單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計算

第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算一、基本公式及適用條件１.基本公式按下圖所示的計算應(yīng)力圖形，根據(jù)力和力矩平衡條件，可得單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計算基本公式為

第四節(jié)單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計算當(dāng)前1頁，總共39頁。38第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算式中?c——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；b——截面寬度；x——混凝土受壓區(qū)高度；α1——系數(shù)，取值同前所述；?y——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；As——縱向受拉鋼筋截面面積；ho——截面有效高度；Mu——截面破壞時的極限彎矩；M

——作用在截面上的彎矩設(shè)計值。當(dāng)前2頁，總共39頁。防止超筋脆性破壞：防止少筋脆性破壞：單筋矩形截面所能承受的最大彎矩（極限彎矩）：2.適用條件3.3受彎構(gòu)件正截面承載力計算當(dāng)前3頁，總共39頁。40第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算二、截面設(shè)計與截面復(fù)核1.截面設(shè)計已知：b、h、?c、?y、M，求As。(１)解方程法

1）求截面受壓區(qū)高度x當(dāng)前4頁，總共39頁。41第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算

2）求縱向受拉鋼筋面積As若x≤ξbho，則若x＞ξbho，則屬于超筋梁，應(yīng)加大截面尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等級，并重新設(shè)計計算。

3）驗算最小配筋率ρminAs≥ρminbh若As＜ρminbh，應(yīng)適當(dāng)減少截面尺寸，或按As＝ρminbh配筋。當(dāng)前5頁，總共39頁。42第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算

4）選配鋼筋的直徑和根數(shù)根據(jù)計算所得As，并考慮鋼筋的凈距和保護(hù)層厚度要求，由鋼筋截面積表選擇。(表3-4)當(dāng)前6頁，總共39頁。5)

截面設(shè)計計算步驟3.3受彎構(gòu)件正截面承載力計算己知：彎矩設(shè)計值M，材料強(qiáng)度fc、fy，截面尺寸b×h；求截面配筋A(yù)s計算步驟如下：①確定截面有效高度h0：h0=h－as②計算混凝土受壓區(qū)高度x，并判斷是否屬超筋梁若x≤ξbh0，則不屬超筋梁。若x＞ξbh0，為超筋梁，應(yīng)加大截面尺寸，或提高混凝土強(qiáng)度等級，或改用雙筋截面。③計算鋼筋截面面積As：④判斷是否屬少筋梁：若As≥ρmin

bh，則不屬少筋梁。否則為少筋梁，應(yīng)取As=ρminbh。⑤選配鋼筋當(dāng)前7頁，總共39頁。（2）計算系數(shù)法將x=ξho代入式〔2〕得M=α1?cbx(ho－x/2)=α1?cbho2ξ(1－0.5ξ)令αs=ξ(1－0.5ξ)則M=αs·α1?cbho2

當(dāng)前8頁，總共39頁。43第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算同理，由式〔3〕可得Mu＝?y

As(ho－x/2)＝?yAsho(1－0.5ξ)令γs＝1－0.5ξ則M＝?y

Asγsho〔4〕由式〔1〕得或由式〔4〕得

式中αs——截面抵抗矩系數(shù)；γs——截面內(nèi)力臂系數(shù)。當(dāng)前9頁，總共39頁。44第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算αs、γs均為ξ的函數(shù)，可編制成計算表格供查用。但通常采用如下方法計算：②計算ξ或γsγs＝1－0.5ξ①計算αs

當(dāng)前10頁，總共39頁。45第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算③求縱向鋼筋面積As若ξ≤ξb則或

若ξ＞ξb，則為超筋梁，應(yīng)重新計算。④驗算最小配筋率

As≥ρminbh當(dāng)前11頁，總共39頁。3.3受彎構(gòu)件正截面承載力計算計算步驟如下：①計算截面有效高度h0②計算x，并判斷梁的類型③計算截面受彎承載力Mu適筋梁

超筋梁若少筋梁，應(yīng)將其受彎承載力降低使用（已建成工程）或修改設(shè)計。

④判斷截面是否安全：若M≤Mu，則截面安全。己知：截面尺寸b×h，截面配筋A(yù)s，材料強(qiáng)度fc、fy，彎矩設(shè)計值M求：復(fù)核截面是否安全、彎矩承載力Mu=？2.

