精选西南交通大学钢筋混凝土伸臂梁课程设计92#题.docx

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精选西南交通大学钢筋混凝土伸臂梁课程设计92#题

钢筋混凝土伸臂梁设计

姓名：

XXX

学号：

XXX

班级：

XXX

指导老师：

XXX

设计时间：

XXX

1、钢筋混凝土伸臂梁设计任务书

（编写：

潘家鼎2013.10.26）

一、设计题目：

某钢筋混凝土伸臂梁设计

二、基本要求

本设计为钢筋混凝土矩形截面伸臂梁设计。

学生应在指导教师的指导下，在规定的时间内，综合应用所学理论和专业知识，贯彻理论联系实际的原则，独立、认真地完成所给钢筋混凝土矩形截面伸臂梁的设计。

三、设计资料

某支承在370mm厚砖墙上的钢筋混凝土伸臂梁，如图1所示。

图1梁的跨度、支撑及荷载

图中：

l1——梁的简支跨计算跨度；l2——梁的外伸跨计算跨度；

q1k——简支跨活荷载标准值；q2k——外伸跨活荷载标准值；

gk=g1k+g2k——梁的永久荷载标准值。

g1k——梁上及楼面传来的梁的永久荷载标准值（未包括梁自重）。

g2k——梁的自重荷载标准值。

该构件处于正常坏境（环境类别为一类），安全等级为二级，梁上承受的永久荷载标准值（未包括梁自重）gk1=21kN/m。

设计中建议采用HRB500级别的纵向受力钢筋，HPB300级别的箍筋，梁的混凝土和截面尺寸可按题目分配表采用。

四、设计内容

1．根据结构设计方法的有关规定，计算梁的内力（M、V），并作出梁的内力图及内力包络图。

2．进行梁的正截面抗弯承载力计算，并选配纵向受力钢筋。

3．进行梁的斜截面抗剪承载力计算，选配箍筋和弯起钢筋。

4．作梁的材料抵抗弯矩图（作为配筋图的一部分），并根据此图确定梁的纵向受力钢筋的弯起与截断位置。

5．根据有关正常使用要求，进行梁的裂缝宽度及挠度验算；

6．根据梁的有关构造要求，作梁的配筋详图，并列出钢筋统计表。

梁的配筋注意满足《混规》9.2.1、9.2.2、9.2.3、9.2.4、9.2.6、9.2.7、9.2.8、9.2.9和9.2.10等条款的要求。

五、设计要求

1．完成设计计算书一册，计算书应包含设计任务书，设计计算过程。

计算书统一采用A4白纸纸张打印，要求内容完整，计算结果正确，叙述简洁，字迹清楚，图文并茂，并有必要的计算过程。

2．绘制3＃图幅的梁抵抗弯矩图和配筋图一张，比例自拟。

图纸应内容齐全，尺寸无误，标注规范，字迹工整，布局合理，线条清晰，线型适当。

3．完成时间：

17周周五之前上交。

六、参考文献：

1．《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068－2001

2．《混凝土结构设计规范》GB50010—2010

3．《混凝土结构设计原理》教材

注：

相比所学教材的规范版本，本设计所采用的主要规范（见上，请各位同学到网上下载电子版规范）为规范的新版本，设计中应注意在材料等级、计算公式、构造要求等方面均有一定的差别。

