浙江建築，第２８卷，第ｌ０期，２０１１年１０月
張韜ｚｈａｎｇ ｔａｏ
（安徽工業大學建築工程學院，安徽馬鞍山２４３００２）
摘要：介紹了雙筋截面梁的概念及應用，分析了工程實踐中適筋梁的適用條件和現行規範關於框架梁按雙筋截面設計的結
構設計要求（強制性條文），並驗算樑端負彎矩設計值與梁截面尺寸和混凝土強度等級之間應滿足的結構設計要求表示式。
關鍵詞：雙筋截面梁；截面受壓區高度；鋼筋截面面積；規範；結構設計要求中圖分類號：ｔｕ３９２．２
文獻標識碼：ｂ
文章編號
１ 雙筋截面梁的應用與設計
（非邊支座）處在負彎矩設計值作用下都是截面上部受拉，下部受壓，因此多跨連續次梁在支座（非邊
雙筋截面是鋼筋混凝土梁正截面設計時在梁截
支座）附近的截面應按雙筋截面設計。
面的受壓區和受拉區都配置有受力鋼筋的一種截面（３）框架結構抗震設計考慮水平**作用與豎
配筋型式。雙筋截面設計是受彎構件正截面承載力向荷載作用經內力組合後，框架梁的樑端可能承受
計算的一種方法，適用於彎矩設計值較大，相對於單變號彎矩作用，其中框架梁的樑端在負彎矩設計值筋截面梁截面尺寸不能增大或混凝土強度等級不能
作用下也是截面上部受拉，下部受壓。按現行規範提高的情況。雙筋截面樑中的受壓鋼筋協助混凝土
規定框架結構抗震設計時，框架梁的下部縱向鋼筋
承擔壓力，可以提高梁的受彎承載力和延性，同時還
（梁底部縱向受力鋼筋的截面面積不是很小而且一可以減小梁的變形。常見的梁涉及到雙筋截面設計般不設定彎起鋼筋）全部伸人支座並滿足抗震設計主要有以下三種情況。
要求的錨固長度。因此，框架梁的梁端正截面承載
（１）單跨簡支梁。一般情況下不必有意識按雙
力設計也應按雙筋截面考慮。
筋截面設計，即不必將架立鋼筋當作受壓鋼筋考慮。
以上（２）、（３）兩種情況的樑端截面在負彎矩作
不考慮架立鋼筋的受壓作用至少有兩個好處：第一，用下按雙筋截面設計，會使樑端截面頂部需要配置
梁具有一定的安全儲備；第二，受力鋼筋用來承擔拉的縱向受拉鋼筋用量相應減少，符合結構設計考慮
力，而架立鋼筋僅按構造要求配置，直徑較細，根數塑性內力重分布的思想和希望結構具有較好延性的較少，總體來說梁截面的鋼筋用量是經濟的。特殊
思想。目前主體結構一般都採用現澆整體式施工，
情況也可按雙筋截面設計。
對連續次梁和框架主梁，其截面形狀均為ｔ形，在（２）整體澆築框架結構上的多跨連續次梁。跨支座邊緣的負彎矩作用下，ｔ形截面梁的翼緣一般
中（跨問）截面一般都按單筋截面設計，而位於支座
位於截面的受拉區，因此均可按雙筋矩形截面進行
收稿日期：２０１ｌ一０７—０１
作者簡介：張韜（１９５６一），男，陝西石泉人，副教授，從事土木工程結構設計教學與研究工作。
１８浙江建築２０１１年第２８卷
承載力計算。本文對在工程實踐中發現的雙筋截面設計中容易出現的問題進行分析，並提出解決問題
的辦法；對現行規範關於框架樑端截面設計的結構設計要求匯出配筋前的驗算公式，有利於在框架梁
所以，在保證 ≤ ｈ。的前提下，應對選擇鋼筋後的
結果進行檢驗，驗算截面的受壓區高度是否滿足適
筋梁的要求，如果不滿足要求，則應調整受壓鋼筋截面面積，一般略微增加ａ ，受拉鋼筋ａ 不變，則受壓區高度會相應減小，可滿足 ≤ ｈ。。
的截面配筋設計前作出必要的判斷。
２ 注意控制適筋梁的適用條件
在承載能力極限狀態，雙筋矩形截面的正截面
工程例項１：馬鞍山市某水池頂蓋結構中有一單跨矩形截面梁，截面尺寸
５００ｍｍ，承受彎矩設計值環境類別承載力計算模型見圖１。由圖１可得
