混凝土结构设计原理课程设计.doc
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钢筋混凝土现浇主次梁结构设计
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20KN），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=6KN。
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200×400mm，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=0.4KN
70mm钢筋混凝土板0.07X25=1.75KN
20mm板底石灰砂浆0.02X17=0.34KN
------------------------------------------------------------小计2.49KN
（2）板活荷载标准值：
6KN
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=8.4KN
（3）荷载总设计值g+p=11.39KN
近似取为：
g+p=11.4KN
2、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=-0.7
2、跨中弯矩1）板厚与梁肋高度比等于或大于1/4时=+0.7
2）板厚与梁肋高度比小于1/4时候=+0.5
=0.5=0.5×3.08=1.54
=-0.7=-0.7*3.08=-2.16
=-0.7=-0.7×（）=-2.25
=+0.5=3.36-0.5×2.25=2.24
4、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
1
B
2
C
弯矩设计值
2.24
-2.25
1.54
-2.16
0.087
0.087
0．060
0.084
0.091
0.091
0.062
0.088
=
300.5
300.5
204.76
290.6
实际配筋
Ф8@165
（305）
Ф8@165
（305）
Ф8@165
（305）
Ф8@165
（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2.99×1.6=4.78
次梁自重0.2×（0.4-0.07）×25×1.2=1.98
次梁粉刷0.02×（0.4-0.07）×2×17×1.2=0.27
小计g=7.03
（2）可变荷载设计值q=8.4×2=16.8
（3）荷载总设计值g+q=24
2、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=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+0.5×240+125=4800mm
=1.025+b/2=1.025×4555+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=0.5×69.12=34.56
=-0.7=-0.7*69.12=48.38
=-0.7=-0.7×（）=-48.32
=+0.5=68.94-0.5×48.32=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=57.6KN
4、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：
①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
②1600mm
③200+0+12×70=1040mm
C35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
1
B
2
C
弯矩设计值
44.78
-48.32
34.56
-48.38
960
200
1040
200
0.022
0.116
0.016
0.116
0.022
0.124
0.016
0.124
=
437.2
513.4
344.4
513.4
实际配筋
2Ф18
（509）
1Ф12+2Ф18
（622.1）
2Ф18
（509）
1Ф12+2Ф18
（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×）××200×360.8=217.72KN，符合上限值。
下限值：
=×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：
①在400～4082.8mm、4909～9479mm和9594～11994mm段：
按照构造要求配置箍筋，≤H/2=200mm且不大于400mm，取200mm。
②在0～400mm、4394～5194mm、9194～9994mm段：
按要求，取100mm
③在4082.8～4394mm段：
=×（-）=67.11KN
P=622.1÷（200×360.8）×100=0.86
=
67.11=1×1×1××200×360.8×
=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7.03×4.8=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]×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=81KN
2、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=4800-0.5×370-150=4465mm
中跨=4800-150-150=4500mm
（2）边跨：
=+0.5a+0.5b=4465+0.5×370+0.5×300=4800mm
=1.025+0.5b=1.025×4465+0.5×300=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（KN﹒m）
项次
1
47.75
-52.25
13.31
-52.25
2
110.11
-50.67
-51.46
-50.67
3
-16.76
-50.67
77.38
-50.67
4
87.25
-118.49
65.77
-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
1
30.35
-52.45
41.40
2
69.80
-108.00
0
4
55.53
-105.67
98.49
±
（1+2）
100.15
（1+4）
158.12
（1+4）
139.89
3）弯矩、剪力包络图
①弯矩包络图绘制
荷载组合①+②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,=-102.92KN﹒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作用下的简支梁弯矩图,则第一个集中荷载下的弯矩值为（G+Q）+=157.92KN﹒m；第二个集中荷载下的弯矩值为（G+Q）+=123.62KN﹒m。
中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为-102.92KN﹒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（G+Q）+=-36.68KN﹒m。
荷载组合①+④时，支座最大负弯矩=-170.74KN﹒m,其他两个支座的弯矩为=0，=-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①+③时，出现边跨跨内最小弯矩和中跨跨内最大弯矩。
==-102.92KN﹒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。
②剪力包络图绘制
荷载组合①+②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①+④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
①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
②0.5*（4727+4800）=4764mm
③250+0+12×70=1090mm
1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
1
B
2
弯矩设计值
157.92
-170.74
92.28
-36.68
bf
1090
250
960
250
0.025
0.116
0.016
0.025
0.987
0.938
0.991
0.987
944.5
1074.5
545.2
223.6
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：
=×1×1.52×250×（）=115.43KN
①在0～650mm、4092～5377mm段：
按照构造要求设置箍筋间距，取=100mm。
②在3151～4092mm段：
=650-=607.45mm
P=×100=0.75
=
158.12=1×1×1.1×
=0.16%，取=0.18%双支箍，直径为8mm
=,=224.4mm,取220mm。
③在650～3151mm、6327～7127mm段：
按构造要求配筋，≤=325mm且不大于400mm，取为320mm。
④在5377～6327mm段
=650-（30+）=607.45mm
P=1140/（607.75×250）×100=0.75
=
139.89=0.9×1×1×
=0.18%，取=0.18%双支箍，直径为8
=,=224.4mm,取220mm。
为方便施工，在离支座距离小于650mm段，箍筋间距均取100mm，其他短箍筋间距均取200mm。
只设箍筋时，构件承载力能够满足要求，因此无需设置弯起钢筋。
六、施工图绘制
结构平面布置图、板模板及配筋平面图、次梁模板及配筋图及主梁模板及配筋图见附图。
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