目录

1．工程概况.... 1

2. 设计参数说明.... 1

3．结构平面设计.... 1

3.1．结构平面设计原则... 1

3.2．结构尺寸设计... 1

3.3．板的结构平面布置图... 1

4．板的设计.... 2

4.1荷载的计算... 2

4.2计算跨度及简图... 2

4.3弯距设计值计算... 3

4.4截面配筋计算... 3

4.5板的配筋规定... 4

4.6板截面受剪承载力验算... 5

4.7板的配筋图... 5

5.次梁计算.... 5

5.1荷载计算... 5

5.2计算简图... 6

5.3内力计算... 6

5.4截面配筋计算... 7

5.4.1. 正截面计算... 7

5.4.2.次梁斜截面承载力计算... 7

5.4．次梁配筋图... 8

6.主梁的设计.... 8

6.1荷载计算... 8

6.2计算跨度及简图... 9

6.2.1计算跨度... 9

6.2.1计算简图... 9

6.3内力计算... 9

6.4内力包络图... 11

6.5 配筋计算... 11

6.6 附加横向钢筋... 12

6.7 纵向钢筋的弯起和截断原则... 13

6.8主梁纵筋的弯起和截断... 13

6.9主梁具体配筋图... 13

7. 防水设计.... 13

7.1 防水混疑土设计... 13

7.2卷材防水层... 14

8.人防设计要求.... 14

参考资料.... 16

钢筋混凝土课程设计

1．工程概况

设计地下室顶板离地面为粉质粘土，土的抗剪强度为27.6KPa，内摩擦角为22.5度，土层透水性为：微弱，土层厚度2.5m。地下水位为-2.0m。地下水对钢筋混凝土结构具有弱溶解性，综合评价其腐蚀等级为：中等腐蚀，土的密度为16.8KN/m³；

2. 设计参数说明

1）某地下室顶板采用全埋式现浇钢筋混凝土单向板梁板结构设计；

2）主梁下附墙垛尺寸为450×450mm，下设计柔垫200mm厚，混凝土柱尺寸为700×700mm.

3）地下室的安全等级为二级，顶板设计厚度为200mm，采用双层双向配筋；混凝土采用C35；板内钢筋采用HRB335级热轧钢筋，次梁和主梁计算受力钢筋选HRB400级热轧钢筋；

4）荷载：钢筋混凝土容重为22KN/m³，设计忽略地下水压力的荷载，顶板活荷载8KN/m³，平顶粉刷荷载0.4KN/m³

5）地下室顶板设计考虑人防的要求，地下室防护等级为6级.

3．结构平面设计

3.1．结构平面设计原则

在进行结构平面布置时，应遵守下述布置原则：

1）梁格的布置要考虑生产工艺、使用要求和支承结构的合理性。

2）柱网与梁格尺寸除应满足生产工艺和使用要求外，还应使结构具有尽能好的经济效果。

3）梁格应尽可能布置得规整、统一，板的厚度和梁的截面尺寸尽量统一减少梁板跨度的变化，以简化计算，方便施工。

4）避免集中荷载直接作用于板上。

3.2．结构尺寸设计

根据设计参数说明，板厚，参照《钢筋混凝土设计规范》(GB50010—2002)，对于一般的建筑结构中:

取次梁截面高度

取次梁高度为600mm.

次梁截面宽度取

取次梁截面度为400mm.

主梁截面高度

取主梁截面高度为1000mm.

