结构设计原理课程设计计算书

一、 设计目的与要求(1) 掌握钢筋混凝土简支梁正截面和斜截面承载力的计算方法(2) 并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法(3) 了解并熟悉现梁的有关构造要求(4) 掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图规定,进一步提高制图的基本技能二、 设计题目装配式钢筋混凝土简支梁设计三、 设计资料T型截面梁的尺寸如图所示,梁体采用C25混凝土,主筋采用HRB400级钢筋,箍筋采用R235级钢筋。简支梁计算跨径L0=24M和均布荷载设计值=40KN/M。跨中截面：Mdm=q=42242=3024KNM =0L/4截面：Mdl=q=48202=1800KNM支点截面：Md0=0=qlb=504KN 四、 设计内容(1) 确定纵向受拉钢筋数量及腹筋设计。(2) 全梁承载能力图校核。(3) 绘制梁截面配筋图。(4) 计算书：要求计算准确,步骤完整,内容清晰。五、 准备基本数据由查表得：C25混凝土抗压强度设计值fcd=11.5MPa,轴心抗拉强度设计值ftd=1.23MPa。混凝土弹性模量Ec=2.80104MPa。HRB400级钢筋抗拉强度设计值fSd=330MPa, 抗压强度设计值fSd=330MPa。R235级钢筋抗拉强度设计值fSd=195MPa, 抗压强度设计值fSd=195MPa。六、 跨中正截面钢筋设计1、 确定T型截面梁受压翼板的有效宽度由图所示的T型截面梁受压翼板的宽度尺寸为其等效的平均厚度=110mm=L0=24000=8000=1580mm(相临两主梁轴线间距离)=b+2bh+12=200+12110=1520mm受压翼板的有效高度为：=Min(,)=1520mm，绘制T型梁的计算截面如图所示2、 钢筋数量计算查附表得受压高度界限系数b=0.56（1） 确定截面有效高度设as=120mm，则h0=h-as=1300-120=1180mm（2）判断截面类型 fcd（h0-）=11.51520110（1180-）=2163.15 KN3024KNM属于第类T型梁截面 （3） 确定受压区高度X由公式r0Md= fcd bx（h0-）+ fcd (-b)（h0-）得1.03024106=11.5200X（1180-）+11.5（1520-200）110（1180-）即：X2-2360X+9960652.174=0解得X=550.45 mm =110mm（4） 求受拉钢筋面积As 由公式fcd bx+ fcd (-b)=fSdAs得 As=11.5200550.45+11.5（1520-200）110/330=8896.47 mm 2 选钢筋832+428，截面面积As=8897 mm 2钢筋布置如图所示七、 跨中正截面承载力复核由于受拉钢筋为832（6434 mm 2），fSd=330Mpa，428（2463 mm 2），fSd=330Mpa，查表得32的外径为34.5 mm，28的外径为30.5 mm，取保护层厚度为30mm，则as=6434330（30+234.5）+2463330（30+34.54+30.5）/6434330+2463330=126.5127 mm h0=h-as=1300-127=1173mm1、判断截面类型fcd=11.51520110=1922.8 KNMfSdAs=3308897=2936.01 KNM由于fcdfSdAs，故为第类截面2、求受压区高度X 由公式fcd bx+ fcd (-b) =fSdAs得、 X= =3308897-11.5（1520-200）110/11.5200 =565.53 mm3024KNM=3.79%=0.20%(不是少筋梁)4、 结论该梁为适筋梁，且正截面的抗弯承载力能够满足要求八、 腹筋设计1、 截面尺寸验算根据构造要求，梁最底层两排钢筋432通过支座截面，其面积为：As=3217 mm 2889720%=1779.4 mm 2支座截面有效高度h0=h-（30+34.5）=1236mm0.5110 -3bh0=0.5110 -32001236=630.36 KN =qlb=504KN 可知截面尺寸符合要求2、 检查是否需要根据计算配置箍筋跨中截面：0.5110 -3ftdbh0=0.5110 -31.232001173=144.28 KN支点截面：0.5110 -3ftdbh0=0.5110 -31.232001236=152.03 KN因为=0 0.5110 -3ftdbh0=0.18%5、 弯起钢筋及斜筋设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋为22，钢筋重心至受压翼板上边缘距离a=42mm，弯起钢筋的弯起角度为45，弯起钢筋上方末端与架立钢筋焊接，为了得到每对弯起钢筋的分配剪力要根据各排弯起钢筋的末端点应该落在前一排弯起钢筋的弯起点的构造规定，来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置，根据计算规定，简支梁的第一排弯起钢筋的末端弯折点位于支座中心截面处。