混凝土构件正截面设计中的若干问题

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1、第2章构件正截面设计的若干问题2.1结构设计中截面内力的确定1、内力计算过程①根据所要分析的结构对象→基本结构模型；②根据需要考虑的作用（作用大小及方式）→完成结构分析；③由结构分析结果→各控制截面的内力（M，N，V，T，对于正截面内力为M，N）。2、我国《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规定对于非抗震结构，《规范》规定：由可变荷载控制的组合由永久荷载控制的组合2.2正截面的设计原则及正截面受力的分类1、设计原则对控制截面由最不利的组合内力（M，N）进行设计。2、正截面受力的分类6类达到正截面极

2、限承载力的截面应力和应变沿截面的分布。正截面的受力分类图正截面的M-N关系3、小偏心受压构件计算方法的演变（详见讲义）。4、受弯构件计算中需要注意的一些问题①受压钢筋强度的取值问题，（详见讲义）。②“T”形截面的有关问题，（详见讲义）。2.3正截面的受力分析1、矩形截面的受力分析及承载力的简化计算①截面的受力分析当给定构件的截面尺寸，混凝土和钢筋的强度以及配筋情况（如下图所示），可以进行如下三类问题的分析：●给定截面承受的极限轴力，求出的作用位置和截面能够承受的极限弯矩。●给定截面达到极限状态时的中性轴位

3、置，求截面能够承受的极限轴力和极限弯矩。●给定轴力下该截面的关系。进行以上的截面分析需要：(a)变形协调条件（平均应变的平截面假定）；(b)材料本构关系（钢筋、混凝土的）；(c)力平衡条件（弯矩，轴力）。●对于第①类问题，需要经过叠代试算，以偏压构件（截面非全截面受压）为例，其主要步骤如下：正截面受力分析图（1）假设在偏心轴力作用下截面的实际中和轴位置如上图所示。具体可采用“二分法”进行，即由于的范围是,先假设；（2）根据应变分布图形由几何关系确定出各排钢筋的应变大小如图所示：计算出的应变压力正、拉为负；

4、（3）根据钢筋的应力应变关系确定各排钢筋的应力；若：取：若：取：若：取：（4）根据混凝土的应力应变关系确定受压区混凝土的合力C；这里可以选取不同的关系。如对中低强度的混凝土可取：；；则：（5）根据截面混凝土与钢筋形成的合内力为：（6）判断假设的是否正确？如果：（误差限值）假设正确，进行第（7）步。如果不满足，当＞时，表明实际的中和轴应位于之间，原来的设小了，应重新设。重设：，重复前面（2）～（6）步骤，直至满足后进行第（7）步。当＜时，表明原来设的设大了，实际的中和轴应位于之间，应重新设。重设：，重复前面

5、（2）～（6）步骤：重复以上叠代计算，直到满足后进行第（7）步。（7）求此状态下截面对应的截面中的混凝土合力与钢筋合力对截面的形心取力矩：即：（8）求出●对于第②类问题可以直接求解,步骤如下:（1）已知中和轴位置和,可根据应变图的相似三角形关系利用下式确定出各排钢筋的应变(以压为正、拉为负)（2）根据钢筋的关系确定各排钢筋的应力若：取：若：取：若：取：（3）由于条件给出的是实际的中和轴位置，则的条件一定满足，可直接求出极限轴力：（4）截面的应力对截面的形心轴取矩，求出对应的极限弯矩●对于第③类问题也需要进

6、行叠代试算，以偏压构件（截面非全截面受压）为例，其主要步骤如下：（1）假设在偏心轴力作用下截面的中和轴位置如上图所示。具体可采用“二分法”进行，即由于的范围是,先假设；（2）由于是给定的，根据应变分布图形由几何关系确定出各排钢筋的应变大小：（3）根据钢筋的关系确定各排钢筋的应力；（4）根据混凝土的关系确定受压区混凝土的合力C；（5）根据确定截面上混凝土与钢筋形成的合内力：（6）通过判断假设的是否正确？如果：（误差限值）假设正确，进行第（7）步。如果不满足，当＞时，表明实际的中和轴应位于之间，原来的设小了，

7、应重新设；当＜时，表明实际的中和轴应位于之间，原来的设大了，应重新设；重复（2）~（6）步骤直至，进行第（7）步。（7）求出给定状态下截面对应的。利用以下框图可求出给定N条件下的关系曲线。给定一个较小的设定受压区高度根据平截面假定确定、根据物理方程确定、根据平衡条件确定对应下的实际受力状态计算对应的计算给定N条件下关系曲线的框图上述三类问题均可利用编制程序的方法来完成。给定N下的M-φ关系曲线●对于全截面受压的偏心受压构件，当给定时可假设，的变化范围为：，同样用“二分法”进行截面分析。小偏心全截面受压时的

8、手里分析②承载力的简化计算进行实际工程的截面校核时，不可能按上述叠代方法进行；而在进行截面设计时，通常不知道中和轴的位置和钢筋量，因此需要建立简化的计算方法。●《高层混凝土结构技术规程规》规定，对于大偏压构件，可以近似认为远离中和轴的、均达到屈服。为简化计算，受拉区考虑范围的腹部钢筋达到屈服，但受压区腹部钢筋不考虑参与受力，即：《高规》采用的简化计算方法式中：小偏压构件则全部不考虑参与受力，即：●《混凝土结构设计规范》给出的计