建筑结构课件-第3.3章 钢筋混凝土受弯构件.ppt

1、a,1,建筑结构architectural construction,第三章 混凝土基本构件学习重点： 混凝土结构用钢筋的品种和规格，钢筋的选用规定； 混凝土强度等级的概念及选用的规定，混凝土收缩和徐变的概念； 钢筋、混凝土设计参数的查用方法； 耐久性对同质量的主要要求； 钢筋和混凝土共同工作的原因，钢筋的锚固和连接的要求； 混凝土基本构件的构造要求，钢筋混凝土受弯构件、受压构件的破坏特征及承载力急速那方法,a,2,一、 构造要求 （一）、截面形状和尺寸,第三节 钢筋混凝土受弯构件,截面上有弯矩和剪力共同作用，轴力可以忽略不计的构件称为受弯构件。梁(beam)和板(slab/board)是典型

2、的受弯构件,梁的截面形式主要有矩形、形、倒形、形、形、十字形、花篮形等,板的截面形式一般为矩形、空心板、槽形板等,a,3,一、 构造要求,第三节 钢筋混凝土受弯构件,按刚度要求，根据经验，梁和板的截面高度不宜小于右表所列数值,高宽比h/b：矩形截面梁23.5，T形截面梁2.54,a,4,板最小厚度,第三节 钢筋混凝土受弯构件,按构造要求，现浇板的厚度不应小于下表3.1.2的数值。 现浇板的厚度一般取为10mm的倍数,a,5,二）、配筋构造梁,第三节 钢筋混凝土受弯构件,通常配置纵向受拉钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立钢筋等，构成梁的钢筋骨架，有时还配置纵向构造钢筋及拉筋等,a,6,3.1 构造要求梁

3、的配筋,第三节 钢筋混凝土受弯构件,单筋截面和双筋截面,前者指只在受拉区配置纵向受力钢筋的受弯构件；后者指同时在梁的受拉区和受压区配置纵向受力钢筋的受弯构件,梁纵筋常用直径 d =1225mm 板受力钢筋常用直径 d =612mm,纵向受力钢筋,a,7,3.1 构造要求梁的配筋,第三节 钢筋混凝土受弯构件,架立钢筋,架立钢筋的最小直径（mm,弯起钢筋,弯起钢筋在跨中是纵向受力钢筋的一部分，在靠近支座的弯起段弯矩较小处则用来承受弯矩和剪力共同产生的主拉应力，即作为受剪钢筋的一部分,钢筋的弯起角度一般为45，梁高h800mm时可采用60,a,8,3.1 构造要求梁的配筋,第三节 钢筋混凝土受弯构件

4、,箍筋主要用来承受由剪力和弯矩在梁内引起的主拉应力，并通过绑扎或焊接把其他钢筋联系在一起，形成空间骨架,箍筋,箍筋的形式可分为开口式和封闭式两种,当b400mm，且一层内的纵向受压钢筋多于3根，或当梁的宽度不大于400mm但一层内的纵向受压钢筋多于4根时，应设置复合箍筋。梁中一层内的纵向受拉钢筋多于5根时，宜采用复合箍筋,箍筋的肢数，当梁的宽度b150mm时，可采用单肢； 当b400mm，且一层内的纵向受压钢筋不多于4根时， 采用双肢箍筋,a,9,3.1 构造要求梁的配筋,第三节 钢筋混凝土受弯构件,箍筋的弯制过程,a,10,3.1 构造要求梁的配筋,第三节 钢筋混凝土受弯构件,纵向构造钢筋及

5、拉筋,梁的腹板高度hw450mm时，应在梁的两个侧面沿高度配置纵向构造钢筋（亦称腰筋），并用拉筋固定,a,11,3.1 构造要求梁的配筋,第三节 钢筋混凝土受弯构件,纵向构造钢筋及拉筋,梁侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%，且其间距不宜大于200mm,a,12,2、板的配筋,第三节 钢筋混凝土受弯构件,当h150mm时，不宜大于200mm； 当h150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于300mm。 板的受力钢筋间距通常不宜小于70mm,1）受力钢筋 (Tensioned bar) （2）分布钢筋 (Spread bar,用来承受弯矩产生的拉力,作用，一是固定受力钢筋

