5.2 受弯构件正截面加固计算
5.
2.
1 采用增大截面加固受弯构件时，应根据原结构构造和受力的实际情况，选用在受压区或受拉区增设现浇钢筋混凝土外加层的加固方式。
5. 2. 2 当仅在受压区加固受弯构件时，其承载力、抗裂度、钢筋应力、裂缝宽度及挠度的计算和验算，可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010关于叠合式受弯构件的规定进行。当验算结果表明，仅需增设混凝土叠合层即可满足承载力要求时，也应按构造要求配置受压钢筋和分布钢筋。
5. 2. 3 当在受拉区加固矩形截面受弯构件时(图5. 2. 3)，其正截面受弯承载力应按下列公式确定：
图5.2. 3 矩形截面受弯构件正截面加固计算简图
5.
2.
4 受弯构件增大截面加固后的相对界限受压区高度ξb，应按下列公式确定：
5.
2.
6 对翼缘位于受压区的T形截面受弯构件，其受拉区增设现浇配筋混凝土层的正截面受弯承载力，应按本规范第5
.
2
.
3条至第5
.
2
.
5条的计算原则和现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010关于T形截面受弯承载力的规定进行计算。
5. 2 受弯构件正截面加固计算
5. 2. 1 本条给出了加固设计常用的截面增大形式，但应指出的是，在混凝土受压区增设现浇钢筋混凝土层的做法，主要用于楼板的加固。对梁而言，仅在楼层或屋面允许梁顶面突出时才能使用。因此，一般只能用于某些屋面梁、边梁和独立梁的加固；上部砌有墙体的梁虽然也可采用这种做法，但应考虑拆墙是否方便。
5. 2. 2 与CECS 25：90规范相比，本规范增加了关于混凝土叠合层应按构造要求配置受压钢筋和分布钢筋的规定。其原因是为了提高新增混凝土面层的安全性，同时也为了与现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010作出的“应在板的未配筋表面布置温度、收缩钢筋”的规定相协调。因为这一规定很重要，可以大大减少新增混凝土面层产生温度、收缩应力引起的裂缝。
5. 2. 3 就理论分析而言，在截面受拉区增补主筋加固钢筋混凝土构件，其受力特征与加固施工是否卸载有关。当不卸载时，加固后的构件工作属二次受力性质，存在着应变滞后问题；当完全卸载时，加固后的构件工作虽属一次受力，但由于受二次施工的影响，其截面仍然不如一次施工的新构件。在这种情况下，计算似乎应按不同模式进行。然而试验结果表明，倘若原构件主筋的极限拉应变均能达到现行设计规范规定的0. 01水平，而新增的主筋又按本规范的规定采用了热轧钢筋，则正截面受弯破坏时，两种受力性质的新增主筋均能屈服。因此，不论哪一种受力构件，均可近似地按一次受力计算，只是在计算中应考虑到新增主筋在连接构造上和受力状态上不可避免地要受到种种影响因素的综合作用，从而有可能导致其强度难以充分发挥，故仍应从保证安全的角度出发，对新增钢筋的强度进行折减，并统一取αs＝0. 9。
5. 2. 4 由于加固后的受弯构件正截面承载力可以近似地按照一次受力构件计算，且试验也验证了新增主筋一般能够屈服，因而可写出其相对界限受压区高度ξb值如(5. 2. 4-1)式所示。对该式，需要说明的是新增钢筋位置处的初始应变值计算公式的确定问题。这个公式从表面看来似乎是根据χb＝0. 375h01推导的，其实是引用原苏联H．M．OHYΦPИEB对受弯构件内力臂系数的取值(即0. 85)推导得到的。规范修订组之所以决定引用该值，是因为注意到CECS 25：90规范早在1990年即已引用，而我国西南交通大学和东南大学也都认为该值可以近似地用于计算加固构件初始应变而不会有显著的偏差。另外，规范修订组所做的试算结果也表明，采用该值偏于安全，故决定用以计算εs1值，如本规范(5. 2. 4-2)式所示。
5. 2. 2 当仅在受压区加固受弯构件时，其承载力、抗裂度、钢筋应力、裂缝宽度及挠度的计算和验算，可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010关于叠合式受弯构件的规定进行。当验算结果表明，仅需增设混凝土叠合层即可满足承载力要求时，也应按构造要求配置受压钢筋和分布钢筋。
5. 2. 3 当在受拉区加固矩形截面受弯构件时(图5. 2. 3)，其正截面受弯承载力应按下列公式确定：
式中：M——构件加固后弯矩设计值(kN·m)；
αs——新增钢筋强度利用系数，取αs＝0
.
