混凝土受弯构件-双筋计算

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As2
Mu’
fyAs2
b
双筋矩形截面受弯构件 4. 正截面受弯承载力的简化计算方法
承载力公式的适用条件
3. 保证受压钢筋屈服 x>2as’ ,当该条件不满足时, 保证受压钢筋屈服: 当该条件不满足时, 应按下式求承载力
As’ fy’As’ x h0 h Mu fyAs
α f bx + f ' A' = f A y s y s 1 c x M u = α1 f cbx(h0 − ) + σ s ' As ' (h0 − as' ) 2 ' β1as' − 1) σ s = Esε cu ( ξh0 ' 或近似取 x=2as’ 则, M = f A h (1 − as ) u y s 0 h0
α 1f c
承载力公式的适用条件
h0 h
x
C
1. 保证不发生少筋破坏 ρ>ρmin (可自动满足 保证不发生少筋破坏: ρ 可自动满足) 可自动满足 2. 保证不发生超筋破坏 保证不发生超筋破坏:
As1
Mu1 fyAs1
b As’ fy’As’
x ξ = ≤ ξb , 或 h0 As1 α1 f c ≤ ρ max = ξ b ,或 ρ1 = bh0 fy M 1 ≤ α s maxα1 f c bh02
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假设受压区混凝土高度x ①计算Mu1 假设受压区混凝土高度 = xb= ξbh0 计算 M u1 = α1 f cb h02 ξb (1-0.5 ξb ) - ②计算Mu2 计算 Mu2= M - M u1 ③计算AS′ 计算 Mu2= fy′AS′ (h0-as′) AS′= Mu2 / fy′(h0-as′)
双筋矩形截面受弯构件 4. 正截面受弯承载力的简化计算方法
As’ fy’As’ x h0 h Mu fyAs
α1fc
C
As
b
As = As1 + As 2
As’ fy’As’
α1fc
x h0 h
As1
C
As2
Mu1 fyAs1
Mu’
fyAs2
b
b
双筋矩形截面受弯构件 4. 正截面受弯承载力的简化计算方法
As2
M’
fyAs2
b
双筋矩形截面受弯构件 5. 承载力公式的应用
α 1f c
x C
截面设计I----As’已知
As 2 = As' f y' / f y , M ' = As 2 f y (h0 − as' )
h0 h
As1
M1 fyAs1
b
M 1 = M − M ' , 求x
As’ fy’As’
4.5 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 双筋矩形截面 Doubly Reinforced Section 双筋截面是指同时配 置受拉和受压钢筋的 情况。 情况。
受压钢筋
A s'
As
一般来说采用双筋是不经济的, 一般来说采用双筋是不经济的,工程中通常仅在以 下情况下采用: 下情况下采用: 当截面尺寸和材料强度受建筑使用和施工条件( ◆ 当截面尺寸和材料强度受建筑使用和施工条件(或 整个工程)限制而不能增加, 整个工程)限制而不能增加,而计算又不满足适筋 截面条件时,可采用双筋截面, 截面条件时,可采用双筋截面,即在受压区配置钢 筋以补充混凝土受压能力的不足。 筋以补充混凝土受压能力的不足。 另一方面,由于荷载有多种组合情况, ◆ 另一方面,由于荷载有多种组合情况,在某一组合 情况下截面承受正弯矩, 情况下截面承受正弯矩,另一种组合情况下承受负 弯矩,这时也出现双筋截面。 弯矩,这时也出现双筋截面。 此外,由于受压钢筋可以提高截面的延性,因此, ◆ 此外,由于受压钢筋可以提高截面的延性,因此, 在抗震结构中要求框架梁必须必须配置一定比例的 受压钢筋。 受压钢筋。
则其破坏形态与适筋梁类似,具有较大延性。 则其破坏形态与适筋梁类似,具有较大延性。 适筋梁类似
◆ 在截面受弯承载力计算时,受压区混凝土的应力仍可 在截面受弯承载力计算时,
按等效矩形应力图方法考虑。 按等效矩形应力图方法考虑。
εcu
a’ As h0 As a >εy

