混凝土课后答案第4章

4-1、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b × h= 250mm×500mm ,混泥土强度等级C25, HRB335级钢筋,弯矩设计值M=125KN·m ,试计算受拉钢筋截面面积,并绘制配筋图。 『解』

(1)先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm h 0=h—a s =500—35=465mm

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

M

125⨯10

6

αs =α1f c bh 02=250⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.1943

查附表4—1得ξ=0.2177

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.2177⨯250⨯465⨯

300

=1004mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯250⨯500=250mm 2

选用

418,A S =1017mm ,一排可以布置的下,因此不要必修改h 0 (3)绘配筋图:

2

4-2、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b ×h= 200mm ×

500mm ,弯矩设计值M=120KN·m ,混泥土强度等级C25,试计算下列三种情况纵三向受力钢筋截面面积As :(1)当选用HPB235级钢筋时,(2)改用HRB335钢筋时;(3)M=180KN·m 时。最后,对三种结果进行比较分析。 『解』

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =500—35=465mm

s

(1)当选用HPB235钢筋时:

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

M

120⨯10

6

αs =α1f c bh 02=200⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.2330

所需纵筋面积A S :

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.2330⨯200⨯465⨯

200

=1419mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯200⨯500=200mm 2

(2)当选用HRB335钢筋时:

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

M

120⨯10

6

αs =α1f c bh 02=200⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.2330

查附表4—1得ξ=0.2692

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.2330⨯200⨯465⨯

300

=993mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯200⨯500=200mm 2

(3)当选用HPB235钢筋M=180 kN·m 时:

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

M

180⨯10

6

αs =α1f c bh 02=200⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.350

查附表4—1得ξ=0.4523

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.4523⨯200⨯465⨯

210

=2384mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯200⨯500=200mm 2

(4)当选用HRB335钢筋M=180 kN·m 时:

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

M

180⨯10

6

αs =α1f c bh 02=200⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.350

所需纵筋面积A S :

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.4523⨯200⨯465⨯

300

=1669mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯200⨯500=200mm 2

(5)分析:

当选用高级别钢筋时,

f y

增大,可减少A S ;

当弯矩增大时,A S 也增大。

4-3、某大楼中间走廊单跨简支板(图4-50),计算跨度l =2.18m ,承受均布荷载设计值g+q=6KN/m( 包括自重) ,混泥土强度等级为C20, HPB235级钢筋,试确定现浇板的厚度h 及所需受拉钢筋截面面积As ,选配钢筋,并画钢筋配置图。计算时,取b = 1.0m ,a s = 25mm。

『解』

(1)设板厚为60mm ,a s =25mm

则 h 0=h—a s =60—25=35mm

1

20

1

2

最大弯矩 M=8(g+q)l =8×6×2.18=3.56 kN·m 查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6 N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

受压区高度x :

x =h 0〔1

=13mm

(2)求受拉钢筋面积A S

α1f c bx

A S =

1.0⨯9.6⨯1000⨯13

f y

=

210

=594mm

2

A S ≥ρm in bh=0.236%⨯1000⨯60=141.6mm 2

x

13

ξ=h 0=35=0.371

2

选用8@80mm, A S =629mm (3)绘配筋图:

4-4、一钢筋混泥土矩形梁,承受弯矩设计值M=160KN·m ,混泥土强度等级为C25, HPB235级钢筋,试按正截面承载力要求确定截面尺寸及配筋。 『解』

(1)设b=250mm, h=500mm

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =500—35=465mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

M

160⨯10

6

αs =α1f c bh 02=250⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.249

查附表4—1得ξ=0.2915

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.2915⨯250⨯465⨯

300

=1344mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯250⨯500=250mm 2

选用

2

20 + 2

22, A S =628 + 760=1388mm ,一排可以布置的下,因此不要必修改h 0

2

(3)绘配筋图:

4-5、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b × h= 200mm×500mm ,混泥土强度等级为C25, HRB335级钢筋(

2时是否安全? 『解』

(1)先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =500—35=465mm

s

18),As =509mm2,试计算梁截面上承受弯矩设计值M=80KN·m

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

受压区高度x :

f y A s

300⨯509

χ=α1f c b =11.9⨯200=64.16 mm

(2)所能承载的弯矩值

x

64.162

M u =α1f c b x (h 0-2)=11.9⨯200⨯64.14⨯(465-M u

)=66.11 kN·m

所以该配筋不安全。

4-6、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b × h= 250mm ×600mm ,配置4

25的

HRB335级钢筋分别选用C20、 C25、 C30 、C35、与 C40强度等级混泥土,试计算梁能承担的最大的最大弯矩设计值,并对计算结果进行分析。 『解』 (1)C20混凝土

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1964mm

2

A s f y

1964⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯565⨯9.6=0.543

M u =αs bh 0α1f c =0.396⨯200⨯5652⨯1.0⨯9.6=242.5 kN·m

2

(2)C25混凝土

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1964mm

2

A s f y

1964⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯565⨯11.9=0.438

M u =αs bh 0α1f c =0.396⨯200⨯5652⨯1.0⨯11.9=259.9kN·m

2

(3)C30混凝土

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1964mm

2

A s f y

1964⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯565⨯14.3=0.365

M u =αs bh 0α1f c =0.298⨯200⨯5652⨯1.0⨯14.3=272.5kN·m

2

(4)C35混凝土

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =16.7N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1964mm

2

A s f y

1964⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯565⨯16.7=0.312

M u =αs bh 0α1f c =0.263⨯200⨯5652⨯1.0⨯16.7=280.7kN·m

2

(5)C40混凝土

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =19.1N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1964mm

2

A s f y

1964⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯565⨯19.1=0.265

M u =αs bh 0α1f c =0.230⨯200⨯5652⨯1.0⨯19.1=280.5kN·m

2

(6)分析:

单纯提高混凝土等级不一定能提高梁的正截面承载能力!

