第五章：钢筋混凝土受弯构件(1)PPT课件.ppt

混凝土结构设计原理 第5章电子教案 进入 河南城建学院 1 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 第5章钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力 2 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 本章重点 了解斜截面破坏的主要形态及影响因素 掌握桥涵工程中受弯构件斜截面承载力 了解材料抵抗弯矩图的画法 掌握深受弯构件斜截面承载力计算方法 掌握建筑工程受弯构件斜截面承载力的计 算方法及防止斜压和斜拉破坏的措施 及构造要求 的计算方法及构造要求 3 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 5 1 1斜截面破坏机理 4 概述 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 5 简支无腹筋梁的抗剪机制1 构件的开裂 当 tpmax ft时 梁的剪弯段开裂 出现斜裂缝 根据a的不同 M和V比值不同 裂缝可能由截面中部开始出现 腹剪裂缝 裂缝可能由截面底部开始出现 6 简支无腹筋梁的抗剪机制1 构件的开裂 引入一概念 剪跨比 反映了集中力作用截面处弯矩M和剪力V的比例关系 计算剪跨比 广义剪跨比 7 简支无腹筋梁的抗剪机制2 裂缝的发展及破坏形态 1时斜压破坏 8 二 简支无腹筋梁的抗剪机制2 裂缝的发展及破坏形态 1 3时剪压破坏 9 二 简支无腹筋梁的抗剪机制2 裂缝的发展及破坏形态 3时斜拉破坏 10 二 简支无腹筋梁的抗剪机制2 裂缝的发展及破坏形态 所有的破坏均表现为脆性 11 二 简支无腹筋梁的抗剪机制3 抗剪机制 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 销栓力 随着裂缝的发展逐渐增大 咬合力 随着裂缝的发展逐渐减小 数值很难估计 12 三 影响无腹筋梁抗剪承载力的因素1 剪跨比 13 三 影响无腹筋梁抗剪承载力的因素2 混凝土的强度与纵筋的配筋率 混凝土的强度提高 纵筋配筋率增大 抗剪承载力提高 14 有腹筋梁的抗剪机制1 构件的开裂 开裂前构件的受力性能与无腹筋梁相似 腹筋中的应力很小 当 tpmax ft时 梁的剪弯段开裂 出现斜裂缝 开裂后 腹筋的应力增大 限制了斜裂缝的发展 提高了抗剪承载力 15 2 裂缝的发展及破坏形态 1或 较大但腹筋配置较多时 斜压破坏 腹筋在破坏时未屈服 16 2 裂缝的发展及破坏形态 1 3时 剪压破坏 腹筋屈服后 剪压区混凝土压碎 17 2 裂缝的发展及破坏形态 3且腹筋配置量较小时 斜拉破坏 腹筋用量太少 起不到应有的作用 18 设计时应避免出现此二种破坏形态 19 有腹筋梁的抗剪机制3 抗剪机制 以剪压破坏为例 Vd 20 影响有腹筋梁抗剪承载力的因素1 剪跨比 和无腹筋梁类似 21 2 混凝土的强度与腹筋的配筋量 混凝土的强度提高 在一定的范围内 腹筋配筋率增大 抗剪承载力提高 抗剪承载力提高 22 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 5 1 2影响斜截面承载力的主要因素 23 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 2 腹筋 箍筋和弯起钢筋 配筋率 3 材料的强度等级 24 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 5 1 3斜截面的主要破坏型态 1 斜压破坏 25 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 2 剪压破坏 3 斜拉破坏 26 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 5 1 4防止斜截面破坏的承载力条件 5 6 27 回顾1为了防止受弯构件发生斜截面破坏 应使构件有一个合理的截面尺寸 并配置必要的箍筋 2箍筋和弯起钢筋 或斜筋 统称为腹筋 28 斜截面开裂前的应力分析 29 斜裂缝的形成 当主拉应力超过混凝土复合受力下的抗拉强度时 就会出现与主拉应力迹线大致垂直的裂缝 抵抗主拉应力的钢筋 箍筋和弯起钢筋 30 无腹筋梁斜截面的受力特点和破坏形态斜裂缝形态当主拉应力和主压应力的组合超过混凝土在拉压应力状态下的强度时 将出现斜裂缝 1 弯剪斜裂缝 Flexural shearcracks 2 腹剪斜裂缝 Web shearcracks 31 5 2 2剪跨比 的定义 广义剪跨比 集中荷载下的简支梁 计算剪跨比为 32 无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态1斜裂缝出现后脱离体上的作用 1 荷载产生的剪力 2 斜裂缝上端混凝土截面承受的剪力及压力 3 纵向钢筋的拉力及销栓力 4 斜裂缝交界面骨料的咬合力 33 2斜裂缝出现以后梁内应力状态的变化 1 在斜裂缝出现前剪力由梁全截面承受 斜裂缝出现以后 剪力由斜裂缝上端的剪压区承受 剪压区的剪应力和压应力将显著增大 成为薄弱区域 2 斜裂缝出现后与纵筋相交处E点纵筋的拉应力将突然增大 E点纵筋应力由C点的弯矩决定 斜裂缝出现后E点纵筋的拉应力将突然增大 34 