混凝土课程设计(模板).doc

课程名称：混凝土结构设计原理
设计题目： 简支梁截面设计
姓 名： 余红权
学 号： 20097058
院 系： 土木工程系
班 级： 09铁工2班
指导教师： 严传坤
完成日期： 2011/05/16
成 绩：
课程设计

目录 一．课程设计目的，设计条件，设计要求。
二．正截面计算
1. T形截面尺寸的选择
2．梁自重标准值
3.梁的内力图以及内力包洛图
4.判断T形截面类型
5.计算Ⅱ类T截面受压区高度
6．计算纵向受拉钢筋面积As
7. 验算是否超筋
8.验算是否少筋
9. 截面尺寸验算
10.正截面抗弯的复核

三斜截面计算
1.可否按构造配筋
2.配箍筋
3.计算弯起钢筋面积
4.验证是否需要继续弯起钢筋
四．对梁的最大裂缝宽度的验算
五．对梁的最大挠度的验算
六.配筋图和材料图

1．课程设计目的
结构设计原理I课程设计是土木工程专业技术基础课《结构设计原理I》的实践性环节。本课程设计主要训练学生综合运用所学基础知识和技术基础知识的能力，培养学生分析和解决工程结构问题的基本方法。本课程设计是在学过《结构设计原理》中各种构件设计分散的、基本的知识后，对其中比较有代表的钢筋混凝土受弯构件（梁）的正截面抗弯强度、斜截面抗剪强度（包括斜截面抗弯强度）、裂缝宽度、挠度等方面知识的综合运用。
通过本设计，使学生巩固所学的结构设计的基本知识，加深对所学内容的理解，并学会如何将各相关内容成为一个有机的整体，提高分析、解决问题的能力，并为后续专业课程的学习打下必要的基础。

2.设计条件：已知一T形截面简支梁，其跨度为20m，翼缘宽度为1000m，其梁上分布的均布荷载标准值qk=20kN/m；恒载只考虑自重（钢筋混凝土r=25kN/m3）采用强度等级为C30的混凝土，纵向受力钢筋为HRB335级，箍筋和构造为HPB235级。
3.设计要求：①按抗弯（M）的要求设计截面尺寸，并设计纵筋，且复核弯矩。
②按剪力要求对腹筋设计。
③对斜截面抗剪、抗弯，正截面抗弯的复核。最后要求验算其梁裂缝宽度（Wlim=0.4），以及其梁的最大挠度。（af =l0/200）

已知条件：混凝土强度等级C30，a1 = 1.0 ， fc=14.3N/mm2 ，ft=14.3N/mm2 ， Ec=3.0×104 N/mm2 , ftk = 2.01N/mm2; HRB335级钢筋， fy=300n/mm2 , ρmin=0.2% ξb= 0.550； HPB235级钢箍 fv=210N/mm2

一．正截面计算
1. T形截面尺寸的选择：h= mm , b= mm, hf’= mm, bf’= mm
初选ho = h – as = mm= mm (按 排布置)
2. 梁自重标准值：gk = [b(h – hf′) + bf′hf′] r=
则梁的恒载设计值：g= rggk =
梁荷载设计值：q=rqqk=
荷载设计值（S）计算

跨中弯矩最大值

支座反力
3. 梁的内力图以及内力包洛图如图：

4. 判断T形截面类型
T形截面有效高度
令as= ,则 ho=h – as =
<Mmax=
故该截面为 类截面
5. 计算Ⅱ类T截面受压区高度

解出x= mm(另一解不符合)
6. 计算纵向受拉钢筋面积As

=
解得As=
查钢筋表可得：选取 As= mm2
7. 验算是否超筋
εbho= >
故该截面未超筋。
8. 验算是否少筋
<
可得 ρminbh= <
故该截面未少筋。
9. 截面尺寸验算：
沿梁全长的剪力设计值的最大值在两支座处，vmax= kN
而hw=ho - hf′=
所以 hw/b= = <4.0 属一般梁。
0．25βcfcbho= >Vmax =
截面尺寸符合要求。
10.正截面抗弯的复核：
（1）判定T截面类型 fyAs= =
>α1fcbf’ hf’= 故属第二类T形截面
（2）计算x
x= [fyAs -α1fc （bf’-b）hf’]/(α1 fc b)
=
= mm <ξb ho =
（3）计算极限弯矩
Mu=α1fc（bf’- b）hf’(ho-hf’/2)+ α1fcbx(ho – x/2)
=

= >M= kN.m
因此，正截面弯矩设计符合要求。
三．斜截面计算
1. 可否按构造配筋
Vc = 0.7ftbho= = kN < Vmax
故需按计算配箍。
2.配箍筋
箍筋选用双肢箍ϕ10（As=78.5mm2）并按最小配箍率配箍。

则箍筋间距
取s= mm
所得配箍率ρsv=Asv/(bs)= >ρsv,min=0.16343%
3. 计算弯起钢筋面积
箍筋可承受的剪力
Vcs=0.7ftbho + 1.25Asvho/sfy
=
=
=

弯起钢筋面积为Asb=
弯起两根纵筋2φ As=
4. 验证是否需要继续弯起钢筋

故不需要继续弯起钢筋。
3. 斜截面抗剪承载力及抗弯承载力的复核
（1）斜截面抗剪承载力：
支座处：Va = Vcs + 0.8Asb×fy×sinα
=
=
弯起点处：V2= kN < Vcs = kN
故斜截面抗剪承载力满足要求
（2）斜截面抗弯承载力
理论弯矩： Mu2(As-Asb)/As.Mu=
实际弯矩： Ma=M（1-4x2/lo2）=
故斜截面抗弯承载力满足要求
四．对梁的最大裂缝宽度的验算
（1）有效配筋率ρte= As/ Ate
Ate =0.5bh=
所以ρte = As/ Ate=
(2) 间距lcr
β=1.0 c=30 deq=
所以lcr=β(1.9c+0.08 deq/ρte)=
(3) 裂缝截面钢筋应力δsk
因为Mk=1/8×(gk+qk) ×L2
所以δsk=Mk/(0.87hoAs)=
(4)钢筋应变不均匀系数ψ：
ψ=1.1-0.65ftk/(ρteδsk)=
且αcr=2.1 Es=200×103N/mm
所以构件的正截面最大裂缝宽度为
ωmax= αcrψδsk/Es(1.9c+0.08 deq/ρte)
=
= <0.3mm
因此，其梁的最大裂缝宽度满足要求。
五、对梁的最大挠度的验算
（1） ρ= As/(b ho)=
(2)V′=(bf′-b)hf′/bho
短期荷载刚度Bs=Es×As×ho²/﹛1.15ψ+0.2+6a1E×P/(1+3.5V′)﹜
=

=
(3)Mq=Mgk+∑ψqi×Mqi
=
=
As′=0 所以ρ′=0 Ø=2.0-0.4ρ′/ρ=2.0
所以 B=Mk×Bs/[Mk+(Ø-1)Mq]
=

所以简支梁跨中的最大挠度为
αfmax=5Mk×lo2 /(48B)=

αf，lim = lo/200=20000/200=100
所以 αfmax>αf.lim=100
因此梁的最大挠度不符合要求。

六.配筋图和材料图如下图