混凝土结构设计原理课程设计.docx

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混凝土结构设计原理课程设计

凝土结构设计原理课

程设计

文件排版存档编号：

[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

混凝土结构设计原理课程设计计算书

1设计题目

某支承在370mm厚砖墙上的钢筋混凝土伸臂梁，其跨度L”伸臂长度匚，由楼面传来的永久荷载设计值g,活荷载设计值m，q：

（图1）-采用混凝土强度等级C25,纵向受力钢筋为HRB335,箍筋和构造钢筋为HPB300。

试设计该梁并绘制配筋详图。

图1

2设计条件

跨度Lx=6m,伸臂长度L-,有楼面传来的永久荷载设计值g1=30kN/m,活荷载设计值6=30kN/m,q2=65kN/m,采用混凝土强度等级为C25。

截面尺寸选择

取跨高比为：

h/L二1/10,则h二600mm,按高宽比的一般规定，取b二250mm,h/b=,则ho=h-a=600-40=560mm

荷载计算

梁自重设计值（包括梁侧15mm厚粉刷层重）

钢筋混凝土自重25kN/m,混凝土砂浆自重17kN/mo

g:

=XXX25+XX17X2+XX17）=5kN/m

则梁的恒荷载设计值为：

g=gl+g2=30+5=35kN/m

梁的内力和内力包络图

（1）荷载组合情况

恒荷载作用于梁上的位置是固定的，计算简图为图2（a）,活载①q：

的作用位置有三种可能的情况，图2的（a）、（c）、（d）o每一种活荷载都不可能脱离恒

荷载的作用而单独存在，因此作用于构件上的荷载分别有（a）+（b）、（a）+（c）、

（a）+（d）三种情形。

（2）计算内力（截面法）

1（a）+⑹

⑹作用下：

SMax=O,-Y51L+g（Z；+L2）72=0得Y^164kN

工丫二0,得丫沪

（b）作用下：

XY=O,得YA2=YB：

=90kN

（a）+（b）作用下剪力：

Va=Yai+Ya2=9805+90=

Vb4=Yai+Ya2-（g+qj厶二一（35+30）X6=-

Vb右二g厶二35X二

血二一gZf/2二35X2二由于当剪力V等于零时弯矩有最大值，所以设在沿梁长度方向X处的剪力V二0,则由M（x）=VAX-（^+qi）X72,对其求一阶导W（x）二V（X）=VA—（計qJX

当V二0时，有M取得最大值,即V（x）=Va-（^+q1）X=0时,M取得最大值

则AB段中的最大的弯矩M：

当x二4150mm时有\©二

2（a）+（c）

（c）作用下：

SMa3=0,Ybs厶一qZ（厶+厶/2）/2二0得Y沪

工丫二0,得Y沪一

（a）+（c）作用下的剪力：

VA=YAi+YA3=-=87kN

VB尸Ym+Ya3—g厶二87—210二一123kN

Vb右二（計心）厶二（35+65）X=150kN

MB=-（加7丿厶，/2二一（35P02二一由前边方式同理可得AB段中的最大的弯

矩M：

当x=2480mm时有

3（a）+（d）

（d）作用下：

SMafO,Yb厶一qZ（厶+厶/2）-qiZi72=0得Yb仟199kN

SY=O,得丫巔+丫皿一皿一勺丄二

（a）+（d）作用下的剪力：

VA=YA1+YA4=+=177kN

Vb4=Yai+Ya1-（g伽丿厶二一390二一159kN

Vb右二@+qJ厶二（35+65）X=150kN

血二一（計勿厶2/2二一（35PQ2二一同理可以得出AB段中的最大的弯矩M：

当x二2720mm时有监=二

画出这三种情形作用下的弯矩图和剪力图包络图如图6所示

3配筋计算

已知条件

混凝土强度等级为C25,«!

=1,fc=mm:

ft=N/mm2；HRB335钢筋,£二300

N/mm2,蓟二；HPB300钢筋，£.、.二270N/mm2□

截面验算

沿梁全场的剪力设计值的最大值在B支座左边边缘，Vmax=

hw/b二560/250二〈4,属于一般梁

=XX250X560=>Vmax=,故截面尺寸满足要求；

纵筋计算（一般采用单筋截面）

纵筋计算（采用单筋截面）

（1）

跨中截面（M_二241kN・m）

选用225+222,As二982+760二1742mn?

（2）支座截面（心二・）

本梁支座弯矩小，是跨中弯矩的46%,可以取单排，保护层取40mm,

ho=h-比二600-40=560mm。

E十為

=2小25xW

V11.9X250X5602"

a\fcbho

/\s==

11.9x250x560x0.12_

300

选用222,As二

选择支座钢筋和跨中钢筋时，应考虑钢筋规格的协调即跨中纵向钢筋的弯起问题,将222弯起45。

。

腹筋计算

（1）可否按构造配筋

二XX250X560二〈V二

需按计算箍筋

（2）箍筋计算

方案一：

仅考虑箍筋抗剪，并沿梁全长配同规格的箍筋，则V二

由V

选用双肢箍（n=2）8（Asvi=）有

s=nASvi/=2X=214mm

所以选取s二200mm,即箍筋用量为8@200.

