.正截面承载力计算

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第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算受弯构件(bendingmember)是指截面上通常有弯矩和剪力共同作用而轴力可以忽视不计的构件。

钢筋混凝土受弯构件的主要形式是板(Slab)和梁(beam),它们是组成工程结构的基本构件,在桥梁工程中应用很广。

在荷载作用下,受弯构件的截面将承受弯矩M和V的作用。

因此设计受弯构件时,一般应满意下列两方面的要求:(1)由于弯矩M的作用,构件可能沿弯矩最大的截面发生破坏,当受弯构件沿弯矩最大的截面发生破坏时,破坏截面与构件轴线垂直,称为正截面破坏。

故需进行正截面承载力计算。

(2)由于弯矩M和剪力V的共同作用,构件可能沿剪力最大或弯矩和努力都较大的截面破坏,破坏截面与构件的轴线斜交,称为沿斜截面破坏,故需进行斜截面承载力计算。

为了保证梁正截面具有足够的承载力,在设计时除了适当的选用材料和截面尺寸外,必需在梁的受拉区配置足够数量的纵向钢筋,以承受因弯矩作用而产生的拉力;为了防止梁的斜截面破坏,必需在梁中设置肯定数量的箍筋和弯起钢筋,以承受由于剪力作用而产生的拉力。

第一节受弯构件的截面形式与构造一、钢筋混凝土板的构造板是在两个方向上(长、宽)尺度很大,而在另一方向上(厚度)尺寸相对较小的构件。

钢筋混凝土板可分为整体现浇板和预制板。

在施工场地现场搭支架、立模板、配置钢筋,然后就地浇筑混凝土的板称为整体现浇板。

通常这种板的截面宽度较大,在计算中常取单位宽度的矩形截面进行计算。

预制板是在预制厂和施工场地现场预先制好的板,板宽度一般掌握在Inl左右,由于施工条件好,预制板不仅能采纳矩形实心板,还能采纳矩形空心板,以减轻板的自重。

板的厚度h由截面上的最大弯矩和板的刚度要求打算,但是为了保证施工质量及耐久性的要求,《大路桥规》规定了各种板的最小厚度;行车道板厚度不小于IOOmm人行道板厚度,就地浇注的混凝土板不宜小于80mm,预制不宜小于60mm。

空心板桥的顶板和底板厚度,均不宜小于80mm。

第四章 受弯构件正截面承载力计算

第四章 受弯构件正截面承载力计算

因此得出
b

1
1
fy
cu E s
第四章 受弯构件正截面承载力计算
由平衡条件: 1 fcbxb= fyAs
可得出 1fcbbh0fyAs,max ---(4-15)
可推出适筋受弯构件最大配筋率max与 b
的表达式
maxAbs,m 0 hax b
1fc fy
---(4-16)
fy h0
360 465
0.2% h 0.2% 500 0.215%,可以。
h0
465
例题2
第四章 受弯构件正截面承载力计算
已知一单跨简支板,计算跨L0=2.34m,承受均 布荷载qk=3kN/m2(不包括板自重);混凝土 强度等级为C30;钢筋采用HPB235级钢筋。可
最小配筋率ρmin
第四章 受弯构件正截面承载力计算
4.2.2适筋受弯构件截面受力的几个阶段
第一阶段 —— 截面开裂前阶段。
第二阶段 —— 从截面开裂到纵向受拉钢筋屈服前阶段。
第三阶段 —— 钢筋屈服到破坏阶段。
第四章 受弯构件正截面承载力计算
各阶段和各特征点的截面应力 — 应变分析:
第四章 受弯构件正截面承载力计算
由式(4-16)可知,当构件按最大配筋率配筋时,由式
M1fcb(xh02 x) (4-9a)
可以求出适筋受弯构件所能承受的最大弯矩为
M m a1 x fc b 0 2b h ( 1 0 .5 b )sb b 0 2h 1 fc
其中, sb ----截面最大的抵抗矩系数,可查表。
坏。
第四章 受弯构件正截面承载力计算
受弯构件的配筋形式
P
P

