混凝土结构正截面承载力计算.docx

混凝土结构正截面承载力计算(I)正截面承载力计算的一般规定1、正截面承载力应按下列基本假定进行计算：1截面应变保持平面。2不考虑混凝土的抗拉强度。3混凝土受压的应力与应变关系按下列规定取用：当品。时4三三.1-(1冶)1(6.2.1-1)当qV金1时/=/c(6.2.1-2)=2春(A&-50)(6.2.1-3)0=0.002+0.5(cu-50)×IoT(6.2.1-4)%=0.0033-(-50)×IOT(6.2.1-5)式中：/混凝土压应变为4时的混凝土压应力；混凝土轴心抗压强度设计值，按本规范表4.1.4-1采用；0混凝土压应力达到c时的混凝土压应变，当计算的e0值小于0.002时,取为0,0021%正截面的混凝土极限压应变，当处于非均匀受压且按公式(62.卜5)计算的值大于0.0033时,取为0.0033；当处于轴心受压时取为；混凝土立方体抗压强度标准值，按本规范第4.1.1条确定；n系数，当计算的值大于20时，取为20。4纵向受拉钢筋的极限拉应变取为0.01。5纵向钢筋的应力取钢筋应变与其弹性模量的乘积，但其值应符合下列要求：一£&呢V(6.2.1-6)Orfpy(6.2.1-7)式中：口第，层纵向普通钢筋、预应力筋的应力，正值代表拉应力，负值代表压应力；。刈第i层纵向预应力筋截面重心处混凝土法向应力等于零时的预应力筋应力，按本规范公式(10.1.6-3)或公式(10.1.6-6)计算；八、%普通钢筋、预应力筋抗拉强度设计值，按本规范表4.2.31、表4.23-2采用；6、%普通钢筋、预应力筋抗压强度设计值，按本规范表4.2.37、表4.232采用;2、在确定中和轴位置时，对双向受弯构件，其内、外弯矩作用平面应相互重合；对双向偏心受力构件，其轴向力作用点、混凝土和受压钢筋的合力点以及受拉钢筋的合力点应在同一条直线上。当不符合上述条件时，尚应考虑扭转的影响。3、弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件，当同一主轴方向的杆端弯矩比MM2不大于0.9且轴压比不大于0.9时，若构件的长细比满足公式(6.2.3)的要求，可不考虑轴向压力在该方向挠曲用牛中产生的附加弯矩影响；否则应根据本规范第6.2.4条的规定，按截面的两个主轴方向分别考虑轴向压力在挠曲用牛中产生的附加弯矩影响。Ic/i34-12(MiM2)(6.2.3)式中：Mi、M2一分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件两端截面按结构弹性分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值，绝对值较大端为M2,绝对值较小端为Mi,当构件按单曲率弯曲时,MM2取正值，否则取负值；1.构件的计算长度，可近似取偏心受压构件相应主轴方向上下支撑点之间的距离；i一偏心方向的截面回转半径。4、除排架结构柱外，其他偏心受压构件考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面的弯矩设计值，应按下列公式计算：M=CmkM2(6.2.4-1)Cro=O.7+0.3粤(6.2.4-2)M213OO(42N+ea)o。&4-3)当Cm加小于10时取L0;对剪力墙及核心筒墙，可取Cm等于1.Oe式中：Cfn构件端截面偏心距调节系数，当小于07时取0.7：弯矩增大系数；N-与弯矩设计值M相应的轴向压力设计值；a附加偏心距，按本规范第6.25条确定；c截面曲率修正系数，当计算值大于1.0时取1.0;A截面高度；对环形截面，取外直径；对圆形截面,取直径；¼截面有效高度；对环形截面，取九0=市+;对圆形截面，取自=厂+小此处，厂、厂2和%按本规范第E0.3条和第E.0.4条确定；A构件截面面积。加偏心距ea,其值应取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的较大值。