7.1.1
明确指出了本章第 7.1 节至 7.4 节的适用条件,同时,指出了深受弯构件应按本规范第 10.7 节的规定计算。
7.1.2~7.1.3
对正截面承载力计算方法的基本假定作了具体规定:
1. 平截面假定
试验表明,在纵向受拉钢筋的应力达到屈服强度之前及达到的瞬间,截面的平均应变基本符合平截面假定。因此,按照平截面假定建立判别纵向受拉钢筋是否屈服的界限条件和确定屈服之前钢筋的应力σs是合理的。平截面假定作为计算手段,即使钢筋已达屈服,甚至进入强化段时,也还是可行的,计算值与试验值符合较好。
引用平截面假定可以将各种类型截面 ( 包括周边配筋截面 ) 在单向或双向受力情况下的正截面承载力计算贯穿起来,提高了计算方法的逻辑性和条理性,使计算公式具有明确的物理概念。引用平截面假定为利用电算进行全过程分析及非线性分析提供了必不可少的变形条件。
世界上一些主要国家的有关规范,均采用了平截面假定。
2. 混凝土的应力—应变曲线
随着混凝土强度的提高,混凝土受压时应力—应变曲线将逐渐变化,其上升段将逐渐趋向线性变化,且对应于峰值应力的应变稍有提高;下降段趋于变陡,极限应变有所减少。为了综合反映低、中强度混凝土和高强混凝土的特性,在原规范的应力—应变曲线的基础上作了修改补充,并参照国外有关规范的规定,本规范采用了如下的表达形式:
上升段
下降段
根据国内中低强混凝土和高强混凝土偏心受压短柱的试验结果,在条文中给出了有关参数:、
、
,它们与试验结果较为接近。考虑到与国际规范接轨和与国内规范统一,同时顾及适当提高正截面承载力计算的可靠度,本规范取消了弯曲抗压强
,峰值应力
取轴心抗压强度
在承载力计算中,可采用合适的压应力图形,只要在承载力计算上能与可靠的试验结果基本符合。为简化计算,本规范采用了等效矩形压应力图形,此时,矩形应力图的应力
乘以系数
,矩形应力图的高度可取等于按平截面假定所确定的中和轴高度
乘以系数
。对中低强混凝土,当
=2,
=0.002,
=0.0033时,
=0.969,
=0.824;为简化计算,
=1.0,
=0.8。对高强混凝土,用随混凝土强度提高而逐渐降低的系数
、
值来反映高强混凝土的特点,这种处理方法能适应混凝土强度进一步提高的要求,也是多数国家规范米用的处理方法。上述的简化计算与试验结果对比大体接近。应当指出,将上述简化计算的规定用于三角形截面、圆形截面的受压区,会带来一定的误差。
3. 对纵向受拉钢筋的极限拉应变规定为 0.01 ,作为构件达到承载能力极限状态的标志之一。对有物理屈服点的钢筋,它相当于钢筋应变进入了屈服台阶;对无屈服点的钢筋,设计所用的强度是以条件屈服点为依据的,极限拉应变的规定是限制钢筋的强化强度,同时,它也表示设计采用的钢筋,其均匀伸长率不得小于
0.01 ,以保证结构构件具有必要的延性。对预应力混凝土结构构件,其极限拉应变应从混凝土消压时的预应力钢筋应力处开始算起。
对非均匀受压构件,混凝土的极限压应变达到或者受拉钢筋的极限拉应变达到 0.01 ,即这两个极限应变中只要具备其中一个,即标志构件达到了承载能力极限状态。
7.1.4
构件达到界限破坏是指正截面上受拉钢筋屈服与受压区混凝土破坏同时发生时的破坏状态。对应于这一破坏状态,受压边混凝土应变达到;对配置有屈服点钢筋的钢筋混凝土构件,纵向受拉钢筋的应变取
界限受压区高度与界限中和轴高度
的比值为
,根据平截面假定,可得截面相对界限受压区高度
的公式 (7.1.4-1) 。
对配置无屈服点钢筋的钢筋混凝土构件或预应力混凝土构件,根据条件屈服点的定义,应考虑 0.2%的残余应变,普通钢筋应变取 (十0.002)、预应力钢筋应变取 [
+0.002]根据平截面假定,可得公式 (7.1.4-2) 和公式 (7.1.4-3) 。
无屈服点的普通钢筋通常是指细规格的带肋钢筋,无屈服点的特性主要取决于钢筋的轧制和调直等工艺。
7.1.5
钢筋应力的计算公式,是以混凝土达到极限压应变
作为构件达到承载能力极限状态标志而给出的。
按平截面假定可写出截面任意位置处的普通钢筋应力的计算公式 (7.1.5-1) 和预应力钢筋应力
的计算公式 (7.1.5-2) 。
为了简化计算,根据我国大量的试验资料及计算分析表明,小偏心受压情况下实测受拉边或受压较小边的钢筋应力与
接近直线关系。考虑到
及
作为界限条件,取
与
之间为线性关系,就可得到公式
(7.1.5-3)、(7.1.5-4) 。
按上述线性关系式,在求解正截面承载力时,一般情况下为二次方程。
分析表明,当用代替原规范公式中的系数 0.8 后,计算钢筋应力的近似公式,对高强混凝土引起的误差与普通混凝土大致相当。