混凝土受弯构件正截面承载力计算

混凝土受弯构件正截面承载力计算
h0—有效高度。 1.最大配筋率及界限相对受压区高度
r As f y As a1 fcbx x a1 fc
bh0 bh0 f y bh0 f y h0 f y

x
h0

r
a1 fc
fy
令b为 = r max时的相对受压区高度,即
rmax
b
a1
f
fc
y
= r max时的破坏形态为受压区边缘混凝土达到极限压
c fc e0 e ecu
n
2
1 60
(
fcu,k
50)
2.0
各系数查表4-3
e0 0.002 0.5( fcu,k 50)105 0.002
ecu 0.0033 0.5( fcu,k 50)105 0.0033
4.钢筋应力—应变关系的假定(本构关系)
Ese e e y fy e ey
4.3钢筋混凝土受弯构件正截面试验研究
一、受弯构件正截面破坏过程
受弯构件正截面破坏分为三个阶段 • 第一阶段:裂缝开裂前 • 第二阶段:从开裂到钢筋屈服 • 第三阶段:从钢筋屈服到梁破坏
(1)第I阶段
当荷载比较小时,混凝土基本处 于弹性阶段,截面上应力分布为三 角形,荷载-挠度曲线或弯矩-曲率 曲线基本接近直线。截面抗弯刚度 较大,挠度和截面曲率很小,钢筋 的应力也很小,且都于弯矩近似成 正比。
My
Mu
Failure”,破坏前
可吸收较大的应变
能。
0
f
2.超筋梁(Over reinforced)破坏
钢筋配置过多,将发生这种破坏。 破坏特征:破坏时钢筋没有达到屈服强度,破坏是由 于压区混凝土被压碎引起,没有明显预兆,为脆性破 坏。

轴心受压构件正截面承载力计算

轴心受压构件正截面承载力计算
公路规范公式:
0 Nd Nu 0.9( fcd Acor kfsd As0 As fsd )
k —— 间接钢筋的影响系数,混凝土强度C50
及以下时,k=2.0;C50-C80取k=2.0-1.7,中 间直线插入取值。
混凝土 强度
k
≤C50 2.0
C55 C60 C65 C70 C75 C80 1.95 1.90 1.85 1.80 1.75 1.70
例题2:圆形截面轴心受压构件,直径为450mm, 计算长度2.25m, 轴向压力设计组合值Nd=2580kN, 纵筋用HRB335级,箍筋用R235级,混凝土强度等 级为C25。I类环境条件,安全等级二级,试进行构 件的配筋设计。
2.25512 1%
0.45
As1%4 4520 15m 902m
A co r45 420 30 119 m3 2m 99
f s d —— 间接钢筋的强度;
Acor —— 构件的核心截面面积;
A s 0 —— 间接钢筋的换算面积,As0
dcor As01
S

A s 0 1 —— 单根间接钢筋的截面面积;
S —— 间接钢筋的间距;
轴心受压构件正截面承载力计算
6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 四、 螺旋箍筋轴压构件正截面承载力计算
轴心受压构件正截面承载力计算
6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件 五、正截面承载力计算 2.截面设计之二(尺寸未知):
如果尺寸未知,则 先假设一个ρ′,令稳定系数φ=1; 求出截面面积A,取整; 重新计算φ,求As′.
例题略。
轴心受压构件正截面承载力计算
6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件
主要和构件的长细比有关,长细比越大,稳定 系数 越小。

正截面承载力计算

正截面承载力计算

最小配筋率的确定原则:配筋率 为的钢筋混凝土受弯构件,按Ⅲa 阶段计算的正截面受弯承载力应等于同截面素混凝土梁所能承受的弯矩M cr (M cr 为按Ⅰa 阶段计算的开裂弯矩)。

对于受弯构件, 按下式计算:(2)基本公式及其适用条件 1)基本公式式中:M —弯矩设计值;f c —混凝土轴心抗压强度设计值; f y —钢筋抗拉强度设计值; x —混凝土受压区高度。

