受彎構件正截面承載力計算方法的探討

1、受彎構件正截面承載力計算方法的探討摘要：通過建立模型或者基本的假設，更加精確的了解工程構件在荷載的作用下的內力狀況。根據(jù)構件的內力狀況，合理的配筋，可以充分提高材料在工程中的應用。本文主要是通過兩種不同的計算方法，討論在適筋情況下受彎構件正截面承載力的狀況。關鍵詞：受彎構件 正截面承載力 計算方法受彎構件是指截面上通常有彎矩和剪力共同作用而軸力可以忽略不計的構件，而受彎構件在荷載等因素的作用下，可能會發(fā)生兩種主要的破壞：一種是沿彎矩最大的截面破壞，破壞截面與構件的軸線垂直，這種稱為沿正截面破壞；另一種是沿剪力最大或彎矩和剪力都較大的截面破壞，破壞截面與構件的軸線斜交，這種稱為沿斜截面破壞。本文

2、只討論沿正截面破壞時的承載力計算。根據(jù)配筋率對構件破壞特征的影響，構件的破壞可分為少筋破壞、適筋破壞和超筋破壞，而少筋破壞和超筋破壞都具有脆性性質，破壞前無明顯預兆，破壞時將造成嚴重后果，材料的強度得不到充分利用，因此下面討論的受彎構件正截面承載力的計算方法是建立在適筋構件基礎之上。試驗表明，對于配筋量適中的受彎構件，從開始加載到正截面完全破壞，截面的受力狀態(tài)分為三個大的階段：1、受拉區(qū)截面開裂前的階段；2、從截面開裂到受拉區(qū)縱向鋼筋開始屈服的階段；3、破壞階段。截面承載力計算則是建立在第三階段的基礎之上的。矩形截面通常分為單筋矩形截面和雙筋矩形截面兩種形式，本文討論的截面是單筋矩形截面，即只

3、在截面的受拉區(qū)配有縱向受力鋼筋的矩形截面，而受壓區(qū)的縱向鋼筋是根據(jù)構造要求設置的架立鋼筋，在計算時不考慮其作用。下面將列出正截面承載力的兩種計算方法：一：簡化應力圖形計算法、建筑工程在進行受彎構件正截面承載力計算時，引入了如下幾個基本假設：1、截面應變保持平面；2、不考慮混凝土的抗拉強度；3、混凝土受壓的應力與應變關系曲線（見圖1）按下列規(guī)定取用： 圖1 混凝土應力應變關系曲線；4、縱向鋼筋的應力-應變關系方程為 縱向鋼筋的極限拉應變取為0.01、根據(jù)假定，單筋矩形截面的計算簡圖如圖2所示。 圖2 單筋矩形截面的計算簡圖 為了簡化計算，受壓區(qū)混凝土的應力圖形可用一個等效的矩形應力圖形代替。見圖

4、3所示。 圖3 單筋矩形截面受壓區(qū)混凝土的等效應力圖、計算過程1、根據(jù)圖3的受力狀態(tài)建立平衡方程：a、所有各力在水平軸方向上的合力為零，即 式中 矩形截面寬度； 受拉區(qū)縱向受力鋼筋的截面面積； 混凝土抗壓強度設計值； 鋼筋抗拉強度設計值。b、所有各力對受拉區(qū)縱向受力鋼筋的合力作用點取矩，即 式中 M荷載在該截面上產生的彎矩設計值； 截面的有效高度。2、計算公式的適用條件： a、為了防止將構件設計成少筋構件，要求構件縱向受力鋼筋的截面面積滿足： 式中 最小配筋率百分率，可查表求得； 、 分別為截面的寬度和高度。 B、為了防止將構件設計成超筋構件，要求構件截面的相對受壓區(qū)高度 不得超過其相對界限受壓區(qū)高度 ，即 由以上計算方法可以求出受彎構件正截面的承載力。二：積分應力圖形計算法、此方法的基本假定同方法一中的1、2、4條，此外其混凝土受壓應力與應變關系曲線采用德國Rusch建議的模型，見圖4所示： 圖4 德國Rusch建議的應力應變關系曲線 、因為運用積分法計算，即受壓區(qū)混凝土的應力圖形不用一個等效的矩形應力圖代替，計算見圖見圖5所示。 圖5 單筋矩形截面的積分計算簡圖、計算過程因為截面的承載力計算是建立在截面受力狀態(tài)的第三階段的基礎之上的，故前兩個階段的積分過程在本文中就不予計算，直接開始第