矩形截面梁(单筋)抗弯承载力计算表
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单筋矩形正截面受弯承载力计算公式根据图1和截面内力平衡条件,并满足承载能力极限状态计算表达式的要求,可得出如下基本计算公式:图1 单筋矩形截面梁板正截面受弯承载力计算简图∑x=0 f c bx=f y A s(1)∑M=0 KM≤f c bx(h0−)(2)式中M——弯矩设计值(N·mm);f c——混凝土轴心抗压强度设计值(N/mm2),按附表1–2取用;b——矩形截面宽度(mm);x——混凝土受压区计算高度(mm);h0——截面有效高度(mm);f y——受拉钢筋的强度设计值(N/mm2),按附表1–5取用;A s——受拉钢筋的截面面积(mm2);K——承载力安全系数, 按表1–7取用。
利用基本公式进行截面计算时,必须求解方程组,比较麻烦。
为简化计算,将式(1)、(2)改写如下:将ξ=x/h0代入公式(1)、(2),并引入截面抵抗矩系数αs,令αs =ξ(1–ξ)(3)则基本公式改写为:f c bξh0=f y A s(4)KM≤αs f c bh02(5)由式(4)可得:ρ= ξf c/f y基本公式是根据适筋破坏的情况推导出来的。
因此,它的适用条件为:(1)ρ≤ρmax或x ≤ξb h0或ξ≤ξb,以防止发生超筋破坏,ρmax=ξb f c/f y;基本公式是依据适筋构件破坏时的应力图形情况推导的,当受拉钢筋屈服的同时,受压区混凝土也达到极限压应变εcu,梁发生的临界破坏状态,就是适筋梁与超筋梁的界限。
但为了结构的安全,更有效地防止发生超筋破坏,,应用基本公式和由它派生出来的公式计算时,必须符合此条件。
(2)ρ≥ρmin,以防止发生少筋破坏钢筋混凝土梁板构件破坏时承担的弯矩等于同截面素混凝土梁板构件所能承担的弯矩时的受力状态,为适筋破坏与少筋破坏的分界。
这时梁板的配筋率应是适筋梁板的最小配筋率。
《规范》不仅考虑了这种“等承载力”原则,而且还考虑了混凝土的性质和工程经验等。
因此,基本公式应符合此条件。
单筋矩形截面的承载力计算及复核基本公式及适用条件截面在破坏前的一瞬间处于静力平衡状态①所有各力的水平轴方向上的合力为零 ------①②对受拉区纵向受力钢筋的合力作用点取矩 -------②适用条件①避免少筋ρρmin 或As≥ρminbhρmin取02和45f t fy中的较大值建筑工程受弯构件最小配筋率ρmin值表4-3C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80HPB2350236 0272 0306 0336 0336 0386 0405 0420 0437 0448 0459 0467 0467 HRB335 0200 0200 0200 0215 0236 0257 0270 0284 0292 0306032103270333HRB400RRB40002000200020002000200021402250236024502550261026802730278②避免超筋ρρ或As ρbho建筑工程受弯构件的截面最大配筋率ρ表4-5 钢筋等级混凝土的强度等级C15C20C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80 HPB235 210 281 348 418 488 558 619 675 723 762 801 836892 HRB335 132 176 218 262 307 351 389 424 452 477 501 521 538 555 HRB400 RRB400 103 138 171 206 240 2743323533743924084214公式应用截面设计通常已知M或荷载 bh fc 钢筋的品种计算As 书78叶例题4-1步骤①求出最大的弯矩设计值由永久荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合比较二者的大小取其数值大的②利用砼的强度等级查表求出α1和 fc系数α1和β1的取值表书表4-2 砼强度≤C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 α1 100 099 098 097 096 095 094 β1 080 079 078 077 076 075 074强度等级砼强度等级设计值Nmm2书附表1-2 c15 c20 c25 c30 c35 c40 c45 c50 c55 c60 c65 c70 c75 c80 fc 72 96 119 143 167 191 211 231 253 275 297 318 338 359 利用钢筋品种查表求出fy和ξ b建筑工程受弯构件有屈服点钢筋配筋时的ξb值表4-4≤C50C60C65C70C75C80 HPB235 0614 0606 0594 0584 0575 0565 0555 HRB335 0550 0541 