英语原文共 8 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
在大于d每种情况下,混凝土截面面积增长14%达到20%的钢铁储蓄。第二个解决方案会更经济,将是首选,除非因为体系结构或功能梁尺寸必须最小化。经济的设计配筋率通常在0.5rho;max和0.75rho;max之间。有一种类型的问题，经常发生，不属于严格的分析或设计类别。给出混凝土的尺寸是为了承载必要的弯矩，也是确定配筋面积所必需的。通常情况下，这是在连续梁的关键设计部分的情况下，其中的混凝土尺寸往往保持恒定，虽然钢筋根据所需的抗弯性随跨度变化根据所需的抗弯性。尺寸B，D和H确定在最大弯矩部分，通常在一个支持处。在其他的支持，并在跨中的位置，弯矩通常较小，混凝土尺寸是足够的，只有受拉钢筋还需要进一步计算。在示例3.6的设计问题中遇到了相同的情况，其中具体尺寸大于要求的最低值，所需的配筋面积要进一步计算。在这两种情况下，迭代方法证明在示例3.6是方便的。
示例3.7
配筋面积的测定。混凝土尺寸和材料强度同示例3.6（b=10in，d=17.5in，h=20in），计算出承受1300in-kips弯矩的配筋面积。
解：假设a=4in，
检验假设：
再假设：a=2.6in.重新计算：
无需进一步迭代，取选用2根8号钢筋。
检验配筋率：
如示例3.5所示，在高配筋率下，强度折减系数变为变量。示例3.8展示了强度折减系数变化如何影响设计过程。
示例3.8
确定钢筋面积和强度折减系数。处于建筑上的考虑，限制一个20英尺长的简单跨度梁的高度为16英寸，宽度为12英寸。载荷和材料特性给出：= 0.79kips/ft， = 1。65kips/ft， = 5000psi，和= 60000psi。确定梁的加固。
解：计算系数荷载得：
假设 a=4.0in， alpha;=0.90.结构深度是16-2.5=13.5in，计算：
试取2根NO.10(NO.32)和一根NO.9(NO.29)钢筋，。
检验。这只是假设的，因此接着检验承载能力；是满足的。但是还需检验净拉伸应变。在这种情况下，c=a/beta;=4.16/0.80=5.20in，c/d=0.385＞0.375，所以＞0.005是不满足的。相应的净拉伸应变为：=0.003=0.00479.
但是只有当调整强度折减系数时，的值取0.00479才是符合ACI规范的。从表3.9线性插值得alpha;=0.88和Mn=2140in-kips，这小于需求量。试着增加配筋到三根NO.10（NO.32），As=3.81。重新计算得：
a==4.48in
c==5.60in
Mn=3.8160[13.5-]=2574in-kips
==0.00423
alpha;=0.483 83.30.00423=0.835
Mu=0.8352574=2150in-kips
是满足设计要求的。
实际上，第一个解决方案偏离所期望的值小于百分之一，因此很可能是可以接受的。该示例的剩余部分展示了当净拉伸应变介于0.005和0.004之间时需要可变强度折减系数设计的影响。在这个例子中，配筋增加了近百分之八，但因为减少的强度折减系数，设计承载能力能力Mn仅增加了0.5%。
在解决这些例子，基础方程已被用应用的非常娴熟。然而在实际操作中有设计的辅助工具，如附录A表A 4（给出最大和最小配筋率的值）和表A. 5（给出抗弯系数R值），应用更方便。示例问题将在第3节重复以演示这些辅助工具。
g.超筋梁
根据ACI规范，梁在设计时，受拉钢筋要能达到屈服极限。不仅要大于0.004，还要rho;＜rho;max。但是，如果当既有建筑能力分析时，它可能需要计算一个超筋受压构件的抗弯强度，其中小于时弯曲破坏。
在这种情况下，钢应变，如图3.11b，将小于屈服应变，但可以由混凝土应变和仍然未知的到中性轴的距离c算得。
（3.42）
