弯剪扭构件

弯剪扭构件（GB 50010－2010）

子程序界面

更新

本子程序被取代的主要原因是发布采用属性框界面的新版本。
本子程序被取代的子程序（MID117）也已被取代，主要原因是《混凝土结构通用规范》GB 55008－2021 自 2022 年 4 月 1 日起实施。

技术条件

摘要：计算矩形、Ｔ形、倒Ｔ形、工形截面的弯矩（单筋或双筋）、剪力、扭矩承载力。计算方式可由内力求配筋或已知配筋求内力，并给出构造配筋。包含深受弯构件的设计。
编制依据
- 《混凝土结构设计规范》GB 50010－2010（2015 年版），以下简称“混凝土规范”；
- 《建筑抗震设计规范》GB 50011－2010（2016 年版）；
- 《混凝土结构耐久性设计标准》GB/T 50476－2019。

适用于钢筋混凝土受弯构件和跨高比小于 5 的钢筋混凝土深受弯构件。
根据混凝土规范第 6.4.1 条规定，混凝土扭曲截面承载力计算的截面限制条件是以 h_w/b 不大于 6 的试验为依据的。

计算设置

计算方式
- 选择弯剪扭承载力正算或反算的计算方式，可选择“已知内力求配筋”“已知配筋求内力”。
- 当选择“已知配筋求内力”时，不能考虑扭矩。
截面位置
- 选择计算截面位置，可选择“一级框架梁”“二级框架梁”“三级框架梁”“四级框架梁”“一般位置”等。

□支座截面
- 设置是否为支座截面。
- 对于一～四级框架梁，当勾选时即为框架梁端。
- 当“计算方式”选择“已知内力求配筋”时，对于框架梁端，如果相对受压区高度 ξ 超过规范限值、而用户又未输入“受压纵筋面积 A_s'”时，程序将根据“截面位置”取 A_s'＝0.5A_s（一级框架梁）或 A_s'＝0.3A_s（二～四级框架梁）后自动重新计算配筋。
□地震作用组合
- 设置是否考虑地震作用组合。
- 当勾选时，输入的弯矩、剪力等荷载效应设计值，应为有地震作用参与组合的内力。
□仅计算竖向地震作用
- 设置有地震作用参与组合是否为仅计算竖向地震作用。
- 当未勾选时，对于有地震作用参与组合：
  - 正截面承载力抗震调整系数 γ_RE 取 0.75；
  - 受剪承载力抗震调整系数 γ_RE 取 0.85。
- 当勾选时，对于有地震作用参与组合，承载力抗震调整系数 γ_RE 均取 1.0。
□有屈服点钢筋
- 设置纵向受拉钢筋是否为有屈服点普通钢筋。
- 有屈服点普通钢筋的相对界限受压区高度 ξ_b 按混凝土规范公式（6.2.7-1）计算，无屈服点普通钢筋按混凝土规范公式（6.2.7-2）计算。
□集中荷载作用下剪扭构件
- 设置是否为集中荷载作用下的独立梁。
- 根据混凝土规范第 6.3.4 条的规定，“对集中荷载作用下（包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力的 75％以上的情况）的独立梁，取 α_cv 为 1.75/（λ＋1）”。
- 独立梁为不与楼板整体浇筑的梁。

集中荷载作用点至支座的距离 A
- a——集中荷载作用点至支座或节点边缘的距离（mm）。
- 当输入“自动”时，若“计算方式”选择“已知内力求配筋”，程序按 a 等于 M/V 自动计算；若“计算方式”选择“已知配筋求内力”，则 a 应输入具体数值。
箍筋间距 s
- s——沿构件长度方向的箍筋间距（mm）。
- 输入值不应小于 50mm，且不大于 1000mm。

钢筋、混凝土

□直接输入混凝土强度设计值
- 设置是否直接输入混凝土强度设计值。
混凝土的强度等级
- 请参阅“混凝土的强度等级”。
- 当勾选“□直接输入混凝土强度设计值”时，输入框为“混凝土抗压强度标准值 f_cu,k”。
混凝土抗压强度标准值 f_cu,k
- f_cu,k——边长为 150mm 的混凝土立方体抗压强度标准值（N/mm²）。
- 当未勾选“□直接输入混凝土强度设计值”时，输入框为“混凝土的强度等级”。