主梁截面宽度取

取主梁截面高度为500mm

根据以上所述，初步拟定构件尺寸如下：板跨度为2.5m，厚200mm；次梁跨度为6.9m，截面尺寸为；主梁跨度为7.5m，截面尺寸为

3.3．板的结构平面布置图

板的具体平面布置图见附图（1）

4．板的设计

4.1荷载的计算

恒荷载

土层荷载                               16.8×2.5=42 KN/m

钢筋混凝土自重                         22×0.2=4.4 KN/m²

平顶粉刷荷载                           0.4×1=0.4 KN/m²

恒荷载标准值                                 

=42+4.4+0.4=46.8 KN/m²

活荷载标准值                                

8 KN/m²

所以, 总荷载设计值:

按可变荷载效应控制的组合

按永久荷载效应控制的组合

由上可知，对于板而言，由永久荷载效应控制的组合所得荷载设计值较大，所以板内力计算时取

4.2计算跨度及简图

1）计算跨度

边跨板按考虑塑性内力重分布设计，取宽为1m板带作为计算单元，根据结构平面布置，板的实际支撑情况如下图所示：

由图可知，板的计算跨度为：

边跨

  

故边跨取.

中间跨

边跨与中间跨的跨度差与边跨之比

故可按等跨连续板计算内力。

2）计算简图

板的计算简图如下：

4.3弯距设计值计算

板各控制截面的弯矩设计值按下式计算

根据上面的公式可计算一下截面的弯矩值：

4.4截面配筋计算

由于该板面属于全掩埋式地下室顶板，则取板截面有效高度.因中间间板带的内区格四周与梁整体连接，故、和值可降低20%，从而其值取为四周的0.8倍。板内钢筋用HRB335，则最小配钢筋率为：

=0.45 

板截面配筋计算过程见表1.（见下一页）

表1 板截面配筋计算

注意：表1中支座截面，取计算；当=0.45时，按配钢筋。

由表的计算结果可知，边板带和中间板带的相对受压高度均小于0.1.所以计算时均取0.1.所以两种板带所需要的钢筋数量相同。（配筋时，在板边缘与最近一根钢筋的距离为32mm，布置钢筋φ12钢筋，间距为120mm.这样在1m的单元板中刚好能合理布置）。

4.5板的配筋规定

钢筋混凝土层板是受弯构件，按其作用分为：底部受力筋 、上部负筋、分布筋三种：

1）受力筋

①受力筋主要用来承受拉力。单向板其底部受力钢筋平行短边方向布置，板中受力钢筋的常用直径：板厚h<100mm时为6~8mm；h=100~150mm时为8~12mm；h>150m时为12~16mm；采用现浇板时受力钢筋不应小于6mm，预制板时不应小于4mm；

②板中受力钢筋的间距，一般不小于70mm，当板厚h≤150mm时间距不宜大于200mm；当h>150mm时不宜大于1.5h或250mm。板中受力钢筋一般距墙边或梁边50mm开始配置;

③连续板跨中下部纵向钢筋伸至支座的中心线且锚固长度不应小于5d(d为下部钢筋直径)。当连续板内温度收缩应力较大时，伸入支座的锚固长度宜适当增加。

2）分布钢筋

分布钢筋主要用来使作用在板面荷载能均匀地传递给受力钢筋；抵抗由温度变化和混凝土收缩在垂直于板跨方向所产生的拉应力；同时还与受力钢筋绑扎在一起组合成骨架，防止受力钢筋在混凝土浇捣时的位移。

① 单向板中单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%；分布钢筋的间距不宜大于250mm，直径不宜小于6mm，对集中荷载较大的情况，分布钢筋的截面面积应适当增加，其间距不宜大于200mm.

② 在温度、收缩应力较大的现浇板区域内，钢筋间距宜为150～200mm，并应在板的配筋表面布置温度收缩钢筋。板的上、下表面沿纵、横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%，温度收缩钢筋可利用原有钢筋贯通布置，也可另行设置构造钢筋网，并与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构件中锚固。

3）构造钢筋

为了避免板受力后，在支座上部出现裂缝，通常是在这些部位上部配置受拉钢筋，这种钢筋称为负筋。

①对与支承结构整体浇筑或嵌固在承重砌体墙内的现浇混凝土板，应沿支承周边配置上部构造钢筋，其直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm，并应符合下列规定：

a. 该构造钢筋的截面面积：沿受力方向配置时不宜小于跨中受力钢筋截面面积的1/3，沿非受力方

向配置时可根据实践经验适当减少；

b. 该构造钢筋伸入板内的长度：对嵌固在承重砌体墙内的板不宜小于板短边跨度的1/7，在两边嵌固于墙内的板角部分不宜小于板短边跨度的1/4(双向配置)；对周边与混凝土梁或墙整体浇筑的板不宜小于受力方向板计算跨度的1/5(单向板)、1/4(双向板)。

