課程名稱：混凝土結構設計原理設計題目： 混凝土結構伸臂梁設計 結構設計課程設計任務書一、設計資料某矩形截面鋼筋混凝土伸臂梁，如圖所示，簡支跨AB的計算跨度為，伸臂跨BC的計算跨度為，承受均布活荷載標準值分別為和，永久荷載標準值為（未包括梁自重）；構件的截面尺寸自擬；混凝土強度等級自擬，縱向受力鋼筋采用HRB335或HRB400，箍筋采用HPB300或HRB335。（鋼筋混凝土容重取，梁側15mm厚粉刷層容重取）學號尾數1、52、63、74、89、0()4240353028()4545403530()5045424035(m)5.05.56.06.57.0(m)2.03.02.53.02.5370370二、設計要求1、正截面設計：設計縱向受彎鋼筋和構造鋼筋；2、斜截面設計：設計斜截面受剪鋼筋（包括彎起鋼筋和箍筋）；3、繪制梁的內力圖（彎矩和剪力）、抵抗彎矩圖（材料圖）以及梁的配筋詳圖。（一）設計條件 （二）擬定截面尺寸，取，取（三）荷載計算梁自重標準值（包含梁側15mm厚粉刷重） =則梁的自重設計值:按可變荷載控制考慮，取永久荷載分項系數， 按永久荷載控制考慮，取永久荷載分項系數， （四）荷載布置情況（d）中，恒載作用于梁的位置是固定的，作用于整段梁。活載、的作用位置有三種可能情況，如圖所示 （a） (b) (c) (d)（五）內力計算 （1）a+d組合（跨中有最大彎矩、A截面有最大剪力）按永久荷載控制考慮：，在距A點處有最大彎矩， 按可變荷載控制考慮：，在距A點處有最大彎矩，（2）b+d、c+d組合（支座B有最大彎矩、最大）按永久荷載控制考慮：，按可變荷載控制考慮：，（3）c+d組合（最大）按永久荷載控制考慮：， 按可變荷載控制考慮：，梁的剪力、彎矩圖：（六）截面設計 1.正截面抗彎承載力計算（1）已知條件混凝土強度等級C40，=19.1N/，=1.71N/，HRB400級鋼筋：=360N/，=0.518 HPB335級箍筋：=300N/（2）選配縱筋（采用雙排鋼筋截面）a. 跨中最大彎矩截面（M=407.097）選用222+425，。b. B支座截面（M=458.79） 選用425+228，。2.斜截面抗剪承載力計算（1）截面尺寸驗算沿梁全長的剪力設計值得最大值在B支座左邊緣， ，屬于一般梁，混凝土強度不超過C50，取 故截面尺寸滿足要求。（2）腹筋計算 配置箍筋和彎起鋼筋共同抗剪。截面位置 A支座右 B支座左 B支座右 剪力設計值V(kN) 260.481361.613286.997 (kN)160.10160.10選定箍筋（直徑、間距） 81508125（kN） 268.17289.78（KN） 93.443（mm2） 458.8選擇彎起鋼筋 一根25彎起點至支座邊緣距離（mm） 250+550=800彎起點處剪力設計值V2(kN)285.65是否需第二排彎起筋 ，需要彎起一根25彎起點處剪力設計值222.288是否需第三排彎起筋,否(七)鋼筋布置。跨中配置222+425鋼筋用于是抵抗跨中的彎矩，同時將兩根25鋼筋彎起用于是抵抗B支座的彎矩和剪力，這樣B支座只需再配225+228鋼筋即可滿足要求，這樣也能起到節約材料的作用。鋼筋的彎起點距其充分利用點的距離應大于或等于，均滿足要求。鋼筋截斷點至理論截斷點的距離應不小于且不小于,至充分利用點的距離不小于（當）,這里后者控制了截斷點。 