為二ａ類，結構安全等級為二級。混凝土強度等級廠
為ｃ２５級鋼筋採用ｈｒｂ４００級，
一號）＋廠ａ（。一。，）（２）＝
廠在以上條件不變的情況下求縱
向受力鋼筋截面面積。
ｍ ＝。ｆｅｂ（詈一ｎ）（３）根據環境類別二ａ類，縱向受力鋼筋的混凝土
由式（２）可得
保護層厚度取３０ ｍｍ，假定縱向受拉鋼筋放兩層，取
貝廠ａ＝——— — —竺：：：：：
（（）４）
將該梁看作為單跨簡支梁，在不考慮增大截面尺寸
和不提高混凝土強度等級的情況下如果按單筋截面ｅｈ式（３）可得
設計，所能承受的最大彎矩設計值為
主ｍ…＝＝＝
假定結構安全等級為二級，彎矩設計值為ｍ，具＝
體構件的結構計算時，令ｍ ＝ｍ。
說明不能按單筋截面設計，應按雙筋截面設計。令由式（４）得受壓鋼筋截面面積為
—ｍ…２６５×１０ 一２１６．
．，０７９ ｘ １０
『『廠 （ｈ０一口 ）
＝３４４．０３ ｍｍ
將 ＝。和計算出來的代
圖１雙筋矩形截面梁正截面承載力計算模型
入式（１），得受拉鋼筋截面面積為
１ａ ＝÷（廠ａ ＋
６ｈ。）
雙筋截面設計的計算過程和鋼筋選擇的結果應ｙ
１該滿足適筋梁的適用條件 ≤。，這是應該遵守
的一條規定。常規的雙筋截面的結構計算，從節省：
鋼筋考慮，事先假定混凝土受壓區高度 ＝ ｈ。，然選擇受壓鋼筋２韭受拉鋼筋
後由式（４）先確定受壓鋼筋截面面積，再由式（１）或６查受拉鋼筋分兩層放置，第一式（５）確定受拉鋼筋截面面積，一般在理論上不會層（或稱第一排，即最下部）放４根，第二層（或稱第
發生 ＞ ｈ。的情況。但根據計算出來的ａ 和ａ二排）放２根。實際配筋後的截面受壓區高度應作在選配鋼筋的時候，不一定選配的鋼筋截面面積與
驗算，由式（１）解得
計算的鋼筋截面面積正好相等，結構設計人員一般一一
的習慣是選擇的鋼筋截面面積略大於計算值，這樣三【墨二
就可能會出現 ＞ ｈ。的情況，即出現超筋截面。
第１０期張韜：與規範相協調的雙筋截面設計方法與應用１９
＞考說明不滿足適筋梁的要求，應調整受壓鋼筋。
將受壓鋼筋改為３堂１４（ａ ＝
４６１ｍｍ ），受拉鋼筋不變，再驗算
ｆａｓ一—＝
２２０．２３ ｍｍ
滿足適筋梁的要求。最後敲定縱向鋼筋配置：受拉鋼筋６韭受壓鋼筋３ １４
３對遵守結構設計要求的簡化判斷
鋼筋混凝土框架結構在實際應用中非常 ，我國大多數地區考慮抗震設計。對框架梁的樑端截面
縱向鋼筋的配置，其截面受壓區高度和底部與頂部縱向受力鋼筋截面面積的比值應遵守現行規範的規
定。為了更好地理解和應用國家標準中的強制性條文，為截面的合理設計創造條件，有必要**在配筋之前，驗算其截面尺寸和混凝土強度等級是否符合規範的規定，本文就這一問題匯出了判別用的表達
式，為結構設計工作中做出判斷提供了方便。
《混凝土結構設計規範第１１．３．１條、第１１．３．６條和《建築抗震設計規範（ｇｂ
第６．３．３條以及《高層建築混凝土結
構技術規程第６．３．２條都有相同意
思的規定：考慮**作用組合的框架梁，在結構設計
時，計入縱向受壓鋼筋的樑端混凝土受壓區高度應符合下列要求：對一級抗震等級的框架結構，≤
０．２５ｈ ；對
二、**抗震等級的框架結構，≤
０．３５ｈ 。且樑端截面的底部與頂部縱向受力鋼筋截
面面積的比值，除了按計算確定外，一級抗震等級不應小於０．５，二、**抗震等級不應小於０．３。三本規範都規定了框架梁的樑端縱向受拉鋼筋的配筋率不應大於２．５％ 。 。
這些規定是鋼筋混凝土框架梁的樑端按雙筋截面設計時的結構設計要求，而且都是強制性的規定，所以在實際工程設計時應認真、嚴格執行。