②当现浇板的受力钢筋与梁平行时，应沿梁长度方向配置间距不大于200mm且与梁垂直的上部构造钢筋，其直径不宜小于8mm，且单位长度内的总截面面积不宜小于板中单位长度内受力钢筋截面面积的1/3。该构造钢筋伸人板内的长度不宜小于板计算跨度L₀1/4。

4.6板截面受剪承载力验算

板截面剪力设计值可按下式计算

板截面最大剪力设计值发生在内力支座，其值为

在本设计中有

故有

由于

；

则

所以，其斜截面受剪承载力满足

则板不需要配箍筋和弯起钢筋。

4.7板的配筋图

配筋时，保证板的边缘与最近一根钢筋的距离为32mm，布置钢筋φ12钢筋，间距为120mm.这样在1m的单元板中刚好能合理布置）。板的具体配筋见附图（2）

5.次梁计算

根据设计平面布置图，有主梁，。次梁的几何尺寸及支承情况见下图

5.1荷载计算

板传来的恒荷载                              ；

次梁自重                                    ；   

忽略次梁上的粉刷层荷载。

所以，恒荷载标准值                         

活荷载标准值                                

总荷载设计值

按可变荷载效应控制的组合

按永久荷载效应控制的组合

经比较，次梁内力计算时取

5.2计算简图

次梁按考虑塑性重分布计算内力，次梁的计算跨度为：

边跨

故边跨取。

中间跨

边跨与中跨的计算跨度差与边跨之比

故可按等跨连续梁计算内力，计算简图如下：

5.3内力计算

次梁各控制截面的弯矩设计值和剪力设计值分别按下式计算

弯矩                 

剪力

结合上式与各设计参数计算：

弯矩设计值

剪力设计值

=

=

5.4截面配筋计算

5.4.1. 正截面计算

跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算。截面高，肋宽，翼缘厚度

.按布置一排受拉钢筋，取截面有效高度.混凝土强度等级为C35，；钢筋采用HRB400级，.

跨中T形截面类型判别：

翼缘宽度

==

此值大于跨中弯矩设计值,,，故各跨跨中截面均属于第一类T型截面，支座按矩形截面计算，次梁正截面受弯承载力计算结果见表2.

表2 次梁正截面承载力计算

*——考虑塑性内力重分布时应满足的要求,表中值均满足要求。

5.4.2.次梁斜截面承载力计算

次梁内箍筋选用HPB335级，，.

截面尺寸验算

故次梁属于一般梁。

次梁斜截面承载力计算见表3.

表3 次梁斜截面承载力计算

5.4．次梁配筋图

次梁的具体配筋图见附图（3）

6.主梁的设计

主梁按塑性理论计算内力。柱的截面尺寸为700×700mm。主梁几何尺寸及支承情况如下图所示。

6.1荷载计算

为简化计算，主梁自重按集中荷载考虑。次梁传来的荷载                      

主梁自重

则恒荷载标准值为

活荷载标准值

恒载设计值

活载设计值

6.2计算跨度及简图

6.2.1计算跨度

主梁两端搁置在吃尺寸为450×450mm砖墙柱450×450mm上，墙柱作为主梁的铰支座；中间由700×700mm截面的柱支承。取主板伸入墙部分，则：

边跨

 <  =7535

故边跨的计算跨度取 .

