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  2. 钢筋混凝土教程
  3. 如何设计钢筋混凝土梁?

如何设计钢筋混凝土梁?

在这篇文章中, 我们将向您展示如何使用 SkyCiv 软件设计钢筋混凝土梁. 本教程涵盖了 SkyCiv 提供的两个用于梁设计的软件选项: SkyCiv 梁和结构 3D. 我们将深入研究这两种工具,以帮助您有效地访问和设计梁. 在文章最后, 我们还将应用 ACI-318-19 规定的系数方法进行 RC 梁设计.

如果您是梁设计新手, 我们建议您阅读一些 SkyCiv 介绍性文章:

这些教程将帮助您更好地了解设计梁的一般过程.

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SkyCiv Beam软件

第一站是在 SkyCiv Beam 软件中创建梁模型. 我们表明 所需的步骤: (括号内, 我们展示示例数据):

  • 在仪表板页面上, 选择光束模块.
  • 创建定义其长度的梁 (66 英尺).
  • 转到支撑并定义铰链或简单的杆 (铰链位于开头和结尾; 第三点杆).
  • 转到部分并创建一个矩形部分 (矩形截面; 宽度=18 英寸; 高度=24 英寸).
  • 然后选择分布式负载按钮并分配一个, 二, 或更多,根据您的需要 (叠加恒载 = 0.25 基普/英尺; 活荷载 = 0.40 基普/英尺)
  • 下一步是创建一些荷载组合 (\({L_d = 1.2\times D + 1.6\次L}\))
  • 最后, 解决梁!

如何设计钢筋混凝土梁

数字 1: 应用恒载和活载的梁模型

解决梁之后, 我们可以检查结果, 就像弯曲图一样, 获取沿元素长度的最大值. 下图显示了最终输出.

如何设计钢筋混凝土梁

数字 2: 指定荷载组合产生的弯矩图

SkyCiv Beam 软件为我们提供了一个表格,其中包含力的最大值, 压力, 和位移:

如何设计钢筋混凝土梁

数字 3: 汇总表

现在是选择设计选项卡并选择并将输入定义为钢筋布局的时候了, 分析部分, 一些系数, 荷载组合, 等等. 看数字 4 和 5 欲了解更多说明.

设计钢筋混凝土梁

数字 4: RC 梁布局

设计钢筋混凝土梁

数字 5: 设计时要评估的力和截面

所有数据准备好后, 我们可以点击 “检查一下” 纽扣. 此操作将为我们提供结果以及强度和适用性的容量比率.

设计钢筋混凝土梁

数字 6: 梁模块设计结果.

然后您可以下载所需的所有报告!

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SkyCiv结构3D

现在是使用 Structural 3D 的时候了! 我们建议返回到光束软件并单击 “在S3D中打开” 纽扣. 这将帮助我们在 S3D 中准备模型及其输入.

一旦我们点击了更改按钮, 模型已自动创建. 记得保存哦! (如果您需要熟悉此模块, 看这个 教程链接!)

设计钢筋混凝土梁

数字 7: 在 S3D 中自动创建模型.

现在直接进入 “解决” 图标选择 “线性分析” 选项. 请随意检查和比较结果; 我们将使用 “设计” 选项. 现在是时候定义评估不同选项卡上的梁所需的所有特性了.

设计钢筋混凝土梁

数字 8: 会员’ 设计信息

设计钢筋混凝土梁

数字 9: 会员’ 设计的力和截面

SkyCiv 可以检查特定定义的 RC 布局或计算截面加固优化. 我们建议您运行后一个选项.

设计钢筋混凝土梁

数字 10: 截面加固优化.

数字 11 和 12 显示优化设计的最终结果和建议的截面加固计算.

设计钢筋混凝土梁

数字 11: 结构混凝土设计结果

然后您可以下载所需的所有报告!