截面復(fù)核當(dāng)前12頁，總共39頁。

◆截面尺寸（b、h）——h效果明顯

◆材料強(qiáng)度（?c、?y）——?y效果明顯、經(jīng)濟(jì)

◆受拉鋼筋（As）——ρmin≤ρ≤ρmax時效果明顯

3.3受彎構(gòu)件正截面承載力計算三、影響受彎構(gòu)件正截面承載力的因素提高M(jìn)u措施：①加大h；②提高?y；③增加As。注意：砼強(qiáng)度fc與截面寬度b對受彎構(gòu)件正截面承載力Mu的影響雖然較小，但當(dāng)配筋率ρ接近或達(dá)到最大配筋率ρmax時，砼強(qiáng)度決定著Mu的大小。

當(dāng)前13頁，總共39頁。48第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算一、雙筋截面的適用情況第六節(jié)雙筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計算①,而梁截面尺寸受到限制，fc不能提高時；在受壓區(qū)配置鋼筋可補(bǔ)充混凝土受壓能力的不足。在不同荷載組合情況下，其中在某一組合情況下截面承受正彎矩，另一種組合情況下可能承受負(fù)彎矩，即梁截面承受異號彎矩。②在抗震結(jié)構(gòu)中要求框架梁必須配置一定比例的受壓鋼筋，受壓鋼筋可以提高截面的延性。③當(dāng)前14頁，總共39頁。二、縱向受壓鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計取值混凝土受壓高度x滿足下述條件，且配置必要的封閉箍筋，則縱向受壓鋼筋的應(yīng)力可取《規(guī)范》規(guī)定的設(shè)計強(qiáng)度值?y＇當(dāng)前15頁，總共39頁。49第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算三、基本計算公式及適用條件

1.計算應(yīng)力圖形雙筋矩形截面受彎構(gòu)件的計算應(yīng)力圖形如下圖所示。當(dāng)前16頁，總共39頁。2.基本計算公式Cs=ss'As'Cc=afcbxT=fyAsh0aas'A

s'AsMxecu>eyse3.3受彎構(gòu)件正截面承載力計算◆基本公式純鋼筋部分As2單筋部分As1當(dāng)前17頁，總共39頁。50第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算2.基本計算公式

計算應(yīng)力圖形可分解為部分受拉鋼筋A(yù)s1與受壓混凝土組成的彎矩Mu1(圖a)和部分受拉鋼筋A(yù)s2與受壓鋼筋A(yù)s’組成的彎矩Mu2部分(圖b)，即

當(dāng)前18頁，總共39頁。51第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算由圖（a）可得

（a）

(b)由圖（b）可得

當(dāng)前19頁，總共39頁。防止超筋脆性破壞保證受壓鋼筋強(qiáng)度充分利用注意：雙筋截面一般不會出現(xiàn)少筋破壞，故可不必驗算ρmin。3.3受彎構(gòu)件正截面承載力計算

單筋截面與雙筋截面的不同在于同時在受拉、受壓區(qū)增配了鋼筋，相應(yīng)的承載力得到提高，而此部分的用鋼量對構(gòu)件的破壞形式影響不大。3.適用條件

當(dāng)前20頁，總共39頁。53第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算四、設(shè)計計算方法

1.截面設(shè)計1）已知：b×h、α1?c、?y、?y＇、M，求As和A’s。為使鋼筋總用量（A’s+As）最小，此時取x=ξbho①判別是否需要采用雙筋梁若則按雙筋梁設(shè)計；否則按單筋截面設(shè)計。②計算As1

③計算Mu1和Mu2當(dāng)前21頁，總共39頁。54第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算④計算A’s

