混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì) 鋼筋混凝土現(xiàn)澆主次梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué) 校：南 昌 大 學(xué) 班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間： 南昌大學(xué)建筑工程學(xué)院土木工程系一、設(shè)計(jì)資料本結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土砼現(xiàn)澆單向板肋梁（建筑標(biāo)高+9.00），其結(jié)構(gòu)布置圖如附圖1-1所示，板深入墻內(nèi)120mm，次梁深入墻內(nèi)240mm，主梁伸入墻柱內(nèi)370mm，樓面面層為20mm厚水泥砂漿面層（容重為20 KNm2），板底及梁用20mm厚石灰砂漿粉刷（容重17 KNm2）。樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值=6 KNm2?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C35。主次梁受力鋼筋采用HRB335或HRB400鋼筋，板采用R235級(jí)鋼筋。板厚取70mm，次梁尺寸為200400mm，主梁尺寸為250650mm。圖1-1 單向板肋梁結(jié)構(gòu)平面圖二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（一）板和次梁按考慮塑性?xún)?nèi)力重分布方法計(jì)算內(nèi)力，主梁按彈性理論計(jì)算內(nèi)力并給出彎矩及剪力圖。（二）繪結(jié)構(gòu)施工圖1.結(jié)構(gòu)平面布置圖（1：150），圖上需標(biāo)注墻、柱定位軸線編號(hào)，梁柱定位尺寸及構(gòu)件編號(hào)，并標(biāo)出板的結(jié)構(gòu)標(biāo)高。2.板模板及配筋平面圖（1：60），圖上需標(biāo)注板厚、板中鋼筋的直徑、間距及其定位尺寸。3.次梁模板及配筋圖（1：40，1：20），圖上需標(biāo)注次梁截面及幾何尺寸、梁底標(biāo)高、鋼筋的直徑、根數(shù)、編號(hào)其定位尺寸。4.主梁模板及配筋（1：40，1：20），彎矩包絡(luò)圖及抵抗彎矩圖，圖上需標(biāo)注主梁截面及幾何尺寸、梁底標(biāo)高，鋼筋的直徑、根數(shù)、編號(hào)其定位尺寸。5.有關(guān)設(shè)計(jì)說(shuō)明，如混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋級(jí)別、混凝土保護(hù)層厚度等。三、樓面板結(jié)構(gòu)平面布置主梁沿橫向布置，次梁沿縱向布置。確定主梁的跨度為4800mm，次梁的跨度為4800mm，主梁每跨內(nèi)設(shè)置兩根次梁，板的跨度為1600mm。l02/l01=3，按單向板設(shè)計(jì)。四、板的設(shè)計(jì)1、荷 載（1）板的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：20mm水泥砂漿面層 0.02X20=0.4 KNm270mm鋼筋混凝土板 0.07X25=1.75 KNm220mm板底石灰砂漿 0.02X17=0.34 KNm2-小 計(jì) 2.49KNm2（2）板活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 6 KNm2永久荷載分項(xiàng)系數(shù)去1.2，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4，故板的：永久荷載設(shè)計(jì)值 g=2.491.2=2.99 KNm2可變荷載設(shè)計(jì)值 q=61.4=8.4 KNm2（3）荷載總設(shè)計(jì)值 g+p=11.39 KNm2近似取為：g+p=11.4 KNm22、計(jì)算簡(jiǎn)圖（1）板的實(shí)際跨度：邊跨=1600-60-100=1440mm中跨=1600-100-100=1400mm（2）邊跨計(jì)算跨度：=60+=60+1440+=1600mm=60+=60+1440+=1535mm取較小值，邊跨的計(jì)算跨度為L(zhǎng)=1535mm。（3）中跨計(jì)算跨度：= +b =1400+200=1600mm=+t =1400+70=1470mm取較小值，中跨的計(jì)算跨度為L(zhǎng)=1470mm。因跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)板計(jì)算。取1m寬板帶作為計(jì)算單元，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1-2。圖1-2板的計(jì)算簡(jiǎn)圖3、彎矩設(shè)計(jì)值邊跨彎矩：=11.4*1.535*1.535*1/8=3.36 中跨彎矩：=11.4*1.47*1.47*1/8=3.08大致根據(jù)實(shí)踐規(guī)范可以取1、支點(diǎn)彎矩 =-0.72、跨中彎矩 1）板厚與梁肋高度比等于或大于1/4時(shí) =+0.72）板厚與梁肋高度比小于1/4時(shí)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、正截面承載能力計(jì)算板厚h=70mm，取=30mm（規(guī)范中板的保護(hù)層厚度最小為30mm），=70-30=40mm。