混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計計算書

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計 鋼筋混凝土現(xiàn)澆主次梁結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué)校：清華大學(xué)班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師 ：設(shè)計時間 ：.一、設(shè)計資料本結(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 KN），板底及梁用 20mm 厚石灰砂漿粉刷 （容重 17 KN）。樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值QK = 6 KN ?；炷翉?qiáng)度等級為 C35。主次梁受力鋼筋采用HRB335 或 HRB400 鋼筋，板采用R235 級鋼筋 。板厚取 70mm ，次梁尺寸為200

2、×400mm ，主梁尺寸為 250×650mm 。圖 1-1 單向板肋梁結(jié)構(gòu)平面圖二 、設(shè)計內(nèi)容和要求（一）板和次梁按考慮塑性內(nèi)力重分布方法計算內(nèi)力，主梁按彈專業(yè) .專注.性理論計算內(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，梁柱定位尺寸及構(gòu)件編號 ，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)、編號其定位尺寸 。4.主梁

3、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)、編號其定位尺寸 。5.有關(guān)設(shè)計說明 ，如混凝土強(qiáng)度等級 、鋼筋級別 、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 。l 02/l 01 =3 ，按單向板設(shè)計 。四、板的設(shè)計1、荷載專業(yè) .專注.（1）板的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ：20mm水泥砂漿面層0.02X20=0.4KN70mm鋼筋混凝土板0.07X25=1.75KN20m

4、m板底石灰砂漿0.02X17=0.34KN-小計2.49KN（2）板活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ：6 KN永久荷載分項系數(shù)去1.2，可變荷載分項系數(shù)取 1.4，故板的：永久荷載設(shè)計值g=2.49 ×1.2=2.99 KN可變荷載設(shè)計值q=6 ×1.4=8.4 KN（3）荷載總設(shè)計值g+p=11.39 KN近似取為 ：g+p=11.4 KN2、計算簡圖（ 1）板的實際跨度 ：邊跨 L0 =1600-60-100=1440mm 中跨 L0 =1600-100-100=1400mm（2）邊跨計算跨度 ： LL=60+L0 +b=60+1440+200=1600mm22=60+L0 +t=60+

5、1440+70=1535mm22取較小值 ，邊跨的計算跨度為L=1535mm 。（3）中跨計算跨度 ： L =L0 +b =1400+200=1600mm專業(yè) .專注.L = L0 +t =1400+70=1470mm取較小值 ，中跨的計算跨度為L=1470mm 。因跨度相差小于 10%，可按等跨連續(xù)板計算 。取 1m 寬板帶作為計算單元 ，計算簡圖如圖 1-2 。圖 1-2 板的計算簡圖3、彎矩設(shè)計值2邊跨彎矩 ：M 0=ql=11.4*1.535*1.535*1/8=3.36KN m8ql2中跨彎矩： M 0=11.4*1.47*1.47*1/8=3.08KN m8大致根據(jù)實踐規(guī)范可以取1

6、、支點彎矩 M =-0.7 M 02、跨中彎矩 1）板厚與梁肋高度比等于或大于 1/4時M =+0.7 M 02）板厚與梁肋高度比小于 1/4 時候 M =+0.5 M 0M 2 =0.5 M 0 =0.5 ×3.08=1.54 KN mM c =-0.7 M 0 =-0.7*3.08=-2.16 KN mM B =-0.7 M 0 =-0.7 ×( 3.3623.08 )=-2.25 KN mM 1 = M 0 +0.5 M B =3.36-0.5 ×2.25=2.24 KNm4、正截面承載能力計算專業(yè) .專注.板厚h=70mm ，取 as =30mm （規(guī)范中

7、板的保護(hù)層厚度最小為30mm ）， h =70-30=40mm。C35 混凝土，混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值0f cd =16.1KPa 。 鋼筋采用R235, f sd =195KPa 。 板的配筋計算見表1-1 。表 1-1板的配筋計算截面1B2C-2.2-2.1彎矩設(shè)計值2.241.5456A0M0.080.0800.082f cd b h0770604112 A00.090.090.060.081128As =f cdbh0300.300.204.290.f sd557668165816581658165實際配筋（ 3（3（ 3（ 305）05）05）05）五、次梁設(shè)計專業(yè) .專注.按考慮內(nèi)力

8、重分布設(shè)計。1、荷載（1）永久荷載荷載板傳來的恒載2.99×1.6=4.78 KN m次梁自重0.2×（0.4-0.07）×25×1.2=1.98 KN m次梁粉刷0.02×（0.4-0.07）×2×17×1.2=0.27 KN m小計g=7.03 KN m（2）可變荷載設(shè)計值q=8.4 ×2=16.8 KN m（3）荷載總設(shè)計值g+q=24KN m2、計算簡圖次梁在磚墻上的支承長度為 240mm ，主梁的截面為 250 × 650mm 。（ 1）次梁實際跨度 ：邊跨 L0 =4800-120-

