混凝土结构课件(建工版).ppt

1、 概 述 受弯构件 正截面受弯承载力 和 斜截面受剪承载力 的计算中，钢筋强度的充分利用是建立在 可靠的 配筋构造基础上的； 配筋构造是计算模型和构件受力的 必要条件 （如 双筋梁，箍筋的构造要求是保证受压钢筋强度发 挥的必要条件）； 没有可靠的配筋构造，计算模型和构件受力就不 可能成立； 配筋构造与计算设计同等重要 。由于疏忽配筋构 造而造成工程事故的情况是很多的。 5.6保证斜截面受弯承载力的配筋构造 故切不可重计算，轻构造。 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 受弯构件斜截面构造要求 P130 （ 1） 正截面受弯承载力图（材料图）的概念 正截面受弯承载力图 按实际配置的纵向钢筋绘制的梁上各正截面所 能承受的弯矩图。反映了沿梁长正截面上材料的抗 力，故简称材料图。 材料图的做法 Mu斜 Vc Cc Ts Tv Tb Zsv Z sbbsvvsu ZTZTZTM 斜 ZTM su 正 一般情况下 正斜 uu MM 斜截面受弯承 载力总能满足 支座处纵筋 锚固不足 纵筋弯起、 切断不当 异常情况 需采取构 造措施 Mu正 Cc Ts Z 由前已知，梁内纵筋的配置是按设计弯矩图中弯矩最大的 控制截面确定的。为节约钢材，可根据设计弯矩图的变化将钢 筋弯起作受剪钢筋或截断。但钢筋的弯起和截断均应满足受弯 承载力的要求。 2、材料抵抗弯矩图 设计弯矩图 ：由荷载产生的反映受弯构件各截面计算弯矩的图 形。 M u 图 M 图 q 2 f 25 1 f 22 M 图 M max 2 f 25 1 f 22 抵抗弯矩图 ：根据梁的实际配筋画出的反映梁各正截面所能抵 抗弯矩大小的材料图形。 2 f 25 1 f 22 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 请看动画 各正截面抵抗弯矩的大小，可按实际配筋量用正截面 复核的办法来计算： ) 2 ( 1 0 bf Af hAfM c sy syu 每根钢筋所能承担的弯矩，可近似按其面积比来计算： s si uui A A MM Mui 第 i 根钢筋所能承担的弯矩； Asi 第 i 根钢筋的截面面积。 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 理论上讲，梁内钢筋在正截面不再需要其参加抵抗弯矩时， 便可弯起参加斜截面工作，以充分利用钢筋材料。弯起原则： Mu图包住 M图，满足受弯承载力的要求； 起弯点至充分利用点距离大于 0.5h0。 2 f 25 1 f 22 2 f 25 1 f 22 M u2 M u1 a b c c d d 0.5h0 钢筋的弯起 (10.2.8) 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 2 f 25 1 f 22 抵抗弯矩图的绘制 Mmax 1 2 3 4 2 f 25 1 f 22 用同一比例，绘梁纵剖面图、设计弯矩图 M，在 M图上叠 绘抵抗弯矩图 Mu, 再按每根钢筋 Asi承担的弯矩划分 Mui，每一小 块矩形代表 Asi承担的弯矩 Mui 。 ： 125 Mu ： 125 ： 122 号钢筋充分利用点 号钢筋理论断点 号钢筋充分利用点 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 考虑到斜裂缝出现的可能性，钢筋弯起时还应 满足斜截面 受弯承载力 的要求。斜裂缝出现后，会导致 - 截面处钢筋的 拉应力与斜裂缝顶端 - 截面位置的钢筋应力基本相同，如钢 筋全部伸入支座，则不会产生眼斜截面的受弯破坏。 I I II II h 0 /2 但如果部分钢筋过早弯起， 则可能会产生沿斜截面受弯承载 力不足的问题。 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 设 - 截面（钢筋充分利用截面）的设计弯矩为 M ，充分利 用的钢筋面积为 As，弯起钢筋的面积为 Asb。如果钢筋不弯起， 斜截面受弯承载力为： I I II II h 0 /2 zAfTzM sy I T M Iz M T 1 T b z z b a bsbysbsybb zAfzAAfzTzTM )(1 而钢筋弯起时，斜截 面受弯承载力为： 钢筋弯起后，为保证斜截面受弯承载力， 应满足： M MI即： zbz 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 I I II II h 0 /2 zAfTzM sy I T M Iz M T 1 T b z z b a bsbysbsyb zAfzAAfzTzTM )(1 c o ss in zaz b 05.0s in )c os1( hza 钢筋弯起后，为保证斜截面受弯承载力，应 满足： M MI即： zbz z a asin zsin 设弯起点到 - 截面的距离为 a，钢筋的弯 起角度为 ，由图可得 当弯起钢筋作为抗剪腹筋时 ，其间距 还应满足抗剪的构造要求，同时弯折终 点应有一直线段锚固长度，当直线段位 于受拉区时，直线段长度不小于 20d； 当直线段位于受压区时，直线段长度不 小于 10d（ 规范 10.2.7)。 