第四章斜裂缝ppt课件

1、第四章第四章 受弯构件受弯构件5.1 概述概述 在受弯构件的剪弯区段，在在受弯构件的剪弯区段，在M、V作用下，有可能发生斜作用下，有可能发生斜截面破坏。截面破坏。 斜截面破坏：斜截面破坏： 斜截面受剪破坏斜截面受剪破坏通过抗剪计算来满足受剪承载力通过抗剪计算来满足受剪承载力要求；要求； 斜截面受弯破坏斜截面受弯破坏通过满足构造要求来保证受弯承通过满足构造要求来保证受弯承载力要求。载力要求。 斜截面受剪承载力的设计计算5.1.1 斜截面开裂前的应力分析斜截面开裂前的应力分析 斜截面受剪承载力的设计计算5.1.1 斜截面开裂前的应力分析斜截面开裂前的应力分析00IMybIVS00224212tp2

2、24212cp斜截面受剪承载力的设计计算5.1.2 斜裂缝的形成斜裂缝的形成 当主拉应力超过混凝土当主拉应力超过混凝土复合受力下的抗拉强度复合受力下的抗拉强度时，就会出现与主拉应时，就会出现与主拉应力迹线大致垂直的裂缝。力迹线大致垂直的裂缝。 斜截面受剪承载力的设计计算抵抗主拉应力抵抗主拉应力 的钢筋：的钢筋：腹筋腹筋弯起钢筋弯起钢筋 箍筋箍筋 弯筋箍筋PPs纵筋5.2.1 剪跨比剪跨比的定义的定义 广义剪跨比：广义剪跨比： 集中荷载下的简支梁，集中荷载下的简支梁， 计算剪跨比为：计算剪跨比为：0VhM0ha0101011hahVaVhVMAAA0202022hahVaVhVMBBB斜截面受剪

3、承载力的设计计算5.2 斜截面破坏的主要形态斜截面破坏的主要形态5.2.2 梁斜截面受剪破坏的主要形态梁斜截面受剪破坏的主要形态斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏斜截面受剪承载力的设计计算（1斜拉破坏斜拉破坏 发生条件：剪跨比较大或腹筋配置数量过少发生条件：剪跨比较大或腹筋配置数量过少 破坏特点：首先在梁的底部出现垂直的弯曲裂破坏特点：首先在梁的底部出现垂直的弯曲裂缝，腹筋承受不了原来由混凝土所承担的拉力，缝，腹筋承受不了原来由混凝土所承担的拉力，腹筋立即屈服，其中一条弯曲裂缝很快地斜向腹筋立即屈服，其中一条弯曲裂缝很快地斜向伸展到梁顶的集中荷载作用点处，形成所谓的伸展到

4、梁顶的集中荷载作用点处，形成所谓的临界斜裂缝，将梁劈裂为两部分而破坏。临界斜裂缝，将梁劈裂为两部分而破坏。抗剪承载力取决于混凝土的抗拉强度抗剪承载力取决于混凝土的抗拉强度斜截面受剪承载力的设计计算(2)剪压破坏剪压破坏 发生条件：剪跨比适中或腹筋的配置数量适当时，临界斜裂缝发生条件：剪跨比适中或腹筋的配置数量适当时，临界斜裂缝 出现后出现后 破坏特点：首先在剪跨区出现数条短的弯剪斜裂缝，其中一条破坏特点：首先在剪跨区出现数条短的弯剪斜裂缝，其中一条 延伸最长、开展较宽的裂缝成为临界斜裂缝；临界斜裂缝延伸最长、开展较宽的裂缝成为临界斜裂缝；临界斜裂缝 向荷载作用点延伸，使混凝土受压区高度不断减小

5、，与临向荷载作用点延伸，使混凝土受压区高度不断减小，与临 界斜裂缝相交的腹筋先后达到屈服，最后剪压区混凝土达界斜裂缝相交的腹筋先后达到屈服，最后剪压区混凝土达 到复合应力状态下的极限强度到复合应力状态下的极限强度 而破坏而破坏 。 抗剪承载力主要取决于混凝土抗剪承载力主要取决于混凝土 在复合应力下的抗压强度在复合应力下的抗压强度 斜截面受剪承载力的设计计算（3斜压破坏斜压破坏 发生条件：剪跨比很小发生条件：剪跨比很小 或腹筋的配置数量过多或者梁腹部或腹筋的配置数量过多或者梁腹部很薄时，在腹筋未达屈服时，梁腹部斜裂缝间混凝土由于很薄时，在腹筋未达屈服时，梁腹部斜裂缝间混凝土由于主压应力过大而发生

