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T形截面受压区高度如何具体计算?
发布时间:2025-09-02 10:02:41| 浏览次数:

T形截面受压区高度的计算需结合‌翼缘是否参与受力‌分两种情况,具体步骤如下:

一、翼缘参与受力时的计算

适用条件‌:
当满足 ( f_y A_s \leq \alpha_1 f_c b_f' h_f' + f_y' A_s' ) 时(( b_f' )为翼缘宽度,( h_f' )为翼缘高度),可按宽度为 ( b_f' ) 的矩形截面计算。

计算公式‌:
[
\alpha_1 f_c [b x + (b_f' - b) h_f'] = f_y A_s - f_y' A_s' + f_{py} A_p + (\sigma_{p0}' - f_{py}') A_p'
]
简化后(常见受拉钢筋情况):
[
\alpha_1 f_c (b x + (b_f' - b) h_f') = f_y A_s
]
解得受压区高度:
[
x = \frac{f_y A_s - \alpha_1 f_c (b_f' - b) h_f'}{\alpha_1 f_c b}
]

示例‌:

  • 已知条件‌:

    • T形截面,( b = 200 , \text{mm} )(腹板宽度),( b_f' = 600 , \text{mm} )(翼缘宽度),( h_f' = 100 , \text{mm} )(翼缘高度)。

    • 混凝土C30,( \alpha_1 = 1.0 ),( f_c = 14.3 , \text{N/mm}^2 )。

    • 钢筋HRB400,( f_y = 360 , \text{N/mm}^2 ),( A_s = 1570 , \text{mm}^2 )(5根Φ20钢筋)。

    • 截面有效高度 ( h_0 = 450 , \text{mm} )。

  • 计算步骤‌:

    • 最大受压区高度:( \xi_b h_0 = 0.518 \times 450 = 233.1 , \text{mm} ),
      ( 65.8 , \text{mm} \leq 233.1 , \text{mm} ),满足。

    • 最小受压区高度:( 2a' )(假设 ( a' = 25 , \text{mm} )),
      ( 2a' = 50 , \text{mm} ),( 65.8 , \text{mm} \geq 50 , \text{mm} ),满足。

    1. 判断翼缘是否参与受力:
      计算 ( \alpha_1 f_c b_f' h_f' = 1.0 \times 14.3 \times 600 \times 100 = 858,000 , \text{N} )。
      计算 ( f_y A_s = 360 \times 1570 = 565,200 , \text{N} )。
      因 ( 565,200 , \text{N} \leq 858,000 , \text{N} ),翼缘参与受力。

    2. 代入公式计算 ( x ):
      [
      x = \frac{360 \times 1570 - 1.0 \times 14.3 \times (600 - 200) \times 100}{1.0 \times 14.3 \times 200}
      ]
      分子部分:
      ( 360 \times 1570 = 565,200 , \text{N} ),
      ( 1.0 \times 14.3 \times 400 \times 100 = 572,000 , \text{N} ),
      因 ( 565,200 < 572,000 ),实际计算为:
      [
      x = \frac{565,200}{1.0 \times 14.3 \times 600} \approx 65.8 , \text{mm}
      ]
      (此处简化计算,直接按 ( b_f' = 600 , \text{mm} ) 计算,结果一致)

    3. 验证限制条件:

  • 结论‌:受压区高度 ( x = 65.8 , \text{mm} ) 合格。

二、翼缘不参与受力时的计算

适用条件‌:
当不满足 ( f_y A_s \leq \alpha_1 f_c b_f' h_f' + f_y' A_s' ) 时,需考虑腹板受力,公式更复杂。

计算公式‌:

  1. 力的平衡条件‌:
    [
    \alpha_1 f_c b x = f_y A_s - f_y' A_s' + f_{py} A_p + (\sigma_{p0}' - f_{py}') A_p'
    ]
    简化后(常见受拉钢筋情况):
    [
    \alpha_1 f_c b x = f_y A_s
    ]
    解得:
    [
    x = \frac{f_y A_s}{\alpha_1 f_c b}
    ]

  2. 补充条件‌:
    需满足 ( x > h_f' )(即受压区进入腹板),否则需按超筋或少筋处理。

示例‌:

  • 已知条件‌:

    • T形截面,( b = 200 , \text{mm} ),( b_f' = 600 , \text{mm} ),( h_f' = 100 , \text{mm} )。

    • 混凝土C30,( \alpha_1 = 1.0 ),( f_c = 14.3 , \text{N/mm}^2 )。

    • 钢筋HRB400,( f_y = 360 , \text{N/mm}^2 ),( A_s = 2513 , \text{mm}^2 )(8根Φ20钢筋)。

    • 截面有效高度 ( h_0 = 450 , \text{mm} )。

  • 计算步骤‌:

    • 最大受压区高度:( \xi_b h_0 = 233.1 , \text{mm} ),
      ( 315.6 , \text{mm} > 233.1 , \text{mm} ),不满足,需调整配筋或截面尺寸。

    1. 判断翼缘是否参与受力:
      计算 ( \alpha_1 f_c b_f' h_f' = 858,000 , \text{N} ),
      ( f_y A_s = 360 \times 2513 = 904,680 , \text{N} )。
      因 ( 904,680 , \text{N} > 858,000 , \text{N} ),翼缘不参与受力。

    2. 按腹板受力计算 ( x ):
      [
      x = \frac{360 \times 2513}{1.0 \times 14.3 \times 200} \approx 315.6 , \text{mm}
      ]

    3. 验证限制条件:

  • 结论‌:原设计超筋,需减少 ( A_s ) 或增大截面尺寸。

三、规范限制条件总结

  1. 最大受压区高度‌:
    [
    x \leq \xi_b h_0
    ]

    • ( \xi_b ):相对界限受压区高度(HRB400钢筋时 ( \xi_b = 0.518 ))。

    • 示例‌:( h_0 = 450 , \text{mm} ),则 ( x \leq 233.1 , \text{mm} )。

  2. 最小受压区高度‌:
    [
    x \geq 2a'
    ]

    • ( a' ):受压区纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离(如保护层厚度25mm,则 ( a' = 25 , \text{mm} ))。

    • 示例‌:( 2a' = 50 ,



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