钢筋混凝土T型简支梁课程设计计算书.docx

[在此处键入]

《混凝土结构设计原理》
课程设计说明书

课题名称：  钢筋混凝土T型简支梁设计      
学生学号：              
专业班级：             
学生姓名：           
学生成绩：                     
指导教师：                   
课题工作时间： 2014年12月26日 至 2015年1月   

一、课程设计的任务及基本要求：
 1、设计条件
某装配式T形简支粱梁高h=1.35m,计算跨径L=21.6m，混凝土强度等级为C25，纵向受拉钢筋为HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。在设计荷载作用下，梁控制截面的计算内力分别为：
跨中截面：M =2300KN·m,V=90KN，
支座截面：M =0，V=480KN。
2、设计说明书内容及要求
(1) 正截面承载能力计算：包括截面尺寸，正截面纵向受弯钢筋的截面面积；
(2) 斜截面承载能力计算：包括斜截面受剪钢筋（弯起钢筋和箍筋）的截面面积
(3) 截面校核：包括正截面和斜截面尺寸校核和强度校核（正截面受弯和斜截面受剪承载力）；
(4) 主梁裂缝宽度验算；
(5) 主梁挠度验算。
  3、设计成果要求
(1) 设计计算书一份
(2) 结构图一张，包括纵断面图和横断面图
结构图采用1号图纸，结构图须包含承载能力图

指导教师签字：                 教研室主任签字：
      年    月     日                 年    月     日

二、进度安排：
（1）2014年12月26日-20114年12月31日 截面尺寸和正截面承载能力计算
（2）2015年1月1日-2015年1月3日 斜截面承载能力计算并截面校核
（3）2015年1月4日-2015年1月7日 主梁裂缝宽度、挠度验算
（4）2015年1月8日-2015年1月9日 书写设计计算说明书，绘制施工图。

三、应收集资料及主要参考文献：
  （1）《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
  （2）东南大学等，《混凝土结构（上）混凝土结构设计原理》
  （3）叶见曙，《结构设计原理》

四、课程设计摘要（中文）：
  本次课程设计为装配式钢筋混凝土T型简支梁设计，设计依据有《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），东南大学等《混凝土结构（上）混凝土结构设计原理》,叶见曙，《结构设计原理》。 
课程设计内容：截面尺寸的设计；跨中与支座截面纵向钢筋的设计；弯起钢筋与箍筋的设计；截面的复核；主梁裂缝与挠度的验算；结构图的设计绘制。
  课程设计总结，通过完成这次课程设计，我对课本中的知识有了更真实的理解，能够把所学的知识连接到一起。它让我认识到完成一个设计的大致过程，也让我的绘图能力有所提升。 
五、课程设计摘要（英文）：
 The course is designed to be assembled simply-supported reinforced concreted T-beam design, design based on “Design of concrete Structure (GB50010-2010)”, “the South-east University and other concrete structures (on) concrete structural design principle”, Ye Jianshu, the principle of "structure design".
Curriculum design: cross-sectional dimension of the design; cross bearing
cross-section design of vertical reinforcing steel bar in; bent reinforced with stirrups design; review of the cross-section; checking of the main beam crack deflection; structural design drawing.
Summary of curriculum design, by completing this course design, I have a more realistic understanding of the textbook knowledge and can get the knowledge which I have studied together. It made me realize the completion of a general process of design, also let my drawing ability improved.

六、成绩评定：
指导教师评语：

指导教师签字：
                                      20 年   月   日
项目
评价
项目
评价
调查论证

工作量、工作态度

实践能力

分析、解决问题能力

质量

创新

得分

七、答辩记录：

答辩意见及答辩成绩

答辩小组教师（签字）：               
20   年   月   日

总评成绩：
（教师评分×75%+答辩成绩×25%）

课程设计评审标准（指导教师用）

评价内容
具    体    要    求
权重
调查论证
能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。
0.1
实践能力
能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究工作。如装置安装、调试、操作。
0.2
分析解决问题能力
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
0.2
工作量、工作态度
按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。
0.2
质量
综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。
0.2
创新
工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。
0.1

钢筋混凝土T型简支梁设计
计算书

一、设计资料
某装配式T形简支粱梁高h=1.35m,计算跨径L=21.6m，混凝土强度等级为C25，纵向受拉钢筋为HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。在设计荷载作用下，梁控制截面的计算内力分别为：
跨中截面：M =2300KN·m,V=90KN，
支座截面：M =0，V=480KN。

二、设计依据
I、设计要求:

