伸臂梁設(shè)計(jì)實(shí)例詳細(xì)

1、 例5-3 伸臂梁設(shè)計(jì)實(shí)例本例綜合運(yùn)用前述受彎構(gòu)件承載力的計(jì)算和構(gòu)造知識(shí),對(duì)一教室簡(jiǎn)支樓面的鋼筋混凝土伸臂梁進(jìn)行設(shè)計(jì),使初學(xué)者對(duì)梁的設(shè)計(jì)全貌有較清晰的了 解.在例題中,初步涉及活荷載的布置及內(nèi)力組合的概念,為梁、板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ).(一) 設(shè)計(jì)條件某支承在370厚磚墻上的鋼筋混凝土伸臂梁,其跨度,伸臂長(zhǎng)度,由樓面?zhèn)鱽?lái)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值(未包含梁自重),活荷載標(biāo)準(zhǔn)值,(圖5-28).采用強(qiáng)度等級(jí)為C25的混凝土,縱向受力鋼筋為HRB335級(jí),箍筋和構(gòu)造鋼筋為HPB300級(jí).設(shè)計(jì)使用年限為50年,環(huán)境類別為一類.試設(shè)計(jì)該梁并繪制配筋詳圖.圖5-28 梁的跨度、支承及荷載(二) 梁的內(nèi)力和內(nèi)力圖1截面尺寸

2、選擇取高跨比,則;按高寬比的一般規(guī)定,取,.初選(按兩排布置配筋).2荷載計(jì)算梁自重標(biāo)準(zhǔn)值(包括梁側(cè)15厚粉刷重):則梁的恒載設(shè)計(jì)值當(dāng)考慮懸臂的恒載對(duì)求AB跨正彎矩有利時(shí),取,則此時(shí)的懸臂恒載設(shè)計(jì)值為活荷載的設(shè)計(jì)值為3梁的內(nèi)力和內(nèi)力包絡(luò)圖恒載g作用于梁上的位置是固定的,計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5-29a和b所示;活荷載,的作用位置有兩種可能情況,如圖5-29c和d所示.圖5-29 梁上各種荷載的作用圖5-29畫(huà)出了 四種荷載布置,按照結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法可以求得每種荷載下的彎矩圖和剪力圖.求AB跨的跨中最大正彎矩時(shí),應(yīng)將圖b和圖c荷載下的彎矩疊加.求支座B的最大負(fù)彎矩和AB跨的最小正彎矩時(shí),應(yīng)將圖a和圖d荷載下

3、的彎矩疊加.求A支座的最大剪力時(shí),應(yīng)將圖b和圖c荷載下的剪力圖疊加.圖5-30中畫(huà)出了 以上四種彎矩和剪力疊加圖,相應(yīng)的彎矩值、剪力值及彎矩和剪力為零時(shí)截面所在位置,可作為設(shè)計(jì)和配筋的依據(jù).(三) 配筋計(jì)算1已知條件混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25,;HRB335級(jí)鋼筋,;HPB300級(jí)鋼筋,.2截面尺寸驗(yàn)算剪切破壞發(fā)生在支座邊緣.所以,抗剪計(jì)算時(shí)按支座邊緣的剪力設(shè)計(jì)值取值.沿梁全長(zhǎng)的剪力設(shè)計(jì)值的最大值在B支座左邊緣,.,屬一般梁.故截面尺寸滿足要求.3縱筋計(jì)算(一般采用單筋截面)(1) 跨中截面()選用4B25+2B20,.(2) 支座截面()本梁支座彎矩較小(是跨中彎矩的60.48%),可按單排配筋,

4、令,則.按同樣的計(jì)算步驟,可得選用2B20+2B22,.選擇支座鋼筋和跨中鋼筋時(shí),應(yīng)考慮鋼筋規(guī)格的協(xié)調(diào)即跨中縱向鋼筋的彎起問(wèn)題.現(xiàn)在選擇是考慮到2B20的彎起(若選2B25+2B16,則考慮2B25的彎起).4腹筋計(jì)算各支座邊緣的剪力設(shè)計(jì)值已示于圖5-30.(1) 可否按構(gòu)造配箍需按計(jì)算配箍.(2) 箍筋計(jì)算方案一:僅考慮箍筋抗剪,并沿梁全長(zhǎng)配同一規(guī)格箍筋,則.由有選用雙肢箍()A8(),有實(shí)選A8130,滿足計(jì)算要求.全梁按此直徑和間距配置箍筋.方案二:配置箍筋和彎起鋼筋共同抗剪.在AB段內(nèi)配置箍筋和彎起鋼筋,彎起鋼筋參與抗剪并抵抗B支座負(fù)彎矩;BC段仍配雙肢箍.計(jì)算過(guò)程列表進(jìn)行(表5-5)

5、.表5-5 腹筋計(jì)算表截 面 位 置A支座B支座左B支座右剪力設(shè)計(jì)值223.81266.65234.50142.2142.2選用箍筋(直徑、間距)A8200A8160229.2250.1不配彎起鋼筋37.45不配彎起鋼筋-221-彎起鋼筋選擇-2B20-彎起點(diǎn)距支座邊緣距離-彎起上點(diǎn)處剪力設(shè)計(jì)值-是否需第二排彎起筋-,不需要(四) 進(jìn)行鋼筋布置和作材料圖(圖5-31)縱筋的彎起和截?cái)辔恢糜刹牧蠄D確定,故需按比例設(shè)計(jì)繪制彎矩圖和材料圖.A支座按計(jì)算可以不配彎筋,本例中仍將號(hào)鋼筋在A支座處彎起.1確定各縱筋承擔(dān)的彎矩跨中鋼筋4B25+2B20,由抗剪計(jì)算可知需彎起2B20,故可將跨中鋼筋分為兩種:

