建筑结构第四章-钢筋混凝土受弯构件(2课件

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二、双筋矩形截面二、双筋矩形截面 Doubly Reinforced Section 双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。A sA s受压钢筋A s1一般来说采用双筋是不经济的,工程中通常仅在以下情况下采一般来说采用双筋是不经济的,工程中通常仅在以下情况下采用:用:当截面尺寸和材料强度受建筑使用和施工条件(或整个工当截面尺寸和材料强度受建筑使用和施工条件(或整个工程)限制而不能增加,而计算又不满足适筋截面条件时,可采程)限制而不能增加,而计算又不满足适筋截面条件时,可采用双筋截面,即在受压区配置钢筋以补充混凝土受压能力的不用双筋截面,即在受压区配置钢筋以补充混凝土受压能力的不足。足。另一方面,由于荷载有多种组合情况,在某一组合情况下另一方面,由于荷载有多种组合情况,在某一组合情况下截面承受正弯矩,另一种组合情况下承受负弯矩,这时也出现截面承受正弯矩,另一种组合情况下承受负弯矩,这时也出现双筋截面。双筋截面。此外,由于受压钢筋可以提高截面的延性,因此,在抗震此外,由于受压钢筋可以提高截面的延性,因此,在抗震结构中要求框架梁必须配置一定比例的受压钢筋。结构中要求框架梁必须配置一定比例的受压钢筋。2 受压钢筋强度的利用受压钢筋强度的利用配置受压钢筋后,为防止受压钢筋压曲而导致受压区混凝配置受压钢筋后,为防止受压钢筋压曲而导致受压区混凝土保护层过早崩落影响承载力,必须配置土保护层过早崩落影响承载力,必须配置封闭箍筋封闭箍筋。当受压钢筋多于当受压钢筋多于3根时,应设复合箍筋。根时,应设复合箍筋。3 双筋截面在满足构造要求的条件下,截面达到双筋截面在满足构造要求的条件下,截面达到Mu的标的标志仍然是志仍然是受压边缘混凝土达到受压边缘混凝土达到e ecu。在受压边缘混凝土应变达到在受压边缘混凝土应变达到e ecu前,如受拉钢筋先屈服,前,如受拉钢筋先屈服,则其破坏形态与适筋梁类似,具有较大延性。则其破坏形态与适筋梁类似,具有较大延性。在截面受弯承载力计算时,受压区混凝土的应力仍可在截面受弯承载力计算时,受压区混凝土的应力仍可按等效矩形应力图方法考虑。按等效矩形应力图方法考虑。4当相对受压区高度当相对受压区高度x x x xb时,截面受力的平衡方程为,时,截面受力的平衡方程为,5基本公式基本公式6基本公式基本公式单筋部分As2纯钢筋部分As178单筋部分纯钢筋部分受压钢筋与其余部分受拉钢筋受压钢筋与其余部分受拉钢筋As1组成的组成的“纯钢筋截面纯钢筋截面”的的受弯承载力与混凝土无关受弯承载力与混凝土无关。因此截面破坏形态不受因此截面破坏形态不受As1配筋量的影响,理论上这部分配配筋量的影响,理论上这部分配筋可以很大,如形成钢骨混凝土构件。筋可以很大,如形成钢骨混凝土构件。基本公式基本公式基本公式9适用条件防止超筋破坏受压区钢筋屈服防止少筋破坏一般均能满足10对于对于情况情况由于受压钢筋离中和轴由于受压钢筋离中和轴太近,太近,受压钢筋的应变受压钢筋的应变 很小很小 ,受压钢筋应力,受压钢筋应力达不到达不到 ,截面破坏是,截面破坏是由于受拉钢筋应力达到由于受拉钢筋应力达到 引起的。对这种情况,引起的。对这种情况,在计算中假设受压钢筋在计算中假设受压钢筋合力与受压混凝土合力合力与受压混凝土合力作用点相同,按作用点相同,按 求出受拉钢筋面求出受拉钢筋面积。积。11截面设计截面设计已知:已知:弯矩设计值弯矩设计值M,截面,截面b、h、a和和a,材料强度,材料强度fy、fy、fc求:求:截面配筋截面配筋未知数:未知数:x、As、As基本公式:基本公式:两个YN按按单单筋筋计计算算取取12已知:已知:M,b、h、a、a,fy、fy、fc、As求:求:As未知数:未知数:x、As N按As未知重算 2as/h0计算x、YN判断1判断213 截面复核截面复核已知:已知:b、h、a、a、As、As、fy、fy、fc求:求:未知数:未知数:受压区高度受压区高度 x 和受弯承载力和受弯承载力Mu两个未知数,有唯一解。两个未知数,有唯一解。