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梁配筋计算.docx

梁配筋计算

摘要:

本文总结了8*8m、6*6m梁的线荷载设计值、梁的宽度、高度取值、梁箍筋肢距及复

合箍筋、梁弯矩算法、梁钢筋根数、定量性分析不同跨度、截面大小梁的配筋、梁的抗剪

能力,总结了梁的配筋公式及设计中要注意的要点、腰筋、剪力墙连梁、pkpm建模及梁的

布置方法。

本文章总结于:

刘铮“建筑结构设计快速入门”、朱炳寅“建筑结构设计问答与分析”、

“建筑地基基础设计方法及实例分析”、郁彦“高层建筑结构概念设计”、杨星“pkpm结构

软件从入门到精通”、钢结构论坛、文献以及网上别人经验总结。

共13页。

注:

本文中的一些估计并不精确,可能存在一定或较大的误差,估计荷载大小,只是

为了在设计时,心中有底,更好的去进行概念设计。

在估计过程中有些公式表达得并不清

楚,可以直接看结果。

2011-11-20---12-28

1.荷载:

1.1:

假设一个8m*8m的框架,传给梁的荷载标准值为152kN/m,沿x方向设置一根次梁,

分割成2个同样大小的双向板,则单边板传给主梁的线荷载标准值为22.5KN/m,如果

是两边都有板,则主梁的线荷载标准值为45KN/m.设计值为56KN/m(包括填充墙);

假设一个6m*6m的框架,传给梁的荷载标准值为152kN/m,沿x方向设置一根次梁,

分割成2个同样大小的双向板,,则单边板传给主梁的线荷载标准值为16.9KN/m,如果

是两边都有板,则主梁的线荷载标准值为34KN/m.设计值为42KN/m(包括填充墙.

1.2.定量分析:

1.2.1.假设120厚板,活荷载为3.5,梁300*800mm,填充墙高度3m,240厚墙时,柱

子尺寸8m*8m,中间设一道次梁时,梁线荷载设计值为:

(1.2*(0.12*25+2)+1.4*3.5)

*1.5m*2+1.2*5.24*3m*0.7+25*0.3*0.8=52KN/m

120厚墙时:

(1.2*(0.12*25+2)+1.4*3.5)*1.5m*2+1.2*2.96*3m=25*0.3*0.8=50

KN/m

1.2.2.假设120厚板,活荷载为3.5,梁250*600mm,填充墙高度3m,240厚墙时,柱

子尺寸6m*6m,中间设一道次梁时,梁线荷载设计值为:

(1.2*(0.12*25+2)+1.4*3.5)

*1.125m*2+1.2*5.24*3m*0.7+25*0.25*0.6=42KN/m

120厚墙时:

(1.2*(0.12*25+2)+1.4*3.5)*1.125m*2+1.2*2.96*3m

+25*0.25*0.6=40KN/m。

1.2.3.总结:

一般来说,大跨度(8m)梁上线荷载设计值(包括自重,填充墙等)可以用50KN/m

来估计;6m跨度梁的线荷载设计值可以用40KN/m来估计,以上估计荷载设计值均考虑

了双向板传递给梁的荷载。

一般3m高填充墙传递给梁的线荷载设计值在10-15KN/m范围内,可以用13

KN/m来近似估计;300*800的梁自重线荷载为6KN/m,250*600的梁线荷载为

4KN/m;梁上线荷载设计值超过了40KN/m就可以认为是较大荷载,梁的截面应该

取大值。

梁上线荷载设计值时,可以近似按每平方182kN/m的荷载大小传递给梁。

2.截面:

2.1.高度:

框架主梁h=L(1/8---1/12),一般取1/10;或1/10---1/12;梁高的取值还要看荷载大

小和跨度,有的地方,荷载不是很大,可以主梁高度可以取到1/15;

连续梁(相当于次梁)L/12---L/20,一般可以取L/15;

简支梁L/12---L/15,一跨框架,平台梁,电梯吊钩梁,可以按简支梁取;

