体要求为：（1）拟定排架柱与轨道梁的截面尺寸；（2）计算排架柱与轨道梁的最不利内力；（3）边柱与轨道梁的配筋计算；（4）轨道梁的裂缝开展宽度和挠度验算；（5）绘制边柱与轨道梁的配筋图。3.课程设计报告内容课程设计报告内容3.1 拟定排架柱和轨道梁的截面尺寸拟定排架柱和轨道梁的截面尺寸：上柱：b=300mmh=300mm求计算长度：上段铰接不动、下端固定有m
3、ll96. 18 . 27 . 07 . 00下柱：b=300mmh=500mm求计算长度：上段固定、下端固定有mll6 . 22 . 55 . 05 . 00牛腿（不配筋） ： 外伸 400mm轨道梁的截面尺寸：矩形截面：b=300mmh=1100mm3.2 计算排架柱与轨道梁最不利内力：计算排架柱与轨道梁最不利内力：对排架柱（不计自重） ：上柱受集中荷载 100kN，其他没有影响。牛腿本次设计中不配筋。下柱受上柱传递至下部的荷载 100kN，以及轨道梁自重加吊车梁自重加吊起货物时的最大荷载处于最不利位置处的荷载：由受力分析易知当吊车梁正好处于柱子上方时对柱子有最大压力，因为吊钩中心线离离轨
4、道中心线最小距离 2.0m，分析该梁可知处在靠近边柱 2.0m 时，有最大支反力。G=50kNN=150kN由分析可知：kNN100上属于恒定载荷kNNu1201002 . 11kNN75.24261 . 13 . 025轨属于恒定荷载kNNu7 .2975.242 . 12kNN7 .1562504 .164 .14150支属于活动载荷kNNu38.2197 .1564 . 13kNNu08.36938.2197 .29120上N的作用点在中线右侧 e=100mm轨道梁自重+吊车最不利载荷=左N的作用点设计在中线左侧e=350mmmkNM178.8735. 008.249左mkNM1210.
5、 0120右mkNMu178.7512-178.87综上： 上柱（截面）受中心荷载kNNu120下柱（截面）弯矩（最不利）设计值mkNMu178.75轴力设计值kNNu08.369对轨道梁（考虑自重） ：轨道梁承受荷载计算轨道梁自重标准值kg=0.31.125=8.25kN/m设计值g=1.2kg=1.28.25=9.9kN/m吊车梁自重标准值kG=50kN设计值G=1.2kG=1.250=60kN吊车梁起吊重量标准值kQ=150kN设计值Q=1.4kQ=1.4150=210kN轨道梁内力计算3.2.1.集中荷载作用下的内力计算集中荷载作用下的内力计算梁上作用的集中活荷载是吊车梁自重kG和其起
6、重力kQ， 门座起重机自重大小不变位置可变；吊车梁起重量的大小和位置均可变化,但其对轨道梁的荷载作用通过吊车梁的轮子传到轨道梁上。活荷载需要考虑各种可能的不利作用方式。利用书本上附录八可计算出集中荷载作用下各跨十分点截面上的最大与最小弯矩值及支座截面的最大与最小剪力值。其计算公式为0QlM或0GlMQV或GV集中荷载计算值：P=G/4+Q/2=15+105=120kNmkN72061200Pl集中荷载作用下的内力计算结果列于表 1。集中荷载作用下的内力计算表表 1荷载作用截面计算截面的弯矩/kNm支座剪力345B15lBrB3、5（0.1882+0.1200）720=221.904（ 0.15
7、09+0.16）720=223.848（0.1136+0.2000）720=225.792（-0.0728-0.1000 ） 720=-124.416（ -0.0273-0.0375 ） 720=-46.656（ -0.3728-0.6000 ） 720=-700.416kN（ 0.0910+0.1250） 720=155.52kN4、6（0.1531+0.0893）（ 0.2042+0.119（0.1552+0.1488）（-0.0896-0.10（ -0.0336-0.05（ -0.4896-0.70（ 0.1120+0.1280） 720=174.528）720=232.704720=2
8、18.8824 ） 720=-138.2412 ） 720=-61.05624 ） 720=-858.24720=172.8最不利荷载Max221.904232.704225.792-138.24-61.056-858.24kN172.8kNMin174.528223.848218.88-124.416-46.656-700.416kN155.52kN3.2.2.3.2.2.均布荷载作用下的内力计算均布荷载作用下的内力计算在均布恒载作用下的最大与最小弯矩值，可利用附录九的表格计算。为了与集中荷载作用下的弯矩值组合，本文只计算相应的几个截面弯矩值。计算公式：20120maxqlglM20220m
9、inqlglM20gl=9.966=356.4mkN计算结果列于表 2。均布恒载作用下的最大与最小弯矩值的计算表表 2截面系数20gl=弯矩值/（kNm）3+0.07526.734+0.08028.515+0.07526.73B-0.1000-35.6415+0.0258.91在均布荷载作用下的最大与最小剪力可利用附录六的表格计算。计算结果列于表 3。kNgl4 .5969 . 90均布荷载作用下的最大与最小剪力计算表表 3支座系数0gl=剪力值（kN）lB0.500-29.7rB-0.50029.7综合 1、2 可得轨道梁最不利内力组合最不利内力设计值组合表 43.3 边柱与轨道梁的配筋计算
10、边柱与轨道梁的配筋计算混凝土采用 C25，受力钢筋采用 HRB335，箍筋采用 HRB2352/5 .12mmNfc2/300mmNffyymmaa40。3.3.1 对上柱配筋：对上柱配筋：85 . 63 . 0/96. 1/0bl故查表得1kNNkNAfuc12011253003005 .121按构造要求配筋：配置箍筋7008。3.3.2 对下柱配筋对下柱配筋：mmhmmNMe1730500307 .20308.3691000178.750取mme7 .2030计算截面的弯矩设计值/（kNm）支座截面剪力设计值/kN345B15lBrB由集中荷载产生最大值221.904232.704225.
