西南交大结构课程设计

1、结构设计结构设计钢筋混凝土伸臂梁结构设计钢筋混凝土伸臂梁结构设计学院名称： 土木工程学院 年级专业： 指导教师： 潘家鼎 学生姓名： 学生学号： 二一四 年 九 月 二一四 年 十 月目录目录第一章第一章设计任务书设计任务书.11.1 设计题目：某钢筋混凝土伸臂梁设计 .11.2 基本要求.11.3 设计资料.11.4 设计内容.21.6 设计要求.21.7 参考文献.21.8 题目分组.3第二章第二章荷载计算及承载力计算荷载计算及承载力计算.32.1 梁的内力及内力包络图.32.1.1 恒载作用.32.1.2 活载作用.52.1.3 荷载组合.62.2 正截面配筋计算.82.3 斜截面承载力

2、计算.102.3.1 验算截面限制条件.102.3.2 确定箍筋和弯起钢筋.102.4 梁的挠度验算.112.5 梁的裂缝宽度验算.122.5.1 跨中裂缝宽度验算.122.5.2 支座裂缝宽度验算.13第三章第三章 配筋图的绘制配筋图的绘制.143.1 计算抵抗弯矩.143.1.1 跨中截面 D 抵抗弯矩.143.1.2 B 截面抵抗弯矩.143.2 抵抗弯矩图的绘制.143.3 配筋说明 .153.3.1 确定架立钢筋.153.3.2 确定纵向受力钢筋的截断位置.153.3.3 构造腰筋的配置.153.4 附图.151钢筋混凝土伸臂梁设计第一章第一章 设计任务书设计任务书1.11.1 设计

3、题目：某钢筋混凝土伸臂梁设计设计题目：某钢筋混凝土伸臂梁设计1.21.2 基本要求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。1.31.3 设计资料设计资料某支承在 370mm 厚砖墙上的钢筋混凝土伸臂梁，如图 1 所示。gk、gk、q2kq1kl2l1185185185185CBA图 1-1 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

4、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。2钢筋混凝土伸臂梁设计1.41.4 设计内容设计内容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

5、（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。1.61.6 设计要求设计要求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

6、，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。1.71.7 参考文献参考文献1建筑结构可靠度设计统一标准GB5006820012混凝土结构设计规范GB5001020103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。3钢筋混凝土伸臂梁设计1.81.8 题目分组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：表 1 设计题

7、号及参数表可变荷载标准值简支跨度悬臂跨度截面尺寸序号q1k(kN/m)q2k(kN/m)l1(m)l2(m)bxh(mmmm)混凝土等级146405562300650C35（实则为 146-96=50 号）第二章第二章 荷载计算及承载力计算荷载计算及承载力计算原始数据为： ，b=300mm，h=650mmmkNqk401mkNqk602ml61ml22查规范得：C35 钢筋混凝土的重度325mkN梁的自重荷载标准值为： m875. 456 . 03 . 0252kNgk梁上及楼面传来的梁的永久荷载标准值为：mkNgk211则梁的永久荷载标准值为：m875.25875. 42121kNgggkk

8、k2.12.1 梁的内力及内力包络图梁的内力及内力包络图2.1.12.1.1 恒载作用恒载作用简支跨和外伸跨均作用最大值1CBAg4钢筋混凝土伸臂梁设计图 2-1 永久荷载的标准值为：mkNgk875.25mlgMkBkN75.512875.2521-21-222mlglgMkkDkN5625.902875.2541-6875.25814181222221kN1386)6221(2875.256875.2521)21(212112221llllglgFkkBkN69138)26(875.25)(21BkAFllgF kN69AAQFFkN75.512875.252lgFkBQ右kN25.861

9、382875.25-2BkBQFlgF左 简支跨作用最大值，外伸跨作用最小值2 与组合时，由于荷载效应由活载控制，则简支跨恒载系数取 1.2，外伸跨恒载系数取 1.0，即简支跨恒载设计值为：21.21.2 25.87531.05kggkN m外伸跨恒载设计值为：21.01.0 25.87525.875kggkN mggABC图 2-222211-1.0 25.875 251.75kN22BMg lm mlgglMDkN85.1132875.250 . 141-6875.252 . 1814181222221kN525250 . 16875.252 . 121)2(21

10、2121221）（llllgglFB1231.05 625.875 2 153.52584.525kNABFglg lF kN525.84AAQFFkN75.512875.250 . 12lgFBQ右5钢筋混凝土伸臂梁设计kN775.101525.1532875.250 . 1-2BBQFlgF左 2.1.22.1.2 活载作用活载作用 简支跨作用活载 q1，外伸跨无活载。3q1CBA图 2-3 0BM22111140 6180kN88DkMq lm 1140 6120kN22kABq lFF120kNAQAFF 0右BQF120kNBBQFF 左 简支跨无活载，外伸跨作用活载 q2。4q2C