′ εs
M
Cs=σs’As’ x Cc=αfcbx
单筋部分 纯钢筋部分
′ As
As1
As2
′ As
′ As
As
As1
As2
fy'As'
fy'As'
M
fcbx
M1
fcbx
M'
fyAs2
fyAs
fyAs1
双筋截面的分解
◆基本公式
αf cbx + f y′ As′ = f y As
x ′ M ≤ M u = αf c bx(h0 − ) + f y′ As (h0 − a′) 2 αf cbx = f y As1 ′ f y′ As = f y As 2 + x ′ M ′ = f y′ As (h0 − a′) M 1 = αf c bx(h0 − ) 2
◆ 受压钢筋强度的利用
受压钢筋
s≤15d,400mm
A s'
封闭箍筋 ≥1 d 4
d
As
配置受压钢筋后, 配置受压钢筋后,为防止受压钢筋压曲而导致受压区混凝 土保护层过早崩落影响承载力,必须配置封闭箍筋。 土保护层过早崩落影响承载力,必须配置封闭箍筋。 配置封闭箍筋 当受压钢筋多于3根时,应设复合箍筋 当受压钢筋多于 根时,应设复合箍筋(Multiple stirrup)。 根时 。
εcu=0.0033
x ≥ 2a′
◆基本公式
αf cbx + f y′ As′ = f y As
x ′ M ≤ M u = αf c bx(h0 − ) + f y′ As (h0 − a′) 2
εcu
a’ As h0 As a >εy T=fyAs

′ εs
M
’As’ Cs=σfsy'A's x Cc=αfcbx
④计算AS1 计算 AS1= ξb α1 f c b h0/ fy ⑤计算AS2 计算 AS2 = fy′AS′ / fy ⑥计算AS 计算 AS= AS1+ AS2 注:双筋梁没有必要验算最小配筋。 双筋梁没有必要验算最小配筋。
◆受压钢筋面积已知 计算步骤为: 计算步骤为:
①计算Mu2 计算 Mu2= fy′AS′ (h0-as′) ②计算Mu1 计算 Mu1= M - M u12
T=fyAs
如轴心受压构件所述,钢筋的受压强度 如轴心受压构件所述,钢筋的受压强度fy’≤ 400 MPa。 。 为使受压钢筋的强度能充分发挥,其应变不应小于 为使受压钢筋的强度能充分发挥,其应变不应小于0.002。 。 由平截面假定可得, 由平截面假定可得,
a′ ′ ε s = ε cu (1 − ) ≥ 0.002 xn
M = fy
A (h
s
0
− a 则受拉钢筋截面面积为 :
' s
)
M As = ' f y h0 − a s
(
)
• 已知矩形截面梁 承受弯矩设计值M=174KN.M 混凝土 已知矩形截面梁b,承受弯矩设计值 承受弯矩设计值 C25 ,钢筋为 钢筋为HRB335级, 构件安全等级二级,求截面 级 构件安全等级二级, 所需的钢筋 • 解:1、确定截面有效高度 、 • 因为M比较大,受拉钢筋按两排考虑,截面有效高度为: 因为 比较大,受拉钢筋按两排考虑,截面有效高度为 比较大
′ M ′ = f y′ As (h0 − a′)
M −M' α s1 = < α s ,max 2 αf c bh0
N N
按As’未知重算
求x 、γs, 若x>2a’ Y f y′ M1 ′ As = + As f y ⋅ γ s h0 f y
M As = f y (h0 − a′)
• 但是如果x<2as’说明受压钢筋离中和轴过近 ,其应力达不 到抗压强度的设计值f’y,这时可取x=2as’,对受压钢筋合力点 取矩,列平衡方程
◆适用条件
● 防止超筋脆性破坏
x ≤ ξ b h0 或 ξ ≤ ξ b As1 αf c ρ= ≤ ρ max = ξ b bh0 fy M 1 ≤ α s ,max ⋅ αf c bh02 或 α s1 ≤ α s ,max
● 保证受压钢筋强度充分利用
x ≥ 2 a′ 或
双筋截面一般不会出现 少筋破坏情况, 少筋破坏情况,故可不 必验算最小配筋率。 必验算最小配筋率。
γ s h0 ≤ h0 − a′
双筋矩形截面受弯构件
4. 正截面受弯承载力的简化计算方法
fy’As’ fc yc C
β1、α1的计算方 法和单筋矩形截 面梁相同
xn=ξnh
0
εct=εcu εc
0
xn=ξnh
0
fy’As’ x
α1fc
yc C
Mu
Mu
σsAs(fyAs)
σsAs(fyAs)
α1 f c bx + f y' As' = f y As x M u = α1 f c bx(h0 − ) + f y ' As ' (h0 − as' ) 2
◆基本公式
αf cbx + f y′ As′ = f y As
x ′ M ≤ M u = αf c bx(h0 − ) + f y′ As (h0 − a′) 2 αf cbx = f y As1 ′ f y′ As = f y As 2 + x ′ M ′ = f y′ As (h0 − a′) M 1 = αf c bx(h0 − ) 2
T=fyAs
截面受力的平衡方程为, 当相对受压区高度ξ ≤ξb时,截面受力的平衡方程为,
′ αf c bx + σ s As′ = f y As
x ′ M u = αf c bx( h0 − ) + σ s A′(h0 − a′) 2
εcu
a’ As h0 As a >εy