七、题目分组

本设计按梁的几何尺寸、荷载大小和材料强度等参数进行分组，每位同学根据自己在教学班的序号，采用相应号码的题号及设计参数设计：

注：

指导教师可根据需要，调整各题号的设计参数。

查表得设计参数如下：

序号

可变荷载标准值

简支跨度

悬臂跨度

截面尺寸

混凝土等级

q1k（kN/m）

q2k（kN/m）

l1（m）

l2（m）

bxh（mm×mm）

92

45

50

6

2

300×650

C35

2、设计资料

某支承在370mm厚砖墙上的钢筋混凝土伸臂梁，如图1所示。

图1梁的跨度、支撑及荷载

图中：

l1——梁的简支跨计算跨度6m；

l2——梁的外伸跨计算跨度2m；

q1k——简支跨活荷载标准值45kN/m；

q2k——外伸跨活荷载标准值50kN/m；

gk=g1k+g2k——梁的永久荷载标准值。

g1k——梁上及楼面传来的梁的永久荷载标准值（未包括梁自重）。

g2k——梁的自重荷载标准值。

该构件处于正常坏境（环境类别为一类），安全等级为二级，梁上承受的永久荷载标准值（未包括梁自重）gk1=21kN/m。

采用HRB500级别的纵向受力钢筋，HPB300级别的箍筋，梁的混凝土为C35，截面尺寸为300×650mm。

3、内力计算

3.1设计荷载值

梁的自重荷载标准值：

g2k=0.3×0.65×25=4.875kN/m

梁的自重荷载设计值：

g2=1.2×4.875=5.85kN/m

梁的永久荷设计值：

g=1.2×21+5.85=31.05kN/m

简支梁跨中活荷载：

q1=1.4×45=63kN/m

外伸跨活荷载设计值：

q2=1.4×50=70kN/m

由于悬臂部分的荷载对跨中弯矩的作用是有利的，出于安全的考虑，在计算跨中最大弯矩时，对悬臂部分的梁的永久荷载设计值取：

g'=1.0×4.875+1.0×21=25.875kN/m

3.2组合工况

荷载效应计算时，应注意伸臂端上的荷载对跨中正弯矩是有利的，故永久荷载（恒载）设计值作用于梁上的位置虽然是固定的，均为满跨布置，但应区分下列三种情况：

①恒载作用情况之一（如图下图）：

简支跨和外伸跨均作用最大值。

图2.2.1

②恒载作用情况之二（如图下图）：

简支跨作用最大值，外伸跨作用最小值。

图2.2.2

③恒载作用情况之三（如图下图）：

简支跨作用最小值，外伸跨作用最大值。

图2.2.3

可变荷载（活载）设计值q1、q2的作用位置有三种情况：

④活载作用位置之一（如图下图）：

简支跨作用活载q1，外伸跨无活载。

图2.2.4

⑤活载作用位置之二（如图下图）：

简支跨无活载，外伸跨作用活载q2。

图2.2.5

⑥活载作用位置之三（如图下图）：

简支跨作用活载q1，外伸跨作用活载q2。

图2.2.6

求简支跨（AB跨）跨中最大正弯矩按②+④组合，

求简支跨（AB跨）跨中最小正弯矩按③+⑤组合，

求支座B的最大负弯矩按③+⑤组合，

求支座A的最大剪力按②+④组合，

求支座B的最大剪力按①+⑥组合，

按以上组合情况绘制内力图及内力包络图。

②+④组合：

图2.2.7：

②+④组合弯矩图图2.2.8：

②+④组合剪力图

③+⑤组合:

图2.2.9：

③+⑤组合弯矩图图2.2.10：

③+⑤组合剪力图

①+⑥组合：

图2.2.11：

①+⑥组合弯矩图图2.2.12：

①+⑥组合剪力图

2.3包络图

由2.2对内力的计算得到弯矩和剪力的包络图如下

图2.3.1：

弯矩包络图图2.3.2：

剪力包络图

4、正截面承载力计算

4.1确定简支跨控制截面位置

从工程经验上可知，跨中最大弯矩处距离简支跨跨中距离很小，取简支跨中位置为简支跨控制截面位置。

4.2配筋计算

（1）AB跨中截面

基本数据：

截面尺寸为

，混凝土强度等级为C35，环境类别为一类，

。

纵向钢筋为HRB500级别，

。

设计弯矩

按相关规范当混凝土等级大于C25，环境类别为一类时混凝土保护层厚度至少为20mm，本设计取为c=25mm，布置成两排。

假设as取65mm，h0=h－as=650－65=585mm。

计算纵向受拉钢筋面积

：

验算使用条件：

通过上述计算，选配6

20钢筋.，双排布置，As=1884mm2

截面复核：

箍筋预选双肢Φ8，则

（非超筋梁）

（非少筋梁）

（2）B支座截面

基本数据：

截面尺寸为

，混凝土强度等级为C35，环境类别为一类，

。

纵向钢筋为HRB500级别，

。

设计弯矩

按相关规范当混凝土等级大于C25，环境类别为一类时混凝土保护层厚度至少为20mm，本设计取为c=25mm，预选纵向受拉钢筋直径为22，布置成一排。

则

。

计算纵向受拉钢筋面积

：

验算使用条件：

通过上述计算，选配3

20钢筋.，单排布置，As=942mm2

截面复核：

箍筋预选双肢Φ8，则

（非超筋梁）

（非少筋梁）

5、斜截面承载力计算

5.1截面尺寸复核

当h/b≤4时，应满足V≤0.25βcfcbh0。

否则，可酌情増大截面尺寸或提高混凝土强度等级。

，满足要求

5.2箍筋最小配筋率

，需要按计算配箍筋。

5.3腹筋设计

查规范，当500

选用双肢Φ8@200mm箍筋，

（可以）

支座边缘最大剪力

弯起两根

20，

取弯起钢筋弯终点到支座边缘的距离为

，则第一根弯起钢筋起弯点处的剪力最大值为

因此以上的弯起方式可行。

6、验算梁的正常使用极限状态

正常使用极限状态下，使用准永久组合计算裂缝和挠度。

（1）恒载作用情况：

简支跨和外伸跨均梁的永久荷设计值：

21+4.875=25.875kN/m。

图5.1：

恒载图示

图5.2：

恒载作用下弯矩图

（2）活载作用位置之一：

简支跨作用活载q1k—45kN/m，外伸跨无活载。

图5.3：

活载q1k作用

图5.4：

活载q1k作用弯矩图

（3）活载作用位置之一：

外伸跨作用活载q2k—60kN/m，简支跨无活载。

图5.5：

活载q2k作用

图5.6：

活载q2k作用弯矩图

取准永久组合系数为

=0.4。

（1）简支跨跨中下挠的最不利情况为图5.1+图5.3：

简支跨跨中最大弯矩为：

（2）外伸跨C端上挠最不利情况为图5.1+图5.3：

B支座最大弯矩为：

简支跨跨中最大弯矩为：

（3）外伸跨C端下挠的最不利情况为图5.1+图5.5：

B支座最大弯矩为：

简支跨跨中最大弯矩为：

6.1梁的挠度验算

6.1.1挠度限值

规范规定，当构件计算跨度

。

计算悬臂构件挠度极限值时，计算跨度

按实际悬臂长度的2倍取用。

简支跨跨中挠度极限值

C端的挠度极限值

6.1.2刚度

（1）简支跨刚度

查规范

，

则

①情况一图5.1+图5.3组合：

梁的短期刚度Bs1：

挠度增大系数

，

梁的刚度

②情况二图5.1+图5.5组合：

梁的短期刚度Bs2：

挠度增大系数

，

梁的刚度

（2）外伸跨刚度

①外伸跨C端上挠

梁的短期刚度Bs3：

挠度增大系数

，

梁的刚度

②外伸跨C端下挠

梁的短期刚度Bs4：

挠度增大系数

，

梁的刚度

6.1.3挠度

（1）简支跨跨中挠度

（2）外伸跨C端向上挠度

（3）外伸跨C端向下挠度

6.2梁的裂缝宽度验算

对于一类环境，三级裂缝控制等级，

（1）简支跨最大裂缝宽度

，

（2）外伸跨最大裂缝宽度

7、绘制梁的配筋图

7.1按比例画出弯矩包络图

（1）AB跨中承载能力

（2）B支座处承载能力

弯矩抵抗图

7.2确定各纵筋及弯起钢筋

跨中截面下边缘为6

20，布置为两排，由抗剪计算可知需弯起2

20，故可以将跨中钢筋分为三种：

①2

20全长布置（充当架立钢筋），②2

20在A支座截面弯起抗剪，在B支座右侧截断，③2

20在A支座右侧弯起，在B支座处截断。

按它们的面积比例将正弯矩包络图用虚线分为三部分，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。

支座截面上边缘为3

20分为两种，其中④1

20在理论截断点处截断，⑤

为2

20全长布置（充当架立钢筋）。

7.3确定弯起钢筋的弯起位置

规范规定：

弯起钢筋的弯起位置至少要超过其充分利用点0.5

，经过检验符合要求。

7.4确定纵筋的截断位置

批次④1

20钢筋可以考虑在简直跨内截断。

规范规定：

当

时，截断钢筋要延伸至理论断点以外至少

且不小于20d，且应该从该钢筋充分利用点伸出长度

（其中

为纵向受力钢筋的锚固长度）。

（1）

即钢筋从理论断点处保留至少607mm长度。

（2）

参考文献：

1.《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068－2001

2.《混凝土结构设计规范》GB50010—2010

3.《混凝土结构设计原理》教材

（注：

专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。

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