问题:问题:当当x x x xb时,时,Mu=?(取取 计算承载力计算承载力)当当x2as时,时,Mu=?(可偏于安全的按下式计算)可偏于安全的按下式计算)141.1.挖去受拉区混凝土,形成挖去受拉区混凝土,形成T T形截面形截面,对受弯承载力没影响。,对受弯承载力没影响。2.2.可以节省混凝土,减轻自重。可以节省混凝土,减轻自重。3.3.受拉钢筋较多,可将截面底部适当增大,形成工形截面。受拉钢筋较多,可将截面底部适当增大,形成工形截面。工形截面的受弯承载力的计算与工形截面的受弯承载力的计算与T T形截面相同。形截面相同。三、T形截面15翼板:截面突出的部分;梁肋翼板:截面突出的部分;梁肋(梁腹梁腹):):宽度为宽度为b b的部分的部分承受正弯矩时:梁截面上部受压,即翼缘参与工作成为梁截面的有效部分。承受正弯矩时:梁截面上部受压,即翼缘参与工作成为梁截面的有效部分。在这种情况下,即翼板位于受压区的在这种情况下,即翼板位于受压区的T T形梁截面称为形梁截面称为T T形截面;形截面;当受负弯矩时:位于梁上部的混凝土受拉后开裂,这时梁的有效截面是肋当受负弯矩时:位于梁上部的混凝土受拉后开裂,这时梁的有效截面是肋宽为宽为b b、梁高为、梁高为h h的矩形截面。的矩形截面。因此,判断一个截面在计算时是否属于因此,判断一个截面在计算时是否属于T T形截面,不是看截面形状,关键是形截面,不是看截面形状,关键是看翼缘板是否参加抗压作用。看翼缘板是否参加抗压作用。16 受压翼缘越大,对截面受弯越有受压翼缘越大,对截面受弯越有利(利(x减小,内力臂增大)减小,内力臂增大)但试验和理论分析均表明,整个但试验和理论分析均表明,整个受压翼缘混凝土的压应力增长并不受压翼缘混凝土的压应力增长并不是同步的。是同步的。翼缘处的压应力与腹板处受压翼缘处的压应力与腹板处受压区压应力相比,存在区压应力相比,存在滞后现象滞后现象,随距腹板距离越远,滞后程度随距腹板距离越远,滞后程度越大,受压翼缘压应力的分布是越大,受压翼缘压应力的分布是不均匀的。不均匀的。17 计算上为简化采计算上为简化采有效翼缘宽有效翼缘宽度度bf,即认为在即认为在bf范围内压应力为均范围内压应力为均匀分布,匀分布,bf范围以外部分的翼缘范围以外部分的翼缘则不考虑。则不考虑。有效翼缘宽度也称为翼缘计有效翼缘宽度也称为翼缘计算宽度算宽度 它与翼缘厚度它与翼缘厚度hf 、梁的宽度、梁的宽度b0 0、受力情况、受力情况(单独梁、整浇肋形单独梁、整浇肋形楼盖梁楼盖梁)等因素有关。等因素有关。1819计算时,取各项中的最小值。计算时,取各项中的最小值。20第一类第一类T形截面形截面第二类第二类T形截面形截面界限情况界限情况一般情况下,一般情况下,T型截面均为单筋截面。型截面均为单筋截面。21第一类第一类T T形截面形截面计算公式与宽度等于计算公式与宽度等于bf的矩形截面相同的矩形截面相同为防止超筋脆性破坏,相对受压区高度应满足为防止超筋脆性破坏,相对受压区高度应满足x x x xb。对第。对第一类一类T形截面,该适用条件一般能满足,不必验算。形截面,该适用条件一般能满足,不必验算。为防止少筋脆性破坏,受拉钢筋面积应满足为防止少筋脆性破坏,受拉钢筋面积应满足Asr rminbh,b为为T形截面的腹板宽度。形截面的腹板宽度。22第二类第二类T T形截面形截面=+23xfyAsMuh0fcdAsh0bfbhfasfyAs1Mu1xh0fcdAs1h0basxfyAs2h0As2(bf-b)/2bhfas(bf-b)/2hfMfuh0fcd第二类第二类T T形截面形截面(真真T T形形):和双筋矩形截面类似:和双筋矩形截面类似基本公式基本公式适用条件适用条件一般能满足24=+第二类第二类T T形截面形截面为防止超筋脆性破坏,单筋部分应满足:为防止超筋脆性破坏,单筋部分应满足:为为防止少筋脆性破坏,截面总配筋面积应满足:防止少筋脆性破坏,截面总配筋面积应满足:Asr rminbh。对于第二类对于第二类T形截面,该条件一般能满足。形截面,该条件一般能满足。25截面设计截面设计已知控制截面上的弯矩计算值,材料和截面尺寸,要求确定钢筋数量、选择规格及进行钢筋布置。截面复核截面复核已知截面尺寸、材料筋在截面上的分布,要求计算截面的承载力Mu或复核控制截面承受某个弯矩计算值M是否安全。