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混凝土及砌体结构计算题

例题4-3已知梁截面尺寸b×h=250×500mm,混凝土强度等级为C25(fcm=13.5N/mm2),钢筋用Ⅱ级钢(fy=fy′=310N/mm2)。若梁承受的弯矩设计值为M=240kN·m,求受压钢筋面积As′和受拉钢筋面积As。
【解】1.验算是否需要采用双筋截面
因弯矩设值较大,预计钢筋需排成两排,故h0=h-as=500-60=440mm。根据单筋矩形截面所能承担的最大弯矩为
3.求x
x=fyAs/(fcmb)=310×804/(11×250)=90.6mm
4.验算适用条件
ξ=x/h0=0.175<ξb=0.614
5.求M:
M=fcmbx(h0-x/2)=11×250×90.6×(517-90.6/2)=117.5kN·m
此梁能承受的最大弯矩设计值M=117.5kN·m。
【解】.判别T形截面类型
假设受拉钢筋布置成两排,取
ho=700-60=640mm
属于第二类T形截面。
2.求M2,As2
3.求M1,As
1M1=M-M2=504000-229680=274320 N·m
4.求As
As=As1+As2=1562.33+1277.42=2839.75mm2
选用6Φ25(As=2945mm2)
【解】1.充分发挥受压钢筋作用
2.求As1
3.受拉钢筋总面积
As=As1+As2=1412.04+603=2015.04mm2
选用5Φ20+2Φ18(As=1570+509=2079mm2)
例题4-5已知梁截面尺寸为b=300mm,h=700mm,bf=600mm,hf=120mm,混凝土强度等级为C20,采用Ⅱ级钢筋,截面承受弯矩设计值M=50.4×104N·m,试求纵向受拉钢筋截面面积As。
h=(1/10~1/16)l=(1/10~1/16)×6000=600~375mm
取h=500mm
b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)×500=250~166.7mm
取b=200mm
3.内力计算
取自重和活荷载的荷载分项系数为1.2和1.4,混凝土标准容重为25kN/m3,则作用在梁上的总均布荷载为
q=1.4×14+1.2×0.2×0.5×25=22.6kN/m
梁跨中最大弯矩设计值
M=ql2/8=1/8×22.6×6.0×6.0=101.7kN·m
4.配筋计算
初步估计为单排钢筋
h0=h-aS=500-35=465mm
由基本公式,可得
fcmbx=fyAs11×200×x=310×As
M=fcmbx(h0-x/2) 101.7×106=11×200×x(465-x/2)
例题4-2已知一钢筋混凝土简支截面梁的截面尺寸b=250mm,h=550mm,混凝土强度等级为C25,钢筋为Ⅱ级钢,截面配有4Φ16(As=804mm2)钢筋,求此梁所承受的最大弯矩设计值M。
【解】1.由附表1和附表3查得
fcm=13.5N/mm2,fy=310N/mm2
2.计算截面的有效高度
h0=h-αs=550-(25+8)=517mm
ρsv,min=0.02fc/fy=0.095%<0.296%(满足)
5)既配箍筋又配弯筋
先按构造要求选定箍筋,选用双肢φ6@200mm,则
Vc≤0.07fcbh0+1.5fyvh0nAsv1/s +0.8fyAsbsinαs
151200=65100+1.5×210×2×28.3×465/200+0.8×310×Asb×sin45ο
As=255mm2弯起1Φ22(As=380mm2)(满足)
此外,对受拉边弯起钢筋起弯点截面(CJ),也应作斜截面承载力计算。V1=117600>Vcs=65100+41452=106552N
所以,此斜截面承载力是不够的,应选用双肢φ6@150mm,再验算:V1=117600<Vcs=65100+1.5×210×2×28.3×465/150=120370N。(满足)
支座边缘处截面
V=1/2×70×4.32=151.2kN
2)验算截面条件
hw=h0=465mm
hw/b=465/200=2.325<4
验算:
V=151200N<0.25fcbh0=0.25×10×200×465=232500N
符合要求。
3)验算是否需要按计算配置箍筋
0.07fcbh0=0.07×10×200×465=65100N<151200N
例题4-1已知一根钢筋混凝土简支梁,计算跨度l=6.0m,承受均布活荷载标准值14kN/m(不包括梁自重),试确定梁的截面尺寸和配筋。
【解】:1.选择材料
本例受拉钢筋选用Ⅱ级钢筋,混凝土强度等级选用C20。查附表1和附表3得fcm=11N/mm2,fy=310N/mm2。
2.假定截面尺寸
按构件的高跨比估计
说明需要采用双筋截面。
2.为了使总用钢量最小,令x=ξb
h0=0.544×440=239mm则
3.实际选用钢筋量
受压钢筋2Φ14(As′=308mm2)
受拉钢筋2Φ18+6Φ20(As=2393mm2)
例题4-4已知数据同例题4-3,但在受压区已配置3Φ16(As′=603mm2),fy=fy′,求受拉钢筋面积As。
故需要按计算配置箍筋。
4)只配箍筋而不用弯起钢筋
V≤0.07fcbh0+1.5fyvh0nAsv1/s
151200=65100+1.5×210×465×nAsv1/s
故nAsv1/s=0.588mm2/mm
选用双肢箍筋φ8@170mm,则
nAsv1/s=0.5917>0.588(满足)
配箍率为:ρsv=nAsv1/(bs)=0.296%
解出
x=113.2mm As=803.3mm2
选用4Φ16(As=804mm2)
钢筋净间距=[200-2×25-4×16]/3=28.7mm>25mm
5.验算适用条件
a)x=113.2mm<ξbh0=0.544×465=253mm
b)ρ=804/(200×465)=0.86%>ρmin=0.15%
满足适用条件。
例题5-1如图所示,某钢筋混凝土矩形截面简支梁,两端搁置在厚240mm的砖墙上,净跨为4.32m,承受均布荷载设计值70KN/m(包括自重),混凝土强度等级用C20(fc=10N/mm2),箍筋用Ⅰ级钢筋(fyv=210N/mm2),纵筋用Ⅱ级钢筋(fy=310N/mm2)。
求箍筋或弯筋的数量。
【解】1)求剪力设计值
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