混凝土结构设计原理课程设计报告计算书

1、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：清华大学班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：.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 KN ），板底及梁用 20mm厚石灰砂浆粉刷（容重17KN）。楼面可变荷载标准值 QK = 6 KN。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 70 mm ，次梁尺寸为 200 

2、5;400mm ，主梁尺寸为 250×650mm 。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Word 资料.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 ：

3、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 。l 02 /l 01 =3 ，按单向板设计。四、板的设计1、荷载Word 资料.（1 ）板的永久荷载标准值：20mm水泥砂浆面层0.02X20=0.4KN70mm钢筋混凝土板0.07X25=1.75KN20mm板底石灰砂浆0.02X17=0.34

4、KN-小计2.49KN（2 ）板活荷载标准值：6 KN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=2.49 ×1.2=2.99KN可变荷载设计值q=6 ×1.4=8.4 KN（3 ）荷载总设计值g+p=11.39 KN近似取为： g+p=11.4 KN2 、计算简图（ 1 ）板的实际跨度：边跨 L0 =1600-60-100=1440mm 中跨 L0 =1600-100-100=1400mm（2 ）边跨计算跨度： LL=60+L0 +b=60+1440+200=1600mm22=60+L0 +t=60+1440+70=1535mm22取较小

5、值，边跨的计算跨度为L=1535mm。Word 资料.（ 3 ）中跨计算跨度： L = L0 +b =1400+200=1600mm L = L0 +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2边跨弯矩 ：M 0=ql=11.4*1.535*1.535*1/8=3.36KN m8ql2中跨弯矩： M 0 =11.4*1.47*1.47*1/8=3.08KN m8大致根据实践规范可以取1、支点弯矩 M =-0.7 M 0

6、2、跨中弯矩 1）板厚与梁肋高度比等于或大于 1/4时M =+0.7 M 02）板厚与梁肋高度比小于1/4时候 M =+0.5 M 0M 2 =0.5 M 0 =0.5 ×3.08=1.54KNmMMc =-0.7B =-0.7MM0KN m0=-0.7 ×( 3.36 3.08 )=-2.25 KN m2M 1 = M 0 +0.5 M B =3.36-0.5 ×2.25=2.24 KNmWord 资料.4 、正截面承载能力计算板厚 h=70mm ，取 as =30mm （规范中板的保护层厚度最小为 30mm ）， h0 =70-30=40mm 。C35 混凝土

7、，混凝土抗压强度设计值 f cd =16.1KPa 。钢筋采用 R235, f sd =195KPa 。板的配筋计算见表1-1 。表 1-1板的配筋计算截面1B2C2.2-2.21.5-2.1弯矩设计值4546A0M0.00.00 0.02f cd b h0878706084112 A00.00.00.00.091916288As =f cdb h0300300204290f sd.5.5.76.68165816581658165实际配筋（ 3（3（3（ 305 ）05 ）05 ）05 ）Word 资料.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2.99 

8、15;1.6=4.78次梁自重0.2 ×（0.4-0.07 ）×25 ×1.2=1.98KN mKN m次梁粉刷0.02 ×（0.4-0.07 ）×2 ×17 ×1.2=0.27 KN m小计g=7.03 KN m（2 ）可变荷载设计值q=8.4 ×2=16.8 KN m（3）荷载总设计值g+q=24KN m2 、计算简图次梁在砖墙上的支承长度为240mm ，主梁的截面为250 ×650mm 。（ 1 ）次梁实际跨度：边跨 L0 =4800-120-125=4555mm中跨 L0 =4800-125-12

9、5=4550mm（2 ）边跨计算跨度：L=L0 +0.5 × 墙 上 支 承 长 度 +b/2=4555+0.5×240+125=4800mmL =1.025 L0 +b/2=1.025 ×4555+125=4794mm 取较小值，边跨的计算跨度为 L=4794mm 。Word 资料.（ 3 ）中跨计算跨度： L = L0 +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：2M 0 =ql=24*4.794*4.794*1/8=

10、68.94KN m82qlM0= 8M 2 =0.5M c =-0.7KNmM 0 =0.5 ×69.12=34.56KNmM 0KNmM B =-0.7 M 0 =-0.7 ×(68.94269.12)=-48.32KNmM 1 = M 0 +0.5 M B =68.94-0.5×48.32=44.78KNm（2 ）剪力设计值：V A =3ql/8=3*24*4.794/8=43.15KN，V B1 =-5ql/8=-5*24*4.794/8=-71.91KNV Br =ql/2=24*4.8/2=57.6KN,Word 资料.V cl =-57.6KNV cr

11、 =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：'bf 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)=672mm 1600mm 200+0+12 ×70=1040mmC35 混凝土， as =40mm ， h0 =400-40=360mm。C35 混凝土，f cd=16.1KPa ，钢筋采用 HRB335, f sd=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 。