6、的位置，形成钢筋网；二是将板上荷载有效地传到受力钢筋上去；三是防止温度或混凝土收缩等原因沿跨度方向的裂缝,a,13,板的配筋,第三节 钢筋混凝土受弯构件,分布钢筋的直径不宜小于6mm，间距不宜大于250mm；当集中荷载较大时，分布钢筋截面面积应适当增加，间距不宜大于200mm,绑扎板钢筋,a,14,三）、混凝土保护层厚度,第三节 钢筋混凝土受弯构件,主要作用，一是保护钢筋不致锈蚀，保证结构的耐久性；二是保证钢筋与混凝土间的粘结；三是在火灾等情况下，避免钢筋过早软化,实际工程中，一类环境中梁、板的混凝土保护层厚度一般取为：混凝土强度等级C25时，梁25mm，板20mm；混凝土强度等级C25时，梁

7、20mm，板15mm。当梁、柱中纵向受力钢筋的砼保护层厚度大于40mm时，应对保护层采取有效的防裂构造措施,a,15,二、正截面承载力计算两种截面的破坏,第三节 钢筋混凝土受弯构件,一是由M引起，破坏截面与构件的纵轴线垂直，为沿正截面破坏； 二是由M和V共同引起，破坏截面是倾斜的，为沿斜截面破坏,纵向受拉钢筋配筋率,适筋梁超筋梁 少筋梁,min max,max,min,a,16,一）单筋矩形截面 1.梁正截面受弯的三个阶段,第三节 钢筋混凝土受弯构件,a阶段的应力状态是抗裂验算的依据。 阶段的应力状态是裂缝宽度和变形验算的依据。 a阶段的应力状态作为构件承载力计算的依据,MMcr,MMy,MM

8、u,a,17,2.单筋截面受弯构件正截面破坏形态,第三节 钢筋混凝土受弯构件,适筋梁,第阶段（弹性工作阶段） 加载开裂 开裂弯矩cr,第阶段（带裂缝工作阶段） 开裂屈服 屈服弯矩My,第阶段（破坏阶段） 屈服压碎 极限弯矩Mu,配置适量纵向受力钢筋的梁称为适筋梁,特征：有明显的三个阶段属于：“延性破坏,配筋率的概念：纵向受拉钢筋的截面剪辑与梁正截面的有效面积的比值,a,18,3.2 正截面承载力计算三种梁的破坏特征,第三节 钢筋混凝土受弯构件,超筋梁,少筋梁,纵向受力钢筋配筋率大于最大配筋率的梁为超筋梁,配筋率小于最小配筋率 的梁为少筋梁,特征：受压区混凝土被压碎 破坏时，钢筋尚未屈服。 属于

9、：“脆性破坏,特征：一裂就坏 属于：“脆性破坏,a,19,3.2 正截面承载力计算等效矩形应力图,第三节 钢筋混凝土受弯构件,等效原则按照受压区混凝土的合力大小不变、 受压区混凝土的合力作用点不变的原则,a,20,3.2 正截面承载力计算界限配筋梁,第三节 钢筋混凝土受弯构件,适筋梁与超筋梁的界限界限相对受压区高度,适筋梁的破坏受拉钢筋屈服后混凝土压碎； 超筋梁的破坏混凝土压碎时，受拉钢筋尚未屈服； 界限配筋梁的破坏受拉钢筋屈服的同时混凝土压碎,不超筋,超筋,a,21,3.2 正截面承载力计算最小配筋率,第三节 钢筋混凝土受弯构件,适筋梁与少筋梁的界限截面最小配筋率,钢筋混凝土结构构件中纵向受