悬挑梁:

重挑时,L/5----L/6;轻挑梁:

L/7----L/8;单向密肋梁:

L/18---L/22,一

般取L/20;

井字梁:

L/15---L/20,一般跨度≤2m,h=L/18,≤3m时,h=L/17;

框支梁:

抗震时L/6;非抗震是:

L/7;

2.1.1.其它:

1.为梁的计算跨度(井字梁为短跨);一般均布线荷载≥40KN/m时为较大线荷载,

梁的高度可以取大值(同样适用于挑梁);在计算梁挠度时,要考虑梁受压区现浇板(翼缘)

的有利作用,也可以适当的起拱(1/1000~3/1000);一般主梁≥次梁+50(双排筋时为100)

2.写字楼、商场等8m跨梁,取300x800的梁不好,应取350x700,对于一些大跨度公

键,梁宽应适当加大,应取300以上,最好取350、400,因为:

梁宽加宽,抗剪有利,符

合“强剪弱弯”的原则。

350宽的梁,用四肢箍可以使箍筋直径减小。

主梁加宽,有利于次

梁钢筋的锚固。

2.2.宽度:

一般梁高是梁宽的2-3倍,不宜超过4倍,框架柱净高应大于等于4倍梁高,但是当

梁宽比较大,比如400,500时,可以把梁高做成1-2倍梁宽;

主梁b≥200mm,一般≥250mm;次梁≥150mm;一般梁宽要比同向的柱子小100mm,但

实际工程中把梁宽做的比柱子大,并不是不可以;

一般使用功能如住宅、公寓、宾馆或写字楼等,楼面活荷载不大,7200跨度的梁做到

宽400、高500~550。

3.梁箍筋肢距及复合箍筋:

3.1.箍筋肢距:

一级抗震时,≤200mm和20倍箍筋直径中的较大值;二,三级抗震,

≤250mm和20倍箍筋直径中的较大值;四级抗震,≤300mm。

对于300宽的梁,可以用两肢箍。

根据抗震规范、混凝土规范及高层混凝土规程规定,

框架梁箍筋加密区肢距有一定要求,三级抗震下300宽的梁,由于其保护层每侧至少25,

所以箍筋肢距已经符合要求。

当箍筋直径为12以上时,更容易满足相应规定。

对于加密区

箍筋肢数,只要满足承载力及肢距要求,用3肢箍是完全可行的,不仅节约钢材,而且方便

施工下料、绑扎、浇筑混凝土。

非加密区仅满足承载力要求即可。

规范、规程只是针对抗震结构的框架梁提出了箍筋加密区的要求,是考虑提高梁端延

性。

但这并不是说,抗震结构中每一根梁都是有抗震要求的,例如楼面次梁就属于非抗震梁,

其钢筋构造只需要满足一般梁的构造即可。

地基梁也属于非抗震梁,其实准确地说应该称之

为基础梁,地基是指基础下提供承载力的土层。

地基梁不需要按框架梁构造考虑抗震要求,

因此可以按非抗震梁构造并结合具体工程需要确定构造。

在满足承载力需要的前提下,亦可

按梁剪力分布配置箍筋,梁端部剪力大的地方箍筋较密或直径较大,中部则加大间距或减小

直径,可以节约钢材。

但是这和抗震上说的箍筋加密区是两码事,不可混为一谈。

3.2.复合箍筋:

当梁截面宽度大于400mm且一层内的纵向受压钢筋多于3根时,或当

梁截面宽度不大于400mm但一层内的纵向受压钢筋多于4根时,应设置复合箍筋,从规范

角度出发,350mm宽的截面做成3肢箍或2肢箍,但一般是遵循构造规定设4肢箍;一般情

况下,300宽,三级抗震2肢箍非加密区180mm就满足;

4.梁弯矩算法:

均布荷载作用下:

两端简支梁:

2M=qL/8中;一端固定或连续,一端简支时,

2M=M=qL/11固中;当两端固定或连续时:

2M=M=qL/16固中。

集中力作用下:

M=Pa/2中(跨中弯矩并不一定是最大弯矩,a:

集中力p到最近支

座端的距离);对于多集中力荷载,M中=∑Pa/2,a≤L/2。

对于梯形均布荷载简支梁,22M=qL/8-qd/6中,d三角形末点距最近支座的距离;对

于三角形分布荷载荷载,梯形荷载,都可以统一规定:

M=M/1.5固中。

5.梁钢筋根数:

150宽的梁:

用16,18,20,22,25的纵筋,上部与下部分别最多能放2根。

200宽的梁,用18,20,22的纵筋,上部与下部分别最多能放三根,25的上部最多2

根;并且一般来说,上面根数≤下面根数;且不管怎么,上筋与下筋至少得2根;现在框

架结构很少采用单独的架立钢筋,直径把受力筋拉通,并且底筋和面筋按规范,最小直径

为14.,但是实际设计中,如果不是为了省钱,最好做到最小直径16。

250宽的梁:

用18,20,22的纵筋,上部与下部分别最多能放4根,25的上部最多3

根。

300宽的梁:

用18,20,22的纵筋,上部与下部分别最多能放5根,25的上部最多4

根。

350宽的梁:

用18,20的纵筋,上部与下部分别最多能放6根,22,25的上部最多,5

根。

6.定量性分析梁配筋:

6.1.2

0M=表中系数⨯qL(M为最大弯矩),因为对称,只取一般,系数均从左至右。

从混凝土结构设计一书中不同跨度梁在均布荷载作用下弯矩总结。

支座弯矩系数1支座弯矩系数2跨中弯矩系数1跨中弯矩系数2跨中弯矩系数3

3等跨梁-0.1-0.10.080.025

4等跨梁-0.107-0.0710.0770.036

5等跨梁-0.105-0.0790.0780.0330.046

6.2.例:

6.2.1.假设8*8m框架,线荷载为50KN/m,2

0qL估计为32002kN.m,则支座弯矩

从左至右分别为:

3202kN.m→2562kN.m;跨中弯矩从左至右分别为:

2502kN.m→1122kN.m→1442kN.m,/(0.875)syoA=Mfh。

6.2.2.8m*8m框架,截面估计为250*700,混凝土强度等级用C30,钢筋用三级钢,保

护层厚度取25mm,最小配筋率为0.2%,梁端经济配筋率:

1.2%--1.6%,跨中经济配筋率:

0.6%--0.8%。

一般梁中钢筋直径最好做到16,上下端至少各2根,2根16,sA=4022mm;

3根16=603,可以满足300*1000mm截面的最小配筋率。

1A支2A支1A跨中2A跨中3A跨中

系数法

14222mm11372mm11112mm4972mm6402mm

经济配筋率2025~27001013~1350

构造配筋

3502mm

注:

1.4根22=15212mm,3根25=14732mm,4根20=12572mm,3根16=6032mm,3根

18=7632mm,5根25=24542mm,5根22=19012mm

2.一般250宽的梁,一排最多配4根22=15212mm或3根25=14732mm,在经济配筋率

范围内,支座钢筋有时候要放2排。

8m*8m框架,截面估计为300*800,混凝土强度等级用C30,钢筋用三级钢,保护层厚

度取25mm,其它同上。

1A支2A支1A跨中2A跨中3A跨中

系数法

12262mm9802mm9572mm4292mm5512mm

经济配筋率2772~36961395~1860

构造配筋

4802mm

注:

1.4根20=12572mm,4根18=10182mm,3根20=9422mm,3根16=6032mm,3根

18=7632mm,7

根22=26612mm,7根25=34362mm,4

根22=15212mm,3

根25=14732mm,

5根20=15712mm。

2.一般300宽的梁,一排最多配5根22=19012mm或4根25=19632mm,在经济配筋

率范围内,支座钢筋有时候要放2排。

假设6*6m框架,线荷载为40KN/m,2

0qL估计为14402kN.m,则支座弯矩从左至

右分别为:

