伸臂梁設(shè)計實例

1、例5-3 伸臂梁設(shè)計實例本例綜合運用前述受彎構(gòu)件承載力的計算和構(gòu)造知識，對一教室簡支樓面的鋼筋混凝土伸臂梁進行設(shè)計，使初學(xué)者對梁的設(shè)計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)計打下基礎(chǔ)。（一） 設(shè)計條件某支承在370厚磚墻上的鋼筋混凝土伸臂梁，其跨度，伸臂長度，由樓面?zhèn)鱽淼暮奢d標準值（未包含梁自重），活荷載標準值，（圖5-28）。采用強度等級為C25的混凝土，縱向受力鋼筋為HRB335級，箍筋和構(gòu)造鋼筋為HPB300級。設(shè)計使用年限為50年，環(huán)境類別為一類。試設(shè)計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截面尺寸選擇

2、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荷載計算梁自重標準值（包括梁側(cè)15厚粉刷重）：則梁的恒載設(shè)計值當(dāng)考慮懸臂的恒載對求AB跨正彎矩有利時，取，則此時的懸臂恒載設(shè)計值為活荷載的設(shè)計值為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，計算簡圖如圖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，應(yīng)將圖b和圖c荷載下的彎矩疊加。求支座B的最大負彎矩和AB跨的最小正彎矩時，應(yīng)將圖a和圖d荷載下的彎矩

3、疊加。求A支座的最大剪力時，應(yīng)將圖b和圖c荷載下的剪力圖疊加。圖5-30中畫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截面所在位置，可作為設(shè)計和配筋的依據(jù)。（三） 配筋計算1已知條件混凝土強度等級C25，；HRB335級鋼筋，；HPB300級鋼筋，。2截面尺寸驗算剪切破壞發(fā)生在支座邊緣。所以，抗剪計算時按支座邊緣的剪力設(shè)計值取值。沿梁全長的剪力設(shè)計值的最大值在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?。ㄊ强缰袕澗氐?0.48%），可按單排配筋，令，則。

4、按同樣的計算步驟，可得選用2B20+2B22,。選擇支座鋼筋和跨中鋼筋時，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題?，F(xiàn)在選擇是考慮到2B20的彎起（若選2B25+2B16,，則考慮2B25的彎起）。4腹筋計算各支座邊緣的剪力設(shè)計值已示于圖5-30。（1） 可否按構(gòu)造配箍需按計算配箍。（2） 箍筋計算方案一：僅考慮箍筋抗剪，并沿梁全長配同一規(guī)格箍筋，則。由有選用雙肢箍（）A8（），有實選A8130，滿足計算要求。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支座負彎矩；BC段仍配雙肢箍。計算過程列表進行（表5-5）。表5

5、-5 腹筋計算表截 面 位 置A支座B支座左B支座右剪力設(shè)計值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-彎起點距支座邊緣距離-彎起上點處剪力設(shè)計值-是否需第二排彎起筋-，不需要（四） 進行鋼筋布置和作材料圖（圖5-31）縱筋的彎起和截斷位置由材料圖確定，故需按比例設(shè)計繪制彎矩圖和材料圖。A支座按計算可以不配彎筋，本例中仍將號鋼筋在A支座處彎起。1確定各縱筋承擔(dān)的彎矩跨中鋼筋4B25+2B20，由抗剪計算可知需彎起2B20，故可將跨中鋼筋分為兩種：4B2

6、5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)圖的交點就是鋼筋強度的充分利用截面或不需要截面。支座負彎矩鋼筋2B22+2B20，其中2B20利用跨中的彎起鋼筋抵抗一部分負彎矩，2B22抵抗其余的負彎矩，編號為，兩部分鋼筋也按其面積比例將負彎矩包絡(luò)圖用虛線分成兩部分。在排列鋼筋時，應(yīng)將伸入支座的跨中鋼筋、最后截斷的負彎矩鋼筋（或不截斷的負彎矩鋼筋）排在相應(yīng)彎矩包絡(luò)圖內(nèi)的最長區(qū)段內(nèi)，然后再排列彎起點離支座距離最近（負彎矩鋼筋為最遠）的彎起鋼筋、離支座較遠截面截斷的負彎矩鋼筋。2確定彎起鋼筋的彎起位置由抗剪計算確定的彎起鋼筋位置

7、作材料圖。顯然，號筋的材料圖全部覆蓋相應(yīng)彎矩圖，且彎起點離它的強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彎矩時，只需要滿足后兩項要求（材料圖覆蓋彎矩圖、彎起點離開其鋼筋充分利用截面距離）。3確定縱筋截斷位置號筋的理論截斷位置就是按正截面受彎承載力計算不需要該鋼筋的截面（圖中D處），從該處向外的延伸長度應(yīng)不小于，且不小于；同時，從該鋼筋強度充分利用截面（圖中C處）的延伸長度應(yīng)不小于。根據(jù)材料圖，可知其實際截斷位置由尺寸控制。號筋的理論截斷點是圖中的E和F，其中；。根據(jù)材料圖，該筋的左端截斷位置由控制。（五） 繪梁

8、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（對簡單鋼筋，可只畫縱斷面圖或橫斷面圖）?？v斷面圖表示各鋼筋沿梁長方向的布置情形，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，在同一縱斷面圖中，縱橫向可選用不同比例。2畫出每種規(guī)格鋼筋在縱、橫斷面上的位置并進行編號（鋼筋的直徑、強度、外形尺寸完全相同時，用同一編號）直鋼筋4B25全部伸入支座，伸入支座的錨固長度?？紤]到施工方便，伸入A支座長度?。簧烊隑支座長度取。故該鋼筋總長。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)使其水平長度，實際?。辉贐支座左側(cè)彎起后，穿過支座伸至其端部后下彎。該鋼筋斜彎段的水平投影長度（彎起角度，該長度即為梁高減去2倍混凝土保護層厚度），則號筋的各段長度和總長度即可確定。負彎矩鋼筋2B22左端的實際截斷位置為正截面受彎承載力計算不需要該鋼筋的截面之外。同時，從該鋼筋強度充分利用截面延伸的長度為，大于。右端向下彎折。該筋同時兼作梁的架立鋼筋。AB跨內(nèi)的架立鋼筋可選2A12，左端伸入支座內(nèi)處，右端與號筋搭接，搭接長