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混凝土结构设计原理课程设计 钢筋混凝土现浇主次梁结构设计学 校：南 昌 大 学 班 级：姓 名：学 号：指导教师：设计时间： 南昌大学建筑工程学院土木工程系一、设计资料本结构采用钢筋混凝土砼现浇单向板肋梁（建筑标高+9.00），其结构布置图如附图1-1所示，板深入墙内120mm，次梁深入墙内240mm，主梁伸入墙柱内370mm，楼面面层为20mm厚水泥砂浆面层（容重为20 KNm2），板底及梁用20mm厚石灰砂浆粉刷（容重17 KNm2）。楼面可变荷载标准值=6 KNm2。混凝土强度等级为C35。主次梁受力钢筋采用HRB335或HRB400钢筋，板采用R235级钢筋。板厚取70mm，次梁尺寸为200400mm，主梁尺寸为250650mm。图1-1 单向板肋梁结构平面图二、设计内容和要求（一）板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力，主梁按弹性理论计算内力并给出弯矩及剪力图。（二）绘结构施工图1.结构平面布置图（1：150），图上需标注墙、柱定位轴线编号，梁柱定位尺寸及构件编号，并标出板的结构标高。2.板模板及配筋平面图（1：60），图上需标注板厚、板中钢筋的直径、间距及其定位尺寸。3.次梁模板及配筋图（1：40，1：20），图上需标注次梁截面及几何尺寸、梁底标高、钢筋的直径、根数、编号其定位尺寸。4.主梁模板及配筋（1：40，1：20），弯矩包络图及抵抗弯矩图，图上需标注主梁截面及几何尺寸、梁底标高，钢筋的直径、根数、编号其定位尺寸。5.有关设计说明，如混凝土强度等级、钢筋级别、混凝土保护层厚度等。三、楼面板结构平面布置主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。确定主梁的跨度为4800mm，次梁的跨度为4800mm，主梁每跨内设置两根次梁，板的跨度为1600mm。l02/l01=3，按单向板设计。四、板的设计1、荷 载（1）板的永久荷载标准值：20mm水泥砂浆面层 0.02X20=0.4 KNm270mm钢筋混凝土板 0.07X25=1.75 KNm220mm板底石灰砂浆 0.02X17=0.34 KNm2-小 计 2.49KNm2（2）板活荷载标准值： 6 KNm2永久荷载分项系数去1.2，可变荷载分项系数取1.4，故板的：永久荷载设计值 g=2.491.2=2.99 KNm2可变荷载设计值 q=61.4=8.4 KNm2（3）荷载总设计值 g+p=11.39 KNm2近似取为：g+p=11.4 KNm22、计算简图（1）板的实际跨度：边跨=1600-60-100=1440mm中跨=1600-100-100=1400mm（2）边跨计算跨度：=60+=60+1440+=1600mm=60+=60+1440+=1535mm取较小值，边跨的计算跨度为L=1535mm。（3）中跨计算跨度：= +b =1400+200=1600mm=+t =1400+70=1470mm取较小值，中跨的计算跨度为L=1470mm。因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图1-2。图1-2板的计算简图3、弯矩设计值边跨弯矩：=11.4*1.535*1.535*1/8=3.36 中跨弯矩：=11.4*1.47*1.47*1/8=3.08大致根据实践规范可以取1、支点弯矩 =-0.72、跨中弯矩 1）板厚与梁肋高度比等于或大于1/4时 =+0.72）板厚与梁肋高度比小于1/4时候 =+0.5=0.5=0.53.08=1.54 =-0.7=-0.7*3.08=-2.16=-0.7=-0.7()=-2.25=+0.5=3.36-0.52.25=2.244、正截面承载能力计算板厚h=70mm，取=30mm（规范中板的保护层厚度最小为30mm），=70-30=40mm。C35混凝土，混凝土抗压强度设计值=16.1KPa。钢筋采用R235,=195KPa。板的配筋计算见表1-1。表1-1 板的配筋计算截 面1B2C弯矩设计值2.24-2.251.54-2.160.0870.08700600.0840.0910.0910.0620.088 =300.5300.5204.76290.6实际配筋8165（305）8165（305）8165（305）8165（305）五、次梁设计按考虑内力重分布设计。