《混凝土梁鋼筋計算》課件

混凝土梁鋼筋計算主講：工程結(jié)構(gòu)設(shè)計專家日期：2025年4月22日南京建筑大學土木工程系課程概述混凝土梁基礎(chǔ)基本構(gòu)造與受力特點設(shè)計理論鋼筋混凝土梁設(shè)計理論基礎(chǔ)計算方法鋼筋配筋量計算方法與步驟案例分析實際工程案例分析與應用第一部分：混凝土梁基礎(chǔ)知識1基本概念混凝土梁定義與特點2結(jié)構(gòu)形式不同類型梁的特征3材料特性混凝土與鋼筋性能4構(gòu)造要求規(guī)范規(guī)定與設(shè)計要點混凝土梁的定義與分類結(jié)構(gòu)形式分類矩形梁、T形梁、L形梁等受力特點分類簡支梁、連續(xù)梁、懸臂梁等截面尺寸分類大截面梁、小截面梁用途分類框架梁、連梁、次梁等混凝土梁的構(gòu)造要求最小截面尺寸符合GB50010-2010規(guī)范要求保護層厚度通常為25-35mm梁高跨度比控制在1/8至1/15范圍內(nèi)梁寬梁高比通常不小于1/4混凝土材料特性C20-C60強度等級常用混凝土強度范圍10-40MPa抗壓強度標準值與設(shè)計值10%抗拉強度約為抗壓強度的1/1030GPa彈性模量C30混凝土典型值鋼筋材料特性鋼筋種類屈服強度極限強度用途HPB300300MPa420MPa箍筋HRB400400MPa540MPa主筋HRB500500MPa630MPa主筋第二部分：鋼筋混凝土梁的受力特點基本受力分析彎矩與剪力的產(chǎn)生正截面受力混凝土受壓區(qū)與鋼筋受拉區(qū)斜截面受力斜截面破壞形式承載力計算極限狀態(tài)計算方法梁的基本受力分析彎矩與剪力荷載作用產(chǎn)生內(nèi)力彎矩導致彎曲變形剪力引起剪切變形截面應力分布受彎構(gòu)件上部受壓下部受拉中間為中性軸破壞形式正截面彎曲破壞斜截面剪切破壞局部壓碎或失穩(wěn)彎曲正截面受力特點混凝土受壓區(qū)上部形成壓應力區(qū)鋼筋受拉區(qū)下部鋼筋承擔拉應力平衡受力壓拉內(nèi)力形成力偶極限狀態(tài)混凝土壓碎或鋼筋屈服彎曲斜截面受力特點斜截面破壞斜向裂縫與剪切滑移組合作用剪力與彎矩共同作用斜拉強度混凝土材料強度影響箍筋作用提供抵抗斜拉應力能力正截面承載力計算基本假定1平截面假定變形前平面變形后仍保持平面2混凝土抗拉強度受拉區(qū)混凝土不考慮抗拉強度3變形協(xié)調(diào)鋼筋與混凝土變形協(xié)調(diào)一致4應力分布極限狀態(tài)下應力分布簡化為矩形第三部分：鋼筋配筋理論基礎(chǔ)配筋率概念鋼筋面積與截面面積比值1承載力計算極限狀態(tài)設(shè)計方法計算公式截面形式與計算方法構(gòu)造要求鋼筋布置與構(gòu)造規(guī)定配筋率的概念與意義最小配筋率最大配筋率受彎構(gòu)件正截面承載力計算極限狀態(tài)設(shè)計基于結(jié)構(gòu)極限承載能力界限相對壓區(qū)高度ξb決定破壞形式三種計算情況小偏心、平衡、大偏心計算流程確定參數(shù)、查表、計算配筋矩形截面配筋計算公式彎矩計算式M=αfc·b·h02鋼筋面積計算As=ρ·b·h0查表確定參數(shù)通過α值查表確定ξ值配筋面積計算代入?yún)?shù)計算最終所需鋼筋面積T形截面配筋計算T形截面特點板與梁共同工作上翼緣寬度增大受壓面積增加計算分類受壓區(qū)位于翼緣內(nèi)受壓區(qū)超出翼緣判別條件與方法簡化方法等效矩形截面翼緣有效寬度實用計算表格斜截面承載力驗算破壞形式斜拉破壞、剪壓