SAFE规范_cn

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3. 梁抗弯设计
SAFE 中文版设计手册 对于抗震设计，受拉筋面积不大于腹板总面积的 2.5%，如下：
0.025bd As 0.025bw d
矩形梁 带翼缘的梁
对于抗震设计，梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，一级不应小于 0.5 ； 二、三级抗震等级不应小于 0.3。
1. 一般规定
1.1 极限状态设计表达式 结构构件承载力应按下列公式验算： 无地震作用组合 有地震作用组合
γ0 =
0S R
S R / RE
结构重要性系数，对安全等级为一级或设计使用年限为 100 年及 以上的结构构件，不应小于 1.1；对安全等级为二级或设计使用 年限为 50 年的结构构件，不应小于 1.0 作用效应组合的设计值 构件承载力设计值
As

M f y h0 x / 2
当 x > xmax, 时需配受压钢筋: − 由混凝土承受的压力为:
C 1 f c bx max
由混凝土压力块与受拉钢筋抵抗的弯矩:
M c C h0 x max / 2
由受压钢筋承担的弯矩为:
Ms M Mc
− 所需受压钢筋面积:
平衡受压钢筋所需受拉钢筋面积:
As 2
Ms f y h0 a' s
总的受拉钢筋面积
As As1 As 2
当计入受压钢筋时，如果不满足 x≥2a’
As
M f y (h a s a' s )
T 型截面梁设计
在设计 T 型截面梁时，如果翼缘受压，即弯矩为正，简化的应力区如图 2 所示。如果 弯矩为负，翼缘受拉，则翼缘部分被忽略。 − 况。 翼缘位于受拉区 设计修正负弯矩 M 时（即设计顶部钢筋），钢筋面积计算同不使用翼缘截面梁情
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3. 梁抗弯设计
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A' s
Ms , 这里 f ' s h0 a ' s
c a' s f ' s E s c max max fy c max
平衡混凝土受压区所需受拉钢筋面积:
As1
Mc f y h0 a max / 2
As min A
式中 A 为横截面面积。注意对于翼缘位于受压区的 T 形截面为扣除翼缘外伸部分面积。 最小配筋比率 ρmin 根据下述确定： 对于不含地震工况的组合，ρmin=max(0.002,0.0045ft/fy) 对于含有地震工况的组合，应满足 GB50010 表 11.3.6-1 中规定的数值。 对于抗震设计，受压区高度应满足： 特一级，一级抗震 二、三级抗震 x≤0.min h f , x max
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3. 梁抗弯设计
SAFE 中文版设计手册 因此，As1=Cf / fy，并且翼缘承受的弯矩 M 根据下式确定：
min h f , x max M f Cf h 0 2
因此，受压钢筋面积计算如下：
3. 梁抗弯设计
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A' s
Ms f ' s h0 a ' s , 其中
c a' s f ' s E s c max max fy c max
腹板混凝土中用于平衡压力的受拉钢筋面积：
As 2
4. 梁抗剪设计
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SAFE 中文版设计手册 已知 V, Vc, and Vmax，受剪箍筋计算如下： 若 V≤Vc + 0.07N
Av 0 s
若 Vc≤V-0.07N ≤Vmax 对于均布荷载
(GB50010 7.6.2)
Av V Vc 0.07 N s 1.25 f yv h0
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2. 荷载组合
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3. 梁抗弯设计
基本假定：截面应变保持平面、不考虑混凝土的抗拉强度、混凝土与钢筋的应力应变 关系按混凝土规范 GB50010 第 7.1.2 条采用。设计程序基于简化的矩形应力区。当施加的 弯矩超过最大弯矩承载力时，计算受压筋面积，并假定由受压筋和附加受拉筋来承担附加 弯矩。
Mc f y (h0 x max / 2)
用于平衡受压钢筋的受拉钢筋面积：
As 3
Ms f y h0 a' s
受拉钢筋总面积 As = As1 + As2 + As3, 受压钢筋总面积为 A's。As 将布置于梁底部，A's 将布置于梁顶部。
构造要求
梁截面中的最小受弯拉配筋面积应符合下述条件：
sv 0.30 f t / f yv
二级抗震等级
(GB50010 11.3.9-1)
sv 0.28 f t / f yv
三、四级抗震等级
(GB50010 11.3.9-2)
sv 0.26 f t / f yv
矩形截面梁设计
图 1 矩形截面梁设计
在设计负弯矩或正弯矩 M（即梁的顶端和底端配筋设计）作用下，受压区高度用 x 表 示 (见图 1)，
x h0 h02
2M fc b
矩形应力区高度不得超过 ξbh0 即最大受压区高度 xmax 的限值，相对界限受压区高度 ξb 应按下列公式计算：
3. 梁抗弯设计
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b
1
1
fy E s cu
(GB50010-7.1.4-2)
矩形受压区的最大允许高度 xmax 根据下式计算：
x max 1c max
矩形应力图的应力值取为混凝土轴心抗压强度设计值乘以系数 α1。当混凝土强度等级 不超过 C50，α1 取为 1.0；当混凝土强度等级为 C80 时，α1 应为 0.94. 其间按线性内插法确 定。 矩形应力图的受压区高度 x 可取等于按截面应变保持平面的假定所确定的中和轴高度 乘以系数1。当混凝土强度等级不超过 C50 时，1 取为 0.8；当混凝土强度等级为 C80 时， 1 取为 0.74. 其间按线性内插法确定。参见 GB50010-2002，7.1.3 条。 受拉钢筋 M 为正时配筋在梁底、M 为负时配筋在梁顶。 当 x xmax 时受拉钢筋面积:
3. 梁抗弯设计
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图 2 T 形截面梁设计
−
翼缘位于受压区 如果 M > 0，受压区高度根据下列公式计算：
x h0 h02
2M 1 f c b f
受压区高度不得超过 ξbh0 即最大受压区高度 xmax 的限值，相对界限受压区高度 ξb 应 按下列公式计算：
对于集中荷载
(GB50010 7.5.4-2)
Av V Vc 0.07 N s f yv h0
若 V - 0.07N > Vmax，配筋失效。
(GB50010 7.5.4-2)
构造要求：
非抗震
sv 0.24 f t / f yv
特一级、一级抗震等级
(GB50010 10.2.10)
b
1