對于直鋼筋，錨固長度不應小于，取。總長： 對于彎筋，左端位于受壓區，彎折終點處應有直線錨固長度，不小于，同時伸入支座長度不小于 ，固取伸入支座長度，右端伸至懸臂端，并下彎折，總長： 對于彎筋，左端受于受拉區，彎折終點處有不小于錨固長度，同時伸入支座長度，右端伸至懸臂端，并向下彎折長度，總長：對于直筋，錨固長度不小于，取。右端同理，伸入支座長度。總長： 對于直筋，從鋼筋強度充分利用截面伸出的延伸長度不應小于，理論截斷點至充分利用截面長度，并且實際截斷點距理論點距離不小且不小于，取，考慮設置接頭總長：、 對于直筋，從鋼筋強度充分利用截面伸出的延伸長度不應小于，并且實際截斷點距理論點距離不小且不小于，取，總長： 對于構造鋼筋，左端不利用其強度，采用直線方式錨固，伸入支座的錨固長度不小于，取右端與相接，接頭長度，總長： 對于構造鋼筋，不利用其強度，左端與連接，接頭長度 ，總長： 鋼筋混凝土伸臂梁設計1 設計資料 某支承在磚墻上的混凝土伸臂梁，L1=6.5m，伸臂長度L2=1.8m，一類環境，安全等級為II級，有樓板傳來的荷載設計值P1=40kN/m，P2=100kN/m，混凝土等級為C25，縱筋采用HRB400，箍筋采用HPB300，設計并繪制配筋圖。2 梁的截面尺寸及內力計算 （1）截面尺寸選擇。取高跨比h/l=1/10，則h=650mm，按高寬比的一般規定，取b=250mm，h/b=2.5。 初選h0=h-a0=650-65=585mm（按一排布置縱筋） （2）梁的荷載計算。梁的自重設計值（包括15mm的粉刷層厚度） G=1.2=1.2250.250.65+1.2170.01520.65 =4.875+0.3978 =5.2728kN/m P1=40+5.47=45.27kN/m P2=100+5.47=105.27kN/m （3）繪制梁的彎矩圖和剪力圖VA=1.01.0120.89=120.89VB上=1.01.0105.271.8=189.49VB下=1.01.0(FB-VB上)=173.37Vmax=189.49MD= =-45.272.67 =161.413 配筋設計計算（1） 已知條件。混凝土C25，截面尺寸b=250 h=650（2） 驗算截面尺寸。 滿足抗剪要求。（3） 縱筋計算。縱筋計算見下表 193.69 292.13 0.17 0.264 0.19 0.313計算內容計算截面跨中D截面支座B截面 1015 1677選配鋼筋2C18 2C222C22 2C25實配As（） 1269 1742注：D，B截面hAA=610mm（4） 腹筋計算。必須有計算確定抗剪腹筋。另外，必須滿足箍筋的構造要求：，箍筋最小直徑為6mm，最小配箍率方案一：僅考慮箍筋抗剪，并沿梁全長配同一規格箍筋，則選用雙肢箍A8，Asv1=50.3S=100.6/0.666=182.9mm，取s=182mmsmax=250mm實選A8150mm，則有 0.24ft/fy=0.08%故滿足計算和結構要求。方案二：配置箍筋和彎起鋼筋共同抗剪。在AB區段配置箍筋和彎起鋼筋，彎起鋼筋參與抗剪并抵抗支座B負彎矩；BC段配置箍筋和彎起鋼筋共同抗剪。