6、4B25伸入支座;2B20彎起.按它們的面積比例將正彎矩包絡(luò)圖用虛線分為兩部分,第一部分就是相應(yīng)鋼筋可承擔(dān)的彎矩,虛線與包絡(luò)圖的交點(diǎn)就是鋼筋強(qiáng)度的充分利用截面或不需要截面.支座負(fù)彎矩鋼筋2B22+2B20,其中2B20利用跨中的彎起鋼筋抵抗一部分負(fù)彎矩,2B22抵抗其余的負(fù)彎矩,編號(hào)為,兩部分鋼筋也按其面積比例將負(fù)彎矩包絡(luò)圖用虛線分成兩部分.在排列鋼筋時(shí),應(yīng)將伸入支座的跨中鋼筋、最后截?cái)嗟呢?fù)彎矩鋼筋(或不截?cái)嗟呢?fù)彎矩鋼筋)排在相應(yīng)彎矩包絡(luò)圖內(nèi)的最長(zhǎng)區(qū)段內(nèi),然后再排列彎起點(diǎn)離支座距離最近(負(fù)彎矩鋼筋為最遠(yuǎn))的彎起鋼筋、離支座較遠(yuǎn)截面截?cái)嗟呢?fù)彎矩鋼筋.2確定彎起鋼筋的彎起位置由抗剪計(jì)算確定的彎起鋼

7、筋位置作材料圖.顯然,號(hào)筋的材料圖全部覆蓋相應(yīng)彎矩圖,且彎起點(diǎn)離它的強(qiáng)度充分利用截面的距離都大于.故它滿足抗剪、正截面抗彎、斜截面抗彎的三項(xiàng)要求.若不需要彎起鋼筋抗剪而僅需要彎起鋼筋彎起后抵抗負(fù)彎矩時(shí),只需要滿足后兩項(xiàng)要求(材料圖覆蓋彎矩圖、彎起點(diǎn)離開(kāi)其鋼筋充分利用截面距離).3確定縱筋截?cái)辔恢锰?hào)筋的理論截?cái)辔恢镁褪前凑孛媸軓澇休d力計(jì)算不需要該鋼筋的截面(圖中D處),從該處向外的延伸長(zhǎng)度應(yīng)不小于,且不小于;同時(shí),從該鋼筋強(qiáng)度充分利用截面(圖中C處)的延伸長(zhǎng)度應(yīng)不小于.根據(jù)材料圖,可知其實(shí)際截?cái)辔恢糜沙叽缈刂?號(hào)筋的理論截?cái)帱c(diǎn)是圖中的E和F,其中;.根據(jù)材料圖,該筋的左端截?cái)辔恢糜煽刂?(五)

8、 繪梁的配筋圖梁的配筋圖包括縱斷面圖、橫斷面圖及單根鋼筋圖(對(duì)簡(jiǎn)單鋼筋,可只畫(huà)縱斷面圖或橫斷面圖).縱斷面圖表示各鋼筋沿梁長(zhǎng)方向的布置情形,橫斷面圖表示鋼筋在同一截面內(nèi)的位置.1按比例畫(huà)出梁的縱斷面和橫斷面縱、橫斷面可用不同比例.當(dāng)梁的縱橫向斷面尺寸相差懸殊時(shí),在同一縱斷面圖中,縱橫向可選用不同比例.2畫(huà)出每種規(guī)格鋼筋在縱、橫斷面上的位置并進(jìn)行編號(hào)(鋼筋的直徑、強(qiáng)度、外形尺寸完全相同時(shí),用同一編號(hào))直鋼筋4B25全部伸入支座,伸入支座的錨固長(zhǎng)度.考慮到施工方便,伸入A支座長(zhǎng)度取;伸入B支座長(zhǎng)度取.故該鋼筋總長(zhǎng).彎起鋼筋2B20根據(jù)作材料圖后確定的位置,在A支座附近彎上后錨固于受壓區(qū),應(yīng)使其水平長(zhǎng)度,實(shí)際取;在B支座左側(cè)彎起后,穿過(guò)支座伸至其端部后下彎.該鋼筋斜彎段的水平投影長(zhǎng)度(彎起角度,該長(zhǎng)度即為梁高減去2倍混凝土保護(hù)層厚度),則號(hào)筋的各段長(zhǎng)度和總長(zhǎng)度即可確定.負(fù)彎矩鋼筋2B22左端的實(shí)際截?cái)辔恢脼檎孛媸軓澇休d力計(jì)算不需要該鋼筋的截面之外.同時(shí),從該鋼筋強(qiáng)度充分利用截面延伸的長(zhǎng)度為,大于.右端向下彎折.該筋同時(shí)兼作梁的架立鋼筋.AB跨內(nèi)的架立鋼筋可選2A12,左端伸入支座內(nèi)處,右端與號(hào)筋搭接,搭接長(zhǎng)