南昌大学混凝土结构(主次梁)设计说明书.doc

混凝土结构设计原理课程设计
――钢筋砼现浇主次梁结构设计

计算说明书

指导教师： 刘光宗
班 级： 土木106
学生姓名： 保密
学 号： 保密
设计时间： 2013年1月4日- 10日

南昌大学建筑工程学院土木工程系

目录

一、 设计资料……………………………………………………3

二、设计内容和要求……………………………………………3

三、楼面板结构平面布置………………………………………4

四、板的设计……………………………………………………4

五、次梁设计……………………………………………………7

六、 主梁设计……………………………………………………15

七、 施工图绘制…………………………………………………24

一、设计资料
某钢筋砼现浇单向板肋梁楼盖，其楼面（建筑标高+9.00）结构布置图如附图所示，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 ），板底及梁用20mm厚石灰砂浆粉刷（容重17 ，楼面可变荷载标准值 = 7.0 。砼强度等级为 C20 。主、次梁受力钢筋采用HRB400钢筋，板和箍筋采用R235级钢筋。板厚取90 mm ，次梁尺寸为250× mm，主梁尺寸为250× mm。

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），，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。（需要配置弯起钢筋时，应绘出弯矩包络图及抵抗弯矩图）。
5.有关设计说明，如砼强度等级、钢筋级别、砼保护层厚度等。
三、楼面板结构平面布置
确定主梁的跨度为7200mm，次梁的跨度为5700mm，主梁每跨内设置两根次梁，板的跨度为2400mm。

四、板的设计
（1）荷载
板的恒荷载标准值：
20mm水泥砂浆面层 0.02×20=0.4 KN
90mm钢筋混凝土板 0.09×25=2.25 KN
20mm板底石灰砂浆 0.02×17=0.34 KN
----------------------------------------------------------------
小计 2.99 KN
板活荷载标准值： 7 KN 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=2.99×1.2=3.59 KN
可变荷载设计值 q=7×1.4=9.8KN
荷载总设计值 g+q=13.39 KN
近似取为，g+p=13.4
（2）计算简图
边跨：
板净跨度： =2400-120-125=2155mm
计算跨度：=60++=60+2155+=2340mm
=60++=60+2155+=2260mm
取较小值，边跨的计算跨度为L=2260mm。
中跨：
板净跨度：=2400-125-125=2150mm
计算跨度：= +b =2150+250=2400mm
=+t =2150+90=2240mm
取较小值，中跨的计算跨度为L=2240mm。
g+p=10.6 KN/m

板的计算简图
----------------------------------------------------------2013.1.2 14:34
== 6.22
== 4.28
= = -4.89

（3）正截面承载能力计算
板厚90mm，取=30mm，=60mm。C20混凝土，混凝土抗压强度设计值
= 9.2 Mpa ，R235级钢筋,= 195 Mpa 。
1-2 板的配筋计算
截面
边跨中
第二支座
中跨中
中间支座

6.22
-6.22
4.28
-4.89

0.1324
0.1324
0.0911
0.1041

0.1426
0.1426
0.0957
0.1102
=
605.5
605.5
406.5
468
选用钢筋
10@125
10@125
8@120
8@105

628
628
419
479
最小配筋量

--------------------------------------------------------2013.1.1 16:10
注：1.表中
2.对于板：b=1000mm

------------------------------------------------------------2013.1.1 19:42
五、次梁设计
设次梁尺寸为250×500mm，按考虑内力重分布设计。
（1）荷载设计值计算
① 永久荷载设计值
板传来的恒载 3.588×2.3=8.25
次梁自重 0.25×（0.5-0.09）×25×1.2=3.08
次梁粉刷 0.02×（0.5-0.09）×2×17×1.2=0.33
小计 g=13.39
② 可变荷载设计值 q=9.8×2.3=22.54
荷载总设计值 g+q=35.93
（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× mm。
次梁净跨度：边跨：=5700-120-125=5455mm
中跨：=5700-125-125=5450mm
计算跨度：边跨：=+0.5×墙上支承长度=5455+0.5×240=5575mm
=1.025=1.025×5455=5591mm
取较小值，边跨的计算跨度为L=5575mm。
中跨：= +b=5700mm
因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算，次梁的计算简图如1-3。

次梁计算简图

（3）内力计算
弯矩和剪力根据简支梁静定平衡方程计算
弯矩设计值：
== 101.52 = -= -101.52
== 72.96 =-= 83.38
------------------------------------------------------2013.1.3 13:27
画出次梁弯矩图：

