淮安市建设工程施工图审查处 江苏淮安 223001
摘要：如何应用计算机辅助软件进行防空地下室的设计，减少繁重而又责任重大的计算工作？目前市场上关于防空地下室构件计算的软件最常用的还是理正、PKPM，现就在工程中经常遇到的关于《GB50038-2005》第4.10.3条在PKPM中的应用，进行探讨。
关键词：人防设计 计算机辅助设计软件
《GB50038-2005》第4.10.3条：结构构件按弹塑性工作阶段设计时，受拉钢筋配筋率不宜大于1.5%。当大于1.5%时，受弯构件或大偏心受压构件的允许延性比[]值应满足以下公式，且受拉钢筋最大配筋率不宜大于GB50038-2005表4.11.8的规定。[]≤0.5/（x/h0）,x/h0=（ρ-ρ'）fyd /αc fcd式中：x-混凝土受压区高度，h0-截面的有效高度，ρ、ρ'-纵向受拉钢筋及纵向受压钢筋配筋率，fyd –钢筋受拉动力强度设计值，fcd–混凝土轴心抗压动力强度设计值，αc–系数。
实际工程：甲类 核6、常6，顶板等效静荷载为70kN/m2，消防车荷载为20kN/m2，主梁长度为8.1m，梁截面宽度b=0.5m，高度h=1m，受压钢筋合力点至截面近边缘距离as'=52.5mm，受拉钢筋合力点到截面近边缘距离as=52.5mm，混凝土强度等级C35，纵向受拉钢筋强度设计值fy=360MPa，纵向受压钢筋强度设计值f'y=360MPa，三级抗震，人防组合，设计截面位于框架梁梁中，截面设计弯矩M=3203kN•m，截面下部受拉。当考虑[砼矩形梁转T型]时，梁截面宽度b=0.5m，高度h=1m，上部翼缘宽2.7m，高0.4m。
1、SATWE（矩形）
一、构件信息B*H(mm)= 500*1000 Lb= 8.10 Cover= 30 Nfb= 3 Rcb= 35 Fy= 360 Fyv=360 框架梁 -M(kNm) -2548.-489.0.0.0.0.0.0.-1498. LoadCase (36) Top Ast 6905.1264.0.2648.4184.3347.1000.0.3873.+M(kNm)0.623.1161.
2626.3203.2888.1841.623.0.LoadCase (36) Btm Ast2442.1908.3718.7111. 8647.7810.4818.1908.1250.
二、复核：混范 fc=16.7MPa，ft=1.57MPa，ξb=0.518，根据人防第4.2.3条可知调整后的材料强度 fc=25.1MPa，fy=432MPa，f'y=432MPa，有效高度h0=h-a's=947.5mm,受拉钢筋最小配筋率ρsmin=0.0025,受拉钢筋最小配筋面积Asmin=ρsminbh=1250mm2（人防第4.11.7条、4.11.9条），承受的最大弯矩Mcmax=α1fcξbh0b(h0-0.5ξbh0)=4319279616N•mm >M。混规公式(6.2.10-1)可得，αs=M/α1/fc/b/h02=0.28，ξ=1-(1-2αs)x0.5=0.344，混范(6.2.10-2)得钢筋面积As=(α1fcbξh0)/fy=9448mm2，配筋率ρs=As/b/h=0.0189，由于ρs>0.01,为避免钢筋过于拥挤，将受拉钢筋分两排布置，有效高度h0=h-as-25=922.5mm,重新计算可得需要受拉钢筋面积As=9848mm2, 根据人防规范4.6.5计算钢筋的配筋率ρs0=As/b/h0=0.0214 >0.015根据人防规范公式(4.6.5-1)可求得相对界限受压区高度ξb=0.5/[β]=0.5/3.0=0.167= x/h0 混凝土能承担的最大弯矩Mcmax=1630386048N•mm <M取ξ=ξb,则受拉、受压钢筋面积As=8647mm2，A's=4184mm2,As>Asmin,取受拉钢筋面积As=8647mm2, 取受压钢筋面积A's=4184mm2,复核：ρ'=ρ-0.167αc fcd/ fyd=0.00904，A's=ρ'x500x922.5=4170 mm2。
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从上述可以看出应用PKPM设计时对应矩形截面是按人民防空地下室设计规范《GB50038-2005》第4.10.3条执行的，但未执行4.11.9条。
2、 [砼矩形梁转T型] SATWE (T形)
一、构件信息B*H*U*T*D*F(mm)=500*1000* 2700*400*0*0 Lb=8.1 Cover=30 Nfb=3 Rcb= 35 Fy=360 Fyv=360 框架梁 -M(kNm) -2572.-510.0.
