混凝土专业课程设计.docx

1. 设计资料
（1） 楼面荷载：均布活荷载标准值=7.0kN/㎡。
（2） 楼面做法：楼面采取20mm厚水泥砂浆抹面（γ=20kN/m³），板底及梁采取15mm厚石灰砂浆抹底（γ=17kN/m³）。
（3） 材料：混凝土强度采取C30，梁内受力纵筋采取HRB400；其它采取HRB300。
（4） 柱截面尺寸b*h=400mmx400mm。
2. 楼盖结构平面位置
主梁沿横向部署，次梁沿纵向部署。主梁跨度为6.3m，次梁跨度为4.8m，主梁每跨内部署两根次梁，板跨度为6.3/3=2.1m，，所以按单向板设计。
按跨高比条件，要求板厚h≥2100/30=70mm，对工业建筑楼盖板，要求h≥70mm，取板厚h=80mm。
次梁截面高度满足h==4800/18~4800/12=267~400mm，考虑到楼面可变荷载比较大，取h=400mm，截面宽度取b=200mm。
主梁截面高度应满足h==6300/15~6300/10=420~630mm，取h=600mm，截面宽度取b=300mm。
3. 板设计
（1） 荷载
板永久荷载标准值
20mm厚水泥砂浆 0.02x20=0.4kN/㎡
80mm钢筋混凝土板 0.02x25=2.0kN/㎡
15mm厚石灰砂浆 0.015x17=0.255kN/㎡

小计 2.655kN/㎡
板可变荷载标准值 7.0kN/㎡
永久荷载分项系数取1.2；因楼板可变荷载标准值大于4.0kN/㎡，所以可变荷载分项系数应取1.3。于是板
永久荷载设计值 g=2.655x1.2=3.186kN/㎡
可变荷载设计值 q=7x1.3=9.1kN/㎡
荷载总设计值 g+q=12.286kN/㎡，近似取为g+q=12.3kN/㎡
（2） 计算简图
按塑性内力重分布设计。次梁截面为200mmx400mm，板设计跨度：
边跨 =2100-200/2=mm
中间跨 =2100-200=1900mm
因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板作为计算单元，计算简图以下图。

（3） 弯矩设计值
不考虑板拱作用截面弯矩折减。查表可得板弯矩系数分别为：边支座1/16；边跨中，1/11；离端第二支座，﹣1/11；中跨中，1/16；中间支座，1/14.故
=﹣（g+q）²/16=﹣12.3x2.0²/16=﹣3.075kN·m
=（g+q）²/14=12.3x2.0²/14=3.51kN·m
=﹣（g+q）²/11=﹣12.3x2.0²/11=﹣4.47kN·m
=﹣（g+q）²/14=﹣12.3x1.9²/14=﹣3.17kN·m
==（g+q）²/16=12.3x1.9²/16=2.77kN·m
（4） 正截面受弯承载力计算
环境类别为一级，C30混凝土，板最小保护层厚度c=15mm。假定纵向钢筋直径d为10mm，板厚80mm，则截面有效高度=h－c－d/2=80－15－10/2=60mm；板宽1000mm。C30混凝土，=1.0，=14.3kN/mm²；HRB300钢筋，=270N/mm²。板配筋计算过程列于下表。
板配筋计算
截面
A
1
B
2
C
弯矩设计值（kN·m）
﹣3.075
3.51
﹣4.47
2.77
﹣3.17
=M/(²)
0.060
0.068
0.087
0.054
0.062

0.062＜0.35
0.070
0.091＜0.35
0.056
0.064＜0.35
计算配筋
=ζb
197.0
222.5
289.2
178.0
203.4
实际配筋
（mm²）
Φ6/8@200
=196
Φ8@200
=251
Φ8/10@200
=322
Φ6/8@200
=196
Φ6/8@200
=196
计算结果表明，支座截面ζ均小于0.35，符合塑性内力重分布标准；/bh=196/（1000x80）=0.245%，此值大于0.45/=0.45x1.43/270=0.24%，同时大于0.2%，满足最小配筋率要求。
4.次梁设计
很据本车间楼盖实际使用情况，楼盖次梁和主梁可变荷载不考虑梁隶属面积荷载折减。
（1）荷载设计值
永久荷载设计值
板传来永久荷载 3.186x2.1=6.70kN·m
次梁自重 0.2x（0.4-0.08）x25x1.2=1.92kN·m
次梁粉刷 0.015x（0.4-0.08）x2x17x1.2=0.20kN·m