根据以上的弯矩图，用查表法可以得知该梁的剪力图如下图所示

剪力设计值：
=90.14KN， =-120.19KN， =112.64KN,
（4）配筋计算
1）正截面抗弯承载能力计算
正截面受弯承载力计算时，跨内正弯矩区段按T形截面计算，有效翼缘宽度按以下公式取最小值：
① 正弯矩中跨：0.2×5700=1140mm
正弯矩边跨：0.27×5575=1505mm
② 2400mm
③ 250+0+12×90=1330mm
梁截面承受异号弯矩，所以需要配置受压钢筋。
C20混凝土，=50mm，=450mm。C20混凝土， =9.2MPa，HRB400钢筋, =330MPa。

知截面均属于第一类T形截面。

次梁正截面受弯承载力计算
截面
1
B
2
C

101.52
-101.52
72.96
83.38

1140
250
1140
250
截面类型
第一类T型
矩形
第一类T型
矩形

0.3603

0.2959

0.0790

0.0568

0.0824
0.4714
0.0585
0.3611
计算=
916.6
1149.9
650.7
880.9
选用钢筋
320
225+22
318
320

924
1362
763
924
最小配筋=0.2%
225

截面承载力
1902.9
417.3
1902.9
417.3
受压区选用钢筋
212
212
212
212
实际配筋面积（）
226
226
226
226

注：1.表中

---------------------------------------------------------2013.1.3 16:52
2）斜截面抗剪承载能力计算
=50mm，=400-50=350mm
验算上限值、下限值：
上限值：=（0.51×）××250×350=199.57KN，符合上限值。
下限值： =×1×1.06×250×350=46.38KN
在1159.9～3618.6、7251.5～9598.5和112951.5～14125段：
按照构造要求配置钢筋，≤H/2=250mm且不大于400mm，取为250mm。
在0～400段：按要求，取100mm
在3618.6～5575段：
=×（5575-2389.25-）=110.75 KN

跨中截面：=450mm，==0.82%
支点截面：=450mm，==1.20%
则p=1.01%
在5575～7251.5段:
=

跨中截面：=450mm，==0.678%
支点截面：=450mm，==1.20%
=450 ， P=0.939%
在8425～9598.5段：
=

在11275～14875段：
=

区段

3618.6～5575
5575～7251.5
9895.5～11275
11275～12951.5

110.75
95.84
102.76
102.76

箍筋肢数，直径

28

28

28

28

100.6
100.6
100.6
100.6
(%)
1.01
0.939
0.758
0.837

450
450
450
450
实际配筋间距（mm）
200
200
200
200
实际配筋量
0.20%
0.20%
0.20%
0.20%

是否满足要求
是
是
是
是
是否需配弯起钢筋
否
否
否
否

为施工方便并满足构造要求，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
主梁尺寸为250×600mm，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 13.39×5.7=76.32KN
主梁自重（含粉刷）[(0.60-0.09)×0.25×2.4×25+2×(0.60-0.09)×0.02×2.4×17]×1.2=10.18KN
恒永久荷载设计值 G=76.32+10.18=86.50KN,取G=86.5KN1
可变荷载设计值 Q=22.54×5.7=128.47KN,取Q=128.5KN
(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
主梁净跨度：边跨：=7200-250-150=6800mm
中跨：=7200-150-150=6900mm
边跨：=+0.5a+0.5b=6800+0.5×370+0.5×300=7135mm
=1.025+0.5b=1.025×6800+0.5×300=7120mm ，
取小值 =7120mm
中跨：=+b=6900+300=7200mm

因跨度相差小于10%，所以用查表计算内力
（3）内力设计值及包络图
1）弯矩设计值
弯矩 M=表中系数× Ql (或×Gl);
式中系数由附表相应栏内查得。
2）剪力设计值
剪力 V=表中系数×Q (或×Gl);
式中系数由附表1-2相应栏内查得。