无腹筋梁沿斜截面破坏的主要形态 无腹筋梁在集中荷载作用下沿斜截面的破坏形态主要与剪跨比有关 在均布荷载作用下则与跨高比有关 35 1 斜拉破坏发生条件 剪跨比较大 a h0 3或l0 h0 8 抗剪承载力取决于混凝土的抗拉强度 2 剪压破坏发生条件 剪跨比适中1 a h0 3或3 l0 h0 8 抗剪承载力主要取决于混凝土在复合应力下的抗压强度 3 斜压破坏发生条件 剪跨比很小a h0 1或l0 h0 3 抗剪承载力取决于混凝土的抗压强度 36 受剪破坏均属于脆性破坏 其中斜拉破坏最明显 斜压破坏次之 剪压破坏稍好 37 有腹筋梁斜截面的受力特点和破坏形态有腹筋梁斜裂缝出现前后的受力特点1有腹筋梁斜裂缝出现之前 腹筋的应力很小 受力性能和无腹筋梁相近 2斜裂缝出现以后 形成 桁架 拱 的受力模型 斜裂缝间的混凝土相当于压杆 梁底纵筋相当于拉杆 箍筋则相当于垂直受拉腹杆 3腹筋的作用 1 箍筋 或弯起钢筋 可以直接承担部分剪力 2 腹筋能限制斜裂缝的延伸和开展 3 腹筋还将提高斜裂缝交界面上的骨料咬合作用和摩阻作用 38 有腹筋梁沿斜截面破坏的形态1斜压破坏2剪压破坏3斜拉破坏 39 影响斜截面受剪承载力的主要因素影响受弯构件斜截面受剪承载力的因素很多 主要有以下几方面 剪跨比1 剪跨比的定义剪跨比是无量纲参数 反映截面受承受的弯矩和剪力的相对大小 称为计算剪跨比 对于承受分布荷载或其它复杂荷载的梁 称为广义剪跨比 40 2 剪跨比的含义截面的正应力大致与弯矩M成正比 剪应力大致与剪力V成正比 剪跨比实质上反映了截面上正应力和剪应力的相对关系 决定了该截面上任一点主应力的大小和方向 影响着梁的破坏形态和受剪承载力 混凝土强度梁的受剪承载力随混凝土抗拉强度的提高而提高 大致成线性关系 梁斜截面破坏的形态不同 混凝土强度影响的程度也不同 41 配箍率和箍筋强度 有腹筋梁出现斜裂缝以后 箍筋不仅可以直接承受部分剪力 还能抑制斜裂缝的开展和延伸 提高剪压区混凝土的抗剪能力和纵筋的销栓作用 间接地提高梁的受剪承载力 配箍率纵向钢筋的配筋率 纵向钢筋能抑制斜裂缝的扩展 使斜裂缝上端剪压区的面积较大 从而能承受较大的剪力 同时纵筋本身也能通过销栓作用承受一定的剪力 因而纵向钢筋的配筋量越大 梁的受剪承载力越高 42 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 5 2 1矩形 T形和I形截面受弯构件 1 一般情况 43 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 44 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 2 集中荷载下的独立梁 计算截面的剪跨比 可取 a h0 a为集中荷载作用点至支座或节点的距离 当 3时 取 3 45 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 3 基本公式的适用范围 适剪压破坏 为了防止斜压破坏 要求 46 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 截面的腹板高度 按下图确定 47 公式推导1 无腹筋梁的抗剪承载力 实际上是剪压区的加载规律 48 1 无腹筋梁的抗剪承载力 1时为斜压破坏 1 0 较大时 1近似为纯弯时的 b 1值在0 b之间变化 对不同的 1 5 采用线性插值可确定不同 所对应的 1 于是可得出一组对于不同 的 fc c fc的关系直线 加载曲线 49 1 无腹筋梁的抗剪承载力 50 1 无腹筋梁的抗剪承载力 51 2 有腹筋梁的抗剪承载力 简化成桁架 单元左侧 52 2 有腹筋梁的抗剪承载力 单元右侧 53 2 有腹筋梁的抗剪承载力 在所取的单元体上 沿水平面再切一单元体 则切面混凝土的斜向压力产生两个分量右侧 由底部纵筋的拉力平衡 由箍筋的拉力平衡 54 2 有腹筋梁的抗剪承载力 设Nv为单位长度上箍筋的拉力则有 当箍筋屈服时 55 2 有腹筋梁的抗剪承载力 考虑到混凝土的抗剪贡献 且将hcor换为h0 则有 由试验确定 56 实用抗剪承载力计算公式 混凝土结构设计规范 GB50010 取试验结果的下包值 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 矩形 T形 I形截面的一般受弯构件 57 实用抗剪承载力计算公式 58 实用抗剪承载力计算公式 不配箍筋的一般板类受弯构件的抗剪承载力 59 实用抗剪承载力计算公式 配置弯筋和箍筋的受弯构件的抗剪承载力 考虑到弯筋位于斜裂缝顶端时达不到屈服强度而引入的修正系数 60 实用抗剪承载力计算公式 抗剪承载力的上限 当hw b 4时 矩形截面取h0 T形取h0 hf I形取h hf hf 当hw b 6时 当4 hw b 6时 按线性插值 对T形或I形截面的简支受弯构件 当有实际经验时 61 实用抗剪承载力计算公式 抗剪承载力的下限 无腹筋梁的抗剪承载力 62 有轴力作用构件抗剪承载力1 轴向力对抗剪承载力的影响 63 有轴力作用构件抗剪承载力2 有轴向压力作用构件的抗剪承载力 当N 0 3fcA时 取N 0 3fcA 柱的净高 64 有轴力作用构件抗剪承载力2 有轴向压力作用构件的抗剪承载力 65 有轴力作用构件抗剪承载力3 有轴向拉力作用构件的抗剪承载力 66 箍筋的形式和构造要求1 箍筋的形式 单肢箍n 1 双肢箍n 2 四肢箍n 4 67 箍筋的形式和构造要求2 