混凝土结构设计原理

混凝土结构设计应包含的内容主要有：

1、结构方案设计，包括结构选型、构件布置及传力途径；

2、作用及作用效应分析；

3、结构的极限状态设计；

4、结构及构件的构造、连接措施；

5、耐久性及施工的要求；

6、满足特殊要求结构的专门性能设计。

简介

《混凝土结构设计规范》是根据建设部建标1997108号文的要求，由中国建筑科学研究院会同有关的高等院校及科研、设计、企业单位共同修订而成。在修订过程中，规范修订组开展了各类专题研究，进行了广泛的调查分析。

总结了近年来我国混凝土结构设计的实践经验，与相关的标准规范进行了协调，与国际先进的标准规范进行了比较和借鉴。在此基础上以多种方式广泛征求了全国有关单位的意见并进行了试设计，对主要问题进行了反复修改，最后经审查定稿。

混凝土结构设计规范设计不允许有裂缝的结构。严禁出现裂缝，设计允许裂缝的结构其裂缝宽度必须符合规范和设计要求。施工缝包括沉降缝、膨胀加强带、后浇带、分段施工缝及其他需要设置的施工缝处理必须符合规范规定和设计要求。

混凝土结构的主要受力部位，严禁出现蜂窝、孔洞、露筋、疏松、夹渣、烂根以及有影响结构性能和使用功能的裂缝、软弱层等现象。由混凝土工程施工引起的室内环境污染物氨的浓度限量，I类民用建筑工程不大于0.2mg/m3，Ⅱ类民用建筑工程不大于0.5mg/m3。

混凝土结构的特性

混凝土的收缩和徐变蠕变对钢筋混凝土结构具有重要意义。由于钢筋会阻碍混凝土硬化时的自由收缩，在混凝土中会引起拉应力，在钢筋中会产生压应力。混凝土的徐变会在受压构件中引起钢筋与混凝土之间的应力重分配，在受弯构件中引起挠度增大，在超静定结构中引起内力重分布等。混凝土的这些特性在设计钢筋混凝土结构时须加以考虑。

由于混凝土的极限拉应变值较低和混凝土的收缩，导致在使用荷载条件下构件的受拉区容易出现裂缝。为避免混凝土开裂和减小裂缝宽度，可采用预加应力的方法，对混凝土预先施加压力见预应力混凝土结构。实践证明，在正常条件下，宽度在0.3毫米以内的裂缝不会降低钢筋混凝土的承载能力和耐久性。

（一）初步配合比设计阶段，根据配制强度和设计强度相互间关系，用水灰比计算方法，水量、砂率查表方法以及砂石材料计算方法等确定计算初步配合比。

（二）试验室配合比设计阶段，根据施工条件的差异和变化，材料质量的可能波动调整配合比。

（三）基准配合比设计阶段，根据强度验证原理和密度修正方法，确定每立方米混凝土的材料用量。

（四）施工配合比设计阶段，根据实测砂石含水率进行配合比调整，提出施工配合比。

调整步骤：设试验室配合比为：水泥：水：砂子：石子=1：x：y：z，现场砂子含水率为m，石子含水率为n，则施工配合比调整为：1：(x-y*m-z*n)：y*（1+m）：z*（1+n）。

混凝土配合比设计是混凝土工程中很重要的一项工作，它直接影响到混凝土的顺利施工、混凝土工程的质量和混凝土工程的成本。

设计混凝土配合比的基本要求：

1、满足混凝土设计的强度等级。

2、满足施工要求的混凝土和易性。

3、满足混凝土使用要求的耐久性。

4、满足上述条件下做到节约水泥和降低混凝土成本。

四个阶段

混凝土配合比设计过程一般分为四个阶段，即初步配合比计算、基准配合比的确定，实验配合比确定和施工配合比的确定。通过这一系列的工作，从而选择混凝土各组分的最佳配合比例。

钢筋混凝土单向板肋形楼盖课程设计任务书

一、设计目的

l、了解钢筋混凝土结构设计的一般程序和内容

2、了解单向板肋梁楼盖的荷载传递途径及计算简图

3、熟悉弹性理论和塑性理论的设计方法

4、了解内力包络图及材料图的绘制方法

5、掌握现浇钢筋混凝土结构施工图的表达方式。

二、设计资料

l、结构形式

某仓库为内框架承重体系的多层砖混结构,采用整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖,结构平面布置图如图1-1所示。外墙为370mm厚砖砌体,内框架为400x400mm钢筋混凝土柱。图示范围内不考虑楼梯间。