26进行截面设计时:进行截面设计时:Y,第一类,第一类T型截面型截面N,第二类,第二类T型截面型截面进行截面校核时:进行截面校核时:Y,第一类,第一类T型截面型截面N,第二类,第二类T型截面型截面27小结1.混凝土受弯构件破坏:正截面破坏和斜截面破坏。2.纵向受拉钢筋配筋率对混凝土受弯构件正截面弯曲破坏特征影响大。根据配筋率不同,适筋破坏延性破坏 超筋破坏脆性破坏,少筋破坏脆性破坏3.适筋梁的整个受力过程按其特点和应力状态分为三个阶段I:弹性受力阶段,未出现裂缝 Ia:构件抗裂要求的控制阶段;II:带裂缝工作阶段,正常使用阶段计算构件的挠度和裂缝宽度;III:破坏阶段,IIIa:正截面受弯承载力极限状态。4.受弯构件正截面承载力计算采用3个基本假定,确定正截面应力图形和两个基本计算公式(水平力,截面的弯距)。矩形和T形截面。28小结5.受弯构件中受拉钢筋的最小配筋率按全截面面积扣除位于处于受压区(bf-bf)hf计算。最大配筋率根据b求得。6.构造要求,混凝土保护层,钢筋的净距等。29正截面受力重点正截面受力重点1 了解配筋率对受弯构件破坏特征之影响,以及适筋受弯构件在各个阶段的受力特点2 掌握单筋截面,双筋截面和T型截面承载力计算方法3 熟悉受弯构件正截面构造要求30第五节第五节 受弯构件剪弯段的受受弯构件剪弯段的受力特点及斜截面受剪破坏力特点及斜截面受剪破坏31受弯构件在荷载作用下,同受弯构件在荷载作用下,同时产生弯矩和剪力;时产生弯矩和剪力;在弯矩区段,产生正截面受在弯矩区段,产生正截面受弯破坏;弯破坏;弯矩和剪力同时存在区段称弯矩和剪力同时存在区段称为剪弯段。在剪弯段会产生斜为剪弯段。在剪弯段会产生斜截面受剪破坏。截面受剪破坏。弯筋箍筋PPs纵筋斜截面破坏正截面破坏受弯破坏:M最大且与梁轴线垂直的截面。受剪破坏:M,V都很大的截面。破坏形式正截面破坏斜截面破坏32设计原则:设计原则:强柱弱梁,强柱弱梁,强剪弱弯强剪弱弯 “强柱弱梁,强剪弱弯强柱弱梁,强剪弱弯”是一个从结构抗震设计角度提出的是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念。一个结构概念。强柱弱梁:强柱弱梁:就是柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破就是柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全-可可能会整体倒塌,后果严重!所以要保证柱子更能会整体倒塌,后果严重!所以要保证柱子更“相对相对”安安全,故要全,故要“强柱弱梁强柱弱梁”;强剪弱弯:强剪弱弯:“弯曲破坏弯曲破坏”是延性破坏,是有预兆的是延性破坏,是有预兆的-如开裂如开裂或下挠等,而或下挠等,而“剪切破坏剪切破坏”是一种脆性的破坏,没有预兆是一种脆性的破坏,没有预兆的,舜时发生,没有防范,所以要避免发生剪切破坏!的,舜时发生,没有防范,所以要避免发生剪切破坏!这就是设计时要结构达到这就是设计时要结构达到“强柱弱梁,强剪弱弯强柱弱梁,强剪弱弯”这个目标。这个目标。人为的控制不利的、更危险的破坏发生!人为的控制不利的、更危险的破坏发生!33主压应力迹线主压应力迹线主拉应力迹线主拉应力迹线与正截面相比,斜截面破坏普遍带有脆性性质。与正截面相比,斜截面破坏普遍带有脆性性质。tp减小cp增大34弯剪裂缝弯剪裂缝腹剪裂缝腹剪裂缝弯起钢筋弯起钢筋架立筋架立筋箍筋箍筋纵筋纵筋钢筋骨架钢筋骨架弯起钢筋弯起钢筋箍筋箍筋腹筋腹筋35p斜裂缝主要有两类:斜裂缝主要有两类:弯剪裂缝和腹剪裂缝弯剪裂缝和腹剪裂缝。p在剪弯区段可能首先出现一些较短的垂直裂缝,然后在剪弯区段可能首先出现一些较短的垂直裂缝,然后延伸成斜裂缝,向集中荷载作用点发展,这种由垂直延伸成斜裂缝,向集中荷载作用点发展,这种由垂直裂缝引伸而成的斜裂缝的总体,称为裂缝引伸而成的斜裂缝的总体,称为弯剪裂缝弯剪裂缝。这种。这种裂缝上细下宽。裂缝上细下宽。p拉应变达到混凝土的极限拉应变值时,混凝土开裂,拉应变达到混凝土的极限拉应变值时,混凝土开裂,沿主压应力迹线产生腹部的斜裂缝,称为腹剪斜裂缝。沿主压应力迹线产生腹部的斜裂缝,称为腹剪斜裂缝。腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝中间宽两头细,呈枣核形,常见于薄腹梁中间宽两头细,呈枣核形,常见于薄腹梁中。中。36一、斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化一、斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化外荷载在斜截面外荷载在斜截面BABA上引上引起的弯矩为起的弯矩为 ,剪,剪力为力为 。37斜裂缝出现后以剪压破坏为例以剪压破坏为例(相对于斜压破坏和斜拉破坏,它更能给人以破坏预告)B:裂缝起裂点;A:斜裂缝端点AA:剪压区MAMBVAVcDcVdViTsaABA荷载作用:弯矩MA和剪力VA抗力作用:斜裂缝上端混凝土残余面上AA的压力Dc和剪力Vc;纵向钢筋的拉力;Ts斜裂缝两侧的混凝土发生相对错动产生的骨料咬合力Sa(aggregate interlock force);因斜裂缝两边有相对的上、下错动而使钢筋受到一定的剪力,称为纵筋的销栓作用Vd(dowel action)。38一、斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化一、斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化斜裂缝发生前后梁内应力状态的斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化变化1.1.在斜裂缝出现前,梁的整个在斜裂缝出现前,梁的整个混凝土截面均能抵抗外荷载产混凝土截面均能抵抗外荷载产生的剪力。斜裂缝出现后,生的剪力。斜裂缝出现后,受受剪面积的减小使受压区混凝土剪面积的减小使受压区混凝土剪应力增大剪应力增大(剪压区剪压区)39一、斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化一、斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化斜裂缝发生前后梁内应力状态的斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化变化2.2.在斜裂缝出现前,各截面纵在斜裂缝出现前,各截面纵向钢筋的拉力向钢筋的拉力T T的变化规律基的变化规律基本上和弯矩图一致。斜裂缝出本上和弯矩图一致。斜裂缝出现后,穿过斜裂缝的钢筋应力现后,穿过斜裂缝的钢筋应力突然增大。突然增大。40一、斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化一、斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化斜裂缝发生前后梁内应力状态的斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化变化3 3.由于纵筋拉力的突增,斜裂由于纵筋拉力的突增,斜裂缝更向上开展,使受压区混凝缝更向上开展,使受压区混凝土面积进一步缩小。使受压区土面积进一步缩小。使受压区混凝土的压应力更进一步上升。混凝土的压应力更进一步上升。41一、斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化一、斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化斜裂缝发生前后梁内应力状态的斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化变化4 4.由于销栓力的作用,混凝土由于销栓力的作用,混凝土沿纵向钢筋还受到撕裂力。沿纵向钢筋还受到撕裂力。如果构件能适应上述应力变化,如果构件能适应上述应力变化,就能在斜裂缝出现后重新建立平就能在斜裂缝出现后重新建立平衡,否则构件会立即破坏。衡,否则构件会立即破坏。