高 麗 王 勇

(石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院，新疆 石河子 832003)

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·結(jié)構(gòu)·抗震·

受彎構(gòu)件正截面承載力若干問(wèn)題探討★

高 麗 王 勇

(石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院，新疆 石河子 832003)

總結(jié)了單筋矩形、雙筋矩形、T形三種截面受彎構(gòu)件承載力計(jì)算方法的異同點(diǎn)，介紹了適筋和超筋的區(qū)分界限，比較了不同截面形式受彎構(gòu)件在彎矩設(shè)計(jì)值相同時(shí)的配筋量，并分析了配筋量相同時(shí)的受彎承載力及雙筋T形截面的設(shè)計(jì)思路，以供參考。

受彎構(gòu)件，正截面，受彎承載力，配筋量

在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，“受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算”是其中最基本、最具代表性的內(nèi)容，重點(diǎn)是單筋矩形截面、雙筋矩形截面、T形截面的正截面承載力設(shè)計(jì)計(jì)算，難點(diǎn)是配筋構(gòu)造。理解、掌握該部分內(nèi)容，可為后面學(xué)習(xí)其他受力構(gòu)件的承載力計(jì)算打下良好的理論基礎(chǔ)。從某種意義上說(shuō)，學(xué)好“受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算”是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入門(mén)的重要一關(guān)。

因此，除了認(rèn)真閱讀教材，對(duì)理論弄懂吃透之外，還要多加練習(xí)，對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算方法熟練掌握；對(duì)構(gòu)造要求和規(guī)定，在理解的基礎(chǔ)上，逐步熟練和牢記。同時(shí)，善于歸納總結(jié)，舉一反三，達(dá)到活學(xué)活用的目的。

現(xiàn)將受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算中的若干關(guān)鍵問(wèn)題總結(jié)如下：

問(wèn)題一：?jiǎn)谓罹匦谓孛?、雙筋矩形截面、T形截面受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算方法的異同(見(jiàn)表1)。

表1 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算表

問(wèn)題二：適筋和超筋的區(qū)分界限。

適筋和超筋的界限既可以用相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξb區(qū)分，也可以用最大配筋率ρmax、截面最大抵抗矩系數(shù)αsb區(qū)分。教材中借助于平截面假定所提供的變形協(xié)調(diào)條件，取受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時(shí)，受壓區(qū)混凝土邊緣的壓應(yīng)變恰好達(dá)到極限壓應(yīng)變而破壞這一特定界限狀態(tài)，建立了適筋與超筋的界限條件表達(dá)式，即ξ≤ξb適筋；ξ>ξb超筋。相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξb和鋼筋等級(jí)有關(guān)，即與材料性質(zhì)有關(guān)。

當(dāng)構(gòu)件按最大配筋率配筋時(shí)可以求出適筋受彎構(gòu)件所能承受的最大彎矩為：

即當(dāng)αs≤αsb為適筋，αs>αsb為超筋。

問(wèn)題三：四個(gè)受彎構(gòu)件單筋截面，僅形式不同：圖1a)為矩形；圖1b)為倒T形；圖1c)為T(mén)形；圖1d)為I形。它們的b和h相等。當(dāng)彎矩設(shè)計(jì)值(包括自重)M相同，所用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋級(jí)別及其他一切條件均相同時(shí)，配筋量As是否一樣，為什么。

答：配筋量As：圖1a)=圖1b)>圖1c)=圖1d)。分析如下：

1)對(duì)圖1a)和圖1b)，受壓區(qū)均為矩形，按單筋矩形截面設(shè)計(jì)。

由基本公式:

α1fcbx=fyAs(或α1fcbξh0=fyAs)。

上式中，M，fc，b，h0相同，則αs相同，ξ相同，故As相同。也就是說(shuō)，只要受壓區(qū)混凝土截面面積相等，受拉鋼筋的截面面積就相同，因?yàn)槭軓澇休d力計(jì)算是不考慮受拉區(qū)混凝土工作的。