1442kN.m→1152kN.m;跨中弯矩从左至右分别为:

1122kN.m→512kN.m→652kN.m;

6m*6m框架,截面估计为250*600,混凝土强度等级用C30,钢筋用三级钢,保护层

厚度取25mm,其它同上。

1A支2A支1A跨中2A跨中3A跨中

系数法761608592269343

经济配筋率1725~2300863~1150

构造配筋

3002mm

注:

1.3根18=7632mm,2根22=7602mm,3根16=6032mm,2根16=4022mm,5根

22=19012mm,4根25=19632mm,3根20=9422mm,4根18=10182mm。

2.一般250宽的梁,一排最多配4根22=15212mm或3根25=14732mm,在经济配筋率

范围内,支座钢筋有时候要放2排。

7.定量分析梁的抗剪能力:

8m*8m框架,线荷载为50KN/m,C30,箍筋用二级钢,跨度8m,剪力设计值取轴

线处,不取柱边,偏保守。

6m*6m框架,线荷载为40KN/m,C30,箍筋用二级钢,跨度6m,剪力设计值取轴

线处,不取柱边,偏保守。

混凝土抗剪承载力00.7t≈fbh,箍筋抵抗的剪力值为:

3

01.25**10sv

yv

A

fh

s

-。

箍筋为一级钢时,箍筋能抵抗的剪力设计值在二级钢的基础上,乘以系数0.7,箍筋为

三级钢时,箍筋能抵抗的剪力设计值在二级钢的基础上,乘以系数1.2。

截面大小箍筋级

线荷载

V设V抗(混凝土)

8@1008@20010@10010@200

300*800一级50KN/m200KN232KN乘0.7

二级294KN147KN464KN232KN

250*700一级50KN/m200KN170KN乘0.7

二级256KN128KN405KN202KN

250*600一级40KN/m120KN144KN乘0.7

二级218KN109KN344KN172KN

8.配筋公式:

单跨梁:

/(0.875)syoA=Mfh

跨度不相等多跨梁:

从大跨度入手,算出大跨度处支座负弯矩→也就算出了与大跨共

支座的小跨端部负弯矩→算出小跨2M=ql/8-中大小跨公用的支座负弯矩→如果该

结果≤0,则视具体情况将小跨梁视为两端固定或者一端固定,一端铰接的梁,依据

2M=qL/16中或2M=qL/11中算出跨中弯矩;

8.1.例子:

挑梁:

某挑梁线荷载为41KN/m,外挑4m,属于重挑梁,取上限L/5,则挑梁可以

取400*800mm,混凝土等级C30,14.3cf=,1.43tf=,设计该梁:

→M=2ql/2=328KN.m;SA=13612mm,上筋:

3根25=14732mm;下筋:

2根

22;V=41*4=164KN;素混凝土抗剪承载力:

306KN;

9.梁设计时应注意:

1.抗震设计时,

s

sA

A

除了满足计算外,一级抗震应≥0.5,二三级≥0.3;像挑梁,

s

sA

A

=0.5,

配足够的受压钢筋以减小徐变产生的附加弯矩;一般工程中也是按0.5考虑,这样做有2个

好处:

1足够多的底筋+梁端加密箍筋,可以提高梁的抗震延性,二是减小梁过大的变形。

2.梁面积配筋率≤2.5%;当2.0≤ρ≤2.5时,箍筋最小直径加大2mm,一般工程中发

现配筋大,钢筋多时,箍筋自动加大到10或12mm;不然,梁端钢筋过过,容易形成强弯

弱剪,也不利于形成塑性铰。

3.一,二级抗震的框架梁的纵筋直径应≤1/20柱在该方向的边长;主要是防止梁在

反复荷载作用下,钢筋发生滑移;550/20=27.5,纵筋取25比较合适。

4.梁端配筋率太大,比如大于2.5%,钢筋会很多,造成施工困难,钢筋偏位等;在梁

高受限制时,一般是加大梁宽;一般配筋率≤1.6%,有助于梁端形成塑性铰,有利于抗震;