12、表 1-2次梁正截面受弯承载力计算截面1B2C34.5弯矩设计值44.78-48.32-48.386Word 资料.'bf9602001040200A0M0.0220.1160.010.1162f cd b h060.01112 A00.0220.1240.1246As= f cdb h0344.437.2513.4513.4f sd41 2 1218实际配筋12+2 181812+2 18(509)(622.1)(509)(622.1)（2 ）斜截面受剪承载力图 1-4 板的剪力图as =30+18.4=39.2mm， h0 =360.8mm2验算上限值、下限值：上限值：3f cu,

13、 kh0103360.8=217.72KN0.51b=（0.51 ×）× 35××，符合上限值。Word 资料.33下限值：0.5 102 f td b h0 = 0.5 10 ×1×1.52 ×200 ×360.8=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 400 4082.8mm 、4909 9479mm和 9594 11994mm段：按照构造要求配置箍筋， SV H/2=200mm且不大于 400mm ，SV 取 200mm 。在

14、 0400mm 、4394 5194mm 、9194 9994mm段：按要求， SV 取 100mm在 4082.8 4394mm段：'×（4794 -1797.9- 400 ） =67.11KNV =71.914794 -1797.92P=622.1 ÷(200 ×360.8) ×100=0.86V ' =1230.45103b h0 (20.6P) f cu,ksv f sv67.11= 1 ×1 ×1 × 0.453×200 ×360.8 × ( 2 0.60.86)35

15、sv19510=0.147%双支箍，直径为 8sv= Asv ,V=211.5mm,取 210mm 。svb svS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 .Word 资料.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7.03 ×4.8=33.7KN主梁自重（含粉刷）(0.65-0.07) ×0.25 ×1.6 ×25+2 ×(0.65-0.07) ×0.02 ×1.6 ×17 ×

16、1.2=7.7KN-永久荷载G=33.7+7.7=41.4KN近似取 G=42KN可变荷载Q=16.8 ×4.8=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 300mm ×300mm 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 L0 =4800-0.5 ×370-150=4465mm中跨 L0 =4800-150-150=4500mm（ 2 ） 边 跨 ： L=L0 +0.5a+0.5b=4465+0.5× 370+0.5×300=4800mmL

17、=1.025L0+0.5b=1.025×4465+0.5×300=4727mm（ 3 ）中跨： L = L0 +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 。Word 资料.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= k1 GL+ k2 QL式中系数 k1 、k2 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= k3 G+ k4 Q式中系数 k3 、k4 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-

18、3主梁的弯矩计算（ KN m ）kkkk项次M 1M BM CM 2-52.147.75-52.2513.3125110.1-50.2-50.67-51.461673-16.76-50.6777.38-50.Word 资料.67-118.4-33.487.2565.77991(1+4(1+4)(1+3)(1+2)M MAX-170.730.99-38.15-86.416(1+2)M(1+3)MIN157.890.696表 1-4主梁的剪力计算（ KN ）项次kkkV AV BlV Br130.35-52.4541.40-108.0269.8000-105.6455.53798.49(1+2)(

19、1+4)(1+4)±V MAX100.1158.1139.8529Word 资料.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 M A =0,M B =-102.92KN m, 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1支梁弯矩图,则第一个集中荷载下的弯矩值为3 (G+Q) l 01 +1M B =157.92KN m ； 第 二 个 集 中 荷 载 下 的 弯 矩 值 为3123(G+Q) l 01 + 3 M B=123.62KN m 。中间跨跨中弯矩最小时，

20、两个支座弯矩值均为-102.92 KN m ，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1(G+Q) l02 + M B=-36.68KNm 。3荷载组合 + 时，支座最大负弯矩 M B =-170.74 KN m, 其他两个支座的弯矩为 M A =0 ，M c =-86.16KN m ，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135.32KN m 、78.40KN m 、52.65KN m 、80.84KN m 。荷载组合 + 时，出现边跨跨内最小弯矩和中

21、跨跨内最大弯矩。M B = M c =-102.92 KN m, 第一跨在集中荷载 G 作用下的弯矩值分别为 30.93KN m 、-3.38KN m ；第二跨在集中荷载 G+Q 作用下的弯矩值为 92.28KN m 。剪力包络图绘制Word 资料.荷载组合 + 时 , V A max =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，V B 最大，V Bl =-158.12KN，则第一跨集中荷载处剪力顺次（从右至左）-36.12KN 、85.88KN

22、 。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。Word 资料.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'bf 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）=671mm 0.5* （4727+4800 ）=4764mm250+0+12×70=1090mm1 点和 B 点采用一排受拉钢筋，取As =45mm ， h =605mm 。02 点采用一排受拉钢筋，取A =40mm ， h =610mm 。C35 混凝土，s0f cd =16.1

23、KPa 。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-170-36.157.9292.28计值.7468b f1090250960250A0M0.110.022f cd b h00.0250.01665Word 资料.0.930.9800.9870.991871074223.As944.5.5545.263C22C2实际配3C2222C222筋(1140 ）（11(760)(76040 ）)（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 ： 0.51103= 0.5110335 ××（605 610 ）f cu ,kb h02502Word 资料.=458.24KN ，上限值符合。下限值： 0.5 1032 f td b h0= 0.5 103 ×1 ×1.52 ×250 ×（ 605