《型钢混凝土结构》PPT课件.ppt

第五章 型钢混凝土结构 Steel Reinforced Concrete Structures 主讲:程安春,5.3 型钢混凝土梁斜截面承载能力分析 5.3.1 试验研究与破坏形态 型钢混凝土梁的剪切破坏形态一般有三类： 1.剪切斜压破坏：一般当剪跨比很小( )时发生； 2.剪切粘结破坏：这是因为型钢混凝土构件中，型钢与混凝土粘结力差是其薄弱环节，因此当剪跨比较小时，有时会发生剪切粘结破坏，产生 剪切粘结破坏裂缝 。 配置箍筋能增加对混凝土的约束，对防止粘结破坏有利。 对受均布荷载的梁，由于梁上有荷载“压迫”作用，所以保护层不易发生粘结剥落。 3.弯剪破坏（剪压破坏）：当剪跨比较大时（ ）发生剪压破坏，先由弯矩影响产生垂直裂缝，随剪力增加发展为斜裂缝，最后剪压区混凝土压碎而破坏。 5.3.2 影响梁抗剪能力的因素 1.剪跨比： 实际反映了弯剪共同作用时，弯矩与剪力作用所,占比例。 越大说明以弯矩为主， 越小说明以剪力为主。 所以剪跨比不仅影响到构件抗剪强度，而且影响到破坏形态，一般 发生剪切斜压破坏， 发生剪切粘结破坏， 发生弯曲剪切破坏（剪压破坏）， 发生弯曲破坏。 越小（M 影响越小）抗剪强度较高， 越大（M 影响越大）抗剪强度越低。 2.加载方式：均布荷载作用下，粘结力较好，抗剪强度高，同时剪跨比对其影响不大；集中荷载作用下，抗剪强度较低，同时剪跨比对其影响明显。 3.混凝土的强度等级：混凝土强度影响到斜压杆强度，剪压区强度以及粘结力等。 4.含钢率与型钢强度：含钢率越高，型钢强度越高，抗剪能力越大。 5.宽度比： 在一定范围内越大，型钢约束的混凝土相对较多，梁的抗剪强度与变形能力提高。 6.型钢翼缘的保护层：保护层太小，易发生粘结破坏，产生较大滑移。,7.含箍率：钢箍本身承担剪力，且能约束混凝土，因此使抗剪能力提高，因此在配实腹钢的型钢混凝土构件，必须配置必要的钢箍。 5.3.3 配实腹式型钢的抗剪承载力计算 斜压破坏的型钢混凝土梁，在剪切破坏前大致平行的斜裂缝将剪跨区的混凝土分割成若干斜压杆。混凝土和型钢腹板一起参加斜压杆工作。由于斜压杆主要传递轴向压力，因此全梁犹如一个拱，斜压杆作为传递压力拱圈，型钢受拉翼缘及纵向受拉钢筋作为拱的拉杆，因此，剪切斜压破坏可假定为拉拱作用机理。 弯曲剪切破坏的应力见图4.34 梁的抗剪承载力计算公式 混凝土抗力 其中 为混凝土的抗力系数。,（5.29）,（5.30）,图5.14 弯曲剪切破坏时的应力图形,型钢腹板的抗力 为型钢的抗力系数 钢箍承担的剪力:均布荷载 集中荷载 在试验的基础上回归分析，并参考到可靠指标的要求，得出： 均布荷载作用下的矩形梁，以及T形梁工字形梁 注：或将式右边第一项 改为 其中， 为型钢腹板厚度与高度， 为型钢抗拉强度设计值，其余符号用同混凝土规范。,（5.34）,（5.31）,（5.32）,（5.33）,上式中，第一项为混凝土的抗力；第二项为型钢的抗力（只考虑腹板作用）；第三项为钢箍的作用。 在集中荷载作用下的独立矩形梁： 注：亦可将式右边第一项 改为 当 时，取 ； 当 时，取 。 抗震设计时，均布荷载作用下,（5.35）,（5.36）,集中荷载作用下： 剪切抗力调整系数， 设计时应有： 且应有： ，截面限制条件比钢筋混凝土梁略松。 5.3.3 配角钢骨架梁的抗剪承载力计算 均布荷载作用下的矩形梁、以及T形梁、工字梁： 集中荷载作用下的矩形独立梁： 当 时，取 ；当 时，取 。,（5.37）,（5.38）,（5.39）,同样设计时应有： 以及应有： 符号： 受拉角钢重心到混凝土受压边缘的距离； 竖腹板与斜腹杆的抗拉设计强度； 同一截面内竖腹杆截面面积总和； 与斜裂缝相交的斜腹杆面积的总和； 竖腹杆的中心距； 斜腹杆与水平轴夹角。 同样，在抗震设计时： 均布荷载 集中荷载,（5.40）,（5.41）,5.4 型钢混凝土梁的刚度变形计算 型钢混凝土构件是弹塑性构件。随着荷载的变化，构件刚度变化。,设计时应有： 且应有：,5.4.1 变形特点及影响因素 试验发现： 当型钢混凝土梁达到开裂荷载后，在M-f曲线并没有明显转折点另一个特点是使用阶段刚度降低较小，比较接近于线性关