最小配箍率和箍筋的最大间距 最小配箍率 最大箍筋间距 原则 具体数值 教材表6 3 68 基本公式的应用1 设计 若不满足调整截面尺寸 按最小配箍率配箍筋 预先选定 69 基本公式的应用2 已有构件的承载力 70 基本公式的应用3 计算截面的位置 支座边缘处截面1 1 纵筋弯起点处截面2 2 箍筋面积或间距改变处截面3 3 腹板宽度改变处截面 71 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 为了防止斜拉破坏 要求 箍筋的间距应满足表5 1要求 表5 1 72 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 箍筋的直径满足表5 2要求 表5 2 73 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 当时 配箍率尚应满足 74 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 4 可以按构造配置箍筋的条件 当满足下列条件时 可按表5 1和表5 2配筋 75 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 5 斜截面受剪承载力的计算位置 76 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 6 斜截面承载力计算步骤 77 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 7 保证斜截面抗弯承载力的条件 荷载弯矩图与抵抗弯矩图的概念 荷载弯矩图 抵抗弯矩图 保证斜截面抗弯承载力的条件 抵抗弯矩各截面不小于荷载弯矩 或抵抗弯矩图要包住荷载弯矩图 78 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 弯起钢筋的抵抗弯矩图 79 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 8 构造要求 1 负弯矩钢筋的切断位置 ld1 粘结锚固长度 ld2 外伸长度从ld1和ld2中选外伸较长者 ld1和ld2见表5 80 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 表5 3 81 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 2 纵筋在支座处的锚固 82 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 节点中的直线锚固 83 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 节点中的弯折锚固 84 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 节点或支座范围外的搭接 85 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 3 弯筋终点应有直线段 光面钢筋端部还应做弯钩 86 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 4 不得采用浮筋做弯筋 87 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 5 梁受扭或承受动荷载时 不得使用开口钢箍 88 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 9 深受弯构件斜截面设计 89 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 计算剪跨比 当l0 h 0 2时 取 0 25 当2 0 l0 h 5 0时 取 a h0 的上限值按 0 42l0 h 0 58计算 l0 h 跨高比 当l0 h 2 0时 取l0 h 2 0 90 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 2 截面尺寸要求 l0 计算跨度 当l0 2h时 取l0 2h 91 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 3 可不进行斜截面受剪承载力计算的条件 Vk 按荷载标准组合计算的剪力值 ftk 混凝土抗拉强度标准值 92 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 4 构造要求 93 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 纵向受力钢筋 94 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 95 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 下部纵筋宜均匀布置在梁的下部0 2h范围内 连续深梁中间支座上纵筋按下图分配 96 第5章 混凝土结构设计原理 主页 目录 上一章 帮助 下一章 深梁宜配双排钢筋网 水平和竖向分布钢筋的直径均不应小于8mm 间距不应大于200mm 且应满足表 4最小配筋百分率的要求 97 第5章