AB段配筋A8250mm BC段配筋A8200mm 截面位置A支座B支座左B支座右剪力設計值145.1201.5212.2130.0130.0130.0選用箍筋（直徑，間距）A8250mmA8250mmA8200mm193.6193.6209.5-48.518.72.7不需要，擔任彎起抵抗負彎矩73.4610.6彎起鋼筋選擇2C22 7602C22 7602C22 760彎起點距支座邊緣的距離50+585=63550+585=63550+585=635彎起點處剪力設計值108.97168.1132.0是否需要第二排彎起鋼筋 不需要不需要不需要第二排彎起鋼筋 4 鋼筋布置和做材料圖鋼筋布置圖需要抵抗彎矩圖進行圖解。為此，畫出鋼筋彎矩圖，梁的縱剖面圖按比例繪出，再做出MR圖。（1） 繪制彎矩圖按照比例繪制彎矩圖（2） 確定縱筋承擔的彎矩并繪制抵抗彎矩MR圖繪制圖如下圖所示（1） 先考慮AB段的正彎矩圖MR。在途中會出縱筋所承受的最大彎矩（約等于設計彎矩值）并依次按各鋼筋的面積比例劃分出C18和C22鋼筋能抵抗的彎矩值，即可確定各鋼筋的充分利用點和理論切斷點。按抗剪要求，要從跨中彎起2C22至支座A，及2C22至支座B，再將號鋼筋在B支座右側下彎抗剪，其余鋼筋將直通而不再彎起。這樣，正截面抗彎及斜截面抗彎三項要求繪出抵抗彎矩圖。（2） 再考慮支座B負彎矩的MR圖。支座B負彎矩需要As=1677，實配2C22和2C25（1526），從跨中彎起2C22（鋼筋），另配2C25（鋼筋）作架力筋，因要與綁扎箍筋形成骨架，必須全梁直通，在支座B右側只需要彎下2C22（鋼筋）。考察B支座左側，但應考慮到如果在C截面切斷了一根鋼筋，C截面就成了鋼筋的充分利用點，這時，鋼筋下彎時，其彎起點和充分利用點之間的距離DC就小于0.5h0=305，這就不滿足斜截面抗彎承載力的要求所以在D截面彎下鋼筋。這時侯，鋼筋的充分利用點在B截面，而DB=250+240/2=3700.5h0=305mm，這就滿足了斜截面抗彎承載力的要求。同時D截面（鋼筋的下彎點）距支座B邊緣為170mm，也滿足不大于Smax=250mm的條件。同樣方法繪制B支座右側的Mr圖。 (3)作圖。作Mr圖時，還需注意以下幾點；1)在既有正彎矩，又有負彎矩的構件中，鋼筋的布置矛盾比較集中在支座附近的截面。原因是由于那里的M和V都比較大，這樣，彎起鋼筋既要抗剪，又要抗彎，在布置時要加以綜合研究。如在本例中支座B左側，鋼筋的彎下是為了抗剪，因此要求其彎起點距支座邊緣不大于Smax。同時鋼筋又是支座抵抗負彎矩的鋼筋之一，其充分利用點就是支座截面，這樣從斜截面受的角度來看，其彎起點距支座邊緣的距離不小于0.5h0。但當著兩個要求發生矛盾是，則應首先選擇滿足斜截面受彎承載力要求的前提下，可單獨另加鋼筋，以滿足受剪的要求。2）鋼筋彎到支座A，從理論上只要滿足水平錨固要求長度就可切斷但工程上的習慣做法就是將鋼筋彎起后伸到梁端。5 繪制梁的鋼筋圖（1）按比例畫出梁的縱斷面和橫斷面。縱橫斷面可采用不同比例。當梁的縱橫斷面尺寸相差懸殊時，在同一斷面圖中，縱橫向可采用不同的比例。（2）畫出每種規格鋼筋在縱橫斷面上的外置并進行編號（鋼筋的直徑，強度和外形尺寸相同時，用同一編號）。1）直鋼筋2C18全部伸入支座，伸入支座的錨固長度Las=12d=12*20=240mm。考慮加強錨固，將其左端彎直鉤。該鋼筋總長=（6500+1800）+120+50-40=8430mm2）彎起鋼筋2C22根據作抵抗彎矩圖后確定的位置，在A支座附近上彎后錨固與受壓區，應使其水平長度=