中间跨

边跨与中间跨的平均跨度为

边跨与中间跨的计算跨度相差与边跨之比

故计算时可采用等跨连续梁的弯矩和剪力系数。

6.2.1计算简图

计算简图如图所示：

6.3内力计算

1）弯矩计算

式中、为内力系数。

下面以变荷载效应控制的组合为例说明计算过程，即取 和计算，永久荷载效应控制组合计算过程从略（经计算不控制截面设计）。和计算如下：

边跨

中间跨

B支座

主梁弯矩计算见表4（见下一页）

表4 主梁弯矩计算

2）剪力计算

计算公式

式中、为内力系数。同上，取和取计算，计算过程见表，计算过程见表5.

表5主梁剪力计算

6.4内力包络图

将各控制截面的组合弯矩值和组合剪力值，分别绘于同一坐标图上，即得内力叠合图，其外包线即是内力包络图，如下图所示。图中括号内的数值表示按永久荷载效应控制的组合的相应计算值。可见，对主梁而言，按可变荷载效应控制的组合所得的内力设计值将控制截面配筋。具体M、V图见附图（4）.

6.5 配筋计算

在正弯矩作用下主梁跨中截面按T形截面计算配筋，边跨及中间跨的翼缘宽度均按较小值采用，则

==

故取。主梁下部受拉纵向钢筋按两排布置，并取有效高度。

故属于第一类T形截面。

主梁支座截面及负弯矩作用下的跨中截面按矩形截面计算，布置两排纵向钢筋。取有效高度

。

（1）主梁正截面配筋计算

计算公式

取，计算过程结果见表6.

表6 主梁正截面配筋计算

（2）主梁斜截面配筋计算

次梁内箍筋选用HPB335级，混凝土等级为C35.则， . 

截面尺寸验算

故主梁属于一般梁。

由于主梁受力传递于次梁，次梁以集中力形式主梁。则以下计算按集中荷载计算，受力如以下示意图所示：

由图可知剪跨比

则，取.计算过程见表7.

表7 主梁斜截面配筋计算

6.6 附加横向钢筋

由次梁传递给主梁的全部集中荷载设计值为

主梁内支承次梁处附加横向钢筋截面面积为

故选用340钢筋，实际配筋为3770mm².

1）在梁下部或截面高度范围内有集中荷载作用时，应在该处设置附加横向钢筋(吊筋、箍筋)承担。附加横向钢筋应布置在长度的范围内；

2）当构件的内折角处于受拉区时，应增设箍筋。该箍筋应能承受未在受压区锚固的纵向受拉钢筋A_s1的合力，且在任何情况下不应小于全部纵向钢筋A_s合力的35%.

6.7 纵向钢筋的弯起和截断原则

弯起钢筋是为了抵抗梁端部附近由于受弯和受剪而产生的斜向拉应力，需将下部部分受拉钢筋的两端弯起伸入上部来承受这分拉应力。

1）梁中弯起钢筋的弯起角，—般为45°；当梁高>800mm，宜取60°；

2）弯起钢筋的弯终点外应留有锚固长度，在受拉区不应小于20d，在受压区不应小于10d，对光圆钢筋在末端应设置弯钩；

3）弯起钢筋应在同一截面中与梁轴线对称成对弯起，当两上截面中各弯起一根钢筋时，这两根钢筋也应沿梁轴线对称弯起。梁底(顶)层钢筋中的角部钢筋不应弯起；

4）在梁的受拉区中，弯起钢筋的弯起点，可设在按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋截面之前；但弯起钢筋与梁中心线交点应在不需要该钢筋的截面之外，同时，弯起点与计算充分利用该钢筋的截面之间的距离，不应小于h₀/2；

5）弯起钢筋前排的弯起点至后—排的弯终点的距离，不应大于箍筋的最大间距；

6）当纵向受力钢筋不能在需要的位置弯起，或弯起钢筋不足以承受剪力时，需增设附加斜钢筋，且其两端应锚固在受压区内(鸭筋)，不得采用浮筋。

6.8主梁纵筋的弯起和截断

按同比例在同一坐标图上绘出弯矩包络图和抵抗弯矩图。绘制抵抗弯矩图时，应注意弯起点受弯起承载力充分利用点的距离应不小于

弯起钢筋之间的距离不应超过箍筋的最大允许间距。由于边跨跨中只允许弯起228的钢筋，为满足受剪承载力和上述构造要求，在B支座处设置了专用于受剪压筋，其上弯起点距支座边缘的距离为50mm。