结构安全等级: 二级 混凝土强度等级: C25
钢筋等级: HRB335 箍筋等级:HPB300
　　弯矩设计值： M＝3400（kN∙m） 活载：qk=14.0(kN/m)
　　Ｔ型梁的计算跨度： L0＝21600.0（mm）
　　翼缘宽度 ：bf'＝1000.0（mm） 　翼缘高度： hf'＝200.0（mm）
　 截面底宽： b＝500.0（mm）
　 截面高度： h＝1850.0（mm）
　　 钢筋合力点至截面近边的距:as＝85.0（mm）

II、计算参数:
　　根据设计要求查规范得: 重要性系数： γ0＝1.0

混凝土C25的参数为:
系数： α1＝1.000；
系数： β1＝0.800
　　混凝土轴心抗压强度设计值： fc＝11.9（N/mm2）
　　混凝土轴心抗拉强度设计值： ft＝1.27（N/mm2）
　　正截面混凝土极限压应变： εcu＝0.00330

钢筋HRB335的参数为:
　　普通钢筋抗拉强度设计值： fy＝300（N/mm2）
　　普通钢筋弹性模量： Es＝2.0×105（N/mm2）

三、正截面承载力计算
I、尺寸设计
　截面高度 h=1850(mm)；截面宽度 b＝500.0（mm）；翼缘宽度 bf'＝1000.0（mm）
恒载 gk=25A=25×500×1850+500×200=25.63 kN/m

II、计算过程:
　截面有效高度:
　　h0＝h－as＝1350.0-85.0＝1765.0（mm）

确定翼缘计算宽度:
　　①按计算跨度L0考虑，bf'＝L03＝216003＝7200.0（mm）
　　②按翼缘高度hf'考虑，hf'h0＝2001765＝0.113
　　　因为hf'h0≥0.1，bf'＝b＋12hf'＝500＋12×200=2900.0（mm）
　　③按梁（肋）净距Sn考虑，即Ｔ型梁翼缘实际宽度，bf'＝1000.0（mm）
　　　　翼缘计算宽度bf'取三者中最小值,所以 bf'＝1000.0（mm）

　判别Ｔ形截面类型:
　　α1×fc×bf'×hf'（h0－hf'2）＝1.0×11.9×1000×200×（1765－2002）=3962.70（kN·m）　
　　γ0×M＝1.0×3400=3400.00（kN∙m）
因为γ0×M≤α1×fc×bf'×hf'（h0－hf'2），
所以Ｔ形截面类型为:第一类Ｔ型截面。

　相对受压区高度计算: ξb＝β11＋fyEs∙εcu＝1.01＋3002.0×105×0.0033＝0.550　
令M=Mu，
　 αs=Mα1fcbf'h02=3400.00×1061.0×11.9×1000×17652=0.092
ξ=1-1-2αs=1-1-2×0.092=0.095<ξb=0.550
γs=0.5×1+1-2αs=0.5×1+1-2×0.092=0.952

　钢筋面积计算:
As=Mufyγsh0=3400.00×106300×0.952×1765=6744.9mm2
选配7Φ25+7Φ25 实有As=6872mm2
6886-6636.66636.6=3.76%<5% 可以。

配筋率验算:
　　ρ=Asbh0=6872500×1765=0.78%>0.2%×hh0=0.2%×18501765=0.21% >0.45×ftfy∙hh0=0.45×1.27300×18501765=0.20%
满足规范要求受拉钢筋最小配筋率。

四、斜截面承载力计算
I、截面尺寸复核
剪力设计值：V=550KN
混凝土强度影响系数： βc=1.0
截面腹板高度 hw=h0-hf'=1765-200=1565mm
hwb=1565500=3.13<4 属厚腹梁。
0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9×500×1765=2625.44KN>V=500.00KN
截面符合要求。

II、检查是否需要设置腹筋
由于 0.7ftbh0=0.7×1.27×500×1765=784.54KN>V=500.00KN
故无需按计算配置箍筋。

III、腹筋设计
选用Φ8@400

设置弯起钢筋，利用第一排1𝜙25以60°角弯起；
则弯起钢筋承担的剪力为：
Vsb=0.8Asbfysinαs=0.8×300×490.9×sin60°=102.03KN
且 fyvAsvsh0=300×2×50.3400×1765=133.17kN
0.7ftbh0+Vsb+fyv∙Ass∙h0=784.54+102.03+133.17=1019.74KN<0.25βcfcbh0=2625.44KN
可以
验算：
1.正截面 as=85mm h0=1765mm
x=fyAsα1fcbf'=300×68721.0×11.9×1000=173.2mm<ξbh0=0.550×1765=970.8mm

且 Mu=fyAs(h0-x2)=300×6872×(1765-173.22)=3460.2kN∙m>3400kN∙m
2.斜截面
0.7ftbh0+0.8fyAsbsinα+fyv∙Ass∙h0=1019.74kN<0.25βcfcbh0=2625.44KN

