混凝土简支梁初步设计.docx

<p><span id="_baidu_bookmark_start_0" style="display: none; line-height: 0px;">‍</span>混凝土简支梁初步设计
一、 材料选用
1. 混凝土
混凝土构件
数量
100mm×150mm×1000mm
3
100mm×100mm×100mm
3
混凝土用量大约需要60L。
对于一般的受弯构件，很少采用高于C50级的混凝土。本次设计中选用C35级混凝土。
配合比设计：
（1） 计算混凝土的配制强度：

根据下表，确定
混凝土强度等级
低于C20
C20~C35
高于C35
/MPa
4.0
5.0
6.0
故：

（2） 初步确定水胶比
根据鲍罗米公式：

回归系数
碎石混凝土
卵石混凝土
A
0.46
0.48
B
0.07
0.33

实验室中配制的是碎石混凝土，水泥强度取为54MPa，故：

按耐久性校核水胶比，根据JGJ 55-2000 《普通混凝土配合比设计规程》要求，混凝土最大水胶比为0.7。该水胶比符合要求。
（3） 选择用水量
初步设计，不妨先取坍落度75mm，碎石的最大粒径20mm，查表知用水量为215kg/m3
（4） 计算胶凝材料的用量

（5） 选择砂率
水灰比（W/C）
卵石最大粒径
碎石最大粒径
10
20
40
16
20
40
0.40
26~32
25~31
24~30
30~35
29~34
27~32
0.50
30~35
29~34
28~33
33~38
32~37
30~35
0.60
33~38
32~37
31~36
36~41
35~40
33~38
0.70
36~41
35~40
34~39
39~44
38~43
36~41
将砂率取为32%
（6） 计算各组分的用量
采用质量法（混凝土密度取为2400 kg/m3）:

混凝土各组分的用量：
材料
每立方米用量/kg
实际用量/kg
胶凝材料
389
23
细骨料
575
35
粗骨料
1221
73
水
215
13
2.钢筋
设计钢筋选用HRB335，d=12mm，fy=300 N/mm2。Es=2×105N/mm2
查表得对应ξb=0.550，αs，ma×=0.399，k1=0.797，k2=0.588。
二、 梁截面的基本性质
1. 梁截面尺寸
梁的构造基本要求规定矩形截面梁的高宽比 一般取2.0~3.5，不过本次设计规定的梁的截面尺寸为 。
2. 钢筋的保护层
通常来说，为保证结构的耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的粘结性能，最外层钢筋的混凝土保护层最小厚度 应满足一定要求，也不应小于骨料最大粒径的1.5倍和钢筋直径d。本次设计梁的保护层厚度区30mm。
则梁的有效高度 为：

3. 计算最大配筋率
查表知C35级混凝土的轴心抗压强度设计值为： ，HRB335型钢筋的强度设计值为： ，混凝土受压应力-应变曲线系数 ， 可以得出等效矩形应力图形系数 ， 又有 ，故最大配筋率为：

4. 计算最小配筋率
《规范》规定：对于梁类受弯构件受拉钢筋的最小配筋率去0.2%和 中的较大值。查表知C35级混凝土 故最小配筋率 为：

三、 配筋设计
1. 计算钢筋的横截面积
选用直径为10mm的钢筋，横截面积为：

2. 少筋梁的配筋

所以必须换用直径更小的钢筋。直径为6mm的钢筋横截面积为 ，所以配置一根直径6mm的钢筋可以满足要求。
3. 适筋梁的配筋

不妨配3根直径为10mm的钢筋
4. 超筋梁的配筋
根据以上的计算配5根直径为10mm的钢筋可以满足要求。
四、 开裂荷载与极限荷载计算
1. 开裂荷载
因为三个梁在开裂的时候受力都还很小，这时钢筋的截面积较小，可以当做素混凝土梁估计开裂荷载。
在混凝土梁开裂的时候，下端的拉已经达到了塑性极限拉应变εtu，由于受拉区塑性的发展，受拉区混凝土拉应力呈曲线分布，而此时受压区的应力尚小于混凝土抗压强度。故此时受压区混凝土压应力呈直线分布。
为简化计算，且偏于安全，受拉区混凝土压应力近似为矩形分布，由此可得开裂弯矩如下：

2. 极限荷载
（1） 少筋梁

可以看出，少筋梁是在钢筋发生屈服之后才出现裂缝的。
（2） 适筋梁</p>