6、受弯构件、偏心受力构件正截面承载力计算时，受压区混凝土的应力图形可简化为等效的矩形应力图。矩形应力图的受压区高度X可取截面应变保持平面的假定所确定的中和轴高度乘以系数。当混凝土强度等级不超过C50时，取为0.80,当混凝土强度等级为C80时，取为0.74,其间按线性内插法确定。矩形应力图的应力值可由混凝土轴心抗压强度设计值fc乘以系数CXl确定。当混凝土强度等级不超过C50时，S取为LO,当混凝土强度等级为C80时，取为0.94,其间按线性内插法确定。7、纵向受拉钢筋屈服与受压区混凝土破坏同时发生时的相对界限受压区高度Wb应按下列公式计算：1钢筋混凝土构件有屈服点普通钢筋(6. 2. 7-1)无屈服点普通钢筋(6. 2.7-2)A1l0.002ly十二T十E”2预应力混凝土构件(6.2.7-3)式中：b相对界限受压区高度，取×bh0；Xb界限受压区高度;ho截面有效高度：纵向受拉钢筋合力点至截面受压边缘的距离；Es一钢筋弹性模量，按本规范表425采用；po受拉区纵向预应力筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力筋应力,按本规范公式(10.1.6-3)或公式(10.1.6-6)计算；cu非均匀受压时的混凝土极限压应变,按本规范公式(6.2.1-5)计算；系数，按本规范第6.2.6条的规定计算。注：当截面受拉区内配置有不同种类或不同预应力值的钢筋时，受弯构件的相对界限受压区高度应分别计算，并取其较小值。8、纵向钢筋应力应按下列规定确定：1纵向钢筋应力宜按下列公式计算：普通钢筋(6.2.8-1)预应力筋%=E差c(整一1)+。POj(6.2.8-2)2纵向钢筋应力也可按下列近似公式计算：普通钢筋预应力筋4 = d 层 T)% =飞泮(需T)+%(6, 2. 8-3)(6. 2.8-4)3按公式(6.2.8-1)公式(6.2.8-4)计算的纵向钢筋应力应符合本规范第6.2.1条第5款的相关规定。式中：M'第i层纵向钢筋截面重心至截面受压边缘的距离；1等效矩形应力图形的混凝土受压区高度;“、。御第i层纵向普通钢筋、预应力筋的应力，正值代表拉应力，负值代表压应力；Og第i层纵向预应力筋截面重心处混凝土法向应力等于零时的预应力筋应力，按本规范公式(10.1.6-3)或公式(10.1.6-6)计算。9、矩形、I形、T形截面构件的正截面承载力可按本节规定计算；任意截面、圆形及环形截面构件的正截面承载力可按本规范附录E的规定计算。(11)正截面受弯承载力计算10、矩形截面或翼缘位于受拉边的倒T形截面受弯构件，其正截面受弯承载力应符合下列规定(图6210):图6210矩形戳面受弯构件正截面受弯承教力计算M1czo-半(AO*)一(po-y)A(0-a；)(6.2.10-1)混凝土受压区高度应按下列公式确定：a】f山Z=fA-ZX+fwArt+(<o-%JAp(6.2.10-2)混凝土受压区高度尚应符合下列条件：x(6.2.10-3)x2a,(6.2.10-4)式中：M弯矩设计值；S系数，按本规范第6.2.6条的规定计算；/c混凝土轴心抗压强度设计值，按本规范表4.1.4-1采用；As、A；受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积；Ap、A'p受拉区、受压区纵向预应力筋的截面面积,JPO受压区纵向预应力筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力筋应力；b-矩形截面的宽度或倒T形截面的腹板宽度；底截面有效高度,a；、a'p受压区纵向普通钢筋合力点、预应力筋合力点至截面受压边缘的距离,az受压区全部纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离，当受压区未配置纵向预应力筋或受压区纵向预应力筋应力(p0-py)为拉应力时，公式(6.2.10-4)中的a'用二代替。