10、力钢筋的最小配筋率（,例如：现有一钢筋混凝土梁，混凝土强度等级采用C30， 配置HRB335钢筋作为纵向受力钢筋，最小配筋率为（ ）,0.214,a,22,3.2 正截面承载力计算基本公式,第三节 钢筋混凝土受弯构件,相对受压区 高度,受压区高度,截面有效高度 ：h0,截面高度 ：h,界限相对受压区高度,a,23,3.2 正截面承载力计算适用条件,第三节 钢筋混凝土受弯构件,防止超筋的条件： 防止少筋的条件,单筋矩形截面所能承受的最大弯矩的表达式,混凝土受压区高度计算式,a,24,第三节 钢筋混凝土受弯构件,3 钢筋混凝土梁和板中通常配置哪几种钢筋？各起何作用？ 4 梁中箍筋有哪几种形式？各适

11、用于什么情况？箍筋肢数、间距有何规定？ 5 混凝土保护层的作用是什么？室内正常环境中梁、板的保护层厚度一般取为多少,思 考 题,练习 : 1、根据等效矩形应力图，推导受弯构件正截面承载力计算的基本公式。 2、写出基本公式的适用条件,a,25,3.2 正截面承载力计算截面设计,第三节 钢筋混凝土受弯构件,己知：弯矩设计值M，混凝土强度等级fc，钢筋级别fy， 构件截面尺寸bh 求：所需受拉钢筋截面面积As= ,计算步骤如下,确定截面有效高度h0 h0=h-as,计算混凝土受压区高度x，并判断是否属超筋梁,若xbh0，则不属超筋梁。 否则为超筋梁，应加大截面尺寸， 或提高混凝土强度等级，或改用双筋

12、截面,计算钢筋截面面积As，并判断是否属少筋梁。 若Asmin bh，则不属少筋梁。 否则为少筋梁，应取As=minbh,选配钢筋,a,26,3.2 正截面承载力计算截面复核,第三节 钢筋混凝土受弯构件,己知：构件截面尺寸bh，钢筋截面面积As，混凝土强度等级fc，钢筋 级别fy ，弯矩设计值M 求：复核截面是否安全 、弯矩承载力Mu= ,计算步骤如下,确定截面有效高度h0,判断梁的类型,计算截面受弯承载力Mu,适筋梁,超筋梁,对少筋梁，应将其受弯承载力降低使用（已建成工程）或修改设计,判断截面是否安全 若MMu，则截面安全,a,27,第三节 钢筋混凝土受弯构件,正截面承载力计算框图,a,28

13、,二） 单筋T形截面,第三节 钢筋混凝土受弯构件,形截面受弯构件在工程实际中应用较广，除独立形梁（图a）外，槽形板（图b）、空心板（图c）以及现浇肋形楼盖中的主梁和次梁的跨中截面（图d-截面）也按形梁计算,翼缘位于受拉区的T形截面梁，当受拉区开裂后，翼缘就不起作用了， 因此（图d-截面）应按bh的矩形截面计算,跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算,a,29,1.有效翼缘计算宽度,第三节 钢筋混凝土受弯构件,T形、I形及倒L形截面受弯构件翼缘计算宽度bf,翼缘计算宽度，用bf表示， 其值取下表中各项的最小值,a,30,第一类、第二类形截面的鉴别条件： 截面复核时： 截面设计时,3.2 正截面承

14、载力计算T形截面分类,第三节 钢筋混凝土受弯构件,根据中和轴位置不同， 将形截面分为两类,a,31,1）第一类T形截面,第三节 钢筋混凝土受弯构件,其承载力与截面 尺寸为f 矩形截面梁完全相同,a,32,2）第二类T形截面,第三节 钢筋混凝土受弯构件,可将受压区面积分为两部分： 1、腹板（bx） 2、翼缘（bf-b）hf,翼缘 部分,腹板部分,a,33,2）第二类T形截面,第三节 钢筋混凝土受弯构件,a,34,第二类T形截面： 截面受压区高度较大， 配筋率较高，不易出现 少筋现象，因此 防止超筋必须判断 防止少筋无须判断,第一类T形截面： 截面受压区高度较小， 配筋率较低，不易出现 超筋现象，

