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 。
④选配钢筋2)复核己知截面的承载力己知:构件截面尺寸b 、h ,钢筋截面面积A s ,混凝土强度 等级,钢筋级别,弯矩设计值M 求:复核截面是否安全 计算步骤:①确定截面有效高度h 0 ②判断梁的类型李永生2010若,且,为适筋梁;若x >,为超筋梁;若A s <ρminbh ,为少筋梁。
③计算截面受弯承载力M u 适筋梁超筋梁bf f A x c 1ys α=bh A s min ρ≥0b h x ξ≤0b h ξ()20y s u x h f A M -=)5.01(b b 20c 1max u,ξξα-=bh f M对少筋梁,应将其受弯承载力降低使用(已建成工程)或修改设计。
④判断截面是否安全若M ≤M u ,则截面安全。
【例 3.2.1】 某钢筋混凝土矩形截面简支梁,跨中弯矩设计值M =80kN ·m ,梁的截面尺寸b ×h =200×450mm ,采用C25级混凝土,HRB400级钢筋。
试确定跨中截面纵向受力钢筋的数量。
李永生2010【解】查表得f c =11.9 N/mm 2,f t =1.27 N/mm 2,f y =360 N/mm 2,α1=1.0,ξb =0.5181. 确定截面有效高度h 0假设纵向受力钢筋为单层,则h 0=h -35=450-35=415mm 2. 计算x ,并判断是否为超筋梁= =91.0㎜<=0.518×415=215.0mm不属超筋梁。
b f Mh h x c 12002α--=2009.110.11080241541562⨯⨯⨯⨯--0b h ξ李永生20103. 计算A s ,并判断是否为少筋梁=1.0×11.9×200×91.0/360=601.6mm 20.45f t /f y =0.45×1.27/360=0.16%<0.2%,取ρmin =0.2%A s ,min =0.2%×200×450=180mm 2<A s =601.6mm 2不属少筋梁。
4. 选配钢筋选配4 14(A s =615mm 2),如图3.2.4所示。
y1s f bx f A c α=【例3.2.2】某教学楼钢筋混凝土矩形截面简支梁,安全等级为二级,截面尺寸b ×h =250×550mm ,承受恒载标准值10kN/m (不包括梁的自重),活荷载标准值12kN/m ,计算跨度=6m ,采用C20级混凝土,HRB335级钢筋。
试确定纵向受力钢筋的数量。
【解】查表得f c=9.6N/mm2,f t =1.10N/mm2,f y =300N/mm2,ξb=0.550,α1=1.0,结构重要性系数γ0=1.0,可变荷载组合值系数Ψc=0.71. 计算弯矩设计值M钢筋混凝土重度为25kN/m3 ,故作用在梁上的恒荷载标准值为g k=10+0.25×0.55×25=13.438kN/m 简支梁在恒荷载标准值作用下的跨中弯矩为 M gk=g k l 02/8=13.438×62/8=60.471kN. m 简支梁在活荷载标准值作用下的跨中弯矩为: M qk=q k l 02/8=12×62/8=54kN ·m由恒载控制的跨中弯矩为γ0 (γG M gk+γQ Ψc M q k )=1.0×(1.35×60.471+1.4×0.7×54)=134.556kN ·m 由活荷载控制的跨中弯矩为γ0(γG M gk+γQ M q k )=1.0× (1.2×60.471+1.4×54)=148.165kN ·m取较大值得跨中弯矩设计值M =148.165kN ·m 。
李永生20102. 计算h 0假定受力钢筋排一层,则h 0=h -40=550-40=510mm 3. 计算x ,并判断是否属超筋梁=140.4mm <ξb h 0=0.550×510=280.5mm 不属超筋梁。
4. 计算A s ,并判断是否少筋A s =α1f c bx /f y =1.0×9.6×250×140.4/300=1123.2mm 22506.90.110165.1482510510262c 1200⨯⨯⨯⨯--=--=bf Mh h x α0.45f t/f y=0.45×1.10/300=0.17<0.2%,取ρmin=0.2%ρmin bh=0.2%×250×550=275mm2<A s =1123.2mm2不属少筋梁。
5.选配钢筋选配2 18+2 20(A s=1137mm2),如下图。
【例3.2.3】如图3.2.7所示,某教学楼现浇钢筋混凝土走道板,厚度h=80mm,板面做20mm 水泥砂浆面层,计算跨度2m,采用C20级混凝土,HPB235级钢筋。
试确定纵向受力钢筋的数量。
【解】查表得楼面均布活荷载2.5kN/m2,f c=9.6N/mm2,f t =1.10N/mm2,f y =210N/mm2,§b=0.614,α1=1.0,结构重要性系数γ0=1.0(教学楼安全等级为二级),可变荷载组合值系数Ψc=0.7(1)计算跨中弯矩设计值M钢筋混凝土和水泥砂浆重度分别为25kN/m3 和20kN/m3,故作用在板上的恒荷载标准值为80mm厚钢筋混凝土板0.08×25=2 kN/m220mm水泥砂浆面层0.02×20=0.04 g k=2.04kN/m2取1m板宽作为计算单元,即b=1000mm,则g k=2.04kN/m,q k=2.5 kN/mγ0(1.2g k+1.4q k)=1.0(1.2×2.04+1.4×2.5)=5.948kN/mγ0(1.35g k+1.4Ψc q k)=1.0(1.35×2.04+1.4×0.7×2.5)=5.204kN/m取较大值得板上荷载设计值q=5.948 kN/m板跨中弯矩设计值为M=q l02/8=5.948×22/8=2.974kN·m李永生2010(2)计算纵向受力钢筋的数量h 0=h -25=80-25=55mm=5.95mm <ξb h 0=0.614×55=33.77mm不属超筋梁。
A s =α1f c bx /f y =1.0×9.6×1000×5.95/210=272mm 20.45f t /f y =0.45×1.10/210=0.24%>0.2%取ρmin =0.24%ρminbh =0.24%×1000×80=192mm 2<A s =272mm 210006.90.110974.225555262c 1200⨯⨯⨯⨯--=--=bf Mh h x α不属少筋梁。
受力钢筋选用φ8@180(A s=279mm2),分布钢筋按 构造要求选用φ6@250。