6、。主压应力过大而发生。 破坏特征：在梁腹中垂直于主拉应力方向，先破坏特征：在梁腹中垂直于主拉应力方向，先后出现若干条大致相互平行的腹剪斜裂缝，梁后出现若干条大致相互平行的腹剪斜裂缝，梁的腹部被分割成若干斜向的受压短柱。随着荷的腹部被分割成若干斜向的受压短柱。随着荷载的增大，混凝土短柱沿斜向最终被压酥破坏载的增大，混凝土短柱沿斜向最终被压酥破坏 。 抗剪承载力取决于梁的截面尺寸抗剪承载力取决于梁的截面尺寸 及混凝土的抗压强度及混凝土的抗压强度 斜截面受剪承载力的设计计算 受剪破坏均属于受剪破坏均属于脆性破坏，其中脆性破坏，其中斜拉破坏最明显，斜拉破坏最明显，斜压破坏次之，斜压破坏次之，剪压破坏稍

7、好。剪压破坏稍好。 斜截面受剪承载力的设计计算影响有腹筋简支梁受剪影响有腹筋简支梁受剪承载力的因素承载力的因素:剪跨比、混凝土强度及纵剪跨比、混凝土强度及纵筋配筋率、箍筋的数量和筋配筋率、箍筋的数量和它的强度。它的强度。5.3 5.3 受剪承载力的计算受剪承载力的计算受弯构件斜截面受剪承载力一、基本假定：一、基本假定： 斜压破坏，通常用限制截面尺寸的条件来防止；斜压破坏，通常用限制截面尺寸的条件来防止； 斜拉破坏，用满足最小配箍率条件及构造要求来防止；斜拉破坏，用满足最小配箍率条件及构造要求来防止； 剪压破坏，由于其承载力变化幅度较大，必须通过计算，使构剪压破坏，由于其承载力变化幅度较大，必须

8、通过计算，使构件满足一定的斜截面受剪承载力，来防止剪压破环。件满足一定的斜截面受剪承载力，来防止剪压破环。v梁发生剪压破环时，斜截面所承受的剪力由三部分组成：梁发生剪压破环时，斜截面所承受的剪力由三部分组成：sbscuVVVV 梁剪压破坏时，与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋的拉应力都梁剪压破坏时，与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋的拉应力都达到其屈服强度，但要考虑拉应力可能不均匀，特别是靠近剪压达到其屈服强度，但要考虑拉应力可能不均匀，特别是靠近剪压区的箍筋有可能达不到屈服强度；区的箍筋有可能达不到屈服强度； 矩形、矩形、T T形和工形截面的一般受弯构件形和工形截面的一般受弯构件0025. 17 . 0

9、hsAfbhfVsvyvtu规范：集中荷载作用下的独立梁集中荷载作用下的独立梁规范：000 . 10 . 175. 1hsAfbhfVsvyvtu受弯构件斜截面受剪承载力二、计算公式仅配箍筋）二、计算公式仅配箍筋）scuVVVVc为无腹筋梁的承载力为无腹筋梁的承载力二、截面限制条件二、截面限制条件当4bhw时， 025. 0bhfVccb当6bhw时， 020. 0bhfVccb当64bhw时，按直线内插法取用。bcbc为高强混凝土的强度折减系为高强混凝土的强度折减系数数( (混凝土强度影响系数混凝土强度影响系数) )fcu,k fcu,k 50N/mm250N/mm2时，时，bc 1.0bc

10、 1.0fcu,k 80N/mm2fcu,k 80N/mm2时，时，bc 0.8bc 0.8其间线性插值。其间线性插值。受弯构件斜截面受剪承载力二、截面限制条件二、截面限制条件受弯构件斜截面受剪承载力hw截面腹板高度截面腹板高度 矩形截面取矩形截面取hw=h0 T形截面取形截面取hw=h0-hf 工形截面取工形截面取hw=h0 -hf -hfb为矩形截面的宽度为矩形截面的宽度 或或T形截面和工形截面的形截面和工形截面的腹板宽度腹板宽度当4bhw时， 025. 0bhfVccb当6bhw时， 020. 0bhfVccb当640.7ftbh0 V0.7ftbh0 150h300 150 200 3

