钢筋混凝土受弯构件斜截（中南大学） .ppt

混凝土结构设计基本原理,中南大学土木建筑学院 黄天立 博士，讲师 e-mail: htianli tel: 137-87150846,第四章 钢筋混凝土受弯构件 斜截面承载力计算,本章重点,混凝土结构设计基本原理,第四章,斜截面破坏的主要形态及特点；,掌握受弯构件斜截面承载力的计算公式及,适用条件，防止斜压和斜拉破坏的措施；,了解受弯构件斜裂缝形成前后的应力状态；,影响斜截面受剪承载力的主要因素；,熟悉构造要求。,交 作 业！,混凝土结构设计基本原理,第四章,弯剪段（本章研究的主要内容）,统称腹筋-帮助混凝土梁抵御剪力,有腹筋梁-既有纵筋又有腹筋 无腹筋梁-只有纵筋无腹筋,箍筋肢数,单肢箍面积,箍筋总面积,正截面受弯破坏,斜截面受剪破坏 斜截面受弯破坏,混凝土结构设计基本原理,第四章,一、斜裂缝形成前的应力状态,弯剪段 中和轴以上 中和轴 中和轴以下,纯弯段,混凝土结构设计基本原理,第四章,裂缝可能由截面底部开始出现（弯剪斜裂缝） 裂缝可能由截面中部开始出现（腹剪斜裂缝）,弯剪斜裂缝,腹剪斜裂缝,当 时，梁的剪弯段开裂，出现斜裂缝,下宽上窄 最常见,中间宽两头小 常见于薄腹梁,混凝土结构设计基本原理,第四章,斜裂缝由主拉应力造成； 斜裂缝的方向与主拉应力迹线垂直；,箍筋 弯起钢筋,腹筋,混凝土结构设计基本原理,第四章,二、斜裂缝形成后的应力状态,荷载产生的剪力 裂缝上端混凝土承受的剪力 压力 纵筋拉力 纵筋销栓力 骨料咬合力,混凝土结构设计基本原理,第四章,斜裂缝出现前,剪力由整个截面承受,弯剪段某截面（如图e截面）的钢筋应力 与该截面的弯距 成正比,斜裂缝出现后,受剪面积减小，受压区混凝土剪应力、压应力显著增大（剪压区）,截面e处的钢筋应力 取决于临界斜裂缝顶点截面c处的弯距 ，即与 成正比，纵筋应力增大。,混凝土结构设计基本原理,第四章,一、剪跨比,对于集中荷载的简支梁,剪跨比,反映截面上弯曲正应力与剪应力的比值。,：反映截面上m与v的比值，即与的比值,实际反映梁内正应力与剪应力的比值，而与的大小决定了主拉应力的大小和方向，从而影响截面破坏形态。,计算剪跨比,广义剪跨比,混凝土结构设计基本原理,第四章,二、沿斜截面破坏的主要形态,（一）无腹筋梁斜截面破坏的主要形态,取决于剪跨比 的大小 斜拉破坏 剪压破坏 斜压破坏,剪跨比的大小对主压应力的影响,斜拉破坏试验,剪压破坏试验,斜压破坏试验,混凝土结构设计基本原理,第四章,1. 斜拉破坏,受拉边缘一旦出现斜裂缝便迅速延伸至集中荷载作用点，使梁沿斜向拉裂成两部分而突然破坏； 主拉应力产生的极限拉应变超过混凝土的极限拉应变； 斜截面受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度。,混凝土结构设计基本原理,第四章,2. 剪压破坏,受拉边缘先裂，形成弯剪斜裂缝，几条弯剪斜裂缝形成一条主要的斜裂缝（临界斜裂缝）；临界斜裂缝开展，梁上部混凝土剪压区减小，最终由于混凝土被压酥而破坏； 破坏是由于梁上部剪压区混凝土在剪应力、水平向压应力以及集中荷载作用点处竖向压应力共同作用造成； 斜截面受剪承载力高于斜拉破坏。,混凝土结构设计基本原理,第四章,3. 斜压破坏,混凝土结构设计基本原理,第四章,梁斜截面破坏的主要形态,承载能力：,斜压剪压斜拉,斜截面受剪均属于脆性破坏。除发生以上三种破坏形态外，还可能发生纵筋锚固破坏(粘结裂缝、撕裂裂缝)或局部受压破坏。,破坏性质：,混凝土结构设计基本原理,第四章,（二）有腹筋梁斜截面破坏的主要形态,取决于箍筋的配置数量 斜拉破坏 剪压破坏 斜压破坏,1. 斜拉破坏,，且箍筋配置数量过少,2. 剪压破坏,箍筋配置数量适当,3. 斜压破坏,1、箍筋配置数量过多，箍筋不屈服 2、梁腹过薄,限制最小配箍率,限制截面最小尺寸,计算确定腹筋的配置数量,混凝土结构设计基本原理,第四章,混凝土结构设计基本原理,第四章,有腹筋梁斜截面剪压破坏试验,混凝土结构设计基本原理,第四章,1. 剪跨比,斜拉破坏 剪压破坏 斜压破坏,剪跨比越大，受剪承载力越低。 当剪跨比大于3时，剪跨比的影响不明显。,图48,2. 混凝土强度等级,图49,混凝土强度等级与受剪承载力大致为线性关系。,混凝土结构设计基本原理,第四章,3.配箍率 和箍筋强度,有腹筋梁出现斜裂缝后，箍筋不仅直接承受部分剪力，而且能有效地抑制斜裂缝的开展和延伸，对提高剪压区混凝土的抗剪能力和纵筋的销栓作用都有一定影响。 试验表明，在配箍量适当的范围内，梁的箍筋配得越多，箍筋强度愈高，梁的受剪承载力也愈大。