钢筋混凝土受弯构件正截面受弯承载力计算方法的合理分析

2019-09-10曹锋

甘肃科技纵横 2019年4期

摘要：本文根据钢筋混凝土受弯构件正截面受弯承载力计算原理，介绍了三种钢筋混凝土受弯构件正截面受弯承载力的计算方法，一元二次方程法、抵抗矩系数法、内力臂系数法。阐述了三种计算方法的适用条件，给出了三种计算方法的求解过程，并分析了三种计算方法的合理性及准确性，综合分析，建议选用抵抗矩系数法。通过工程算例分析，得到三种计算方法对求解结果的差异，以及对配筋率的影响。随着混凝土强度等级提高及构件截面高度增加，进一步分析三种计算方法的合理性及配筋率变化关系。混凝土强度等级提高，对配筋率影响不大，截面高度增加，对配筋率影响较大，三种计算方法结果一致。

关键词：受弯构件受弯承载力计算方法配筋率

1. 正截面受弯承载力计算原理

1.1 基本假定

《混凝土结构设计规范》规定，包括受弯构件在内的各种混凝土构件的正截面承载力应按下列五个基本假定进行计算：

（1）截面应保持平面;

（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曲线按下列规定取用：

三种方法的计算结果十分接近，工程上均能满足要求，再验算其配筋率。

为方法一计算的理论配筋率， ; 为方法二计算的理论配筋率， ; 为方法三计算的理论配筋率，。因此，三种方法计算的理论配筋率均相等，且均满足大于最小配筋率的要求。其中。

在材料相同、荷载及截面尺寸相同的情況下，三种方法的计算结果十分接近，均满足工程要求。一元二次方程法与内力臂系数法的计算结果更为接近，抵抗矩系数法计算结果稍有差别，但差别极其微小。从计算步骤的简便性来讲，一元二次方程法最简单，内力臂系数法其次，抵抗矩系数法稍复杂。一元二次方程法步骤简单，但计算较难。而内力臂系数法，缺少适用条件的判别，因此，还需补充一步或x的计算，以保证设计的准确性。那么内力臂系数法和抵抗矩系数法计算过程相同，而内力臂系数法计算稍复杂。在保证计算结果准确性、完整性的同时，又使得计算过程清晰、明了，建议选用抵抗矩系数法。

4.计算方法比较

对上述计算实例，同样的截面尺寸、钢筋强度等级HRB400及相同内力180kN.m作用下，分别采用混凝土强度等级为C30、C35、C40、C45、C50、C60、C80，按上述三种计算方法分别求得其理论配筋率，统计于表1。

将表1的计算结果绘制于图2 ，可得钢筋混凝土受弯构件配筋率随着混凝土强度等级的变化关系曲线。

由图2得知，随着混凝土强度等级的提高，三种计算方法求得的配筋率均相等，且配筋率呈减小趋势，但是减小的幅度较小，提高混凝土强度等级对配筋率影响不大。

对上述计算实例，同样的混凝土强度等级C30、钢筋强度等级HRB400、截面宽度250mm及相同内力180kN.m作用下，分别采用截面高度为500mm、550mm、600mm、650mm、700mm、750mm、800mm，按上述三种计算方法分别求得其理论配筋率，统计于表2。

将表2的计算结果绘制于图3 ，可得钢筋混凝土受弯构件配筋率随着梁截面高度的变化关系曲线。

由图3得知，随着构件截面高度的增加，三种计算方法求得的配筋率均相等，且配筋率呈减小趋势，减小的幅度较大，增加梁截面高度对钢筋混凝土受弯构件配筋率影响较大。

5. 结论

（1）钢筋混凝土受弯构件正截面受弯承载力的计算方法，可采用一元二次方程法、抵抗矩系数法、内力臂系数法，三种方法的计算结果十分接近。一元二次方程法计算过程简单，但求解较难;抵抗矩系数法和内力臂系数法计算过程相同，后者求解较难;因此，建议选用抵抗矩系数法求解。

（2）随着混凝土强度等级的提高，三种计算方法求得的配筋率均相等，且配筋率呈减小趋势，但是减小的幅度较小，提高混凝土强度等级对钢筋混凝土受弯构件配筋率影响不大。

（3）随着构件截面高度的增加，三种计算方法求得的配筋率均相等，且配筋率呈减小趋势，减小的幅度较大，增加梁截面高度对钢筋混凝土受弯构件配筋率影响较大。

参考文献：