结构设计原理-混凝土梁

混凝土结构设计原理课程钢筋混凝土简支t梁设计钢筋混凝土简支T梁是一种常见的结构构件，用于承受横向荷载和弯矩。

在混凝土结构设计原理课程中，学生需要学习如何设计这种类型的梁。

以下是一个关于钢筋混凝土简支T梁设计的详细说明，包括设计流程、计算公式以及一些设计注意事项。

设计流程：1.收集设计数据：这包括梁的几何尺寸、荷载信息和构件要求等。

几何尺寸包括梁的跨度、宽度和高度等。

荷载信息包括活载和恒载，如重要活载和自重。

构件要求包括混凝土强度等级和钢筋强度等级等。

2.确定截面形状：根据设计要求和荷载信息，选择适当的截面形状。

常见的T形截面形状有倒T形和T形。

3.计算荷载：根据设计要求和荷载信息，计算出所需的横向荷载和弯矩。

4.确定混凝土强度等级：根据设计要求和荷载信息，确定混凝土的强度等级。

5.确定钢筋配筋率：根据设计要求和荷载信息，确定梁的钢筋配筋率。

钢筋的配筋率取决于梁的几何尺寸、荷载和混凝土强度等级等。

6.进行截面设计：根据计算结果和截面形状，确定混凝土的尺寸和钢筋的位置。

截面设计要符合构件的要求和强度要求。

7.检查和调整设计：对设计结果进行检查和校核，并根据需要进行调整。

确保设计结果满足强度和使用要求。

计算公式：1.弯矩计算：根据梁的几何形状和荷载情况，计算出梁在不同截面位置的弯矩。

常用的计算公式有弯矩公式，如M=WL^2/8，其中M是弯矩，W是荷载，L是跨度。

2. 混凝土截面尺寸计算：根据弯矩计算结果，以及混凝土和钢筋的强度等级，计算混凝土截面的尺寸。

常用的计算公式有梁截面尺寸计算公式，如b = M / (h*a*fcd)和d = h - a/2，其中b是梁宽度，d是有效深度，h是总深度，a是受压区高度，fcd是混凝土抗压强度。

3.钢筋配筋率计算：根据梁的几何形状、荷载和混凝土强度等级，计算出钢筋的配筋率。

常用的计算公式有配筋率计算公式，如ρ=As/(b*d)，其中ρ是配筋率，As是钢筋面积，b是梁宽度，d是有效深度。

钢筋混凝土梁配筋要求及相关说明钢筋混凝土梁中一般配置下面几种钢筋：纵向受力钢筋、箍筋、弯起钢筋、架立钢筋、纵向构造钢筋，如图1所示。

结合受力计算要求和长期工程实践经验，梁内的钢筋选型、数量、布置构造及验算均形成一定要求，下面对这几类钢筋分点说明。

图1 钢筋混凝土梁配筋示意1、纵向受力钢筋对于钢筋选型来说，梁内纵向受力钢筋宜采用HRB400级和HRB500级，常用直径为12mm 、14mm 、16mm 、18mm 、20mm 、22mm 和25mm 。

设计中若采用两种不同直径的钢筋，为便于在施工中能用肉眼识别，钢筋直径相差至少2mm 。

纵向受力钢筋的直径，当梁高大于等于300mm 时，不应小于10mm ；当梁高小于300mm 时，不应小于8mm 。

为了便于浇筑混凝土以保证钢筋周围混凝土的密实性，纵筋的净间距应满足下列要求：梁上部纵向钢筋水平方向的净间距（钢筋外边缘之间的最小距离）不应小于30mm 和1.5d （d 为钢筋的最大直径）；下部纵向钢筋水平方向的净间距不应小于25mm 和d 。

梁下部纵向钢筋配置多于两层时，两层以上钢筋水平方向的中距应比下面两层的中距增大一倍。

上部钢筋与下部钢筋中，各层钢筋之间的净间距不应小于25mm 和d 。

上、下层钢筋应对齐，不应错列，以方便混凝土的浇捣。

验算时纵向受力钢筋需满足最小配筋率。

规范规定，受弯构件其一侧纵向受拉钢筋的配筋百分率不应小于0.2%和0.45y t f f /中的较大值。

2、箍筋梁的箍筋宜采用HRB400级、HRB335级，少量用HPB300级钢筋，常用直径是6mm 、8mm 和10mm 。

常见形式有单肢箍、双肢箍和四肢箍三种。

当梁高大于800mm 时，直径不宜小于8mm ；当梁高小于或等于800mm 时，直径不宜小于6mm ；当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径尚不应小于d/4（d 为纵向受压钢筋的最大直径）。