2)适用条件l 为防止发生超筋破坏,需满足ξ≤ξb 或x ≤ξb h 0; l 防止发生少筋破坏,应满足ρ≥ρmin 或 A s ≥A s ,min=ρmin bh 。

在式(3.2.3)中,取x =ξb h 0,即得到单筋矩形截面所能min t y max(0.45f /f ,0.2% )ρ= (3.2.1) sy c 1A f bx f =α(3.2.2)()20c 1x h bx f M -≤α(3.2.3) ()20y s x h f A M -≤(3.2.4)或承受的最大弯矩的表达式: (3)计算方法 1)截面设计己知:弯矩设计值M ,混凝土强度等级,钢筋级别,构件截面尺寸b 、h求:所需受拉钢筋截面面积A s 计算步骤:①确定截面有效高度h 0h 0=h -a s式中h —梁的截面高度;a s —受拉钢筋合力点到截面受拉边缘的距离。

承载力计算时,室内正常环境下的梁、板,a s 可近似按表3.2.4取用。

表 3.2.4 室内正常环境下的梁、板a s 的近似值(㎜)②计算混凝土受压区高度x ,并判断是否属超筋梁若x ≤ξb h 0,则不属超筋梁。

否则为超筋梁,应加大截面尺寸,或构件种类纵向受力 钢筋层数混凝土强度等级 ≤C20 ≥C25 梁一层 40 35 二层65 60 板一层2520提高混凝土强度等级,或改用双筋截面。

③计算钢筋截面面积A s ,并判断是否属少筋梁若A s ≥ρmin bh ,则不属少筋梁。

否则为少筋梁,应A s=ρmin bh 。

正截面抗弯承载力计算公式

正截面抗弯承载力计算公式

正截面抗弯承载力计算公式弯曲方向上的抗弯矩可以通过以下公式计算:M=σ*y*S其中,M为弯矩,单位为N·mm;σ为截面的应力,单位为N/mm²;y为截面的离心距,即截面中心到受拉纤维的距离,单位为mm;S为截面的抵抗矩,单位为mm³。

剪切方向上的抗剪力可以通过以下公式计算:V=τ*A其中,V为剪力,单位为N;τ为截面中剪应力,单位为N/mm²;A为截面的剪切面积,单位为mm²。

综合考虑两种方向上的抗弯承载力,可以得到正截面抗弯承载力的计算公式:W = Min(M/b , V/yc)其中,W为正截面的抗弯承载力,单位为N;M为弯矩,单位为N·mm;b为截面的宽度,单位为mm;V为剪力,单位为N;yc为截面的离心距,即截面中心到受拉纤维的距离,单位为mm。

在实际设计中,为了保证结构的安全性,通常需要根据材料的强度参数和结构的要求来确定截面的尺寸和形状。

在正截面抗弯承载力的计算过程中,需要注意以下几个要点:1.材料的强度参数:计算前需要明确截面所采用的材料的强度参数,如屈服强度和抗拉强度等。

2.截面形状的选择:根据结构的要求和截面的受力条件,选择适当的截面形状,如矩形、圆形、梯形等。

3.弯矩和剪力的确定:根据结构的受力分析,确定截面上的弯矩和剪力大小。

4.抵抗矩和剪切面积的计算:根据截面形状的不同,采用相应的计算方法计算抵抗矩和剪切面积。

5.安全系数的考虑:为了保证结构的安全性,在计算过程中通常会引入相应的安全系数,以考虑不同因素对结构性能的影响。

总之,正截面抗弯承载力的计算需要考虑弯曲方向上的抗弯矩和剪切方向上的抗剪力,通过综合考虑两者,可以得到正截面的抗弯承载力的计算公式。

在使用公式进行计算时,需要明确材料的强度参数,选择适当的截面形状,并考虑安全系数的影响,以确保结构的安全性。

轴心受压构件正截面承载力计算

轴心受压构件正截面承载力计算

轴心受压构件正截面承载力计算d d 式中 N 轴向力设计值 (包括γ0和ϕ值在内);γd 钢筋混凝土结构的结构系数,见附录3表3; N u 截面极限轴向力;ϕ 钢筋混凝土构件的稳定系数,见表5-2;表5-2 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数ϕA 构件截面面积(当配筋率%3/>=A A s c f 混凝土的轴心抗压强度设计值(计算现浇混凝土柱时,如截面长边或直径小于300mm 时,则式(5-1)中混凝土强度设计值应乘以系数0.8); y f ' 纵向钢筋的抗压强度设计值;s A ' 全部纵向钢筋的截面面积。