由公式可以得 第一排弯起钢筋所承担的剪力190.68KN第一排弯起钢筋所需截面面积=1089.5 mm2232钢筋提供截面面积为1609 mm28=1089.5 mm2第一排弯起钢筋弯起段的水平投影长度L1=1300-(30+24+34.5/2)=1112.5 mm 第二排弯起钢筋所承担的=171.26KN第二排弯起钢筋所需截面面积=978.6 mm2232钢筋提供截面面积为1609 mm2=978.6 mm2第二排弯起钢筋弯起段的水平投影长度L2=1112.5-34.5=1078 mm 第三排弯起钢承担的剪力=125.98KN第三排弯起钢筋所需截面面积=719.8 mm2228钢筋提供截面面积为1232 mm2=696.1 mm2第三排弯起钢筋弯起段的水平投影长度L3=1078-34.5=1043.5 mm 第四排弯起钢筋所承担的剪力=82.2KN第四排弯起钢筋所需截面面积=469.7 mm2228钢筋提供截面面积为1232 mm2=469.7 mm2第四排弯起钢筋弯起段的水平投影长度L4=1043.5-34.5=1013 mm 第五排弯起钢筋所承担的剪力=39.6KN第五排弯起钢筋所需截面面积=226.3 mm214钢筋提供截面面积为308 mm 2=226.3 mm2第五排弯起钢筋弯起段的水平投影长度L5=1013-30.5=982.5 mm2现在根据已知主钢筋情况弯起N1N5钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的水平投影长度Li,距离支座中心距离Xi，分配的剪力值，所需的弯起钢筋面积钢筋所提供的截面面积以及弯起钢筋与梁轴交点到支座中心的距离列入下表中：满足抗剪强度要求的各排弯起钢筋用量及位置计算表弯起点12345Li（mm）1112.510781043.51013982.5距离支座中心距离（mm）1112.52190.5323442475229.5分配的剪力值(KN)190.68171.26125.9882.239.6所需的弯起钢筋面积（mm2）1089.5978.6719.8469.7226.3钢筋所提供的截面面积（mm2）1609160912321232308弯起钢筋与梁轴交点到支座中心的距离（mm）5561652271237414232由上表可见，各排弯起钢筋用量均能满足抗剪强度的要求，按照计算剪力布置弯起钢筋如图所示：6、 检验各排弯起钢筋的弯起点是否符合构造要求 按照同时满足梁跨间正截面和斜截面抗弯要求，确定弯起点的位置是否符合构造要求，又已知的Mdm=2400KNM，Md0=0按照二次抛物线绘制弯矩包络图如图所示：各梁段的抵抗弯矩Mui可按照公式Mu求得：各梁段弯矩复核表梁区段纵筋h0（mm）Mui（mm）Xi（mm）Mdi（KN）支点中心1点43212361057.12101点2点63212191585.8410887.5534.712点3点83212022114.249809.51003.253点4点832+22811872519.0887661410.304点5点832+42811722923.5977531761.715点6点832+428+21411643024.86770.52061.37弯起钢筋弯起位置复核表弯起钢筋序号弯起点符号弯起点距跨中距离X1钢筋与梁中轴线交点距跨中距离X2充分利用点距跨中距离X3不需要点距跨中距离X3X1- X3X2- X4N5110888977682759678610261370N429810927165828275601322870N338766824449036582594386370N247753724721874903584556670N156771628002187582677170由上表可见，各排弯起钢筋的弯起点位置距离该排钢筋充分利用点的距离大于，且各排弯起钢筋与梁中轴线交点均位于该排钢筋不需要点之外，能够满足桥规的要求。