1、荷 载（1）永久荷载荷载板传来的恒载 2.991.6=4.78 次梁自重 0.2（0.4-0.07）251.2=1.98 次梁粉刷 0.02（0.4-0.07）2171.2=0.27小 计 g=7.03 （2）可变荷载设计值 q=8.42=16.8（3）荷载总设计值 g+q=242、计算简图次梁在砖墙上的支承长度为240mm，主梁的截面为250650mm。（1）次梁实际跨度：边跨=4800-120-125=4555mm中跨=4800-125-125=4550mm（2）边跨计算跨度：=+0.5墙上支承长度+b/2=4555+0.5240+125=4800mm=1.025+b/2=1.0254555+125=4794mm取较小值，边跨的计算跨度为L=4794mm。（3）中跨计算跨度：= +250=4800mm因话中相差小于10%，可按等跨连续梁计算，次梁的计算简图如1-3。 图1-3 次梁的计算简图3、内力计算弯矩和剪力根据简支梁静定平衡方程计算（1）弯矩设计值： =24*4.794*4.794*1/8=68.94 =24*4.8*4.8*1/8=69.12=0.5=0.569.12=34.56=-0.7=-0.7*69.12=48.38=-0.7=-0.7()=-48.32=+0.5=68.94-0.548.32=44.78（2）剪力设计值：=3ql/8=3*24*4.794/8=43.15KN， =-5ql/8=-5*24*4.794/8=-71.91KN=ql/2=24*4.8/2=57.6KN,=-57.6KN =57.6KN4、承载力计算(1）正截面受弯承载力正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度按以下公式取最小值： 正弯矩中跨：0.2*4800=960mm正弯矩边跨：0.27*4794=1294mm负弯矩中跨：0.07*(4794+4800)=672mm1600mm200+0+1270=1040mmC35混凝土，=40mm，=400-40=360mm。C35混凝土， =16.1KPa，钢筋采用HRB335, =280KPa。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。正截面受弯承载力计算见表1-2。表1-2 次梁正截面受弯承载力计算截 面1B2C弯矩设计值44.78-48.3234.56-48.3896020010402000.0220.1160.0160.1160.0220.1240.0160.124=437.2513.4344.4513.4实际配筋218(509)112+218(622.1)218(509)112+218(622.1)（2）斜截面受剪承载力图1-4 板的剪力图=30+=39.2mm，=360.8mm验算上限值、下限值：上限值：=（0.51）200360.8=217.72KN，符合上限值。下限值： =11.52200360.8=54.84KN不符合下限值，所以设计中不需要依靠箍筋来承担剪力，箍筋的布置只需要满足设计构造要求，因此箍筋的布置如下：在4004082.8mm、49099479mm和959411994mm段：按照构造要求配置箍筋，H/2=200mm且不大于400mm，取200mm。 在0400mm、43945194mm、91949994mm段：按要求，取100mm在4082.84394mm段：=（-）=67.11KN P=622.1(200360.8)100=0.86=67.11=111200360.8=0.147% 双支箍，直径为8=,=211.5mm,取210mm。为施工方便，在离支座距离大于400mm处箍筋间距均取200mm，小于400mm处箍筋间距均取100mm。六、主梁设计主梁按弹性理论设计.1、荷载设计值：为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来恒载 7.034.8=33.7KN主梁自重（含粉刷）(0.65-0.07)0.251.625+2(0.65-0.07)0.021.6171.2=7.7KN-永久荷载 G=33.7+7.7=41.4KN近似取G=42KN可变荷载 Q=16.84.8=80.6KN近似取Q=81KN2、计算简图主梁端部支撑在带壁柱墙上，支承长度为370mm，中间支承在300mm300mm的混凝土柱上。主梁按连续梁计算，其计算跨度如下。（1）计算跨度：边跨=4800-0.5370-150=4465mm 中跨=4800-150-150=4500mm（2）边跨：=+0.5a+0.5b=4465+0.5370+0.5300=4800mm =1.025+0.5b=1.0254465+0.5300=4727mm （3）中跨：=+b=4500+300=4800mm因跨度相差不超过10%，可利用附表计算内力。