题目
双筋截面梁正截面承载能力是否有上限?为什么?设计中为什么不提倡通过增设受压钢筋和相应受拉钢筋的面积来无限制地提高截面的承载能力?
双筋截面梁正截面承载能力是否有上限?为什么?设计中为什么不提倡通过增设受压钢筋和相应受拉钢筋的面积来无限制地提高截面的承载能力?
题目解答
答案
双筋截面梁正截面承载能力是没有上限的。因为从基本计算公式来看,无限制地增加受压和相应受拉钢筋的截面面积,就可以无限制地提高梁正截面的承载能力,但这样做是不经济的;同时钢筋过多,排列拥挤,也给施工带来不便;另外,受弯构件还需满足斜截面抗剪承载能力要求。所以,单纯追求梁正截面承载能力的提高是没有意义的,设计中不予以提倡。
解析
本题主要考查双筋截面梁正截面承载能力的相关知识以及设计中不提倡无限制提高其承载能力的原因。解题思路是先明确双筋截面梁正截面承载能力是否有上限,再从理论公式角度分析原因,最后从经济、施工和其他承载能力要求等方面阐述设计中不提倡无限制提高承载能力的理由。
双筋截面梁正截面承载能力是否有上限
从理论上来说,双筋截面梁正截面承载能力是没有上限的。双筋截面梁正截面受弯承载力的基本计算公式为:
$M_u = \alpha_1f_cbh_0\xi(1 - 0.5\xi)+f_y'A_s'(h_0 - a_s')$
其中,$\alpha_1$是系数,$f_c$是混凝土轴心抗压强度设计值,$b$是梁的截面宽度,$h_0$是梁的有效高度,$\xi$是相对受压区高度,$f_y'$是受压钢筋的抗拉强度设计值,$A_s'$是受压钢筋的截面面积,$a_s'$是受压钢筋合力点至截面受压边缘的距离。
从这个公式可以看出,当无限制地增加受压钢筋$A_s'$和相应受拉钢筋的截面面积时,梁正截面的承载能力$M_u$也会随之无限制地提高。
设计中不提倡无限制提高承载能力的原因
- 经济方面:钢筋和混凝土是建筑结构中的主要材料,无限制地增加钢筋用量会大大增加材料成本,导致整个工程的造价提高,不具有经济性。
- 施工方面:如果钢筋过多,在梁的截面内排列会非常拥挤,这会给钢筋的绑扎、安装以及混凝土的浇筑等施工操作带来极大的不便,甚至可能影响施工质量。
- 其他承载能力要求:受弯构件除了要满足正截面受弯承载能力要求外,还需要满足斜截面抗剪承载能力要求。如果只一味地增加钢筋来提高正截面承载能力,而不考虑斜截面抗剪承载能力,可能会导致梁在斜截面发生破坏,影响结构的安全性。