11、00h500 200 300 500800 300 400 梁中箍筋最小直径(mm) 梁高 h(mm) 箍筋直径 h250 250800 4 6 8 不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件，其斜截面不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件，其斜截面 受剪承载力应符合下列规定：受剪承载力应符合下列规定： V0.7hftbh0 h=(800/h0)1/4(7.5.3-2) 式中式中 V-构件斜截面上的最大剪力设计值；构件斜截面上的最大剪力设计值； h-截面高度影响系数：当截面高度影响系数：当h02000mm时，取时，取h0=2000mm； ft-混凝土轴心抗拉强度设计值。混凝土轴心抗拉强度设计值。受

12、弯构件斜截面受剪承载力四、受剪计算斜截面四、受剪计算斜截面 支座边缘截面支座边缘截面1-1）；）； 腹板宽度改变处截面腹板宽度改变处截面2-2）；）； 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）；）； 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）。）。受弯构件斜截面受剪承载力五、弯起钢筋五、弯起钢筋 当剪力较大时，可利用纵筋弯起与斜裂缝相交来提高受剪承当剪力较大时，可利用纵筋弯起与斜裂缝相交来提高受剪承载力。载力。0.8fyAsbsin8 . 0sbycsuAfVV 为弯起钢筋与构件轴线的夹角，为弯起钢筋与构件轴线的夹角，一般取一般取45604560。受弯构件

13、斜截面受剪承载力sin8 . 011ycssbfVVAsin8 . 022ycssbfVVA 为防止弯筋间距太大，出现不与弯筋相交的斜裂缝，使弯筋不为防止弯筋间距太大，出现不与弯筋相交的斜裂缝，使弯筋不能发挥作用，能发挥作用，规范规范规定当按计算要求配置弯筋时，前一排弯规定当按计算要求配置弯筋时，前一排弯起点至后一排弯终点的距离不应大于表中起点至后一排弯终点的距离不应大于表中V0.7ftbh0栏的最大栏的最大箍筋间距箍筋间距smax的规定。的规定。受弯构件斜截面受剪承载力六、梁斜截面受剪承载力的计算六、梁斜截面受剪承载力的计算截面设计截面设计受弯构件斜截面受剪承载力 钢筋混凝土梁一般先进行正截

14、面承载力设计，初步确定截面尺钢筋混凝土梁一般先进行正截面承载力设计，初步确定截面尺寸和纵向钢筋后，再进行斜截面受剪承载力设计计算。寸和纵向钢筋后，再进行斜截面受剪承载力设计计算。 具体计算步骤如下：具体计算步骤如下： 验算截面限制条件验算截面限制条件;如不符合要求，改变截面尺寸，重新确如不符合要求，改变截面尺寸，重新确定；定； 验算是否需要按计算配置箍筋验算是否需要按计算配置箍筋; 如果需要按计算配置箍筋和弯起筋如果需要按计算配置箍筋和弯起筋,此时可根据具体情况选此时可根据具体情况选择其一择其一: 只配箍筋而不用弯起钢筋只配箍筋而不用弯起钢筋0025. 17 . 0hfbhfVsAyvtsv0

15、00 . 175. 1hfbhfVsAyvtsv一般受弯构件一般受弯构件集中荷载作用下的独立梁集中荷载作用下的独立梁根据根据Asv/s计算值确定箍筋肢数、直径和间距，并应满足最小配计算值确定箍筋肢数、直径和间距，并应满足最小配箍率、箍筋最大间距和箍筋最小直径的要求。箍率、箍筋最大间距和箍筋最小直径的要求。 既配箍筋又用弯起筋，一般先确定箍筋数量既配箍筋又用弯起筋，一般先确定箍筋数量,可参考过去设计可参考过去设计经验和构造要来确定经验和构造要来确定,不足部分用配弯起筋来满足。反之，也可不足部分用配弯起筋来满足。反之，也可先确定弯起筋，再配箍筋，但应满足最小配箍率、箍筋最大间先确定弯起筋，再配箍筋

16、，但应满足最小配箍率、箍筋最大间距和箍筋最小直径的要求。距和箍筋最小直径的要求。受弯构件斜截面受剪承载力截面复核 已知材料强度设计值，截面尺寸，配箍量，要求复核斜截面所能承受的剪力设计值V。受弯构件斜截面受剪承载力例题：例题：如图所示，某钢筋混凝土矩形截面简支梁，两端搁置在厚为如图所示，某钢筋混凝土矩形截面简支梁，两端搁置在厚为 240mm的砖墙上，净跨度为的砖墙上，净跨度为3.56m，承受均布荷载设计值，承受均布荷载设计值88kN/m(包括自重），混凝土强度等级用包括自重），混凝土强度等级用C20fc=9.6N/mm2, ft=1.1N/mm2),箍筋用箍筋用级钢筋级钢筋fyv=210N/m