.、z、n•Asvi2x50.3丄、e

配箍率Q=右厂=250x200=°2°1%

f127

最小配箍率Avmin.=0・24：

丄=0.24X硕=0.11%ve因此满足需

要。

方案二：

配置箍筋和弯起钢筋共同抗剪。

在AB段内配置箍筋与弯起钢筋），弯起钢筋参与抗剪并抵抗B支座负弯矩，BC段内仍采用双肢箍。

在支座B处将AB段222弯起45°,承受支座处的剪力。

所以混凝土和箍筋承担的剪力：

Vcs=V-Vsb=故不需要计算配筋，只需按构造配筋8@200,

需验算弯起钢筋配筋率和剪力承受值：

n・Awl

Osv—二

b・s

-2x503-0.201%>%

250x200

V=0.7妙加+1.0用字加二124.4x10’+270XX560=>所以满足需要。

4进行钢筋布置和绘材料抵抗弯矩图

钢筋布置及材料抵抗弯矩图

确定纵筋承担的弯矩

跨中钢筋225+222,由抗剪筋计算可知需弯起222,故可将跨中钢筋分为两种：

225伸入支座，222弯起。

按他们的面积比例将正弯矩包络图用虚线分成两

部分，每一部分就是相应钢筋可承担的弯矩，虚线与包络图的交点就是钢筋强度的充分利用截面或不需要截面。

支座负弯矩钢筋222其中222利用跨中的弯起钢筋抵抗部分负弯矩，按其面积比例将负弯矩包络图绘出。

在排列钢筋时，应将伸入支座的跨中钢筋，最后截断的负弯矩钢筋（或不截断的负弯矩钢筋）排在相应弯矩包络图内最长区段内，然后再排弯起点离支座距离近（负弯矩为最远）的弯起钢筋，离支座较远截面截断的负弯矩钢筋。

确定弯起钢筋的位置

由抗剪计算确定的弯起钢筋位置做材料图,222号钢筋材料全部覆盖相应弯矩图，且弯起点离它的强度充分利用截面的距离都大于厶/2,故满足抗剪，正截面抗弯，斜截面抗弯三项要求。

若不需要弯起钢筋抗剪而仅需要弯起钢筋后抵抗弯起负弯矩时，只需满足后两项要求。

5裂缝验算（混凝土等级为C25,ftu=mm2）

该构件允许出现裂缝，按三级抗裂计算，查课本附表17可知

在中间支座边缘处M>=

钢筋应力为Osk=————=屮］%巴=283.9N/mm2

0.87/wAv0.87x560x1742

所以满足抗裂要求

6挠度验算（混凝土等级为C25,査附表3知Ec=X104N/mm2）

（1）短期刚度Bs

（2）挠度增大系数0

当P'二0时，取0二

（3）受弯构件的刚度B

（4）跨中挠度

因此符合要求。

7绘梁的配筋图

按比例画出梁的纵断面和横断面

画出钢筋位置并编号

（1）直钢筋225全部伸入支座，伸入支座的锚固长度J212d二12X

25二300mm。

考虑到施工方便，伸入A支座的长度取370—30二340mm；伸入B支座长度取300mmc故该钢筋总长二340+300+6000—370二6270mm。

（2）弯起钢筋222根据材料图后确定位置，在A支座附近弯上后锚固于受压区，应使其水平长度N10d二10X22二220mm,实际取370—30+50二390mm；在支座B左侧弯起后，穿过支座伸至其端部后下弯20d。

该钢筋斜弯段的水平投影长度

二600—2X20二560mm（弯起角度45°）,则钢筋的总长度

L二390+792+4210+792+1750+440二8347mm。

（3）支座负弯矩钢筋222,右端向下弯折20d二404mm,根据抵抗弯矩图计算出总长L二440+1500+560+250+185二2935mm,便于施工取其长度为3000mm,该筋同时兼作梁的架立钢筋。

（4）AB跨内的架立钢筋根据构造要求可选④212,左端伸入支座内370-25=345mm处，右边根据其材料抵抗弯矩图可知，所以其总长L二4100mm。

BC跨下部的架立钢筋可同样选④212,在支座B内与号钢筋搭接

150mm,其水平长度=1500-185+150+（370-350）-20二1465mm。

（4）箍筋编号为⑤，在纵断面图上标出不同间距的范围。

参考文献

[1]谢成新.混凝土结构设计原理，中国建材工业出版社

[2]房屋建筑制图统一标准（GBT50001-2010）

[3]混凝土结构设计规范（GB50010-2010）

[4]建筑结构荷载规范（GB5009-2012）

[5]建筑结构制图标准（GBT50105-2010）