11、BA图 2-4222211-55 2110kN22BkMq lm 21-55 255kN4DMm 2222111-55 22218.333kN()6kAq lFl 2255 2-18.333128.333kNBkAFq lF（） -18.333kNAQAFF2255 2110kNkBQFq l右22-55 2 128.33318.333kNkBBQFq l F 左 简支跨作用活载 q1，外伸跨作用活载 q2。56钢筋混凝土伸臂梁设计q2q1CBA图 2-5222211-55 2110kN22BkMq lm 22221122111140 6 -55 2125kN8484DkkMq lq lm22

12、2112211112()40 655 262222248.333kN6kkBlq lq l lFl （）112240 655 2248.333101.667kNAkkBFq lq lF 101.667kNAQAFF2255 2110kNkBQFq l右22-55 2248.333138.333kNkBBQFq l F 左整理如下表格：表 2-1（单位：kNm）工况简图BMDMAFAQFBFBQF右BQF左 1CBAg-51.7590.5625696913851.75-86.25恒载 2ggABC-51.75113.8584.52584.525153.52551.75-101.775 3q1CB

13、A01801201201200-120 4q2CBA-110-55-18.333-18.333128.333110-18.333活载 5q2q1CBA-110125101.667101.667248.333110-138.3332.1.32.1.3 荷载组合荷载组合 1.求简支跨（AB 跨）跨中最大正弯矩按+组合，活载控制，恒载系数7钢筋混凝土伸臂梁设计1.2，简支跨恒载系数取 1.2，外伸跨恒载系数取 1.0，即231.4-51.75+0=-51.75kNBBBMMMm231.4113.85+1.4 180=365.85kNDDDMMMm 2.求简支跨（AB 跨）跨中最小正弯矩按+组合，恒载

14、控制，恒载系数1.35，活载系数 1.40.7，即141.351.4 0.7=1.35 ( 51.75)+0.98 ( 110)177.6625kNBBBMMMm 141.351.4 0.7=1.35 90.5625+0.98 ( 55)68.3594kNDDDMMMm 3.求支座 B 的最大负弯矩按+组合,活载控制，恒载系数 1.2，活载系数1.4，即151.21.41.2 ( 51.75)+1.4 ( 110)216.1kNBBBMMMm 151.21.41.2 90.5625+1.4 125=283.675kNDDDMMMm 4.求支座 A 的最大剪力按+组合，活载控制，恒载系数 1.2

15、，活载系数1.4，即231.484.525+1.4 120=252.525kNAQAQAQFFF 5.求支座 B 的最大剪力按+组合，活载控制，恒载系数 1.2，简支跨恒载系数取 1.2，外伸跨恒载系数取 1.0，即151.21.41.2 51.75+1.4 110=216.1kNBQBQBQFFF右右右151.21.41.2 ( 86.25)+1.4 ( 138.333)=-297.1662kNBQBQBQFFF 左左左弯矩包络图与剪力弯矩图如下：8钢筋混凝土伸臂梁设计图 2-6图 2-72.22.2 正截面配筋计算正截面配筋计算 材料强度为：因为混凝土强度等级为 C35C50，故 ，查混规

16、有：0 . 11，；已知纵筋为 HRB500，其。27 .16mmNfc257. 1mmNft2435mmNfy9钢筋混凝土伸臂梁设计1.1. 简支跨中弯矩最大处截面：（1）计算受压区高度x由于跨中弯矩值较大，假设纵向钢筋按两排布置，取，则60samm065060590hmm62210365.85 100.20981 16.7 300 590scMf bh0.482（满足非超筋条件）11 20.238s 受压区高度为：00.238 590140.42xhmm（2）计算纵向受拉钢筋截面面积并配筋由基本公式得：1yscf Af bx211.0 16.7 300 140.421617.25435cs

17、yf bxAmmf 可根据计算所需钢筋面积选配：7 20（）22199sAmm（3）最小配筋率验算%2 . 0%)10045. 0%,2 . 0max(minytff（满足非少筋条件）min021991.24%0.2%300 590sAbh2.2. B 支座处（1）计算受压区高度xB 支座处的弯矩值较小为 230.1kNm，故假设纵向钢筋按一排放置，取，则40samm065040610hmm62210216.1 100.121 16.7 300 610scMf bh0.482（满足非超筋条件）128. 0211s则受压区高度为：00.128 61078.08xhmm10钢筋混凝土伸臂梁设计（2