小计 g=8.82kN·m
可变荷载设计值 q=9.1x2.1=19.11kN·m
荷载总设计值 g+q=27.93kN·m
（2）计算简图
按塑性内力重分布设计。主梁截面为300mmx600mm。计算跨度：
边跨 =4800-100-300/2=4550mm
中间跨 =4800-300=4500mm
因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。次梁计算简图以下图。

（3）内力计算
查表可分别查得弯矩系数和剪力系数。
弯矩设计值：
=﹣（g+q）²/24=﹣27.93x4.55²/24=﹣24.09kN·m
=（g+q）²/14=27.93x4.55²/14=36.87kN·m
=﹣（g+q）²/11=﹣27.93x4.55²/11=﹣52.57kN·m
==（g+q）²/16=27.93x4.5²/16=35.35kN·m
=﹣（g+q）²/14=﹣27.93x4.5²/14=﹣40.36kN·m
剪力设计值
=0.50（g+q）=0.5x27.93x4.55=63.54kN
=0.55（g+q）=0.55x27.93x4.55=69.89kN
==0.55（g+q）=0.55x27.93x4.5=69.13kN
（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，翼缘宽度取=L/3=4800/3=1600mm，=b+=200+1900=2100mm，b+12=200+12x80=1160mm三者较小值，故取=1160mm。
环境类别为一类，C30混凝土，梁最小保护层厚度c=20mm，假定箍筋直径10mm，纵向钢筋直径20mm，则纵向钢筋=400-20-10-20/2=360mm。
C30混凝土，=1，=1，=14.3N/mm²，=1.43N/mm²；纵向钢筋采取HRB400级钢筋，=360N/mm²，=270N/mm²。正截面承载力计算过程列于下表。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。
次梁正截面受弯承载力计算
截面
A
1
B
2
C
弯矩设计值（kN·m）
﹣24.09
36.87
﹣52.57
35.35
﹣40.36
=M/(²)或
=M/(²)
0.065
0.017
0.142
0.016
0.109

0.067＜0.35
0.017
0.153＜0.35
0.016
0.116＜0.35
=ζb或
=ζ
197.6
282.0
437.6
265.4
331.8
实际配筋
（mm²）
2Φ12
=226
2Φ14
=308
3Φ14
=461
2Φ14
=308
3Φ12
=339
计算结果表明，支座截面ζ均小于0.35，符合塑性内力重分布标准；/bh=226/（200x400）=0.28%，此值大于0.45/=0.45x1.43/360=0.18%，同时大于0.2%，满足最小配筋率要求。
2）斜截面受剪承载力
斜截面受剪承载力计算包含：截面尺寸复核、腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面尺寸：
=-=360-80=280mm，因/b=280/200=1.4＜4，截面尺寸按下式验算：
0.25=0.25x1x14.3x200x360=257.40kN＞=69.89kN，截面尺寸满足要求。
计算所需腹筋：
0.7=0.7x1.43x200x360=72.07kN＞=69.89kN，故需按结构配置钢筋。
选配双肢箍筋Φ8@200，符合最大箍筋间距要求。
验算配箍率下限值：弯矩调幅时要求配箍率下限为：0.3=0.3x1.43/270=0.16%,实际配箍率=/（bs）=101/（200x200）=0.25%＞0.16%，满足要求。
5.主梁设计
主梁按弹性方法设计。
（1）荷载设计值
为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。
次梁传来永久荷载 8.82x4.8=42.34kN
主梁自重（含粉刷）[（0.60-0.08）x0.3x2.1x25+0.02x（0.60-0.08）x2x2.1x17]x1.2=10.72kN

永久荷载设计值 G=42.34+10.72=53.06kN
可变荷载设计值 Q=19.11x4.8=91.73kN
（2）计算简图
因主梁线刚度和柱线刚度之比大于5，竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算，按弹性理论设计，计算跨度取支承中心线之间距离，=6300mm。主梁计算简图以下图。

