浅谈钢筋混凝土受弯构件承载力计算及裂缝控制验算

郭速

摘 要：混凝土结构的极限状态设计应包括：承载能力极限状态和正常使用极限状态。受弯构件的承载能力计算主要由正截面弯矩承载力控制。受弯构件的正常使用极限状态验算包括：裂缝控制和挠度验算。挠度验算与受弯构件的配筋率无关，故该文只讨论裂缝控制验算。在工程设计中，应用软件中梁配筋计算有按受力配筋或按裂缝配筋两种选项。该文以常用的工程条件，应用简化公式计算最大裂缝宽度允许弯矩及正截面承载弯矩，比较按受力配筋及按裂缝配筋的区别，并得出结论。

关键词：受弯构件 正截面承载力计算 裂缝控制 配筋率

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0078-01

1 钢筋混凝土受弯构件设计要求

混凝土结构的极限状态设计包括：承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏、发生不适于继续承载的变形或因结构局部破坏而引发的连续倒塌。受弯构件的承载能力计算主要由正截面弯矩承载力控制。正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用的某项规定限值或耐久性能的某种规定状态。受弯构件的正常使用极限状态验算包括：裂缝控制验算和挠度验算。挠度验算与受弯构件的配筋率无关，故该文只讨论受弯构件的裂缝控制验算。

一般工程设计过程中，应用软件的梁配筋计算有按受力配筋或按裂缝配筋两种选项。如果选择按受力配筋，有时会出现裂缝超限的现象；如果选择按裂缝配筋，则不清楚受力配筋的实际情况。究竟按受力配筋及按裂缝配筋的差别有多大呢？该文以常用的工程条件，应用简化公式计算出最大裂缝宽度允许弯矩及正截面承载弯矩，进行简单的比较并得出结论。

2 钢筋混凝土受弯构件承载力计算

依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010公式：

，

，

（290.60mm单层配筋；282.83双层配筋），=70mm。

3 钢筋混凝土受弯构件裂缝控制验算

依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010公式：

，

（单排钢筋h0=0.935h，双排钢筋h0=0.910h）

当强度等级C30时，钢筋为单排的简化公式中，最大裂缝宽度允许弯矩为

，

系数表达为

×；

钢筋为双排的简化公式中，最大裂缝宽度允许弯矩为

，

系数表达为：

×。

当强度等级C35时，钢筋为单排的简化公式中，最大裂缝宽度允许弯矩为

，

系数表达为

×；

钢筋为双排的简化公式中，最大裂缝宽度允许弯矩为

，

系数表达为：

×。

式中，—按荷载的短期效应组合计算的弯矩值（N.mm）；b—受弯构件截面宽度（mm）；h—受弯构件截面高度（mm）；—受弯构件受拉区纵向钢筋截面面积（）；d—受拉区纵向钢筋的等效直径，最大配筋率，最小配筋率=0.2%。

4 表格计算

如表1。

5 结语

根据简化公式，可以看出影响弯矩大小的因素有：钢筋直径、钢筋类别、配筋率、保护层厚度、受力状态、混凝土强度等级等。

（1）由于钢筋直径、钢筋类别、保护层厚度、受力状态均相同，故上述此项本文不予考虑。

（2）由表格计算可知，混凝土强度等级对M/Ms的影响非常小，可忽略。

（3）随着配筋率的增大，M/Ms降低，最低约为1.2。由于计算最大裂缝宽度允许弯矩Ms采用准永久组合，计算正截面承载弯矩采用基本组合，故M/Ms约为1.3。故在工程设计实例中，当配筋率不接近最大配筋率时，M远大于1.3Ms，计算配筋时按裂缝配筋比较合理；当配筋率接近最大配筋率时，M≤1.3Ms，计算配筋时比较适宜按受力配筋。

参考文献

[1] 混凝土结构设计规范[S].GB50010-2010.

[2] 建筑结构荷载规范[S].GB50009-2012.

[3] 王德锋.钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度简化计算[J].建筑結构，1994（6）：41-49.