混凝土结构基本原理.第6章 斜截面

1、 受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究 斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算 构造要求构造要求 偏心受力构件的受剪承载力偏心受力构件的受剪承载力 受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究 斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算 腹筋的作用腹筋的作用 箍筋箍筋： 提高斜截面受剪承载力；提高斜截面受剪承载力； 与纵筋绑扎，形成钢筋骨架与纵筋绑扎，形成钢筋骨架 便于施工；便于施工； 防止纵筋过早压曲，约束核心混凝土。防止纵筋过早压曲，约束核心混凝土。 弯起钢筋弯起钢筋： 由纵筋弯起形成由纵筋弯起形成 承受较大的剪力。承受较大的剪力。 梁的箍筋和弯起钢筋梁的箍筋和弯起

2、钢筋 1 1 无腹筋简支梁的受剪性能无腹筋简支梁的受剪性能 斜裂缝形成以前的应力状态斜裂缝形成以前的应力状态 斜裂缝出现前的应力状态斜裂缝出现前的应力状态 2斜裂缝形成以后斜裂缝形成以后 斜裂缝出现后的应力状态斜裂缝出现后的应力状态 斜截面上的抗力斜截面上的抗力 剪压面上的压力和剪剪压面上的压力和剪 力；力； 斜截面相对错动产生斜截面相对错动产生 的骨料咬合力；的骨料咬合力； 纵向钢筋的销栓剪力；纵向钢筋的销栓剪力； 纵向钢筋的拉力。纵向钢筋的拉力。 应力状态的变化应力状态的变化 剪压区的应力剪压区的应力 ， 增大；增大； 纵向钢筋的拉力突然纵向钢筋的拉力突然 增大。增大。 2 有腹筋简支梁的

3、受剪性能有腹筋简支梁的受剪性能 剪跨比剪跨比（Shear span ratio） 对矩形截面梁，任一截面的正应力和剪应力可表示为对矩形截面梁，任一截面的正应力和剪应力可表示为 则：则： 定义：定义： 广义剪跨比广义剪跨比 ： 反映了梁截面上正应力与剪应力（或弯矩反映了梁截面上正应力与剪应力（或弯矩M与与V） 的相对大小，影响梁的剪切的相对大小，影响梁的剪切 破坏形态。破坏形态。 较大，说明较大，说明 （或（或M）较大）较大 截面容易被截面容易被拉坏拉坏； 较小，说明较小，说明 （或（或V）较大）较大 截面容易被截面容易被压坏压坏。 0 2 2 0 1 bh V bh M 02 1 Vh M 0

4、 Vh M 0 1 0 1 01 1 1 h a hV aV hV M A A 0 2 0 2 02 2 2 h a hV aV hV M B B 对于集中荷载作用下的简支梁对于集中荷载作用下的简支梁 集中荷载作用下的简支梁集中荷载作用下的简支梁 斜拉破坏斜拉破坏 剪压破坏剪压破坏 斜压破坏斜压破坏 当剪跨比较大当剪跨比较大(3)时，或箍筋配时，或箍筋配 置不足时出现。特点是斜裂缝一置不足时出现。特点是斜裂缝一 出现梁即破坏。出现梁即破坏。 当剪跨比较小当剪跨比较小(1)时，或箍筋配时，或箍筋配 置过多时易出现。此破坏系由梁置过多时易出现。此破坏系由梁 中主压应力所致。中主压应力所致。 当剪跨

5、比一般当剪跨比一般(13)时，箍筋配时，箍筋配 置适中时出现。此破坏系由梁中剪置适中时出现。此破坏系由梁中剪 压区压应力和剪应力联合作用所致压区压应力和剪应力联合作用所致 梁斜截面剪切破坏形态梁斜截面剪切破坏形态 剪跨比剪跨比 试验表明，试验表明，剪跨剪跨 比越大，有腹筋比越大，有腹筋 梁的抗剪承载力梁的抗剪承载力 越低，如图所示。越低，如图所示。 对无腹筋梁来说，对无腹筋梁来说， 剪跨比越大，抗剪跨比越大，抗 剪承载力也越低，剪承载力也越低， 但当但当3 ，剪剪跨跨 比的影响不再明比的影响不再明 显。显。 3 影响斜截面受剪承载力的主要因素影响斜截面受剪承载力的主要因素 剪跨比对有腹筋梁受剪

