混凝土单筋矩形截面计算

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。

钢筋混凝土结构配筋计算配置在同一截面(b×s，b为矩形截面构件宽度，s为箍筋间距)内箍筋各肢的全部截面面积与该截面面积的的比率。

其中，箍筋面积Asv=单肢箍筋的截面面积Asv1×肢数n。

计算公式为：ρsv=Asv/(bs)=(n×Asv1)/(b×s)。

最小配筋率：梁：ρsv,min=0.24×ft/fyv；弯剪扭构件：ρsv,min=0.2×ft/fyv。

箍筋体积配筋率体积配箍率(ρv)：箍筋体积与相应的混凝土构件体积的比率。

计算公式为：方格网式配筋：ρv=(n1×As1×l1+n2×As2×l2)/(Acor×s)；螺旋式配筋：ρv=(4×Ass1)/(dcor×s)（见《混凝土结构设计规范GB-2010》6.6.3条规定）。

式中，l1和l2为混凝土核心面积内的长度，即需减去保护层厚度。

柱箍筋加密区最小配筋率计算公式为：ρv,min=λv×fc/fyv；λv为最小配箍特征值，fc为混凝土轴心抗压强度设计值，fyv为箍筋及拉筋抗拉强度设计值。

扩展资料实际混凝土结构工程中，有不少结构构件由于构造或建筑功能的要求，截面会很大而弯矩又极小。

这种情况下如果按受力要求计算配筋，只需要很少的钢筋，但若是要按最小配筋率的规定来配筋，就会出现截面厚度越大，配筋就越多的不合理结果。

从规范中看，配筋可以按受弯构件用受拉钢筋的最小配筋率ρmin反求其临界高度hcr，即在此临界高度下最小配筋率ρmin的配筋已经足够承受实际的弯矩了。

既然在临界高度hcr情况下最小配筋率ρmin相应的配筋As已经能够满足构件承载受力要求了。

所以即使截面高度继续加高，仍然可以保持原有的实际配筋As不变。

虽然配筋率减少，但应该还是能够保证构件应有的承载力，构件仍是安全的。

这时，大截面受弯构件的最小配筋As相对应的实际配筋率ρ已经小于规范的最小配筋率ρmin了，但仍是允许的。