4-7、计算表4-14所示钢筋混泥土矩形梁能承受的最大弯矩设计值,并对计算结果进行讨论。

『解』

(1) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =400—35=365mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

由题设的A S =1017mm

2

A s f y

1017⨯210

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯365⨯9.6=0.305

M u =αs bh 0α1f c =0.259⨯200⨯3652⨯1.0⨯9.6=66.13kN·m

2

(2) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =400—35=365mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

由题设的A S =1884mm

2

A s f y

1884⨯210

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯365⨯9.6=0.564

M u =αs bh 0α1f c =0.405⨯200⨯3652⨯1.0⨯9.6=103.54kN·m

2

(3) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =400—35=365mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1017mm

2

A s f y

1017⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯365⨯9.6=0.435

M u =αs bh 0α1f c =0.341⨯200⨯3652⨯1.0⨯9.6=87.25kN·m

2

(4) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =400—35=365mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

由题设的A S =1017mm

2

A s f y

1017⨯210

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯365⨯11.9=0.246

M u =αs bh 0α1f c =0.216⨯200⨯3652⨯1.0⨯11.9=68.41kN·m

2

(5) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =500—35=465mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

由题设的A S =1017mm

2

A s f y

1017⨯210

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯465⨯11.9=0.193

M u =αs bh 0α1f c =0.174⨯200⨯4652⨯1.0⨯11.9=89.74kN·m

2

(6) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =400—35=365mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

由题设的A S =1017mm

2

A s f y

1017⨯210

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯300⨯365⨯14.3=0.136

M u =αs bh 0α1f c =0.127⨯300⨯3652⨯1.0⨯14.3=72.43kN·m

2

(7)分析:

增加钢筋面积能较大的提高梁的正截面承载能力,如(2)的效果就比较明显;提高混凝土等级在一定程度上可以提高梁的正截面承载能力,但是效果并不明显;增大截面高度可以提高梁的正截面承载能力,如(5);增大截面宽度也可以提高梁的正截面承载能力,如(6);但是后几种都不如增加钢筋面积的效果明显。

4-8、一简支钢筋混泥土矩形梁(图4-51),承受均布荷载设计值g+q=15KKN·m, 距A

支座3m 处作用一集中力设计值F =15KN ,混泥土强度等级为C25, HRB335级钢筋,试

『解』

(1)由题设给的荷载由结构力学知识可以求的

R 'B

=41.25 kN

M c '=41.25⨯2.5-15⨯2.5⨯2

⨯2.5=56.25 kN·m

M 中

'=

(g+q)l 2=

⨯15⨯5.52

=56.72 kN·m

R ''B

=8.18 kN

M c ''=R ''B

⨯2.5=8.18⨯2.5=20.45 kN·m M 中

''= R ''

B ⨯2.5-F ⨯0.25=16.7kN·m

M c =M c '+M c ''=56.25+20.45=76.70kN·m M 中

=

M 中

'+

M 中

''=16.7+56.72=73.42kN·m

M c >M 中

所以取M c 为设计弯矩,

(2)初步设计梁截面为200mm ⨯400mm

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a s

=400—35=365mm

确定截面尺寸b ×h 和所需受拉钢筋截面面积As ,并绘制配筋图。

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

M

76.70⨯10

6

αs =α1f c bh 02=200⨯3652⨯1.0⨯11.9=0.242

查附表4—1得ξ=0.2817

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.2817⨯200⨯365⨯

300

=815.7mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯200⨯400=160mm 2

选用

216 + 2

18, A S =402 + 509=911mm ,一排可以布置的下,因此不要必修改h 0。

2

(4)绘配筋图:

4-9、一简支钢筋混泥土矩形梁(图4-51),b ×h=

250mm ×500mm ,承受均布荷载标准值qk=20KN/m,恒载设计值gk=2.25KN/m, HRB335级钢筋,混泥土强度等级为C25,梁内配有4

16钢筋。(荷载分项系数:均布活荷载γQ=1.4,

恒荷载γG=1.2,计算跨度L0=4960mm+240mm=5200mm)。试验算梁正截面是否安全? 『解』

(1)先计算梁跨中在荷载下 产生的弯矩:

荷载:

g+q=1.2⨯2.25-1.4⨯20=30.7 kN/m

M 中

2

=

(g+q)

2

l =⨯30.7⨯5.2=103.766 kN·m

(2)验算

416的配筋所能承载的弯矩:

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =500—35=465mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550 ,A S =804mm 2

A s f y

804⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯465⨯11.9=0.174

M u =αs bh 0α1f c =0.159⨯200⨯4652⨯1.0⨯11.9=62.95kN·m M u

2

所以该配筋不安全。

4-10、如图4-53所示雨蓬板,板厚h= 60mm,板面上于上有20mm 厚防水砂浆,板底摸20mm 厚混合砂浆,。板上活荷载标准值考虑500KN/m 。HPB235级钢筋,混泥土强度等级为C20。试求受拉钢筋截面面积As ,并绘制配筋图。 『解』

(1)求设计弯矩:

恒载:

20mm 厚防水沙浆:

0.02m ⨯20kN/m =0.4 kN/m 20mm 厚混合沙浆: 0.02m ⨯17kN/m kN/m

结构自重:0.06m ⨯25kN/m =1.5 kN/m 合计:G=0.4+0.34+1.5=2.24 kN/m 活载:Q=0.5 kN/m 取1m 长为计算单元,

则换算线荷载设计值:g=2.24 kN/m ⨯1.0m ⨯1.2=2.688 kN/m q=0.5 kN/m ⨯1.0m ⨯1.4=0.7kN/m

g+q=2.688

kN/m+0.7kN/m=3.388 kN/m

M A =12(g+q)l 2=⨯3.388⨯1.3852

22

2

2

3

2

2

3

3

2

2

=0.34

=3.249 kN·m

(2)配筋计算:

a s =20mm

h 0=h—a =60—20=40mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6 N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614 ,

M

3.249⨯10

6

αs =α1f c bh 02=1000⨯402⨯1.0⨯9.6=0.212

查附表4—1得ξ=0.2411

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯9.6

f y

=0.2411⨯1000⨯40⨯

2

210

=441mm

2

8@110配筋,A S =457mm

(3)绘配筋图:

4-11、如图4-54所示试验梁,截面尺寸b

× h= 120mm×250mm ,其混泥土的立方体抗压强度fcu=21.8N/mm , 配有2

2

2

16钢筋,钢

筋试件的实测屈服强度为fy=385N/mm 。试计算试验梁破坏时的荷载(应考虑自重)。

『解』

(1)先计算该配筋能承载的弯矩:

a s =35mm

h 0=h—a =250—35=215mm

s

由题设得:

α1=1.0 , f cu =21.8 N/mm 2 , f y =385N/mm 2 , A S =402mm 2

A s f y

402⨯385

ξ=α1bh 0f cu =1.0⨯120⨯215⨯21.8=0.275 αs =ξ(1-0.5ξ)=0.237

M u =αs bh 0α1f cu =0.237⨯120⨯2152⨯1.0⨯21.8=28.66kN·m

2

(2)计算由结构自重产生的弯矩:

自重线荷载:g=0.12⨯0.25⨯25=0.75 kN/m

M 1中

=8g l =8⨯0.75⨯3=

1

2

1

2

0.844 kN·m

(3)则试验加载的破坏荷载F :

M 2中

M

=M u -1中

=28.66kN·m -0.844 kN ·m

=27.816 kN·m

M 2中

=F⨯0.9m

M 2中0.9

27.816

则 F=

=

0.9

=30.91 kN

4-12、已知一矩形截面梁截面尺寸b ×h= 200mm×500mm ,弯矩设计值M=216KN·m ,混泥土强度等级为C30,在受压区配有

3As(HRB335级钢筋) 『解』

(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置a s =a s =60mm h 0=h—a s =500—60=440mm

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , f y '=300N/mm 2, ξb =0.550

'

20的受压钢筋。时计算受拉钢筋截面面积

受压区高度x :

x =h

0-

=440

-

=97.0mm

又120mm=2a s '

f y 'A s '+α1f c bx

300⨯942+14.3⨯200⨯97.0

A S =

f y

=

2

300

=1867mm

2

620 ,A S =1884mm

(3) 绘配筋图:

4-13、已知一矩形截面梁截面尺寸b ×h= 200mm×500mm ,弯矩设计值M=216KN.m,混泥土强度等级

为C20,已配HRB335受拉钢筋

6

20,试复核该梁是否安全。若不 安全,则从新设计,

单不改变截面尺寸和混泥土强度等级(as= 70mm)。 『解』 (1)复核计算

a s =70mm

h 0=h—a =500—70=430mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550,

A s f y

1884⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯430⨯9.6=0.685>ξb =0.550

取ξ=ξb =0.550 αs =ξ(1-0.5ξ)=0.3987

M u =αs bh 0α1f c =0.3987⨯200⨯4302⨯1.0⨯9.6=141.56kN·m M u

2

不安全

(2)重新设计

采用双筋配筋,查表4—6得αsb =0.3988,

M -αsb bh 0α1f c

A s '=

2

6

f y '

=300N/mm ,αs '=70mm

2

216⨯10-0.3988⨯200⨯430⨯9.6

f y '(h 0-αs ')

=

300(430-70)

2

=1997mm

2

422+2

18 ,A s '=1520+509=2029mm

300⨯2029+1.0⨯9.6⨯200⨯0.55⨯430

f y 'A s '+α1f c b ξb h 0

A S =

f y

=

300

2

=3543mm

2

625+2

20 ,A S =2945+628=3573mm

绘配筋图:

b × h= 200mm ×450mm ,混泥土强度等级为C30, HRB335钢筋,配置2Φ12受压钢筋,

3

受的最的弯矩设计值M 。 『解』

(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置a s =a s =60mm

h 0=h—a =450—60=390mm, A S '=226mm 2, A S =2233mm 2

s

'

25+222受拉钢筋。试求该截面所能承

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , f y '=300N/mm 2, ξb =0.550

受压区高度x :

f y A s -f y 'A s '

300⨯2233-300⨯226

x =

α1f c b

=

1.0⨯14.3⨯200

=210.5mm

'

又120mm=2a s

(2) 最大弯矩设计值:

x

f '''

M u =y A S (h 0-a s )+α1f c b x (h 0-2)

210.5

=300⨯226⨯(390-60)+14.3⨯200⨯210.5⨯(390- =194 kN·m

2

)

4-15、 某连续梁中间支座截面尺寸b ×h =250mm ×650mm ,承受支座负弯矩设计值M=239.2kN·m ,混凝土强度等级C30,HRB335钢。现由跨中正弯矩计算的钢筋弯起

2

18

伸入制作承受负弯矩,试计算支座负弯矩所需钢筋截面面积As ,如果不考虑弯起钢筋的作用时,支座需要钢筋截面面积As 为多少? 『解』

(1) 假设受拉钢筋按一排布置a s =35mm

h 0=h—a =650—35=615mm, 2

s

2

18 , A S 2=509mm

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

(2)

不考虑弯起钢筋时的配筋面积A S 1:

M

239.2⨯10

6

2

2

αs =α1f c bh 0=250⨯615⨯1.0⨯14.3=0.177

查附表4—1得ξ=0.1963

α1f c

A S 1=ξbh 0

1.0⨯14.3

f y

=0.1963⨯250⨯615⨯

300

=1439mm

2

(3)

考虑弯起钢筋时的配筋面积A S :

2

A S =A S 1-A S 2=1439-509=930mm

4-16、某整体式肋梁楼盖的T 形截面主梁,翼缘计算宽度

h 'f

b 'f

=2200mm,b=300mm,

=80mm,选用混凝土强度等级C30,HRB335钢筋跨中截面承受最大弯矩设计值

M=275kN·m 。试确定该梁的高度h 和受拉钢筋截面面积As ,并绘配筋图。 『解』

(1)先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm ,h 取700mm

h 0=h—a =700—35=665mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

(2) 判别T 形类型:

h 'f

80

b 'h '

α1f c f f (h 0-2)=1.0⨯14.3⨯2200⨯80⨯(665-2)

=1573 kN·m>M u =275 kN·m 属第一类T 形 (3) 求受拉钢筋面积A S :

M

2

275⨯10

6

2'