6、承载力的影响剪跨比对有腹筋梁受剪承载力的影响 混凝土强度混凝土强度 斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级的提高而提高。梁斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级的提高而提高。梁 斜压破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗压强度。梁为斜拉斜压破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗压强度。梁为斜拉 破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度，而抗拉强度的破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度，而抗拉强度的 增加较抗压强度来得缓慢，故混凝土强度的影响就略小。剪压增加较抗压强度来得缓慢，故混凝土强度的影响就略小。剪压 破坏时，混凝土强度的影响则居于上述两者之间。破坏时，混凝土强度的影响则居于上述两者之间。 纵向钢筋配

7、筋率纵向钢筋配筋率 试验表明，梁的受试验表明，梁的受 剪承载力随纵向钢筋剪承载力随纵向钢筋 配筋率配筋率的提高而增的提高而增 大大 。这主要是纵向受。这主要是纵向受 拉钢筋约束了斜裂缝拉钢筋约束了斜裂缝 长度的延伸，从而增长度的延伸，从而增 大了剪压区面积的作大了剪压区面积的作 用。用。 纵向钢筋配筋率对有腹筋梁受剪承载力的影响纵向钢筋配筋率对有腹筋梁受剪承载力的影响 配箍率和箍筋强度配箍率和箍筋强度 有腹筋梁出现斜裂缝后，箍 筋不仅直接承受相当部分的剪力， 而且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 剪能力和纵向钢筋的销栓作用有 着积极的影响。试验表明，在配 箍最适当的范围内

8、，梁的受剪承 载力随配箍量的增多、箍筋强度 的提高而有较大幅度的增长。 bs An bs A svsv sv 1 箍筋对有腹筋梁受剪承载力的影响箍筋对有腹筋梁受剪承载力的影响 假定梁的斜截面受剪承载力Vu由斜裂缝上剪压区混凝 土的抗剪能力Vc，与斜裂缝相交的箍筋的抗剪能力Vsv和与 斜裂缝相交的弯起钢筋的抗剪能力Vsb三部分所组成。由平 衡条件Y=0可得： Vu= Vc +Vsv+Vsb Vu Vc Vs Vsb 受剪承载力的组成受剪承载力的组成 如令Vcs为箍筋和混凝土 共同承受的剪力，即 Vcs=Vc+Vsv 则 Vu=Vcs+Vsb 1 计算原则计算原则 Vsv 相对名义剪应力相对名义剪

9、应力Vcs/ftbho与配箍系数的关系如下与配箍系数的关系如下 系数系数ssv与荷载形式和截面形状等因素有关与荷载形式和截面形状等因素有关 2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力 t yvsv svt t cs f f bhf V 0 25. 1 7 . 0 sv t 对于矩形、对于矩形、T形等的一般受弯形等的一般受弯 构件构件 0 . 1 1/75. 1 sv t ）（ 集中荷载作用下的独立梁集中荷载作用下的独立梁 均布荷载作用下矩形、T形和I形截面的简支梁， 当仅配箍筋时，斜截面受剪承载力的计算公式 对集中荷载作用下的矩形、T形和I形截面独立简 支梁当仅配箍筋时，

10、斜截面受剪承载力的计算公式 0 sv yv0tcsu 25. 17 . 0h s A fbhfVV 0 sv yv0tcsu 0 . 1 0 . 1 75. 1 h s A fbhfVV 3 配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力 ssby0 sv yv0tu sin8 . 025. 17 . 0Afh s A fbhfVV ssby0 sv yv0tu sin8 . 0 1 75. 1 Afh s A fbhfVV 上限值上限值最小截面尺寸最小截面尺寸 当 4.0时，属于一般的梁，应满足 b hw 0cc 25.0bhfV 当 6.0时，属于薄腹梁，应满

11、足 b hw 0cc 2.0bhfV 当4.0 6.0时，属于薄腹梁，应满足 b hw 0cc )14(025. 0bhf b h V w 4 公式的适用范围：公式的适用范围：上限值上限值避免斜压避免斜压下限值下限值避免斜拉破坏避免斜拉破坏 下限值下限值箍筋最小含量箍筋最小含量 yv t1sv minv,s 24.0 f f bs nA 为了避免发生斜拉破 坏，规范规定，配箍 率应大于最小配箍率，箍 筋最小配筋率为 5 连续梁、框架梁和外伸梁的斜截面受剪承剪力连续梁、框架梁和外伸梁的斜截面受剪承剪力 连连 续续 梁梁 的的 应应 力力 重重 分分 布布 aa MM M a a MM a M )