9、125=4555mm 中跨 L0 =4800-125-125=4550mm（ 2）邊跨計算跨度 ：L=L0 +0.5 × 墻 上 支 承 長 度 +b/2=4555+0.5 ×240+125=4800mmL =1.025 L0 +b/2=1.025 ×4555+125=4794mm 取較小值 ，邊跨的計算跨度為 L=4794mm 。（3）中跨計算跨度 ： L =L0 +250=4800mm專業(yè) .專注.因話中相差小于10% ，可按等跨連續(xù)梁計算，次梁的計算簡圖如 1-3。圖 1-3次梁的計算簡圖3、內(nèi)力計算彎矩和剪力根據(jù)簡支梁靜定平衡方程計算（1）彎矩設(shè)計值 ：2

10、M 0 =ql=24*4.794*4.794*1/8=68.94KN m8ql2M 0=24*4.8*4.8*1/8=69.12KNm8M 2=0.5 M 0 =0.5 ×69.12=34.56 KNmM c =-0.7M 0 =-0.7*69.12=48.38KNmM B =-0.7 M 0 =-0.7 ×( 68.94269.12 )=-48.32 KNmM 1 = M 0 +0.5 M B =68.94-0.5 ×48.32=44.78 KNm（2）剪力設(shè)計值 ：V A =3ql/8=3*24*4.794/8=43.15KN，V B1 =-5ql/8=-5*

11、24*4.794/8=-71.91KNV Br =ql/2=24*4.8/2=57.6KN,V cl =-57.6KNV cr =57.6KN專業(yè) .專注.4、承載力計算(1）正截面受彎承載力正截面受彎承載力計算時 ，跨內(nèi)按 T 形截面計算 ，翼緣寬度按以下公式取最小值 ：'bf 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)=672mm 1600mm 200+0+12 ×70=1040mmC35 混凝土， as =40mm ， h0 =400-40=360mm。C35 混凝土，f c

12、d=16.1KPa，鋼筋采用 HRB335, f sd=280KPa 。經(jīng)判別跨內(nèi)截面均屬于第一類 T 形截面 。正截面受彎承載力計算見表1-2 。表 1-2次梁正截面受彎承載力計算截面1B2C彎矩設(shè)計值44.78-48.3234.56-48.38'bf9602001040200專業(yè) .專注.A0M0.0220.1160.0160.1162f cd b h0112 A00.0220.1240.0160.124As =f cdb h0437.2513.4344.4513.4f sd11218218實際配筋12+2 1812+2 18(509)(509)(622.1)(622.1)（2）斜

13、截面受剪承載力圖 1-4 板的剪力圖as =30+18.4=39.2mm， h0 =360.8mm2驗算上限值 、下限值：3f cu ,kb h0 = （ 0.51 × 10335× 200上限值： 0.5110） ××360.8=217.72KN ， 符合上限值 。下限值 ：332 f td b h0 = 0.5 10 ×1×1.52×200 ×360.8=54.84KN0.5 10不符合下限值 ，所以設(shè)計中不需要依靠箍筋來承擔(dān)剪力，箍筋的布置只需要滿足設(shè)計構(gòu)造要求，因此箍筋的布置如下 ：專業(yè) .專注. 在 40

14、0 4082.8mm 、4909 9479mm和 9594 11994mm段：按照構(gòu)造要求配置箍筋 ， S H/2=200mm且不大于400mm ，VS 取 200mm 。V在 0400mm 、4394 5194mm 、9194 9994mm 段：按要求 ， S 取 100mmV在 4082.84394mm 段：'×（4794 -1797.9 - 400 ）=67.11KNV =71.914794 -1797.92P=622.1 ÷(200×360.8)×100=0.86' =1230.453 b0 (2 0.6P)f cu,ksv fs

15、vV10h67.11= 1×1×1× 0.453 ×200 ×360.8× (20.60.86)3519510sv=0.147%雙支箍，直徑為 8svAsvsv =b sv , SV=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)計主梁按彈性理論設(shè)計 .1、荷載設(shè)計值 ：為簡化計算 ，將主梁自重等效為集中荷載。次梁傳來恒載7.03 ×4.8=33.7KN主梁自重 （含粉刷 ）(0.65-0.07) ×0

16、.25×1.6×25+2 ×(0.65-0.07) ×0.02專業(yè) .專注.×1.6×17 ×1.2=7.7KN-永久荷載G=33.7+7.7=41.4KN近似取 G=42KN可變荷載Q=16.8 ×4.8=80.6KN近似取 Q=81KN2、計算簡圖主梁端部支撐在帶壁柱墻上 ，支承長度為 370mm ，中間支承在 300mm ×300mm 的混凝土柱上 。主梁按連續(xù)梁計算 ，其計算跨度如下。（ 1）計算跨度 ：邊跨 L0 =4800-0.5 ×370-150=4465mm中跨 L0 =4800

