混凝土结构与砌体结构中的等效矩形应力图形

当混凝土的应力-应变曲线为已知，同时，受压区混凝土的应变规律也已知，则可根据各点的应变值从混凝土应力-应变曲线上求得相应的应力值。于是，受压区混凝土的应力图形即可确定。在受压区混凝土应变符合平截面假定的前提下，其应力图形的确定是比较方便的。这时，只需以通过截面中和轴的法线为应力轴（σc），以位于截面内且垂直于中和轴的直线为应变轴（εc），并选择适当的比例尺，使其在混凝土受压区边缘的应变值为εcu，然后，在此直角坐标系内绘出混凝土的应力-应变曲线，则该曲线即为受压区混凝土的应力图形（图4-9）。当混凝土的应力-应变曲线按图4-7所示曲线采取时，其受压区应力图形也将和图4-7所示曲线相同。

图4-9 受压区混凝土的应力图形

为了简化计算，受压区混凝土的曲线应力图形可以用一个等效的矩形应力图形来代替。由于在计算正截面受弯承载力时，只需知道受压区混凝土压应力合力的大小及其作用点位置，因此，等效矩形应力图形可按下列原则确定：保证压应力合力的大小和作用点位置不变。

分析表明，矩形应力图形的受压区高度x 和应力值fce可按下列公式确定（图4-10）。

图4-10 等效矩形应力图形的换算(www.xing528.com)

式中 xa——按截面应变保持平面的假定和规定的混凝土应力-应变曲线确定的受压区高度，简称为实际受压区高度；

x——等效矩形应力图形的换算受压区高度，简称受压区高度；

β1——受压区高度x 与实际受压区高度xa 的比值，当混凝土强度等级不超过C50时，β1 取为0.8；当混凝土强度等级为C80时，β1 取为0.74；其间按线性内插法确定；

fce——等效矩形应力图形的等效混凝土抗压强度；

α1——等效混凝土抗压强度与混凝土轴心抗压强度的比值，当混凝土强度不超过C50时，α1 取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，α1 取为0.94，其间按线性内插法确定。