(三)普通箍筋柱正截面承载力计算方法 1.截面设计(1)根据构造要求确定构件截面的形状和尺寸,选定材料的强度等级; (2)确定稳定系数ϕ:利用表5-2 ;稳定系数ϕ值主要与柱的长细比l 0/b 有关,此处b 为矩形截面柱短边尺寸,0l 为柱子的计算长度(与柱两端的约束情况有关,可自表5-1查得,其中l 为构件支点间长度,s 为拱轴线的长度)。

表5-1 受压构件的计算长度l 0(3s()s y c dd u1A f A f N N ''+=≤ϕγγ(4)选择纵向钢筋钢筋混凝土柱内配置的纵向钢筋常用Ⅱ级或Ⅲ级,并应符合下列要求:1)纵向钢筋的根数不得少于4根,每边不得少于2根;直径不应小于12mm ,工程中常用钢筋直径为12~32mm ,宜选用根数较少的粗直径钢筋以形成劲性较好的骨架。

2)在轴向受压时沿截面周边均匀布置;在偏心受压时沿截面短边均匀布置。

3)现浇立柱纵向钢筋的净距不应小于50mm ,同时中距也不应大于350mm 。

在水平位置上浇筑的装配式柱,其净距与梁相同,当偏心受压柱的长边大于或等于600mm 时,应在长边中间设置直径为10~16mm ,间距不大于500mm 的纵向构造钢筋,同时相应地设置联系拉筋。

(5)并验算配筋率ρ:1)当截面尺寸由承载力条件控制时,偏心受压柱的受压钢筋或受拉钢筋的配筋率不应小于0.25%(Ⅰ级钢筋)或0.2%(Ⅱ级、Ⅲ级钢筋);轴心受压柱全部纵向受力钢筋的配筋的配筋率不应小于0.4%。

受弯构件的正截面承载力计算资料

受弯构件的正截面承载力计算资料

槽形板
二、截面尺寸 高跨比h/l0=1/8~1/12
矩形截面梁高宽比h/b=2.0~3.5 T形截面梁高宽比h/b=2.5~4.0。(b为梁肋) b=120、150、180、200、220、250、300、…(mm),
250以上的级差为50mm。 h=250、300、350、……、750、800、900、
4.3.1 正截面承载力计算的基本假定
(1) 截面的应变沿截面高度保持线性分布-简称平截面假定
ec
f e ec es
y xc h0 xx
f xc
h0
(2) 不考虑混凝土的抗拉强度
y
es
M xc
C
Tc T
(3) 混凝土的压应力-压应变之间的关系为:
σ
fc
上升段
c

f
c
[1

(1

e e0
M0
C 超筋梁ρ>ρmax
My B
Mu
适筋梁 ρmin<ρ<ρmax
A少筋梁ρ>ρmax
0
f0
超筋破坏形态
> b
特点:受压区混凝土先压碎,纵向受拉钢筋 不屈服。
钢筋破坏之前仍处于弹性工作阶段,裂缝开 展不宽,延伸不高,梁的挠度不大。破坏带 有突然性,没有明显的破坏预兆,属于脆性 破坏类型。
M0
a
≥30
纵向受拉钢筋的配筋百分率
截面上所有纵向受拉钢筋的合力点到受拉边缘的竖向距离
为a,则到受压边缘的距离为h0=h-a,称为截面有效高度。
d=10~32mm(常用) 单排 a= c+d/2=25+20/2=35mm 双排 a= c+d+e/2=25+20+30/2=60mm
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3.2 正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件通常承受弯矩和剪力共同作用,其破坏有两种可能:一种是由弯矩引起的,破坏截面与构件的纵轴线垂直,称为沿正截面破坏;另一种是由弯矩和剪力共同作用引起的,破坏截面是倾斜的,称为沿斜截面破坏。

