混凝土结构伸臂梁设计.doc

课程名称：混凝土结构设计原理设计题目： 混凝土结构伸臂梁设计 院 系： 土木工程系 专 业： 建筑工程 年 级： 2011级 姓 名： 陈明 学 号： 20117548 指导教师： 陈庚生 西南交通大学峨眉校区结构设计课程设计任务书一、设计资料某矩形截面钢筋混凝土伸臂梁，如图所示，简支跨AB的计算跨度为，伸臂跨BC的计算跨度为，承受均布活荷载标准值分别为和，永久荷载标准值为（未包括梁自重）；构件的截面尺寸自拟；混凝土强度等级自拟，纵向受力钢筋采用HRB335或HRB400，箍筋采用HPB300或HRB335。（钢筋混凝土容重取，梁侧15mm厚粉刷层容重取）学号尾数1、52、63、74、89、0()4240353028()4545403530()5045424035(m)5.05.56.06.57.0(m)2.03.02.53.02.5370370二、设计要求1、正截面设计：设计纵向受弯钢筋和构造钢筋；2、斜截面设计：设计斜截面受剪钢筋（包括弯起钢筋和箍筋）；3、绘制梁的内力图（弯矩和剪力）、抵抗弯矩图（材料图）以及梁的配筋详图。（一）设计条件 （二）拟定截面尺寸，取，取（三）荷载计算梁自重标准值（包含梁侧15mm厚粉刷重） =则梁的自重设计值:按可变荷载控制考虑，取永久荷载分项系数， 按永久荷载控制考虑，取永久荷载分项系数， （四）荷载布置 情况（d）中，恒载作用于梁的位置是固定的，作用于整段梁。活载、的作用位置有三种可能情况，如图所示 （a） (b) (c) (d)（五）内力计算 （1）a+d组合（跨中有最大弯矩、A截面有最大剪力）按永久荷载控制考虑：，在距A点处有最大弯矩， 按可变荷载控制考虑：，在距A点处有最大弯矩，（2）b+d、c+d组合（支座B有最大弯矩、最大）按永久荷载控制考虑：，按可变荷载控制考虑：，（3）c+d组合（最大）按永久荷载控制考虑：， 按可变荷载控制考虑：，梁的剪力、弯矩图：（六）截面设计 1.正截面抗弯承载力计算（1）已知条件  混凝土强度等级C40，=19.1N/，=1.71N/， HRB400级钢筋：=360N/，=0.518             HPB335级箍筋：=300N/ （2）选配纵筋（采用双排钢筋截面）a. 跨中最大弯矩截面（M=407.097 ） 选用222+425，。b. B支座截面（M=458.79） 选用425+228，。2.斜截面抗剪承载力计算（1）截面尺寸验算  沿梁全长的剪力设计值得最大值在B支座左边缘， ，属于一般梁，混凝土强度不超过C50，取 故截面尺寸满足要求。（2）腹筋计算 配置箍筋和弯起钢筋共同抗剪。截面位置 A支座右 B支座左 B支座右 剪力设计值V(kN) 260.481361.613286.997 (kN)160.10160.10选定箍筋（直径、间距） 81508125（kN） 268.17289.78（KN） 93.443（mm2） 458.8选择弯起钢筋 一根25弯起点至支座边缘距离（mm） 250+550=800弯起点处剪力设计值V2(kN)285.65是否需第二排弯起筋 ，需要弯起一根25弯起点处剪力设计值222.288是否需第三排弯起筋,否(七)钢筋布置。跨中配置222+425钢筋用于是抵抗跨中的弯矩，同时将两根25钢筋弯起用于是抵抗B支座的弯矩和剪力，这样B支座只需再配225+228钢筋即可满足要求，这样也能起到节约材料的作用。钢筋的弯起点距其充分利用点的距离应大于或等于，均满足要求。钢筋截断点至理论截断点的距离应不小于且不小于,至充分利用点的距离不小于（当）,这里后者控制了截断点。 对于直钢筋，锚固长度不应小于，取。