17、m2),纵筋用纵筋用级钢筋级钢筋(fy=300N/mm2）。）。求：箍筋和弯起钢筋的数量。求：箍筋和弯起钢筋的数量。受弯构件斜截面受剪承载力解：解：（1）、求剪力设计值）、求剪力设计值（2）、验算截面条件）、验算截面条件按式按式4-56进行验算进行验算截面满足要求。截面满足要求。（3）、验算是否需要按计算配置箍筋）、验算是否需要按计算配置箍筋 4650 hhw4325. 2200465bhwN2232004652006 . 925. 025. 0N1566400bhfVcN156640N716104652001 . 17 . 07 . 00 满足要求满足要求 0025. 17 . 0hsAfb

18、hfVsvyvt46521025. 1716101566401snAsv697. 01snAsv697. 0mm/mm718. 021snAsv%359. 01402003 .5021bsnAsvsv%126. 02101 . 124. 024. 0min,yvtsvff受弯构件斜截面受剪承载力（5）、既配箍筋又用弯起钢筋）、既配箍筋又用弯起钢筋先按构造要求选定箍筋，选用双肢先按构造要求选定箍筋，选用双肢6200mm。由式由式4-54得得弯起弯起1 22 （As=380mm2)此外，对受拉边弯起钢筋起弯点截面此外，对受拉边弯起钢筋起弯点截面CJ)，也应作斜截面，也应作斜截面承载力计算。承载力计

19、算。 所以，斜截面所以，斜截面CJ的承载力是足够的，不必配弯起钢筋。的承载力是足够的，不必配弯起钢筋。 ssbysvyvtuAfhsAfbhfVVsin8 . 025. 17 . 00045sin3008 . 04652003 .28221025. 171610156640sbA2mm5 .297sbAN1061543454471610N1012001csVV受弯构件斜截面受剪承载力一钢筋混凝土矩形截面简支梁，跨度及荷载设计值均布荷载中已包括梁自重如下图。bh=200600mm混凝土强度等级采用C20（ fc=9.6N/mm2, ft=1.1N/mm2 ），箍筋用级钢筋（ fyv=210N/m

20、m2 ），纵筋用级钢筋(fy=300N/mm2)。求：箍筋 的数量。受弯构件斜截面受剪承载力解：解：（1）、求剪力设计值）、求剪力设计值（2）、验算截面条件）、验算截面条件按式按式4-56进行验算进行验算故截面符合要求。故截面符合要求。5400 hhw47 . 2200540bhwN2592005402006 . 925. 025. 00bhfcN13200N14800受弯构件斜截面受剪承载力（3）、箍筋）、箍筋 数量确定数量确定 A支座：支座： 故梁左半跨按式（）计算故梁左半跨按式（）计算F支座：支座： 故右半跨亦应按式（）计算故右半跨亦应按式（）计算计算截面取集中荷载作用点处截面，现分段进

21、行计算：计算截面取集中荷载作用点处截面，现分段进行计算：AB段：段：必须按计算配箍筋。必须按计算配箍筋。 由式由式4-52）75. 0865. 014812875. 0848. 013211285. 154010000haN148000N729475402001 . 1185. 175. 1175. 10bhft受弯构件斜截面受剪承载力配双肢箍配双肢箍 8150 ( )00175. 1hsAfbhfVsvyvtcsm/mm662. 05402107294714800021snAsv67. 01snAsvBC段：段：3, 370. 354020000取haN100000N519755402001

22、 . 11375. 1175. 10bhft必须按计算配置箍筋。必须按计算配置箍筋。m/mm424. 05402105197510000021snAsv配双肢箍配双肢箍8220（ ）458. 01snAsvEF段：段：85. 154010000haN132000N729475402001 . 1185. 175. 1175. 10=450mm，其截面积不应小于腹，其截面积不应小于腹板截面面积板截面面积bhw的的0.1%，且其间距不宜大于，且其间距不宜大于200mm。 5.5.2 箍筋的构造要求箍筋的构造要求1.箍筋的设置箍筋的设置 高度大于高度大于300m：全长设置箍筋：全长设置箍筋 高度为高