五、主梁挠度验算
材料常数：ftk=1.78N/mm2， Es=2.0×105N/mm2 ，
Ec=2.8×104N/mm2 , φq=0.8

内力标准值：Mk=18(gk+qk)l02=18×(25.63+14.0)×21.62=2311.22kN∙m
Mq=18gk+φkqkl02=1825.63+0.8×14.021.62=2147.93kN∙m
由于ρ'=0， 所以θ=2
ρte=AsAte=As0.5bh=68720.5×500×1850=0.0149
αEρ=EsEc∙Asbh0=2.0×1052.8×104×6872500×1765=0.05560
σsk=MkAsηh0=2311.22×1066872×0.87×1765=219.03（N/mm2）
σsq=MqAsηh0=2147.93×1066872×0.87×1765=203.55N/mm2
ψ=1.1-0.65ftkρteσsk=1.1-0.65×1.780.0133×219.03=0.703
γf'=bf'-bhf'bh0=1000-500×200500×1765=0.113
短期截面刚度：
Bs=EsAsh021.15ψ+0.2+6αEρ1+3.5γf'=2.0×105×6872×176521.15×0.703+0.2+6×0.05561+3.5×0.113=1.26×1015（N∙mm2）
截面刚度：
B=MkMqθ-1+Mk∙Bs=2311.222147.93+2311.22×1.26×1015=0.653×1015（N∙mm2）
挠度：
f=SMkl02B=548×2311.22×106×2160020.653×1015=17.20mm
由于l0=21.6m>9m，flim=l0300=21600300=72mm
显然f<flim ，挠度满足要求。

六、主梁裂缝宽度验算
对受弯构件：αcr=1.9 ；保护层厚度取：c=30mm ，带肋钢筋：ν=1.0
deq=nidi2niνidi=7×252+7×2527×1.0×25+7×1.0×25=25mm
ωmax=αcrψσsqEs1.9c+0.08deqρte=1.9×0.703×203.552.0×105×1.9×30+0.08×250.0149=0.26mm
环境类别一类，裂缝控制等级为三级时，ωlim=0.30mm>ωmax=0.26mm ，裂缝宽度满足要求。

七.用钢量计算
纵筋用钢量
纵筋锚固长度 las=150mm
构造钢筋 ： 20850×10=208500mm
受拉钢筋 ： （20850+150×2）×13=274950mm
弯起钢筋 ; 150+4860+3510+7620+3510+4860+150=24660mm

箍筋用钢量
保护层厚度 c=30mm
箍筋锚固长度：80mm
箍筋长度： （ 1000-30×2×2+200-30×2×2+1850-30-85×2+500-30× 2×2+80×4）×52
=354640mm

武汉工程大学土木工程专业
混凝土结构设计原理课程设计指导书
一、设计依据
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、东南大学等《混凝土结构（上）混凝土结构设计原理》(第五版）
二、设计步骤
1）截面尺寸的确定
梁截面高度一般为跨度的1/8~1/12，矩形截面梁的高宽比一般取2.0~3.5，T形截面梁的高宽比一般取2.5~4.0（此处为梁肋宽）。截面尺寸按一定的模数选取。
2）计算跨中及支座截面主筋配筋量
简支粱跨中弯矩为最大弯矩，其主筋按跨中弯矩为控制内力进行计算。伸臂梁支座负弯矩不可忽视，故应按跨内弯矩为控制内力进行计算，同时还应按支座负弯矩为控制内力进行支座负钢筋的计算。
3）弯起钢筋和箍筋计算
计算步骤：①截面尺寸检查；②检查是否需要根据计算配置箍筋；③箍筋设计；④弯起钢筋设计。
简支粱按支座截面剪力计算。伸臂梁应按简支支座、悬臂支座左和悬臂支座右分别计算。
4）主梁裂缝宽度验算
5）主梁挠度验算
6）绘制结构图
结构图一般包括以下内容：
①纵剖面图（1：50或1：40），要求注明梁跨、支座宽度、钢筋编号及受力筋的弯起、切断点位置、箍筋直径和间距。
②横剖面图（1：25或1：20），要求注明截面尺寸及钢筋编号。
③绘制抵抗弯矩图，并根据此图进行主梁受力筋的弯起和切断点的确定。
施工图要求做到布图合理，图面整洁，按比例作图并符合“建筑制图统一标准”中关于线型、符号、图例等各项规定；图中书写字体一律采用仿宋体；同一张施工图中各截面编号及钢筋编号均不得重复。
三、设计计算书编制格式
1）设计资料
2）设计依据
3）正截面承载能力计算
4）斜截面承载能力计算
5）主梁裂缝宽度验算
6）主梁挠度验算
7）钢筋用量计算
8）其它（如补充计算、附录、参考文献等）

附：1#图纸图幅及图签样式

1#图纸图幅 （单位：cm）

图签样式