αs =α1f c b f h 0=2200⨯665⨯1.0⨯14.3=0.020

查附表4—1得ξ=0.0202

α1f c

A S =ξb 'f h 0

1.0⨯14.3

f y

=0.0202⨯2200⨯665⨯

300

=1409mm

2

A S ≥ρm in bh=0.215%⨯300⨯700=452mm 2

2

18+2

25,A S =509+982=1491mm

2

(4) 绘配筋图:

4-17、某T 形截面梁翼缘计算宽度

b=250mm,h=600mm,

h 'f

b 'f

=500mm,

=100mm,混凝土强度等级C30,HRB335钢筋,承受弯矩设计值

M=256kN·m 。试求受拉钢筋截面面积,并绘配筋图。 『解』

〈一〉按房建方向设计

(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置a s =60mm

h 0=h—a =600—60=540mm,

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

(2) 判别T 形类型:

h 'f

b 'h '

α1f c f f (h 0-2)=1.0⨯14.3⨯500⨯100⨯(540-

1002)

=350 kN·m>M u =256 kN·m

属第一类T 形

(3) 求受拉钢筋面积A S :

M

2

256⨯10

6

2'

αs =α1f c b f h 0=500⨯540⨯1.0⨯14.3=0.1207

ξ=1

-

ξb =0.550

1.0⨯14.3

α1f c

A S =ξb 'f h 0

f y

=0.1310⨯500⨯540⨯

300

=1686mm

2

A S ≥ρm in bh=0.215%⨯250⨯600=323mm 2

选取

2

16+4

20的配筋,A S =402+1256=1658mm

2

(4) 绘配筋图:

〈二〉按路桥方向设计

(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置

a s =30+0.07h=30+0.07⨯600=72mm

h 0=h—a =600—72=528mm, γ0取1.0(大桥、中桥)

s

查附表10—1、10—2、表4—10得:

f cd =13.8N/mm 2 , f sd =280N/mm 2 , ξb =0.560

(2) 判别T 形类型:

h 'f

b 'h '

f cd f f (h 0-2)=1.0⨯13.8⨯500⨯100⨯(528-

1002)

=329.8 kN·m>γ0M u =256 kN·m

属第一类T 形

(3) 求受拉钢筋面积A S :

γ0M

1.0⨯256⨯10

6

2

f cd b 'f h 0500⨯5282⨯1.0⨯13.8αs ===0.130

查附表4—1得ξ=0.1398

α1f cd

A S =ξb 'f h 0

1.0⨯13.8

f sd

=0.1398⨯500⨯528⨯

280

=1819mm

2

A S ≥ρm in bh=0.189%⨯250⨯600=284mm 2

选取

2

20+5

18的配筋,A S =628+1272=1900mm

2

(4) 绘配筋图:

4-18、。某T 形截面梁,翼缘计算宽度b=200mm,h=600mm,配有

4

h 'f

b 'f

=1200mm,

=80mm,混凝土强度等级C25,

20受拉钢筋,承受弯矩设计值M=131kN·m 。试

复核梁截面是否安全。 『解』

(1) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm A S =1256mm 2 s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

(2) 判别T 形类型:

f y A S

=300⨯1256=376800N

b 'h '

α1f c f f =1.0⨯11.9⨯1200⨯80=1142400N

f y A S α1f c b 'f h 'f

(3) 验算截面承载力:

A s f y 1256⨯300

ξ=α1b 'f h 0f c =1.0⨯1200⨯565⨯11.9=0.047

ξ

M u =α1f c b 'f h 0ξ(1-2)=1.0⨯11.9⨯1200⨯5652⨯(1-20.0472) =209 kN·m

(4) 结论:安全

4-19、某T 形截面梁,翼缘计算宽度

a s =60mm,混凝土强度等级

C25 6

『解』

〈一〉按房建方向计算

(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置a s =60mm

h 0=h—a =600—60=540mm, A S =1884mm 2 s b 'f =400mm,b=200mm,h=600mm,h 'f =100mm,20,HRB335钢筋,试计算该梁能承受的最大弯矩M 。

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

(2) 判别T 形类型:

f y A S =300⨯1884=565200N

b 'h ' α1f c f f =1.0⨯11.9⨯400⨯100=476000N

f y A S α1f c b 'f h 'f > 属第二类T 形

(3) 截面承载力计算:

f y A s -α1f c (b 'f -b ) h 'f 300⨯1884-1.0⨯11.9⨯(400-200) ⨯100

x =α1f c b =1.0⨯11.9⨯200 =137mm

x 137

ξ=h 0=540=0.254

h 'f x

b 'h ' M u =α1f c (f -b) f (h 0-2)+α1f c b x (h 0-2)

100137

2) ⨯(540- =1.0⨯11.9⨯100⨯(400-200)2)+1.0⨯11.9⨯200⨯137⨯(540-

=270 kN·m

〈二〉 按路桥方向计算

2(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置 a s =60mm A S =1884mm

h 0=h—a =600—72=528mm, γ0取1.0(大桥、中桥) s

查附表10—1、10—2、表4—10得: f cd =11.5N/mm 2 , f sd =280N/mm 2 , ξb =0.560

(2) 判别T 形类型:

f sd A S =280⨯1884=527520N

b 'h ' f cd f f =1.0⨯11.5⨯400⨯100=460000N

b 'h ' f sd A S >f cd f f 属第二类T 形

(3) 截面承载力计算:

f sd A s -f cd (b 'f -b ) h 'f 280⨯1884-11.5⨯(400-200) ⨯100

x =f cd b =11.5⨯200 =129.36mm

x 129.36

ξ=h 0=540=0.2395

h 'f

2

0ξb 'h ' M u =f cd (f -b) f (h 0-2)+f cd b ξh (1-2)

1000.2395

2⨯ =11.5⨯100⨯(400-200)(540-2)+11.5⨯200⨯0.2395⨯540(1-2)

=253.5kN·m

4-20、试编写单、双筋矩形梁正截面承载力计算程序。

4-1、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b × h= 250mm×500mm ,混泥土强度等级C25, HRB335级钢筋,弯矩设计值M=125KN·m ,试计算受拉钢筋截面面积,并绘制配筋图。 『解』

(1)先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm h 0=h—a s =500—35=465mm