18、）计算纵向受力钢筋截面面积并配筋由基本公式得：1yscf Af bx211.0 16.7 300 78.08899.27435csyf bxAmmf可根据计算所需钢筋面积选配：4 20（）21256sAmm（3）最小配筋率验算%2 . 0%)10045. 0%,2 . 0max(minytff（满足非少筋条件）min012560.686%0.2%300 610sAbh2.32.3 斜截面承载力计算斜截面承载力计算2.3.12.3.1 验算截面限制条件验算截面限制条件上限值验算：截面的腹板高度为：；混凝土强度等级（C35）不超过 C50，取0590whhmm。1.0c 因为4，属于一般梁，则59

19、01.97300whb00.250.25 1 16.7 300 590738.98ccf bhkN 297.17VkN00.25738.98ccf bhkN下限值验算0297.170.70.7 1.57 300 590194.52tVkNf bhkN故需按计算配置箍筋。2.3.22.3.2 确定箍筋和弯起钢筋确定箍筋和弯起钢筋 全梁箍筋选为 HPB300 双肢 8200，弯起钢筋利用梁底纵 HRB500，则，弯起角 45。2270yvfN mm2435mmNfy11钢筋混凝土伸臂梁设计验算最小配筋率：（满足要求）%140. 024. 0%17. 02003003 .502min1yvtsvsv

20、svffbsnA验算仅配有箍筋的梁的斜截面抗剪承载力：005900.70.7 1.57 300 590100.6 270247.94297.17300cstsvyvhVf bhA fkNVkNs故需要配置弯起钢筋。32(297.17247.94) 10322.320.8sin0.8 270 sin45cssbysbVVAmmf 故实际从梁底弯起 2 20，满足要求。2628svAmm2.42.4 梁的挠度验算梁的挠度验算 1.1. 由混凝土的强度等级为 C35 可知：，241015. 3mmNEc ,220. 2mmNftk，故钢筋与混凝土的弹性模量之比为：25100 . 2mmNEs35.

21、61015. 310245csEEE2.2. 混凝土保护层原度为 30mm 且，故有效高度及配筋率为：22199sAmm0h 0650(3020 10)590shhamm021990.012300 590sAbh3.3. 混凝土有效受拉区面积和有效配筋率：2975006503005 . 05 . 0mmbhAte21990.02397500steteAA4.4. 梁跨中弯矩标准值：2222212111125.875 6 -25.875 290.56kN8484DkkMg lg lm12钢筋混凝土伸臂梁设计231.01.090.56 180270.56KDDMMMkN m5.5. 梁跨中弯矩准永

22、久值：2390.560.4 180162.56qDqDMMMkN m6.6. 荷载效应准永久作用下的纵向受拉钢筋应力：620270.56 10239.70.870.87 590 2199KsqsMN mmh A7.7. 应变不均匀系数：0.650.65 2.21.11.10.840.023 239.7tktesqf 8.8. 受压翼缘加强系数：f0(bb)h0fffbh9.9. 梁的短期刚度：25213202 102199 5909.43 1061.15 0.840.26 6.35 0.0121.150.21 3.5sssEfE A hBN mm 10.10. 梁的刚度:由于挠度增大系数：0

23、. 213132270.569.43 105.89 10(1)162.56 (2 1)270.56ksqkMBBN mmMM 则梁跨中挠度：26211355270.56 10600017.2348485.89 10kM lfmmBmml242500 同理，悬臂端亦满足相同的挠度要求。2.52.5 梁的裂缝宽度验算梁的裂缝宽度验算2.5.12.5.1 跨中裂缝宽度验算跨中裂缝宽度验算 由混规可知 C35：，220. 2mmNftk25100 . 2mmNEs13钢筋混凝土伸臂梁设计其他数据由前面计算可得： 270.56KMkN m, ，0.023te20eqdmm30scmm, 0.832239

24、.7sqN mm 故裂缝宽度为：max5239.7201.9(1.90.08)1.9 0.83(1.9 300.08)2 100.0230.2390.3()sqeqsstedwcEmmmm由于环境类别为一类即跨中裂缝宽度满足要求。2.5.22.5.2 支座裂缝宽度验算支座裂缝宽度验算222211-25.875 251.75kN22BkMg lm 241.01.051.75 110161.75KBBMMMkN m 12560.01397500steteAA620161.75 10242.70.870.87 610 1256BKsqsMN mmh A0.650.65 2.21.11.10.6470.013 242.7tktesqf max5242.7201.9(1.90.08)1.9 0.647(1.9 300.08)2 100.0130.2690.3sqeqsstedwcEmmmm即支座裂缝宽度满足要求。14钢筋混凝土伸臂梁设计第第 3 3 章章配筋图的绘制配筋图的绘制3.13.1 计算抵抗弯矩计算抵抗弯矩3.1.13.1.1 跨中截面跨中截面 D D 抵抗弯矩抵抗弯矩-60(1 0