（3）内力设计值及包络图
1）弯矩设计值
弯矩 M=+，式中系数、由附表查得。
=0.244x53.06x6.30+0.289x91.73x6.30=248.58kN·m
=-0.267x53.06x6.30-0.311x91.73x6.30=-268.98N·m
=0.067x53.06x6.30+0.200x91.73x6.30=137.98kN·m
2）剪力设计值
剪力 V=+，式中、由附表查得。
=0.733x53.06+0.866x91.73=118.33kN
=-1.267x53.06-1.311x91.73=-187.49kN
=1.0x53.06+1.222x91.73=165.15kN
3）弯矩包络图
①第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载
由附表可知，支座B或C弯矩值为：
==-0.267x53.06x6.3-0.133x91.73x6.3=-166.11kN·m
在第1跨内：以支座弯矩=0，=-166.11kN·m连线为基线，作G=53.06kN,Q=91.73kN简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：
（G+Q）/3+/3=(53.06+91.73)x6.3/3-166.11/3=248.69kN·m（和前面计算=248.58kN·m靠近）
（G+Q）/3+2/3=(53.06+91.73)x6.3/3-2x166.11/3=193.32kN·m
在第2跨内：以支座弯矩=-166.11kN·m，=-166.11kN·m连线为基线，作G=53.06kN,Q=0简支梁弯矩图，得集中荷载作用点处弯矩值：
G/3+=53.06/3x6.3-166.11=-54.68kN·m
②第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载
第1跨内：在第1跨内以支座弯矩=0，=-268.98kN·m连线为基线，作G=53.06kN,Q=91.73kN简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：
(53.06+91.73)x6.3/3-268.98/3=214.40kN·m
(53.06+91.73)x6.3/3-2x268.98/3=124.74kN·m
在第2跨内：=-0.267x53.06x6.3-0.089x91.73x6.3=-140.69kN·m，以支座弯矩=-268.98kN·m，=-140.69kN·m连线为基线，作G=53.06kN，Q=91.73kN·m简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：
（G=Q）/3++2（-）/3
=(53.06+91.73)x6.3/3-140.69+2x(-268.98+140.69)/3=77.84kN·m
（G=Q）/3++（-）/3
=(53.06+91.73)x6.3/3-140.69+(-268.98+140.69)/3=120.61kN·m
③第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载
==-0.267x53.06x6.3-0.133x91.73x6.3=-166.11kN·m
第2跨两集中荷载作用点处弯矩为
（G=Q）/3+=（53.06+91.73）x6.3/3-166.11=137.95kN·m（和前面计算=137.98kN·m相靠近）
第1、3跨两集中荷载作用点处弯矩分别为：
G/3+/3=53.06x6.3/3-166.11/3=56.06kN·m
G/3+2/3=53.06x6.3/3-2x166.11/3=0.686kN·m
弯矩包络图以下图。

（4）承载力计算
1）正截面受弯承载力
跨内按T形截面计算。因跨内设有间距小于主梁间距次梁，翼缘计算宽度按L/3=6.3/3=2.1m和b+=6m中较小值确定，取=2.1m。
主梁混凝土保护层厚度要求和跨内截面有效高度计算方法同次梁，支座截面因存在板、次梁、主梁上部钢筋交叉重合，截面有效高度计算方法有所不一样。板混凝土保护层厚度15mm、板上部纵筋10mm、次梁上部纵筋直径14mm。假定主梁上部纵筋直径25mm，则一排钢筋时，=600-15-10-14-25/2=545mm，二排钢筋时，=545-25=520mm。
纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其它均为1排。跨内截面经判别全部属于第一类T形截面。B支座边弯矩设计值==-b/2=-268.98+144.79x0.40/2=-240.02kN·m。正截面受弯承载力计算过程列于下表。
主梁正截面承载计算力
截面
1
B
2
弯矩设计值（kN·m）
248.58
-240.02
137.98
-54.68
=M/(²)或
=M/(²)
0.026
0.207
0.015
0.041

0.987
0.883
0.992
0.979
=M/（）
1249.3
1452.1
689.9
277.0
选配钢筋
（mm²）
4Φ20
=1256
4Φ22
=1520
3Φ18
=763
2Φ14
=308
主梁纵向钢筋弯起和切断按弯矩包络图确定。
2） 斜截面受剪承载力
验算截面尺寸：
=-=520-80=440mm，因/b=440/300=1.47＜4，截面尺寸按下式验算：
0.25=0.25x1x14.3x300x520=557.7kN＞=187.49kN，截面尺寸满足要求。
计算所需腹筋：
采取Φ10@200双肢箍筋，
=0.7+/s
=0.7x1.43x300x520+270x157x520/200=266.37kN＞，不需配置弯起钢筋。
验算最小配筋率：
==157/(300x200)=0.26%＞0.24=0.13%，满足要求。
次梁两侧附加横向钢筋计算：
次梁传来集中力=42.34+91.73=134.07kN，=600-400=200mm，附加箍筋部署范围s=2+3b=2x200+3x200=1000mm。取附加箍筋Φ10@200双肢，则在长度s内可部署附加箍筋排数，m=1000/200+1=6排，次梁两侧各部署3排。m*n=6x2x270x78.5=254.34kN＞，满足要求。
因主梁腹板高度大于450mm，需在梁侧设置纵向结构钢筋，每侧纵向结构钢筋截面面积大于腹板面积0.1%，且其间距小于200mm。现每侧配置2Φ14,308/（300x520）=0.20%＞0.10%，满足要求。