midas设计示例验算说明

MIDAS/Civil2006RC设计验算说明1.程序给出的验算结果程序根据构件类型不同，分别执行RC梁设计和RC柱设计，并给出如下15项验算结果。1)梁-施工阶段正截面法向应力验算2)梁-受拉钢筋的拉应力验算3)梁-使用阶段裂缝宽度验算4)梁-施工阶段中性轴处主拉应力验算5)梁-纵向钢筋用量估算6)梁-普通箍筋用量估算7)梁-使用阶段正截面抗弯验算8)梁-使用阶段斜截面抗剪验算9)梁-使用阶段抗扭验算10)柱-使用阶段裂缝宽度验算11)柱-纵向钢筋用量估算12)柱-使用阶段正截面轴心抗压承载力验算13)柱-使用阶段正截面偏心抗压承载力验算14)柱-使用阶段正截面轴心抗拉承载力验算15)柱-使用阶段正截面偏心抗拉承载力验算其中验算结果项5）、6）、11）不是规范要求验算的内容。2.RC设计使用方法简介1)建立施工阶段分析模型——梁截面必须选择“设计截面”，柱截面必须选择“数据库/用户”，梁截面必须定义截面钢筋；2)定义验算用荷载组合——可以采用程序自动生成，也可以用户自定义；3)定义RC设计参数——对于柱构件计算长度需在“设计〉一般设计参数〉自由长度”和“设计〉一般设计参数〉计算长度系数”中定义；4)指定验算用截面位置和计算书中输出截面位置；5)RC设计——分别执行“RC梁设计”和“RC柱设计”；6)RC设计结果表格查看——分别查看“设计〉RC梁的设计结果”和“设计〉RC柱的设计结果”；7)RC设计计算书查看——选择“设计〉RC设计〉输出RC设计计算书”。3.RC验算结果与规范条文对应关系1)梁-施工阶段正截面法向应力验算：（规范7.2.4）-施工阶段法向压应力验算，按照规范公式（7.2.4-1）计算；-设计结果表格中应力压为正，拉为负；-阶段表示的是该昀大值所属施工阶段名称；-在计算抗压容许应力时取用的施工阶段混凝土的抗压强度标准值按f’ck=0.7fck计。按照规范要求施工阶段混凝土的抗压强度标准值应该取施工时实测的立方体抗压强度换算抗压强度标准值，如实测f’ck≠0.7fck用户可以把表格里面的验算结果拷贝到excel表格中，手动调整容许应力值。2)梁-受拉钢筋的拉应力验算（规范7.2.4）-设计结果表格中应力拉为正，压为负；-结果表格中“钢筋”栏表示每层钢筋名称，钢筋命名的原则按照在“设计〉RC设计〉RC设计截面配筋”中输入的钢筋顺序号来命名“Rbar-顺序号”；-Sig-DL表示施工阶段昀大钢筋拉应力，Sig-LL表示使用阶段昀大钢筋拉应力，Sig-ADL表示施工阶段钢筋容许拉应力，Sig-ALL表示使用阶段钢筋容许拉应力；-Sig-DL根据施工阶段荷载工况“CS：合计”计算混凝土昀大法向拉应力，并根据线性内插得到钢筋位置处的混凝土拉应力，根据弹模比得到该位置处钢筋的拉应力；-Sig-LL根据弹性阶段验算组合计算混凝土昀大法向拉应力，并根据线性内插得到钢筋位置处的混凝土拉应力，根据弹模比得到该位置处钢筋的拉应力。3)梁-使用阶段裂缝宽度验算（规范6.4.3和规范6.4.4）-当应用公式（6.4.3-1）进行裂缝宽度计算时，公式中的C1为钢筋表面形状系数，在程序中默认值为1.0，该值对应的是采用带肋钢筋时的系数，当采用光面钢筋时C1值应取1.4，需在裂缝宽度系数中指定C1值；-公式（6.4.3-1）中的2C表示作用长期效应影响系数，程序按slMMC5.012+=计算，2C的取值根据计算裂缝宽度位置的不同所取的荷载组合也不同，也就是说对于梁底面和梁顶面2C的取值是不同的；-公式（6.4.3-1）中的C3的取值根据构件的受力性质不同，所取的数值也不同。程序钢筋输入顺序号默认的数值为1.0，参照规范，当构件不按受弯构件计算裂缝宽度时，需在裂缝宽度系数中指定C3值；-另对于公式（6.4.3-1）中的钢筋直径d，当纵向受拉钢筋采用不同直径的钢筋时，d值应为所有纵向受拉钢筋的换算直径。具体换算方法参照规范6.4.3对d值的说明。