混凝土结构设计原理课程设计说明书

1、土木与建筑学院建工二班刘嘉豪课程设计说明书课程设计名称： 混凝土结构设计原理课程设计 课程设计题目： 钢筋混凝土伸臂粱设计 学 院 名 称： 专 业 班 级： 学 生 学 号： 学 生 姓 名： 学 生 成 绩： 指 导 教 师： 课程设计时间： 至 1格式说明（打印版格式，手写版不做要求）（1）任务书三项的内容用小四号宋体，1.5倍行距。（2）目录（黑体，四号，居中，中间空四格），内容自动生成，宋体小四号。（3）章的标题用四号黑体加粗（居中排）。（4）章以下的标题用小四号宋体加粗（顶格排）。（5）正文用小四号宋体，1.5倍行距；段落两端对齐，每个段落首行缩进两个字。（6）图和表中文字用五号宋

2、体，图名和表名分别置于图的下方和表的上方，用五号宋体（居中排）。（7）页眉中的文字采用五号宋体，居中排。页眉统一为：武汉工程大学本科课程设计。（8）页码：封面、扉页不占页码；目录采用希腊字母、排列，正文采用阿拉伯数字1、2、3排列；页码位于页脚，居中位置。（9）标题编号应统一，如：第一章，1，1.1，；论文中的表、图和公式按章编号，如：表1.1、表1.2；图1.2、图1.2；公式（1.1）、公式（1.2）。课程设计任务书一、课程设计的任务和基本要求1、设计条件受均布荷载作用的伸臂梁，简支跨L1=6m，均布荷载的标准值q1k= 65 kN/m，伸臂跨L2=2m，均布荷载的标准值q2k=130kN

3、/m， 梁支承情况如下图。梁截面尺寸b= 1/16 mm，h=1/8mm。混凝土的强度等级为C35，纵筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋，要求对梁进行配筋计算，并布置钢筋。最后进行正常使用极限状态验算。（注：构件处于正-81常环境，环境类别一类）参考设计参数：序号q1kq2kL1L2bxh混凝土等级16515062h=(1/81/12)L，高宽比取2.03.5自定26514562h=(1/81/12)L，高宽比取2.03.5自定36515071.5h=(1/81/12)L，高宽比取2.03.5自定46514571.5h=(1/81/12)L，高宽比取2.03.5自定56513

4、062h=(1/81/12)L，高宽比取2.03.5自定66513071.5h=(1/81/12)L，高宽比取2.03.5自定77513062h=(1/81/12)L，高宽比取2.03.5自定87513071.5h=(1/81/12)L，高宽比取2.03.5自定97515062h=(1/81/12)L，高宽比取2.03.5自定107515071.5h=(1/81/12)L，高宽比取2.03.5自定2、设计说明书内容及要求(1)梁的内力(M、V)计算，绘制内力图和内力包络图；(2)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；(3)斜截面承载能力计算：包括斜截面受剪钢筋（弯起钢

5、筋和箍筋）的截面面积(4)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）；(5)梁裂缝宽度验算；(6)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 二、进度安排 2018年12月3日发题（1）2018年12月16日-2018年12月19日 截面尺寸和内力计算（2）2018年12月20日-2018年12月21日 正截面承载能力能力计算（3）2018年12月22日-2018年12月23日 斜截面承载能力计算并截面校核（4）2018年12月24日-2018年12月25

6、日 主梁裂缝宽度、挠度验算（5）2018年12月26日-2018年12月28日 书写设计计算说明书，绘制施工图 （6）2018年12月29日 组织答辩和交课程设计说明书三、参考资料或参考文献1 混凝土结构设计规范GB50010-20102 东南大学等，混凝土结构（上）混凝土结构设计原理(第五版） 3 沈蒲生.混凝土结构设计原理第四版.高等教育出版社，20124 龙驭球,包世华.结构力学上册第三版.高等教育出版社，20125 卢传贤.土木工程制图第四版.中国建筑工业出版社，2012本科生课程设计成绩评定表姓名专业班级学号课程设计题目：课程设计答辩记录：（手写）成绩评定依据：项目得分比例考勤记录设

