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什么叫钢筋混凝土结构应力重分布(钢筋和混凝土各自的优缺点)

时间: 2023-04-13 01:17:31

什么叫钢筋混凝土结构应力重分布

钢筋混凝土结构应力重分布的意思是,当外力改变时,物体单位面积产生的抵抗外力以维持物体原有形状的内力也会重新排布。应力等于内力除以受力面积。是衡量材料强度的一个指标,内力因外力而生,物体的内力就是为了抵抗外力而自发产生的。因此外力被改变,物体的实际应力也会随之改变,此谓钢筋混凝土结构应力重分布。

钢筋和混凝土各自的优缺点

钢筋混凝土结构的特点

1.混凝土结构的定义:混凝土结构是以混凝土为主要材料制成的结构,包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。素混凝土结构是指由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构;钢筋混凝土结构是指由配置受力钢筋的混凝土制成的结构;预应力混凝土结构是指由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构。其中,钢筋混凝土结构在工程中应用最为广泛。

2.钢筋混凝土结构的特点:钢筋混凝土结构是以混凝土承受压力、钢筋承受拉力,能比较充分合理地利用混凝土(高抗压性能)和钢筋(高抗拉性能)这两种材料的力学特性。与素混凝土结构相比,钢筋混凝土结构承载力大大提高,破坏也呈延性特征,有明显的裂缝和变形发展过程。对于一般工程结构,经济指标优于钢结构。技术经济效益显著。

钢筋有时也可以用来协助混凝土受压,改善混凝土的受压破坏脆性性能和减少截面尺寸。

3.钢筋和混凝土能够共同工作的主要原因:

(1)钢筋与混凝土之间存在有良好的粘结力,能牢固地形成整体,保证在荷载作用下,钢筋和外围混凝土能够协调变形,相互传力,共同受力。

(2)钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近(钢材为1.2×10-5,混凝土为(1.0~1.5)×10-5),当温度变化时,两者间不会产生很大的相对变形而破坏它们之间的结合,而能够共同工作。

钢筋混凝土结构的优点

(1)合理用材。能充分合理的利用钢筋(高抗拉性能)和混凝土(高抗压性能)两种材料的受力性能。

(2)耐久性好。在一般环境下,钢筋受到混凝土保护而不易生锈,而混让返凝土的强度随着时间的增长还有所提高,所以其耐久性较好。

(3)耐火性好。混凝土是不良导热体,遭火灾时,钢筋因有混凝土包裹而不致于很快升温到失去承载力的程度。

(4)可模性好。混凝土可根据设计需要支模浇筑成各种形状和尺寸的结构。

(5)整体性好。整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好,再通过合适的配筋,可获得较好的延性,有利于抗震、防爆和防辐射,适用于防护结构。

(6)易于就地取材。混凝土所用的原材料中占很大比例的石子和砂子,产地普遍,便于就地取材。

钢筋混凝土结构的缺点

(1)自重偏大。相对于钢结构来说,混凝土结构自重偏大,这对于建造大跨度结构和高层建筑是不利的。

(2)抗裂性差。由于混凝土的抗拉强度较低,在正常使用时,钢筋混凝土结构往往带裂缝工作,裂缝存在会影响结构物的正常使用性和耐久性。

(3) 施工比较复杂,工序多。施工受季节、天气的影响也较大。

(4)新老混凝土不易形成整体。混凝土结构一旦破坏,修补和加固比较困难。

钢筋的品种

1.按化学成分划分

(1)碳坦腔饥素钢:碳素钢按碳的含量多少分为低碳钢、和高碳钢。含碳量增加,能使钢材强度提高,性质变硬,但也使钢材的塑性和韧性降低,焊接性能也会变差。

(2)普通低合金钢:普通低合金钢是在炼钢时对碳素钢加入少量合金元素而形成的。低合金钢钢筋具有强度高、塑性及可焊性好的特点,因而应用较为广泛。

2.按加工工艺划分

我国生产的建筑用钢筋按加工工艺有热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋及高强钢丝和钢绞线等。