破壞、剪切擠壓破壞計算公式V≤0.7·fc·bw·h0+fyv·Asv·h0/s配箍原則箍筋間距、直徑、形式選擇構(gòu)造要求最小配箍率0.24%，最大間距不超過梁高鋼筋布置構(gòu)造要求第四部分：單筋矩形截面梁配筋計算確定截面尺寸根據(jù)跨度、荷載確定初步尺寸計算彎矩設(shè)計值根據(jù)荷載工況計算確定計算參數(shù)計算α值并查表確定ξ值計算配筋面積確定所需鋼筋數(shù)量與直徑單筋矩形截面設(shè)計計算步驟確定截面尺寸依據(jù)跨度和荷載確定計算彎矩設(shè)計值基于荷載組合的內(nèi)力計算確定相對受壓區(qū)高度計算α值并查表確定ξ計算配筋面積As=αfybh02/fyh0單筋矩形截面計算實例工程背景某辦公樓樓面梁1已知條件跨度6m，均布荷載20kN/m2計算步驟截面300×600mm，C30混凝土，HRB400鋼筋3配筋結(jié)果4Φ20，As=1256mm24單筋梁的驗算方法正截面驗算已知截面與配筋驗算彎矩承載力斜截面驗算計算剪力承載力與所需箍筋裂縫驗算計算裂縫寬度是否滿足使用要求撓度驗算計算梁的撓度是否滿足規(guī)范限值單筋梁優(yōu)化設(shè)計考慮配筋率經(jīng)濟性指標承載能力指標第五部分：雙筋矩形截面梁配筋計算雙筋梁原理受壓鋼筋與混凝土共同受壓計算方法分解為基本單筋梁與附加雙筋梁計算步驟確定參數(shù)、計算受拉鋼筋、計算受壓鋼筋應用場景大跨度、大荷載、截面受限制情況雙筋梁的設(shè)計原理設(shè)置受壓鋼筋必要性增加承載力，減小梁高受壓鋼筋作用機理分擔受壓區(qū)應力，增加塑性鉸轉(zhuǎn)動能力鋼筋協(xié)同工作受壓鋼筋與受拉鋼筋形成內(nèi)力偶承載力提高效果增加15%-30%彎矩承載能力雙筋矩形截面計算方法簡化計算模型分解為單筋梁與純鋼受力系統(tǒng)受壓鋼筋應力確定考慮混凝土與鋼筋共同受壓受拉鋼筋計算總鋼筋由兩部分組成受壓鋼筋計算基于力平衡與變形協(xié)調(diào)條件雙筋梁計算步驟詳解確定梁截面尺寸寬度b、有效高度h0、保護層厚度計算相對壓區(qū)高度與αs計算α值，并與αb進行比較計算受拉鋼筋面積As=As1+As2計算受壓鋼筋面積A's=(α-αb)·fc·b·h02/(fy-σ's)/(h0-as')雙筋矩形截面計算實例工程背景某酒店大堂跨度12m框架梁荷載組合：45kN/m截面尺寸限制：400×800mm材料參數(shù)C35混凝土：fc=16.7MPaHRB400鋼筋：fy=360MPaαb=0.37，ξb=0.55計算結(jié)果受拉鋼筋：6Φ28，As=3694mm2受壓鋼筋：4Φ22，A's=1520mm2箍筋：Φ10@150/200第六部分：T形截面梁配筋計算T形截面特點樓板與梁共同工作形成T形截面計算分類受壓區(qū)在翼緣內(nèi)或超出翼緣翼緣有效寬度規(guī)范規(guī)定的有效寬度計算方法配筋計算特定截面條件下的配筋計算步驟5計算實例實際T形梁設(shè)計案例T形截面梁的特點與矩形梁區(qū)別上部壓區(qū)面積更大更有效利用材料承載能力更高應用場景現(xiàn)澆樓板與梁預制T形梁橋梁工程受力特點正彎矩區(qū)更高效受壓區(qū)面積大抗彎性能好T形截面計算分類受壓區(qū)在翼緣內(nèi)中性軸在翼緣內(nèi)部，可簡化為矩形計算受壓區(qū)超出翼緣中性軸超過翼緣，需特殊計算方法有效寬度確定根據(jù)規(guī)范確定翼緣計算寬度T形梁受壓區(qū)在翼緣內(nèi)的計算簡化為矩形截面按bf×h0