混凝土轴心抗压强度设计值 f_c、混凝土轴心抗拉强度设计值 f_t
- f_c、f_t——分别为混凝土轴心抗压、抗拉强度设计值（N/mm²）。

钢筋抗压强度设计值 f_y'
- f_y'——钢筋抗压强度设计值（N/mm²）。
- 当输入“自动”时，取为 f_y。
- 请参阅“钢筋抗拉强度设计值 f_y”。
抗拉钢筋弹性模量 E_s
- E_s——抗拉钢筋弹性模量（N/mm²）。
- 请参阅“钢筋弹性模量 E_s”。

内力、配筋

弯矩设计值 M
- M——弯矩设计值（kN·m）。
- 当“计算方式”选择“已知内力求配筋”时，输入框为“受拉纵筋面积 A_s”。
受拉纵筋面积 A_s
- A_s——受拉区纵向钢筋的截面面积（mm²）。
- 当“计算方式”选择“已知配筋求内力”时，输入框为“弯矩设计值 M”。

受压纵筋面积 A_s'
- A_s'——受压区纵向钢筋的截面面积（mm²）。
- 可输入“0.3A_s”“0.5A_s”等，表示取受拉区纵向钢筋的截面面积 A_s 的 0.3、0.5 倍。

剪力设计值 V
- V——剪力设计值（kN）。
- 当“计算方式”选择“已知内力求配筋”时，输入框为“箍筋面积 A_sv”。
箍筋面积 A_sv
- A_sv——配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积（mm²）。
- 当“计算方式”选择“已知配筋求内力”时，输入框为“剪力设计值 V”。

受扭纵筋与箍筋配筋强度比值 ζ
- ζ——受扭的纵向普通钢筋与箍筋的配筋强度比值。对于钢筋混凝土纯扭构件，根据混凝土规范第 6.4.4 条的规定，“ζ 值不应小于 0.6，当 ζ 值大于 1.7 时，取 1.7”。
- 当输入“自动”时，ζ 取 1.2。

受拉纵筋合力点至近边距离 a_s
- a_s——受拉区纵向钢筋合力点至截面受拉边缘的距离（mm）。
- 当输入“一类”“二a类”“三a类”等环境类别或“Ⅰ-A”“Ⅰ-B”“Ⅱ-C”等环境作用等级时，构件类型按梁考虑，默认的纵筋直径 d 取 25mm、箍筋直径 d_g 取10mm。
- 请参阅“受拉纵筋合力点至近边距离 a_s”。
受压纵筋合力点至近边距离 a_s'
- a_s'——受压区纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离（mm）。
- 当输入“自动”时，取为 a_s。

受拉纵筋最小配筋率 ρ_min
- ρ_min——一侧受拉纵筋最小配筋率（％）。
- 可输入“自动”“次要构件”及具体数值。
- 当输入“自动”时，程序取规范规定的配筋率下限与配筋特征值相关表达式二者中的较大值。当“截面位置”为“一般位置”时，此处配筋率下限、配筋特征值相关表达式分别为 0.20、45f_t/f_y。
- 当输入“次要构件”时，ρ_min 取值同“自动”，构件截面的临界高度按混凝土规范第 8.5.3 条规定取值。
- 当输入具体数值时，取输入值与配筋特征值（f_t/f_y）相关表达式二者中的较大值。
水平分布筋最小配筋率 ρ_sh,min
- ρ_sh,min——深受弯构件水平分布纵筋最小配筋率（％）。
- 水平分布筋最小配筋率 ρ_sh,min＝A_sh,min/（b×s_v）。
水平分布筋配筋率 ρ_sh
- ρ_sh——深受弯构件水平分布纵筋配筋率（％）。
- 水平分布筋配筋率 ρ_sh＝A_sh/（b×s_v）。