3.按表面形状划分

(1)光面钢筋:表面是光滑的,与混凝土的粘结性较差。

(2)带肋钢筋:表面有纵向凸缘(纵肋)和许多等距离的斜向凸缘(横肋)。其中,由两条纵肋和纵肋两侧多道等距离、等高度及斜向相同的横肋形成的螺旋纹表面。若横肋斜向不同则形成了人字纹表面。这两种表面形状的钢筋习惯称为螺纹钢筋,现在称为等高肋钢筋,国内已基本上不再生产。

斜向凸缘和纵向凸缘不相交,甚无纵肋,剖面几何形状呈月牙形的钢筋,称为月牙肋钢筋,与同样公称直径的等高肋钢筋相比,凸缘处应力集中得到改善,但与混凝土之间的粘结强圆穗度略低于等高肋钢筋。

钢筋的力学性能

1.软钢的力学性能

软钢(热轧钢筋)有明显的屈服点,破坏前有明显的预兆(较大的变形,即伸长率),属塑性破坏。

2.硬钢的力学性能

硬钢(热处理钢筋及高强钢丝)强度高,但塑性差,脆性大。从加载到突然拉断,基本上不存在屈服阶段(流幅)。属脆性破坏。

材料的塑性好坏直接影响到结构构件的破坏性质。所以,应选择塑性好的钢筋。

3.冷拉钢筋的力学性能

冷拉是将钢筋拉伸超过屈服强度并达到强化阶段中的某一应力值,然后放松。若立即重新加荷,此时屈服点将提高。表明钢筋经冷拉后,屈服强度提高,但伸长率减小,塑性性能降低,也就是钢材性质变硬变脆了。此称冷拉硬化。

如果卸荷后,经过一段时间再重新加荷,则屈服点还会进一步提高,称冷拉时效。

钢筋冷拉后,只提高抗拉强度,其抗压强度并没有提高。因此,不要把冷拉钢筋用作受压钢筋。

钢筋的选用

1.选用原则

(1)建筑用钢筋要求具有一定的强度(屈服强度和抗拉强度),应适当采用较高强度的钢筋,以获得较好的经济效益。

(2)要求钢筋有足够的塑性(伸长率和冷弯性能),以使结构获取较好的破坏性质。

(3)应有良好的焊接性能,保证钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形。

(4)钢筋和混凝土之间应有足够的粘结力,保证两者共同工作。

2.钢筋混凝土结构中主要采用的钢筋

Ⅰ级钢筋(相当于HPB235):Ⅰ级钢筋(Q235钢)是热轧光圆低碳钢筋,质量稳定,塑性及焊接性能较好,但强度稍低,而且与混凝土的粘结稍差。因此,Ⅰ级钢筋主要应用在厚度不大的板中或作为梁、柱的箍筋。

Ⅱ级钢筋(相当于HRB335):Ⅱ级钢筋(20MnSi)是热轧月牙肋低合金钢筋,强度、塑性及可焊性都比较好。Ⅱ级钢筋在工程中应用较为广泛。

Ⅲ 级钢筋(相当于HRB400和RRB400):Ⅲ 级钢筋(20MnSiV等)是热轧月牙肋低合金钢筋。其中余热处理Ⅲ 级(K20MnSi)是钢筋热轧后立即穿水,进行表面冷却,然后利用芯部余热自身完成回火处理而形成。它的塑性及可焊性也比较好, 强度更高。Ⅲ级钢筋在工程中应用越来越广泛。