2、楼面构造

30mm厚水磨石地面(12mm厚面层,18mm厚水泥砂浆打底),板底有15mm厚石灰砂浆抹灰。现浇钢筋混凝土楼板。

3、荷载

永久荷载:包括梁、楼板及构造层自重。钢筋混凝土容重为25kN/m3,水泥砂浆容重20

kN/m3,石灰砂浆容重17

kN/m3,水磨石地面容重0.65

kN/m2,分项系数γG=1.2。

可变荷载:楼面均布活荷载标准值7

kN/m2,分项系数γQ=1.3。

4、材料

混凝土:C20

钢

筋:板

HPB235级

梁

主筋HRB335级,箍筋HPB235级

三、设计内容

l、结构布置

确定柱网尺寸,布置主次梁,选择构件截面尺寸,绘制楼盖结构平面布置图。

2、梁板的设计

1)

板的设计

按考虑塑性内力重分布的方法计算板的内力,进行板的正截面承载力计算,绘制板的配筋图。

2)

次梁设计

按考虑塑性内力重分布的方法计算次梁的内力。计算次梁的正截面、斜截面承载力,绘制次梁的配筋图。

3)主梁设计

按弹性方法计算主梁的内力,绘制主梁的弯矩、剪力包络图,根据包络图计算主梁正截面、斜截面承载力,并绘制主梁的抵抗弯矩图及配筋图。

3、绘制结构施工图

绘制楼盖结构平面布置图,板配筋布置图及主梁、次梁配筋详图,主梁的抵抗弯矩图,并作钢筋明细表,最后完成楼盖施工图两张。

四、基本要求:

1、完成结构计算书一份。要求内容完整,书写整齐,计算成果尽量表格化,并装订成册。

2、楼盖施工图采用2号图纸。要求内容完整,比例适当,表达规范,图面整洁。

(1)初步配合比的计算 按照已选择的原材料性能及混凝土的技术要求进行初步计算，得出“初步配合比”； (2)基准配合比的确定 经过试验室试拌调整，得出“基准配合比”； (3)实验室配合比的确定 经过强度检验(如有抗渗、抗冻等其他性能要求，应当进行相应的检验)，定出满足设计和施工要求并比较经济的“试验室配合比”(也叫设计配合比)； (4)施工配合比 根据现场砂、石的实际含水率，对试验室配合比进行调整，求出“施工配合比”。

混凝土配比设计要求：

1、强度要求

满足结构设计强度要求是混凝土配比设计的首要任务。任何建筑物都会对不同结构部位提出"强度设计"要求。为了保证配比设计符合这一要求，必须掌握配比设计相关的标准、规范，结合使用材料的质量波动、生产水平、施工水平等因素，正确掌握高于设计强度等级的"配制强度"。配制强度毕竟是在试验室条件下确定的混凝土强度，在实际生产过程中影响强度的因素较多，因此，还需要根据实际生产的留样检验数据，及时做好统计分析，必要时进行适当的调整，保证实际生产强度符合《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107)的规定，这才是真正意义的配比设计应满足结构设计强度的要求。

2、满足施工和易性的要求

根据工程结构部位、钢筋的配筋量、施工方法及其他要求，确定混凝土拌合物的坍落度，确保混凝土拌合物有良好的均质性，不发生离析和泌水，易于浇筑和抹面。

3、满足耐久性要求

混凝土配比的设计不仅要满足结构设计提出的抗渗性、耐冻性等耐久性的要求，而且还要考虑结构设计未明确的其他耐久性要求，如严寒地区的路面、桥梁，处于水位升降范围的结构，以及暴露在氯污染环境的结构等。为了保证这些混凝土结构具有良好的耐久性，不仅要优化混凝土配比设计，同样重要的工作就进行混凝土配比设计前，应对混凝土使用的原材料进行优选，选用良好的原材料，是保证设计的混凝土具有良好耐久性的基本前提。

4、满足经济要求

企业的生产与发展离不开良好的经济效益。因此，在满足上述技术要求的前提下，尽量降低混凝土成本，达到经济合理的原则。为了实现这一要求，配比设计不仅要合理设计配比的本身，而且更应该对原材料的品质进行优选，选择优质价格合理的原材料，也是混凝土配比设计过程中应该注意的问题，不仅有利保证混凝土的质量而且也是提高混凝土企业经济效益的有效途径。

水泥混凝土配合比设计的步骤：设试验室配合比为：水泥：水：砂子：石子=1：x：y：z，现场砂子含水率为m，石子含水率为n，则施工配合比调整为： 1：(x-y*m-z*n)：y*（1+m）：z*（1+n）。

混凝土配合比设计过程一般分为四个阶段，即初步配合比计算、基准配合比的确定，实验配合比确定和施工配合比的确定。通过这一系列的工作，从而选择混凝土各组分的最佳配合比例

扩展资料

水泥混凝土配合比设计的原则：

1、混凝土拌合物的和易性能够满足施工的需要；

2、混凝土的强度能够满足设计的要求；

3、混凝土应有良好的耐久性；

4、在满足上述的要求时，尽量减少成本，增加效益。

5、根据工程结构部位、钢筋的配筋量、施工方法及其他要求，确定混凝土拌合物的坍落度，确保混凝土拌合物有良好的均质性，不发生离析和泌水，易于浇筑和抹面。

参考资料来源：百度百科—混凝土配合比