当弯起钢筋不能同时满足正截面和斜 截面的承载力要求时，可单独设置仅作 为受剪的弯起钢筋， 但必须在集中荷载 或支座两侧均设置弯起钢筋， 这种弯起 钢筋称为 “ 鸭筋 ” 。 规范 10.2.13 50SSmax 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 弯起钢筋要求小结： 1、满足正截面受弯承载力要求 Mu图 M图 2、满足斜截面受弯承载力要求 弯起点至充分利用点距离 0.5h0 3、满足斜截面受剪承载力要求和构造要 求 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 一般原则 a. 受弯构件的纵向钢筋由控制截面处最大弯矩计算确定。 b. 根据设计弯矩图的变化，可以在弯矩较小的区段将一部分纵 筋截断。 c. 但在正弯矩区段，弯矩图变化比较平缓，同时钢筋应力随弯 矩变化产生的粘结应力，加上锚固钢筋所需要的粘结应力，因 此锚固长度很长，通常已基本接近支座，截断钢筋意义不大。 因此， 一般不在跨中受拉区将钢筋截断。 d. 对于连续梁、框架梁中间连续支座负弯矩区段的上部受拉钢 筋，可根据弯矩图的变化分批将钢筋截断。 e. 截断钢筋必须有足够的锚固长度， 但这里的锚固与钢筋在支 座或节点内的锚固受力情况不同， 因为要考虑斜裂缝对钢筋应 力的影响、弯剪共同作用的影响、弯矩图变化情况的影响、以 及梁顶部无支座压力的影响。 钢筋的截断 (10.2.3) 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 延伸长度 ld(development length) 钢筋截断点到计算最大负弯矩截面的距离 规范 10.2.3 。 a. V0.7ftbh0：当最大负弯矩较小时，钢筋可一次全部截断。 a点 为钢筋的充分利用 点 ; b点 为全部钢筋的不需 要点（理论断点） ; c点 为钢筋实际截断点 ; 由于 ab间还有一段弯矩变 化区，实际截断点 c到钢筋 充分利用点 a 的锚固长度 （即延伸长度 ld） 要求比基 本锚固长度 la大。 l c2 20d 1.2 l a a b c la的计算见： 规范 9.3.1 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 延伸长度 ld(development length) 钢筋截断点到计算最大负弯矩截面的距离。 a. V0.7ftbh0：当最大负弯矩较小时，钢筋可一次全部截断。 a点 为钢筋的充分利用 点 ; b点 为全部钢筋的不需 要点（理论断点） ; c点 为钢筋实际截断点 ; l c2 20d 1.2 l a a b c dl l l c a d 20 2.1 m a x 2 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 V 2d 3d 4d 5d 修正系数 0.9 0.8 0.75 0.7 当受拉钢筋采用并筋形式时，由于其表面积减小，计算其基 本锚固长度时应采用并筋的 等效直径 de（双并筋 de=1.4d，三并 筋 de=1.7d）； 当肋纹钢筋锚固区混凝土 保护层厚度大于 2d时，锚固长度可 乘以 保护层修正系数 ，但对位于构件顶面混凝土中的水平钢筋， 不进行保护层厚度修正。 受拉钢筋的最小锚固长度 ( mm ) 钢筋类型 光面 钢筋 带肋 钢筋 三面刻 痕钢丝 螺旋肋 钢丝 三股 钢绞线 七股 钢绞线 最小锚固长度 20 d 25 d 100 d 80 d 90 d 100 d 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 当 钢筋末端采用图示机械锚固措施时，锚固长度可乘以 机械 锚固修正系数 0.7。 (9.3.2) 受压钢筋锚固长度不宜小于受拉钢筋锚固长度的 0.7倍； (9.3.3) 当锚固钢筋在混凝土施工过程中易受扰动时（如滑模施工）， 锚固长度应乘以 施工扰动系数 1.1； (9.3.1) 除构造需要的锚固长度外，当受力钢筋的实际配筋面积大于其 设计计算面积时，锚固长度可乘以设计计算面积与实际配筋面积 比值的 配筋余量修正系数 ， 但不得小于最小锚固长度。承受动力 荷载和按抗震设计的结构，不考虑配筋余量修正系数。 (9.3.1) 135 5d D= 4d( 级钢筋 ) 5d( 级钢筋 ) 5d d d 5d d d 4d 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 锚固区箍筋要求 (9.3.2) 规范 规定在受力钢筋锚固长度范围内 箍筋 的直径 不小于 0.25d（或 0.25deq）， 箍筋间距不 大于 10d，采用机械锚固措施时不应大于 5d， 在锚固长度范围内箍筋的数量不少于三个。当 锚固钢筋的混凝土保护层厚度大于 5d（或 5de） 时，箍筋配置要求可放松。 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 支座处有横向压应力，使粘结作用得到改善。因此支 座处的锚固长度 las可比基本锚固长度 la减小。 光面钢筋末端应设置标准弯钩。当伸入支座的锚固 长度不符合要求时，可在钢筋端部加焊锚固钢板或将 钢筋焊接在梁端预埋件上。 