混凝土的强度

1.混凝土的单轴强度

(1)立方体抗压强度fcu:不是结构计算的实用指标,它是衡量混凝土强度高低的基本指标,并以其标准值定义混凝土的强度等级。

(2)轴心抗压强度fc:比立方体抗压强度能更好地反映受压构件中混凝土的实际抗压强度,为一实用抗压强度指标。

(3)轴心抗拉强度ft:反映混凝土的抗拉能力。

(二)混凝土的多轴强度

上面所讲混凝土强度,均是指单向受力条件下所得到的强度。但实际上,结构物很少处于单向受力状态。工程上经常遇到的都是一些双向或三向受力的复合应力状态。用单轴应力状态的强度表示实际结构中混凝土的破坏条件(强度准则)不合理的,特别是对非杆件结构进行数值分析时,其强度准则的选取直接影响计算结果的精确度和正确性。所以研究复合应力状态下的混凝土强度条件,对进行合理设计是极为重要的。但由于测试技术的复杂性和试验结果的离散性,目前还未能建立起完整的强度理论。根据现有的试验结果,可以得出以下几点结论:

(1)双向受压的强度:双向受压的混凝土的强度比单向受压的强度为高。也就是说,

一向强度随另一向压应力的增加而增加。

(2)双向受拉的强度:双向受拉的的混凝土强度与单向受拉强度基本一样。也就是说,混凝土一向抗拉强度基本上与另一向拉应力的大小无关。

(3)一向受拉一向受压的强度:一向受拉一向受压的混凝土抗压强度随另一向的拉应力的增加而降低。或者说,混凝土的抗拉强度随另一向的压应力的增加而降低。

(4)正应力及剪应力下的强度:在单轴正应力σ及剪应力τ共同作用下,当为压应力时,混凝土的抗剪强度有所提高,但当压应力过大时,混凝土的抗剪强度反有所降低。为拉应力时降低抗剪强度。

三向受力下的混凝土强度规律与双向受力时基本相同。

混凝土的变形

(一)混凝土的受力变形

1.混凝土的应力—应变曲线

试验表明, 混凝土不论是受压或是受拉,破坏的过程本质上是由连续材料逐步变成不连续材料的过程,即混凝土的破坏是微裂缝的发展导致横向变形引起的。对横向变形加以约束,就可以限制微裂缝的发展,从而可提高混凝土的强度。约束混凝土可以提高混凝土的强度,也可以提高混凝土的变形能力。复合应力状态对混凝土强度的影响就在于此原因。“约束混凝土”可以提高混凝土的强度,但更值得注意的是可以提高混凝土的变形能力,配箍筋混凝土就起此效果。

随着混凝土强度的提高,峰值应力、应变有所增大。但下降段的坡度变陡,即应力下降相同幅度时变形越小,极限应变减小,塑性变差,破坏时脆性显著。加载速度较快时,强度提高,但极限应变将减小。

混凝土的徐变及对混凝土结构的影响

徐变是混凝土在荷载长期持续作用下,应力不变,随着时间而增长的变形。

产生徐变的原因有:

(1)混凝土受力后,在应力不大的情况下,徐变缘于水泥石中的凝胶体产生的粘性流动(颗粒间的相对滑动)要延续一个很长的时间。

(2)在应力较大的情况下,骨料和水泥石结合面裂缝的持续发展,导致徐变加大。

徐变对混凝土结构的不利影响:

(1)徐变作用会使结构的变形增大。

(2)在预应力混凝土结构中,它还会造成较大的预应力损失。

(3)徐变还会使构件中混凝土和钢筋之间发生应力重分布,导致混凝土应力减小,钢筋应力增大,使得理论计算产生误差。

一定要注意避免高应力下的非线性徐变。

(二)混凝土的收缩及对混凝土结构的影响

混凝土在空气中结硬时,由于温、湿度及本身化学变化的影响,体积随时间增长而减小的现象称为收缩。

收缩对混凝土结构的不利影响:

(1)收缩受到约束时会使混凝土产生拉应力,甚至使混凝土开裂。

(2)混凝土收缩还会使预应力混凝土构件产生预应力损失。

混凝土的收缩会带来危害,而膨胀变形一般是有利的,不予讨论。

钢筋与混凝土的粘结

1.钢筋与混凝土之间的粘结力

粘结力是在钢筋和混凝土接触面上阻止两者相对滑移的剪应力。粘结力主要由三部分组成:

(1)水泥凝胶体与钢筋表面之间的化学胶着力(胶结力);