11、翼缘位于受压区的T形、I形截面受弯构件(图6.2.11),其正面受弯承图6.2.11I形截面受弯构件受压区高度位置1当满足下列条件时，应按宽度为6的矩形截面计算：yA5+pyA,orlc6,(,f+f,yA(0%ffw)A,p(6.2.11-1)2当不满足公式(6.2.11-1)的条件时,应按下列公式计算：M"cz(人0今)+(b'f-6)从卜O+7yA(iu-Q；)一(或O/py)Ap(Ao-a；)(6.2.11-2)混凝土受压区高度应按下列公式确定：acE6r+-6)f=人4-fyA÷pyAp+(0-%)A'p(6.2.11-3)式中：人T形、I形截面受压区的翼缘高度；bT形、I形截面受压区的翼缘计算宽度，按本规范第6.2.12条的规定确定。按上述公式计算T形、I形截面受弯构件时，混凝土受压区高度仍应符合本规范公式(6.2.10-3)和公式(6.2.10-4)的要求。12、T形、I形及倒L形截面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度可按本规范表5.2.4所列情况中的最小值取用。13、受弯构件正截面受弯承载力计算应符合本规范公式(6.2.10-3)的要求。当由构造要求或按正常使用极限状态验算要求配置的纵向受拉钢筋截面面积大于受弯承载力要求的配筋面积时，按本规范公式(6.2.10-2)或公式(6.2.11-3)计算的混凝土受压区高度X,可仅计入受弯承载力条件所需的纵向受拉钢筋截面面积。14、当计算中计入纵向普通受压钢筋时，应满足本规范公式(6.2.10-4)的条件；当不满足此条件时，正截面受弯承载力应符合下列规定：MpyAp(A一许一a；)一yA,(a,-a；)÷(jo-v)Ap(ap-a)(6.2.14)式中：受拉区纵向普通钢筋、预应力筋至受拉边缘的距离。(In)正截面受压承载力计算15、钢筋混凝土轴心受压构件，当配置的箍筋符合本规范第9.3节的规定时，其正截面受压承载力应符合下列规定(图6.2.15):N0.9(cA+/X)(6.2.15)式中：N轴向压力设计值；钢筋混凝土构件的稳定系数，按表6.215采用；混凝土轴心抗压强度设计值，按本规范表4.14-1采用；A构件截面面积；A；全部纵向普通钢筋的截面面积。当纵向普通钢筋的配筋率大于3%时，公式(6.2.15)中的A应改用(A-AC代替。表6215钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数h/b810121416182022242628Ud78.510.5121415.517192122.524oi28354248556269768390971.000.980.950.920.870.810.750.700.650.600.56o3032343638404244464850Uld262829.53】3334.536.5384041.543h/i104IH118125132139146J531601671740.520.480.440.400.360.320.290.260.230.210.19注：1/o为构件的计算长度，对钢筋混凝土柱可按本规范第6.2.20条的规定取用I2。为矩形截面的短边尺寸4为圆形械面的直径为截面的最小回转半径.图6.2.15配置篮筋的钢筋混凝土轴心受压构件16钢筋混凝土轴心受压构件，当配置的螺旋式或焊接环式间接钢筋符合本规范第9.3.2条的规定时，其正截面受压承载力应符合下列规定(图6.2.16):N09(cAwr+fyA,+2ayvs0)(6.2.16-1)AE=必&.(6.2.16-2)图6.2.16配置螺旋式间接钢筋的钢筋混凝土轴心受压构件式中：fyv间接钢筋的抗拉强度设计值，按本规范第4.2.3条的规定采用；Aco.