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

M

125⨯10

6

αs =α1f c bh 02=250⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.1943

查附表4—1得ξ=0.2177

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.2177⨯250⨯465⨯

300

=1004mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯250⨯500=250mm 2

选用

418,A S =1017mm ,一排可以布置的下,因此不要必修改h 0 (3)绘配筋图:

2

4-2、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b ×h= 200mm ×

500mm ,弯矩设计值M=120KN·m ,混泥土强度等级C25,试计算下列三种情况纵三向受力钢筋截面面积As :(1)当选用HPB235级钢筋时,(2)改用HRB335钢筋时;(3)M=180KN·m 时。最后,对三种结果进行比较分析。 『解』

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =500—35=465mm

s

(1)当选用HPB235钢筋时:

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

M

120⨯10

6

αs =α1f c bh 02=200⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.2330

所需纵筋面积A S :

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.2330⨯200⨯465⨯

200

=1419mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯200⨯500=200mm 2

(2)当选用HRB335钢筋时:

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

M

120⨯10

6

αs =α1f c bh 02=200⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.2330

查附表4—1得ξ=0.2692

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.2330⨯200⨯465⨯

300

=993mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯200⨯500=200mm 2

(3)当选用HPB235钢筋M=180 kN·m 时:

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

M

180⨯10

6

αs =α1f c bh 02=200⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.350

查附表4—1得ξ=0.4523

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.4523⨯200⨯465⨯

210

=2384mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯200⨯500=200mm 2

(4)当选用HRB335钢筋M=180 kN·m 时:

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

M

180⨯10

6

αs =α1f c bh 02=200⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.350

所需纵筋面积A S :

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.4523⨯200⨯465⨯

300

=1669mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯200⨯500=200mm 2

(5)分析:

当选用高级别钢筋时,

f y

增大,可减少A S ;

当弯矩增大时,A S 也增大。

4-3、某大楼中间走廊单跨简支板(图4-50),计算跨度l =2.18m ,承受均布荷载设计值g+q=6KN/m( 包括自重) ,混泥土强度等级为C20, HPB235级钢筋,试确定现浇板的厚度h 及所需受拉钢筋截面面积As ,选配钢筋,并画钢筋配置图。计算时,取b = 1.0m ,a s = 25mm。

『解』

(1)设板厚为60mm ,a s =25mm

则 h 0=h—a s =60—25=35mm

1

20

1

2

最大弯矩 M=8(g+q)l =8×6×2.18=3.56 kN·m 查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6 N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

受压区高度x :

x =h 0〔1

=13mm

(2)求受拉钢筋面积A S

α1f c bx

A S =

1.0⨯9.6⨯1000⨯13

f y

=

210

=594mm

2

A S ≥ρm in bh=0.236%⨯1000⨯60=141.6mm 2

x

13

ξ=h 0=35=0.371

2

选用8@80mm, A S =629mm (3)绘配筋图:

4-4、一钢筋混泥土矩形梁,承受弯矩设计值M=160KN·m ,混泥土强度等级为C25, HPB235级钢筋,试按正截面承载力要求确定截面尺寸及配筋。 『解』

(1)设b=250mm, h=500mm

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =500—35=465mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

M

160⨯10

6

αs =α1f c bh 02=250⨯4652⨯1.0⨯11.9=0.249

查附表4—1得ξ=0.2915

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.2915⨯250⨯465⨯

300

=1344mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯250⨯500=250mm 2

选用

2

20 + 2

22, A S =628 + 760=1388mm ,一排可以布置的下,因此不要必修改h 0

2

(3)绘配筋图:

4-5、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b × h= 200mm×500mm ,混泥土强度等级为C25, HRB335级钢筋(

2时是否安全? 『解』

(1)先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =500—35=465mm

s

18),As =509mm2,试计算梁截面上承受弯矩设计值M=80KN·m

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

受压区高度x :

f y A s

300⨯509

χ=α1f c b =11.9⨯200=64.16 mm

(2)所能承载的弯矩值

x

64.162

M u =α1f c b x (h 0-2)=11.9⨯200⨯64.14⨯(465-M u

)=66.11 kN·m

所以该配筋不安全。

4-6、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b × h= 250mm ×600mm ,配置4

25的

HRB335级钢筋分别选用C20、 C25、 C30 、C35、与 C40强度等级混泥土,试计算梁能承担的最大的最大弯矩设计值,并对计算结果进行分析。 『解』 (1)C20混凝土

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1964mm

2

A s f y

1964⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯565⨯9.6=0.543

M u =αs bh 0α1f c =0.396⨯200⨯5652⨯1.0⨯9.6=242.5 kN·m

2

(2)C25混凝土

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1964mm

2

A s f y

1964⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯565⨯11.9=0.438

M u =αs bh 0α1f c =0.396⨯200⨯5652⨯1.0⨯11.9=259.9kN·m

2

(3)C30混凝土

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1964mm

2

A s f y

1964⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯565⨯14.3=0.365

M u =αs bh 0α1f c =0.298⨯200⨯5652⨯1.0⨯14.3=272.5kN·m

2

(4)C35混凝土

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =16.7N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1964mm

2

A s f y

1964⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯565⨯16.7=0.312

M u =αs bh 0α1f c =0.263⨯200⨯5652⨯1.0⨯16.7=280.7kN·m

2

(5)C40混凝土

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =19.1N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1964mm

2

A s f y

1964⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯565⨯19.1=0.265

M u =αs bh 0α1f c =0.230⨯200⨯5652⨯1.0⨯19.1=280.5kN·m

2

(6)分析:

单纯提高混凝土等级不一定能提高梁的正截面承载能力!