(2)混凝土收缩,将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力(摩阻力);

(3)钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。

光面钢筋在粘结应力达到粘结强度破坏时,其表面有明显的纵向摩擦痕迹。变形钢筋,接近破坏时,首先由于横肋挤压混凝土引起的环向或斜向拉应力而使钢筋周围混凝土开裂,最终因肋间混凝土剪切强度不够,将被挤碎带出,发生沿肋外径圆柱面的剪切破坏。其粘结强度比光面钢筋要大得多。

影响粘结强度的主要因素

(1)混凝土强度。粘结强度都随混凝土强度等级的提高而提高,粘结强度基本上与混凝土的抗拉强度成正比例的关系。

(2)钢筋的表面状况。钢筋表面形状对粘结强度有影响,变形钢筋的粘结强度大于光圆钢筋。

(3)混凝土保护层厚度和钢筋的净间距。增大保护层厚度(相对保护层厚度c/d),保持一定的钢筋间距(钢筋净距s与钢筋直径d的比值s/d),可以提高外围混凝土的抗劈裂能力,有利于粘结强度的充分发挥。也能使粘结强度得到相应的提高。

浅谈钢筋混凝土的基本原理特点及应用?


钢筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性质决定的。首先钢筋与混凝土有着近似相同的线膨胀系数,不会由环境不同产生过大的应力。其次钢筋与混凝土之间有良好的粘结力,有时钢筋的表面也被加工成有间隔的肋条(称为变形钢筋)来提高混凝土与钢筋之间的机械咬合,当此仍不足以传递钢筋与混凝土之间的拉力时,通常将钢筋的端部弯起180 度弯钩。此外混凝土旅运中的氢氧化钙提供的碱性环境,在钢筋表面形成了一层钝化保护膜,使钢筋相对于中性与酸性环境下更不易腐蚀。为保证钢筋与混凝土之间的可靠粘结和防止钢筋被锈蚀,钢筋周围须具有15~30毫米厚的混凝土保护层。若结构处于有侵蚀性介质的环境,保护层厚度还要加大。
钢筋混凝土的特性
混凝土的收缩和徐变(蠕变)对钢筋混凝土结构具有重要意义。 由于钢筋会阻碍混凝土硬化时的自由收缩,在混凝土中会引起拉应力,在钢筋中会产生压应力。混凝土的徐变会在受压构件中引起钢筋与混凝土之间的应力重分配,在受弯构件中引起挠度增大,在超静定结构中引起内力重分布等。混凝土的这些特性在设计钢筋混凝土结构时须加以考虑。
由于混凝土的极限拉应变值较低(约为0.15毫米/米)和混凝土的收缩,导致在使用荷载条件下构件的受拉区容易出现裂缝。为避免混凝土开裂和减小裂缝宽度,可采用预加应力的方法;对混凝土预先施加压力。实践证明,在正常条件下,宽度在0.3毫米以内的裂缝不会配镇穗降低钢筋混凝土的承载能力和耐久性。
在从-40~60°C的温度范围内,混凝土和钢筋的物理力学性能都不会有明显的改变。因此,钢筋混凝土结构可以在各种气候条件下应用。当温度高于60°C时,混凝土材料的内部结构会遭到损坏,其强度会有明显降低。当温度达到 200°C时,混凝土强度降低30~40%。因此,钢筋混凝土结构不宜在温度高于200°C的条件下应用:当温度超过200°C时,必须采用耐热混凝土。
钢筋混凝土的分类及强度划分
1、按密度分类:混凝土按密度大小不同可分为三类:
重混凝土:它是指干密度大于2600kg/m的混凝土,通常是采用高密度集料(如重晶石、铁矿石、钢屑等)或同时采用重水泥(如钡水泥、锶水泥等)制成的混凝土。因为它主要用作核能工程的辐射屏蔽结构材料,又称为防辐射混凝土。
普通混凝土:它是指干密度为2000~2600kg/㎡的混凝土,通常是以常用水泥为胶凝材料,且以天然砂、石为集料配制而成的混凝土。它是目前土木工程中最常培卜用的水泥混凝土。
