2011年一级注册建造师水利水电工程:水工少筋混凝土结构设计方法_第2页
e0——轴向力至截面重心的距离,eo=M/N;
Mu、Nu——截面实际能承受的极限受弯承载力、极限受压承载力;
b、ho——截面宽度及有效高度;
fy——钢筋受拉强度设计值;
γd——钢筋混凝土结构的结构系数,按规范表4.2.1取值。
采用本条计算方法,随尺寸增大时,用钢量仍保持在同一水平上。
3.特大截面的最小配筋用量
对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件,规范规定:如经论证,其纵向受拉钢筋可不受最小配筋率的限制,钢筋截面面积按承载力计算确定,但每米宽度内的钢筋截面面积不得小于2500mm2.
规范对最小配筋率作了三个层次的规定,即对一般尺寸的梁、柱构件必须遵循规范表9.5.1的规定;对于截面厚度较大的板、墙类结构,则可按规范9.5.2计算最小配筋率;对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件则可按规范9.5.3处理。设计时可根据具体情况分别对待。
为慎重计,目前仅建议对卧置于地基上的底板和墩墙可采用变化的最小配筋率,对于其他结构,则仍建议采用规范表9.5.1所列的基本最小配筋率计算,以避免因配筋过少,万一发生裂缝就无法抑制的情况。
经验算,按所建议的变化的最小配筋率配筋,其最大裂缝宽度基本上在容许范围内。对于处于恶劣环境的结构,为控制裂缝不过宽,宜将本规范表9.5.1所列受拉钢筋最小配筋率提高0.05%。大体积构件的受压钢筋按计算不需配筋时,则可仅配构造钢筋。
三、规范的应用举例
例1一水闸底板,板厚1.5m,采用C20级混凝土和Ⅱ级钢筋,每米板宽承受弯矩设计值M=220kN/m(已包含γ0、φ系数在内),试配置受拉钢筋As.
解:1)取1m板宽,按受弯构件承载力公式计算受拉钢筋截面面积As.
αs===0.012556
ξ=1-=1-=0.0126
As===591mm2
计算配筋率ρ===0.041%
2)如按一般梁、柱构件考虑,则必须满足ρ≥ρmin条件,查规范表9.5.1,得ρ0min=0.15%,
则As=ρ0bh0=0.15%×1000×1450=2175mm2
3)现因底板为大尺寸厚板,可按规范9.5.2计算ρmin
ρmin===0.0779%
As=ρminbh0=0.0779%×1000×1450=1130mm2
实际选配每米5Φ18(As=1272mm2)
讨论:1)对大截面尺寸构件,采用规范9.5.2计算的可变的ρmin比采用规范表9.5.1所列的固定的ρ0min可节省大量钢筋,本例为1:1130/2175=1:0.52.
2)若将此水闸底板的板厚h增大为2.5m,按规范9.5.2计算的ρmin变为:
ρmin===0.0461%
则As=ρminbh0=0.0461%×1000×2450=1130mm2
可见,采用规范9.5.2计算最小配筋率时,当承受的内力不变,则不论板厚再增大多少,配筋面积As将保持不变。
例2一轴心受压柱,承受轴向压力设计值N=9000kN;采用C20级混凝土和I级钢筋;柱计算高度l0=7m;试分别求柱截面尺寸为b×h=1.0m×1.0m及2.0m×2.0m时的受压钢筋面积。
解:1)b×h=1.0m×1.0m时,轴心受压柱承载力公式为:
N≤φ(fcA+fy′As′)
==7<8,属于短柱,稳定系数φ=1.0,
As′===3809mm2
ρ′===0.38%
由规范表9.5.1查得ρ0min′=0.4%,对一般构件,应按ρ0min′配筋
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