C35混凝土，混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=16.1KPa。鋼筋采用R235,=195KPa。板的配筋計(jì)算見(jiàn)表1-1。表1-1 板的配筋計(jì)算截 面1B2C彎矩設(shè)計(jì)值2.24-2.251.54-2.160.0870.08700600.0840.0910.0910.0620.088 =300.5300.5204.76290.6實(shí)際配筋8165（305）8165（305）8165（305）8165（305）五、次梁設(shè)計(jì)按考慮內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)。1、荷 載（1）永久荷載荷載板傳來(lái)的恒載 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 計(jì) g=7.03 （2）可變荷載設(shè)計(jì)值 q=8.42=16.8（3）荷載總設(shè)計(jì)值 g+q=242、計(jì)算簡(jiǎn)圖次梁在磚墻上的支承長(zhǎng)度為240mm，主梁的截面為250650mm。（1）次梁實(shí)際跨度：邊跨=4800-120-125=4555mm中跨=4800-125-125=4550mm（2）邊跨計(jì)算跨度：=+0.5墻上支承長(zhǎng)度+b/2=4555+0.5240+125=4800mm=1.025+b/2=1.0254555+125=4794mm取較小值，邊跨的計(jì)算跨度為L(zhǎng)=4794mm。（3）中跨計(jì)算跨度：= +250=4800mm因話中相差小于10%，可按等跨連續(xù)梁計(jì)算，次梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖如1-3。 圖1-3 次梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖3、內(nèi)力計(jì)算彎矩和剪力根據(jù)簡(jiǎn)支梁靜定平衡方程計(jì)算（1）彎矩設(shè)計(jì)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）剪力設(shè)計(jì)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、承載力計(jì)算(1）正截面受彎承載力正截面受彎承載力計(jì)算時(shí)，跨內(nèi)按T形截面計(jì)算，翼緣寬度按以下公式取最小值： 正彎矩中跨：0.2*4800=960mm正彎矩邊跨：0.27*4794=1294mm負(fù)彎矩中跨：0.07*(4794+4800)=672mm1600mm200+0+1270=1040mmC35混凝土，=40mm，=400-40=360mm。C35混凝土， =16.1KPa，鋼筋采用HRB335, =280KPa。經(jīng)判別跨內(nèi)截面均屬于第一類(lèi)T形截面。正截面受彎承載力計(jì)算見(jiàn)表1-2。表1-2 次梁正截面受彎承載力計(jì)算截 面1B2C彎矩設(shè)計(jì)值44.78-48.3234.56-48.3896020010402000.0220.1160.0160.1160.0220.1240.0160.124=437.2513.4344.4513.4實(shí)際配筋218(509)112+218(622.1)218(509)112+218(622.1)（2）斜截面受剪承載力圖1-4 板的剪力圖=30+=39.2mm，=360.8mm驗(yàn)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，所以設(shè)計(jì)中不需要依靠箍筋來(lái)承擔(dān)剪力，箍筋的布置只需要滿足設(shè)計(jì)構(gòu)造要求，因此箍筋的布置如下：在4004082.8mm、49099479mm和959411994mm段：按照構(gòu)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% 雙支箍，直徑為8=,=211.5mm,取210mm。為施工方便，在離支座距離大于400mm處箍筋間距均取200mm，小于400mm處箍筋間距均取100mm。六、主梁設(shè)計(jì)主梁按彈性理論設(shè)計(jì).1、荷載設(shè)計(jì)值：為簡(jiǎn)化計(jì)算，將主梁自重等效為集中荷載。次梁傳來(lái)恒載 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-永久荷載 G=33.7+7.7=41.4KN近似取G=42KN可變荷載 Q=16.84.8=80.6KN近似取Q=81KN2、計(jì)算簡(jiǎn)圖主梁端部支撐在帶壁柱墻上，支承長(zhǎng)度為370mm，中間支承在300mm300mm的混凝土柱上。主梁按連續(xù)梁計(jì)算，其計(jì)算跨度如下。（1）計(jì)算跨度：邊跨=4800-0.5370-150=4465mm 中跨=4800-150-150=4500mm（2）邊跨：=+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因跨度相差不超過(guò)10%，可利用附表計(jì)算內(nèi)力。主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1-5。 