轻混凝土:它是指干密度小于1950ks的混凝土,通常是采用陶粒等轻质多孔的集料,或者不用集料而掺人加气剂或泡沫剂等而形成多孔结构的混凝土。
2、按用途分类
按混凝土在工程中的用途不同可分为结构混凝土、水工混凝土、海洋混凝土、道路混凝上、防水混凝土、补偿收缩混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土等。
3、按强度等级分类 按混凝土的抗压强度可分为低强混凝土、中强混凝土、高强混凝土及超高强混凝土等。
4、根据最新版的《混凝土结构设计规范》混凝土强度分为14个等级,它们是:C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80。而以前规范规定混凝土强度分为12个等级,它们是:C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60。现在采用商品混凝土,C7.5和C10已经不拌制,这两个强度等级的混凝土用小型混凝土搅拌机搅拌,还是可以的。
钢筋混凝土的用途
钢筋混凝土结构在土木工程中的应用范围极广,各种工程结构都可采用钢筋混凝土建造。目前已广泛应用于工业和民用建筑、桥梁、隧道、矿井以及水利海港等土木工程领域。
钢筋混凝土结构在原子能工程、海洋工程和机械制造业的一些特殊场合,如反应堆压力容器、海洋平台、巨型运油船、大吨位水压机机架等,均得到十分有效的应用,解决了钢结构所难于解决的技术问题。
钢筋混凝土常出现的质量问题及其原因
钢筋混凝土已成为我国主要的结构材料,所以在施工中,钢筋混凝土的质量已成为影响结构安全和耐久性的重要问题。以下介绍 钢筋混凝土施工中常出现质量问题的原因及其控制途径。
1、结构表面损伤,缺楞掉角。
产生的原因是:模板表面未涂隔离剂,模板表面未清理干净,粘有混凝土。模板表面不平,翘曲变形;振捣不良,边角处未振实;拆模时间过早,混凝土强度不够;拆模不规范。撞击敲打,强撬硬别,损坏楞角;拆模后结构被碰撞等。
2、麻面、蜂窝、露筋、孔洞,内部不密实。
产生的原因是:模板拼缝不严,板缝处跑浆;模板未涂隔离剂;模板表面未清理干净;振捣不密实、漏振;混凝土配合比设计不当或现场计量有误;混凝土搅拌不匀,和易性不好。一次投料过多,没有分层捣实。底模未放垫块,或垫块脱落,导致钢筋紧贴模板;拆模时撬坏混凝土保护层;钢筋混凝土节点处,由于钢筋密集,混凝土的石子粒径过大,浇筑困难,振捣不仔细;预留孔洞的下方因有模板阻隔,振捣不好等。
3、结构发生裂缝。
产生的原因是:模板及其支撑不牢,产生变形或局部沉降;拆模不当,引起开裂;养护不好引起裂缝;混凝土和易性不好,浇筑后产生分层,产生裂缝;大面积现浇混凝土由于收缩温度产生裂缝。
4、混凝土冻害。
产生的原因是:混凝土凝结后,尚未取得足够的强度时受冻,产生胀裂;混凝土密实性差,孔隙多而大,吸水后气温下降达到负温时,水变成冰,体积膨胀,使混凝土破坏;混凝土抗冻性能未达到设计要求,产生破坏等。
在施工中应该提高施工人员素质操作工人自身素质的提高,可以弥补现场管理的漏洞,从根本上加强工程质量的控制,避免钢筋混凝土工程施工质量较大缺陷。因此,不仅施工管理人员要加强学习,完善管理手段,而且各班组的操作工人必须熟悉业务知识,提高专业水平。总之,对容易形成质量通病的部位,要增加质量控制点。控制每一道工序的质量都达到施工规范规定和设计要求,再进行下一道工序施工,保证每一道工序的施工质量。做好钢筋混凝土工程施工质量控制,为单位工程质量打下一个坚实的基础。
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混凝土的应力分布与实际应力图形中应力分布的关系是什么?