0.0.0.0.0.-1498.LoadCase (36) Top Ast 6969.1318.0.1000.1000.1000.1000.0.
3873.+M(kNm)0.623.1161.2611.3191.2879.1835.623.0.LoadCase (36) Btm Ast 2506.1840.3454.6946.8490.7661.4746.1840.1250.
二、复核：混范 fc=16.7MPa，ft=1.57MPa，ξb=0.518，根据人防第4.2.3条可知调整后的材料强度fc=25.1MPa，fy=432MPa，f'y=432MPa，有效高度h0=h-a's=947.5mm,受拉钢筋最小配筋率ρsmin=0.0025,受拉钢筋最小配筋面积Asmin=ρsminbh=1250mm2,能承担的最大弯矩M'fmax=α1fcb'fh'f(h0-0.5h'f)= 20247083008N•mm >M。按截面宽度为b'f的矩形截面计算，能承受的最大弯矩Mcmax=α1fcξbh0b(h0-0.5ξbh0) =23324110848N•mm >M。由混规 (6.2.10-1)可得αs=M/α1/fc/b/h02=0.05,ξ=1-(1-2αs)x0.5=0.054,由混规 (6.2.10-2)可得受拉钢筋面积As=(α1fcbξh0)/fy=8012mm2,受拉钢筋配筋率ρs=As/b/h=0.016,由于ρs>0.01,为避免钢筋过于拥挤，将受拉钢筋分两排布置，取截面有效高度h0=h-as-25=922.5mm,经重新计算可得计算需要受拉钢筋面积As=8242mm2,As>Asmin,取受拉钢筋面积As=8242,复核ρ=0.01787>0.15%,[β]≤0.5/（x/h0）x/h0=（ρ-ρ'）fyd /αc fcd,根据人防规范第4.6.2条[β]=3，ξ= 0.054=x/h0≤0.5/[β]=0.5/3=0.1667 满足。x/h0=（ρ-ρ'）fyd /αc fcd，0.054=（0.01787-ρ'）fyd /αc fcd，ρ'=0.01787-0.054αc fcd/ fyd=0.01473，A's=ρ'x500x922.5=6795 mm2, 令x/h0=0.5/[β]=0.5/3=0.1667 ，即充分发挥延性ρ'=0.01787-0.1667αc fcd/fyd=0.00818，A's=ρ'x500x922.5=3775mm2。
考虑[砼矩形梁转T型]时，计算处的弯矩M和配筋均有偏差但在5%的误差范围内但未按人民防空地下室设计规范《GB50038-2005》第4.10.3条、4.11.9条执行。
对于T型截面，配筋率ρ= As/(b*h0)而不是ρ= As/(bf'*h0)计算。原因：①受压区翼缘高度相对较小，在受力过程中会出现裂缝那么翼缘有效面积会减小，所以宽度仍取b。②在受力过程中与配筋有关的实为b。③ 对于翼缘有一定的有效宽度，这个有效宽度有时大，有时小，即bf'往往会变化。
个人对人民防空地下室设计规范《GB50038-2005》第4.10.3条的理解规范并未考虑到T型截面配筋和配筋率的计算，但在对于地下室平时荷载（消防车荷载）和裂缝宽度受控制下，梁按单筋计算时的跨中配筋可以考虑。
综上所述，选用T型截面计算会带来一定的经济效益，但必须了解辅助软件在编制过程中的处理假定和规范的本意，这样才能做到灵活应用。
论文作者:徐海伟
论文发表刊物:《基层建设》2016年23期
论文发表时间:2016/12/7
标签：钢筋论文; 截面论文; 弯矩论文; 人防论文; 面积论文; 高度论文; 矩形论文; 《基层建设》2016年23期论文;