0531 0522 0512 0503 0493 HRB400 RRB400 051804990490048104720463fy fy 热轧钢筋HPB235 Φ210 210 HRB335 -300 300 HRB400 1 360 360 RRB400 R 360 360 ③计算截面有效高度ho先设钢筋按一排设计ho h-as as d2c c为砼保护层厚度与环境类别有关详参附表7-1 梁的纵向受力钢筋按一排布置时ho h-35 mm 梁的纵向受力钢筋按两排布置时ho h-60 mm 板的截面有效高度ho h-20mm 建筑工程混凝土保护层最小厚度 mm 表4-8 As由式①求得⑤验算适用条件避免少筋破坏As ρminbh避免超筋破坏ξ xh0⑥选筋并画配筋图As如2Φ25截面复核通常已知条件M b h 砼 fy As求正截面承载力是否足够步骤①同截面设计②求受压区高度xX 验算ξ xh0As ρbho③求MuMu M④判断由上步判断安全。
梁抗弯截面计算 已知:截面I截面II截面III截面宽度b(mm)200250250截面高度h(mm)500500600砼抗压强度等级11.914.331.8砼抗压强度等级 1.432.14钢筋强度等级300300360弯矩设计值26000000090000000270000000(保护层最小厚度)603535系数110.96界限相对受压区高度系数0.550.550.481单筋求解:有效高度440465565截面地抗拒系数0.56430.11640.1108相对受压区高度系数0.12410.1178是否超筋超筋不超筋不超筋内力臂系数0.93790.9411钢筋量687.85411410.4798实际用钢筋量(需根据计算选择)6881473实际配筋率0.00000.00590.01043最小配筋率0.00230.00230.00284是否少筋少筋不少筋不少筋配筋是否符合要求不符合符合符合双筋梁求解I:受压区保护层最小厚度35(保护层最小厚度)60有效高度440受压钢筋300受压区钢筋627.73h min ρsαbξ1α()M N m •s γ's a cf tf yf sa ζsA ρsa 0h 'y f A'sA受拉区钢筋量2547.59实际用钢筋量(需根据计算选择)2724求解II:(已知受压区钢筋量As")受压钢筋941与 对应的受拉筋941截面地抗拒系数0.3161相对受压区高度系数0.3936是否超筋不超筋受压区高度x 173.186另一部分受拉筋1373.94546最终的钢筋用量2314.94546ξsαsA sA 's A1s A2s A sA 'sA。
单筋矩形截面梁正截面受弯承载力计算实例单筋矩形截面梁、板构件正截面受弯承载力计算步骤见图1。
选配钢筋加大截面尺寸或是M 、b 、h 、f c 、f y 、a s 、K ,A s 、ρmin 、αsmasαs =KM / f c b h 02A s =f c b ξh 0/f ybs 85.0211ξαξ≤--=h 0=h -a s否A s = ρmin bh 0绘配筋图是是A s 已知?αs ≤αsmax提高砼强度等级ρ=A s /(bh 0)≥ρmin是ξ=f y A s / (f c b h 0)ξ≤0.85ξbαs = ξ(1−0.5ξ)M u = αs f c b h 02KM ≤M u是是安全αs = αsmax否否不安全否否否ρ=A s /(bh 0)> ρmin是重新设计图1 单筋矩形截面正截面受弯承载力计算流程图【案例1】某水电站厂房(2级建筑物)的钢筋混凝土简支梁,如图2所示。
一类环境,净跨l n =5.76m ,计算跨度l 0=6.0m ,承受均布永久荷载(包括梁自重)g k =12kN/m ,均布可变荷载q k =m ,采用混凝土强度等级为C20,HRB335级钢筋,试确定该梁的截面尺寸和纵向受拉钢筋面积A s 。
解:查表得:f c = mm 2,f y = 300N/ mm 2,K =。
(1)确定截面尺寸 由构造要求取:h =(1/8~1/12)l 0 =(1/8~1/12)×6000=750~500,取h =500mm b =(1/2~1/3)h =(1/2~1/3)×500=250~167,取b =250mm (2)内力计算M =(+ )l 02/8=(×12+×)×62 /8 = ·m (3)配筋计算取a s =40mm ,则h 0=h –a s =500–40=460mm==2c s bh f KMα248.04602506.91076.10420.126=⨯⨯⨯⨯ 290.0248.0211211s =⨯--=--=αξ<ξb =×=A s =f c bξh 0/f y =×250××460/300=1067mm 2 ρ= 1067/(250×460)=﹪>ρmin =﹪(4)选配钢筋,绘制配筋图选受拉纵筋为322(A s =1140 mm 2),需要最小梁宽b min =2c +3d +2e =2×30+ 3×22+2×25=176(mm )<250mm ,符合构造要求。