出于平衡要求，C=T，可以写成：
替代钢应变公式（3.42）最后一个公式，并定义，得到一个二次方程如下：。式中
（3.43）
解方程的：
（3.44）
由，很容易得出中性轴的位置c，然后是，由（3.42）计算得出代入，得出抗弯强度：
（3.45）
强度折减系数等于0.65在允许范围之中。
3.5设计辅助工具
在3.4中已经进行钢筋混凝土梁的设计和分析时已经应用了基础公式，并且这些是直接应用到示例中的。在实践中，梁等钢筋混凝土构件的设计使用辅助工具大为简化，例如本书附录和章节3.7到3.9，表A1.A2.A4到A7，和与本章相关的图A1。学生可以浏览这些材料从而来熟悉这些工具。其他工具在接下来的章节里将被应用和证明。
公式(3.39)给出了矩形少筋梁在或低于rho;max配筋率时的抗弯设计强度Mn。由公式（3.36）得到的抗弯系数R，低配筋率可在表A.5查得，高配筋率可在表A.5查得。此外R还可以从图表A.1查得。当构件b.d，配筋率和材料强度均已知，设计强度Mn可以由公式（3.39）直接算得。
设计计算时，算得构件尺寸和配筋率以满足设计极限荷载要求，通常有两种算法。第一种算法是选择最佳配筋率，然后构件尺寸计算如下：
1.设所需强度Mn等于由公式（3.39）算得的设计强度：
2.查用表A.4，选用在的合适的配筋率。常用的0.6是经济和实用的选择。选择0.6rho;max时假设alpha;等于0.9.迭代计算是必需的。
3.从表A.5得，通过确定的材料强度和选定的配筋率可以选出抗弯系数R，然后
4.选取b和d以满足要求。除非构件厚度有限制或者其他约束存在（见12.6），有效厚度是宽的2到3倍才是合理的。
5.计算需要的配筋面积：
参考表A.2，选取钢筋尺寸和数量，优先选用较大尺寸的钢筋减少安置成本。
6.参考表A.7，以确保所选择的梁宽度有足够的混凝土面积和间距，以容纳钢筋。（具体将在3.6中进一步讨论）
另一种方法是先选择构件尺寸，在计算得出需要的配筋面积，计算如下：
- 选择梁宽度b和有效厚度d，再计算R:
- 使用表A.5规定的材料强度，确定配筋率以提供所需R值和验证之前选择的b和d。
- 计算所需的配筋面积
查表A.2确定钢筋尺寸和数量。
- 查用表A.7验证梁宽度是否足够容纳所选的钢筋。使用辅助工具解决像3.4这样的问题将在接下来的部分进一步阐述。
示例3.9
给定构件的抗弯强度。使用示例3.5的梁尺寸，b=12in，d=17.5in，确定名义抗弯强度和设计强度，并配四根NO.9（NO.29）钢筋。使用附录A，材料强度=4000psi，=60000psi。
解：查表A.2四根NO.9（NO.29）钢筋，As=4.00，b=12in和d=17.5in配筋率rho;=4.00/（12*17.5）=0.0190。根据表A.4，rho;小于rho;max=0.0206,并且大于rho;min=0.0033。然后利用=4000psi，=60000psi和rho;=0.019查表A.5b得，R=949psi。名义强度和设计强度分别计算得：
如前面所述。
示例3.10
设计满足给定荷载的混凝土尺寸和配筋面积。确定在示例3.6中梁所需的混凝土截面和钢截面，使用附录A。Mu=1670in-kips，
，配筋率rho;=0.6。
解：查表A.4得，最大配筋率=0.0206。处于经济考虑，rho;=0.6=0.0124.查A.5a再插值得，所需的R=663
梁的尺寸为b=10in，d=16.7in，是合适的。但是深度要取到17.5，来保证梁的总厚度20in。因此
之后查A.5插值得，rho;=0.0112
示例3.11
确定配筋面积。梁的尺寸如示例3.7，b=10in，d=17.5in，计算配筋面积。承受荷载1300in-lb。材料强度。
解：注意到已知的梁的尺寸是足够的，只需要计算配筋，所以不需要过早地使用迭代法。必要抗弯系数：