构件的核心截面面积,取间接钢筋内表面范围内的混凝土截面面积；AssO一螺旋式或焊接环式间接钢筋的换算截面面积；dco构件的核心截面直径,取间接钢筋内表面之间的距离；Assl螺旋式或焊接环式单根间接钢筋的截面面积；s间接钢筋沿构件轴线方向的间距；间接钢筋对混凝土约束的折减系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取1.0,当混凝土强度等级为C80时，取0.85,其间按线性内插法确定。注：1按公式（6.2.16-1）算得的构件受压承载力设计值不应大于按本规范公式（6.2.15）算得的构件受压承载力设计值的1.5倍；2当遇到下列任意一种情况时，不应计入间接钢筋的影响，而应按本规范第6.2.15条的规定进行计算：1）当od>12时；2）当按公式（6.2.16-1）算得的受压承载力小于按本规范公式（6.2.15）算得的受压承载力时；3)当间接钢筋的换算截面面积ASSO小于纵向普通钢筋的全部截面面积的25%时。17、矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力应符合下列规定(图6.2.17):图6.2.17矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算1-截面重心轴Nttjc6r+KA；0A(，)o>)Ap-OPAP(6.2.17-1)Ne»1ffbar(自一专)+6人其自一a；)一(<ypo-/y)A：(自一flp)(6.2.17-2)e=e,+yQ(6.2.17-3)et=为+0(6.2.17-4)式中：e轴向压力作用点至纵向受拉普通钢筋和受拉预应力筋的合力点的距离I“、外受拉边或受压较小边的纵向普通钢筋、预应力筋的应力；%初始偏心距；a-纵向受拉普通钢筋和受拉预应力筋的合力点至截面近边缘的距离;e。轴向压力对截面重心的偏心距，取为M/N,当需要考虑二阶效应时，M为按本规范第5.3.4条、第6.2.4条规定确定的弯矩设计值；G附加偏心距，按本规范第6.2.5条确定。按上述规定计算时，尚应符合下列要求：1钢筋的应力"、可按下列情况确定：D当E不大于A时为大偏心受压构件，取“为人、如为启，此处，£为相对受压区高度，取为0自；2)当S大于&时为小偏心受压构件，4、按本规范第6.2.8条的规定进行计算。2当计算中计入纵向受压普通钢筋时,受压区高度应满足本规范公式(6.2.10-4)的条件；当不满足此条件时,其正截面受压承载力可按本规范第6.2.14条的规定进行计算，此时，应将本规范公式(6.2.14)中的M以Nel代替，此处，人为轴向压力作用点至受压区纵向普通钢筋合力点的距离；初始偏心距应按公式(6.2.17-4)确定。3矩形截面非对称配筋的小偏心受压构件，当N大于人品时，尚应按下列公式进行验算：Ny/岫WO-9)+c)一(一喘居(从一如)(6.2.17-5)e'=4a(o-Ca)(6.2.17-6)式中：J轴向压力作用点至受压区纵向普通钢筋和预应力筋的合力点的距离；ho纵向受压钢筋合力点至截面远边的距离。4矩形截面对称配筋(A：=A*)的钢筋混凝土小偏心受压构件，也可按下列近似公式计算纵向普通钢筋截面面积：A；=生一"堂逗M(6.2.17-7)Jy(-Qs)此处，相对受压区高度S可按下列公式计算:N -WbaifcbhoNe-O43 佻 E( - &) (Ao a*)+ 6» (6. 2.17-8)+ 6o18、I形截面偏心受压构件的受压翼缘计算宽度匕应按本规范第6.2.12条确定，其正截面受压承载力应符合下列规定：1当受压区高度不大于人1时，应按宽度为受压翼缘计算宽度从的矩形截面计算。2当受压区高度彳大于时（图6.2.18 ）,应符合下列规定：图6. 2. 18 I形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算1 一截面重心轴Na/O+-行+NA：(6. 2. 