混凝土结构与砌体结构4 清华大学出版社

2,第4章钢筋混凝土受弯构件,【学习目标】熟知梁、板的一般构造要求，明确保证受弯构件斜截面受弯承载力的构造要求；理解受弯构件正截面的破坏形式及保证适筋梁的条件；理解有腹筋梁斜截面的受力性能及破坏形态；熟悉受弯构件设计的一般程序，熟练掌握单筋截面梁(板)正截面抗弯、斜截面抗剪承载力的计算方法；了解双筋截面受弯构件的概念；理解钢筋混凝土梁抗弯刚度的特点，熟悉受弯构件变形和裂缝宽度的验算方法。,3,4.1受弯构件的一般构造要求,4.1.1板的构造要求1板的厚度2板的支承长度3板的配筋1)受力钢筋2)分布钢筋,4,4.1.2梁的构造要求,1梁的截面形式及尺寸2梁的支承长度3梁的配筋1)纵向受力钢筋2)架立钢筋3)梁侧构造钢筋,5,4.1.3混凝土保护层厚度及截面有效高度,纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应不小于受力钢筋的直径。设计使用年限为50年的混凝土结构，最外层钢筋的保护层厚度应符合表4.2的规定；设计使用年限为100年的混凝土结构，最外层钢筋的保护层厚度不应小于表4.2中数值的1.4倍。,6,4.2受弯构件正截面承载力计算,4.2.1受弯构件正截面的受力性能1受弯构件正截面工作的三个阶段2受弯构件正截面各阶段的应力状态1)第阶段(弹性工作阶段)2)第阶段(带裂缝工作阶段)3)第阶段(破坏阶段)3受弯构件正截面的破坏形式1)适筋梁2)超筋梁3)少筋梁,7,4.2.2单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,1计算原则1)基本假定2)受压区混凝土的等效矩形应力图形3)适筋梁的界限条件(1)适筋梁与超筋梁的界限相对界限受压区高度。(2)适筋梁的最大配筋率rmax。(3)适筋梁的最小配筋率rmin,8,4.2.2单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,2基本公式及适用条件1)基本公式2)适用条件3基本公式的应用1)截面设计(1)基本公式计算法。(2)表格计算法。2)截面复核V,9,4.2.3T形截面梁正截面承载力计算,1T形截面的有效翼缘计算宽度2T形截面分类及其判别3基本计算公式及适用条件1)第一类T形截面(1)计算公式。(2)适用条件。2)第二类T形截面(1)计算公式。(2)适用条件。4基本公式的应用1)截面设计2)截面复核,10,4.2.4双筋截面受弯构件的概念,1双筋矩形截面梁的应用范围2基本公式及适用条件1)基本计算公式2)适用条件,11,4.3受弯构件斜截面承载力计算,4.3.1受弯构件斜截面的破坏形态1)斜拉破坏2)剪压破坏3)斜压破坏,12,4.3.2受弯构件斜截面受剪承载力计算,1影响斜截面受剪承载力的主要因素1)剪跨比2)混凝土强度等级4)弯起钢筋5)纵向钢筋配筋率,13,4.3.2受弯构件斜截面受剪承载力计算,2斜截面受剪承载力的计算公式1)仅配置箍筋的梁2)配有箍筋和弯起钢筋的梁3计算公式的适用条件1)防止斜压破坏的条件最小截面尺寸的限制2)防止斜拉破坏的条件最小配箍率的限制4斜截面受剪承载力的计算截面5斜截面受剪承载力的计算方法和步骤1)截面设计2)截面复核,14,4.3.3保证斜截面受弯承载力的构造要求,1抵抗弯矩图的概念2纵向钢筋的弯起1)保证正截面受弯承载力2)保证斜截面受剪承载力3)保证斜截面受弯承载力3纵向钢筋的截断4纵向钢筋在支座处的锚固1)梁端纵筋的锚固2)板端纵筋的锚固5箍筋的构造要求1)箍筋的形式与肢数2)箍筋的直径3)箍筋的间距与布置6弯起钢筋的构造要求,15,4.4受弯构件变形及裂缝宽度验算,为满足结构构件的适用性和耐久性要求，混凝土规范作出如下规定。(1)钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的准永久组合并考虑荷载长期作用影响进行计算，其计算值不应超过表4.9规定的挠度限值。(2)对允许出现裂缝的钢筋混凝土构件，其正截面的裂缝宽度应按荷载的准永久组合并考虑荷载长期作用影响进行计算，构件的最大裂缝宽度不应超过表4.10规定的最大裂缝宽度限值wlim。参见教材P85,16,4.4.1受弯构件的变形验算,1钢筋混凝土梁抗弯刚度的特点2受弯构件的短期刚度3受弯构件的长期刚度4受弯构件的挠度验算,17,4.4.2裂缝宽度验算,1裂缝的产生及其分布2平均裂缝间距3平均裂缝宽度4最大裂缝宽度,18,本章小结,(1)钢筋混凝土受弯构件正截面工作分三个阶段，第a应力状态将作为受弯构件抗裂度验算的依据，第阶段的应力状态是使用阶段的裂缝宽度和变形验算的依据，第a阶段的应力状态是受弯构件正截面承载力计算的依据。受弯构件正截面破坏形态根据配筋率的不同分为适筋破坏、超筋破坏和少筋破坏三种，根据它们的破坏特征可知：适筋梁发生延性破坏，超筋梁和少筋梁发生脆性破坏。正截面承载力的计算公式都是在适筋梁的延性破坏基础上建立起来的。(2)单筋矩形截面、T形截面、双筋矩形截面受弯构件正截面承载力的计算公式是以适筋梁第a阶段的应力状态为依据，经过基本假定，并取等效矩形混凝土压应力图形代替实际的应力图形而建立起来的。同时，必须满足相应的适用条件。受弯构件正截面承载力的计算分截面设计和截面复核两类问题。在截面设计和复核时可直接采用基本公式法进行计算，也可采用表格计算法。无论采用哪种方法都必须满足基本公式的适用条件，防止超筋破坏和少筋破坏发生，这是需要引起重视的。(3)受弯构件产生斜裂缝的原因是主拉应力引起的，受弯构件斜截面的受剪破坏形态有斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏三种，它们都是脆性破坏。影响抗剪能力的因素有剪跨比、混凝土强度等级、箍筋配箍率、弯起钢筋、纵向钢筋的配筋率等。,19,本章小结,(4)受弯构件斜截面受剪承载力计算公式是以剪压破坏为依据建立的。斜截面受剪承载力计算时，分仅配置箍筋和同时配有箍筋和弯起钢筋两种情况，无论哪种情况都必须满足适用条件，即通过限制截面尺寸和控制最小配箍率来防止斜压破坏和斜拉破坏的发生。(5)斜截面承载力包括斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力两个方面。斜截面受剪承载力是经过计算在梁中配置足够的腹筋来保证的，而斜截面受弯承载力则是通过构造措施来保证的。这些构造措施包括纵向钢筋的弯起和截断位置、纵筋的锚固要求、弯起钢筋和箍筋的构造要求等。(6)钢筋混凝土构件在正常使用极限状态下应满足规范规定的挠度及最大裂缝宽度的限值。钢筋混凝土受弯构件的抗弯刚度是一个变量，随荷载的增大以及时间的增长而降低，并分短期刚度Bs和长期刚度B；受弯构件的挠度验