2)對(duì)圖1c)和圖1d)，受壓區(qū)可能是矩形或T形。

3)對(duì)于圖1a)和圖1c)，圖1c)受壓區(qū)可能是矩形或T形。

取特例：當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不大于C50，鋼筋采用HRB400時(shí)，αsb=0.383 6。

令αsa=αsb=0.383 6≈0.4，αsc=0.2。

b.當(dāng)圖1c)受壓區(qū)為T(mén)形時(shí)，所得結(jié)論同上。

答：受彎承載力Mu：圖1a)=圖1b)<圖1c)=圖1d)。

1)對(duì)圖1a)和圖1b)，受壓區(qū)為矩形，按單筋矩形截面設(shè)計(jì)。

由基本公式：

α1fcbx=fyAs。

上式中，As，fc，b，fy相同，x相同，ξ相同，故Mu相同。也就是說(shuō)，只要受壓區(qū)混凝土截面面積相等，受拉鋼筋的截面面積就相同，因?yàn)槭軓澇休d力計(jì)算是不考慮受拉區(qū)混凝土工作的。

2)對(duì)圖1c)和圖1d)，受壓區(qū)可能是矩形或T形。

b.受壓區(qū)若為T(mén)形，屬于第二類T形截面,As，x相同，Mu相同。

3)對(duì)圖1a)和圖1c)。

a.當(dāng)圖1c)為第一類T形截面。

取特例：當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不大于C50，鋼筋采用HRB400時(shí)，ξb=0.517 6。

令ξa=ξb=0.517 6≈0.5，則ξc=0.25。

故Mua

b.當(dāng)圖1c)受壓區(qū)為T(mén)形時(shí)，所得結(jié)論同上。

問(wèn)題五：外表是T形截面的梁，是否真正按T形截面公式計(jì)算。

外表是T形截面的梁，由梁肋和翼緣組成，決定是否真正按T形截面公式計(jì)算，取決于截面受壓區(qū)的形狀。例如，倒T形截面或帶伸臂的T形截面簡(jiǎn)支梁支座處的截面，承受負(fù)彎矩，截面上部受拉下部受壓，受壓區(qū)形狀是矩形，仍按矩形截面計(jì)算。另外有一些看起來(lái)不是T形的截面，Ⅰ形，∏形，空心形截面，也可以根據(jù)截面幾何特征保持不變的條件轉(zhuǎn)換成按T形截面計(jì)算。

問(wèn)題六：雙筋T形截面的設(shè)計(jì)。

或：

以上六個(gè)問(wèn)題是受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。理解掌握以上內(nèi)容，有助于正確有效地解決實(shí)際工程中受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算問(wèn)題。

[1]GB50010—2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 沈蒲生，羅國(guó)強(qiáng).混凝土結(jié)構(gòu)疑難釋義[M].第4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012：132-133.

[3] 沈蒲生.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].第4版.北京：高等教育出版社，2012：65-72.

[4] 劉立新，葉燕華.混凝土結(jié)構(gòu)原理[M].第2版.武漢：武漢理工大學(xué)出版社,2012：60-63.

Exploration on flexural member cross-section bearing capacity problems★

Gao Li Wang Yong

(CollegeofHydrologyBuildingEngineering,ShiheziUniversity,Shihezi832003,China)

The paper introduces similarities and differences of three kinds of flexural member bearing capacity calculating methods including single-steel rectangle, double-steel rectangle and T-shape cross-section, introduces appropriate and inappropriate reinforcement distinguishing boundary, compares the different section flexural member reinforcing quantity under the background of same flexural design value, and analyzes the design concepts of flexural bearing capacity with same reinforcing quantity and double-steel T-shape section, with a view to provide some guidance.

flexural member, cross-section, flexural bearing capacity, reinforcing quantity

1009-6825(2017)06-0043-02

2016-12-14 ★：石河子大學(xué)3152人才項(xiàng)目(CZ0178)

高 麗(1981- )，女，碩士，副教授； 王 勇(1983- )，男，副教授

TU311

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