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設計應包括：承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。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設計包括：承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。承載能力極限狀態：結構或結構構件達到最大承載力、出現疲勞破壞、發生不適于繼續承載的變形或因結構局部破壞而引發的連續倒塌。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：結構或結構構件達到正常使用的某項規定限值或耐久性能的某種規定狀態。受彎構件的正常使用極限狀態驗算包括：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，有時會出現裂縫超限的現象；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《混凝土結構設計規范》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《混凝土結構設計規范》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）；—受彎構件受拉區縱向鋼筋截面面積（）；d—受拉區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、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] 混凝土結構設計規范[S].GB50010-2010.

[2] 建筑結構荷載規范[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.