4-7、计算表4-14所示钢筋混泥土矩形梁能承受的最大弯矩设计值,并对计算结果进行讨论。

『解』

(1) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =400—35=365mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

由题设的A S =1017mm

2

A s f y

1017⨯210

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯365⨯9.6=0.305

M u =αs bh 0α1f c =0.259⨯200⨯3652⨯1.0⨯9.6=66.13kN·m

2

(2) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =400—35=365mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

由题设的A S =1884mm

2

A s f y

1884⨯210

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯365⨯9.6=0.564

M u =αs bh 0α1f c =0.405⨯200⨯3652⨯1.0⨯9.6=103.54kN·m

2

(3) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =400—35=365mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

由题设的A S =1017mm

2

A s f y

1017⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯365⨯9.6=0.435

M u =αs bh 0α1f c =0.341⨯200⨯3652⨯1.0⨯9.6=87.25kN·m

2

(4) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =400—35=365mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

由题设的A S =1017mm

2

A s f y

1017⨯210

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯365⨯11.9=0.246

M u =αs bh 0α1f c =0.216⨯200⨯3652⨯1.0⨯11.9=68.41kN·m

2

(5) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =500—35=465mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

由题设的A S =1017mm

2

A s f y

1017⨯210

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯465⨯11.9=0.193

M u =αs bh 0α1f c =0.174⨯200⨯4652⨯1.0⨯11.9=89.74kN·m

2

(6) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =400—35=365mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614

由题设的A S =1017mm

2

A s f y

1017⨯210

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯300⨯365⨯14.3=0.136

M u =αs bh 0α1f c =0.127⨯300⨯3652⨯1.0⨯14.3=72.43kN·m

2

(7)分析:

增加钢筋面积能较大的提高梁的正截面承载能力,如(2)的效果就比较明显;提高混凝土等级在一定程度上可以提高梁的正截面承载能力,但是效果并不明显;增大截面高度可以提高梁的正截面承载能力,如(5);增大截面宽度也可以提高梁的正截面承载能力,如(6);但是后几种都不如增加钢筋面积的效果明显。

4-8、一简支钢筋混泥土矩形梁(图4-51),承受均布荷载设计值g+q=15KKN·m, 距A

支座3m 处作用一集中力设计值F =15KN ,混泥土强度等级为C25, HRB335级钢筋,试

『解』

(1)由题设给的荷载由结构力学知识可以求的

R 'B

=41.25 kN

M c '=41.25⨯2.5-15⨯2.5⨯2

⨯2.5=56.25 kN·m

M 中

'=

(g+q)l 2=

⨯15⨯5.52

=56.72 kN·m

R ''B

=8.18 kN

M c ''=R ''B

⨯2.5=8.18⨯2.5=20.45 kN·m M 中

''= R ''

B ⨯2.5-F ⨯0.25=16.7kN·m

M c =M c '+M c ''=56.25+20.45=76.70kN·m M 中

=

M 中

'+

M 中

''=16.7+56.72=73.42kN·m

M c >M 中

所以取M c 为设计弯矩,

(2)初步设计梁截面为200mm ⨯400mm

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a s

=400—35=365mm

确定截面尺寸b ×h 和所需受拉钢筋截面面积As ,并绘制配筋图。

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

M

76.70⨯10

6

αs =α1f c bh 02=200⨯3652⨯1.0⨯11.9=0.242

查附表4—1得ξ=0.2817

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯11.9

f y

=0.2817⨯200⨯365⨯

300

=815.7mm

2

A S ≥ρm in bh=0.2%⨯200⨯400=160mm 2

选用

216 + 2

18, A S =402 + 509=911mm ,一排可以布置的下,因此不要必修改h 0。

2

(4)绘配筋图:

4-9、一简支钢筋混泥土矩形梁(图4-51),b ×h=

250mm ×500mm ,承受均布荷载标准值qk=20KN/m,恒载设计值gk=2.25KN/m, HRB335级钢筋,混泥土强度等级为C25,梁内配有4

16钢筋。(荷载分项系数:均布活荷载γQ=1.4,

恒荷载γG=1.2,计算跨度L0=4960mm+240mm=5200mm)。试验算梁正截面是否安全? 『解』

(1)先计算梁跨中在荷载下 产生的弯矩:

荷载:

g+q=1.2⨯2.25-1.4⨯20=30.7 kN/m

M 中

2

=

(g+q)

2

l =⨯30.7⨯5.2=103.766 kN·m

(2)验算

416的配筋所能承载的弯矩:

先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =500—35=465mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550 ,A S =804mm 2

A s f y

804⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯465⨯11.9=0.174

M u =αs bh 0α1f c =0.159⨯200⨯4652⨯1.0⨯11.9=62.95kN·m M u

2

所以该配筋不安全。

4-10、如图4-53所示雨蓬板,板厚h= 60mm,板面上于上有20mm 厚防水砂浆,板底摸20mm 厚混合砂浆,。板上活荷载标准值考虑500KN/m 。HPB235级钢筋,混泥土强度等级为C20。试求受拉钢筋截面面积As ,并绘制配筋图。 『解』

(1)求设计弯矩:

恒载:

20mm 厚防水沙浆:

0.02m ⨯20kN/m =0.4 kN/m 20mm 厚混合沙浆: 0.02m ⨯17kN/m kN/m

结构自重:0.06m ⨯25kN/m =1.5 kN/m 合计:G=0.4+0.34+1.5=2.24 kN/m 活载:Q=0.5 kN/m 取1m 长为计算单元,

则换算线荷载设计值:g=2.24 kN/m ⨯1.0m ⨯1.2=2.688 kN/m q=0.5 kN/m ⨯1.0m ⨯1.4=0.7kN/m

g+q=2.688

kN/m+0.7kN/m=3.388 kN/m

M A =12(g+q)l 2=⨯3.388⨯1.3852

22

2

2

3

2

2

3

3

2

2

=0.34

=3.249 kN·m

(2)配筋计算:

a s =20mm

h 0=h—a =60—20=40mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6 N/mm 2 , f y =210N/mm 2 , ξb =0.614 ,

M

3.249⨯10

6

αs =α1f c bh 02=1000⨯402⨯1.0⨯9.6=0.212

查附表4—1得ξ=0.2411

α1f c

A S =ξbh 0

1.0⨯9.6

f y

=0.2411⨯1000⨯40⨯

2

210

=441mm

2

8@110配筋,A S =457mm

(3)绘配筋图:

4-11、如图4-54所示试验梁,截面尺寸b

× h= 120mm×250mm ,其混泥土的立方体抗压强度fcu=21.8N/mm , 配有2

2

2

16钢筋,钢

筋试件的实测屈服强度为fy=385N/mm 。试计算试验梁破坏时的荷载(应考虑自重)。

『解』

(1)先计算该配筋能承载的弯矩:

a s =35mm

h 0=h—a =250—35=215mm

s

由题设得:

α1=1.0 , f cu =21.8 N/mm 2 , f y =385N/mm 2 , A S =402mm 2

A s f y

402⨯385

ξ=α1bh 0f cu =1.0⨯120⨯215⨯21.8=0.275 αs =ξ(1-0.5ξ)=0.237

M u =αs bh 0α1f cu =0.237⨯120⨯2152⨯1.0⨯21.8=28.66kN·m

2

(2)计算由结构自重产生的弯矩:

自重线荷载:g=0.12⨯0.25⨯25=0.75 kN/m

M 1中

=8g l =8⨯0.75⨯3=

1

2

1

2

0.844 kN·m

(3)则试验加载的破坏荷载F :

M 2中

M

=M u -1中

=28.66kN·m -0.844 kN ·m

=27.816 kN·m

M 2中

=F⨯0.9m

M 2中0.9

27.816

则 F=

=

0.9

=30.91 kN

4-12、已知一矩形截面梁截面尺寸b ×h= 200mm×500mm ,弯矩设计值M=216KN·m ,混泥土强度等级为C30,在受压区配有

3As(HRB335级钢筋) 『解』

(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置a s =a s =60mm h 0=h—a s =500—60=440mm

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , f y '=300N/mm 2, ξb =0.550

'

20的受压钢筋。时计算受拉钢筋截面面积

受压区高度x :

x =h

0-

=440

-

=97.0mm

又120mm=2a s '

f y 'A s '+α1f c bx

300⨯942+14.3⨯200⨯97.0

A S =

f y

=

2

300

=1867mm

2

620 ,A S =1884mm

(3) 绘配筋图:

4-13、已知一矩形截面梁截面尺寸b ×h= 200mm×500mm ,弯矩设计值M=216KN.m,混泥土强度等级

为C20,已配HRB335受拉钢筋

6

20,试复核该梁是否安全。若不 安全,则从新设计,

单不改变截面尺寸和混泥土强度等级(as= 70mm)。 『解』 (1)复核计算

a s =70mm

h 0=h—a =500—70=430mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =9.6 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550,

A s f y

1884⨯300

ξ=α1bh 0f c =1.0⨯200⨯430⨯9.6=0.685>ξb =0.550

取ξ=ξb =0.550 αs =ξ(1-0.5ξ)=0.3987

M u =αs bh 0α1f c =0.3987⨯200⨯4302⨯1.0⨯9.6=141.56kN·m M u

2

不安全

(2)重新设计

采用双筋配筋,查表4—6得αsb =0.3988,

M -αsb bh 0α1f c

A s '=

2

6

f y '

=300N/mm ,αs '=70mm

2

216⨯10-0.3988⨯200⨯430⨯9.6

f y '(h 0-αs ')

=

300(430-70)

2

=1997mm

2

422+2

18 ,A s '=1520+509=2029mm

300⨯2029+1.0⨯9.6⨯200⨯0.55⨯430

f y 'A s '+α1f c b ξb h 0

A S =

f y

=

300

2

=3543mm

2

625+2

20 ,A S =2945+628=3573mm

绘配筋图:

b × h= 200mm ×450mm ,混泥土强度等级为C30, HRB335钢筋,配置2Φ12受压钢筋,

3

受的最的弯矩设计值M 。 『解』

(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置a s =a s =60mm

h 0=h—a =450—60=390mm, A S '=226mm 2, A S =2233mm 2

s

'

25+222受拉钢筋。试求该截面所能承

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , f y '=300N/mm 2, ξb =0.550

受压区高度x :

f y A s -f y 'A s '

300⨯2233-300⨯226

x =

α1f c b

=

1.0⨯14.3⨯200

=210.5mm

'

又120mm=2a s

(2) 最大弯矩设计值:

x

f '''

M u =y A S (h 0-a s )+α1f c b x (h 0-2)

210.5

=300⨯226⨯(390-60)+14.3⨯200⨯210.5⨯(390- =194 kN·m

2

)

4-15、 某连续梁中间支座截面尺寸b ×h =250mm ×650mm ,承受支座负弯矩设计值M=239.2kN·m ,混凝土强度等级C30,HRB335钢。现由跨中正弯矩计算的钢筋弯起

2

18

伸入制作承受负弯矩,试计算支座负弯矩所需钢筋截面面积As ,如果不考虑弯起钢筋的作用时,支座需要钢筋截面面积As 为多少? 『解』

(1) 假设受拉钢筋按一排布置a s =35mm

h 0=h—a =650—35=615mm, 2

s

2

18 , A S 2=509mm

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

(2)

不考虑弯起钢筋时的配筋面积A S 1:

M

239.2⨯10

6

2

2

αs =α1f c bh 0=250⨯615⨯1.0⨯14.3=0.177

查附表4—1得ξ=0.1963

α1f c

A S 1=ξbh 0

1.0⨯14.3

f y

=0.1963⨯250⨯615⨯

300

=1439mm

2

(3)

考虑弯起钢筋时的配筋面积A S :

2

A S =A S 1-A S 2=1439-509=930mm

4-16、某整体式肋梁楼盖的T 形截面主梁,翼缘计算宽度

h 'f

b 'f

=2200mm,b=300mm,

=80mm,选用混凝土强度等级C30,HRB335钢筋跨中截面承受最大弯矩设计值

M=275kN·m 。试确定该梁的高度h 和受拉钢筋截面面积As ,并绘配筋图。 『解』

(1)先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm ,h 取700mm

h 0=h—a =700—35=665mm

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

(2) 判别T 形类型:

h 'f

80

b 'h '

α1f c f f (h 0-2)=1.0⨯14.3⨯2200⨯80⨯(665-2)

=1573 kN·m>M u =275 kN·m 属第一类T 形 (3) 求受拉钢筋面积A S :

M

2

275⨯10

6

2'