17、-150-150=4500mm（ 2 ） 邊 跨 ： L = L0 +0.5a+0.5b=4465+0.5 × 370+0.5 × 300=4800mmL =1.025 L0 +0.5b=1.025 ×4465+0.5 ×300=4727mm（ 3）中跨： L = L0 +b=4500+300=4800mm因跨度相差不超過10%，可利用附表計算內(nèi)力。主梁的計算簡圖見圖 1-5 。專業(yè) .專注.圖 1-5主梁的計算簡圖3、內(nèi)力設(shè)計值及包絡(luò)圖1）彎矩設(shè)計值彎矩M= k1 GL+ k2 QL式中系數(shù) k1 、 k2 由附表相應(yīng)欄內(nèi)查得。不同荷載組合下各截面的彎

18、矩計算結(jié)果見表1-3 。2）剪力設(shè)計值剪力V= k3 G+ k4 Q式中系數(shù) k3 、 k4 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算結(jié)果見表1-4 。表 1-3主梁的彎矩計算（ KN m）kkkk項次M CM 1M BM2-52.2147.75-52.2513.315-50.62110.11-50.67-51.467專業(yè) .專注.-50.63-16.76-50.6777.387-118.4-33.9487.2565.7791(1+4(1+4)MM(1+3)(1+2)MAX-170.730.99-38.15-86.146(1+2)(1+3)MIN157.8690.69表 1-4主梁的

19、剪力計算（ KN ）項次kkkV AV BlV Br130.35-52.4541.40-108.0269.8000-105.6455.5398.497±(1+2)(1+4)(1+4)V MAX100.15158.12139.89專業(yè) .專注.3）彎矩、剪力包絡(luò)圖彎矩包絡(luò)圖繪制荷載組合 + 時,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 M A =0,M B =-102.92KN m,以這兩個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 作用下的簡支梁彎矩圖,則第一個集中荷載下的彎矩值為 1+13 (G+Q) l 01M B =157.92

20、KN m ； 第 二 個 集 中 荷 載 下 的 彎 矩 值 為3123(G+Q) l 01 + 3 M B=123.62KN m 。中間跨跨中彎矩最小時，兩個支座彎矩值均為 -102.92 KN m ，以此支座彎矩連線為基線疊加中間荷載 G=41.4KN 作用下的簡支梁彎矩圖，則集中荷載處的彎矩值為 1 (G+Q) l 02 + M B =-36.68KN m 。3荷載組合 + 時，支座最大負(fù)彎矩 M B =-170.74 KNm,其他兩個支座的彎矩為 M A =0 ， M c =-86.16KN m，在這三個支座彎矩間連直線 ，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

21、 時的簡支梁彎矩圖 ，則集中荷載處的彎矩值順次為 135.32KN m 、78.40KN m 、52.65KN m 、80.84KN m 。荷載組合 + 時，出現(xiàn)邊跨跨內(nèi)最小彎矩和中跨跨內(nèi)最大彎矩。 M B = M c =-102.92 KNm,第一跨在集中荷載 G 作用下的彎矩值分別為 30.93KN m 、-3.38KN m ；第二跨在集中荷載 G+Q 作用下的彎矩值為92.28KN m 。剪力包絡(luò)圖繪制荷載組合 + 時 , V A max =100.15KN, 至第一集中荷載處剪力降專業(yè) .專注.為 100.15-122=-21.85KN, 至 第 二 集 中 點 荷 載 處 剪 力 降

22、 至-21.85-122=-143.85KN；組 合 +時 ，V B 最 大 ，V Bl =-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)圖見圖1-6 。主梁的彎矩 、剪力包絡(luò)圖如 1-8 所示 。專業(yè) .專注.圖 1-6彎矩 、剪力包絡(luò)圖4、承載力計算（1）正截面受彎承載力'bf 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 ）=671mm 0.5* （4727+4800 ）=4764mm 250+0+12 ×70

23、=1090mm1 點和 B 點采用一排受拉鋼筋 ，取 As=45mm ， h0 =605mm 。2點采用一排受拉鋼筋 ，取 As =40mm ， h0=610mm 。C35 混凝土 ，f cd=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算1B2彎矩設(shè)-170-36.157.9292.28計值.7468b f1090250960250A0M0.110.022f cd b h00.0250.01665專業(yè) .專注.0.930.9800.9870.991871074223.As944.5.5545.263C22C2實際配3C2222C222筋(1140 ）（11(760)(76040）)（2） 斜截面受剪承載力圖 1-7主梁剪力圖本設(shè)計主梁考慮構(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 ：上、下限值驗算上限值： 0.51103 f cu ,kb 0 = 0.51335 ×250 ×h10專業(yè) .專注.（ 605 610 ）=458.24KN ，上限值符合 。2下限值： 0.51032f tdb 0 = 0.53×1 ×1.52 ×250 ×h10（