15、因此 防止超筋无须判断 防止少筋必须判断,3）.公式的适用条件,第三节 钢筋混凝土受弯构件,防止超筋的条件,判 断 提 示,防止少筋的条件,a,35,3正截面承载力计算（1）截面设计,第三节 钢筋混凝土受弯构件,已知：构件截面尺寸bh，混凝土强度等级fc、钢筋强度等级fy、弯矩设计值M。 求： 纵向受拉钢筋截面面积As,计算步骤如下,a,36,截面设计,第三节 钢筋混凝土受弯构件,a,37,截面设计,第三节 钢筋混凝土受弯构件,a,38,3.2 正截面承载力计算,第三节 钢筋混凝土受弯构件,3.1钢筋混凝土矩形梁的某截面承受弯矩设计值M=100kNm，bh=200500mm，采用C20级混凝土

16、，HRB335级钢筋。试求该截面所需纵向受力钢筋的数量。 3.2某钢筋混凝土矩形截面简支梁，bh =200450mm，计算跨度6m，承受的均布荷载标准值为：恒荷载8kN/m（不含自重），活荷载6kN/m，可变荷载组合值系数c=0.7。采用C25级混凝土，HRB400级钢筋。试求纵向钢筋的数量。 3.3某办公楼矩形截面简支楼面梁，承受均布恒载标准值8kN/m（不含自重），均布活荷载标准值7.5kN/m，计算跨度6m，采用C25级混凝土和HRB400级钢筋。试确定梁的截面尺寸和纵向钢筋的数量。 3.4某钢筋混凝土矩形截面梁，bh=200450mm，承受的最大弯矩设计值M=90kNm，所配纵向受拉钢

17、筋为4 16，混凝土强度等级为C20。试复核该梁是否安全,3.6某T形截面独立梁，截面如习题图3.1所示。采用C30级混凝土，HRB400级钢筋。承受弯矩设计值115kNm，计算翼缘宽度bf=600mm。求纵向受力钢筋的数量。 3.7某T形截面独立梁，承受弯矩设计值610kNm。其余条件同习题3.6。试求纵向钢筋数量。 3.8已知某T形截面简支独立梁截面如习题图3.2所示。梁的计算跨度6m，承受均布恒载标准值（不含自重）14kN/m，均布活荷载标准值25kN/m，可变荷载组合值系数c=0.7，采用C30级混凝土和HRB400级钢筋，试求纵向钢筋的数量,练习,a,39,3.3 斜截面承载力计算受

18、剪承载力,第三节 钢筋混凝土受弯构件,梁在弯矩M和剪力V共同作用下的主应力迹线，其中实线为主拉应力迹线，虚线为主压应力迹线,斜截面受弯承载力通过构造措施来保证,斜截面受剪承载力通过计算配置腹筋来保证,a,40,3.2 斜截面承载力计算 影响斜截面受剪承载力的主要因素,第三节 钢筋混凝土受弯构件,斜截面受剪破坏形态主要取决于配箍率sv和剪跨比,a,41,3.2 斜截面承载力计算受剪破坏的三种形态,第三节 钢筋混凝土受弯构件,1） 斜压破坏,破坏前提：剪跨比较小（1）， 箍筋配置过多，配箍率sv较大,破坏前提：剪跨比较大（3）， 箍筋配置过少，配箍率sv较小,破坏前提：剪跨比适中（=13）， 箍筋

