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：钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 2 页 共 18 页一、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 17 KN2）。楼面可变荷载标 准值 =6 KN 。混凝土强度等级为 C35。主2 QK2次梁受力钢筋采用 HRB335 或 HRB400
2、 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）绘结构施工图钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 3 页 共 18 页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
3、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 KN钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 4 页 共 18 页270
4、mm 钢筋混凝土板 0.07X25=1.75 KN220mm 板底石灰砂浆 0.02X17=0.34 KN2-小 计 2.49KN2（2）板活荷载标准值： 6 KN2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 KN2可变荷载设计值 q=61.4=8.4 KN2（3）荷载总设计值 g+p=11.39 KN2近似取为：g+p=11.4 KN 22、计算简图（1）板的实际跨度：边跨 =1600-60-100=1440mmL0中跨 =1600-100-100=1400mm（2）边跨计算跨度： =60+ + =60+1440+ =1600
5、mm02b20=60+ + =60+1440+ =1535mmt7取较小值，边跨的计算跨度为 L=1535mm。（3）中跨计算跨度： = +b =1400+200=1600mmL0= +t =1400+70=1470mm取较小值，中跨的计算跨度为 L=1470mm。钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 5 页 共 18 页因跨度相差小于 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 M082ql mKN中跨弯矩： = =11.4*1.47*1.47*1/8=
6、3.0802 大致根据实践规范可以取1、支点弯矩 =-0.7M02、跨中弯矩 1）板厚与梁肋高度比等于或大于 1/4 时 =+0.7M02）板厚与梁肋高度比小于 1/4 时候 =+0.5M0=0.5 =0.53.08=1.54 0mKN=-0.7 =-0.7*3.08=-2.16c=-0.7 =-0.7( )=-2.25MB028.036.= +0.5 =3.36-0.52.25=2.241BmKN4、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as30mm） ， =70-30=40mm。C35 混凝土，混凝土抗压强度设计值h0=16.1KPa。钢筋采用 R
7、235, =195KPa。板的配筋计算见表 1-1。fcd fsd钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 6 页 共 18 页表 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 -2.16hfAbMcd2000.087 0.087 0060 0.08410.091 0.091 0.062 0.088=sh0bfsdc300.5 300.5 204.76 290.6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 mKN次梁自重 0.2
8、（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 mKN（2）可变荷载设计值 q=8.42=16.8（3）荷载总设计值 g+q=24钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 7 页 共 18 页2、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=4555mmL0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=4800mmL0=1.025 +b/2=1.0254555
9、+125=4794mm取较小值，边跨的计算跨度为 L=4794mm。（3）中跨计算跨度： = +250=4800mmL0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 M082ql mKN= =24*4.8*4.8*1/8=69.1202 =0.5 =0.569.12=34.5620 钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 8 页 共 18 页=-0.7 =-0.7*69.12=48.38Mc0 mKN=-0.7 =-0.7( )=-
10、48.32B02.1694.8= +0.5 =68.94-0.548.32=44.781BKN（2）剪力设计值：=3ql/8=3*24*4.794/8=43.15KN， VA=-5ql/8=-5*24*4.794/8=-71.91KNB1=ql/2=24*4.8/2=57.6KN,r=-57.6KN =57.6KNcl Vcr4、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)=672mm1600mm
11、200+0+1270=1040mmC35 混凝土， =40mm， =400-40=360mm。C35 混凝土， ash0 fcd=16.1KPa，钢筋采用 HRB335, =280KPa。经判别跨内截面均属于第fsd一类 T 形截面。正截面受弯承载力计算见表 1-2。钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 9 页 共 18 页表 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 -48.38bf960 200 1040 200hAMcd2000.022 0.116 0.016 0.11610.022 0.124 0.016 0.124=s0bfd
12、c437.2 513.4 344.4 513.4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， =360.8mmas2.418h0验算上限值、下限值：上限值： =（0.51 ） 200360.8=217.72KN，符合fbkcu0,315.0135钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 10 页 共 18 页上限值。下限值： = 11.52200360.8=54.84KNhfbtd02315.0135.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