总长： 对于弯筋，左端位于受压区，弯折终点处应有直线锚固长度，不小于，同时伸入支座长度不小于 ，固取伸入支座长度，右端伸至悬臂端，并下弯折，总长： 对于弯筋，左端受于受拉区，弯折终点处有不小于锚固长度，同时伸入支座长度，右端伸至悬臂端，并向下弯折长度，总长：对于直筋，锚固长度不小于，取。右端同理，伸入支座长度。总长： 对于直筋，从钢筋强度充分利用截面伸出的延伸长度不应小于，理论截断点至充分利用截面长度，并且实际截断点距理论点距离不小且不小于，取，考虑设置接头总长：、 对于直筋，从钢筋强度充分利用截面伸出的延伸长度不应小于，并且实际截断点距理论点距离不小且不小于，取，总长： 对于构造钢筋，左端不利用其强度，采用直线方式锚固，伸入支座的锚固长度不小于，取右端与相接，接头长度，总长： 对于构造钢筋，不利用其强度，左端与连接，接头长度 ，总长： 钢筋混凝土伸臂梁设计一 设计资料 某支承在砖墙上的混凝土伸臂梁，L1=6.5m，伸臂长度L2=1.8m，一类环境，安全等级为II级，有楼板传来的荷载设计值P1=40kN/m，P2=100kN/m，混凝土等级为C25，纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB300，设计并绘制配筋图。二 梁的截面尺寸及内力计算 （1）截面尺寸选择。取高跨比h/l=1/10，则h=650mm，按高宽比的一般规定，取b=250mm，h/b=2.5。 初选h0=h-a0=650-65=585mm（按一排布置纵筋） （2）梁的荷载计算。梁的自重设计值（包括15mm的粉刷层厚度） G=1.2=1.2×25×0.25×0.65+1.2×17×0.015×2×0.65 =4.875+0.3978 =5.2728kN/m P1=40+5.47=45.27kN/m P2=100+5.47=105.27kN/m （3）绘制梁的弯矩图和剪力图VA=1.0×1.0×120.89=120.89VB上=1.0×1.0×105.27×1.8=189.49VB下=1.0×1.0×(FB-VB上)=173.37Vmax=189.49MD= =-×45.27×2.67 =161.41三 配筋设计计算（1） 已知条件。混凝土C25，截面尺寸b=250 h=650（2） 验算截面尺寸。 满足抗剪要求。（3） 纵筋计算。纵筋计算见下表 193.69 292.13 0.17 0.264 0.19 0.313计算内容计算截面跨中D截面支座B截面 1015 1677选配钢筋2C18 2C222C22 2C25实配As（） 1269 1742注：D，B截面hAA=610mm（4） 腹筋计算。必须有计算确定抗剪腹筋。另外，必须满足箍筋的构造要求：，箍筋最小直径为6mm，最小配箍率方案一：仅考虑箍筋抗剪，并沿梁全长配同一规格箍筋，则选用双肢箍A8，Asv1=50.3S=100.6/0.666=182.9mm，取s=182mmsmax=250mm实选A8150mm，则有 0.24ft/fy=0.08%故满足计算和结构要求。方案二：配置箍筋和弯起钢筋共同抗剪。在AB区段配置箍筋和弯起钢筋，弯起钢筋参与抗剪并抵抗支座B负弯矩；BC段配置箍筋和弯起钢筋共同抗剪。AB段配筋A8250mm BC段配筋A8200mm 截面位置A支座B支座左B支座右剪力设计值145.1201.5212.2130.0130.0130.0选用箍筋（直径，间距）A8250mmA8250mmA8200mm193.6193.6209.5-48.518.72.7不需要，担任弯起抵抗负弯矩73.4610.6弯起钢筋选择2C22 7602C22 7602C22 760弯起点距支座边缘的距离50+585=63550+585=63550+585=635弯起点处剪力设计值108.97168.1132.0是否需要第二排弯起钢筋 不需要不需要不需要第二排弯起钢筋 四 钢筋布置和做材料图钢筋布置图需要抵抗弯矩图进行图解。