42腹筋的作用腹筋的作用与斜裂缝相交的腹筋本身能与斜裂缝相交的腹筋本身能承担很大一部分剪力;承担很大一部分剪力;腹筋能阻止斜裂缝开展过宽,腹筋能阻止斜裂缝开展过宽,延缓斜裂缝向上伸展,保留延缓斜裂缝向上伸展,保留了更大的混凝土余留截面,了更大的混凝土余留截面,从而提高了混凝土的受剪承从而提高了混凝土的受剪承载力载力 。43腹筋的作用腹筋的作用3.3.腹筋能有效地减小斜裂缝腹筋能有效地减小斜裂缝的开展宽度,提高了斜截的开展宽度,提高了斜截面的骨料咬合力。面的骨料咬合力。4.4.箍筋可限制纵向钢筋的竖箍筋可限制纵向钢筋的竖向位移,有效地阻止混凝向位移,有效地阻止混凝土沿纵筋的撕裂,从而提土沿纵筋的撕裂,从而提高了纵筋的高了纵筋的“销栓作用销栓作用”。44(一)剪跨比(一)剪跨比h0a集中荷载集中荷载二、斜截面受剪破坏形态二、斜截面受剪破坏形态M=F aV=F A=M/V发生剪压破坏,弯剪区段受拉区先出现垂直裂缝,沿竖向延伸一小段后斜向延伸形成斜裂缝,又产生一条贯穿的较宽的主斜裂缝,称临界斜裂缝临界斜裂缝。45二、斜截面受剪破坏形态二、斜截面受剪破坏形态(一)斜拉破坏(一)斜拉破坏 剪跨比较大且箍筋配置过少;剪跨比较大且箍筋配置过少;斜裂缝一出现就很快形成临界斜裂缝,并迅速向上斜裂缝一出现就很快形成临界斜裂缝,并迅速向上延伸到梁顶的集中荷载作用点处,直至将整个截面延伸到梁顶的集中荷载作用点处,直至将整个截面裂通,整个构件被斜拉为两部分而破坏。裂通,整个构件被斜拉为两部分而破坏。临界斜裂缝临界斜裂缝46(一)斜拉破坏(一)斜拉破坏 破坏特点是整个破坏过程急速而突然,破坏荷载较斜破坏特点是整个破坏过程急速而突然,破坏荷载较斜裂缝形成时的荷载增加不多。裂缝形成时的荷载增加不多。斜拉破坏的原因是由于混凝土余留截面上剪应力的上斜拉破坏的原因是由于混凝土余留截面上剪应力的上升,使截面上主拉力超过了混凝土的抗拉强度。升,使截面上主拉力超过了混凝土的抗拉强度。二、斜截面受剪破坏形态二、斜截面受剪破坏形态47(二)剪压破坏(二)剪压破坏 剪跨比适中或配箍量适当;剪跨比适中或配箍量适当;斜裂缝中某一条形成临界斜裂缝。这条临界斜裂缝虽斜裂缝中某一条形成临界斜裂缝。这条临界斜裂缝虽向斜上方伸展,但仍能保留一定的压区混凝土截面不通向斜上方伸展,但仍能保留一定的压区混凝土截面不通裂,直到斜裂缝顶端的混凝土在剪应力和压应力共同作裂,直到斜裂缝顶端的混凝土在剪应力和压应力共同作用下被压碎而破坏。用下被压碎而破坏。二、斜截面受剪破坏形态二、斜截面受剪破坏形态48(二)剪压破坏(二)剪压破坏 破坏特点是破坏过程比斜拉破坏缓慢些,破坏时的荷破坏特点是破坏过程比斜拉破坏缓慢些,破坏时的荷载明显高于斜裂缝出现时的荷载。载明显高于斜裂缝出现时的荷载。剪压破坏的原因是由于混凝土余留截面上的主压应力剪压破坏的原因是由于混凝土余留截面上的主压应力超过了混凝土在压力和剪力共同作用下的抗压强度。超过了混凝土在压力和剪力共同作用下的抗压强度。二、斜截面受剪破坏形态二、斜截面受剪破坏形态49(三)斜压破坏(三)斜压破坏 剪跨比很小或腹板宽度很窄;剪跨比很小或腹板宽度很窄;在靠近支座的梁腹部首先出现若干根大体平行的斜裂在靠近支座的梁腹部首先出现若干根大体平行的斜裂缝,将梁腹部分割成几个倾斜的受压柱体。随着荷载的缝,将梁腹部分割成几个倾斜的受压柱体。随着荷载的增大,过大的主压应力将梁腹混凝土压碎。增大,过大的主压应力将梁腹混凝土压碎。二、斜截面受剪破坏形态二、斜截面受剪破坏形态50(1 1)斜拉破坏的承载力取决于混凝土的抗拉强度;斜拉破坏的承载力取决于混凝土的抗拉强度;剪压破坏的承载力取决于混凝土的剪压强度;剪压破坏的承载力取决于混凝土的剪压强度;斜压破坏的承载力取决于混凝土的抗压强度;斜压破坏的承载力取决于混凝土的抗压强度;三种破坏形态均取决于混凝土的强度,故斜截面破坏三种破坏形态均取决于混凝土的强度,故斜截面破坏的性质为脆性破坏;的性质为脆性破坏;(2 2)就承载力而言,三种破坏形态承载力之间的)就承载力而言,三种破坏形态承载力之间的关系为:关系为:斜压斜压 剪压剪压 斜拉斜拉51无腹筋梁的受剪破坏都是无腹筋梁的受剪破坏都是脆性脆性的的 1.斜拉破坏斜拉破坏为受拉脆性破坏,脆性性受拉脆性破坏,脆性性 质最最为显著;著;2.斜斜压破坏破坏为受受压脆性破坏;脆性破坏;3.剪剪压破坏界于受拉和受破坏界于受拉和受压脆性破坏脆性破坏 之之间。