,配箍量一般用配箍率（又称箍筋配筋率）表示，即,混凝土结构设计基本原理,第四章,4. 纵向钢筋配筋率,增加纵向钢筋配筋率将提高梁的受剪承载力，二者大致成线性关系。 这是由于纵向受拉钢筋能抑制斜裂缝的开展和延伸，使剪压区混凝土的面积增大，从而提高剪压区混凝土承受的剪力；纵筋数量增加，销栓作用增加。,图412,混凝土结构设计基本原理,第四章,钢筋混凝土梁的抗剪机理复杂，影响因素很多，很难综合考虑，至今尚未建立全面合理的分析模型，且剪切破坏都是脆性的； 规范根据大量的试验结果，分析梁受剪的一些主要影响因素，建立了半理论半经验的受剪承载力计算公式； 规范公式基于剪压破坏特征建立。,混凝土结构设计基本原理,第四章,仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力,ft 砼轴心抗拉强度设计值,2、考虑截面高度影响,截面高度影响系数,混凝土结构设计基本原理,第四章,一、无腹筋梁的斜截面受剪承载力,1、一般无腹筋梁,混凝土结构设计基本原理,第四章,3、集中荷载作用下的独立梁（考虑剪跨比的影响）,计算截面的剪跨比,集中荷载下或集中荷载引起的支座边缘的剪力占总剪力75%以上的独立梁,混凝土结构设计基本原理,第四章,二、仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力,待定系数，由试验确定。,混凝土结构设计基本原理,第四章,1、受集中荷载为主的矩形、t形和i形截面简支梁,计算截面的剪跨比。,（423）,混凝土结构设计基本原理,第四章,2、一般情况下的矩形、t形和i形截面简支梁,（425）,混凝土结构设计基本原理,第四章,三、配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力,同一弯起平面内弯起钢筋截面面积；,弯起钢筋的抗拉强度设计值；,应力分布不均匀系数；,弯起钢筋与梁纵轴方向的夹角。,混凝土结构设计基本原理,第四章,四、计算公式的适用条件,适用于剪压破坏。,1、上限值最小截面尺寸及最大配箍率,为了防止斜压破坏，要求：,混凝土结构设计基本原理,第四章,截面的腹板高度，按下图确定：,混凝土结构设计基本原理,第四章,2、下限值最小配箍率,为了防止斜拉破坏，要求：,(1) 当梁的受剪承载力满足下列要求时：,对受集中荷载作用为主的矩形、t形和i形截面梁,对一般情况下的矩形、t形和i形截面梁,按构造要求配箍筋。,混凝土结构设计基本原理,第四章,(2) 梁的配箍率满足最小配箍率要求,构造要求, 箍筋的直径满足表42要求；,表42 梁内箍筋的最小直径,混凝土结构设计基本原理,第四章, 箍筋的间距应满足表43要求；,表43 梁中箍筋最大间距（mm）,混凝土结构设计基本原理,第四章,六、斜截面受剪承载力的计算位置,混凝土结构设计基本原理,第四章,斜截面受剪承载力的计算按下列步骤进行设计： 1确定计算截面及其剪力设计值； 2验算是否满足截面限制条件，如不满足，则应加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级； 3验算是否需要按计算配置腹筋。 4计算腹筋 （1）对仅配置箍筋的梁，可按下式计算：,七、斜截面受剪承载力的计算步骤,1、截面设计,混凝土结构设计基本原理,第四章,对集中荷载作用下的独立梁,（2）同时配置箍筋和弯起钢筋的梁，可以根据经验和构造要求配置箍筋确定vcs，然后按下式计算弯起钢筋的面积。,对矩形、t形和工字形截面的一般受弯构件,5 验算箍筋间距、直径和最小配箍率是否满足要求。,混凝土结构设计基本原理,第四章, 检查截面限制条件；, 检查是否满足最小配箍率；, 代入公式（423）或（425）计算受剪承载力；,2、承载力校核,混凝土结构设计基本原理,第四章,混凝土结构设计基本原理,第四章,一、纵向受力钢筋在支座处的锚固,1、简支板,锚固破坏,las5d；,采用焊接网配筋时,混凝土结构设计基本原理,第四章,2、简支梁,混凝土结构设计基本原理,第四章,混凝土结构设计基本原理,第四章,3、连续梁和框架梁中间支座处纵筋的锚固,混凝土结构设计基本原理,第四章,二、弯起钢筋的锚固,（1）弯起钢筋的终弯点外应留有锚固长度，光面钢筋端部还应做弯钩。,混凝土结构设计基本原理,第四章,（2）不得采用浮筋做弯筋。,混凝土结构设计基本原理,第四章,三、箍筋的构造要求,1、箍筋的形式和肢数,梁受扭或承受动荷载时，不得使用开口式箍筋,混凝土结构设计基本原理,第四章,2、箍筋的直径,表42 梁内箍筋的最小直径,3、箍筋的间距,表43 梁中箍筋最大间距（mm）,混凝