在建筑结构专业的《混凝土结构设计规范》GBJ10-89中(以下简称GBJ10-89),采用的是源春近似概率极限状态设计方法。以概率理论为基础,较完整的统计资料为依据,用结构可靠度来衡量结构的可靠性,按可靠度指标来确定荷载分项系数与材料分项系数,使设计出来的不同结构,只要重要性相同,结构的可靠度是相同的。
材料强度取值上的差别
2.1 混凝土的强度
混凝土立方体抗压强度是混凝土的基本强度指标,是用标准试块在标准养护条件下养护后用标准试验方法测得的强度指标。两规范中所采用的试块尺寸是不同的。GBJ10-89中采用150mm立方体试块,TJT023-85中用200mm的立方体试块。GBJ10-89中,根据测得的具有95%保证率的立方体抗压极限值来确定混凝土的强度等级,一共分为十级,即C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C60.
TJT023-85中,根据测得到具有84.13%保证率的立方体抗压极限值来确定混凝土的强度等级,用混凝土标号表示,一共分为七级,即15号、20号、25号、30号、40号、50号、60号。由于所采用的试块尺寸不同,两规范中相同数值等级的混凝土强度值是不同的,GBJ10-89的值大。如C15混凝土与15号混凝土,尽管都表示强度等级为15Mpa的混凝土,但实际强度C15混凝土比15号混凝土大。混凝土强度取值不同,这一点在设计中是要注意的。
2.2 钢筋的强度
两规范中,钢筋的标准强度取值是一样的,都采用钢材的废品限制值作为取值依据。但钢筋的设计强度取值不一样,GBJ10-89中以历渗标准强度值除以材料分项系数作为取值依据,而TJT023-85中设计强度取值与标准强度取值是一样的。这样,相同的钢筋等级,TJT023-85中钢筋的设计强度取值大。
3 荷载取值的差别
两规范中荷载分类与取值都有明确的规定,不容易混雹烂耐淆。在荷载效应组合中有一点差别,应注意。GBJ10-89中,荷载效应组合时,既有荷载分项系数,又有荷载组合系数,要区别开来。TJT023-85中只有荷载分项系数。
4 构件计算的差别
两规范中在构件计算上,尽管依据的原理、计算假定、计算模型基本一致,但计算公式、计算结果是有较大差别的。构件计算是关系到设计结果的最重要的一环,值得重视。限于篇幅,只以正截面受弯和斜截面受剪强度计算为例看计算上的差别。
4.1 正截面受弯强度计算
两规范在计算假定上就有差别。混凝土极限压应变取值,TJT023-85中为εu=0.003?GBJ10-89中εu=0.0033.在等效矩形应力图形中,TJT023-85取γσ=Ra?βx=0.9x.GBJ10-89中取γσ=1.1fc?βx=0.8x.由于εu取值不同,两规范中混凝土界限受压区高度有些差别。从混凝土极限压应变、等效矩形应力图形的差别上可以看出,两规范中安全储备是不同的。TJT023-85的安全储备大。
下面用算例来说明这一问题。
有矩形截面梁,截面尺寸为250mm×500mm?20号混凝土,Ⅱ级钢筋。计算截面处计算弯矩为Mj=15KN.m?试进行配筋计算。
4.1.1先按TJT023-85计算。
已知20号混凝土抗压强度设计值Ra=11Mpa?II级钢筋抗拉强度设计值Rg=340Mpa?混凝土相对界限受压区高度ξjg=0.55,材料安全系数γc=γs=1.25.
(1)求混凝土受压区高度x
先假定钢筋按一排布置,钢筋重心到混凝土受拉边缘的距离a=40mm,则有效高度h0=(500-40)mm=460mm由