对于计算不需要箍筋的梁：当梁高大于300mm 时，仍应沿梁全长设置箍筋；当梁高为150~300mm 时，可仅在构件端部各l 0/4范围内设置构造箍筋，l 0为梁的跨度。

混凝土结构课程设计学生姓名：学号：指导教师：所在学院：专业：2022年10月31日目录1、设计资料 (1)2、板的设计 (1)2.1荷载 (2)2.2内力计算 (2)2.3正截面承载力计算 (3)3、次梁的设计 (3)3.1荷载 (4)3.2内力计算 (4)3.3截面承载力计算 (5)4、主梁的设计 (7)4.1荷载 (7)4.2内力计算 (8)4.3截面承载力计算 (11)4.4主梁吊筋计算........................... 错误!未定义书签。

1.设计资料某多层厂房，采用内框架结构，边柱为砖墙，楼盖采用钢筋混凝土现浇单项板肋梁楼盖，楼面活荷载标准值为5.02/kN m ，楼面梁格布置1272006900L L mm mm ⨯=⨯,如图1。

楼面层为水泥花砖地面（砖厚25mm ，包括水泥粗砂打底），自重0.62/kN m 。

板底及梁侧采用15mm 厚混合砂浆打底。

板深入墙内mm 120，次梁伸入墙内240mm ，主梁伸入墙内370mm ，柱的截面尺寸为400400mm mm ⨯。

混凝土采用C25（c f =11.92/N mm ），梁的受力纵筋采用HRB335级钢筋（y f =3002/N mm ），其余采用HPB235级钢筋（y f =2102/N mm ）。

图1 楼面梁格布置图2.板的设计板按塑性内力重分部方法设计。

按刚度条件板厚为，按构造要求，工业房屋楼面的最小厚度为80mm ，故取板厚80h mm =，取次梁截面高度450h mm =，截面宽度200b mm =。

板的几何尺寸和计算简图见图2。

图2 板的几何尺寸及计算简图2.1 荷载恒荷载板自重 0.0825 2.0⨯=2/kN m 楼面面层 0.62/kN m 天棚抹灰 0.015⨯17=0.262/kN mk g =2.862/kN m使用活荷载 k q =5.02/kN m 荷载组合设计值根据建筑结构荷载规范（GB5009—2001）规定，对于标准值大于4kN/m 2的工业房屋楼面结构的活荷载应取 1.3Q γ=，所以有:1.2 1.3 1.22.86 1.3 5.09.93k k g q g q +=+=⨯+⨯=2/kN m 1.35 1.30.7 1.35 2.86 1.30.7 5.0k k g q g q +=+⨯=⨯+⨯⨯=8.412/kN m取ｇ＋ｑ＝9.932/kN m2.2 内力计算取一米宽的板带作为计算单元，各跨的计算的跨度为： 中间跨： 0 2.30.20 2.10n m l l ==-= 边跨： 00.200.082.30.12 2.12222n t m l l =+=--+= 边跨与中间跨的计算跨度相差：002.12 2.100.0095102.10-=<故可按等跨连续梁计算反力。

混凝土结构设计原理实验指导书实验一、梁正截面受弯破坏实验一、实验目的1．了解钢筋混凝土梁正截面受弯破坏过程及破坏形态，观察裂缝的开展情况；2．通过测定混凝土梁侧面应变大小，验证平截面假定，同时测定梁在各级荷载作用下跨中挠度变形值；3．测定钢筋混凝土梁的开裂荷载、极限承载力，验证受弯构件正截面的承载力计算公式。

二、实验装置图1为本课程进行梁受弯性能实验采用的加载装置，加载设备为手动千斤顶。

采用两点集中力加载，在跨中形成纯弯段，由千斤顶及反力梁施加压力，分配梁分配荷载，压力传感器测定荷载值。

梁受弯性能实验，取L=1400mm，a=50mm，b=450mm，c=400 mm。

1—试验梁；2—滚动铰支座；3—固定铰支座；4—支墩；5—分配梁滚动铰支座；6—分配梁滚动铰支座；7—集中力下的垫板；8—分配梁；9—反力梁及龙门架；10—千斤顶；图1 梁受弯实验装置图（a）加载简图（kN）（b）弯矩图（kNm）（c）剪力图（kN）图2 梁受弯试验加载和内力简图三、试件设计（1）试件设计的依据根据梁正截面受压区相对高度ξ和界限受压区相对高度b ξ的比较可以判断出受弯构件的类型：当b ξξ≤时，为适筋梁；当b ξξ>时，为超筋梁。