18-1)qAtt(或O65)a1-OpApN?aJc&r(ho宏)+Sl6阂(坛字)+,yA(h01)(<yp0-,jy)A(ft0-Qp)(6.2.18-2)公式中的钢筋应力a、p以及是否考虑纵向受压普通钢筋的作用，均应按本规范第6.2.17条的有关规定确定。3当.r大于(h-hC时，其正截面受压承载力计算应计入受压较小边翼缘计算宽度从应按本规范第6.2.12条确定。4对采用非对称配筋的小偏心受压构件，当N大于fcA时，尚应按下列公式进行验算：Nfcfift卜;一寺)+(仇一。而体一与)+Sl-6%l(*1+,rA'(Aqx)一(%)ftw)Ap(oap)(6.2.18-3)/=>''(oej(6.2.18-4)式中：丁一一截面重心至离轴向压力较近一侧受压边的距离，当截面对称时，取刀/2。注：对仅在离轴向压力较近一侧有翼缘的T形截面，可取加为6,对仅在离轴向压力较远一侧有翼缘的倒T形截面，可取&为b19、沿截面腹部均匀配置纵向普通钢筋的矩形、T形或I形截面钢筋混凝土偏心受压构件(图6.2.19),其正截面受压承载力宜符合下列规定:Na】£.&储+(b1b)k+yz>A,h-5Aj,+NJW(6.2.19-1)Ne1r(1-O.5)bhl+(6(-b)h(R与)÷X(u-;)+Mm(6.2.19-2)NsW=(1+SsRf(62.19-3)MZ=.5-()'ywAwsw(6.2.19-4)式中：八和沿截面腹部均匀配置的全部纵向普通钢筋截面面积；k一沿截面腹部均匀配置的纵向普通钢筋强度设计值,按本规范表4.2.3-1采用；NN一沿截面腹部均匀配置的纵向普通钢筋所承担的轴向压力，当S大于历时,取为四进行计算；Mjw沿截面腹部均匀配置的纵向普通钢筋的内力对A.重心的力矩，当E大于自时，取为A进行计算；3均匀配置纵向普通钢筋区段的高度仁与截面有效高度的比值(hwth0),宜取L为(九一式)。Fb；,受拉边或受压较小边普通图6.2.19沿截面腹部均匀配筋 的I形截面钢筋4中的应力久以及在计算中是否考虑受压普通钢筋和受压较小边翼缘受压部分的作用，应按本规范第6.2.17条和第6.2.18条的有关规定确定。注：本条适用于截面腹部均匀配置纵向普通钢筋的数量每侧不少于4根的情况°20、轴心受压和偏心受压柱的计算长度Io可按下列规定确定：1刚性屋盖单层房屋排架柱、露天吊车柱和栈桥柱，其计算长度I。可按表6220-1取用。表622(M刚性屋盖单层房屋排架柱、露天吊车柱和栈桥柱的计算长度柱的类别Io排架方向垂直排架方向有柱间支撵无柱间支撑无吊车房屋柱单跨1.5H1.0H1.2H两跨及多跨1.25H1.0H1.2H续表62.20-1柱的类别排架方向垂直排架方向有柱间支撵无柱间支掾有吊车房屋柱上柱2.OHa1.25Hu1.5H4.下柱1.0Hz0.8H/1.0H/露天吊车柱和栈桥柱2.0H/1.0注：1表中H为从基础顶面算起的柱子全高；Hl为从基础顶面至装配式吊车梁底面或现浇式吊车梁顶面的柱子下部高度；HU为从装配式吊车梁底面或从现浇式吊车梁顶面算起的柱子上部高度；2表中有吊车房屋排架柱的计算长度，当计算中不考虑吊车荷载时，可按无吊车房屋柱的计算长度采用，但上柱的计算长度仍可按有吊车房屋采用；3表中有吊车房屋排架柱的上柱在排架方向的计算长度，仅适用于HuH不小于03的情况；当HMHi小于0.3时，计算长度宜采用2.5Hu2一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构,各层柱的计算长度Io可按表6220-2取用。表62,处2框架结构各层柱的计算长度楼羞类型柱的类别Iq现浇楼盥底层柱1.0H其余各层柱L25H装配式楼盖底层柱1.25H其余各层柱L5H注：表中H为底层柱从基础顶面到一层楼盖顶面的高度；对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。