7、计结果报告撰写答辩成绩备注：成绩评定依据的项目内容和项目分值比例可以由老师按指导的专业进行调整，但成绩评定依据的项目数不得少于3项。最终评定成绩： 指导教师签名： 年 月 日4目录键入章标题(第 1 级)1键入章标题(第 2 级)2键入章标题(第 3 级)3键入章标题(第 1 级)4键入章标题(第 2 级)5键入章标题(第 3 级)61 设计题目某支承在370mm厚砖墙上的钢筋混凝土伸臂梁，其跨度L1= 6m，伸臂长度L2=2m，活荷载设计值q1=65kN/M，q2=130kN/M（图1）。采用混凝土强度等级C35，纵向受力钢筋为HRB335，箍筋和构造钢筋为HPB300。试设计该梁并绘制配筋

8、详图。图1 2 设计条件跨度L1=6m，伸臂长度L2=2m，有楼面传来的永久荷载设计值g1=30kN/m，活荷载设计值 q1k=65kN/m，q2k=130kN/m，采用混凝土强度等级为C35。q1=1.4×q1k=91kN/m q2=1.4×q2k=182kN/m2.1 截面尺寸选择取跨高比为：h/L=1/10,则h=600mm，按高宽比的一般规定，取b=300mm，h/b=2则h0=h-as=600-40=560mm 2.2 荷载计算梁自重设计值（包括梁侧15mm厚粉刷层重）钢筋混凝土自重25kN/m,混凝土砂浆自重17kN/m。g=1.2×(0.25

9、5;0.6)×25+1.2(0.015×0.6×17×2+0.015×0.25×17）=5kN/m则梁的恒荷载设计值为：g=5kN/m 2.3 梁的内力和内力包络图 （1）荷载组合情况恒荷载作用于梁上的位置是固定的，计算简图为图2(a)，活载q1 q2的作用位置有三种可能的情况，图2的(a)、(c)、(d)。每一种活荷载都不可能脱离恒荷载的作用而单独存在，因此作用于构件上的荷载分别有(a)+(b)、(a)+(c)、(a)+(d)三种情形。 （2）计算内力(截面法) (a)+(b)(a) 作用下：MA1=0，即YB1L1+g（L1+L2

10、）2/2=0 得 YB1=26.7N Y=0 ，即 YA1+YB1+g(L1+L2)=0 得YA1=13.3kN (b) 作用下：Y=0 ， 得YA2=YB2=273kN(a) +（b）作用下剪力：VA=YA1+YA2=13.3+273=286.3kNVB左=YA1+YA2(g+q1)L1=286.3（5+91)×6=289.7kNVB右=gL2=5×2=10kNMB=gL22/2=5×22/2=-10kN.m由于当剪力V等于零时弯矩有最大值，所以设在沿梁长度方向X处的剪力V=0，则由M(x)=VAX(g+q1)X2/2,对其求一阶导M'(x)=V（x）=

11、VA(g+q1)X 当V=0时，在D点，有M取得最大值，即V(x)=VA(g+q1)X =0时，M取得最大值则AB段中的最大的弯矩M：当x=2982mm时有Mmax=426.91kN.m Q图 M图 (a)+(c)(c)作用下：MA3=0，YB3L1 q2L2（L1+L2/2）=0得 YB3=212.6kN Y=0 ， 得YA3=-151.4kN（a）+（c）作用下的剪力：VA=YA1+YA3=13.3-151.4=-138.1kNVB左=YA1+YA3gL1=-138.130=-168.1kNVB右=(g+q2)L2=（5+182）×2=374kNMB=（g+q2)L22/2=（5

