《混凝土梁钢筋计算》课件

混凝土梁钢筋计算主讲：工程结构设计专家日期：2025年4月22日南京建筑大学土木工程系课程概述混凝土梁基础基本构造与受力特点设计理论钢筋混凝土梁设计理论基础计算方法钢筋配筋量计算方法与步骤案例分析实际工程案例分析与应用第一部分：混凝土梁基础知识1基本概念混凝土梁定义与特点2结构形式不同类型梁的特征3材料特性混凝土与钢筋性能4构造要求规范规定与设计要点混凝土梁的定义与分类结构形式分类矩形梁、T形梁、L形梁等受力特点分类简支梁、连续梁、悬臂梁等截面尺寸分类大截面梁、小截面梁用途分类框架梁、连梁、次梁等混凝土梁的构造要求最小截面尺寸符合GB50010-2010规范要求保护层厚度通常为25-35mm梁高跨度比控制在1/8至1/15范围内梁宽梁高比通常不小于1/4混凝土材料特性C20-C60强度等级常用混凝土强度范围10-40MPa抗压强度标准值与设计值10%抗拉强度约为抗压强度的1/1030GPa弹性模量C30混凝土典型值钢筋材料特性钢筋种类屈服强度极限强度用途HPB300300MPa420MPa箍筋HRB400400MPa540MPa主筋HRB500500MPa630MPa主筋第二部分：钢筋混凝土梁的受力特点基本受力分析弯矩与剪力的产生正截面受力混凝土受压区与钢筋受拉区斜截面受力斜截面破坏形式承载力计算极限状态计算方法梁的基本受力分析弯矩与剪力荷载作用产生内力弯矩导致弯曲变形剪力引起剪切变形截面应力分布受弯构件上部受压下部受拉中间为中性轴破坏形式正截面弯曲破坏斜截面剪切破坏局部压碎或失稳弯曲正截面受力特点混凝土受压区上部形成压应力区钢筋受拉区下部钢筋承担拉应力平衡受力压拉内力形成力偶极限状态混凝土压碎或钢筋屈服弯曲斜截面受力特点斜截面破坏斜向裂缝与剪切滑移组合作用剪力与弯矩共同作用斜拉强度混凝土材料强度影响箍筋作用提供抵抗斜拉应力能力正截面承载力计算基本假定1平截面假定变形前平面变形后仍保持平面2混凝土抗拉强度受拉区混凝土不考虑抗拉强度3变形协调钢筋与混凝土变形协调一致4应力分布极限状态下应力分布简化为矩形第三部分：钢筋配筋理论基础配筋率概念钢筋面积与截面面积比值1承载力计算极限状态设计方法计算公式截面形式与计算方法构造要求钢筋布置与构造规定配筋率的概念与意义最小配筋率最大配筋率受弯构件正截面承载力计算极限状态设计基于结构极限承载能力界限相对压区高度ξb决定破坏形式三种计算情况小偏心、平衡、大偏心计算流程确定参数、查表、计算配筋矩形截面配筋计算公式弯矩计算式M=αfc·b·h0²钢筋面积计算As=ρ·b·h0查表确定参数通过α值查表确定ξ值配筋面积计算代入参数计算最终所需钢筋面积T形截面配筋计算T形截面特点板与梁共同工作上翼缘宽度增大受压面积增加计算分类受压区位于翼缘内受压区超出翼缘判别条件与方法简化方法等效矩形截面翼缘有效宽度实用计算表格斜截面承载力验算破坏形式斜拉破坏、剪压破坏、剪切挤压破坏计算公式V≤0.7·fc·bw·h0+fyv·Asv·h0/s配箍原则箍筋间距、直径、形式选择构造要求最小配箍率0.24%，最大间距不超过梁高钢筋布置构造要求第四部分：单筋矩形截面梁配筋计算确定截面尺寸根据跨度、荷载确定初步尺寸计算弯矩设计值根据荷载工况计算确定计算参数计算α值并查表确定ξ值计算配筋面积确定所需钢筋数量与直径单筋矩形截面设计计算步骤确定截面尺寸依据跨度和荷载确定计算弯矩设计值基于荷载组合的内力计算确定相对受压区高度计算α值并查表确定ξ计算配筋面积As=αfybh0²/fyh0单筋矩形截面计算实例工程背景某办公楼楼面梁1已知条件跨度6m，均布荷载20kN/m2计算步骤截面300×600mm，C30混凝土，HRB400钢筋3配筋结果4Φ20，As=1256mm²4单筋梁的验算方法正截面验算已知截面与配筋验算弯矩承载力斜截面验算计算剪力承载力与所需箍筋裂缝验算计算裂缝宽度是否满足使用要求挠度验算计算梁的挠度是否满足规范限值单筋梁优化设计考虑配筋率经济性指标承载能力指标第五部分：双筋矩形截面梁配筋计算双筋梁原理受压钢筋与混凝土共同受压计算方法分解为基本单筋梁与附加双筋梁计算步骤确定参数、计算受拉钢筋、计算受压钢筋应用场景大跨度、大荷载、截面受限制情况双筋梁的设计原理设置受压钢筋必要性增加承载力，减小梁高受压钢筋作用机理分担受压区应力，增加塑性铰转动能力钢筋协同工作受压钢筋与受拉钢筋形成内力偶承载力提高效果增加15%-30