12、 1 1 (, 1 11 M M h a Vh Va Vh M 00 1 0 1 1 00 h a Vh M u V （1） 支座边缘截面（支座边缘截面（1-1）；）； （2）腹板宽度改变处截面（）腹板宽度改变处截面（2-2）；）； （3）箍筋直径或间距改变处截面（）箍筋直径或间距改变处截面（3-3）；）； （4）受拉区弯起钢筋弯起点处的截面（）受拉区弯起钢筋弯起点处的截面（4-4）。）。 1 计算截面的确定计算截面的确定 斜截面受剪承载力的计算按下列斜截面受剪承载力的计算按下列 步骤进行设计：步骤进行设计： 1求内力，绘制剪力图；求内力，绘制剪力图； 2验算是否满足截面限制条件，如验算是否满

13、足截面限制条件，如 不满足，则应加大截面尺寸或提高混不满足，则应加大截面尺寸或提高混 凝土的强度等级；凝土的强度等级； 3验算是否需要按计算配置腹筋。验算是否需要按计算配置腹筋。 4计算腹筋计算腹筋 （1）对仅配置箍筋的梁，可按下式）对仅配置箍筋的梁，可按下式 计算：计算： 对矩形、对矩形、T形和工字形截面的一形和工字形截面的一 般受弯构件般受弯构件 0 01 25.1 7.0 hf bhfV s nA yv tsv 2 设计计算设计计算 对集中荷载作用下的独立梁对集中荷载作用下的独立梁 0 0 1 0.1 0.1 75.1 hf bhfV s nA yv t sv （2）同时配置箍筋和弯起钢

14、筋的）同时配置箍筋和弯起钢筋的 梁，根据经验和构造要求梁，根据经验和构造要求 配置箍筋确定配置箍筋确定Vcs，然后按下式计，然后按下式计 算弯起钢筋的面积。算弯起钢筋的面积。 sin8.0 sb y cs f VV A minv,s 也可以根据受弯承载力的要求，先选定弯起钢筋再也可以根据受弯承载力的要求，先选定弯起钢筋再 按下式计算所需箍筋：按下式计算所需箍筋： 0 0 1 25. 1 sin8 . 07 . 0 hf AfbhfV s nA yv sbyt sv 0 0 1 0 . 1 sin8 . 0 0 . 1 75. 1 hf AfbhfV s nA yv sbyt sv 然后验算弯起

15、点的位置是否满足斜截面承载力的然后验算弯起点的位置是否满足斜截面承载力的 要求。要求。 1 偏心受压构件斜截面受剪承载力计算偏心受压构件斜截面受剪承载力计算 轴向压力对受剪承载力的影响轴向压力对受剪承载力的影响 矩形、矩形、T T形和形和I I形截面的计算公式形截面的计算公式 Nh s A fbhfVV07.0 1 75.1 0 sv yv0tu 2 偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算 Nh s A fbhfVV2.0 1 75.1 0 sv yv0tu 3 剪力墙的斜截面受剪承载力计算剪力墙的斜截面受剪承载力计算 为了防上斜压破坏，剪力墙的受剪截面应符合下列条件

16、为了防上斜压破坏，剪力墙的受剪截面应符合下列条件 0cc 25. 0bhfV 钢筋混凝土剪力墙在偏心受压时的斜截面受剪承载力按下列公式计算钢筋混凝土剪力墙在偏心受压时的斜截面受剪承载力按下列公式计算 0 v sh yv w 0tu 13. 05 . 0 5 . 0 1 h s A f A A NbhfVV 钢筋混凝土剪力墙在偏心受拉时的斜截面受剪承载力按下列公式计算钢筋混凝土剪力墙在偏心受拉时的斜截面受剪承载力按下列公式计算 0 v shw 0tu )13. 05 . 0( 5 . 0 1 h s A f A A NbhfVV yv 小结小结 斜截面承载力计算是钢筋混凝土结构的一个重要问斜截面承载力计算是钢筋混凝土结构的一个重要问 题。设计梁、柱、剪力墙等结构构件时，应同时解决正题。设计梁、柱、剪力墙等结构构件时，应同时解决正 截面承载力和斜面截面承截力的计算和构造问题。截面承载力和斜面截面承截力的计算和构造问题。 斜截面剪切破坏的主要形态有斜压、剪压和斜拉三斜截面剪切破坏的主要形态有斜压、剪压和斜拉三 种。斜截面受剪承截力计算公式是以剪压破坏特征为基种。斜