根据每根钢筋的弯起承载力水平直线和弯矩包络图的交点，确定支座上部受力钢筋（抵抗支座负弯矩）的理论截断点至理论截断点的距离应大于20d，且至充分利用点的距离应大于（因），本设计中大部分纵筋由后者控制钢筋截断点，其中锚固长度按

确定，取40d（d为纵筋直径）。但由所确定的截断点仍位于负弯矩受拉区内，故从其充分利用截面伸出的长度应按确定，另外钢筋的搭接长度取200mm。

6.9主梁具体配筋图

主梁具体配筋图见附图（5）

7. 防水设计

防空地下室设计应做好室外地面的排水处理，避免在上部地面建筑周围积水。防空地下室的防水设计不应低于《地下工程防水技术规范》(GB 50108)规定的防水等级的二级标准。上部建筑范围内的防空地下室顶板应采用防水混凝土，当有条件时宜附加一种柔性防水层。

7.1 防水混疑土设计

根据《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）要求，地下室防水等级为二级。

1）  一般规定

① 防水混凝土应通过调整配合比，掺加外加剂、掺合料配制而成，抗渗等级不得小于S6；

② 防水混凝土的施工配合比应通过试验确定，抗渗等级应比设计要求提高一级(0.2MPa)。

2）防水设计

① 防水混凝土的设计抗渗等级，应符合设计规范的规定；

② 防水混凝土的环境温度，不得高于80℃；处于侵蚀性介质中防水混凝土的耐侵蚀系数，不应小于0.8；

③ 防水混凝土结构底板的混凝土垫层，强度等级不应小于C15，厚度不应小于100mm，在软弱土层中不应小于150mm；

④ 防水混凝土结构， 结构厚度不应小于250mm；裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通；迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。

3）防水材料

① 防水混凝土使用的水泥强度等级不应低于32.5MPa；在不受侵蚀性介质和冻融作用时，采用普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，使用矿渣硅酸盐水泥必须掺用高效减水剂；在受侵蚀性介质作用时，应按介质的性质选用相应的水泥；在受冻融作用时，应优先选用普通硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥；

② 防水混凝土所用的砂、石、石子最大粒径不宜大于40mm，泵送时其最大粒径应为输送管径的1／4；吸水率不应大于1.5％；不得使用碱活性骨料。其他要求应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ 53—92)的规定；拌制混凝土所用的水，应符合《混凝土拌合用水标准》(JGJ 63—89)的规定；

③ 防水混凝土可根据工程需要掺入减水剂、膨胀剂、防水剂、密实剂、引气剂、复合型外加剂等外加剂，其品种和掺量应经试验确定。所有外加剂应符合国家或行业标准一等品及以上的质量要求。

④ 每立方米防水混凝土中各类材料的总碱量(Na₂O当量)不得大于3kg，灰砂比宜为1:1.5~1:2.5；水灰比不得大于0.55；普通防水混凝土坍落度不宜大于50mm。防水混凝土采用预拌混凝土时，入泵坍落度宜控制在120±20mm，入泵前坍落度每小时损失值不应大于30mm，坍落度总损失值不应大于 60mm；掺加引气剂或引气型减水剂时，混凝土含气量应控制在3％~5％； 防水混凝土采用预拌混凝土时，缓凝时间宜为6~8h；

⑤ 使用减水剂时,减水剂宜预溶成一定浓度的溶液；

⑥ 防水混凝土拌合物必须采用机械搅拌，搅拌时间不应小于2min。掺外加剂时，应根据外加剂的技术要求确定搅拌时间。防水混凝土拌合物在运输后如出现离析，必须进行二次搅拌。当坍落度损失后不能满足施工要求时，应加入原水灰比的水泥浆或二次掺加减水剂进行搅拌，严禁直接加水；