13、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，SV取 200mm。 SV在 0400mm 、43945194mm 、91949994mm 段：按要求， 取 100mmV在 4082.84394mm 段：= （ - ）=67.11KN 179.-4179.4240P=622.1(200360.8)100=0.86=V fhsvkcuPb,03321 )6.(45.067.11=111 200360.8 1953)0.82s=0.147% 双支箍，直径为 8sv= , =
14、211.5mm,取 210mm。svAsbSV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.钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 11 页 共 18 页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
15、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=4465mmL0中跨 =4800-150-150=4500mm（2）边跨： = +0.5a+0.5b=4465+0.5370+0.5300=4800mm0=1.025 +0.5b=1.0254465+0.5300=4727mm 0（3）中跨： = +b=4500+300=4800mmL0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。钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 12 页 共
16、 18 页图 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+ QLk12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+ Qk34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 Mk1Bkk2MCk1 47.75 -52.25 13.31 -52.252 110.11 -50.67 -51.46 -50.673 -16.76 -50.67 77.38 -50.674 87.25 -118.49 65.77 -33.91MAX(
17、1+3)30.99(1+4)-170.74(1+2)-38.15(1+4)-86.16钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 13 页 共 18 页MIN(1+2)157.86 (1+3)90.69表 1-4 主梁的剪力计算（KN）项次 VAkBkl Vkr1 30.35 -52.45 41.402 69.80 -108.00 04 55.53 -105.67 98.49VMAX(1+2)100.15(1+4)158.12(1+4)139.893）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
18、为基AB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) + 31l01=157.92KNm；第二个集中荷载下的弯矩 值为 (G+Q) +31MB 3l0132=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 。31l02MB钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 14 页 共 18 页荷载组合+ 时，支座最大 负弯矩 =-170.74 KNm,
19、其他两MB个支座的弯矩为 =0， =-86.16KNm，在这三个支座弯矩间连Ac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、52.65KN m、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MBc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VAmax100.
20、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BBl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。钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 15 页 共 18 页主梁的弯矩、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）正截面受弯承载力钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 16 页 共 18 页 正弯矩中跨：0.2*4800=960mmbf正弯矩边跨：0.27*4727=1276mm负弯矩中跨：0.07*（4800+4727）=
21、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Ash0用一排受拉钢筋，取 =40mm， =610mm。C35 混凝土， sh0 fcd=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 -36.68bf 1090 250 960 250hAMcd2000.025 0.116 0.016 0.02500.987 0.938 0.991 0.987s944.5 107
22、4.5 545.2 223.6实际配筋3C22(1140）3C22（1140）2C22(760)2C22(760)（2） 斜截面受剪承载力钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 17 页 共 18 页图 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（ ）hfbkcu0,315.03551.26105=458.24KN，上限 值符合。下限值： = 11.52250（ ）ftd023. 3.=115.43KN在 0650mm 、40925377mm 段：按照构造要求设置箍筋间距，取 =100mm。SV在 31514092mm 段
23、：=650- 302.15=607.45mmh0P= 100=0.7567.4=V fhsvkcuPb,03321 )6.2(5.0158.12=111.1 1953)75.062(547sv=0.16%，取 =0.18% 双支箍，直径为 8mmsvsv= , =224.4mm,取 220mm。svAbSV在 6503151mm、63277127mm 段：按构造要求配筋， =325mm 且不大于 400mm，取 为V2HSV320mm。钢筋混凝土现浇主次梁结构设计第 18 页 共 18 页在 53776327mm 段=650-（30+ ）=607.45mmh025.1P=1140/(607.75250)100=0.75=V fhsvkcuPb,03321 )6.2(45.0139.89=0.911 1953)75.062(574sv=0.18%， 取 =0.18% 双支箍，直径为 8svsv= , =224.4mm,取 220mm。svAsbSV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。