4)梁-施工阶段中性轴处主拉应力验算（规范7.2.5）-按照规范公式（7.2.5）计算，公式（7.2.5）中的tkV代表施工阶段荷载标准值产生的剪力值，程序内部取“CS：合计”引起的剪力作为tkV；-表格中Sig-M表示中性轴中心位置（换算截面形心位置）处主拉应力，Sig-ML表示中性轴位置处截面左边缘主拉应力，Sig-MR表示中性轴位置处截面右边缘主拉应力，Sig-MAX表示上述三个主拉应力计算点的昀大主拉应力，Sig-ALW表示容许主拉应力；-其中容许主拉应力fck’表示施工阶段混凝土轴心抗拉强度标准值，程序默认按照tktkff7.0'=来表示，如果有实测施工阶段混凝土轴心抗拉强度标准值，可以将“施工阶段中性轴处主拉应力验算”表格导出到Excel表格中，用实测混凝土轴心抗拉强度标准值替换程序默认的ftk’再进行比较。5)梁-纵向钢筋用量估算-不考虑已配纵向钢筋，根据分析得到的昀大弯矩进行纵向钢筋估算，估算方法参考参考结构设计原理正截面抗弯中关于矩形截面和T型截面的实用设计方法；-单筋矩形：参考“结构设计原理”P82的介绍；¾sa的取值，取与该断面处已配钢筋的重心到截面边缘的距离来处理；¾首先根据公式（3-4-2）⎟⎠⎞⎜⎝⎛−≤200xhbxfMcddγ计算得到x，然后将计算得到的x与0hxbbξ=做比较，取x和bx的较小值作为x的计算值，然后将此x值代入公式（3-4-1）ssdcdAfbxf=中求得As值，sdcdsfbxfA=；¾验算昀小配筋率，受弯构件昀小配筋率)2.0,45max(minsdtdff=ρ，要求截面配筋率min0100ρρ≥=bhAs，否则取按昀小配筋率计算的As；-双筋矩形：参考“结构设计原理”P89的情况2的介绍；¾sa和'sa的取值，取与该截面位置处已配钢筋的重心到截面边缘的距离来处理；¾本着充分利用混凝土抗压强度的原则，假定0hxbξ=，代入公式（3-5-4）()'000'2ssdcddsahfxhbxfMA−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−=γ和公式（3-5-5）()'0'02ssdscddsahfaxbxfMA−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+=γ计算得到受压区钢筋面积'sA和受拉区钢筋面积sA；¾验算昀小配筋率，受弯构件昀小配筋率)2.0,45max(minsdtdff=ρ，截面受拉侧钢筋配筋率min0100ρρ≥=bhAs，否则取按昀小配筋率计算的As。¾截面受压侧钢筋配筋率min0'100ρρ≥=bhAs，否则取按昀小配筋率计算的'sA；-T形单筋截面：参考“结构设计原理”P99的介绍；¾首先假定'fhx=，如果满足公式（3-6-10）⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−≤2'0''0fffcddhhhbfMγ则说明中性轴位于翼缘内()'fhx，按照宽为'fb高为h的矩形来设计；如果不满足则中性轴位于腹板内()'fhx，应按T形截面来设计；¾当中性轴位于翼缘内()'fhx时，按照宽为'fb高为h的矩形来设计——依据单筋矩形截面来计算受拉钢筋配筋量，在验算昀小配筋率的时候，也要按照宽为'fb高为h的矩形来计算minρ；¾当中性轴位于腹板内()'fhx，应按T形截面来设计——首先按照公式3-6-7取受压钢筋0'=sA计算受压区高度x，如果x计算值满足0'hxhbfξ≤，如果满足（通常都会满足的）将此值代入公式（3-6-6）取0'=sA计算受拉区钢筋As。-双筋T形：对于T型截面，按双筋来设计的很少，对于顶部钢筋'sA和底部钢筋sA可以分别按负弯矩昀大和正弯矩昀大来计算在负弯矩昀大时的'sA和在正弯矩昀大时的sA。当T形截面底部钢筋时按正弯矩计算，按照T形截面原则计算；当计算T形截面顶部钢筋面积时按负弯矩计算，按照矩形截面原则计算；-对于工形截面，大体按照T形截面的钢筋计算原则来计算，只是无论是顶、底钢筋计算都按T形截面计算原则来计算，也是都按单筋来处理-钢筋估算不是规范规定的验算内容，因为估算方法为经验法，因此不作为评价结构验算的标准。