当配筋率>1.6%时,应采用封闭箍筋取代135度弯钩的普通箍筋,以防止弯钩走位,挤走

上铁位置。

5.最大配筋率手算方法:

当二三级时,梁端面混凝土受压区高度/梁有效高度≤0.35,

100.35sycAf=αfbh→10.35/cyαff=ρ,C30.1α=1.0,yf=300时,ρ=1.67。

6.普通框架梁端配筋过多时,可以加大纵筋直径,会好施工些;大地梁,纵筋沉重,应

采用大直径,小间距的箍筋,比如在支座处14@100。

7.PKPM在进行悬挑构件计算的时候,比如一个阳台,要进行封闭,否则,面荷载导不

上去,PKPM中对于悬挑梁是按非抗震梁来设计,故结果相对较小,但在画施工图时,应人

为把钢筋放大。

8.抗震等级的作用体现在:

内力放大系数;轴压比控制配筋率、配箍率控制。

9.梁柱配筋的调整注意事项:

无特殊理由不可小于计算值;符合基本的构造,钢筋间

距、箍筋肢距、梁侧钢筋配置等;正常使用验算,裂缝、挠度等,特别是前者;配筋方式是

否与模型相符,梁相交处等,注意查看内力图,不可简单按梁高区分主次梁,十字交叉梁,

无论梁高是否相同,均宜按一跨配筋;抗震结构的相应构造措施,加密区、配筋率、钢筋直

径等;一些构造措施是否具备满足的条件,例如较小的柱,较粗的钢筋,锚固的水平段很难

满足0.4La;框架梁配筋确定后应核算柱配筋是否满足“强柱弱梁”;一些相对特殊的梁应多

加注意,例如连梁、深梁、薄腹梁等;应用“平法”应注意支座负筋长度的取值,特别是相邻

跨跨度相差较大时;梁边与柱边相齐时,计算每排钢筋根数时应把梁宽减去3-5cm;抗扭钢

筋应足够注意,特别是抗扭箍筋直径应满足计算;柱钢筋根数上下尽量相同,方便钢筋变化

时的搭接。

10.次梁:

PKPM菜单2定义的次梁不进入satwe的计算,也就是不进入satwe的单元

刚度矩阵。

其内力为楼面传来和其上荷载。

如果用PMCAD菜单1以框架梁形式输入并在

Satwe中以点铰方式定义为次梁,此时构件参与satwe的计算。

二者求解的内力和配筋结果

是有差别的,一般来说,点铰方式的梁配筋更大一些。

11.梁裂缝:

混凝土构件一旦开裂,其抗弯刚度会折减,通常可以近似的认为开裂后刚

度是弹性刚度的1/2。

但是从整个构件来看,使用EI作为整个梁刚度的近似值对于梁的承

载力计算来说是偏于安全的。

而对于变形计算就不得不考虑裂缝、乃至收缩、徐变的影响,

所以中国规范里面有短期刚度和长期刚度的计算公式,这里面就要考虑钢筋对刚度的影响,

因为钢筋参与抗拉,限制开裂、收缩、徐变,参与收缩、徐变产生的内力重分布。

施工现场梁端出现很多裂缝,开裂端按简支座考虑,重新计算,如果下铁符合要求,则可以

正常使用.稍可安心.但是仍然必须加固到节点左右符合刚接。

12.框支层的框架梁均按框支要求考虑抗震等级。

13.设计梁时钢筋过密,首先应分析是什么原因造成的。

设计上首先要保证符合规范要

求的钢筋净距等构造要求。

如果较细直径钢筋很密,可以考虑换用较粗直径的,低强度的可

以考虑换为高强度的。

重要构件钢筋过密对受力有影响或施工质量难以保证时,应该考虑适

当调整构件断面,减少钢筋用量。

14.井字梁、双向刚度接近的十字交叉梁等,实际上其交点不需要附加箍筋,这和主次

梁要加箍筋的道理是不一样的。

15.一般外圈的边框架梁都会与柱外皮齐,梁柱偏心不宜小于1/4柱边长,以通过加宽

梁截面如400或者450、同时减小梁高度(7000跨度取到4450~500是可行的)来解决,

不需要非做水平加腋不可。

当然,如果梁可以与柱中线对齐是好事,但是要配合建筑室内使

用的要求。

一般,如果是普通荷载,框架梁截面高度完全没有必要按1/10跨度取。

16.主梁纵筋与次梁纵筋:

一般根据方便施工与否,当主梁纵筋保护层较厚时,此梁钢

筋可以在主梁上面贯通;当主梁纵筋和次梁纵筋在同一层面时,从施工角度来说,主梁钢筋绑

扎在前,次梁此时纵筋只能按1:

12弯折从主梁纵筋下通过。

也可以采用次让主的原则。

17.梁支座锚固经验:

梁支座一般是柱或剪力墙,梁的端跨一般视为铰接,因为按刚接

设计,角柱两端均为主筋进入柱内锚固,加上很长的锚固长度,施工质量很难保证,如设计

为铰接,第一锚固长度减少很多,只有15d,也不会把梁端大玩具分配给边柱或角柱,尤其

是在框架结构顶层柱中,一般都是大偏压,刚接很容易超筋;边跨梁端部是剪力墙,也按铰

接设计,多跨梁的中间支座无论是柱或者剪力墙,均可视为固接,因为一般都是在梁内锚

固,不存在施工难度。

10.腰筋:

混凝土规范10.2.16:

当梁的腹板高度hw450mm时在梁的两个侧面应沿高度配置纵

向构造钢筋,每侧纵向构造钢筋(不包括梁上下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不应小

于腹板截面面积bhw的0.1%且其间距不宜大于200mm。

定量计算:

假设板厚100,梁截面250*600,则0.1%wbh=0.1%*250*500=1252mm,一

般每边最少2根12=2262mm,;梁截面300*800时,则0.1%wbh=0.1%*300*700=2102mm,

2根12可以满足,但是一般加大为直径为14,并且800的梁高,一般每侧要3根构造纵筋

(腰筋)

11.剪力墙连梁:

11.1.规范:

抗规:

6.1.8,一二级抗震墙的洞口连梁,跨高比≤5;抗规6.2.13,抗震墙连梁刚度可

以折减,折减系数≥0.5;高规7.1.8,剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁,应按本章有

关规定进行设计;当跨高比≥5时,宜按框架梁进行设计。

11.2.定义:

梁端都有剪力墙相连,且与剪力墙轴线的夹角≤25度,跨高比比较小,比

如≤2.5,刚度可以折减的梁;一般来说,连梁用壳元划分单元进行有限元分析,只要划分

的足够细,跨高比再大,计算精度也能保证;一般跨高比≥5.弯曲变形占90%以上,跨高

比≤0.5时,剪切变形占连梁总变形的90%以上。

11.3设计要点:

1.连梁应保证竖向荷载承载力和正常使用极限状态的设计要求;以下情况不应按连梁

设计:

支撑在两道垂直的剪力墙上的梁;一端与框架柱相连,一端与剪力墙垂直或者平行

的梁;。

连梁按框架梁还是连梁设计,不仅对梁本身内力和配筋计算有很大的影响,对结构整

体刚度,周期,位移计算也有影响;连梁两端墙肢不均匀的压缩变形会在连梁内产生内力。

2.连梁要设计成有足够的延性,这么设计的关键是因为出现塑性铰,在梁端弯矩基本不

变时,连梁能吸收大量的地震作用,因为可以继续承载力,而梁端弯矩不变,意味着墙端弯

矩也没增大,所以连梁既能约束墙肢,使剪力墙保持足够的刚度和强度,也能减少墙肢内

力,延缓墙肢屈服。

3.应设计成强墙弱梁,也就是连梁不应该设计太强,即允许大震下连

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