建筑结构公式
1. 承载能力极限状态实用设计表达式为
γ0s
2. 配筋率
ρ=
A s bh
A s 纵向受力钢筋的截面面积,mm 2
b 截面宽度,mm
h 0 截面的有效高度,h 0=h-a s ,mm
a s 手拉钢筋合力作用点到界面受拉边缘的距
对于板:
当>C20时,取a =c+0.5d=15+
10
s 2=20mm 当≤C20时,取a 10
s =c+0.5d=20+2
=25mm
对于梁:
当>C20时,取当>C20时,取a s =c+0.5d=15+10
2
=20 或 取a 25
s =c+0.5d+0.5c=25+20+
2=57.5mm,取60mm (二层钢筋)当≤C20时,取a 20
s =c+0.5d=30+2=40mm(一层钢筋)
或a 25
s =c+0.5d+0.5c=30+20+2
=62.5mm,取a s =65mm(二层钢筋)板:25mm
梁柱:40mm (一层)65mm (二层)
单筋矩形截面正截面承载力计算: 由∑X =0 α1f c bx =
f y A s
x 由∑M =0 M u =α1f c bx (h 0-) 或 M u =f y A s (h 0-) x 等效矩形应力图形的混凝土受压区高度; b 矩形截面宽度;
h 0 矩形截面的有效高度,h 0=h-a s ;
a s 受拉钢筋合力作用点至界面受拉边缘的距离;
x f y 受拉钢筋的强度设计值; A s 受拉钢筋截面面积;
f c 混凝土轴心抗压强度设计值;
α1 系数,当混凝土强度等级不超过处C50时,α1=1.0,为C80时,α1=0.94,其间按线性内插法确定。
ξb =
x b εcu
=0. 8=h 0εcu +εy
1+
0. 8
f y 0. 0033E s
3. 界限破坏时的相对受压区高度ξb 及αs , max 值
最大配筋率ρmax : ρα1f c
max =ξb f
y
最小配筋率ρmin : ρmax =0. 45
f t
f y
由∑X =0 α1f c bx =
f y A s
由∑M =0 M ≤M f x u =α1c bx (h 0-) 或 M ≤M u =f y A s (h x 0-) 为了防止超筋梁,应满足:
ρ≤ρmax ξ≤ξb
x ≤ξb h 0
M ≤M 2
u ,max =α1f c bh 0ξb (1-0. 5ξb ) =αs , max α1f c bh 2
为了防止少筋梁,应满足:
ρ=
A s
bh
≥ρmin
A s ≥ρmin bh
4. 求纵筋A s : x =h 2M
0-h 20-
α 1f c b
验算适用条件:若x ≤ξb h 0,=》A s =
α1f c bx
f y
若x ξb h 0 ,则属于超筋梁,应加大截面尺寸重新设计或改用双筋截面。
应 A s ≥ρmin bh 注意此处的A s 应用实际配筋的钢筋面积。 若 A s ρmin bh ,说明截面尺寸过大,应适当减小截面尺寸。当截面尺寸不能减小时,则应按最小配筋率配筋,即取: A s =ρmin bh 5. 截面复核:
已知 b h 混凝土及钢筋的强度 ( f c f y ) A s M 求:截面所能承受的弯矩M u 。 x =
f y A s
α1f c b
x 若x ≤ξb h 0,则M u =α1f c bx (h 0-)
若x ξb h 0,则说明此梁属超筋梁,应取x =ξb h 0带入M u =α1f c bx (h 0-) 计
x
算M u ,或直接由
M ≤M u ,max =α1f c bh 0ξb (1-0. 5ξb ) =αs , max α1f c bh 0
2
2
计算M u 。
求出M u 后,与梁实际承受的弯矩M 比较,若M u ≥M ,截面安全,若M u M ,截面不安全。