界限受压区相对高度b ξ可按下式计算：b y s0.810.0033f E ξ=+(1-1)其中在进行受弯试件梁设计时，y f 、s E 分别取《混凝土结构设计规范》规定的钢筋受拉强度标准值和弹性模量；进行受弯试件梁加载设计时，y f 、s E 分别取钢筋试件试验得到钢筋受拉屈服强度标准值和弹性模量。

对于少筋梁，设计试件配筋时，需要控制梁受拉钢筋配筋率ρ不大于适筋构件的最小配筋率min ρ，其中min ρ可按下式计算。

tmin y0.45f f ρ= (1-2) （2）试件的主要参数①试件尺寸（矩形截面）：b ×h ×l ＝120×200×1400mm ； ②混凝土强度等级：C20；③纵向受拉钢筋的种类：HRB335（适筋梁和超筋梁），HPB300（少筋梁）； ④箍筋的种类：HPB300（纯弯段无箍筋）； ⑤纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm ； ⑥试件的配筋情况见图3和表1。

混凝土结构设计原理梁兴文史庆轩主编第五章习题答案1. 引言本文档是针对《混凝土结构设计原理》一书中第五章的习题进行解答的文档。

第五章主要涵盖了混凝土结构设计的基本原理和方法，包括梁的设计原理和计算方法。

本文档将从题目1开始逐题解答，帮助读者更好地理解和掌握梁的设计原理。

2. 习题解答2.1 题目1题目描述：一根混凝土梁的截面为矩形，宽度为b=200mm，高度为h=400mm，试计算该梁的截面面积和惯性矩。

解答：根据题目描述，梁的截面为矩形，宽度b=200mm，高度h=400mm。

1.计算截面面积：截面面积的计算公式为：$A = b \\times h$，代入数据得：$A = 200 \\times 400 = 80,000 mm^2$。

因此，该梁的截面面积为80,000平方毫米。

2.计算惯性矩：矩形截面的惯性矩的计算公式为：$I = \\frac{b \\timesh^3}{12}$，代入数据得：$I = \\frac{200 \\times 400^3}{12} = 21,333,333.33 mm^4$。

因此，该梁的惯性矩为21,333,333.33平方毫米。

2.2 题目2题目描述：一根混凝土梁的跨度为L=6m，采用简支边界条件，试计算该梁的最大弯矩和最大剪力。

解答：根据题目描述，梁的跨度为L=6m，边界条件为简支。

1.计算最大弯矩：最大弯矩的计算公式为：$M_{max} = \\frac{wL^2}{8}$，其中w为单位长度荷载。

由于题目未给出单位长度荷载，故无法计算最大弯矩。

2.计算最大剪力：最大剪力的计算公式为：$V_{max} = \\frac{wL}{2}$。

同样由于未给出单位长度荷载，无法计算最大剪力。

因此，无法计算该梁的最大弯矩和最大剪力。

2.3 题目3题目描述：一根混凝土梁的截面为T形，底宽度为b=300mm，顶宽度为B=500mm，高度为h=600mm，试计算该梁的截面面积和惯性矩。

混凝土梁的刚度设计原理一、前言混凝土梁是建筑结构中常用的构件，其承担着建筑物的荷载传递、支撑和稳定等重要功能。

在设计混凝土梁时，需要考虑其承载能力和刚度等因素，以保证建筑的安全性和稳定性。

本文将从混凝土梁的刚度设计原理入手，对混凝土梁的设计进行详细阐述。

二、混凝土梁的刚度概念混凝土梁的刚度是指在外力作用下，混凝土梁的变形程度。

在设计混凝土梁时，需要根据其承载的荷载大小和荷载的分布情况，确定其刚度，以保证建筑的稳定性和安全性。

混凝土梁的刚度可以通过计算其弹性模量、截面惯性矩和截面面积等参数来确定。

三、混凝土梁的刚度设计1. 混凝土梁的受力分析混凝土梁在受到荷载作用时，会产生弯曲变形和剪切变形。

在进行混凝土梁的刚度设计时，需要对其受力情况进行分析，以确定其所受的弯矩和剪力大小及其分布情况。

在分析受力情况时，需要考虑混凝土梁的跨度、荷载大小和荷载分布情况等因素。

2. 混凝土梁的截面设计混凝土梁的截面设计是指确定混凝土梁的截面尺寸和形状。

在进行截面设计时，需要考虑混凝土梁的受力情况和混凝土的强度等因素。

截面设计的主要目的是保证混凝土梁的强度和刚度，以满足其所承载的荷载要求。

3. 混凝土梁的材料选用在进行混凝土梁的刚度设计时，需要考虑混凝土的强度和刚度等因素。

混凝土的强度和刚度与其材料的选用密切相关。

通常情况下，混凝土梁的强度和刚度越高，所选用的混凝土的强度和刚度也就越高。

4. 混凝土梁的刚度计算混凝土梁的刚度计算是指根据混凝土梁的几何尺寸和材料性质等参数，计算出混凝土梁的弹性模量、截面惯性矩和截面面积等参数，以确定混凝土梁的刚度。

