正截面受弯承载力计算的基本规定
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7.2 正截面受弯承载力计算第7.2.1条矩形截面或翼缘位于受拉边的倒T形截面受弯构件,其正截面受弯承载力应符合下列规定(图7.2.1):M≤α1fcbx(h-x/2)+f'yA's(h-α's)-(σ'p0-f'py)A'p(h-α'p) (7.2.1-1)混凝土受压区高度应按下列公式确定:α1fcbx=fyAs-f'yA's+fpyAp+(σ'p0-f'py)A'p(7.2.1-2)混凝土受压区高度尚应符合下列条件:x≤ζb h(7.2.1-3)x≥2α'(7.2.1-4)图7.2.1:矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算式中M--弯矩设计值;α1--系数,按本规范第7.1.3条的规定计算;fc--混凝土轴心抗压强度设计值,按本规范表4.1.4采用;A s 、A's--受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积;A p 、A'p--受拉区、受压区纵向预应力钢筋的截面面积;σ'p0--受压区纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力;b--矩形截面的宽度或倒T形截面的腹板宽度;h--截面有效高度;α's 、α'p--受压区纵向普通钢筋合力点、预应力钢筋合力点至截面受压边缘的距离;α'--受压区全部纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离,当受压区未配置纵向预应力钢筋或变压区纵向预应力钢筋应力(α'p0-f'py)为拉应力时,公式(7.2.1-4)中的α'用α's代替。
第7.2.2条翼缘位于受压区的T形、I形截面受弯构件(图7.2.2),其正截面受弯承载力应分别符合下列规定:1当满足下列条件时f y As+fpyAp≤α1fcb'fh'f+f'yA's-(σ'p0-f'py)A'p(7.2.2-1)应按宽度为b'f的矩形截面计算;2当不满足公式(7.2.2-1)的条件时M≤α1fcbx(h-x/2)+α1fc(b'f-b)h'f(h-h'f/2)+f'yA's(h-α'sp0-f'py)A'p(h-α'p(7.2.2-2)混凝土受压区高度应按下列公式确定:α1fc[bx+(b'f-b)h'f]=fyAs-f'yA's+fpyAp+(α'p0-f'py)A'p(7.2.2-3)式中h'f--T形、I形截面受压区翼缘高度;b'f--T形、I形截面受压区的翼缘计算宽度,按本规范第7.2.3条的规定确定。
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。
受弯构件正截面受弯承载力构造要求梁、板的一般构造受弯构件主要是指各种类型的梁与板,与构件的计算轴线相垂直的截面称为正截面。
结构和构件要满足承载能力极限状态和正常使用极限状态(用相应的变形来表示)。
梁、板正截面受弯承载力计算就是从满足承载能力极限状态出发的,即要求满足M≤MuM是受弯构件正截面的弯矩设计值,它是由结构上的作用所产生的内力设计值,代表外部作用在受弯构件正截面。
Mu是受弯构件正截面受弯承载力的设计值,它是由正截面上材料所产生的抗力,是内在承载能力,相当R(s≤R),这里的下角码u是指承载力极限值。
梁板截面形式与尺寸梁、板常用矩形、工形、工字形、槽形、空心板和环形等对称截面,有时也用不对称截面。
现浇梁、板的截面尺寸宜按下述采用:1 .矩形截面的宽度或T形截面的肋宽b一般取为100,120,150,200,250和300mm,以下级差为50mm o2 .矩形和T形截面的高度h一般取为250,300,…80Omm,每次级差为50mm z800mm以上级差为Ioommo3 .板的厚度与跨度、荷载有关,板厚值IOmm为模数,但板的厚不应过小。
梁的截面高宽比h/b,在矩形截面中,一般为2.0~2.5;材料选择与一般构造混凝土强度等级梁、板常用的混凝土强度等级是C20、C25和C30。
钢筋强度等级及常用直径梁的纵向受力钢筋常用二级钢筋及三级钢筋,常用直径是12,14,16,18.20,25。
梁的箍筋常用一级或二级钢筋,常用直径是6,8,10mm。
板内钢筋一般有纵向受拉钢筋与分布钢筋两种。
纵向受拉钢筋常用一级、二级钢筋,直径是6,8,10和12mm,其中现浇板的板面钢筋直径宜不小于8mm,以防施工时钢筋被踩下,分布筋用一级钢筋,常用直径是6,8mm。
混凝土保护层厚度纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离,称为混凝土保护层厚度。
《混凝土结构设计规范》规定了混凝土保护层的最小厚度。
在室内正常环境下,混凝土最小保护层厚度对梁是25mm,对板是15mm,对柱是30mm o根据2010年新的《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)保护层厚度不再是纵向钢筋(非箍筋)外缘至混凝土表面的最小距离,而是〃以最外层钢筋(包括箍筋、构造筋、分布筋等)的外缘计算混凝土的保护层厚度,这样保护层小一些。
受弯构件正截面承载力计算的依据
1、计算构件受弯的中限假设值,该值是构件正截面承载力最大值的
截断点。
其中,将构件按照以下四个类型分成四组:圆管、方管、折管、
角钢。
2、根据构件的受力状况确定计算公式,根据构件受弯时的受力情况,选择合适的计算公式。
3、确定计算参数,如构件的形状、尺寸、材料以及构件受力情况下
的拉应力标准值等。
4、计算构件正截面承载力,根据所选定的计算公式,代入参数值,
计算出正截面承载力。
该值可以用来比较实际应用中构件的承载力,即在
设计中考虑的各种损失后,构件还能够达到的正截面承载力。
5、结果校核,比较计算结果和工程实际应用的正截面承载力,若差
距较大,则需要检查其他可能的影响因素,如材料类型、固定方式、受力
大小等。
最后,在计算出正截面承载力之后,还要进行热变形校核,以确保构
件的受弯中限假设值可以接受,保证构件受弯的安全性。