框架結構考慮水平**作用與豎向荷載作用，經內力組合後，梁端的配筋應按雙筋截面設計。本文仍用廠 ａ 表示受壓鋼筋承擔的壓力（位於樑端截面底部），用 ａ 表示受拉鋼筋承擔的拉力（位於梁
端截面頂部），用表示截面受壓區高度。實際工程：：５
ａ伽（號 ）
㈩ａｍ 一
ａ一ｍ 一０．２、
ｍ 一口
按規範的規定，有
二 ：！５一
整理化簡後可得
（７）對
二、**抗震等級，≤０．３５ｈ。，取 ＝０．３５ｈ。
代人式（６），得，
ａｍ 一
ａｍ 一
一ｇ 一按規範的規定，有
絲二 ：
３ｍ 一
整理化簡後可得
對於鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力設計，考慮結構安全等級的不同，結構計算應滿足 。ｍ≤
。針對一級抗震等級和
二、**抗震等級所對應
的框架結構，框架梁的樑端經內力組合後的負彎矩設計值與梁截面尺寸和混凝土強度等級之間的關係，應滿足結構設計要求的表示式可分別寫成：
一級抗震等級ｙｏｍ≤
（９）二、**抗震等級
０（１０）
式（９）、（１０）可作為框架樑端應滿足規範規定的結
構設計要求的表示式，如滿足，可進行下一步的雙筋截
面設計，如不滿足則應做一些調整，比如加大截面尺寸
或提高混凝土強度等級，直至滿足式（９）或式（１０）。
（下轉第２７頁）
『第１０期武江傳：基於位移的框架結構教學樓抗震加固設計２７
（上接第１９頁）
工程例項２：南京合強材料****１號廠房
是鋼筋混凝土４層框架結構，該廠房內的正常生產
滿足結構設計要求，可以按雙筋矩形截面承載
產生的濕度非常大。結構安全等級為二級，結構抗力設計進行下一步的具體計算。
震等級為**，混凝土強度等級為ｃ３０級。按結構抗震設計計算結果，４．６ ｍ標高樓蓋（第２層樓蓋）４ 結語
其中一根框架梁內力組合後的兩個樑端負彎矩設計鋼筋混凝土受彎構件雙筋截面設計應牢固把握值分別是該
基本概念，截面最大受壓區的高度不應超過 ｈ。，需
框架梁截面尺寸為在截面要特別注意的是根據計算結果選擇鋼筋以後應驗算
配筋設計之前，驗算該框架梁的截面尺寸和混凝土是否滿足適筋梁的適用條件。
強度等級是否滿足規範規定的結構設計要求。
一般大多數現澆整體式混凝土結構，對多跨連
已知根據建設單位提供的
續次梁在靠近支座（非邊支座）處的樑端截面和考該廠房內的生產使用情況，按環境類別為二ａ類考
慮抗震設計的框架主梁的樑端截面，其配筋計算都慮。框架梁跨中（不一定是正中）在正彎矩（梁的下應按雙筋截面設計。在配筋計算之前可用本文匯出部受拉）作用下的正截面配筋設計時，下部縱向受的判別式（９）、（１０）進行判斷，公式（９）、（１０）相當
拉鋼筋按兩層布置，對梁跨中截面已經取定ｎ ＝
於截面設計驗算條件的上限值，對於實際工程結構
７０ ｍｍ，則樑端截面的ｎ ＝７０ ｍｍ，此時截面有效高設計遵守國家標準中的強制性條文具有實用意義。
度為按雙筋矩形截面計
算，將有關引數代入式（１０），不等號右邊得
參考文獻
［１］趙基達，徐有鄰，黃小坤，等混凝土結構設計
＝規範［ｓ］．北京：中國建築工業出版社，２０１１．
＝黃世敏，王亞勇，丁潔民，等建築抗震設計規
＝範［ｓ］．北京：中國建築工業出版社，２０１０．
則有［３］徐培福，黃小坤，容柏生，等高層建築混凝土結構
技術規程［ｓ］．北京：中國建築工業出版社，２００２．
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