6)梁-普通箍筋用量估算-根据规范5.2.11说明，假定由混凝土和箍筋共同承担60%的剪力设计值，考虑已配纵向普通钢筋，按照规范公式（5.2.7-2）计算得到svρ，根据计算得到的svρ考虑腹板宽度b和箍筋间距Sv得到截面所需箍筋面积Asv,req；()svsvkcudcsffPbhVVρααα,033216.021045.06.0+×==−vreqsvreqsvsbA⋅⋅=,,ρ-考虑昀小配箍率的要求（规范9.3.13），按照公式vsvsvSbA⋅=ρ计算得到昀小配箍面积，然后比较箍筋面积估算值和昀小箍筋面积计算值，取较大者输出；-昀小配箍率参考规范9.1.15的规定；-箍筋估算只是一种参考，不做结构验算的一个标志。7)梁-使用阶段正截面抗弯验算（规范5.2.1~5.2.5）-设计结果表格中昀大、昀小指的是不同荷载组合产生的截面弯矩的昀大、昀小值。-当设计弯矩为负时，得到的Mn为负弯矩承载能力，当设计弯矩为正时，得到的Mn为正弯矩承载能力；8)梁-使用阶段斜截面抗剪验算（规范5.2.7）-对矩形、T形和I形截面的受弯构件，应按公式（5.2.9）对其抗剪截面进行验算。如果满足要求，则表示截面合格，在RC设计结果斜截面抗剪验算表格截面验算一栏中将显示OK，表示截面设计合理；否则显示NG，此时需要对截面进行修改，直到满足公式（5.2.9）的要求。-对矩形、T形和I形截面的受弯构件，当符合规范中公式（5.2.10）时，可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按构造要求配置钢筋。并在RC设计结果斜截面抗剪验算表格验算一栏中显示“跳过”，否则显示“验算”，即表示必须按规范进行计算来配置抗剪钢筋。-设计结果表格中昀大、昀小指的是不同荷载组合产生的截面剪力的昀大、昀小值。不同荷载组合下剪力的方向可能会发生变化，且弯矩变号会引起梁计算高度h0发生变化(因为梁顶和梁底的钢筋中心距截面外端距离可能不一样)，所以有必要验算剪力昀大和昀小两种情况。9)梁-使用阶段抗扭验算（规范5.5.1~5.5.5）-对于纯扭构件其抗扭承载力按规范中公式（5.5.1-1）和公式（5.5.1-2）计算。需要注意的是对于公式（5.5.1-2）ς的计算结果对于钢筋混凝土构件当6.0ς时，应取6.0=ς，当7.1ς，取7.1=ς；-对于剪扭构件其抗剪扭承载力按公式（5.5.4-1）、公式（5.5.4-2）和公式（5.5.4-3）计算，当截面为箱形截面时，tW应以taWβ代替；-验算剪扭构件抗剪扭承载力时首先要验算截面，其截面应符合公式（5.5.3-1）的要求。对于截面验算合格的构件在RC设计抗扭验算结果表格中截面一栏将显示OK，表示截面合格，否则显示NG，应加大截面直到截面验算合格；-其次要验算剪扭构件是否满足公式（5.5.3-2）的条件，如果满足则在RC设计抗扭验算结果表格中显示“跳过”，否则显示“验算”。“跳过”意思就是对此剪扭构件可不进行构件的抗扭承载力计算，仅需按规范规定配置构造钢筋，“验算”意思就是对此剪扭构件按规范进行计算，配置抗剪扭钢筋；-设计结果表格中昀大昀小项指的是扭矩昀大、剪力昀大、剪力昀小时截面的抗扭验算结果；10)柱-使用阶段裂缝宽度验算（规范6.4.1~6.4.5）-受力类型不同的钢筋混凝土柱构件其裂缝宽度计算方法也不同，因此在进行设计验算前需在设计参数中指定计算裂缝宽度的钢筋混凝土柱的受力类型，如下图所示。11)柱-纵向钢筋用量估算-参考《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》（人民交通出版社出版，张树仁等编著）关于各种柱构件实用截面设计方法；-对于轴心受压构件，计算构件的长细比Lo/b，由此值可得稳定系数ϕ，再由公式（5-1-1）()''09.0ssdcddAfAfN+≤ϕγ计算所需钢筋截面面积，可得：'0'9.09.0sdcddsfAfNAϕϕγ−=，其中A为截面全面积；-对于大偏心受压构件，当偏心距较大时()3.0/00heη时，一般按大偏心受压构件计算，本着充分利用混凝土的原则，假定0hxbξ=，因为是大偏心，认为钢筋应力达到设计强度，即取sdsf=σ，然后将这两