在进行刚度计算时，需要考虑混凝土梁的受力情况、截面形状和混凝土材料的强度和刚度等因素。

5. 混凝土梁的刚度验算混凝土梁的刚度验算是指根据混凝土梁的实际受力情况和计算得出的刚度参数，对混凝土梁的刚度进行验证。

在进行刚度验算时，需要考虑混凝土梁的实际受力情况和荷载分布情况等因素。

通过刚度验算，可以确定混凝土梁的刚度是否符合要求，以保证建筑的稳定性和安全性。

目录一、设计任务 (2)（一）、初选参数 (3)（二）、初选材料及相关数据 (3)二、设计方案 (3)（一）、初选截面 (3)（二）、按基本组合计算荷载效应，确定关键截面 (4)1.跨中截面弯矩计算 (4)2.支座截面弯矩计算 (5)3.支座a左侧剪力计算 (5)4.支座a右侧剪力计算 (5)（三）、计算跨中正截面配筋及示意图 (6)（四）、计算支座截面配筋及示意图 (8)（五）、计算支座A左右斜截面配筋 (9)三、承载能力验算 (10)（一）、按标准组合和准永久组合计算荷载效应，确定关键内力值 (10)1.按标准组合 (10)2.按准永久组合 (10)四、正常使用验算 (11)（一）、验算跨中挠度和裂缝宽度 (11)1.验算跨中挠度 (11)2.验算跨中裂缝 (12)（二）、验算支座截面裂缝宽度 (13)（三）、伸臂端挠度 (13)五、设计心得 (15)《混凝土结构设计原理》课程设计一、设计任务简支伸臂梁如上图所示。

跨中荷载为除结构构件自重外的恒载g1（含栏杆、装修等）、结构构件自重恒载g2和活载q1。

伸臂段面荷载为除结构构件自重外的恒载g3（含栏杆、装修等）、结构构件自重恒载g4和活载q2。

桥面宽度为B ，梁截面为T 形、槽形、箱型等，也可为矩形。

设计内容：初选混凝土强度等级（C30、C35、C40）、纵筋型号（HRB400）、箍筋型号（HPB300）和主梁截面、进行内力分析、计算控制截面的纵筋和箍筋配置、最后进行挠度和裂缝验算。

环境类别按二a 类。

提示：内力分析时注意区分荷载是有时还是不利，如伸臂段上的荷载对跨中弯矩是有利荷载，再如支座A 右的剪力更复杂一些。

建议：跨度1L =9~12m 、宽度B =2.4~3.6m 、恒载21 1.5~2.5kN/g m =、23 1.5~2.5kN/g m =、活载21 3.0~4.0kN/q m =、22 3.0~4.0kN/q m =。

活载的准永久值系数5.0q =ψ。

混凝土结构设计原理,简答题1．试分析素混凝土梁与钢筋混凝土梁在承载力和受力性能方面的差异。

答：素混凝土梁的承载力很低，变形发展不充分，属脆性破坏。

钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁有很大的提高，在钢筋混凝土梁中，混凝土的抗压能力和钢筋的抗拉能力都得到了充分利用，而且在梁破坏前，其裂缝充分发展，变形明显增大，有明显的破坏预兆，属延性破坏，结构的受力特性得到显著改善。

2．什么叫做混凝土的强度？工程中常用的混凝土的强度指标有哪些？混凝土强度等级是按哪一种强度指标值确定的？答：混凝土的强度是其受力性能的基本指标，是指外力作用下，混凝土材料达到极限破坏状态时所承受的应力。

工程中常用的混凝土强度主要有立方体抗压强度、棱柱体轴心抗压强度、轴心抗拉强度等。

混凝土强度等级是按立方体抗压强度标准值确定的。

3．混凝土一般会产生哪两种变形？混凝土的变形模量有哪些表示方法？答：混凝土的变形一般有两种。

一种是受力变形，另一种是体积变形。

混凝土的变形模量有三种表示方法：混凝土的弹性模量、混凝土的割线模量、混凝土的切线模量。

4．与通俗混凝土相比，高强混凝土的强度和变形性能有何特点？答：与通俗混凝土相比，高强混凝土的弹性极限、与峰值应力对应的应变值、荷载长期感化下的强度以及与钢筋的粘结强度等均比较高。