11、792-138.24-61.056-858.24172.8最小值174.528223.848218.880-124.416-46.656-700.416155.52由均布荷载产生恒定不变20.7328.5126.73-35.648.91-29.729.7总的最不利内力最大值242.634261.214252.469-173.88-52.65-887.94202.5最小值195.258252.358246.65-160.065-37.746-730.116185.225 . 2100008.3695003005 .125 . 05 . 01NAfc取1115/0bl故1204. 111)5 .
12、0/6 . 2(460/7 .203140011)(/1400112212000hlhemme848.2117 .20304. 10大于mmh1685603 . 03 . 00故按大偏心计算为了使钢筋用量最小，应充分发挥混凝土的抗压作用，取0bhx，假设yfs利用公式) ( 020ahAfbhfeNsysbcu式中)5 . 01 (bbsb，ahee20求得27 .183mmAs0按最小配筋率配筋。2min300500300002. 0mmbhAs受压纵筋选配142。mm24.250460544. 0hx0b由公式sssycuAAfbxfN和) ( 020ahAfhbfeNsyscu其中0hx
13、以及)5 . 01 (s，求得的0287. 0s，此时的029. 0mmammhx80240.130， 所 以 由 公 式)(0ahAfeNsyu和02ahee得21 .90 mmAs受拉纵筋选配82。箍筋选配为mm2008。3.3.3 对轨道梁配筋对轨道梁配筋:3.3.3.1 纵向钢筋，对第一跨纵向钢筋，对第一跨 4 截面（跨中弯矩最大）截面（跨中弯矩最大）有mkNM214.261maxa=40mmmmh10604011000sbcdsbhfM068. 010603005 .1210214.2611 . 12620544. 0071. 0211sbs按单筋截面计算2075.940300106
14、0300071. 05 .12mmfbhfAycsmin0%30. 0bhAs满足最小配筋率要求选配203（25 .942 mmAs） ，由于 h 较长，故用142的腰筋加固。3.3.3.2 纵向钢筋，对第二跨跨中截面纵向钢筋，对第二跨跨中截面 15有mkNM056.61maxa=40mmmmh10604011000sbcdsbhfM016. 010603005 .1210056.611 . 12620544. 0016. 0211sbs按单筋截面计算202123001060300016. 05 .12mmfbhfAycsmin0%06. 0bhAs不满足最小配筋率，按最小配筋率计算20min
15、4771060300%15. 0mmbhAs选配143（2462mmAs） ，由于 h 较长，故用142的腰筋加固。3.3.3.3 纵向钢筋，对纵向钢筋，对 B 支座处，有支座处，有mkNVlMMrBnBB97.945 .2026025. 0341.125025. 0minssbcBdbhfM025. 010603005 .121097.941 . 12620sbs025. 0211按单筋截面计算2025.3313001060300025. 05 .12mmfbhfAycsmin0%1 . 0bhAs不满足最小配筋率，按最小配筋计算20min4771060300%15. 0mmbhAs选配14
16、3（2462mmAs） ，由于 h 较长，故用142的腰筋加固。3.3.3.4 横向钢筋横向钢筋支座 B 左kNVlB94.88745 . 3/bhwkNbhfcd4 .903)10603005 .1225. 0(1 . 11)25. 0(10kNVkNlB94.8874 .903,截面尺寸满足要求。初选配置mm25025的双肢箍筋，28 .981 mmAsv，s=250mm 满足要求%12. 0%13. 02503008 .981bsAsv满足要求025. 1hsAfVsvyvsv计算混凝土和箍筋能承担的剪力为kNhsAfbhfVsvyvccs99.137010602509 .4902210
17、25. 110603005 .1207. 025. 107. 000kNVkNVdcslB4 .1246/94.887故不需要再配置弯起钢筋另外：按构造要求取60016配置箍筋。3.43.4 轨道梁的裂缝开展宽度轨道梁的裂缝开展宽度和挠度验算和挠度验算荷载效应长期组合下mmw25. 0max由1=1.0,2=1.0,3=1.5,c=40mm,d=14mm,5102sE017. 0)300472/(477)2/(/abAAAstestemkNlqgMkk6308/)(20012601/2 .1432477106087. 01063087. 0mmNAhMssl)4 . 130. 0(321max
18、tessldcEwmm8 . 1)017. 04 . 130. 01440(1022 .14325 . 10 . 10 . 15mmw25. 0max不满足裂缝宽度要求，选用更大截面积的钢筋来配置，取23079/285mmAs）（，重新计算：095. 0)300542/(3079)2/(/abAAAsteste2601/9 .2213079106087. 01063087. 0mmNAhMssl)4 . 130. 0(321maxtessldcEwmm24. 0)095. 04 . 130. 02840(1029 .2215 . 10 . 10 . 15mmw25. 0max满足裂缝宽度要求。