9；
ƒy——新增钢筋的抗拉强度设计值(N/mm2)；
As——新增受拉钢筋的截面面积(mm2)；
h0、h01——构件加固后和加固前的截面有效高度(mm)；
χ——混凝土受压区高度(mm)；
ƒy0、ƒ′y0——原钢筋的抗拉、抗压强度设计值(N/mm2)；
A
s0
、A′s0——原受拉钢筋和原受压钢筋的截面面积(mm2)；
a′——纵向受压钢筋合力点至混凝土受压区边缘的距离(mm)；
α1——受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值；当混凝土强度等级不超过C50时，取α1＝1
.
0；当混凝土强度等级为C80时，取α1＝0.94；其间按线性内插法确定；
ƒc0——原构件混凝土轴心抗压强度设计值(N/mm2)；
b——矩形截面宽度(mm)；
ξb——构件增大截面加固后的相对界限受压区高度，按本规范第5
.
2
.
4条的规定计算。
图5.2. 3 矩形截面受弯构件正截面加固计算简图
式中：β1——计算系数，当混凝土强度等级不超过C50时，β1值取为0
.
80；当混凝土强度等级为C80时，β1值取为0
.
74，其间按线性内插法确定；
εcu——混凝土极限压应变，取εcu＝0．0033；
εs1——新增钢筋位置处，按平截面假设确定的初始应变值；当新增主筋与原主筋的连接采用短钢筋焊接时，可近似取h01＝h0，εs1＝εs0；
M0k——加固前受弯构件验算截面上原作用的弯矩标准值；
εs0——加固前，在初始弯矩M0k作用下原受拉钢筋的应变值。
5.2
.
5 当按公式(5
.
2
.
3-1)及(5
.
2
.
3-2)算得的加固后混凝土受压区高度χ与加固前原截面有效高度h
01
之比χ/h01大于原截面相对界限受压区高度ξb0时，应考虑原纵向受拉钢筋应力σs0尚达不到ƒy0的情况。此时，应将上述两公式中的ƒy0改为σs0，并重新进行验算。验算时，σs0值可按下式确定：
条文说明
5. 2 受弯构件正截面加固计算
5. 2. 1 本条给出了加固设计常用的截面增大形式，但应指出的是，在混凝土受压区增设现浇钢筋混凝土层的做法，主要用于楼板的加固。对梁而言，仅在楼层或屋面允许梁顶面突出时才能使用。因此，一般只能用于某些屋面梁、边梁和独立梁的加固；上部砌有墙体的梁虽然也可采用这种做法，但应考虑拆墙是否方便。
5. 2. 2 与CECS 25：90规范相比，本规范增加了关于混凝土叠合层应按构造要求配置受压钢筋和分布钢筋的规定。其原因是为了提高新增混凝土面层的安全性，同时也为了与现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010作出的“应在板的未配筋表面布置温度、收缩钢筋”的规定相协调。因为这一规定很重要，可以大大减少新增混凝土面层产生温度、收缩应力引起的裂缝。
5. 2. 3 就理论分析而言，在截面受拉区增补主筋加固钢筋混凝土构件，其受力特征与加固施工是否卸载有关。当不卸载时，加固后的构件工作属二次受力性质，存在着应变滞后问题；当完全卸载时，加固后的构件工作虽属一次受力，但由于受二次施工的影响，其截面仍然不如一次施工的新构件。在这种情况下，计算似乎应按不同模式进行。然而试验结果表明，倘若原构件主筋的极限拉应变均能达到现行设计规范规定的0. 01水平，而新增的主筋又按本规范的规定采用了热轧钢筋，则正截面受弯破坏时，两种受力性质的新增主筋均能屈服。因此，不论哪一种受力构件，均可近似地按一次受力计算，只是在计算中应考虑到新增主筋在连接构造上和受力状态上不可避免地要受到种种影响因素的综合作用，从而有可能导致其强度难以充分发挥，故仍应从保证安全的角度出发，对新增钢筋的强度进行折减，并统一取αs＝0. 9。
5. 2. 4 由于加固后的受弯构件正截面承载力可以近似地按照一次受力构件计算，且试验也验证了新增主筋一般能够屈服，因而可写出其相对界限受压区高度ξb值如(5. 2. 4-1)式所示。对该式，需要说明的是新增钢筋位置处的初始应变值计算公式的确定问题。这个公式从表面看来似乎是根据χb＝0. 375h01推导的，其实是引用原苏联H．M．OHYΦPИEB对受弯构件内力臂系数的取值(即0. 85)推导得到的。规范修订组之所以决定引用该值，是因为注意到CECS 25：90规范早在1990年即已引用，而我国西南交通大学和东南大学也都认为该值可以近似地用于计算加固构件初始应变而不会有显著的偏差。另外，规范修订组所做的试算结果也表明，采用该值偏于安全，故决定用以计算εs1值，如本规范(5. 2. 4-2)式所示。
- 上一节：5.1 设计规定
- 下一节：5.3 受弯构件斜截面加固计算