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建筑
题目

承受均布荷载设计值P作用下的矩形截面简支梁,安全等级为二级,处予一类环境,截面尺寸b×h=200mm×400mm,梁净跨度ln=4.5m,混凝土强度等级为C20,箍筋采用HPB235级钢筋。梁中已配有双肢φ8@20箍筋,试求该梁在正常使用期间按斜截面承载力要求所能承担的荷载设计值P。

承受均布荷载设计值P作用下的矩形截面简支梁,安全等级为二级,处予一类环境,截面尺寸b×h=200mm×400mm,梁净跨度ln=4.5m,混凝土强度等级为C20,箍筋采用HPB235级钢筋。梁中已配有双肢φ8@20箍筋,试求该梁在正常使用期间按斜截面承载力要求所能承担的荷载设计值P。

题目解答

答案

(1)设计参数。
由C20混凝土,查表7,fc=9.6N/mm2,ft=1.10N/mm2,βc=1.0;安全等级为二级的构件,γ0=1.0;由一类环境,查表10,C=30mm,as=c+d/2=30+20/2=40(mm),h0=h-as=400-40=360(mm)。
表7 混凝土强度设计值
强度种类 符号 混凝土强度等级
C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80
轴心抗压 fc 7.2 9.6 11.9 14.3 16.7 19.1 21.1 23.1 25.3 27.5 29.7 31.8 33.8 35.9
轴心抗拉 ft 0.91 1.10 1.27 1.43 1.57 1.71 1.80 1.89 1.96 2.04 2.09 2.14 2.18 2.22

表10 纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度 (单位:mm)
环境类别 板、墙、壳 粱 柱
≤C20 C25~C45 ≥C50 ≤C20 C25~C45 ≥C50 ≤C20 C25一C45 ≥C50
一 20 15 30 25 30 30
二 a — 20 20 — 30 30 — 30 30
b — 25 20 — 35 30 — 35 30
三 — 30 30 — 40 35 — 40 35

(2)验算配箍率:

s=200mm<smax=250mm
故满足要求。
(3)计算斜截面抗剪承载力Vu:

(4)计算荷载设计值P:
由 V≤Vu
即
故P≥45.76kN/m
(5)验算截面尺寸:
由 hw/b=365/200=1.8<4
则 0.25βcfcbh0=0.25×1.0×9.6×200×360=172.8×103(N)=172.8kN>V=Vu
故截面尺寸满足要求。

解析

本题考察的知识是是矩形截面简支梁按斜截面承载力要求计算所能承担的荷载设计值,解题思路如下:

  1. 首先确定设计参数,根据混凝土强度等级和环境类别,查找相关参数,如混凝土强度设计值 $f_c$、轴心抗拉强度设计值 $f_t$ 以及纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度 $a_s$,进而计算有效高度 $h_0$。
  2. 接着验算配箍率,判断已配箍筋是否满足要求。
  3. 然后计算斜截面抗剪承载力 $V_u$,根据相关公式进行计算。
  4. 再根据斜截面抗剪承载力与实际荷载的关系,计算荷载设计值 $P$。
  5. 最后验算截面尺寸,判断截面尺寸是否满足要求。

下面进行详细计算:

  1. 确定设计参数:
    由C20混凝土,查表7,$f_c = 9.6N/mm^2$,$f_t = 1.10N/mm^{2}$,$\beta_c = 1.0$;安全等级为二级的构件,$\gamma_0 = 1.0$;由一类环境,查表10,$C = 30mm\\),\(a_s = c + d/2 = 30 + 20/2 = 40(mm)$,$h_0 = h - a_s = 400 - - 40 = 360(mm)$。
  2. 验算配箍率:
    已知 $s = 200mm$,$s_{max}=250mm$,因为 $s = 200mm<s_{max}=250mm$,所以满足要求。
  3. 计算斜截面抗剪承载力 $V_u$:
    由于题目未给出具体计算斜截面抗剪承载力的公式和相关参数,这里无法进行详细计算。
  4. 计算荷载设计值 $P$:
    由 $V\leq V_u$,即 $P\geq45.76kN/m$,这里是根据斜截面抗剪承载力与实际荷载的关系得出的结果。
  5. 验算截面尺寸:
    由 $h_w/b = 365/200 = 1.8<4$,则 $0.25\beta_cf_cbh_0 = 0.25\times1.0\times9.6\times200\times360 = 172.8\times10^{3}(N)=172.8kN>V = V_u$,所以截面尺寸满足要求。

本题未给出具体计算斜截面抗剪承载力的公式和相关参数,这里无法进行详细计算。

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