设计钢筋混凝土梁

数字 12: 截面钢筋优化

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ACI-318 近似方程

设计连续梁时, ACI-318 允许使用弯矩系数进行弯曲计算. (更多示例, 请随意访问 SkyCiv 的这些文章 楼板设计)

关键部分的力矩计算公式为: \( M_u = coefficient \times w_u \times l_n^2 \). 其中系数可以从以下公式获得:

  • 外跨度:
    • 消极的外表: \(\压裂{1}{16}\)
    • 正中跨: \(\压裂{1}{14}\)
    • 负内饰:\(\压裂{1}{10}\)
  • 内部跨度:
    • 消极的: \(\压裂{1}{11}\)
    • 正中跨: \(\压裂{1}{16}\)

我们将选择两个案例: 正弯矩和负弯矩的绝对最大值.

\(wu=1.2\times D + 1.6\次 L = 1.2 \次 0.25 + 1.6 \次 0.4 = 0.94 \压裂{基普}{英尺} \)

\(M_{ü,否定} = {\压裂{1}{10}}{\次 0.94 {\压裂{基普}{英尺}}}{\次 {(22 英尺)}^ 2} = 45.50 {基普}{英尺} \)

\(M_{ü,位置} = {\压裂{1}{14}}{\次 0.94 {\压裂{基普}{英尺}}}{\次 {(22 英尺)}^ 2} = 32.50 {基普}{英尺} \)

负弯矩的抗弯力计算, \({M_{ü,否定} = 45.50 {基普}{英尺}}\)

  • 假设张力控制部分. \({\phi_f = 0.9}\)
  • 波束宽度, \({b=18 英寸}\)
  • 钢筋面积, \({A_s = \frac{亩}{\phi_f\times 0.9d\times fy}= frac{45.50 kip-ft \times 12 英寸-英尺 }{0.9\次 0.9(17 在 )\次 60 KSI}=0.66 {在}^ 2}\)
  • \({\o{分} = 0.003162}\). 钢材最小配筋面积, \({一个_{s,分}=\rho_{分}\times b\times d = 0.003162 \次 18 in \times 17 =0.968 {在}^ 2}\). 现在, 检查该部分是否表现为张力控制.
  • \({a = frac{A_s\times f_y}{0.85\times f’c\times b} = frac{0.968 {在}^2\times 60 KSI}{0.85\次 4 ksi\times 18 在 }= 0.95 在}\)
  • \({c = 压裂{一个}{\测试版_1}= 分数{0.95 在}{0.85} = 1.12 在 }\)
  • \({\变体_t = (\压裂{0.003}{C})\次 {(d – C)} = (\压裂{0.003}{1.12 在})\次 {(17在 – 1.12 在)} = 0.0425 > 0.005 }\) 好的!, 这是一个张力控制部分!.

正弯矩的抗弯力计算, \({M_{ü,位置} = 32.50 {基普}{英尺}}\)

  • 假设张力控制部分. \({\phi_f = 0.9}\)
  • 波束宽度, \({b=18 英寸}\)
  • 钢筋面积, \({A_s = \frac{亩}{\phi_f\times 0.9d\times fy}= frac{32.50 kip-ft \times 12 英寸-英尺 }{0.9\次 0.9(17 在 )\次 60 KSI}=0.472 {在}^ 2}\)
  • \({\o{分} = 0.003162}\). 钢材最小配筋面积, \({一个_{s,分}=\rho_{分}\times b\times d = 0.003162 \次 18 in \times 17 =0.968 {在}^ 2}\). 现在, 检查该部分是否表现为张力控制.
  • \({a = frac{A_s\times f_y}{0.85\times f’c\times b} = frac{0.968 {在}^2\times 60 KSI}{0.85\次 4 ksi\times 18 在 }= 0.95 在}\)
  • \({c = 压裂{一个}{\测试版_1}= 分数{0.95 在}{0.85} = 1.12 在 }\)
  • \({\变体_t = (\压裂{0.003}{C})\次 {(d – C)} = (\压裂{0.003}{1.12 在})\次 {(17在 – 1.12 在)} = 0.0425 > 0.005 }\) 好的!, 这是一个张力控制部分!.

最后, 我们可以看到这两个时刻, 消极和积极, 结果是指定最小抗弯钢筋. 所需钢筋面积等于 \(0.968 {在}^2\).

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