所以,设计受弯构件时,需进行正截面承载力和斜截面承载力计算。

一、单筋矩形截面1.单筋截面受弯构件沿正截面的破坏特征钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏形式与钢筋和混凝土的强度以及纵向受拉钢筋配筋率ρ有关。

ρ用纵向受拉钢筋的截面面积与正截面的有效面积的比值来表示,即ρ=As/(bh0),其中A s为受拉钢筋截面面积;b为梁的截面宽度;h0为梁的截面有效高度。

根据梁纵向钢筋配筋率的不同,钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型,不同类型梁的具有不同破坏特征。

①适筋梁配置适量纵向受力钢筋的梁称为适筋梁。

适筋梁从开始加载到完全破坏,其应力变化经历了三个阶段,如图3.2.1。

第I阶段(弹性工作阶段):荷载很小时,混凝土的压应力及拉应力都很小,应力和应变几乎成直线关系,如图3.2.1a。

当弯矩增大时,受拉区混凝土表现出明显的塑性特征,应力和应变不再呈直线关系,应力分布呈曲线。

当受拉边缘纤维的应变达到混凝土的极限拉应变εtu时,截面处于将裂未裂的极限状态,即第Ⅰ阶段末,用Ⅰa表示,此时截面所能承担的弯矩称抗裂弯矩M cr,如图3.2.1b。

Ⅰa阶段的应力状态是抗裂验算的依据。

第Ⅱ阶段(带裂缝工作阶段):当弯矩继续增加时,受拉区混凝土的拉应变超过其极限拉应变εtu,受拉区出现裂缝,截面即进入第Ⅱ阶段。

裂缝出现后,在裂缝截面处,受拉区混凝土大部分退出工作,拉力几乎全部由受拉钢筋承担。

随着弯矩的不断增加,裂缝逐渐向上扩展,中和轴逐渐上移,受压区混凝土呈现出一定的塑性特征,应力图形呈曲线形,如图3.2.1c。

第Ⅱ阶段的应力状态是裂缝宽度和变形验算的依据。

当弯矩继续增加,钢筋应力达到屈服强度f y,这时截面所能承担的弯矩称为屈服弯矩M y。

它标志截面进入第Ⅱ阶段末,以Ⅱa表示,如图3.2.1d。

图3.2.1 适筋梁工作的三个阶段第Ⅲ阶段(破坏阶段):弯矩继续增加,受拉钢筋的应力保持屈服强度不变,钢筋的应变迅速增大,促使受拉区混凝土的裂缝迅速向上扩展,受压区混凝土的塑性特征表现得更加充分,压应力呈显著曲线分布(图3.2.1e)。

到本阶段末(即Ⅲa阶段),受压边缘混凝土压应变达到极限压应变,受压区混凝土产生近乎水平的裂缝,混凝土被压碎,甚至崩脱(图3.2.2b),截面宣告破坏,此时截面所承担的弯矩即为破坏弯矩M u。

