受弯构件斜截面承载力计算.ppt

5 受弯构件斜截面承载力计算,本章目录,5.1 斜裂缝的形成 5.2 无腹筋梁的受剪性能 5.3 有腹筋梁斜截面受剪性能 5.4 受弯构件斜截面受剪承载力计算 5.5 受弯构件纵向钢筋的构造要求 5.6 钢筋混凝土伸臂梁设计例题,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.1 斜裂缝的形成,研究对象：剪弯段，即AB段和CD段,1.斜裂缝的形成,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,主应力的作用方向与梁纵轴的夹角,主拉应力,M,V,主压应力,随荷载增加，梁内各点的主应力也随之增大，当 超过混凝土抗拉强 度时，梁的剪弯区段混凝土将开裂，裂缝方向垂直于主拉应力轨迹线方向，即沿主压应力轨迹线方向发展，形成斜裂缝。,斜裂缝的形成,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,各点主拉应力方向连成的曲线即为主拉应力轨迹线，如图5-2中实线；图中虚线则为主压应力轨迹线。主拉应力轨迹线与主压应力轨迹线是正交的。,点1： 位于形心轴处，正应力 为零，剪应力 最大， 和 与梁轴线成450夹角； 点2： 位于受压区内，由于压应力 的存在，主拉应力 减小，而主压应力 增大， 的方向与梁轴线的夹角大于450； 点3： 位于受拉区内，由于拉应力 的存在，主拉应力 增大，而主压应力 减小， 的方向与梁轴线的夹角小于450；,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,2.斜裂缝形式主要有两种：,仅有纵筋而未配置腹筋的梁称为,3. 腹筋,箍筋和弯起钢筋统称为腹筋。配置了箍筋、弯筋和纵筋的梁称为,有腹筋梁,无腹筋梁,a)弯剪斜裂缝,b）腹剪斜裂缝,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.2 无腹筋梁的受剪性能,5.2.1斜裂缝出现后无腹筋梁的应力状态,脱离体上的作用：,1.斜裂缝上部残留截面剪压区混凝土承担的剪力,2.斜裂缝间混凝土发生相对错动产生的骨料咬合作用,3.纵向受拉钢筋的销栓作用,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,斜裂缝出现后梁中应力变化,整个混凝土截面承担剪力V 剪压区混凝土承担，剪应力明显增大；,由于纵筋拉力突然增大，纵筋在支座处的锚固要求应更高，此外，纵筋的销栓作用会使纵筋周围的混凝土产生撕裂裂缝，削弱了混凝土对纵筋的锚固作用；,支座附近临界斜裂缝起点截面处纵筋的拉应力显著增大,梁传力机制 拉杆拱传力机制。,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.2.2无腹筋梁的受剪破坏形态,1.剪跨比,2.无腹筋梁的受剪破坏形态,1） 斜压破坏( ）,2）剪压破坏( ）,3）斜拉破坏（ ）,三种均属于脆性破坏，斜拉破坏为受拉脆性破坏，脆性性质最显著；斜压破坏为受压脆性破坏。,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.2.3影响无腹筋梁受剪承载力的因素,无腹筋梁的抗剪承载力随着 的增大而很快降低,但当剪跨比超过3后，剪跨比对梁的抗剪承载力影响不明显。,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,斜拉破坏取决于混凝土的抗拉强度， 剪压破坏也基本取决于混凝土的抗拉强度 斜压破坏取决于混凝土的抗压强度 试验表明，无腹筋梁Vc随fcu的提高而提高，但不成线性增长。无腹筋梁的受Vc与ft近似成正比例。,受剪承载力随纵筋配筋率的增大而有所提高。,2混凝土强度fcu,3纵筋配筋率,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,4. 尺寸效应,在其他条件相同情况下，梁的高度越大，相对抗剪承载力越低。,试验结果表明，对于截面高度 的梁，应考虑尺寸效应对梁受承载力的影响，降低系数约为,对于高度较大的梁，配置梁腹纵筋,可控制斜裂缝的发展，尺寸效应的影响减小。,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,T形、工形截面，斜拉破坏和剪压破坏的受剪承载力比相同梁宽的矩形截面大约提高20 %。,5. 截面形状,6. 其他,5.2.4无腹筋梁的受剪承载力,经验计算公式,反映剪跨比的影响 均布：0.7 集中：1.75/(l+1.0),反映纵筋配筋率的影响， 取 时，取1.5； 时，取 3.0%,反映截面尺寸的影响， 800mmh 1000mm,对钢筋混凝土板：,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.3有腹筋梁的斜截面受剪性能,5.3.1斜裂缝出现后有腹筋梁的应力状态,1. 