⑤計算As2

⑥計算As

2）已知：b×h、α1?c、?y、?y＇、M、A’s，求As。②計算Mu1①計算AS2和Mu2當(dāng)前22頁，總共39頁。55第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算③計算As1

若x≤ξbho，且x≥2as′，則④計算As

⑤當(dāng)x﹥ξbho時，說明A′s數(shù)量不足，應(yīng)增加A′s的數(shù)量或按A′s未知的情況求A′s和As。當(dāng)前23頁，總共39頁。56第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算⑥當(dāng)x＜2as′時，說明受壓鋼筋A(yù)’s的應(yīng)力達(dá)不到抗壓強(qiáng)度f’y，應(yīng)取x＝2as′，按下式計算As2.截面復(fù)核已知：b×h、α1?c、?y、?y＇、M、As和As’，求Mu。②若x≤ξbho，且x≥2as′，則將x值代入第二個基本公式求Mu；①求x，當(dāng)前24頁，總共39頁。57第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算③若x＞ξbho，說明屬超筋梁，此時應(yīng)取x＝ξbho代入第二個基本公式求Mu；④若x＜2as′，則⑤若Mu≥M則截面安全，否則截面不安全。當(dāng)前25頁，總共39頁。58第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算一、概述1.T形截面的組成及特點b×h部分稱為梁肋，梁肋寬度為b，截面高度為h；（bf′－b）×hf′部分稱為翼緣，翼緣寬度為bf′，厚度為hf′。第七節(jié)T形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計算

Mu主要取決于受砼,故可將受拉縱筋集中，挖去受拉區(qū)砼一部分而形成。

T形截面形成挖去部分中和軸特點:節(jié)約混凝土減輕自重，有利于提高承載力，工程中廣泛應(yīng)用。當(dāng)前26頁，總共39頁。59第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算2.T形截面梁的工程應(yīng)用

①T形截面或工字形截面吊車梁、屋面梁及橋梁等；②圖示現(xiàn)澆肋形樓（屋）蓋中的主、次梁等；③槽形板、預(yù)制空心板等?？缰邪碩形截面計算，支座按矩形截面計算當(dāng)前27頁，總共39頁。60第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算二、T形截面受壓翼緣計算寬度

T形截面受壓翼緣的縱向壓應(yīng)力實際分布不均勻。為簡化計算，假定在bf′范圍內(nèi)壓應(yīng)力均勻分布，bf′稱為翼緣計算寬度。當(dāng)前28頁，總共39頁。61第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算翼緣計算寬度bf′取下表所列各項中的最小值。翼緣計算寬度bf′項次考慮情況T形截面、I形截面倒L形截面肋形梁板獨立梁肋形梁板1按計算跨度l0考慮l0/3l0/3l0/62按梁（縱肋）凈距sn考慮b+sn—b+sn/23按翼緣高度hf'考慮hf'/h0≥0.1—b+12hf'—0.1＞hf'/h0≥0.05b+12hf'b+6hf'b+5hf'hf'/h0＜0.05b+12hf'bb+5hf'當(dāng)前29頁，總共39頁。62第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算三、T形截面分類及判別1.分類

（a）（b）

T

形截面分類依據(jù)：中性軸位置類型第一類T形x≤hf/———受壓區(qū)為矩形第二類T形x＞hf/————受壓區(qū)為T形圖a圖b當(dāng)前30頁，總共39頁。63第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算兩類T形截面的界限情況為（圖c）

（c）

根據(jù)平衡條件可得當(dāng)前31頁，總共39頁。2.判別截面復(fù)核時截面設(shè)計時第一類第二類當(dāng)前32頁，總共39頁。65第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算四、基本計算公式及適用條件1.第一類T形截面按寬度為bfˊ的單筋矩形截面進(jìn)行計算（圖d）（d）

此時應(yīng)滿足基本計算公式為當(dāng)前33頁，總共39頁。=+3.3受彎構(gòu)件正截面承載力計算2.第二類T形截面當(dāng)前34頁，總共39頁。67第三章受彎構(gòu)件正截面承載力計算