根据已知的材料强度查表A.5a，找到对应的配筋率rho;=0.0085，得到配筋面积：As=。
选用两根NO.8（NO.25）钢筋。
表和附录A给出的基本信息，在设计时广泛被应用。但是读者应该注意到，这些表格以及其他的工具都可以应用到3.7到3.9和其他实例中。
3.6梁设计中的现实考虑
为了考虑抗弯设计的最初方面，前面几个示例只考虑了一些最小的现实影响，但是这些往往影响梁的设计。这些涉及到梁优化混凝土配合比，尺寸的建立，标准化的尺寸，主辅筋覆盖要求，选择杆组合。一个好的设计师的判断标准，很大程度取决于将理论要求转换成现实的设计的能力。几个最重要的方面将接下来讨论，课外指导可以自行阅读ACI（3.7和3.8）和CRSI（3.9到3.11）。
- 混凝土对钢筋的防护
在最外层钢筋外必须保持一定的最小混凝土保护层厚度，让混凝土为钢筋提供防火和腐蚀保护。这个设计厚度根据构件尺寸和暴露情况不断变化的。根据ACI标准7.7，现浇混凝土，混凝土的保护层表面不能直接接触地面和空气，并且对于楼板和墙壁不能小于3/4in和对于梁和柱1in。如果混凝土保护层暴露在空气中或者与地面接触，则要求保护层不得少于2in。如果混凝土直接接触地面而没有任何形式保护，则保护层至少设计3in。
在一般情况下，梁的主受弯钢筋中心到顶或者底部表面至少到3in，而且保护层至少in。在板中，表面到钢筋中心1in是足以满足3/4in保护层要求的。
为了简化施工，从而降低成本，整体混凝土梁的尺寸，b和h，几乎总是向上舍入到最近的英寸，并经常到2in。因此实际有效的深度d为从总深度h减去覆盖距离和箍筋直径、主钢筋直径的一半，很少是整数。对于板，总深度一般向上舍入到6in左右。h和d之间的差异在图3.12中并不是十分确切，但是对于梁的NO.3（NO.10）箍筋和NO.10（NO.32）纵筋的设计是满足的。在使用NO.4（NO.13）或者更小的钢筋时都是满足的。如果大尺寸钢筋用于主钢筋或者箍筋（是比较常见的情况）相应的尺寸很容易计算。
（a）箍筋梁 （b）板
图3.12 梁和板混凝土保护层的要求
在ACI规范中允许预制混凝土减少一些保护层。
- 混凝土的比例
钢筋混凝土梁可能宽而浅，或相对狭窄和深。考虑到材料的最大经济效益，往往将比例设计为有效深度d为2到3倍的宽度b（或者是T梁腹板宽度b）。但是约束可能会导致其他选择，将在12.6节中讨论。最大的材料经济不可能转化为最大的结构性经济。比如单向混凝土托梁的单片梁支承，具有相同的总厚度梁、托梁的使用将允许使用一个单一的平底形态，从而达到经济建设并可以设计水平天花板。有着更多钢筋的梁一般宽而浅，以达到整体节省成本的目的。在其他情况下，可能因为建筑或其他原因需要限制的地板或屋顶建筑的总深度。钢筋混凝土的一个优点的就是可以满足这种特殊的要求。
c.钢筋间距选择
正如2.14节所述，普通钢筋的尺寸从NO.3到NO.11（NO.10到NO.36），根数密切对应第八英寸直径的根数。NO.14[in（43mm）直径]和NO.57[in（57mm）这两种尺寸的钢筋主要用在柱的设计上。
经常选取最大钢筋尺寸以更容易满足配筋面积的要求。在一般情况下，混合钢筋应该是可比的直径，出于现实和理论上的原因，一般应沿垂直中心线对称布置的。在单层钢筋设计中，许多设计师限制两种尺寸钢筋直径的变化，使用时会这样说明：NO.10和NO.8（NO.32和NO.25）而不会说NO.11和6（NO.36和19）。在结构设计中尽量少使用不同尺寸的钢筋是有一定实用优势的。
通常在相邻的钢筋之间保持一定的最小距离以确保混凝土的正确放置。钢筋下面的的气泡是要被尽量避免的，并且
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[136853]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
