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建筑结构计算题


[例 4-7] 已知一 T 形截面梁截面尺寸 b'f=600mm、h'f=120mm、b=250mm、h=650mm,
混凝土强度等级 C20,采用 HRB335 钢筋,梁所承受的弯矩设计值 M=426kN·m。 试求所需受拉钢筋截面面积 As。
[解]
(1) 已知条件 混凝土强度等级 C20,α1=1.0,fc=9.6N/mm2 ;HRB335 级钢筋
例图 4-1(a)、(b)、(c)
[解]
(1)计算单元选取及截面有效高度计算
内廊虽然很长,但板的厚度和板上的荷载都相等,因此只需计算单位宽
度板带的配筋,其余板带均按此板带配筋。取出 1m 宽板带计算,取板厚 h=80mm
(例图 4-16b),一般板的保护层厚 15mm,取 as=20mm,则 h0=h-as=80-20=60mm. (2)求计算跨度
gk=0.66 kN/m +2.0kN/m +0.204 kN/m =2.864kN/m 活荷载标准值:
qk =2.0kN/m 恒荷载的分项系数γG =1.2,活荷载分项系数γG =1.4。 恒载设计值:g=γGgk =1.2×2.864kN/m=3.432kN/m 活荷载设计值: q=γGqk =1.4×2.0kN/m=2.80kN/m (4)求最大弯矩设计值 M(例图 4-16c)
单跨板的计算跨度等于板的净跨加板的厚度。因此有
(3)荷载设计值
l0=ln+h=2260+80=2340mm
恒载标准值:
水磨石地面
0.03m2 ×
22KN/m3 =0.66kN/m
钢筋混凝土板自重
(重力密度为 25kN/m3)
0.08m2×
25KN/m3 =2.0kN/m
白灰砂浆粉刷
0.012m2×
17KN/m3 =0.204kN/m
[例 4-1] 某宿舍的内廊为现浇简支在砖墙上的钢混凝土平板(例图 4-1a),
板上作用的均布活荷载标准值为 qk=2kN/m2。水磨石地面及细石混凝土垫层共 30mm 厚(重度为 22kN/m3),板底粉刷白灰砂浆 12mm 厚(重度为 17kN/m3)。混 凝土强度等级选用 C25,纵向受拉钢筋采用 HPB235 热轧钢筋。试确定板厚度和 受拉钢筋截面面积。
(5)查钢筋和混凝土强度设计值
由附表 2,表 4-2 和附表 3 查得:
(6)求 x 及 As 值
C25 混凝土:fc=11.9N/mm2,α1=1.0 HPB235 钢筋:fy=210N/mm2
由式(4-9a)和式(4-8)得:
(7)验算适用条件
(8)选用钢筋及绘配筋图 选用φ8@140mm(As=359mm2),配筋见例图 4-1d。
联立求解上述二式,得 x=133mm,As=1268mm2
(3)适用条件验算 1.验算条件式(4-10) 本例中的配筋率为
2.验算条件式(4-11)
由表 4-4 查得 ,而本题实际的相对受压区高度为:
因此,两项适用条件均能满足,可以根据计算结果选用钢筋的直径和根 数。本题选用 2 25+1 22,As=1362mm2。
满足。
[例 4-5]某库房一楼面大梁截面尺寸 b×h=250mm×600mm,混凝土的强度等级
为 C20,用 HPB235 钢筋配筋,截面承受的弯矩设计值 M=4.0×108N·mm,当上述 基本条件不能改变时,求截面所需受力钢筋截面面积。
[解]
(1) 判别是否需要设计成双筋截面 查附表和表 4-2 得 α1=1.0,fc=9.6N/mm2,fy=210N/mm2 查计算用表 1 和计算用表 2 ξb=0.614,αs=0.4255 b=250mm,h0=600-70=530mm(两排布置)。 单筋矩形截面能够承受的最大弯矩为:
故不需要第二排弯起钢筋。其配筋如例图 5-2b 所示。
[例 5-2] 某钢筋混凝土矩形截面简支梁承受荷载设计值如例图 5-3 所示。其中 集中荷载 F=92kN,均布荷载 g+q=7.5kN/m(包括自重)。梁截面尺寸 b×h=250mm ×600mm,配有纵筋 4 25,混凝土强度等级为 C25,箍筋为 I 级钢筋,试求所 需箍筋数量并绘配筋图。
[例 4-8] 已知一 T 形截面梁(例图 4-8)的截面尺寸 h=700mm、 b=250mm、
h'f=100mm、b'f=600mm,截面配有受拉钢筋 8 22(As=3041mm2),混凝土强 度等级 C30,梁截面的最大弯矩设计值 M=500kN·m。试校核该梁是否安全?
[解]
(1) 已知条件 混凝土强度等级 C30,α1=1.0,fc=14.3N/mm2 ;HRB400 钢筋,
fy=360N/mm2,ξb=0.518,αs=60mm, h0=700mm-60mm=640mm (2) 判别截面类 fyAs=360N/mm2×3041mm2=1094760N>α1fcb'fh'f=14.3N/mm2×600mm×100mm=858000N
属第二类形截面。 (3) 计算 x
4.计算极限弯矩 Mu
例图 5-3 [解] 1.已知条件
混凝土 C25:fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2 HPB235 钢箍:fyv=210N/mm2 取 as=40mm,h0=h-as=600-40=560mm 2.计算剪力设计值
集中荷载对支座截面产生剪力 VF=92kN,则有 92/113.56=81%> 75%,故对该矩形截面简支梁应考虑剪跨比的影响, a=1875+120=1995mm。
截面尺寸满足要求。 3.验算可否按构造配箍筋
应按计算配置腹筋,且应验算ρsv≥ρsv,min。 4.腹筋计算
配置腹筋有两种办法:一种是只配箍筋,另一种是配置箍筋兼配弯 起钢筋;一般都是优先选择箍筋。下面分述两种方法,以便于读者 掌握。 (1)仅配箍筋:
选用双肢箍筋φ8@130,则
满足计算要求及表 5-2、5-3 的构造要求。 也可这样计算:选用双肢箍φ8,则 Asv1=50.3mm2,可求得:

,根据构造要求,先假定柱截面尺寸为 300mm×300mm,计
算长度 l0,按表 3-1 规定得:

确定 :由 l0/b=4800/300=16,查表 3-1 得

计算 :由式(3-3)
可得
,满足最小配筋率的要求。 选用 (As=1256mm2),箍筋按构造要求可取φ6@300。
[例 7பைடு நூலகம்1] 某钢筋混凝土柱,截面尺寸 b×h=300×500mm,柱计算长度 l0=6m,
例[4-6]某梁截面尺寸 b×h=250mm×500mm,M=2.0×108N·mm 受压区预先已经
配好 HRB335 级受压钢筋 2 20(A's=628mm2),若受拉钢筋也采用 HRB335 级钢筋 配筋,混凝土的强度等级为 C30,求截面所需配置的受拉钢筋截面面积 As。
[解]
(1) 求受压区高度 x 假定受拉钢筋和受压钢筋按一排布置,则 as=a's=35mm,
fy=300N/mm2,ξb=0.550。 考虑布置两排钢筋,as=80mm,ho=h-as=650mm-80mm=570mm。
(2) 判别截面类型
属第二类 T 形截面。 (3) 计算 x
由式(4-52)得
(4) 计算 As 将 x 代入式(4-51)得
(5) 选用钢筋及绘配筋图 选用 6 25(As=2945mm2),配筋见例图 4-7。
[解]
(1) 求 x 由附表 2、附表 3 和表 4-2 查得 fc=11.9N/mm2,α1=1.0 fc=210N/mm2 h0=h-c-d/2=60mm-15mm-8/2mm=41mm b=480mm,As=201mm2 由式(4-8)求得受压区计算高度为
(2) 求 Mu
3.判别截面承载力是否满足
[例 4-3] 某宿舍一预制钢筋混凝土走道板,计算跨长 l0=1820mm,板宽 480mm,
板厚 60mm,混凝土的强度等级为 C25,受拉区配有 4 根直径为 8mm 的 HPB235 钢 筋,当使用荷载及板自重在跨中产生的弯矩最大设计值为 M=910000N·mm 时, 试验算该截面的承载力是否足够?
因此应将截面设计成双筋矩形截面。 (2) 计算所需受拉和受压纵向受力钢筋截面面积
设受压钢筋按一排布置,则 a's=40mm 。由式(4-34)得:
由式(4-35)得:
钢筋的选用情况为: 受拉钢筋 8Φ28 As=4926mm2 受压钢筋 4Φ20 A's=1256mm2 截面的配筋情况如例图 4-5 所示。
3.复核截面尺寸
截面尺寸符合要求。 4.可否按构造配箍
应按计算配箍。 5.箍筋数量计算
由表 5-3 选用箍筋直径为φ6 的双肢钢筋,Asv=2×28.3=57mm2; 由式(5-8)可得所需箍筋间距为:
选 s=150mm,符合表 5-2 的要求。 6.最小配箍率验算
满足要求。箍筋沿梁全长均匀配置,梁配筋如例图 5-4 所示。
轴向力设计值 N=1300kN,弯矩设计值 M=253kN·m。采用混凝土强度等级为 C20, 纵向受力钢筋采用 HRB335 级,求所需配置的 A's 及 As 。
例图 5-1 [解] 取 as=35mm, h0=h- as=500-35=465mm 1.计算截面的确定和剪力设计值计算
支座边缘处剪力最大,故应选择该截面进行抗剪配筋计算。γG=1.2, γQ=1.4,该截面的剪力设计值为:
2.复核梁截面尺寸 hw=h0=465mm hw/b=465/200=2.3<4,属一般梁。
h0=h-as=500-35=465mm。 f'y=300N/mm2,ξb=0.550
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