砼结构设计基本原理课程设计任务书.doc

砼结构设计基本原理课程设计任务书一、钢筋砼连续梁设计 一钢筋砼矩形截面两跨连续梁，承受均布恒载标准值为gk=6.8kN/m (不含自重)，均布活载标准值qk=8.5kN/m ，在每跨三分点处截面还承受集中恒载标准值GK=50KN，集中活载标准值 QK=65KN，活载准永久值系数K=0.5，如图一所示。跨度、砼强度等级，纵筋级别见表 ，箍筋采用HPB300级，按砼结构设计规范（GB50010-2010）设计该梁。要求：(1) 进行正截面及斜截面承载力计算，并确定所需的纵筋、箍筋和弯起钢筋的数量。(2) 绘制抵抗弯矩图和弯矩包络图，并给出各根弯起钢筋的弯起位置。(3) 验算裂缝是否满足要求。(4) 验算挠度是否满足要求。 图 一 砼钢筋梁跨度L（单位m）C35HRB3356.3解：、设计计算数据设计尺寸： ；;；连续梁的容重取；混凝土C35:由规范表4.1.3-1、4.1.3-2、4.1.4.1、4.1.4-2知：； ；（环境类别为二a类）；纵筋HRB335：由规范表4.2.3-1、4.2.5知： ；箍筋HPB300 2、荷载及内力计算跨度：取两者的较小者恒载：均布恒载标准值：6.8 kN/m；梁自重：4.06kN/m；均布恒载+梁自重：4.06+6.8=10.86 kN/m；集中恒载标准值：50 kN；活载：均布活载标准值：8.5 kN/m；集中活载标准值：65 kN荷载分析： 恒载标准值计算 活载满布时内力计算 连续梁仅左跨作用满布活载时内力计算 连续梁仅右跨作用满布活载时内力计算3、内力组合求最不礼荷载及控制截面 + + + 由图可知剪力的控制截面在、支座截面，弯矩的控制截面在、截面处。4、验算控制截面尺寸按配置双排纵筋验算；取；所以截面尺寸满足要求。5、根据正截面承载力计算纵向钢筋跨中最大正弯矩，按单筋截面设计，采用一排布置。；满足要求，即在截面受拉区配置6根直径为22mm的二级钢筋中间支座为最大负弯矩处， ，钢筋按双排布置。；若按双筋截面设计：选用5根为28mm的二级钢筋，5根钢筋按两层排布，分上下两层，上层均匀排3根，下层均匀排2根，间距满足构造要求，6、根据斜截面承载力配置箍筋和弯起钢筋支座边缘处最大剪力设计值为，而在集中荷载作用下支座边缘的剪力为，。所以不需要考虑剪跨比。，需按计算配置腹筋。选用双肢箍100,全长配筋。中间支座处：，剪力设计值为所配箍筋和混凝土所能承担的剪力为取；则在下边缘弯起1根二级钢筋22的纵筋，钢筋弯起点距中间支座边缘的距离为，弯起点处的剪力设计值为。所以还需弯起钢筋。设第一排弯筋弯起点到第二排钢筋终弯点的距离为，则第二排弯起钢筋的弯起点距中间支座边缘的距离为，到集中力作用处的距离为。所以不需弯起第三排钢筋。7、裂缝验算该构件允许出现裂缝，按三级抗裂计算。在中间支座边缘处 钢筋应力为 矩形截面受弯件下半截面受拉 又因为 换算钢筋直径满足抗裂要求。 8、挠度验算（1）短期刚度 则 （2）挠度增大系数根据规范，取（3）受弯构件的刚度 （4）跨中挠度 允许挠度为 故挠度满足要求。二、预应力砼简支梁设计 一多层房屋的预应力砼屋面梁，构件及截面尺寸如图二所示。先张法施工时在工地临时台座上进行，在梁的受拉、受压区均采用直径10mm的热处理45Si2Cr直线预应力钢筋，分别在梁的受拉、受压区采用锥形锚具一端同时超张拉钢筋，养护时预应力钢筋与张拉台座间温差为250C，砼达到设计强度以后放松预应力钢筋，砼采用C40或者C50-根据班级排号来定，非预应力钢筋采用HPB300钢筋。现已知该梁为一般不允许出现裂缝构件，承受均布恒载标准值为gk=16kN/m(含自重)，均布活载标准值qk=14kN/m ，活载准永久值系数q=0.5，按砼结构设计规范（GB50010-2010）设计该梁。要求：（1）进行梁的正截面承载力计算，估算纵向预应力钢筋，并根据构造要求估算非预应力钢筋。（2）计算总预应力损失。（3）进行梁的正截面承载力计算，确定梁的纵向预应力钢筋和非预应力钢筋。（4）进行梁的斜截面承载力计算，确定梁的箍筋。（5）验算梁的使用阶段正截面抗裂能力是否满足要求。（6）验算梁的使用阶段斜截面抗裂能力是否满足要求。（7）验算梁的使用阶段挠度是否满足要求。（8）验算梁在施工阶段强度及抗裂能力是否满足要求。 