主梁的计算简图见图1-5。 图1-5 主梁的计算简图3、内力设计值及包络图1）弯矩设计值弯矩 M=GL+QL式中系数、由附表相应栏内查得。不同荷载组合下各截面的弯矩计算结果见表1-3。2）剪力设计值剪力 V=G+Q式中系数、由附表相应栏内查得。不同荷载组合下各截面的弯矩计算结果见表1-4。表1-3 主梁的弯矩计算（KNm）项次147.75-52.2513.31-52.252110.11-50.67-51.46-50.673-16.76-50.6777.38-50.67487.25-118.4965.77-33.91(1+3)30.99(1+4)-170.74(1+2)-38.15(1+4)-86.16(1+2)157.86(1+3)90.69表1-4 主梁的剪力计算（KN）项次130.35-52.4541.40269.80-108.000455.53-105.6798.49(1+2)100.15(1+4)158.12(1+4)139.89 3）弯矩、剪力包络图弯矩包络图绘制荷载组合+时,出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩。此时=0, =-102.92KNm,以这两个支座弯矩值的连线为基线,叠加边跨在集中荷载G+Q=41.4+80.6=122KN作用下的简支梁弯矩图,则第一个集中荷载下的弯矩值为(G+Q)+ =157.92KNm；第二个集中荷载下的弯矩值为(G+Q)+=123.62KNm。中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为-102.92 KNm，以此支座弯矩连线为基线叠加中间荷载G=41.4KN作用下的简支梁弯矩图，则集中荷载处的弯矩值为(G+Q)+=-36.68KNm。荷载组合+时，支座最大负弯矩=-170.74 KNm,其他两个支座的弯矩为=0，=-86.16KNm，在这三个支座弯矩间连直线，以此连续为基线，于第一跨、第二跨分别叠加集中荷载为G+Q时的简支梁弯矩图，则集中荷载处的弯矩值顺次为135.32KNm、78.40KNm、52.65KNm、80.84KNm。荷载组合+时，出现边跨跨内最小弯矩和中跨跨内最大弯矩。=-102.92 KNm,第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为30.93KNm、-3.38KNm；第二跨在集中荷载G+Q作用下的弯矩值为92.28KNm。剪力包络图绘制荷载组合+时, =100.15KN,至第一集中荷载处剪力降为100.15-122=-21.85KN,至第二集中点荷载处剪力降至-21.85-122=-143.85KN；组合+时，最大，=-158.12KN，则第一跨集中荷载处剪力顺次（从右至左）-36.12KN、85.88KN。弯矩、剪力包络图见图1-6。主梁的弯矩、剪力包络图如1-8所示。图1-6 弯矩、剪力包络图 4、承载力计算（1）正截面受弯承载力 正弯矩中跨：0.2*4800=960mm正弯矩边跨：0.27*4727=1276mm负弯矩中跨：0.07*（4800+4727）=671mm0.5*（4727+4800）=4764mm250+0+1270=1090mm1点和B点采用一排受拉钢筋，取 =45mm，=605mm。2点采用一排受拉钢筋，取=40mm，=610mm。C35混凝土， =16.1KPa。采用HRB335钢筋，钢筋抗拉强度=280KPa。表1-5 主梁正截面承载力计算1B2弯矩设计值157.92-170.7492.28-36.68bf10902509602500.0250.1160.0160.0250.9870.9380.9910.987944.51074.5545.2223.6实际配筋3C22(1140）3C22（1140）2C22(760)2C22(760)（2） 斜截面受剪承载力图1-7 主梁剪力图本设计主梁考虑构件的斜截面抗剪承载力由混凝土和箍筋共同承担。箍筋设计：上、下限值验算上限值：=250（）=458.24KN，上限值符合。下限值： =11.52250（）=115.43KN在0650mm、40925377mm段：按照构造要求设置箍筋间距，取=100mm。在31514092mm段：=650-=607.45mmP=100=0.75=158.12=111.1=0.16%，取=0.18% 双支箍，直径为8mm=,=224.4mm,取220mm