圖1-5 主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖3、內(nèi)力設(shè)計(jì)值及包絡(luò)圖1）彎矩設(shè)計(jì)值彎矩 M=GL+QL式中系數(shù)、由附表相應(yīng)欄內(nèi)查得。不同荷載組合下各截面的彎矩計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1-3。2）剪力設(shè)計(jì)值剪力 V=G+Q式中系數(shù)、由附表相應(yīng)欄內(nèi)查得。不同荷載組合下各截面的彎矩計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1-4。表1-3 主梁的彎矩計(jì)算（KNm）項(xiàng)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 主梁的剪力計(jì)算（KN）項(xiàng)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）彎矩、剪力包絡(luò)圖彎矩包絡(luò)圖繪制荷載組合+時(shí),出現(xiàn)第一跨跨內(nèi)最大彎矩和第二跨跨內(nèi)最小彎矩。此時(shí)=0, =-102.92KNm,以這兩個(gè)支座彎矩值的連線為基線,疊加邊跨在集中荷載G+Q=41.4+80.6=122KN作用下的簡(jiǎn)支梁彎矩圖,則第一個(gè)集中荷載下的彎矩值為(G+Q)+ =157.92KNm；第二個(gè)集中荷載下的彎矩值為(G+Q)+=123.62KNm。中間跨跨中彎矩最小時(shí)，兩個(gè)支座彎矩值均為-102.92 KNm，以此支座彎矩連線為基線疊加中間荷載G=41.4KN作用下的簡(jiǎn)支梁彎矩圖，則集中荷載處的彎矩值為(G+Q)+=-36.68KNm。荷載組合+時(shí)，支座最大負(fù)彎矩=-170.74 KNm,其他兩個(gè)支座的彎矩為=0，=-86.16KNm，在這三個(gè)支座彎矩間連直線，以此連續(xù)為基線，于第一跨、第二跨分別疊加集中荷載為G+Q時(shí)的簡(jiǎn)支梁彎矩圖，則集中荷載處的彎矩值順次為135.32KNm、78.40KNm、52.65KNm、80.84KNm。荷載組合+時(shí)，出現(xiàn)邊跨跨內(nèi)最小彎矩和中跨跨內(nèi)最大彎矩。=-102.92 KNm,第一跨在集中荷載G作用下的彎矩值分別為30.93KNm、-3.38KNm；第二跨在集中荷載G+Q作用下的彎矩值為92.28KNm。剪力包絡(luò)圖繪制荷載組合+時(shí), =100.15KN,至第一集中荷載處剪力降為100.15-122=-21.85KN,至第二集中點(diǎn)荷載處剪力降至-21.85-122=-143.85KN；組合+時(shí)，最大，=-158.12KN，則第一跨集中荷載處剪力順次（從右至左）-36.12KN、85.88KN。彎矩、剪力包絡(luò)圖見(jiàn)圖1-6。主梁的彎矩、剪力包絡(luò)圖如1-8所示。圖1-6 彎矩、剪力包絡(luò)圖 4、承載力計(jì)算（1）正截面受彎承載力 正彎矩中跨：0.2*4800=960mm正彎矩邊跨：0.27*4727=1276mm負(fù)彎矩中跨：0.07*（4800+4727）=671mm0.5*（4727+4800）=4764mm250+0+1270=1090mm1點(diǎn)和B點(diǎn)采用一排受拉鋼筋，取 =45mm，=605mm。2點(diǎn)采用一排受拉鋼筋，取=40mm，=610mm。C35混凝土， =16.1KPa。采用HRB335鋼筋，鋼筋抗拉強(qiáng)度=280KPa。表1-5 主梁正截面承載力計(jì)算1B2彎矩設(shè)計(jì)值157.92-170.7492.28-36.68bf10902509602500.0250.1160.0160.0250.9870.9380.9910.987944.51074.5545.2223.6實(shí)際配筋3C22(1140）3C22（1140）2C22(760)2C22(760)（2） 斜截面受剪承載力圖1-7 主梁剪力圖本設(shè)計(jì)主梁考慮構(gòu)件的斜截面抗剪承載力由混凝土和箍筋共同承擔(dān)。箍筋設(shè)計(jì)：上、下限值驗(yàn)算上限值：=250（）=458.24KN，上限值符合。下限值： =11.52250（）=115.43KN在0650mm、40925377mm段：按照構(gòu)造要求設(shè)置箍筋間距，取=100mm。在31514092mm段：=650-=607.45mmP=100=0.75=158.12=111.1=0.16%，取=0.18% 雙支箍，直徑為8mm=,=224.4mm,取220mm。在6503151mm、63277127mm段：按構(gòu)造要求配筋，=325mm且不大于400mm，取為320mm。在53776327mm段=650-（30+）=607.45mmP=1140/(607.75250)100=0.75=139.89=0.911=0.18%， 取=0.18% 雙支箍，直徑為8=,=224.4mm,取220mm。為方便施工，在離支座距離小于650mm段，箍筋間距均取100mm，其他短箍筋間距均取200mm。只設(shè)箍筋時(shí)，構(gòu)件承載力能夠滿足要求，因此無(wú)需設(shè)置彎起鋼筋。六、施工圖繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖、板模板及配筋平面圖、次梁模板及配筋圖及主梁模板及配筋圖見(jiàn)附圖。