三跨梁 附表1-2
荷载图
跨内最大弯距
支座弯距
剪力
M 1
M2
MB
Mc
VA
VBl
VBr
Vcl
Vcr
VD

0.244
0.067
-0.267
-0.267
0.733
-1.267
1.000
-1.000
1.267
-0.733

0.289
—
-0.133
-0.133
0.866
-1.134
0
0
1.134
-0.866

—
0.200
-0.133
-0.133
-0.133
-0.133
1.000
-1.000
0.133
0.133

0.229
0.170
-0.311
-0.089
0.689
-1.311
1.222
-0.778
0.089
0.089

0.274
—
0.178
-0.044
0.822
-1.178
0.222
0.222
-0.044
-0.044

不同荷载组合下各截面的弯矩计算结果见表1-7。

1-7 主梁的弯矩计算（KN﹒m）

项次
荷载及其位置

1
第一、二、三跨
永久荷载作用

2
第一、三跨
可变荷载作用

-

3
第二跨
可变荷载作用
-

4
第一、二跨
可变荷载作用

5
第一跨
可变荷载作用

-

1+2

419.17
41.68
-62.42
-308.52
1+3

151.79
226.72
-308.52
-308.52
1+4

363.66
198.96
-473.21
-267.81
1+5

405.29
41.68
-20.78
-226.18

按照附表1-2所给剪力系数计算剪力，如下表1-8所示

弯矩包络图计算：（G+Q）=215KN =7120mm =7200mm
荷载组合
支座A
M
第一集中荷载M=(G+Q)-
第二集中荷载M=(G+Q)-
支座B
M
中跨第一集中荷载M=
(G+Q)-
中跨第二集中荷载M=
(G+Q)-
支座C
M
1+2
0
489.46
468.65
-62.42
453.58
453.58
-308.52
1+3
0
407.43
304.58
-308.52
207.48
207.48
-308.52
1+4
0
352.53
194.8
-473.2
166
289.56
-267.81
1+5
0
503.34
496.41
-20.78
426.75
358.28
-226.18

弯矩包络图

1-8 主梁的剪力计算（KN）
项次
荷载及其位置

1
第一、二、三跨
永久荷载作用

2
第一、三跨
可变荷载作用

3
第一、二跨
可变荷载作用

1+2

174.68
-255.32
86.5
-86.5
255.32
1+3

151.94
-278.06
243.53
-186.47
121.04

主梁剪力包络图

（4）主梁配筋计算
1）主梁正截面计算
该梁属于肋形梁根据GB50010-2010可知可以按照以下几种方式取最小值
1、 按照计算跨度考虑=/3
边跨=7120/3=2373.3mm 中跨 =7200/3=2400mm
2、 按照梁净间距考虑=b+ =250+5450=5700mm
3、 按照翼缘板高度考虑=b+12 = 250+1290=1330mm
所以取=1330mm
梁是T型梁可以取=30+（0.07~0.1）h 72~90
=523.089kNm 503.34kNm
所以是第一类T型截面在1处取=80mm
在B截面处=250.76kn
采用双筋截面所以需要配置受压钢筋
主梁正截面受弯承载力计算
截面
1
B
2
C

503.34
-308.52
226.72
-308.52
截面类型
第一类T型
矩形
第一类T型
矩形
和
80
80 40
80
80 40

520
520
520
520

1330
250
1330
250
=

0.538

0.538

403.61

403.61

1950.2

1950.2
选用钢筋

218

218
实际配筋面积

509

509
选用钢筋

232+22

232+22
实际配筋面积

1988

1988
=
79.1

36.9

=
2932.9

1368.2

选用钢筋
332+28

325

实际配筋面积
3028.8

1473

最小配筋量

注：1.表中

主梁设计剪力图

（2） 斜截面受剪承载力
本设计按照箍筋分担100%，不设弯起钢筋计算。
箍筋设计：
上、下限值验算
mm
=516
上限值：=×250×516=294.22KN
＞278.06kN 上限值符合。
下限值 =×1×1.06×250×516=68.37KN
＜278.06kN
按构造要求设计箍筋间距=100mm
在0～650mm，6620～7120和7120～7620段，按照构造要求设置箍筋间距，=100mm。
在650mm～2360mm段
跨中截面：=516mm =2.3%2.5%
支点截面:=84mm =516mm =1.9352.5%
P=2.3%+1.935% /2=2.12%
=
174.68=111
=0.317% 双支箍，直径为8mm
=,=126.9,取150mm。
在6620mm～7120mm段
跨中截面：=516mm =1.14%2.5%
面:=84mm =516mm =1.9352.5%
P=1.14%+1.935%=1.537%
=
278.06=111
=84mm =516mm =1.9352.5%
=0.9%

双支箍，直径为8
=,=44.7,取50mm。
在7463mm～9113mm段

=
193.65=0.1×1×1×
=0.2865%， 双支箍，直径为8
=,==140.5,取150mm。
为方便施工，在离支座距离小于700mm段以及4720~9520段，箍筋间距均取50mm，其他短箍筋间距均取150mm。
按照《公路桥规》要求，当梁高≥600mm时，应在梁侧面设置水平纵向钢筋，减少混凝土裂缝宽度。采用8钢筋按构造要求配Ф8@150.

主梁配筋图
七、施工图绘制
施工图见附图。