Ⅲa阶段的应力状态作为构件承载力计算的依据(图3.2.1f )。

由上述可知,适筋梁的破坏始于受拉钢筋屈服。

从受拉钢筋屈服到受压区混凝土被压碎(即弯矩由M y增大到M u),需要经历较长过程。

由于钢筋屈服后产生很大塑性变形,使裂缝急剧开展和挠度急剧增大,给人以明显的破坏预兆,这种破坏称为延性破坏。

适筋梁的材料强度能得到充分发挥。

②超筋梁纵向受力钢筋配筋率大于最大配筋率的梁称为超筋梁。

这种梁由于纵向钢筋配置过多,受压区混凝土在钢筋屈服前即达到极限压应变被压碎而破坏。

破坏时钢筋的应力还未达到屈服强度,因而裂缝宽度均较小,且形不成一根开展宽度较大的主裂缝(图3.2.2c),梁的挠度也较小。

这种单纯因混凝土被压碎而引起的破坏,发生得非常突然,没有明显的预兆,属于脆性破坏。

实际工程中不应采用超筋梁。

③少筋梁配筋率小于最小配筋率的梁称为少筋梁。

这种梁破坏时,裂缝往往集中出现一条,不但开展宽度大,而且沿梁高延伸较高。

一旦出现裂缝,钢筋的应力就会迅速增大并超过屈服强度而进入强化阶段,甚至被拉断。

在此过程中,裂缝迅速开展,构件严重向下挠曲,最后因裂缝过宽,变形过大而丧失承载力,甚至被折断(图3.2.2a )。

这种破坏也是突然的,没有明显预兆,属于脆性破坏。

实际工程中不应采用少筋梁。

2.单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 (1)计算原则 1)基本假定如前所述,钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算以适筋梁Ⅲ阶段的应力状态为依据。

为便于建立基本公式,现作如下假定:①构件正截面弯曲变形后仍保持一平面,即在三个阶段中,截面上的应变沿截面高度为线性分布。

这一假定称为平截面假定。

由实测结果可知,混凝土受压区的应变基本呈线性分布,受拉区的平均应变大体也符合平截面假定。

②钢筋的应力s σ等于钢筋应变s ε与其弹性模量s E 的乘积,但不得大于其强度设计值y f ,即y s s s f E ≤=εσ。

③不考虑截面受拉区混凝土的抗拉强度。

④受压混凝土采用理想化的应力-应变关系(图3.2.3),当混凝土强度等级为C50及以下时,混凝土极限压应变0.0033=u ε。

图3.2.2 梁的正截面破坏(a )少筋梁;(b )适筋梁;(c )超筋梁2)等效矩形应力图根据前述假定,适筋梁Ⅲa 阶段的应力图形可简化为图3.2.4b 的曲线应力图,其中x n 为实际混凝土受压区高度。

为进一步简化计算,按照受压区混凝土的合力大小不变、受压区混凝土的合力作用点不变的原则,将其简化为图3.2.4c 所示的等效矩形应力图形。

等效矩形应力图形的混凝土受压区高度n x x 1β=,等效矩形应力图形的应力值为c f 1α,其中c f 为混凝土轴心抗压强度设计值,1β为等效矩形应力图受压区高度与中和轴高度的比值,1α为受压区混凝土等效矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值,11αβ、的值见表3.2.1。

表3.2.1 11αβ、值混凝土强度等级≤C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 0.8 0.79 0.78 0.77 0.76 0.75 0.741.00.990.980.970.960.950.943)适筋梁与超筋梁的界限——界限相对受压区高度b ξ图3.2.4 第Ⅲa 阶段梁截面应力分布图(a )截面示意;(b )曲线应力图;(c )等效矩形应力图形比较适筋梁和超筋梁的破坏,前者始于受拉钢筋屈服,后者始于受压区混凝土被压碎。

理论上,二者间存在一种界限状态,即所谓界限破坏。

这种状态下,受拉钢筋达到屈服强度和受压区混凝土边缘达到极限压应变是同时发生的。

我们将受弯构件等效矩形应力图形的混凝土受压区高度x 与截面有效高度0h 之比称为相对受压区高度,用ξ 表示,0h x =ξ ,适筋梁界限破坏时等效受压区高度与截面有效高度之比称为界限相对受压区高度,用b ξ 表示。

b ξ值是用来衡量构件破坏时钢筋强度能否充分利用的一个特征值。

若b ξξ>,构件破坏时受拉钢筋不能屈服,表明构件的破坏为超筋破坏;若b ξξ≤,构件破坏时受拉钢筋已经达到屈服强度,表明发生的破坏为适筋破坏或少筋破坏。

各种钢筋的b ξ值见表3.2.2。

表3.2.2 相对界限受压区高度b ξ值钢筋级别b ξ≤C50C55 C60 C65 C70 C75 C80 HPB235 0.614 — — — — — — HRB335 0.5500.5410.5310.522 0.512 0.503 0.493 HRB400RRB4000.5180.5080.4990.4900.4810.4720.463注:表中空格表示高强度混凝土不宜配置低强度钢筋。

