题目
某钢筋混凝土矩形截面简支梁,设计使用年限为50年,环境类别为二a类,截面尺寸b times h = 200 , (mm) times 600 , (mm),采用C40混凝土,纵向受力钢筋为HRB400级钢筋,箍筋为HPB300级钢筋。该梁仅承受集中荷载作用,若集中荷载至支座距离a = 1130 , (mm),在支座边产生的剪力设计值V = 176 , (kN),并已配置phi 8 @ 200双肢箍及按正截面受弯承载力计算配置了足够的纵向受力钢筋。试求:(1) 仅配置箍筋是否满足抗剪要求?(2) 若不满足时,要求利用一部分纵向钢筋弯起,试求弯起钢筋面积及所需弯起钢筋排数(计算时取a_({c)} = 35 , (mm),梁自重不另考虑)。
某钢筋混凝土矩形截面简支梁,设计使用年限为50年,环境类别为二a类,截面尺寸$b \times h = 200 \, \text{mm} \times 600 \, \text{mm}$,采用C40混凝土,纵向受力钢筋为HRB400级钢筋,箍筋为HPB300级钢筋。该梁仅承受集中荷载作用,若集中荷载至支座距离$a = 1130 \, \text{mm}$,在支座边产生的剪力设计值$V = 176 \, \text{kN}$,并已配置$\phi 8 @ 200$双肢箍及按正截面受弯承载力计算配置了足够的纵向受力钢筋。试求:(1) 仅配置箍筋是否满足抗剪要求?(2) 若不满足时,要求利用一部分纵向钢筋弯起,试求弯起钢筋面积及所需弯起钢筋排数(计算时取$a_{\text{c}} = 35 \, \text{mm}$,梁自重不另考虑)。
题目解答
答案
根据规范,$ 0.7 f_t b h_0 = 135.22 \, \text{kN} $,$ 1.25 f_{yv} \frac{A_{sv}}{s} h_0 = 95.92 \, \text{kN} $。
总抗剪承载力为:
\[
V_s + V_c = 135.22 + 95.92 = 231.14 \, \text{kN} > 176 \, \text{kN}
\]
因此,仅配置箍筋 $ \phi 8 @ 200 $ 双肢箍即可满足抗剪要求,无需弯起钢筋。
答案:仅配置箍筋满足抗剪要求,无需弯起钢筋。
解析
本题主要考查钢筋混凝土矩形截面简支梁的抗剪承载力计算,,解题思路是先根据已知条件确定相关参数,然后分别计算混凝土和箍筋的抗剪承载力,将二者相加得到总抗剪承载力,再与剪力设计值比较,判断仅配置箍筋是否满足抗剪要求。若不满足则需计算弯起钢筋面积及排数。
- 确定相关参数
- 已知混凝土强度等级为C40混凝土,根据规范查得轴心抗拉强度设计值$f_t = 1.71 \, \text{N/mm}^2$。
- 箍筋为HPB300级钢筋,其抗拉强度设计值$f_{yv}=275 \, \text{N/mm}^2$。
- 截面尺寸$b = 200 \, \text{mm$,$h = 600 \, \textmm$,取$a_s = 35 \, \textmm$,则有效高度$h_0=h - a_s=600 - 35 = 565 \, \textmm$。
- 箍筋为$\phi 8 @ 200$双肢箍,单根箍筋面积$A_{sv1}=\pi\times(8/2)^2 = 50.24 \, \textmm}^2$,双肢箍面积$A_{sv}=2\times A_{sv1}=2\times50.24 = 100.48 \, \textmm}^2$,箍筋间距$s = 200 \, \textmm$。
- 计算混凝土的抗剪承载力$V_c$
根据公式$V_c = 0.7f_th_0$,将参数代入可得:
$\begin{align*}V_c&=0.7\times1.71\times200\times565\\&=0.7\times1.71\times113000\\&=1.197\times113000\\&=135261 \, \textN\\&=135.261 \, \textkN\approx135.22 \, \textkN\end{align*}$ - 计算箍筋的抗剪承载力$V_s$
根据公式$V_s = 1.25\frac{f_{yv}A_{sv}}{s}h_0}$将参数代入可得:
$\begin{align*}V_s&=1.25\times\frac{75\times100.8}{200\times565}\\&=1.25\times\frac{7560.48}{113000}{}\\&=1.25\times0.066936\\&=0.0833468\\&=95920.8 \, \textN\\&=95.9208 \, \textkN\approx95.92 \, \textkN\end{align*}$ - 计算总抗剪承载力$V_{us}$
总抗剪承载力$V_{us}=V_c + V_s$,将$V_c = 135.22 \, \textkN$,$V_s = 95.92 \, \textkN$代入可得:
$V_{us}=135.22 + 95.92 = 231.14 \, \textkN$ - 判断仅配置箍筋是否满足抗剪要求
已知剪力设计值$V = 176 \, \textkN$,因为$V_{us}=231.14 \, \textkN>176 \, \textkN$,所以仅配置箍筋$\phi 8 @ 200$双肢箍即可满足抗剪要求,无需弯起钢筋。