第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算PPT课件

1一、受弯构件的概念 受弯构件：截面上有弯矩和剪力共同作用，轴力可以忽略不计的构件称为受弯构件。 梁和板是典型的受弯构件 。受压构件受扭构件受弯构件受拉构件受弯构件受压构件第1页/共80页2二、受弯构件的破坏形态受弯构件的破坏形态有：1、是由弯矩作用引起的，破坏面与构件的纵向轴线垂直2、是由弯矩和剪力共同作用引起的，破坏面与构件的纵向轴线斜交第2页/共80页3第一节 受弯构件正截面一般构造规定 完整的结构设计包括：钢筋混凝土构件的截面尺寸、受力钢筋截面面积由结构计算确定。由于进行结构计算时来能详尽考虑以及无法考虑而忽略期影响的诸多因素，在施工方便、经济合理条件下还要满足相应的构造规定。第3页/共80页4一、梁的一般构造规定 1 1）、按几何形状分：梁的截面形式有矩形、T T形、工字形、箱形、形、形第4页/共80页5第5页/共80页6 2）、按受力钢筋配置分类： 单筋截面只在受拉区配置纵向受力钢筋截面。 双筋截面在受拉区与受压区都配置纵向的截面。第6页/共80页72、截面尺寸 为了便于施工和模板配套，梁的截面尺寸采用模数制。 梁的宽度：120、150、180、200、220、250， b250时以50mm为模数进级， 梁的高度：250、300、350、400h800mm时以50mm为模数，h800mm时以100mm模数进级。（教材P35）第7页/共80页8 梁的高度h：可根据梁的跨度L拟定，一般情况取（1/8-1/12 ）L 梁的宽度b：可根据梁高度拟定。 矩形: b=（1/2.0-1/3.0）h T形: b=（1/2.5-1/4.0） h第8页/共80页93、混凝土保护层纵向受力钢筋外缘到混凝土表面的最小距离。用表示C，（图34所示）第9页/共80页10 一是保护钢筋不致锈蚀，保证结构的耐久性； 二是保证钢筋与混凝土间的粘结； 三是在火灾等情况下，避免钢筋过早软化。纵向受力钢筋的混凝土保护层不应小于钢筋的公称直径，并符合规范的规定。 符合表31的规定，且不宜小于粗集料最大粒径的1.25倍第10页/共80页11项次构件类别环境条件类别一二三四1板、墙202530452梁、柱、墩253545553截面厚度3的底板及墩墙405060表31 混凝土保护层最小厚度 单位：mm注：教材P36第11页/共80页12 是纵向受拉钢筋合力点到截面受拉边缘的距离。（用 表示）全部纵向受拉钢筋合力点到截面受压边缘的距离。（用 表示。）sa0h0shha第12页/共80页13 采用保护层垫块控制第13页/共80页14工程实例第14页/共80页15第15页/共80页164、梁内纵向受力钢筋的直径、根数、间距和布置通常配置纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立钢筋等，构成梁的钢筋骨架，有时还配置纵向构造钢筋及拉筋等。 第16页/共80页172）、梁内钢筋的工程实例1第17页/共80页18梁内钢筋的工程实例2第18页/共80页192）、钢筋的用途、直径、根数和布置（1 1）、纵向受力钢筋：配置在受拉区的纵向受力钢筋主要用来承受由弯矩在梁内产生的拉力，配置在受压区的纵向受力钢筋则是用来补充混凝土受压能力的不足。直径应当适中，太粗不便于加工，与混凝土的粘结力也差；太细则根数增加，在截面内不好布置，甚至降低受弯承载力。梁纵向受力钢筋的常用直径d=1228mm。当h300mm时，d8mm；当h300mm时，d10mm。第19页/共80页20截面一侧（受拉或受压）钢筋的直径尽量相同，不同时其直径相差宜在26mm梁中受拉钢筋的根数不应少于2根，并伸入支座内，最好不少于34根。钢筋的根数、品种不宜过多，否则增加钢筋加工的施工的工作量第20页/共80页21纵向受力钢筋应尽量布置成一层。当一层排不下时，可布置成两层，但应尽量避免出现两层以上的受力钢筋，以免过多地影响截面受弯承载力。 梁内纵向钢筋的水平净距的上部不应小于1.51.5倍纵筋最大直径，在下部不宜小于钢筋直径，同时均不宜小于30mm30mm，也不小于最大集料粒径的1.51.5倍。h0a30mm1.5dccmin dcmin1.5dcmin1.5dccmin dccmin d第21页/共80页22设置在受压区外缘两侧，平行于纵向受力钢筋梁上部无受压钢筋时，需配置2根架立筋，以便与箍筋和梁底部纵筋形成钢筋骨架，直径一般不小于10mm一是固定箍筋位置以形成梁的钢筋骨架；二是承受因温度变化和混凝土收缩而产生的拉应力，防止发生裂缝。受压区配置的纵向受压钢筋可兼作架立钢筋。第22页/共80页23弯起钢筋在跨中是纵向受力钢筋的一部分，在靠近支座的弯起段弯矩较小处则用来承受弯矩和剪力共同产生的主拉应力，即作为受剪钢筋的一部分。钢筋的弯起角度一般为4545，梁高h h800mm800mm时可采用6060。第23页/共80页24承受由剪力和弯矩在梁内引起的主拉应力，并通过绑扎或焊接把其他钢筋联系在一起，形成空间骨架。