1
fy E s cu
(GB50010-7.1.4-1)
如果 x hf ，则 As 的计算与前文所定义的矩形截面梁的设计完全相同。但该情况下梁的 宽度应该取为 bf。如果 x > xmax，则需要布置受压钢筋。 如果 x > hf ，则 As 的计算分为两部分。第一部分用于平衡翼缘压力 Cf ，第二部分用于 平衡腹板压力 Cw ，如图 2-2 所示，Cf 根据下式确定：
2. 荷载组合
进行强度设计时、对包含恒载(D), 活载 (L), 风荷载 (W), 地震荷载 (E)，考虑下列荷载 组合。(GB50009 3.2)。 对竖向地震荷载需要用户自定义荷载组合。 1.35D + 0.98L 1.2D + 1.4L 1.0D + 1.4L 1.2D ± 1.4W 1.0D ± 1.4W 1.2D + 1.4L ± 1.4×0.6W 1.0D + 1.4L ± 1.4×0.6W 1.2D + 1.4×0.7L ± 1.4W 1.0D + 1.4×0.7L ± 1.4W 1.2(D+ 0.5L) ± 1.3Eh 1.0(D+ 0.5L) ±1.3Eh 1.2(D+ 0.5L) ± 1.4×0.2W ± 1.3Eh 1.0(D+ 0.5 L) ± 1.4×0.2W ± 1.3Eh
4. 梁抗剪设计
在沿梁长度方向上每个输出站处，对每种荷载组合进行梁截面抗剪设计。对于梁主轴 方向的抗剪，在某种荷载组合下某根梁的某输出站的抗剪设计，按以下步骤： 确定剪力设计值 V； 确定混凝土的受剪承载力设计值 Vc； 确定平衡承载力所需的受剪钢筋。
抗剪设计中 SAFE 只考虑均布荷载的情况。混凝土的抗剪承载力 Vc, 1) 不含地震工况的组合：
SAFE 中文版设计手册
SAFE 中文版设计部分主要包含钢筋混凝土板设计、钢筋混凝土梁设计、预应力钢筋 混凝土板设计、预应力混凝土梁设计。对钢筋混凝土梁、 SAFE 进行抗弯、抗剪、抗扭设 计。设计中只对主方向进行。梁的设计可以考虑轴力影响。梁的设计沿梁长度方向在每个 测站设计。对钢筋混凝土板 SAFE 进行抗弯设计、抗剪设计、冲切校核。对预应力钢筋混 凝土梁或板，除进行强度设计外还进行应力校核。 SAFE 中文 版主要依据的设计规范包括规范 GB50009, GB50010, GB50011, JGJ92, JGJ140 。 钢 筋 混 凝 土 构 件 设 计 所 依 据 的 规 范 《 建 筑 结 构 可 靠 度 设 计 统 一 标 准 》 GB500682001，《建筑结构荷载规范》GB50009，《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001， 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002 ，《无粘结预应力混凝土结构技术规程》 JGJ92, 《预应力混凝土结构抗震设计规程》 JGJ140。