混凝土结构设计原理课程设计报告说明书.doc

-课程设计说明书课程设计名称： 混凝土构造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. z.-格式说明打印版格式，手写版不做要求1任务书三项的容用小四号宋体，1.5倍行距。2目录黑体，四号，居中，中间空四格，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体，图名和表名分别置于图的下和表的上，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：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。. z.-课程设计任务书一、课程设计的任务和根本要求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/m， 梁支承情况如以下图。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，要求对梁进展配筋计算，并布置钢筋。最后进展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q1kq2kL1L2b*h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56513062h=(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、设计说明书容及要求(1)梁的力(M、V)计算，绘制力图和力包络图；(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) 构造图一，包括纵断面图和横断面图构造图采用1号图纸，构造图须包含承载能力图二、进度安排 2021年12月3日发题12021年12月16日-2021年12月19日 截面尺寸和力计算22021年12月20日-2021年12月21日 正截面承载能力能力计算32021年12月22日-2021年12月23日 斜截面承载能力计算并截面校核42021年12月24日-2021年12月25日主梁裂缝宽度、挠度验算52021年12月26日-2021年12月28日 书写设计计算说明书，绘制施工图62021年12月29日组织辩论和交课程设计说明书三、参考资料或参考文献1 "混凝土构造设计规"GB50010-20212东南大学等，"混凝土构造上混凝土构造设计原理"(第五版3蒲生."混凝土构造设计原理"第四版.高等教育，20214龙驭球,包世华."构造力学"上册第三版.高等教育，20215卢传贤."土木工程制图"第四版.，2021本科生课程设计成绩评定表*专业班级*课程设计题目：课程设计辩论记录：手写成绩评定依据：工程得分比例考勤记录设计结果报告撰写辩论成绩备注：成绩评定依据的工程容和工程分值比例可以由教师按指导的专业进展调整，但成绩评定依据的工程数不得少于3项。最终评定成绩： 指导教师签名： 年 月 日. z.-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*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×(0.25×0.6)×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 梁的力和力包络图 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计算力(截面法)(a)+(b)(a) 作用下：MA1=0，即YB1L1+gL1+L22/2=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=286.35+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，所以设在沿梁长度向*处的剪力V=0，则由M(*)=VA*(g+q1)*2/2,对其求一阶导M'(*)=V*=VA(g+q1)* 当V=0时，在D点，有M取得最大值，即V(*)=VA(g+q1)* =0时，M取得最大值则AB段中的最大的弯矩M：当*=2982mm时有Mma* Q图 M图(a)+(c)(c)作用下：MA3=0，YB3L1q2L2L1+L2/2=0得YB3=212.6kN Y=0 ， 得YA3=-151.4kNa+c作用下的剪力：VA=YA1+YA3=13.3-151.4=-.1kNVB左=YA1+YA3gL1=-.130=-168.1kNVB右=(g+q2)L2=5+182×2=374kNMB=g+q2)L22/2=5+182)22/2=374kN.m Q图 M图(a)+(d)(d)作用下：MA4=0，YB4L1q2L2L1+L2/2q1L12/2=0得YB4=697.7kNY=0 ，得YA4=212.3kNa+d作用下的剪力：VA=YA1+YA4=13.3+212.3=225.6kNVB左=YA1+YA4(g+q1)L1=225.65+916=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*=2350mm时有Mma* Q图 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 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，Vma*=289.7kNhw/b=560/300=1.87<4 ，属于一般梁0.25fcbh0=0.25×11.9×300×560=499.8kN > Vma*=289.7kN，故截面尺寸满足要求；3.3 纵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Mma*=427kNm<=0.55>0.15%bh=270mm2选用222+228，AS=760+1232=1992mm2(2) 支座截面Mma*=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箍筋计算案一：仅考虑箍筋抗剪，并沿梁全长配同规格的箍筋，则V=289.7kN 由 得： 选用双肢箍n=28ASV1=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。 案二：配置箍筋和弯起钢筋共同抗剪。在AB段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 进展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局部，每一局部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局部负弯矩，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最长区段，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。假设不需要弯起钢筋抗剪而仅需要弯起钢筋后抵抗弯起负弯矩时，只需满足后两项要求。 5 裂缝验算混凝土等级为C35，ftk=1.78N/mm2 该构件允出现裂缝，按三级抗裂计算，查课本附表17可知 在中间支座边缘处 Mk=426.9kN.m 钢筋应力为 有效配筋率 裂缝纵向受拉钢筋应变不均匀系数 换算钢筋直径 所以满足抗裂要求6 挠度验算混凝土等级为C25，查附表3知Ec=2.80×104N/mm2 1短期刚度BS 2挠度增大系数 当,=0时，取=2.0 3受弯构件的刚度B 4跨中挠度因此符合要求。 j. z.-. z.