19、配置适量，配箍率sv适量,2） 剪压破坏,3） 斜拉破坏,a,42,3.2 斜截面承载力计算受剪破坏三种形态,第三节 钢筋混凝土受弯构件,1）斜压破坏,破坏前提： 1，sv较大,破坏特征： 首先在梁腹出现若干条较陡的平行斜裂缝，随着荷载的增加，斜裂缝将梁腹分割成若干斜向的混凝土短柱，最后由于混凝土短柱达到极限抗压强度而破坏,钢筋情况： 箍筋应力未不到屈服强度 破坏性质：属于脆性破坏 防止斜压破坏： 通过控制梁的最小截面尺寸,a,43,3.2 斜截面承载力计算受剪破坏三种形态,第三节 钢筋混凝土受弯构件,2）剪压破坏,破坏前提：=1，sv适量,破坏特征： 截面出现多条斜裂缝，其中一条延伸最长，开

20、展最宽的斜裂缝，称为“临界斜裂缝”，与此裂缝相交的箍筋达到屈服强度，最后，剪压区混凝土达到极限强度而破坏,钢筋情况： 箍筋达到屈服强度 破坏性质：脆性不如斜拉 和斜压明显 防止剪压破坏： 通过斜截面承载力计算，配置适量腹筋,a,44,3.2 斜截面承载力计算受剪破坏三种形态,第三节 钢筋混凝土受弯构件,3）斜拉破坏,破坏前提：3，sv较小,破坏特征： 一旦梁腹出现一条斜裂缝，就很快形成为“临界斜裂缝”，与其相交的箍筋随即屈服，梁将沿斜裂缝裂成两部分。即使不裂成两部分，也将因临界斜裂缝的宽度过大而不能继续使用,钢筋情况： 箍筋应力达到屈服强度甚至拉断 破坏性质：属于脆性破坏 防止斜拉破坏： 通过

21、控制最小配箍率,a,45,3.2 斜截面承载力计算基本公式,第三节 钢筋混凝土受弯构件,Vu =Vc+Vsv + Vsb,Vu受弯构件斜截面受剪承载力； Vc剪压区混凝土受剪承载力设计值，即无腹筋梁的受剪承载力； Vsv与斜裂缝相交的箍筋受剪承载力设计值； Vsb与斜裂缝相交的弯起钢筋受剪承载力设计值,斜截面受剪承载力的组成,a,46,3.2 斜截面承载力计算基本公式,第三节 钢筋混凝土受弯构件,以Vcs表示混凝土+箍筋的总受剪承载力,Vcs =Vc+Vsv,Vu =Vcs + Vsb,于是，斜截面受剪承载力,1）仅配箍筋的受弯构件,对矩形、T形及I形截面一般受弯构件,对集中荷载作用下的独立梁

22、,a,47,3.2 斜截面承载力计算适用条件,第三节 钢筋混凝土受弯构件,Asv配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积： Asv nAsv1，其中n为箍筋肢数，Asv1 为单肢箍筋的截面面积； s箍筋间距； fyv 箍筋抗拉强度设计值 计算截面的剪跨比。当1.4时，取 =1.4；当 3 时，取=3,防止斜压最小截面尺寸(上限,基本公式适用条件,当hw/b4.0（厚腹梁，即一般梁）时 当hw/b6.0（薄腹梁）时 当4.0hw/b6.0时,a,48,3.2 斜截面承载力计算适用条件,第三节 钢筋混凝土受弯构件,2） 防止斜拉最小配箍率(下限,基本公式适用条件,斜截面计算位置,a,49,3.2 斜截面承载力计算计算步骤,第三节 钢筋混凝土受弯构件,已知：剪力设计值V，截面尺寸bh，混凝土强度等级ft，箍筋级别fyv， 纵向受力钢筋的级别和数量As 求：腹筋数量Asv/S,计算步骤如下,1）复核截面尺寸 一般梁的截面尺寸应满足 的要求，否则，应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级,2）确定是否需按计算配置箍筋 当满足下式条件时，可按构造配置箍筋，否则，需按计算配置箍筋,3）确定腹筋数量 仅配箍筋时,或,或,求出Asv/S的值后，根据构造要求选定肢数n和直径d，求出间距s， 或者根据构造要求选定n、s，然后求出d,4）验算配箍率,a,50,3.2 斜截面承