解得X=133mm<ξjgh0=0.55×460=253mm.
(2)求所需钢筋数量Ag,由RgAg=Ra·bx,得
Ag= = =1076mm2
(3)验算最小配筋率μ= = =1%>μmin=
0.1%,满足规范要求。
4.1.2按GBJ10-89计算
C20混凝土,弯曲抗压强度设计值fcm=11Mpa,钢筋抗拉强度设计值fy=310Mpa?混凝土相对界限受压区高度ξb=0.544
(1)求X 有Mj=fcmb×(h0-)得115×106=11×250×(460- ),解得x=(1-1- )h0 =102.3mm<ξbh0=0.544×460=250.2mm满足要求
(2)求As由Asfy=fcmbx得As=fcmbx / fy=(11x250×102.3)/ 310=907.5mm2>μminbh0=0.15%×250×460=172.5mm2
如果扣除由于20号混凝土与C20混凝土之间强度取值的差别,20号混凝土按GBJ10-89,fcm=11×0.95=10.45MPa?则x=(1-1- )×460=108.5mm, As=(10.45x250x108.5)/310=914.4mm2
从上述计算中看出,按TJT023-85比按GBJ10-89钢筋用量多17.7%。
4.1.3 受弯构件斜截面强度计算
在斜截面强度计算中,两规范都是根据斜截面发生剪压破坏时的受力特征和试验资料所制定的。但两规范在计算公式表述上及计算结果上都有较大的差别。
TJT023-85中,斜截面强度计算公式为:Qj≤Qu=Qhk+QW,其中Qhk=0.0349bh0(2+p) R μkRgk,Qw=0.06Rgw∑Awsinα,式中Qj:根据荷载组合得出的通过斜截面顶端正截面内的最大剪力,即计算剪力,单位为KN;Qhk:混凝土和箍筋的综合抗剪承载力(KN);Qw:弯起钢筋承受的剪力(KN);b:通过斜截面受压区顶端截面上的腹板厚度(cm);h0:通过斜截面受压区顶端截面上的有效高度,自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离(cm);μk:箍筋配筋率?μk=nk·ak/(b·s);Rgk:箍筋的抗拉设计强度(Mpa),设计时不得采用大于340Mpa:R:混凝土标号(Mpa);p斜截面内纵向受拉主筋的配筋率,p=100μ,μ=Ag/bh0?当p>3.5时,取p=3.5;Rgw:弯起钢筋的抗拉设计强度(Mpa);Aw在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋纵截面面积(cm2);α:弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。
上式中工作条件系数、安全系数均已记入。公式的适用条件采用上限值和下限值来保证。上限值要求截面最小尺寸满足Qj≤0.051Rh0(KN)。满足下限值,Qj≤0.038R1bh0(KN)?可按构造要求配置箍筋,式中?R1:混凝土抗拉设计强度(Mpa)。GBJ10-89中,斜截面承载力的计算公式为V≤Vu=Vcs+Vsb?其中Vcs=0.07fcbh0+1.5fyv(Asv/ S)h0 ? Vsb=0.8fyAsbsinαs ?当为承受集中荷载的矩形独立梁,Vcs=0.2/(λ+1.5)fcbh0+1.25fyvh0,式中V:构件截面上的最大剪力设计值(N);Vcs:混凝土与箍筋的综合抗剪承载力(N);Vsb:弯起钢筋所承受的剪力(N);b:矩形截面的宽度,T形截面或I形截面的腹板宽度(mm);h0:通过斜截面受压区顶端截面上的有效高度,自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离(mm);fc:混凝土的抗压强度设计值(Mpa);fyv:箍筋的抗拉强度设计值(Mpa);S:沿构件长度箍筋间距(mm);fy:弯起钢筋的抗拉强度设计值(Mpa);Asb:在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋纵截面面积(mm2);αs:弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。
公式的适用条件也是采用上限值和下限值来保证。上限值要求截面最小尺寸满足V≤0.25fcbh0 当为薄腹梁,V≤0.2fcbh0 .满足下限值V=0.07 fbh0,可按构造要求配置箍筋。从上述公式中,可以看出,公式的表达形式不同,各物理量的单位也不同。

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