钢筋混凝土双向偏压构件的最优配筋计算

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发布时间：2021-09-13

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钢筋混凝土双向偏压构件的最优配筋计算
雷自学，董三升
(长安大学建筑工程学院，陕西西安710061)
摘要：在平截面假定的基础上，推导出了钢筋混凝土(RC)双向偏压构件正截面承载力计算的有关公式；在Matlab环境下，
编制了此类构件配筋的电算程序，并开发了相应的用户界面。利用该界面，设计者只要输入构件的截面尺寸、材料强度和外
力，即可得到该构件最经济的配筋形式。该方法概念清楚，结果精确可靠，也同样适用于RC单向偏压构件的配筋，可为工程
设计提供极大的方便。
关键词：双向偏压构件；最优配筋形式；平截面假定；图形用户界面
中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：1008—1933(2010)05—052—03
Calculation of the optimum reinforcement f0r RC members under biaxial
eccentric loads
LEI Zixue．DONG Sansheng
(School of Civil Engineering，Chang’an University，Xi’an 710061，China)
Abstract：On the basis of plane hypothesis，relative formulas for the reinforcement calculation of RC compressive members under biaxial
eccentric loads were derived．In Maflab，a program Was compiled for the determination of optimum reinforcement pa~ern of such RC
memb ers and the corresponding graphic user interface was developed．By using this interface to obtain the optimum reinforcement
pattern for a section，the designers only need to input the cross sectional dimensions，strengths of materials and internal forces at the
section．With clear concept and accurate results，the method is also suitable for determ ining the reinforcement for RC members under
uniaxial eccentric loads SO that is can be conveniently used in design．
Key words：compressive members under biaxial eccentric loads；optimum reinforcement paRern；plane hypothesis；graphic user interface
0 引言
RC偏压构件广泛存在于钢筋混凝土结构中。
严格地讲，大多数柱都应视为双向偏压构件，其设计
计算非常复杂。为了减化计算，现行规范¨ 给出了
下列近似计算公式：
Ⅳ≤T — (1)
Ⅳ Ⅳ
然而，上式虽然适合于校核构件承载力，却并不
便于直接应用于配筋设计。因此，一些学者将双向
偏压等效为关于主轴的单向偏压 ]，Bresler-3 给出
了对应于不同极限轴力的两方向极限弯矩的相关曲
线族，而PanneH[ ，Fudong 以及Meek 等也给出
了类似的相关曲线族，部分现行规范也给出了设计
相关曲线族。这些方法虽然计算简便，但却带来一
收稿日期：2010-04．12
作者简介：雷自学(1959一)，男，陕西大荔人，副教授，主要从事建筑
结构的教学与研究。
E —mail：thunderleizixue@ 126．corn
定的误差，且大多只适用于强度校核。因此，要得到
较为精确的配筋形式，有必要采用电算，寻求最佳方
法以使配筋最为经济。我国常用的设计程序Morgain
和PKPM，也只能对双向偏心受压构件进行校
核计算，并不能提供最经济的配筋形式。国际上著
名的Sap2000和Etab等软件，通过确定距相关曲面
的最小距离来计算配筋量 J，但也不能给出最佳的
配筋方式，且其应用的普及性较差。
1 基本公式推导
根据平截面假定，双向偏压构件在达到其承载
力极限状态时，有可能出现如图1(a)所示的几种受
压区。本文根据现行规范，将实际受压区高度d。折
算为等效受压区高度d(图1(b))。
根据截面内力平衡条件并参照图1，可写出如
下3个基本方程：
轴向力合力为0：
N—C+Σ A =0 (2)
关于轴力矩和为0：