%弯矩承载能力双筋矩形截面计算方法简化计算模型分解为单筋梁与纯钢受力系统受压钢筋应力确定考虑混凝土与钢筋共同受压受拉钢筋计算总钢筋由两部分组成受压钢筋计算基于力平衡与变形协调条件双筋梁计算步骤详解确定梁截面尺寸宽度b、有效高度h0、保护层厚度计算相对压区高度与αs计算α值，并与αb进行比较计算受拉钢筋面积As=As1+As2计算受压钢筋面积A's=(α-αb)·fc·b·h0²/(fy-σ's)/(h0-as')双筋矩形截面计算实例工程背景某酒店大堂跨度12m框架梁荷载组合：45kN/m截面尺寸限制：400×800mm材料参数C35混凝土：fc=16.7MPaHRB400钢筋：fy=360MPaαb=0.37，ξb=0.55计算结果受拉钢筋：6Φ28，As=3694mm²受压钢筋：4Φ22，A's=1520mm²箍筋：Φ10@150/200第六部分：T形截面梁配筋计算T形截面特点楼板与梁共同工作形成T形截面计算分类受压区在翼缘内或超出翼缘翼缘有效宽度规范规定的有效宽度计算方法配筋计算特定截面条件下的配筋计算步骤5计算实例实际T形梁设计案例T形截面梁的特点与矩形梁区别上部压区面积更大更有效利用材料承载能力更高应用场景现浇楼板与梁预制T形梁桥梁工程受力特点正弯矩区更高效受压区面积大抗弯性能好T形截面计算分类受压区在翼缘内中性轴在翼缘内部，可简化为矩形计算受压区超出翼缘中性轴超过翼缘，需特殊计算方法有效宽度确定根据规范确定翼缘计算宽度T形梁受压区在翼缘内的计算简化为矩形截面按bf×h0矩形截面计算计算公式与步骤同矩形梁计算方法实用计算表格直接查表获取计算参数受压区位置验证验证中性轴确实在翼缘内T形梁受压区超出翼缘的计算计算模型分解为矩形与凸出部分计算方法M=α'·fc·b·h0²2α'值确定考虑翼缘影响的系数3算例演示实际T形梁计算过程4T形梁配筋计算实例项目数据计算结果工程背景商场楼面次梁-截面尺寸b=300mm，h=500mmh0=460mm翼缘尺寸bf=1200mm，hf=100mm-跨度与荷载L=8m，q=30kN/mMd=240kN·m配筋结果-4Φ22，As=1520mm²第七部分：箍筋计算与构造箍筋的作用与配置原则抵抗斜截面剪力提供斜截面抗剪承载力约束纵向钢筋防止受压钢筋失稳提高混凝土抗剪能力形成箍筋混凝土共同工作体系改善延性性能增强梁的变形能力箍筋计算方法计算公式V≤Vc+Vs箍筋面积与间距Asv/s=(V-Vc)/(fyv·h0)最小配箍率ρsv,min=0.24%计算步骤计算剪力→确定混凝土承担部分→计算所需箍筋箍筋构造要求箍筋直径选择常用Φ8-Φ12，不应小于纵筋直径的1/4间距限值最小50mm，最大不超过h0/2或300mm加密区要求支座附近需加密，长度为1.5h0或跨度的1/4弯钩与封闭要求弯钩角度135°，伸直长度10d，形成封闭箍箍筋计算实例已知条件某框架梁：400×600mm截面跨度：8m设计剪力：210kNC30混凝土，HPB300钢筋计算过程混凝土承担剪力：95kN箍筋承担剪力：115kN计算所需箍筋面积验证最小配箍率计算结果加密区：Φ10@100非加密区：Φ10@200箍筋类型：闭合式箍筋弯钩：135°弯钩第八部分：特殊情况下的梁钢筋计算大跨度梁的配筋计算大跨度梁定义通常指跨度超过9m的梁截面选择原则跨高比控制在1/10至1/12配筋特殊考虑挠度控制、抗裂性能要求更高工程案例某展览馆15m跨度梁设计连续梁的钢筋计算1受力特点跨中正弯矩，支座负弯矩2跨中配筋下部配置受拉钢筋3支座配筋上部配置受拉钢筋4钢筋弯起部分钢筋从下部弯至上部5钢筋截断根据弯矩图确定截断位置悬臂梁的配筋计算受力特点根部最大负弯矩端部弯矩为零剪力分布规律根部配筋上部为受拉钢筋下部为受压钢筋配筋量远大于简支梁箍筋要求根部加密区更长间距更小封闭式箍筋偏心受压与受拉梁的计算1偏心受压梁分析轴力与弯矩共同作用2附加配筋计算考虑组合内力作用3受拉梁考虑轴拉力与弯矩共同作用4计算实例偏心受压框架梁设计第九部分：计算机辅助设计工具结构设计软件PKPM、SATWE、ETABS等软件计算表格工具Excel配筋计算表格BIM技术应用混凝土结构BIM模型常用结构设计软件介绍14PKPM国产主流结构设计软件SATWE高层建筑结构分析软件ETABS国际通用结构分析软件Midas土木工程综合分析软件梁钢筋计算表格工具5+计算模块多种截面类型计算模块20+计算公式内置计算