12、+182)22/2=374kN.m Q图 M图 (a)+(d)(d)作用下：MA4=0，YB4L1 q2L2（L1+L2/2）q1L12/2=0得 YB4=697.7kN Y=0 ，得YA4=212.3kN（a）+（d）作用下的剪力：VA=YA1+YA4=13.3+212.3=225.6kNVB左=YA1+YA4(g+q1)L1=225.6（5+91）6=350.4kNVB右=(g+q2)L2=（5+182）×2=374kNMB=（g+q2)L22/2=（5+182)22/2=374kN.m同理可以得出AB段中的最大的弯矩M：当x=2350mm时有Mmax=265.1kN.m Q图

13、M图画出这三种情形作用下的弯矩图和剪力图包络图如图6所示图6 3 配筋计算3.1 已知条件混凝土强度等级为C25，=1，fc=11.9N/mm2 ,ft=1.27 N/mm2；HRB335钢筋，fy=300 N/mm2 ，b=0.550；HPB300钢筋，fyv=270 N/mm2 。 3.2 截面验算沿梁全场的剪力设计值的最大值在B支座左边边缘，Vmax=289.7kNhw/b=560/300=1.87<4 ，属于一般梁0.25fcbh0=0.25×11.9×300×560=499.8kN > Vmax=289.7kN，故截面尺寸满足要求；3.3 纵

14、筋计算（一般采用单筋截面） 3.3 纵筋计算（采用单筋截面） (1) 跨中截面（Mmax=427kNm） <=0.55 >0.15%bh=270mm2选用222+228，AS=760+1232=1992mm2(2) 支座截面（Mmax=374kNm） h0=h-as=600-40=560mm。 <=0.55 =799.68mm2 选用225，AS=760.2mm23.4 腹筋计算 （1）可否按构造配筋 0.7ftbh0=0.7×1.27×300×560=149.4kN<V=289.7kN 需按计算箍筋 （2）箍筋计算 方案一：仅考虑箍筋抗剪

15、，并沿梁全长配同规格的箍筋，则V=289.7kN 由 得： 选用双肢箍（n=2）8（ASV1=50.3mm2）有 s= n ASV1/0.93=2×50.3/0.93mm=108.2mm 所以选取s=200mm,即箍筋用量为8200. 配箍率 最小配箍率 因此满足需要。 方案二：配置箍筋和弯起钢筋共同抗剪。在AB段内配置箍筋与弯起钢筋），弯起钢筋参与抗剪并抵抗B支座负弯矩，BC段内仍采用双肢箍。 在支座B处将AB段225弯起450，承受支座处的剪力。 所以混凝土和箍筋承担的剪力： Vcs=V-Vsb=289.7-166.7=123kN<0.7ftbh0=149.3kN 故不需要

16、计算配筋，只需按构造配筋8200. 需验算弯起钢筋配筋率和剪力承受值：>0.11% =+270×0.503×560=225.5kN>85.51kN 所以满足需要。4 进行钢筋布置和绘材料抵抗弯矩图 4.1 钢筋布置及材料抵抗弯矩图 4.2 确定纵筋承担的弯矩跨中钢筋228+222，由抗剪筋计算可知需弯起222，故可将跨中钢筋分为两种：228伸入支座，222弯起。按他们的面积比例将正弯矩包络图用虚线分成两部分，每一部分就是相应钢筋可承担的弯矩，虚线与包络图的交点就是钢筋强度的充分利用截面或不需要截面。 支座负弯矩钢筋222其中222利用跨中的弯起钢筋抵抗部分负弯矩，按其面积比例将负弯矩包络图绘出。在排列钢筋时，应将伸入支座的跨中钢筋，最后截断的负弯矩钢筋（或不截断的负弯矩钢筋）排在相应弯矩包络图内最长区段内，然后再排弯起点离支座距离近（负弯矩为最远）的弯起钢筋，离支座较远截面截断的负弯矩钢筋。 4.3 确定弯起钢筋的位置由抗剪计算确定的弯起钢筋位置做材料图,222号钢筋材料全部覆盖相应弯矩图，且弯起点离它的强度充分利用截面的距离都大于h0/2,故满足抗剪，正截面抗弯，斜截面抗弯三项要求。若不需要弯起钢筋