4)适筋梁与少筋梁的界限——截面最小配筋率ρmin少筋破坏的特点是 “一裂即坏”。

为了避免出现少筋情况,必须控制截面配筋率,使之不小于某一界限值,即最小配筋率ρmin 。

理论上讲,最小配筋率的确定原则是:配筋率为ρmin 的钢筋混凝土受弯构件,按Ⅲa 阶段计算的正截面受弯承载力应等于同截面素混凝土梁所能承受的弯矩M cr (M cr 为按Ia 阶段计算的开裂弯矩)。

当构件按适筋梁计算所得的配筋率小于ρmin 时,理论上讲,梁可以不配受力钢筋,作用在梁上的弯矩仅素混凝土梁就足以承受,但考虑到混凝土强度的离散性,加之少筋破坏属于脆性破坏,以及收缩等因素,《混凝土规范》规定梁的配筋率不得小于ρmin 。

实用上的ρmin 往往是根据经验得出的。

梁的截面最小配筋率按表3.2.3查取,即对于受弯构件,ρmin 按下式计算:ρmin = max (0.45,0.2% ) (3.2.1)表3.2.3 钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋率(%)受力类型最小配筋百分率全部纵向钢筋0.6 受压构件一侧纵向钢筋0.2 受弯构件、偏心受拉、轴心受拉一侧的受拉钢筋45,且不小于0.2 注:①受压构件全部纵向钢筋最小配筋百分率,当采用HRB400级、RRB400级钢筋时,应按表中规定减小0.1%;当混凝土强度等级为C60及以上时,应按表中规定增大0.1%;②受压构件全部纵向钢筋和一侧纵向钢筋的配筋率应按构件的全截面面积计算;③当钢筋沿构件截面周边布置时,“一侧纵向钢筋”系指沿受力方向两对边中的一边布置的纵向钢筋。

(2)基本公式及其适用条件由图3.2.4c所示等效矩形应力图形,根据静力平衡条件,可得出单筋矩形截面梁正截面承载力计算的基本公式:(3.2.2)(3.2.3)或(3.2.4)式中M—弯矩设计值;f c—混凝土轴心抗压强度设计值,按表2.2.2采用;f y—钢筋抗拉强度设计值,按表2.1.1采用;x—混凝土受压区高度;其余符号意义同前。

式(3.2.2)~(3.2.4)应满足下列两个适用条件:1)为防止发生超筋破坏,需满足ξ≤ξb或x≤ξb h0,其中ξ、ξb分别称为相对受压区高度和界限相对受压区高度;2)防止发生少筋破坏,应满足ρ≥ρmin或As ≥Asmin,Asmin =ρmin bh,其中ρmin 为截面最小配筋率。

在式(3.2.3)中,取x=ξb h b,即得到单筋矩形截面所能承受的最大弯矩的表达式:(3.2.5)(3)计算方法单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,可以分为有两类问题:一是截面设计,二是复核己知截面的承载力。

1)截面设计己知:弯矩设计值M,混凝土强度等级,钢筋级别,构件截面尺寸b、h求:所需受拉钢筋截面面积A s计算步骤如下:①确定截面有效高度h0h0= h - a s(3.2.6)式中h—梁的截面高度;a s—受拉钢筋合力点到截面受拉边缘的距离。

承载力计算时,室内正常环境下的梁、板,a s可近似按表3.2.4取用。

表3.2.4 室内正常环境下的梁、板a s的近似值(㎜)混凝土强度等级构件种类纵向受力钢筋层数≤C20≥C25一层40 35 梁二层65 60 板一层25 20②计算混凝土受压区高度x,并判断是否属超筋梁(3.2.7)若x≤ξb h0,则不属超筋梁。

否则为超筋梁,应加大截面尺寸,或提高混凝土强度等级,或改用双筋截面。

③计算钢筋截面面积A s,并判断是否属少筋梁(3.2.8)若A s≥ρmin bh,则不属少筋梁。

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