52三、影响斜截面破坏承载力的主要因素三、影响斜截面破坏承载力的主要因素(一)剪跨比(一)剪跨比h0a集中荷载集中荷载53影响影响荷载传递机构荷载传递机构,从而直接影响到梁中的从而直接影响到梁中的应力状态应力状态 剪跨比剪跨比l l大,荷载主大,荷载主要依靠拉应力传递到支要依靠拉应力传递到支座座 剪跨比剪跨比l l小,荷载主小,荷载主要依靠压应力传递到支要依靠压应力传递到支座座54混凝土强度反映出混凝土的抗压强度和抗拉强度。因此,混凝土强度反映出混凝土的抗压强度和抗拉强度。因此,直接影响余留截面抵抗主拉应力和主压应力的能力。直接影响余留截面抵抗主拉应力和主压应力的能力。试验表明,随着混凝土强度的提高,抗剪承载力试验表明,随着混凝土强度的提高,抗剪承载力V Vu u与混凝与混凝土强度近似成正比。土强度近似成正比。无腹筋梁的受剪破坏均是由于混凝土达到复合应力状态下无腹筋梁的受剪破坏均是由于混凝土达到复合应力状态下的强度而发生的。随混凝土强度的提高,抗剪承载力随混凝的强度而发生的。随混凝土强度的提高,抗剪承载力随混凝土强度增加而提高的程度减小。土强度增加而提高的程度减小。(二)混凝土强度(二)混凝土强度55(二)混凝土强度(二)混凝土强度56(三)箍筋配筋率(三)箍筋配筋率配有适量箍筋的量,其斜截面抗剪配有适量箍筋的量,其斜截面抗剪承载力随配箍率和箍筋强度的增大而提高。承载力随配箍率和箍筋强度的增大而提高。(四)纵筋配筋率(四)纵筋配筋率纵筋配筋率越大,受压区面积越大,纵筋配筋率越大,受压区面积越大,受剪面积也越大,并使纵筋的销栓作用也增加。同时,增受剪面积也越大,并使纵筋的销栓作用也增加。同时,增大纵筋面积还可限制斜裂缝的开展,增加斜裂缝间的骨料大纵筋面积还可限制斜裂缝的开展,增加斜裂缝间的骨料咬合力作用。咬合力作用。(五)截面形状(五)截面形状T T形截面有受压翼缘,增加了剪压区的形截面有受压翼缘,增加了剪压区的面积,对斜拉破坏和剪压破坏的受剪承载力有提高(面积,对斜拉破坏和剪压破坏的受剪承载力有提高(20%20%),),但对斜压破坏的受剪承载力并没有提高。但对斜压破坏的受剪承载力并没有提高。57二、二、有腹筋梁斜截面受剪承载力计算有腹筋梁斜截面受剪承载力计算58三、有腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式三、有腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式在进行斜截面受剪承载力设计时,与正截在进行斜截面受剪承载力设计时,与正截面承载力设计相似,用配置一定的腹筋来防面承载力设计相似,用配置一定的腹筋来防止止斜拉破坏斜拉破坏 及采用截面限制条件的方法来及采用截面限制条件的方法来防止防止斜压破坏斜压破坏,而对主要的,而对主要的剪压破坏剪压破坏 形态,形态,则给出计算公式。则给出计算公式。59三、有腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式三、有腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式(一)仅配箍筋梁的受剪承载力的计算公式(一)仅配箍筋梁的受剪承载力的计算公式混凝土的受剪承载力;混凝土的受剪承载力;箍筋的受剪承载力;箍筋的受剪承载力;混凝土和箍筋的受剪承载力。混凝土和箍筋的受剪承载力。V V 构件斜截面上最大剪力设计值;构件斜截面上最大剪力设计值;60对承受一般荷载的对承受一般荷载的矩形、矩形、T T形和工形形和工形的受弯构件(包的受弯构件(包括连续梁和约束梁);括连续梁和约束梁);混凝土轴心抗拉强度设计值;混凝土轴心抗拉强度设计值;矩形截面的宽度或矩形截面的宽度或T形、工形截面的腹板宽度;形、工形截面的腹板宽度;截面的有效高度;截面的有效高度;箍筋的抗拉强度设计值,取值不应大于箍筋的抗拉强度设计值,取值不应大于300N/mm2。