αs =α1f c b f h 0=2200⨯665⨯1.0⨯14.3=0.020

查附表4—1得ξ=0.0202

α1f c

A S =ξb 'f h 0

1.0⨯14.3

f y

=0.0202⨯2200⨯665⨯

300

=1409mm

2

A S ≥ρm in bh=0.215%⨯300⨯700=452mm 2

2

18+2

25,A S =509+982=1491mm

2

(4) 绘配筋图:

4-17、某T 形截面梁翼缘计算宽度

b=250mm,h=600mm,

h 'f

b 'f

=500mm,

=100mm,混凝土强度等级C30,HRB335钢筋,承受弯矩设计值

M=256kN·m 。试求受拉钢筋截面面积,并绘配筋图。 『解』

〈一〉按房建方向设计

(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置a s =60mm

h 0=h—a =600—60=540mm,

s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =14.3 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

(2) 判别T 形类型:

h 'f

b 'h '

α1f c f f (h 0-2)=1.0⨯14.3⨯500⨯100⨯(540-

1002)

=350 kN·m>M u =256 kN·m

属第一类T 形

(3) 求受拉钢筋面积A S :

M

2

256⨯10

6

2'

αs =α1f c b f h 0=500⨯540⨯1.0⨯14.3=0.1207

ξ=1

-

ξb =0.550

1.0⨯14.3

α1f c

A S =ξb 'f h 0

f y

=0.1310⨯500⨯540⨯

300

=1686mm

2

A S ≥ρm in bh=0.215%⨯250⨯600=323mm 2

选取

2

16+4

20的配筋,A S =402+1256=1658mm

2

(4) 绘配筋图:

〈二〉按路桥方向设计

(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置

a s =30+0.07h=30+0.07⨯600=72mm

h 0=h—a =600—72=528mm, γ0取1.0(大桥、中桥)

s

查附表10—1、10—2、表4—10得:

f cd =13.8N/mm 2 , f sd =280N/mm 2 , ξb =0.560

(2) 判别T 形类型:

h 'f

b 'h '

f cd f f (h 0-2)=1.0⨯13.8⨯500⨯100⨯(528-

1002)

=329.8 kN·m>γ0M u =256 kN·m

属第一类T 形

(3) 求受拉钢筋面积A S :

γ0M

1.0⨯256⨯10

6

2

f cd b 'f h 0500⨯5282⨯1.0⨯13.8αs ===0.130

查附表4—1得ξ=0.1398

α1f cd

A S =ξb 'f h 0

1.0⨯13.8

f sd

=0.1398⨯500⨯528⨯

280

=1819mm

2

A S ≥ρm in bh=0.189%⨯250⨯600=284mm 2

选取

2

20+5

18的配筋,A S =628+1272=1900mm

2

(4) 绘配筋图:

4-18、。某T 形截面梁,翼缘计算宽度b=200mm,h=600mm,配有

4

h 'f

b 'f

=1200mm,

=80mm,混凝土强度等级C25,

20受拉钢筋,承受弯矩设计值M=131kN·m 。试

复核梁截面是否安全。 『解』

(1) 先假定受力钢筋按一排布置,a s =35mm

h 0=h—a =600—35=565mm A S =1256mm 2 s

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9 N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

(2) 判别T 形类型:

f y A S

=300⨯1256=376800N

b 'h '

α1f c f f =1.0⨯11.9⨯1200⨯80=1142400N

f y A S α1f c b 'f h 'f

(3) 验算截面承载力:

A s f y 1256⨯300

ξ=α1b 'f h 0f c =1.0⨯1200⨯565⨯11.9=0.047

ξ

M u =α1f c b 'f h 0ξ(1-2)=1.0⨯11.9⨯1200⨯5652⨯(1-20.0472) =209 kN·m

(4) 结论:安全

4-19、某T 形截面梁,翼缘计算宽度

a s =60mm,混凝土强度等级

C25 6

『解』

〈一〉按房建方向计算

(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置a s =60mm

h 0=h—a =600—60=540mm, A S =1884mm 2 s b 'f =400mm,b=200mm,h=600mm,h 'f =100mm,20,HRB335钢筋,试计算该梁能承受的最大弯矩M 。

查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得:

α1=1.0 , f c =11.9N/mm 2 , f y =300N/mm 2 , ξb =0.550

(2) 判别T 形类型:

f y A S =300⨯1884=565200N

b 'h ' α1f c f f =1.0⨯11.9⨯400⨯100=476000N

f y A S α1f c b 'f h 'f > 属第二类T 形

(3) 截面承载力计算:

f y A s -α1f c (b 'f -b ) h 'f 300⨯1884-1.0⨯11.9⨯(400-200) ⨯100

x =α1f c b =1.0⨯11.9⨯200 =137mm

x 137

ξ=h 0=540=0.254

h 'f x

b 'h ' M u =α1f c (f -b) f (h 0-2)+α1f c b x (h 0-2)

100137

2) ⨯(540- =1.0⨯11.9⨯100⨯(400-200)2)+1.0⨯11.9⨯200⨯137⨯(540-

=270 kN·m

〈二〉 按路桥方向计算

2(1) 假设受拉和受压钢筋按两排布置 a s =60mm A S =1884mm

h 0=h—a =600—72=528mm, γ0取1.0(大桥、中桥) s

查附表10—1、10—2、表4—10得: f cd =11.5N/mm 2 , f sd =280N/mm 2 , ξb =0.560

(2) 判别T 形类型:

f sd A S =280⨯1884=527520N

b 'h ' f cd f f =1.0⨯11.5⨯400⨯100=460000N

b 'h ' f sd A S >f cd f f 属第二类T 形

(3) 截面承载力计算:

f sd A s -f cd (b 'f -b ) h 'f 280⨯1884-11.5⨯(400-200) ⨯100

x =f cd b =11.5⨯200 =129.36mm

x 129.36

ξ=h 0=540=0.2395

h 'f

2

0ξb 'h ' M u =f cd (f -b) f (h 0-2)+f cd b ξh (1-2)

1000.2395

2⨯ =11.5⨯100⨯(400-200)(540-2)+11.5⨯200⨯0.2395⨯540(1-2)

=253.5kN·m

4-20、试编写单、双筋矩形梁正截面承载力计算程序。


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