21、对截面具有两个互相垂直的对称轴的钢筋混凝土双向偏心受压构件(图6.2.21) ,其正截面受压承载力可选用下列两种方法之一进行计算：1按本规范附录E的方法计算,此时,附录E公式(E.0.1-7)和公式(E.0.1-8)中的MxMy应分别用NeixNeiy代替，其中，初始偏心距应按下列公式计算:图6.2.21双向偏心受压构件截面1-轴向压力作用点，2受压区tx=bx4-(6.2.21-1)ey=oy+e*y(6.2.21-2)式中：cox、.轴向压力对通过截面重心的y轴、N轴的偏心距，即MOXNMN；MQX、MOy轴向压力在1轴、)轴方向的弯矩设计值为按本规范第5.3.4%6.2.4条规定确定的弯矩设计值；eaxkeay7轴、丁轴方向上的附加偏心距，按本规范第6.2.5条的规定确定；2按下列近似公式计算：Np(6.2.21-3)0+猬一小式中：Ng构件的截面轴心受压承载力设计值；Ng一轴向压力作用于X轴并考虑相应的计算偏心距后，按全部纵向普通钢筋计算的构件偏心受压承载力设计值；Nuy轴向压力作用于丁轴并考虑相应的计算偏心距ezy后，按全部纵向普通钢筋计算的构件偏心受压承载力设计值。构件的截面轴心受压承载力设计值Nm可按本规范公式(6.2.15)计算.但应取等号，将N以NM代替，且不考虑稳定系数3及系数09。构件的偏心受压承载力设计值NIrtc,可按下列情况计算：.D当纵向普通钢筋沿截面两对边配置时，Nmc可按本规范第6,2.17条或第6.2.18条的规定进行计算，但应取等号，将N以Ng代替。2)当纵向普通钢筋沿截面腹部均匀配置时，Nux可按本规范第6.2.19条的规定进行计算，但应取等号，将N以Nux代替。构件的偏心受压承载力设计值NMy可采用与NWC相同的方法计算。(IV)正截面受拉承载力计算22、轴心受拉构件的正截面受拉承载力应符合下列规定:NfyAs+fpyAp(6.2.22)式中：N轴向拉力设计值；纵向普通钢筋、预应力筋的全部截面面积。23、矩形截面偏心受拉构件的正截面受拉承载力应符合下列规定:1小偏心受拉构件当轴向拉力作用在钢筋A与Ap的合力点和与A；的合力点之间时(图6.2.23a)：Ne&fyA*(Ay)+fvvA,v(oav)(6.2.23-1)Ne'yAjt(o4)+pyAl>(o-ap)(6.2.23-2)2大偏心受拉构件当轴向拉力不作用在钢筋A与AP的合力点和At与A；的合力点之间时(图6,2.23b)：NyA,+pyAp,y,n+(。f,w)A1(Xfcb(6.2.23-3)Nelcftr他1)+八&(JPOy)A(oQp)(6.2.23-4)此时，混凝土受压区的高度应满足本规范公式(6.2.10-3)的要求。当计算中计入纵向受压普通钢筋时，尚应满足本规范公式(6.2.10-4)的条件；当不满足时，可按公式(6.2.23-2)计算。3对称配筋的矩形截面偏心受拉构件，不论大、小偏心受拉情况，均可按公式(6.2.23-2)计算。(b)大偏心受拉构件图6.2.23矩形截面偏心受拉构件正截面受拉承毂力计算24、沿截面腹部均匀配置纵向普通钢筋的矩形、T形或I形截面钢筋混凝土偏心受拉构件，其正截面受拉承载力应符合本规范公式(6.2.25-1)的规定，式中正截面受弯承载力设计值MU可按本规范公式(6.2.19-1)和公式(6.2.19-2)进行计算，但应取等号,同时应分别取N为。和以MU代替Neio25、对称配筋的矩形截面钢筋混凝土双向偏心受拉构件，其正截面受拉承载力应符合下列规定：N-(6.2.25-1)1,eoNjM式中：Ng构件的轴心受拉承载力设计值；e。轴向拉力作用点至截面重心的距离；MU一按通过轴向拉力作用点的弯矩平面计算的正截面受弯承载力设计值。构件的轴心受拉承载力设计值NM，按本规范公式(6.2.22)计算，但应取等号，并以NUO代替N。按通过轴向拉力作用点的弯矩平面计算的正截面受弯承载力设计值M,可按本规范第6,2节(I)的有关规定进行计算。公式(6.2.25-1)中的eoM,也可按下列公式计算：=7()÷()262,25-2)式中：小、e0y轴向拉力对截面重心、轴、轴的偏心距；MgMuy-X轴、y轴方向的正截面受弯承载力设计值,按本规范第6.2节(11)的规定计算。