给排水工程结构课程设计指导书

给排水工程结构课程设计指导书

 

一、给排水工程结构课程设计的目的和意义

      给排水工程结构课程设计是给排水工程专业的重要实践性教学环节，目的和意义在于培养学生综合运用《给排水工程结构》课程的基本理论知识独立工作、思考、分析、解决实际问题的能力，通过本课程设计使学生掌握结构布置、构件截面尺寸的选择以及结构计算等方法，同时学会施工图的绘制，为今后参加实际工作打好基础。

 

二、给排水工程结构课程设计的基本要求(含时间安排、学分)

     同学们在做课程设计时应充分发挥主动性，按时完成所要求的设计任务，实现给排水工程结构设计的基本训练，为此要求：

（1）计算书必须字迹端正，书面整洁，条理清楚，便于查询校核。

（2）施工图力求正确，图面布置匀称美观、线条清晰、字迹工整、尺寸无误，用工程字体书写，能基本符合施工图要求。    

  时间安排如下：

   1、结构计算                                    4天

   2、绘制结构施工图                              3天

   3、计算书整理和修改施工图                      2天

   4、答辩                                        1天

   合计教学周2周                               共10天         2 学分  

 

三、给排水工程结构课程设计的注意事项

1．绘制施工图

      顶盖结构平面布置图；板的配筋图(只画板的配筋平面图，因为对称，可只画四分之一楼盖平面)；次梁配筋图(包括次梁的立面图、各跨中和各支座边截面配筋图)；主梁配筋图(包括主梁立面图、抵抗弯矩图、纵向钢筋放样图、各跨中和各支座边截面配筋图)。    

      施工图要求用铅笔画，并按适当的比例把各部分匀称地安排在一张1号或2张2号图上，中文字要用仿宋体工整地书写，图右下角部要写图纸施工说明钢筋明细表，包括混凝土强度等级、钢筋的级别（钢筋明细表）以及需要说明的其它内容。

绘图比例：

1）．结构平面布置图（1：200）

2）．板的配筋图（1：50）

3）．次梁的配筋图（1：50；1：25）

4）．主梁的配筋图（1：40；1：20）及弯矩M、剪力V的包络图

5）． 图标：

6）．字体及图线：

图纸上所有字体一律采用仿宋字，所有图线、图例及尺寸标注均须符合制图标准。

7）．钢筋明细表：

（1）对有弯钩的钢筋，在计算长度时，应加上弯钩长度，每两个半圆弯钩的长度为：

（2）一般箍筋标准内包尺寸，箍筋的弯钩长度按下表：

2．课程设计资料的装订

学生按如下规定顺序装订课程设计资料：

封面→任务书（含成绩）→设计说明书（或论文）→图纸。并要求整齐、清洁，然后将装订好的课程设计资料放入设计资料袋中。

 

四、给排水工程结构课程设计的设计内容和任务

设计题目：现浇钢筋混凝土单向板肋梁清水池顶盖结构设计

1. 工程概况

某2500m3矩形清水池，池高H=5.0m，池壁厚为200mm，采用现浇钢筋混凝土肋形顶盖，板与池壁的连接近似按铰支考虑。内柱截面尺寸为400´400mm。水池平面尺寸L1´L2m(如图一所示)。结构重要性系数 go=1.0，设计此水池顶盖。

 

设计题号（见下表4.1），表中有8道题目，表中长度单位为米。

表4.1  设计题号

 

 2. 设计资料

池顶盖竖向荷载

（1）永久荷载：池项覆土厚度为第一组300mm，第二组400mm，项盖底面为20mm厚水泥砂浆抹面，重度20kN/m3；钢筋混凝土(现浇板)重度25kN/m3。

（2）可变荷载：第一组5kN/m2，第二组6kN/m2。每个学生按设计题号选用具体数值，活荷载准永久值系数yq=0.1。

材料

混凝土采用C20，C25级（选其中一种），主梁、次梁的受力纵筋采用HRB335，其余钢筋采用HRB235。

 