当 V0.7ftbh0时 ， las5d 当 V0.7ftbh0时 ， 带肋钢筋 las12d 光面钢筋 las15d 简支支座锚固要求 对于板 ，一般剪力较小， 通常满足 V0.7ftbh0的条件。 且连续板的中间支座一般无 正弯矩，因此板的简支支座 和中间支座下部纵向受力钢 筋的锚固长度均取 las5d。 对于梁， (10.2.2) 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 当柱截面高度足够时，框架梁上部纵筋可用直线方 式伸入支座锚固，锚固长度不小于 la， 且应伸过柱中心 线不小于 5d。 当柱截面高度不足以布置直线钢筋时，应将梁上部 纵筋伸至节点外边并向下弯折， 但弯折前的水平投影 长度 lah0.4la，弯折后的垂直长度不应小于 15d。 梁柱边支座 l a 1 5d l a 0.7 l a 受拉钢筋 受压钢筋 0.4 (10.4.1) 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 下部纵筋伸入支座的锚固要求： 当计算中不利用其强度时，锚固长度可按 V0.7ftbh0时的简 支支座情况考虑； 当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，钢筋伸入支座的锚固 长度不应小于 la。若柱截面高度不够时，可将钢筋向上弯折， 弯折的构造要求与上部钢筋向下弯折情况相同； 梁柱边支座 l a 1 5d l a 0.7 l a 受拉钢筋 受压钢筋 0.4 (10.4.2) 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 当计算中充分利用钢筋的受压强度时，钢筋伸入支 座的锚固长度不应小于 0.7la。 梁柱边支座 l a 1 5d l a 0.7 l a 受拉钢筋 受压钢筋 0.4 (10.4.2) 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 梁柱 中间支座 la h h 0.4 la 0.4 la 15d 框架梁或连续梁的上部纵筋应贯穿中间节点或中间 支座； 框架梁或连续梁的下部纵筋在中间节点或中间支座 处应满足下列锚固要求： （ 见 规范 10.4.2条） 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 梁柱顶层端节点 1.5la 65%As 1.7la 12d 框架顶层端节点处钢筋的锚固，见 规范 10.4.4 条。 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 试验表明，影响搭接区段的 粘结强度 tu的因素与拔出试 验的粘结强度基本相同， 但 由于钢筋净间距的减小使劈 裂裂缝更早出现，粘结强度 降低 。因此 规范 规定。 当同一搭接范围受拉钢筋 搭接接头的百分率不超过 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 搭接接头的百分率超过 25% 时，搭接长度按下式计算， 但不小于 300mm。 ll =z la 钢筋的连接（搭接、机械连接、焊接） 钢筋的搭接 (9.4.3) 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数 25 50 100 1.2 1.4 1.6 z 纵筋搭接接头面积百分率（ %） 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互 错开。 钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为 1.3倍搭接长度， 凡搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均 属于同一连接区段 (9.4.3) 。 ll 1.3ll 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 锥螺纹钢筋连接 钢筋的机械连接 (9.4.6)； 9.4.7； 9.4.8 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 7.3 钢筋的锚固和搭接 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 挤压钢筋连接 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 钢筋的焊接 (9.4.8； 9.4.9； 9.4.10) 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 50 或 5 d 10 d d 箍筋的构造要求 形式和肢数： 箍筋通常有开口式和封闭式。一般均采用封闭式。有 单肢、双肢、多肢箍筋。 开 口 封 闭 双 肢 四 肢 50 或 5 d d 抗震 抗扭 10 d 10 d d 一般构件 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算