矩形截面大偏心受压构件对称配筋与非对称配筋钢筋用量对比的分析研究

矩形截面大偏心受压构件对称配筋与非对称配筋钢筋用量对比

的分析研究

谢立安

【摘要】矩形截面大偏心受压构件配筋设计分为非对称配筋设计和对称配筋设计两种情况,然而对称配筋钢筋总用量始终不少于非对称配筋,但具体增加量均未提及.运用具体算例、直观分析和理论分析,得出矩形截面大偏心受压构件对称配筋相对于非对称配筋时受压钢筋增加量、受拉钢筋增加量和钢筋总用量增加量的计算公式,以及钢筋增加量与轴向压力和初始偏心距的相关关系,研究成果可为工程设计人员提供参考依据.

【期刊名称】《山西交通科技》

【年(卷),期】2018(000)004

【总页数】4页(P94-97)

【关键词】矩形截面;大偏心受压构件;对称配筋;非对称配筋;钢筋用量

【作者】谢立安

【作者单位】山西省交通科学研究院桥梁工程防灾减灾山西省重点实验室黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室,山西太原 030006

【正文语种】中文

【中图分类】U441.5

0 引言

矩形截面大偏心受压构件配筋设计分为非对称配筋设计和对称配筋设计两种情况。若受压构件两侧钢筋面积As≠A's时，则称为非对称配筋；若受压构件两侧钢筋面积As=A's、抗拉抗压强度fy=f'y且as=a′s时，则称为对称配筋[1-2]。采用非对称配筋可节约钢筋用量，但施工不便；实际工程设计中，若受压构件可能承受正负两方向弯矩，或为使构造简单及便于施工时，常采用对称配筋[1-2]。然而对称配筋钢筋总用量始终不少于非对称配筋，但具体增加量均未提及。为此，本文运用具体算例、直观分析和理论分析，得出矩形截面大偏心受压构件对称配筋相对于非对称配筋时受压钢筋A's增加量、受拉钢筋As增加量和钢筋总用量A's+As增加量的计算公式，以及钢筋增加量与轴向压力N和初始偏心距ei的相关关系，研究成果可为工程设计人员提供参考依据。

1 具体算例

某矩形截面大偏心受压构件，截面尺寸为b×h=400 mm×600 mm，混凝土强度等级为C30混凝土（fc=14.3 N/mm2，α1=1.0），纵向钢筋为 HRB400 级钢筋（fy=f'y=360 N/mm2，ξb=0.518），受拉和受压钢筋合力点至混凝土近表面距离为as=a's=400 mm，截面有效高度h0=560 mm，控制截面上轴向压力设计值N从N=250 kN逐级增大到N=1 500 kN，初始偏心距ei从ei=0.4h0逐级增大到ei=1.5 h0，现求解对称配筋相对于非对称配筋时受压钢筋A's增加量、受拉钢筋As增加量及钢筋总用量A's+As增加量。结果如表1～表3所示。

表1 对称配筋相对于非对称配筋时受压钢筋As’增加量结果表轴向压力N=1 500 kN 0.4h0=224 0 0 0 0 0.5h0=280 0 0 0 116 0.6h0=336 0 0 0 179 490

0.7h0=392 0 0 151 478 668 0.8h0=448 0 32 376 778 668偏心距ei/mm轴向压力N=250 kN轴向压力N=500 kN轴向压力N=750 kN轴向压力N=1 000

kN轴向力N 1 250 0 0 0 241 241 241 241 0.9h0=504 0 182 600 1 077 668 241 1.0h0=560 0 331 824 1 154 668 241 1.1h0=616 0 481 1 049 1 154 668 241 1.2h0=672 70 630 1 273 1 154 668 241 1.3h0=728 145 780 1 497 1 154 668 241 1.4h0=784 220 929 1 697 1 154 668 241 1.5h0=840 295 1 079 1 697 1 154 668 241压=kN

表2 对称配筋相对于非对称配筋时受拉钢筋As增加量结果表轴向压力N=1 500 kN 0.4h0=224 0 0 0 0 0 0 0.5h0=280 0 0 0 0 -64 -201 0.6h0=336 0 0 0 -68 -316 -201 0.7h0=392 0 0 -35 -206 -469 -201 0.8h0=448 0 -3 -96 -382 -469 -201 0.9h0=504 0 -21 -171 -609 -469 -201 1.0h0=560 0 -43 -262 -678 -469 -201 1.1h0=616 0 -68 -371 -678 -469 -201 1.2h0=672 0 -99 -502 -678 -469 -201 1.3h0=728 0 -134 -659 -678 -469 -201 1.4h0=784 0 -174 -829 -678 -469 -201 1.5h0=840 0 -221 -829 -678 -469 -201偏心距ei/mm轴向压力

N=250 kN轴向压力N=500 kN轴向压力N=750 kN轴向压力N=1 000 kN轴向压力N=1 250 kN

表3 对称配筋相对于非对称配筋时钢筋总用量As’+As增加量结果表注：1.表1～表3左上区为非对称配筋和对称配筋受压钢筋A′s及受拉钢筋As计算结果均小于最小配筋面积的区域。偏心距ei/mm轴向压力N=250 kN轴向压力N=500 kN轴向压力N=750 kN轴向压力N=1 000 kN轴向压力N=1 250 kN轴向压力N=1 500 kN 0.4h0=224 0.5h0=280 0.6h0=336 0.7h0=392 0.8h0=448

0.9h0=504 1.0h0=560 1.1h0=616 1.2h0=672 1.3h0=728 1.4h0=784

1.5h0=840 0 0%0 0%0 0%0 0%0 0%0 0%0 0%0 0%707%145 13%220

19%295 23%0 0%0 0%0 0%0 0%293%161 14%289 22%412 27%532

31%646 34%755 37%858 38%00%00%00%117 10%279 20%429 25%563 28%678 28%772 28%838 27%868 25%868 22%0 0%0 0%112 9%273