钢筋混凝土结构梁构件的有效高度定义:受拉钢筋合力作用点到混凝土受压区边缘的距离,图1。
图1 钢筋混凝土梁有效高度示意图
欲求受拉钢筋合力作用点,就要用到几何图形形心的概念。
形心,在面是指截面图形的几何中心,质心是针对实物体而言的,而形心是针对抽象几何体而言的,对于密度均匀的实物体,质心和形心重合。受拉钢筋合力作用点就是质心。对于密度均匀的实物体求得了形心就是就求得了质心,也就求得了受拉钢筋合力作用点。
根据理论力学有关知识,我们得到,形心计算公式:
yc=ΣAiyi/ΣAi
式中:yc——全部钢筋的几何中心到梁底边的距离,mm
Ai——第i根钢筋截面面积,mm2
yi——第i根钢筋几何中心到梁底边的距离,mm
譬如:梁保护层25mm,箍筋直径10mm,钢筋净排距=25mm
一排钢筋几何中心到底边的距离=25+10+25/2=47.5≈48mm
二排钢筋几何中心到底边的距离=48+25/2+25+25/2=48+50=98mm
当一排配4根25,二排也配4根25,受拉钢筋合力作用点到梁底边的距离
yc=ΣAiyi/ΣAi=(4A×48+4A×98)/8A=73mm
当一排配4根25,二排配2根25,受拉钢筋合力作用点到梁底距离
yc=ΣAi/yiΣAi=(4A×48+2A×98)/6A=64.67mm≈65mm
用同样的方法可以确定不同排数钢筋合力作用点到梁底边的距离yc,这些个不同的yc就是不同排数配筋梁有效高度h0的扣减值,如图2所示。
图2
根据以0、5取整的混凝土结构业界一般做法,我们指出,
当一排配筋时,梁有效高度h0=h—50
当二排配筋时,梁有效高度h0=h—75
当三排配筋时,梁有效高度h0=h—100
然而,这还不够,凡是房子,总归有XY两个方向的梁正交或斜交,没有XY两个方向的梁正交或斜交就盖不成房子,所以实际房屋XY两个方向的梁的有效高度的扣减值至少相差一个两个方向梁纵向钢筋的较大直径。我们用表1来说明如下:
表1XY两个方向的梁有效高度

配筋情况
X方向梁
Y方向梁
一排配筋
h0=h—50
h0=h—75
二排配筋
h0=h—75
h0=h—100
三排配筋
h0=h—100
h0=h—125

表1所列,应该是结构设计软件在进行钢筋混凝土梁正截面受弯计算时的有效高度取值。这里我们假设X方向梁是主动梁——按照混凝土最小保护层设计,Y方向梁的保护层是被动的,取决于X方向梁+X方向梁一排钢筋的直径。这不是那本规范规定或者不规定的必然规定的结果,这是必然的不二选择。
XY两个方向的梁的不同有效高度是所有正规设计院必须(have to)考量的的事情,不需要(也轮不到)现场施工和监理人员来考量XY两个方向梁的有效高度的大小。如果一个工程设计人员不考量这个不同有效高度问题,那他的设计产品就一定是一个瑕疵作品。
一些施工监理人员,出于自身对有效高度的不当理解,擅自采取增加梁截面高度和板的厚度的所谓“确保梁有效高度”的“措施”,这是越位,这是画蛇添足,这是缺钢筋混凝土专业知识少混凝土结构构造科学文化所导致的建设资源的重大浪费,由于自重的盲目增大,反而降低了工程原有的安全冗余储备。调查发现,有些工地,在非里手的监理和不专业的施工推动下,将设计为180mm厚的板擅自浇捣到250mm,来掩饰盲目做错的钢筋不露筋,自重荷载增加了39%,地下室顶板在各柱柱顶上方出现了一个个大大的馒头,安全储备受到了极大的威胁。
唐才均(一丁)2014年8月18日(星期一)