′ εs
M
Cs=σs’As’ x Cc=αfcbx
单筋部分 纯钢筋部分 受压钢筋与其余部分受拉钢筋A 组成的“纯钢筋截面” 受压钢筋与其余部分受拉钢筋 s2组成的“纯钢筋截面” 的受弯承载力与混凝土无关 因此截面破坏形态不受As2配筋量的影响,理论上这部分 因此截面破坏形态不受 配筋量的影响, 配筋可以很大,如形成钢骨混凝土构件。 配筋可以很大,如形成钢骨混凝土构件。
εcu
a’ As h0 As a >εy

′ εs
M
Cs=σs’As’ x Cc=αfcbx
T=fyAs
◆ 双筋截面在满足构造要求的条件下,截面达到 u的标 双筋截面在满足构造要求的条件下,截面达到M
志仍然是受压边缘混凝土达到 志仍然是受压边缘混凝土达到εcu。
◆ 在受压边缘混凝土应变达到εcu前,如受拉钢筋先屈服, 如受拉钢筋先屈服,
③按单筋矩形截面计算Mu1所需的钢筋面积AS1
见单筋矩形截面的计算步骤。 见单筋矩形截面的计算步骤。
④计算AS
AS = AS1 +AS2 = AS1 +fy′AS′ / fy
应满足M 1 =M u1 ≤ α1 f cb h02 ξb (1-0.5 ξb ) -
已知: , 、 、 、 , 已知:M,b、h、a、a’,fy、 fy ’、 fc、As’ 求:As 未知数: 未知数:x、 As
重 点
双筋截面、单筋 形截面受弯构件正截面承载力计 双筋截面、单筋T形截面受弯构件正截面承载力计 算的应力简图、计算方法及适用条件。 算的应力简图、计算方法及适用条件。
难 点
双筋截面、单筋T形截面受弯构件正截面承载力 双筋截面、单筋 形截面受弯构件正截面承载力 计算的应力简图、计算方法及适用条件。 计算的应力简图、计算方法及适用条件。
第三章 钢筋混凝土受弯构件
第四讲 教学目标: 教学目标:
1.了解双筋截面正截面承载力计算方法及适用条件; 1.了解双筋截面正截面承载力计算方法及适用条件; 了解双筋截面正截面承载力计算方法及适用条件 2.掌握单筋T形梁正截面承载力计算方法及适用条件。 2.掌握单筋T形梁正截面承载力计算方法及适用条件。 掌握单筋
α1fc
C
As
b
双筋矩形截面受弯构件 5. 承载力公式的应用
α 1f c
x C
截面设计I----As’未知
x = ξ b h0
h0 h
As1
M1 fyAs1
b
As1 = α1 f c bx / f y , M 1 = As1 f y (h0 − 0.5 x)
As’ fy’As’
M ' = M − M 1 , As 2 = M ' /( h0 − as' ) f y , As' = As 2 f y / f y'
按适筋梁求As1,
2as
’≤x
≤ ξbh0
As2
M’
fyAs2
x = 2α s'
按适筋梁求As1
按As’未知重 新求As’和As
b
3.4.3基本公式的应用 基本公式的应用 3.4.3.1 截面设计 在双筋截面的配筋设计中,可能会遇到下面两种情况: 在双筋截面的配筋设计中,可能会遇到下面两种情况: ◆受压钢筋不定的情况 计算步骤为: 计算步骤为:
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