按计算不需要箍筋的梁，当梁的截面高度h300mm，应沿梁全长按构造配置箍筋；第24页/共80页25当梁截面高度h800mm时，不宜小于6mm；当h800mm时，不宜小于8mm。当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径还不应小于纵向受压钢筋最大直径的1/4。为了便于加工，箍筋直径一般不宜大于12mm。箍筋的常用直径为6、8、10mm。应符合规范的规定。当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋的间距不应大于15d（d为纵向受压钢筋的最小直径）第25页/共80页26梁高度h500mm时，要求在梁两侧沿高度每隔250设置一根纵向构造钢筋，以减小梁腹部的裂缝宽度，直径10mm10mm作用：当梁的截面高度较大时，为了防止在梁的侧面产生垂直于梁轴线的收缩裂缝，同时也为了增强钢筋骨架的刚度，增强梁的抗扭作用。第26页/共80页27二、板的一般构造规定预制板常见的实心矩形板、空心板、槽型板等。考虑到施工方便和结构整体性要求，工程中也有采用预制和现浇结合的方法，形成叠合梁和叠合板第27页/共80页28板的厚度应满足承载力、刚度和抗裂的要求。板的厚度h与计算跨度 之比 可按表32的要求拟定。板厚度一般以10mm的模数递增，250mm以上按50mm递增0l0/h l项次板的支承情况板的种类梁式板 双向板 悬臂板无梁楼板有柱帽无柱帽1简支1/351/451/351/302连续1/401/501/12第28页/共80页292、板内的钢筋种类、直径、间距和布置 板中通常只配置和 1 1）、纵向受力钢筋：受力钢筋沿板方向布置在受拉区第29页/共80页30板中钢筋工程实例第30页/共80页31用来承受弯矩产生的拉力) ) 钢筋直径：通常为级钢筋; 当板厚度h200较厚板和h1500时，受力钢筋直径可用1225mm， 在同一板中，受力钢筋的直径应相同，也可不同 受力钢筋间距一般在70200mm之间； 当h0时，间距250; 200h150，间距ysfyAs第71页/共80页722、基本公式 根据计算应力图形，截面内力的平衡条件以及承载力极限状态设计表达式有要求，可写出如下基本计算公式：20011()usccssddMMf bhf A ha0011(0.5 )()uccssddMMf bx hxf A hacysysf bxf Af A为简化计算，将 及 代入上式得0 xh(1 0.5 )s0cysysf b hf Af A（37）（38）（39）（310）第72页/共80页733、适用条件0bxh：避免超筋破坏，保证截面破坏时纵向受拉钢筋应力能达到抗拉强度设计值1）、2sxa保证截面破坏时纵向受压钢筋应力能达到抗压强度设计值2）、yfyf试验表明：2sxa，则截面破坏由纵向受拉钢筋应力达到引起，此时，纵向受压钢筋应力末达到yfyf截面设计时，可偏安全地取受压纵筋合力点 与受压混凝土合力点 重合。cDsD第73页/共80页74根据图315，以受压纵筋合力点为矩心，根据承载能力极限状态设计表达式的要求，可写出如下计算式：011()uyssddMMf A ha（311）上式为双筋截面2sxa时，确定纵向受拉钢筋数量的唯一计算公式。若计算中不考虑受压钢筋的作用，则条件。2sxa即可取消。第74页/共80页75三、截面设计已知弯知设计值M，截面尺寸bh，钢筋级别fyfy，混凝土强度fc，结构系数，求：受压钢筋截面面积As和受拉钢筋截面面积As。先确定单层，求0shhas若说明按双筋截面，否则按单筋截面。确定sa02bsxha取ssb200()dsbcsysMf bhAfha;cyssyf bxf AAf20dssbcMf bh第75页/共80页76已知截面的弯矩设计值M，截面尺寸bh，钢筋种类、混凝土的强度等级以及受压钢筋截面面积A。要求确定受拉钢筋截面面积A 。2、计算截面抵抗矩系数1、计算截面有效高度3、选配钢筋0shha020()dyssssbcMf A haf bh3、计算混凝土受压区相对高度并将与b进行比较说明受压配置的钢筋数量已足够bb说明已配受压区钢筋数量不足，按设计1计算则比较若2sxa可由式310求As，否则由式311求As第76页/共80页77举例： 例34、例35第77页/共80页78 四、承载力复核： 承载力校校时，截面的弯矩设计值M，截面尺寸bh，钢筋种类、混凝土的强度等级、受拉钢筋截面面积A和受压钢筋截面面积As都是已知的，要求确定截面能否抵抗给定的弯矩设计值。或在给定的弯矩作用下复核截面是否安全。bfAfAfxcsysy1 1、确定混凝土受压区计算高度2、计算正截面受弯承载力2sxa02sbaxh时当00(0.5 )()ucyssMf bx hxf A ha0bxh0()uyssMf A ha200()usbcyssMf bhf A ha3、计算截面所能承受的弯矩设计值当udMM时安全。uM第78页/共80页79 如果MM，则截面承载力足够，截面工作可靠；反之，如果MMu，则截面承载力不够，可采用加大截面尺寸或选用强度等级更高的混凝土和钢筋等措施来解决 举例：例36第79页/共80页80感谢您的观看！第80页/共80页