箍筋的作用,与斜裂缝相交的腹筋中的应力增大，增强了梁剪力的传递能力；,箍筋可增加斜裂缝顶端混凝土剪压区面积，使 增大,箍筋可提高斜裂缝间骨料咬合作用，使 增加,箍筋可增强纵筋销栓作用,箍筋参与斜截面抗弯,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,2. 斜截面受剪模型,斜裂缝间混凝土拱体为斜压腹杆，箍筋的作用为竖向拉杆，临界斜裂缝上部及受压区混凝土拱体I相当于受压弦轩，纵筋相当于下弦拉杆。 箍筋可将混凝土拱体传来的内力悬吊到受压弦杆，增加了混凝土拱体传递受压的作用，此外，斜裂缝间的混凝土骨料咬合作用，通过拱作用直接将内力传递到支座。,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.3.2 有腹筋梁的受剪破坏形态,1.配筋率,配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积,梁的宽度,沿构件长度方向的箍筋间距,2.三种破坏形态,(1) 斜压破坏,过小，或 虽较大但 太大,箍筋未屈服，而斜裂缝间的混凝土斜压杆被压碎,受剪承载力取决于混凝土的抗压强度和截面尺寸,(2) 剪压破坏,适中， 适量,箍筋先屈服，然后剪压区的混凝土被压碎,受剪承载力取决于混凝土的复合受力强度和配箍率。,(3) 斜拉破坏,3，,太小,斜裂缝一出现，箍筋应力就屈服,受剪承载力取决于混凝土的受拉强度。,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,两点基本假定,1. 梁发生剪压破坏时，斜截面受剪承载力 由三部分组成,2.假定有腹筋梁发生剪压破坏时，与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋的拉应力均达到其抗拉屈服强度,一般取4560,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,1. 仅配置箍筋时,(1)对一般受弯构件,(2)对集中荷载作用下（包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力的75%以上的情况）的独立梁,fyv= fy 360N/mm2,注意：,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,2. 同时配置箍筋和弯起钢筋,(1) 对一般受弯构件,(2) 对集中荷载作用下（包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力的75%以上的情况）的独立梁,公式虽然采用了混凝土、箍筋和弯起钢筋抗剪承载力叠加的形式，但公式是综合反映了配置腹筋后构件的受剪承载力。,注意,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.4.2 适用条件,1.截面限制条件,当,按线性内插法确定,高强混凝土的强度折减系数,截面的腹板高度,2.最小配箍率,为防止配箍率过小而发生斜拉破坏，规范规定当V acv ft bh0时，配箍率rsv应满足：,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,3.构造配箍要求,构造配箍筋的条件应控制最大箍筋间距 和箍筋的最小直径,表5-2 梁中箍筋最大间距,（mm）,表5-3 梁中箍筋最小直径,一般 ：,集中荷载作用下的独立梁：,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.4.3计算方法,1.受剪计算截面,(1)支座边缘处截面,1-1,(2)截面尺寸或腹板宽度变化处截面,(3)箍筋直径或间距变化处截面,(4)弯起钢筋弯起点处截面,2-2,3-3,4-4,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,2.仅配箍筋梁的设计,(1) 计算控制截面剪力设计值,(2)验算截面限制条件：,否则，应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级,(3)验算是否需要计算配箍筋：,不需要按计算配箍筋，仅需按表5.2最大箍筋间距，表5.3最小箍筋直径的要求配置箍筋,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,当 则需计算配箍：,对一般受弯构件,对集中荷载作用下的独立梁,（4）根据,值确定箍筋肢数、直径和间距，并满足构造要求。,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,例题5-1,图5-18 例5-1图,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,3.