23、度为150300mm：端部各：端部各14跨度范跨度范周内设置箍筋，但当梁的中部周内设置箍筋，但当梁的中部12跨度范跨度范围内有集中荷载作用时，则应沿梁的全长围内有集中荷载作用时，则应沿梁的全长配置箍筋配置箍筋 高度小于高度小于150mm：可不设箍筋。：可不设箍筋。受弯构件斜截面受剪承载力2. 箍筋的直径箍筋的直径 箍筋直径应不小于下述规定箍筋直径应不小于下述规定 当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径尚当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径尚不应小于不应小于 （为纵向受压钢筋的最大直径（为纵向受压钢筋的最大直径 ）。）。 4d受弯构件斜截面受剪承载力 梁中箍筋最小直径(mm) 梁高

24、 h(mm) 箍筋直径 h250 250800 4 6 8 3. 箍筋的间距箍筋的间距 符合书中表符合书中表5-2的要求。的要求。 配有纵向受压钢筋时：配有纵向受压钢筋时： 间距不应大于间距不应大于15d(d为纵向受压钢筋的最小直径为纵向受压钢筋的最小直径)，同时不应大于同时不应大于400mm； 当一层内的纵向受压钢筋多于当一层内的纵向受压钢筋多于5根且直径大于根且直径大于18mm时，箍筋间距不应大于时，箍筋间距不应大于10d； 当梁的宽度大于当梁的宽度大于400mm且一层内的纵向受压钢筋且一层内的纵向受压钢筋多于多于3根时，或当梁的宽度不大于根时，或当梁的宽度不大于400mm但一层内的但一层

25、内的纵向受压钢筋多于纵向受压钢筋多于4根时，应设置复合箍筋。根时，应设置复合箍筋。受弯构件斜截面受剪承载力4. 箍筋的形式箍筋的形式 一般均应采用封闭式，一般均应采用封闭式，特别是当梁中配置有特别是当梁中配置有受压钢筋时。受压钢筋时。 (a) 开口式 (b)封闭式 受弯构件斜截面受剪承载力5. 箍筋的肢数 梁宽不大于梁宽不大于150mm时，采时，采用单肢箍用单肢箍 梁宽在梁宽在150mm350mm时时采用双肢箍采用双肢箍 梁宽大于等于梁宽大于等于300mm时或时或受拉钢筋一排超过受拉钢筋一排超过5根或受根或受压钢筋一排超过压钢筋一排超过3根时采用根时采用四肢箍四肢箍 (a)单肢单肢 (b)双肢

26、双肢 (c)四肢四肢 受弯构件斜截面受剪承载力受弯构件斜截面受剪承载力4.5 受弯构件裂缝及变形验算简介受弯构件裂缝及变形验算简介4.5.1 受弯构件裂缝宽度验算受弯构件裂缝宽度验算1、裂缝的控制、裂缝的控制 裂缝的出现加快了混凝土的碳化，也是使钢筋开始锈裂缝的出现加快了混凝土的碳化，也是使钢筋开始锈蚀的主要条件。为保证混凝土结构的耐久性，必须对蚀的主要条件。为保证混凝土结构的耐久性，必须对裂缝进行控制。裂缝进行控制。规范规范根据结构构件所处环境类别，根据结构构件所处环境类别，钢筋种类对腐蚀的敏感性，以及荷载作用时间，将裂钢筋种类对腐蚀的敏感性，以及荷载作用时间，将裂缝控制分为三个等级：缝控制

27、分为三个等级：受弯构件斜截面受剪承载力一级：严格要求不出现裂缝的构件；按荷载标准组合一级：严格要求不出现裂缝的构件；按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。二级：一般要求不出现裂缝的构件；按荷载标准组合二级：一般要求不出现裂缝的构件；按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应大于混凝土抗拉强计算时，构件受拉边缘混凝土不应大于混凝土抗拉强度标准值；而按荷载准永久组合计算时，构件受拉边度标准值；而按荷载准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不宜出现拉应力，有可靠经验时可适当放松；缘混凝土不宜出现拉应力，有可靠经验时可适当放松；三级：允许出现

28、裂缝的构件；按荷载标准组合并考虑三级：允许出现裂缝的构件；按荷载标准组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度应满足附长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度应满足附表表9规定的限值规定的限值受弯构件斜截面受剪承载力2、裂缝宽度的计算、裂缝宽度的计算（1裂缝的出现和开展过程裂缝的出现和开展过程（2裂缝宽度计算裂缝宽度计算 在矩形、在矩形、T形、倒形、倒T形和形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度