3. 设计内容和任务

确定结构布置

包括柱网布置，主、次粱布置，各种构件截面尺寸的选定，绘制顶盖结构平面布置图(包括梁板编号)。  

板的设计

包括荷载计算，计算简图确定，内力计算，正截面强度计算，裂缝宽度验算，绘制板配筋图。

次粱设计

包括荷载计算，计算简图确定，内力计算，正截面承载力和斜截面承载力计算，裂缝宽度验算，绘制次梁配筋图。

主粱设计

包括荷载计算，计算简图确定，内力计算，绘制主梁的弯矩包络图，正截面和斜截面承载力计算，根据主梁的弯矩包络图，确定主梁纵向钢筋的弯起与切断配筋，绘制主粱配筋图。

 

五、给排水工程结构课程设计的方法和步骤

1．平面结构布置

1）．柱网布置可为正方形或长方形。

2）．板跨一般为1.7～2.7m，次梁跨度一般是4.0～6.0m，主梁跨度则为5.0～7.0m，同时宜为板跨的3倍（二道次梁）。

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%。

2. 板的结构设计：

1）．板、次梁、主梁的截面尺寸确定。

2）．板的计算简图：

 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。

 
3）．荷载计算：

4）．内力计算：

按五跨连续梁内力系数表进行内力计算（查教材附表）,并考虑支座宽度的影响。

5）．配筋计算：

根据各跨跨中及支座弯矩可列表计算如下：

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）．裂缝宽度验算      

按《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB 50069—2002） 附录A计算。

7）．确定各种构造钢筋：

包括分布筋、嵌入墙内的板面附加钢筋，垂直于主梁的板面附加钢筋。

8）．绘制板的配筋示意图

可用弯起式或分离式配筋。

 

3. 次梁设计

 

 

3）内力计算：

  查教材附表

4）正截面强度计算：

 

（2）钢筋截面计算如下：

正截面承载力计算

 

5）．根据计算结果和构造要求，绘制次梁配筋示意图。

 

4. 主梁设计：

柱截面400×400，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

       柱截面400×400，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。主梁端部支承于池壁柱上，其支承长度a=200。

则主梁计算跨度：

 

 

 3）．内力计算：

主梁弯矩计算

  

由此可作出下列几种情况下的内力图：

①+②；  ①+③；  ①+④；  ①+⑤  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。

 

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：

a.       正截面承载力计算

b.  斜截面承载力计算

 

 

六、给排水工程结构课程设计应提交的成果（包括考核方法）

1. 应提交的成果

1）完成设计计算书一份。内容包括：

（1) 板、次梁和主梁的截面尺寸拟定；

（2) 板、次梁和主梁的荷载计算、内力计算，主梁的弯矩包络图和剪力包络图；

（3) 构件截面配筋计算。

2） 绘制水池顶盖结构施工图(两张2号图纸或一张1号图纸)。内容包括：

（1)梁板结构布置图；

（2)板的模板图及配筋图；

（3)次梁模板图及配筋图；

（4)主梁模板图、配筋图及材料图；

（5)主梁钢筋表；

（6)设计说明，如混凝土强度等级、钢筋级别、混凝土保护层厚、钢筋的制作以及构件的抹面粉底等。

 

2. 考核方法

课程设计完成后，根据对学生平时考核、计算书和施工图的质量、答辩情况进行综合成绩评定，按优秀、良好、中等、及格和不及格五级计分。对抄袭雷同达50％以上或无故迟交课程设计者均按不及格处理。  

 

七、主要参考资料

1．《给水排水工程结构》，刘建行等主编，中国建筑工业出版社，1994

2.《混凝土结构》（上册）——混凝土结构设计原理(第三版)，东南大学,同济大学,天津大学编，中国建筑工业出版社，2005.1

3.《混凝土结构》（上册），吴培明主编，武汉理工大学出版社，2003

4.《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）

5.《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138:2002）