混凝土结构设计原理5.ppt

3受弯构件正截面承载力计算 3 1概述受弯构件主要是指弯矩和剪力共同作用的构件受弯构件由弯矩作用而发生的破坏称正截面破坏 破坏截面与构件的纵轴线垂直 受弯构件由弯矩和剪力共同作用而发生的破坏称斜截面破坏 破坏截面与构件的纵轴线斜交 正截面破坏 斜截面破坏 3 2受弯构件的形式及构造要求 3 2 1截面形式 3 2 2梁的构造要求 1 截面尺寸bxh2 混凝土强度等级和保护层厚度3 纵向受力钢筋的直径及根数4 纵筋的净间距5 纵向构造钢筋 架立钢筋及梁侧腰筋 6 箍筋 3 2 3板的构造要求 1 板的最小厚度2 板常用的混凝土强度等级3 板的受力钢筋4 板的分布钢筋 3 3受弯构件正截面受弯性能 3 3 1适筋梁的试验研究 试验结果 在标距范围内的平均应变符合平截面假定 弯矩 挠度关系曲线如下 3 3 2适筋梁正截面工作的三个阶段 3 3 3配筋率对正截面破坏形态的影响一 受弯构件正截面的破坏形态 适筋破坏 超筋破坏 少筋破坏 1 适筋破坏适筋梁的破坏特点是破坏始自受拉区钢筋的屈服 然后随着弯矩的增加受压区混凝土被压碎 构件破坏 破坏时两种材料的性能均得到充分发挥 从钢筋开始屈服到构件破坏 钢筋经历了较大的塑性变形 破坏前构件裂缝急剧开展 挠度激增 它将给人以明显的破坏预兆 属于延性破坏类型 2 超筋破坏超筋梁的破坏特点是破坏始自于受压区混凝土边缘纤维应变到达受弯极限压应变混凝土被压碎而破坏 构件破坏时钢筋应力尚小于屈服强度 裂缝开展不宽 延伸不高 梁的挠度亦不大 破坏没有明显预兆 属于脆性破坏类型 梁破坏时其钢筋应力低于屈服强度 不能充分发挥作用 造成钢材的浪费 3 少筋破坏少筋梁的破坏特点是一旦开裂 受拉钢筋立即达到屈服强度 有时可迅速经历整个流幅而进人强化阶段 在个别情况下 钢筋甚至可能被拉断 少筋梁破坏时 裂缝往往只有一条 不仅裂缝开展过宽 且沿梁高延伸较高 即已标志着梁的 破坏 破坏瞬间发生 毫无预兆 属于脆性破坏类型 二 纵向受拉钢筋的配筋率 的定义对矩形截面梁 纵向受拉钢筋的配筋率 用百分数计量 As 纵向受拉钢筋的面积 mm2 b 梁截面宽度 mm h0 截面有效高度 mm 最大配筋率最小配筋率适筋破坏超筋破坏少筋破坏 3 4受弯构件正截面承载力计算的一般规定 3 4 1基本假定1 截面应变保持平面 2 不考虑混凝土的抗拉强度 3 混凝土受压的应力与应变关系按简化曲线确定 4 钢筋受拉的应力与应变关系按简化曲线确定 混凝土简化的应力 应变曲线 当 c 0时 上升段 当 o c cu时 水平段 钢筋的简化的应力 应变曲线 3 4 2受压区混凝土的应力分布图 理论应力图 3 4 3等效矩形应力图 两个图形等效的条件 1 混凝土压应力的合力C大小相等 2 两图形中受压区合力C的作用点不变 当 50N mm2时 1 1 0 1 0 8 当 80N mm2时 1 0 94 1 0 74 其间按线性内插法确定 采用等效矩形应力图后 受弯承载力的计算公式可写成 令 称为相对受压区高度 则上式可写成 3 4 4相对界限受压区高度及界限配筋率 1 相对界限受压区高度 当时破坏为适筋破坏或少筋破坏 当时破坏为超筋梁破坏 当时破坏为界限破坏 与此对应的纵向受拉钢筋的配筋率 称为界限配筋率 b 即为适筋梁的最大配筋率 max 2 界限配筋率 b 3 4 5最小配筋率 min 从理论上讲 最小配筋率 min是按 a阶段计算钢筋混凝土受弯构件的极限弯矩Mu与按Ia阶段计算的同截面素混凝土受弯构件的开裂弯矩Mcr两者相等确定的 但是 考虑到混凝土抗拉强度的离散性 以及收缩等因素的影响 所以在实用上 最小配筋率 min往往是根据传统经验得出的 规范 规定 对梁类受弯构件 纵向受拉