⑦ 防水混凝土必须采用高频机械振捣密实，振捣时间宜为10~30s，以混凝土泛浆和不冒气泡为准，应避免漏振、欠振和超振。渗加引气剂或引气型减水剂时，应采用高频插入式振捣器振捣。

7.2卷材防水层

1）一般规定

①卷材防水层适用于受侵蚀性介质作用或受振动作用的地下工程。

②卷材防水层应铺设在混凝土结构主体的迎水面上。

③卷材防水层用于建筑物地下室应铺设在结构主体底板垫层至墙体顶端的基面上，在外围形成封闭的防水层。

2）防水层设计

① 卷材防水层为一或二层。高聚物改性沥青防水卷材厚度不应小于3mm，单层使用时，厚度不应小于4mm，双层使用时，总厚度不应小于6mm；合成高分子防水卷材单层使用时，厚度不应小于1.5mm，双层使用时，总厚度不应小于2.4mm；

② 阴阳角处应做成圆弧或45°(135°)折角，其尺寸视卷材品质确定。在转角处、阴阳角等特殊部位，应增贴1~2层相同的卷材，宽度不宜小于500mm。

3）防水层材料

① 卷材防水层应选用高聚物改性沥青类或合成高分子类防水卷材，卷材外观质量、品种规格应符合现行国家标准或行业标准 卷材及其胶粘剂应具有良好的耐水性、耐久性、耐刺穿性、耐腐蚀性和耐菌性；高聚物改性沥青防水卷材的主要物理性能应符合设计规范的要求；

② 粘贴各类卷材必须采用与卷材材性相容的胶粘剂，高聚物改性沥青卷材间的粘结剥离强度不应小于8N／10mm；合成高分子卷材胶粘剂的粘结剥离强度不应小于15N／10mm，浸水168h后的粘结剥离强度保持率不应小于70%.

8.人防设计要求

1）材料设计

①防空地下室结构的材料选用，应在满足防护要求的前提下，做到因地制宜、就地取材。地下水位以下或有盐碱腐蚀时，外墙不宜采用砖砌体。当有侵蚀性地下水时，各种材料均应采取防侵蚀措施；

②防空地下室钢筋混凝土结构构件，不得采用冷轧带肋钢筋、冷拉钢筋等经冷加工处理的钢筋。

2）构造要求

砌体结构的防空地下室，由防护密闭门至密闭门的防护密闭段，应采用整体现浇钢筋混疑土结构。

3）人防防水设计

结合《人民防空地下室设计规范 》（GB 50038—2005），参照地下室顶板的防水设计施工。

参考资料

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【2】       中国工程建设标准化协会．建筑结构荷载规范（GB 50009－2001）． 北京：中国建筑工业出版社．2005；

【3】       中国建筑东北建筑设计研究院.砌体结构设计规范（ GB 50003－2001）. 北京：中国建筑工业出版社．2002；

【4】       重庆建筑大学．钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程（CECS 51：93）．北京：中国计划出版社．1996；

【5】       中华建筑设计标注研究院．人民防空地下室规范（GB 50038－94）．北京：中国计划出版社．2006；

【6】       国家人民防空办公室．地下工程防水技术规范（GB 50108－2001）．北京：中国计划出版社．2006；

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【8】       马芹永．钢筋混凝土结构基本原理[M]．北京：机械工业出版社．2005

【9】       国振喜．简明钢筋混凝土结构构造手册[M]．北京：机械工业出版社．2010；

【10】   王成祥．混凝土结构设计[M]． 北京：中国建筑工业出版社．2003；

【11】   马怀忠． 钢—混凝土组合结构[M]．北京：中国建材工业出版社．2006；

【12】   国振喜．实用建筑结构静力计算手册[M]．北京：机械工业出版社．2009