6. 经济配筋率。
实心板 0.3%~0.8% 矩形截面梁 0.6%~1.5% T 形截面梁 0.9%~1.8%
如欲提高受弯构件的正截面承载能力M u ,应优先考虑的措施是加大截面的高度,其次是提高受拉钢筋的强度等级或加大钢筋的数量。而加大截面的宽度或提高混凝土的强度等级则效果不明显,一般不予采用。
7. 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算
∑X =0,
f y A s =α1f c bx +f ‘y A ’s
M ≤M =αx
' u 1f c bx (h 0-) +f y A ' s (h 0-a ' s )
为了防止超筋破坏,应:
x ≤ξb h 0
ξ≤ξb
ρA s 1
1=
bh ≤ρmax 0
为了保证受压钢筋能达到规定的抗压强度设计值,应
x ≥2a ' s
γs h 0≤h 0-a ' s
若x
M ≤M u =f y A s (h 0-a ' s )
由于双筋梁通常所配钢筋较多,故不需要验算最小配筋率. T 形截面受弯构件翼缘计算宽度b ' f
1
l 0 b +s n b +12h ' 3
f 三者中取其较大值。 (1)第一类T 形截面(x ≤h ' f )
α' 1fb f x =f y A s
M ≤M =α'
x u 1f c b f x (h 0-2
)
1、防止超筋梁破坏:
x ≤ξb h 0
ρ≤ρmax
2、防止少筋梁破坏:
ρ≥ρmin
(2)第二类T 形截面(x h ' f ) 由∑X =0, α' 1f c bx +α1f c (b f -b ) h ' f =f y A s
'
∑M =0, M ≤M x ' '
h f u =α1f c bx (h 0-2) +α1f c (b f -b ) h f (h 0-2)
若M ≤α' ' h '
f '
1f c b f h f (h 0-2) ,则x ≤h f 即属于第一类T 形截面
'
若M α'
'
h f 1f c b f h f (h 0-
2
) ,则x h '
f ,即属于第二类T 形截面
第一类T 形截面与单筋截面相似。 第二类T 形截面
2⎡⎢(' )
' ⎛ h '
f ⎫⎪⎤⎥x =h -h 2⎢M -α1f c b f -b h f ⎣ h 0-
⎝2⎪⎭⎥⎦00-α 1f c b
应满足x ≤ξb h 0的条件 剪
λ==Va =M 0跨
00
:
破坏形态Ⅰ:斜压破坏
形成条件:
破坏特点 :集中荷载与支座反力之间的梁腹混凝土有如一斜向受压短柱。破坏时斜向裂缝多而密,梁腹混凝土发生类似于柱体受压破坏的侧向凸出 。
破坏原因 :梁腹混凝土被斜向压碎,取决于混凝土的抗压强度。
破坏形态Ⅱ: 剪压破坏
形成条件: 1 ≤ λ≤3
破坏特点 :斜裂缝出现后,荷载仍可有较大的增长。随荷载增大,陆续出现其它斜裂缝,其中一条发展成临界斜裂缝,最后临界斜裂缝上端集中荷载附近的混凝土被压碎,到达破坏荷载。
破坏原因 :由于残余截面上混凝土在法向压应力σ、剪应力τ及荷载产生的局部竖向压应力的共同作用下,到达复合受力强度而发生破坏。
破坏形态Ⅲ :斜拉破坏
形成条件: λ>3
斜拉破坏
破坏特点 :斜裂缝一出现就很快发展到梁顶,将梁斜劈成两半,同时沿纵筋产生劈裂裂缝,梁顶劈裂面比较整齐无压碎痕迹. 破坏是突然的脆性破坏,临界斜裂缝的出现与最大荷载的到达几乎是同时的。
破坏原因 :由于受压区混凝土截面急剧减小,在压应力σ和剪应力τ高度集中情况下发生主拉应力破坏。其强度取决于混凝土在复合受力状态下的抗拉强度,故承载能力很低。
同一截面内
2.1 配箍率
同一截面内箍筋总面积
ρsv =
箍筋肢数
单肢箍筋的截面面积
sv bs 箍筋间距