但高强混凝土在达到峰值应力当前，应力－应变曲线下降很快，表现出很大的脆性，其极限应变也比通俗混凝土低。

5．何谓徐变？徐变对结构有何影响？影响混凝土徐变的主要身分有哪些？答：结构在荷载或应力保持不变的情形下，变形或应变随时间增长的现象称为徐变。

混凝土的徐变会使构件的变形增加，会引起结构构件的内力重新分布，会形成预应力混凝土结构中的预应力丧失。

影响混凝土徐变的主要身分有施加的初应力水平、加荷龄期、养护和使用条件下的温湿度、混凝土组成成分以及构件的尺寸。

6．混凝土结构用的钢筋可分为哪两大类？钢筋的强度和塑性指标各有哪些？答：混凝土结构用的钢筋主要有两大类：一类是有明显屈服点（流幅）的钢筋；另一类是无明显屈服点（流幅）的钢筋。

混凝土梁受弯原理混凝土梁是建筑结构中最常用的构件之一，主要用于承受悬臂荷载和跨距荷载。

混凝土梁主要是通过受弯来承受荷载，因此混凝土梁的受弯原理是混凝土结构学中非常重要的一个知识点。

一、混凝土梁的受力状态混凝土梁在承受荷载时，会出现下列受力状态：1. 梁的弯曲变形在荷载作用下，混凝土梁会发生弯曲变形，即梁的上侧受拉，下侧受压。

2. 梁的剪切力和剪切变形由于在荷载作用下，梁端部的支座产生反力，使得梁的上下两端产生相对的水平移位，这种移位就是梁的剪切变形。

3. 梁的弯曲剪切当荷载作用于梁上时，会同时产生弯曲和剪切两种力，这种力称为弯曲剪切力。

二、混凝土梁的受弯原理混凝土梁的受弯原理主要是指梁在荷载作用下，受到弯矩产生弯曲变形的过程。

弯矩是指荷载作用于梁上时，产生的旋转力矩。

在混凝土梁受弯过程中，梁的上侧受拉，下侧受压，因此梁的上侧受拉应变较大，下侧受压应变较小。

因此，混凝土梁在受到弯曲荷载的作用下，会产生弯曲应变，即沿着梁截面的纵向应变。

在混凝土梁受弯的过程中，混凝土的弯曲变形是由混凝土中的水泥石、骨料、粘土矿物等颗粒之间的相互作用力所导致的。

混凝土中的骨料的强度和规格大小对混凝土梁的强度有着很大的影响。

同时，混凝土的水胶比也是影响混凝土强度的重要因素。

当水胶比较大时，混凝土的强度会降低。

三、混凝土梁的受弯计算混凝土梁的受弯计算主要是通过计算梁的截面内力来进行的。

梁的截面内力包括弯矩、剪力和轴力三种。

1. 弯矩弯矩是指荷载作用在梁上时，产生的旋转力矩。

在混凝土梁的受弯计算中，弯矩是一个非常重要的参数。

弯矩的大小与荷载的大小和梁的几何形状有关。

2. 剪力剪力是指荷载作用在梁上时，在梁截面上产生的垂直于梁轴方向的力。

剪力的大小与荷载的大小和梁的几何形状有关。

3. 轴力轴力是指荷载作用在梁上时，在梁轴方向上的力。

轴力的大小与荷载的大小和梁的几何形状有关。

四、混凝土梁的设计混凝土梁的设计是建筑结构设计中非常重要的一部分。

结构设计原理课后答案第一章1-1 配置在混凝土梁截面受拉区钢筋的作用是什么？P8答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。

钢筋的作用是代替混凝土受拉（受拉区混凝土出现裂缝后）或协助混凝土受压。

1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。

答：混凝土立方体抗压强度P9：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以每边边长为150mm 的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号cu f 表示。

混凝土轴心抗压强度P10：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）称为混凝土轴心抗压强度，用符号c f 表示。

混凝土劈裂抗拉强度P10：我国交通部部颁标准《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTG E30）规定，采用150mm 立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度ts f 按下式计算：20.637ts F F f A ==πA 。

混凝土抗拉强度P10：采用100×100×500mm 混凝土棱柱体轴心受拉试验，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度，换算时应乘以换算系数0.9，即0.9t ts f f =。