淺談鋼筋混凝土受彎構件承載力計算及裂縫控制驗算

郭速

摘 要：混凝土結構的極限狀態(tài)設計應包括：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。受彎構件的承載能力計算主要由正截面彎矩承載力控制。受彎構件的正常使用極限狀態(tài)驗算包括：裂縫控制和撓度驗算。撓度驗算與受彎構件的配筋率無關，故該文只討論裂縫控制驗算。在工程設計中，應用軟件中梁配筋計算有按受力配筋或按裂縫配筋兩種選項。該文以常用的工程條件，應用簡化公式計算最大裂縫寬度允許彎矩及正截面承載彎矩，比較按受力配筋及按裂縫配筋的區(qū)別，并得出結論。

關鍵詞：受彎構件 正截面承載力計算 裂縫控制 配筋率

中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0078-01

1 鋼筋混凝土受彎構件設計要求

混凝土結構的極限狀態(tài)設計包括：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)：結構或結構構件達到最大承載力、出現(xiàn)疲勞破壞、發(fā)生不適于繼續(xù)承載的變形或因結構局部破壞而引發(fā)的連續(xù)倒塌。受彎構件的承載能力計算主要由正截面彎矩承載力控制。正常使用極限狀態(tài)：結構或結構構件達到正常使用的某項規(guī)定限值或耐久性能的某種規(guī)定狀態(tài)。受彎構件的正常使用極限狀態(tài)驗算包括：裂縫控制驗算和撓度驗算。撓度驗算與受彎構件的配筋率無關，故該文只討論受彎構件的裂縫控制驗算。

一般工程設計過程中，應用軟件的梁配筋計算有按受力配筋或按裂縫配筋兩種選項。如果選擇按受力配筋，有時會出現(xiàn)裂縫超限的現(xiàn)象；如果選擇按裂縫配筋，則不清楚受力配筋的實際情況。究竟按受力配筋及按裂縫配筋的差別有多大呢？該文以常用的工程條件，應用簡化公式計算出最大裂縫寬度允許彎矩及正截面承載彎矩，進行簡單的比較并得出結論。

2 鋼筋混凝土受彎構件承載力計算

依據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2010公式：

，

，

（290.60mm單層配筋；282.83雙層配筋），=70mm。

3 鋼筋混凝土受彎構件裂縫控制驗算

依據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2010公式：

，

（單排鋼筋h0=0.935h，雙排鋼筋h0=0.910h）

當強度等級C30時，鋼筋為單排的簡化公式中，最大裂縫寬度允許彎矩為

，

系數(shù)表達為

×；

鋼筋為雙排的簡化公式中，最大裂縫寬度允許彎矩為

，

系數(shù)表達為：

×。

當強度等級C35時，鋼筋為單排的簡化公式中，最大裂縫寬度允許彎矩為

，

系數(shù)表達為

×；

鋼筋為雙排的簡化公式中，最大裂縫寬度允許彎矩為

，

系數(shù)表達為：

×。

式中，—按荷載的短期效應組合計算的彎矩值（N.mm）；b—受彎構件截面寬度（mm）；h—受彎構件截面高度（mm）；—受彎構件受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積（）；d—受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑，最大配筋率，最小配筋率=0.2%。

4 表格計算

如表1。

5 結語

根據(jù)簡化公式，可以看出影響彎矩大小的因素有：鋼筋直徑、鋼筋類別、配筋率、保護層厚度、受力狀態(tài)、混凝土強度等級等。

（1）由于鋼筋直徑、鋼筋類別、保護層厚度、受力狀態(tài)均相同，故上述此項本文不予考慮。

（2）由表格計算可知，混凝土強度等級對M/Ms的影響非常小，可忽略。

（3）隨著配筋率的增大，M/Ms降低，最低約為1.2。由于計算最大裂縫寬度允許彎矩Ms采用準永久組合，計算正截面承載彎矩采用基本組合，故M/Ms約為1.3。故在工程設計實例中，當配筋率不接近最大配筋率時，M遠大于1.3Ms，計算配筋時按裂縫配筋比較合理；當配筋率接近最大配筋率時，M≤1.3Ms，計算配筋時比較適宜按受力配筋。

參考文獻

[1] 混凝土結構設計規(guī)范[S].GB50010-2010.

[2] 建筑結構荷載規(guī)范[S].GB50009-2012.

[3] 王德鋒.鋼筋混凝土受彎構件裂縫寬度簡化計算[J].建筑結構，1994（6）：41-49.