图 二 活载标准值kN/m恒载标准值kN/m（李铭伟）砼C501416解：1.设计计算条件(1)钢筋预应力钢筋采用热处理钢筋45Si2Cr，且在受拉、受压区均配置此种预应力钢筋，由规范表4.2.3-1、4.2.5知：=1470N/mm2 =1040N/mm2 =410N/mm2=N/mm2 =78.5 mm2取=0.70 =0.701470=1029 N/mm2非预应力钢筋采用HPB300级钢筋，= =270 N/mm2 =2.10105 N/mm2(2)混凝土(C50): 由规范表4.1.3-1、4.1.3-2、4.1.4.1、4.1.4-2知:=50 N/mm2 =23.1N/mm2 =1.0 =1.89N/mm2 =32.4N/mm2 =2.64N/mm2= N/mm2(3)施工及其他条件构件为“一般不允许出现裂缝构件”，允许挠度为L/250,当=时，张 拉 预 应 力 筋。2.内力计算计算跨度 =8.75m跨中最大弯矩： 支座截面处最大剪力：3.根据正截面承载力计算，估算纵向预应力钢筋，并根据构造要求估计非预应力钢筋，先令, ,计算.先假定中和轴位于翼缘内，则可按宽度为的矩形截面梁计算，由于弯矩较大，故考虑预应力筋做两排布置，根据构造要求取,则 ，=0.143与假定相符合。 考虑到抗裂等要求，初步选配 (810)按照构造要求，根据构造要求，预拉区纵向钢筋配筋率应满足()/即 ，可取，。4.截面几何特征截面划分和编号见下图，截面几何特征列表计算如下：截面特征图1 截面特征图二编号136080=288007602188.83112785.5615.3620.526050=6500703456.95254419.350.903100620=6200041025423994.301986.0740.58050=200011723.4332220.450.285180100=1800050903992865.6215.0064.80157=753.677058.0332177.6574.80314=1507.2304.52419264.6184.80314=1507.2609.04389228.0795.09157=799.177061.5332182.34105.09157=799.19575.91354100.141226665510.187138.092017.61a ：为各截面的重心至底边的距离： 为各截面的重心至换算截面重心的距离： 为各截面对其自身重心的惯性矩换算截面面积：换算截面重心至底边的距离：换算截面惯性矩：5.预应力损失查教材中表10-2知：第一批预应力损失：扣除第一批预应力损失后： 受拉区、受压区预应力钢筋合力点处的混凝土法向应力配筋率： 第二批预应力损失 总预应力损失为 100100第二批预应力损失后的，和由于,故：6.使用阶段正截面及斜截面承载力计算（1）正截面承载力计算消压状态时： = 为拉应力在受压区有：在受拉区有： =270157+1040618=685110属于第2类T型截面计算承载力由 ，得： =105.48mm=230=60计算相对受压区高度：800-53.3=746.70.377746.7=281.51即： 正截面承载力满足要求。10.斜截面承载力验算，并确定梁的箍筋（1）确定梁的箍筋 a) 截面尺寸复核 截面腹板净高为： 截面尺寸满足条件要求。 b)计算箍筋数量及间距 对均布荷载有：0.71.89100746.7 =98.79又0.323.1123420=855.30k164.90kN需按计算配箍筋。选用双肢，=342.73mm根据构造要求350mm，取S=300mm。选用双肢箍筋。（2）验算斜截面承载力 =。斜截面抗剪承载力足够。11.使用阶段正截面抗裂验算 扣除全部预应力损失后钢筋的合力： 混凝土下边缘的预压应力：在荷载效应的标准组合下,截面下边缘混凝土的拉应力为抗裂验算所以构件一般不开裂要求，即正截面抗裂度满足要求。(4) 斜截面抗裂验算沿构件长度方向，均布荷载作用下简支梁支座边缘处剪力为最大，其主应力在截面1-1，2-2，3-3处最大，因此必须对以上3处做主应力验算。由材料力学中剪应力计算公式得在支座截面处，荷载引起的弯矩为零，所以其正应力也应为零，而由预应力引起的正应力按下式计算：则 同理可得因此可由公式计