(二)(二)的计算公式的计算公式61对集中荷载作用下(包括作用有多种荷载,且集中荷对集中荷载作用下(包括作用有多种荷载,且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值的载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%75%以上的情况)的以上的情况)的矩形截面独立梁矩形截面独立梁(包括连续梁和约(包括连续梁和约束梁);束梁);计算剪跨比,计算剪跨比,。当。当 时,取时,取 。当当 时,取时,取 。对于集中荷载作用下的对于集中荷载作用下的T形和工形截面,两个公式都可以用。形和工形截面,两个公式都可以用。62如果满足如果满足 ,表示仅配箍筋足以抵抗荷载引起的,表示仅配箍筋足以抵抗荷载引起的剪力。剪力。如果如果 ,说明所配箍筋不能满足抗剪要求。,说明所配箍筋不能满足抗剪要求。可采取的措施:可采取的措施:1.将箍筋加密或加粗;将箍筋加密或加粗;2.增大构件截面尺寸;增大构件截面尺寸;3.提高混凝土强度等级。提高混凝土强度等级。4.将纵向钢筋弯起成为斜筋或加焊斜筋以增加斜将纵向钢筋弯起成为斜筋或加焊斜筋以增加斜截面受剪承载力;截面受剪承载力;63(三)抗剪弯起钢筋的计算(三)抗剪弯起钢筋的计算同一弯起平面内弯起钢筋截面面积;同一弯起平面内弯起钢筋截面面积;斜截面上弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角,斜截面上弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角,一般取一般取45604560。64(三)抗剪弯起钢筋的计算(三)抗剪弯起钢筋的计算矩形、矩形、T形和工形截面的受弯构件,当同时配有箍筋形和工形截面的受弯构件,当同时配有箍筋和弯起钢筋时的斜截面受剪承载力计算公式为:和弯起钢筋时的斜截面受剪承载力计算公式为:应力不均匀系数65当配箍率超过一定值后,则在箍筋屈服前,斜压当配箍率超过一定值后,则在箍筋屈服前,斜压杆混凝土已压坏,故可取杆混凝土已压坏,故可取斜压破坏斜压破坏作为受剪承载力作为受剪承载力的上限;的上限;斜压破坏取决于混凝土的抗压强度和截面尺寸;斜压破坏取决于混凝土的抗压强度和截面尺寸;规范规范是通过控制受剪截面剪力设计值不大于是通过控制受剪截面剪力设计值不大于斜压破坏时的受剪承载力来防止由于配箍率过高而斜压破坏时的受剪承载力来防止由于配箍率过高而产生斜压破坏。产生斜压破坏。五、构件截面尺寸或混凝土强度等级五、构件截面尺寸或混凝土强度等级 (上限值上限值-最小截面尺寸最小截面尺寸)适用条件适用条件66受剪截面应符合下列截面限制条件,受剪截面应符合下列截面限制条件,V V 支座边缘截面的剪力设计值;支座边缘截面的剪力设计值;h hw w 截面腹板高度,矩形截面取截面腹板高度,矩形截面取h hw w=h h0 0,T T形截面取形截面取 h hw w=h h0 0-h hf f ,工形截面取,工形截面取h hw w=h h0 0-h hf f h hf f;b b 为矩形截面的宽度为矩形截面的宽度 或或T T形截面和工形截面的腹板形截面和工形截面的腹板 宽度。宽度。当当 时,时,当当 时,时,当当 时,按直线内插法取用。时,按直线内插法取用。不满足时,应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。不满足时,应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。混凝土强度影响系数。混凝土强度影响系数。67六、防止腹筋过少过稀六、防止腹筋过少过稀 (下限值下限值-最小配筋率)最小配筋率)当腹筋间距过大时,有可能在两根腹筋之间出现不当腹筋间距过大时,有可能在两根腹筋之间出现不与腹筋相交的斜裂缝,这时腹筋便无法发挥作用。与腹筋相交的斜裂缝,这时腹筋便无法发挥作用。箍筋分布疏密对斜裂缝开展宽度有影响。箍筋分布疏密对斜裂缝开展宽度有影响。68六、防止腹筋过少过稀六、防止腹筋过少过稀当配箍率小于一定值时当配箍率小于一定值时,斜裂缝出现后,箍筋因不能承,斜裂缝出现后,箍筋因不能承担斜裂缝截面混凝土退出工作释放出来的拉应力,而很担斜裂缝截面混凝土退出工作释放出来的拉应力,而很快达到屈服,快达到屈服,其受剪承载力与无腹筋梁基本相同其受剪承载力与无腹筋梁基本相同。当剪跨比较大时,可能产生斜拉破坏。