为此，画出钢筋弯矩图，梁的纵剖面图按比例绘出，再做出MR图。（一） 绘制弯矩图按照比例绘制弯矩图（二） 确定纵筋承担的弯矩并绘制抵抗弯矩MR图绘制图如下图所示（1） 先考虑AB段的正弯矩图MR。在途中会出纵筋所承受的最大弯矩（约等于设计弯矩值）并依次按各钢筋的面积比例划分出C18和C22钢筋能抵抗的弯矩值，即可确定各钢筋的充分利用点和理论切断点。按抗剪要求，要从跨中弯起2C22至支座A，及2C22至支座B，再将号钢筋在B支座右侧下弯抗剪，其余钢筋将直通而不再弯起。这样，正截面抗弯及斜截面抗弯三项要求绘出抵抗弯矩图。（2） 再考虑支座B负弯矩的MR图。支座B负弯矩需要As=1677，实配2C22和2C25（1526），从跨中弯起2C22（钢筋），另配2C25（钢筋）作架力筋，因要与绑扎箍筋形成骨架，必须全梁直通，在支座B右侧只需要弯下2C22（钢筋）。考察B支座左侧，但应考虑到如果在C截面切断了一根钢筋，C截面就成了钢筋的充分利用点，这时，钢筋下弯时，其弯起点和充分利用点之间的距离DC就小于0.5h0=305，这就不满足斜截面抗弯承载力的要求所以在D截面弯下钢筋。这时侯，钢筋的充分利用点在B截面，而DB=250+240/2=3700.5h0=305mm，这就满足了斜截面抗弯承载力的要求。同时D截面（钢筋的下弯点）距支座B边缘为170mm，也满足不大于Smax=250mm的条件。同样方法绘制B支座右侧的Mr图。 (3)作图。作Mr图时，还需注意以下几点；1)在既有正弯矩，又有负弯矩的构件中，钢筋的布置矛盾比较集中在支座附近的截面。原因是由于那里的M和V都比较大，这样，弯起钢筋既要抗剪，又要抗弯，在布置时要加以综合研究。如在本例中支座B左侧，钢筋的弯下是为了抗剪，因此要求其弯起点距支座边缘不大于Smax。同时钢筋又是支座抵抗负弯矩的钢筋之一，其充分利用点就是支座截面，这样从斜截面受的角度来看，其弯起点距支座边缘的距离不小于0.5h0。但当着两个要求发生矛盾是，则应首先选择满足斜截面受弯承载力要求的前提下，可单独另加钢筋，以满足受剪的要求。2）钢筋弯到支座A，从理论上只要满足水平锚固要求长度就可切断但工程上的习惯做法就是将钢筋弯起后伸到梁端。五 绘制梁的钢筋图（1）按比例画出梁的纵断面和横断面。纵横断面可采用不同比例。当梁的纵横断面尺寸相差悬殊时，在同一断面图中，纵横向可采用不同的比例。（2）画出每种规格钢筋在纵横断面上的外置并进行编号（钢筋的直径，强度和外形尺寸相同时，用同一编号）。1）直钢筋2C18全部伸入支座，伸入支座的锚固长度Las>=12d=12*20=240mm。考虑加强锚固，将其左端弯直钩。该钢筋总长=（6500+1800）+120+50-40=8430mm2）弯起钢筋2C22根据作抵抗弯矩图后确定的位置，在A支座附近上弯后锚固与受压区，应使其水平长度>=10d=10*18=180mm,实际取240+5020=270mm,在B支座左侧弯起后，穿过支座并下弯，再伸一段水平距离后切断，从图上所标距离可求出各段长度，总长度即定。3）架立钢筋2C22，左端伸入A端，右端伸至梁端并向下弯直钩。4）箍筋 8C250，沿梁的全长布置。5）腰筋2C12，沿梁的通长设置。（3）为了施工方便，绘出钢筋分离图（或作钢筋表）详见图。（4）必要的说明。对于钢筋混凝土结构施工图中不便表达的内容，可在图中适当位置用文字说明。