矩形截面計算計算公式與步驟同矩形梁計算方法實用計算表格直接查表獲取計算參數(shù)受壓區(qū)位置驗證驗證中性軸確實在翼緣內(nèi)T形梁受壓區(qū)超出翼緣的計算計算模型分解為矩形與凸出部分計算方法M=α'·fc·b·h022α'值確定考慮翼緣影響的系數(shù)3算例演示實際T形梁計算過程4T形梁配筋計算實例項目數(shù)據(jù)計算結(jié)果工程背景商場樓面次梁-截面尺寸b=300mm，h=500mmh0=460mm翼緣尺寸bf=1200mm，hf=100mm-跨度與荷載L=8m，q=30kN/mMd=240kN·m配筋結(jié)果-4Φ22，As=1520mm2第七部分：箍筋計算與構(gòu)造箍筋的作用與配置原則抵抗斜截面剪力提供斜截面抗剪承載力約束縱向鋼筋防止受壓鋼筋失穩(wěn)提高混凝土抗剪能力形成箍筋混凝土共同工作體系改善延性性能增強梁的變形能力箍筋計算方法計算公式V≤Vc+Vs箍筋面積與間距Asv/s=(V-Vc)/(fyv·h0)最小配箍率ρsv,min=0.24%計算步驟計算剪力→確定混凝土承擔部分→計算所需箍筋箍筋構(gòu)造要求箍筋直徑選擇常用Φ8-Φ12，不應小于縱筋直徑的1/4間距限值最小50mm，最大不超過h0/2或300mm加密區(qū)要求支座附近需加密，長度為1.5h0或跨度的1/4彎鉤與封閉要求彎鉤角度135°，伸直長度10d，形成封閉箍箍筋計算實例已知條件某框架梁：400×600mm截面跨度：8m設(shè)計剪力：210kNC30混凝土，HPB300鋼筋計算過程混凝土承擔剪力：95kN箍筋承擔剪力：115kN計算所需箍筋面積驗證最小配箍率計算結(jié)果加密區(qū)：Φ10@100非加密區(qū)：Φ10@200箍筋類型：閉合式箍筋彎鉤：135°彎鉤第八部分：特殊情況下的梁鋼筋計算大跨度梁的配筋計算大跨度梁定義通常指跨度超過9m的梁截面選擇原則跨高比控制在1/10至1/12配筋特殊考慮撓度控制、抗裂性能要求更高工程案例某展覽館15m跨度梁設(shè)計連續(xù)梁的鋼筋計算1受力特點跨中正彎矩，支座負彎矩2跨中配筋下部配置受拉鋼筋3支座配筋上部配置受拉鋼筋4鋼筋彎起部分鋼筋從下部彎至上部5鋼筋截斷根據(jù)彎矩圖確定截斷位置懸臂梁的配筋計算受力特點根部最大負彎矩端部彎矩為零剪力分布規(guī)律根部配筋上部為受拉鋼筋下部為受壓鋼筋配筋量遠大于簡支梁箍筋要求根部加密區(qū)更長間距更小封閉式箍筋偏心受壓與受拉梁的計算1偏心受壓梁分析軸力與彎矩共同作用2附加配筋計算考慮組合內(nèi)力作用3受拉梁考慮軸拉力與彎矩共同作用4計算實例偏心受壓框架梁設(shè)計第九部分：計算機輔助設(shè)計工具結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件PKPM、SATWE、ETABS等軟件計算表格工具Excel配筋計算表格BIM技術(shù)應用混凝土結(jié)構(gòu)BIM模型常用結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件介紹14PKPM國產(chǎn)主流結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件SATWE高層建筑結(jié)構(gòu)分析軟件ETABS國際通用結(jié)構(gòu)分析軟件Midas土木工程綜合分析軟件梁鋼筋計算表格工具5+計算模塊多種截面類型計算模塊20+計算公式內(nèi)置計算