[发明专利]钢筋混凝土构件正截面极限承载力计算的快速方法

权利要求书

1.一种钢筋混凝土构件正截面极限承载力计算的快速方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

(1)对钢筋混凝土截面进行纤维单元划分，并设置截面形心的局部坐标系，第i个混凝土纤维中心的坐标为(x_ci,y_ci)，面积为A_ci；第j个钢筋/型钢纤维中心的坐标为(x_sj,y_sj)，面积为A_sj；

(2)作出截面极限状态控制线，并计算出每一根控制线的截面应变分布，通过混凝土和钢筋的应力应变关系，计算出每个混凝土纤维应力σ_ci和每个钢筋/型钢纤维应力σ_sj，再通过对全截面进行求和，得到每根截面极限状态控制线的内力值(P，M)；

(3)依次连接截面极限状态控制线的(P，M)点，得到该截面的P-M曲线；

(4)旋转应变面角度，从0度至360度，按照步骤(1)至步骤(3)，每个角度都能够得到一条P-M曲线；

(5)将步骤(4)中的各P-M曲线形成P-M-M包络面。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土构件正截面极限承载力计算的快速方法，其特征在于，所述作出截面极限状态控制线包括1～11号线：1号线为全截面均匀受压应变为ε₀；2号线为上表面混凝土应变达到ε_cu，下表面混凝土应变达到ε₀；3号线为上表面混凝土应变达到ε_cu，下部钢筋应变达到ε′_y；4号线为上表面混凝土应变达到ε_cu，下表面混凝土应变为0；5号线为上表面混凝土应变达到ε_cu，下部钢筋应变为ε_y；6号线为上表面混凝土应变达到ε_cu，下部钢筋应变为ε_su；7/7’对应弯矩为零时的应变状态，一种截面只会出现一条7号线或一条7’线，具体出现哪种情况与截面配筋形式相关；8号线为下部钢筋应变为ε_su，上部钢筋应变为ε′_y；9号线为下部钢筋应变为ε_su，上部混凝土应变为零；10号线为下部钢筋应变为ε_su，上部钢筋应变为ε_y，11号线为全截面均匀拉应变为ε_su。

3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土构件正截面极限承载力计算的快速方法，其特征在于，步骤(2)中对全截面进行求和的公式如下所示：

其中：σ_ci、A_ci、x_ci、y_ci分别是第i个混凝土纤维中心的应力、面积和横坐标值、纵坐标值；σ_sj、A_sj、x_sj、y_sj分别是第j个钢筋/型钢纤维中心的应力、面积和横坐标值、纵坐标值；σ_ci和σ_sj是根据混凝土和钢筋/型钢的应变，通过应力应变本构关系得到，轴力P受压为正，混凝土应力σ_ci受压为正，钢筋/型钢应力σ_sj受拉为正。

4.根据权利要求1所述的钢筋混凝土构件正截面极限承载力计算的快速方法，其特征在于，步骤(3)中，所述P-M曲线中，取A为轴压点，取E为极小偏压与小偏压临界点，取B为大小偏压临界点，取F/F’为偏压偏拉临界点，取C为纯弯点，取G为大小偏拉临界点，取D为轴拉点，则能够将P-M分为五段：AE为极小偏压段，EB为小偏压段，BF/BF’为大偏压段，FG/F’G为大偏拉段，GD为小偏拉段。