配置箍筋同时又配弯起钢筋的设计,据经验和构造要求配置箍筋，确定 ，对 部分,方法一,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,方法二：,据受弯正截面承载力的计算要求，先据纵筋确定弯起钢筋面积，再计算所需箍筋,对一般受弯构件,对集中荷载作用下的独立梁,并满足构造要求,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,例题5.2,例5-2图,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.5 受弯构件纵向钢筋的构造要求,按受弯构件正截面计算所得实际截面尺寸、纵向受力钢筋配置情况，并沿构件轴线方向绘出的各截面 图。,5.5.1. 抵抗弯矩图,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.5.2.纵向受力钢筋的弯起,总抵抗弯矩,每根钢筋的抵抗弯矩,将图5-22梁中的1 22钢筋在支座附近弯起,a点为号和号钢筋的强度充分利用点。,b点也称为号钢筋的不需要点（或理论断点）。,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,纵筋弯起应满足,1. 保证正截面受弯承载力,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,2. 保证斜截面的抗弯承载力,弯起点到该钢筋的充分利用点间的距离应不小于0.5h0,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,3. 保证斜截面受剪的构造要求,图5-26 单独设置的抗剪钢筋 (a) 吊筋和鸭筋 (b)浮筋,弯起钢筋直线段的锚固,弯起筋的间距要求,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.5.3纵向受力钢筋的截断,一般纵筋的截断位置应同时满足：,1）理论断点向外延伸一定距离,2）强度充分利用点向外延伸一定距离,3）应根据截面剪力的大小考虑实际截断点,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.5.4受力钢筋的锚固和搭接,1.纵向受力钢筋在支座的锚固,（1）简支支座内锚固,对于板,对于梁,光圆钢筋锚固长度的末端均应设置标准弯钩,光圆钢筋端部标准弯钩,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,在纵向钢筋锚固长度范围内，应配置至少两个箍筋，箍筋直径,5-31 承受弯矩的框架边支座锚固,一般情况下，伸入梁支座范围内的钢筋不应少于两根，对于梁宽b100mm的小梁可为1根。伸入支座的纵筋面积应满足,（2）框架梁边支座内锚固,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,当计算中不利用该钢筋的强度时，其伸入节点或支座的锚固长度按V 0.7ftbh0时简支梁支座锚固长度las取值（对带肋钢筋不小于12d，对光面钢筋不小于15d），如图5-31(a)；,当计算中充分利用该钢筋的抗拉强度时，钢筋的锚固方式及长度应与上部钢筋的规定相同；,当计算中充分利用钢筋的抗压强度时，钢筋应按受压钢筋锚固在中间节点或中间支座内，其直线锚固长度不应小于0.7la，如5-31(b)。,框架梁下部纵向钢筋,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,（3）中间支座内锚固,图5-32 钢筋在中间支座内的锚固,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,2.纵筋的连接 当钢筋长度不够需要接头时，可采用绑扎搭接、机械连接或焊接。钢筋搭接位置应设置在受力较小处，且同一根钢筋上宜少设接头。在结构关键受力部位，纵向受力钢筋不宜设置连接接头。 绑扎搭接宜用于受拉钢筋直径不大于25mm以及受压钢筋直径不大于28mm的连接；机械连接宜用于直径不小于16mm受力钢筋的连接；焊接宜用于直径不大于28mm受力钢筋的连接。 在同一搭接范围内受拉钢筋搭接接头面积百分率不超过25时，搭接长度为相应基本锚固长度的1.2倍。当同一搭接范围受拉钢筋搭接接头面积百分率超过25时，搭接长度按下式计算，但不小于300mm：,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,目录 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6,5.6 钢筋混凝土伸臂梁设计例题,