当剪跨比较大时,可能产生斜拉破坏。为防止这种少筋破坏,为防止这种少筋破坏,规范规范规定规定当当时时,配箍率应满足配箍率应满足69六、防止腹筋过少过稀六、防止腹筋过少过稀为防止这种少筋破坏,为防止这种少筋破坏,规范规范规定规定当当,且,且 小于如下值小于如下值VVCS,可以按构造要求配筋。,可以按构造要求配筋。或或70(五)防止腹筋过少过稀(五)防止腹筋过少过稀71受剪计算斜截面受剪计算斜截面 支座边缘截面(支座边缘截面(1-1););腹板宽度改变处截面(腹板宽度改变处截面(2-2););箍筋直径或间距改变处截面(箍筋直径或间距改变处截面(3-3););受拉区弯起钢筋弯起点处的截面(受拉区弯起钢筋弯起点处的截面(4-4)。)。72斜截面抗剪承载力计算总结斜截面抗剪承载力计算总结斜截面抗剪承载力计算总结斜截面抗剪承载力计算总结:735.67475767778fyv7980818283848586例题例题4:已知矩形截面简支梁计算跨度:已知矩形截面简支梁计算跨度 ,净跨净跨 。梁上作用有均布荷载,其中恒。梁上作用有均布荷载,其中恒荷载标准值荷载标准值 (未包括自重),活荷(未包括自重),活荷载标准值载标准值 ;一类环境采用;一类环境采用C20混凝混凝土(土()HRB335级纵向钢筋(级纵向钢筋(,),),箍筋采用箍筋采用HPB235级钢筋(级钢筋()。)。试设计梁的截面尺寸和配筋。试设计梁的截面尺寸和配筋。56005360VM87解:解:1截面尺寸设计截面尺寸设计取取取取2内力计算内力计算恒载设计值:恒载设计值:活载设计值:活载设计值:(自重重度按25kN/m3)883正截面配筋计算正截面配筋计算根据根据P400P400附表附表3232及及P373P373附表附表1313选配选配3 203 20实际实际As=942 As=942 2 2894 4斜截面配筋计算斜截面配筋计算以支座边缘截面作为计算截面以支座边缘截面作为计算截面(1)截面尺寸验算)截面尺寸验算截面尺寸满足要求。截面尺寸满足要求。(2)验算是否按构造配箍)验算是否按构造配箍可按构造配箍可按构造配箍选配选配 62006200的双肢箍筋的双肢箍筋 90第三节第三节 钢筋混凝土梁的钢筋混凝土梁的斜截面受弯斜截面受弯承载力承载力受弯构件的受弯构件的正截面受弯正截面受弯承载力计算承载力计算钢筋混凝土梁的钢筋混凝土梁的斜截面受剪斜截面受剪承载力计算承载力计算91斜截面受弯承载力斜截面受弯承载力为什么成为问题?为什么成为问题?在设计中通过画正在设计中通过画正截面的抵抗弯矩图截面的抵抗弯矩图的方法来解决。的方法来解决。92抵抗弯矩图抵抗弯矩图p抵抗弯矩图:各截面实际能够抵抗的弯矩图形。用抵抗弯矩图:各截面实际能够抵抗的弯矩图形。用MR表示。表示。号筋的充分利用点号筋的充分利用点号筋的理论切断点号筋的理论切断点根据实际配筋根据实际配筋计算计算x93实际工程上是实际工程上是不允许在正弯不允许在正弯矩区段截断钢矩区段截断钢筋的,或者弯筋的,或者弯起或者通到支起或者通到支座。座。正确做法正确做法错误做法错误做法949596纵向钢筋弯起应满足的条件纵向钢筋弯起应满足的条件 纵向向钢筋弯起后正截面筋弯起后正截面应有足有足够的抗弯能力的抗弯能力抵抗弯矩抵抗弯矩图包住包住设计弯矩弯矩图 979899100101102103104105106107充分利用点充分利用点理论切断点理论切断点108109110抽筋图抽筋图MR图一定要包住图一定要包住M图,并且满足构造要求,图,并且满足构造要求,则斜截面受弯承载力可保证。则斜截面受弯承载力可保证。111112113114115116117118119120121122123充分利用点充分利用点理论切断点理论切断点124p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后Thank You在别人的演说中思考,在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches,Growing Up In Your Own Story讲师:XXXXXX XX年XX月XX日
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