深受弯构件

计算跨度 l₀
- l₀——梁的计算跨度（mm）。
- 程序根据用户输入的 l₀ 判断是否为深受弯构件。当跨高比 l₀/h 小于 5 时，按深受弯构件计算正截面受弯、斜截面承载力计算；若输入“l₀/h≥5”，则不进行判断，总是按普通的受弯构件计算。
- 根据混凝土规范附录 G 条文说明，将跨高比小于 2 的简支梁及高跨比小于 2.5 的连续梁定义为深梁。程序在按混凝土规范附录 G 表 G.0.12 计算深梁中钢筋的最小配筋百分率时，为简化输入均按连续梁考虑；当勾选“□集中荷载作用下剪扭构件”时，则视为集中荷载作用于连续深梁上部 1/4 范围内。
参照混凝土规范条文说明第 11.3.4 条的规定，“试验表明，在抗震受剪承载力中，箍筋项承载力降低不明显。为此，仍以截面总受剪承载力试验值的下包线作为计算公式的取值标准，将混凝土项取为非抗震情况下的 60％，箍筋项则不予折减”。考虑地震作用的框架梁，当其为深受弯构件时，抗剪承载力中的混凝土项取非抗震情况下的 60％，箍筋项、水平分布筋项承载力同非抗震。
水平分布筋钢筋强度设计值 f_yh 取值同 f_y。

截面尺寸

截面形式
- 选择构件的截面形式，可选择“矩形截面”“倒T形截面”“倒L形截面”“T形截面”“工形截面（对称）”“工形截面（不对称）”等。
截面宽度 b、截面高度 H
- b、H——分别为截面宽度、高度（mm）。
受拉区翼缘宽度 b_f、受拉区翼缘高度 h_f
- b_f、h_f——分别为受拉区翼缘宽度、高度（mm）。
- 当“截面形式”选择“工形截面（对称）”时，输入框分别为“翼缘宽度 b_f、b_f'”“翼缘高度 h_f、h_f'”。
受压区翼缘宽度 b_f'、受压区翼缘高度 h_f'
- b_f'、h_f'——分别为受压区翼缘宽度、高度（mm）。

截面核心部分的尺寸

当“受拉纵筋合力点至近边距离 a_s”或“受压纵筋合力点至近边距离 A_s'”输入框的输入形式为两个数值相加，例如“30+10”“25+10”等形式时，程序取加号前面的数值“30”“25”作为纵向钢筋的混凝土保护层厚度 c_s。在受扭承载力验算计算截面核心部分的尺寸时，该值即为箍筋内表面至截面近边缘的距离。
其他输入形式，程序默认纵筋直径取 25mm；受拉区、受压区箍筋内表面至截面受拉区、受压区边缘的距离，分别按 a_s 减去 12.5mm、a_s' 减去 12.5mm 取值。
请参阅“受拉纵筋合力点至近边距离 a_s”。

箍筋构造

箍筋构造
- 梁加密区箍筋最大间距，根据混凝土规范表 11.3.6-2 的规定，一级取 h_b/4、6d、100mm 三者的最小值；二级取 h_b/4、8d、100mm 三者的最小值；三、四级取 h_b/4、8d、150mm 三者的最小值。
- 对于构造钢筋的最大箍筋间距，程序未考虑纵向钢筋直径的因素，仅按加密区箍筋最大间距的两倍考虑；箍筋最小直径则按加密区的要求取值，当梁端纵向钢筋配筋率大于 2.0％时，加密区箍筋最小直径数值还应增大 2mm。
- 非抗震时箍筋最大间距按混凝土规范表 9.2.9 规定，最小直径按混凝土规范第 9.2.9 条规定采用。
- 当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径尚不小于 d/4，此处 d 为纵向受压钢筋的最大直径。

箍筋的面积配筋率 ρ_sv [ρ_sv＝A_sv/（bs）] 应符合混凝土规范第 9.2.9 条第 3 款、第 11.3.9 条等的要求，最小面积配筋率按下列规定计算：
- 一级抗震框架梁：ρ_sv,min＝0.30f_t/f_yv；
- 二级抗震框架梁：ρ_sv,min＝0.28f_t/f_yv；
- 三、四级抗震框架梁：ρ_sv,min＝0.26f_t/f_yv；
- 一般梁（非抗震）：当 V 大于 0.7f_tbh₀ 时，ρ_sv,min＝0.24f_t/f_yv。