钢筋混凝土受弯构件下PPT课件

1、4.6 受弯构件斜截面上的弯剪作用及配箍参数 2 影响斜截面破坏的因素 箍筋配筋率、纵筋配筋率、荷载形式及作用位置、 截面形状、混凝土等级等。 主要有：1）剪跨比；2）配筋参数v 2.1 剪跨比 a/h0M/V h0 式中：a代表集中力作用点到临近支座的距离； 分析：大则斜截面上弯距M起主要作用； 小则剪力V起主要作用。第1页/共37页4.6 受弯构件斜截面上的弯剪作用及配箍参数2.2 配筋参数v 式中： 构件在单位水平截面面积上配箍率。svyvyvVvccA ffbsffyvvcff第2页/共37页第七节 受弯构件斜截面破坏过程 1. 概述 随着配箍量及剪跨比的不同，有三种不同的破坏形态：剪

2、压、斜压和斜拉破坏。 2. 剪压破坏 (1)形成条件：当配箍量适量及剪跨比13 时，发生剪压破坏。(2)破坏特点：斜裂缝出现后，荷载仍可有较 大的增长。随荷载增大，陆续出现其它斜裂缝，其中 一条发展成临界斜裂缝，最后临界斜裂缝上端集中荷 载附近的混凝土被压碎，到达破坏荷载。塑性破坏第3页/共37页2. 剪压破坏 (3)破坏原因：由于残余截面上混凝土在法向压应力、剪应力及荷载产生的局部竖向压应力的共同作用下，到达复合受力强度而发生破坏。第4页/共37页3. 斜拉破坏 (1)形成条件： 当配箍量偏少及剪跨比3发生斜拉破坏。第5页/共37页3. 斜拉破坏 (2)破坏特点： 斜裂缝一出现就很快发展到梁

3、顶，将梁斜劈成两半，同时沿纵筋产生劈裂裂缝，梁顶劈裂面比较整齐无压碎痕迹。破坏是突然的脆性破坏，临界斜裂缝的出现与最大荷载的到达几乎是同时的。 (3)破坏原因：由于受压区混凝土截面急剧减小，在压应力和剪应力高度集中情况下发生主拉应力破坏。其强度取决于混凝土在复合受力状态下的抗拉强度，故承载能力很低。第6页/共37页4. 斜压破坏(1)形成条件： 当配箍量过量及剪跨比1时，发生斜压破坏。第7页/共37页4. 斜压破坏 (2)破坏特点：集中荷载与支座反力之间的梁腹混凝土有如一斜向受压短柱。破坏时斜向裂缝多而密，梁腹混凝土发生类似于柱体受压破坏的侧向凸出，故称为斜压破坏。 (3)破坏原因：集中荷载与

4、支座反力之间的梁腹混凝土被斜向压碎，这种破坏取决于混凝土的抗压强度，其承载力比剪压破坏的情况还要高。 第8页/共37页5. 小结 1.剪压破坏是塑性破坏，是斜截面承载力设计的基础。 2.斜压和斜拉破坏是脆性破坏，应在设计采取必要措施予以避免。第9页/共37页第八节 斜截面抗剪承载力计算1. 基本假定 以剪压破坏为斜截面抗剪承载力设计基础，假定破坏时与斜截面相交的腹筋屈服，斜截面末端混凝土被压碎。 斜截面抗弯承载力：不计算，通过构造措施来 保证。第10页/共37页1. 基本假定 由N=0，则有：VuVc + Vs + Vsb 式中：Vc 、 Vs 、 Vsb分别代表混凝土、箍筋和弯起钢筋的抗剪能

5、力。第11页/共37页2. 基本计算公式 2.1 基本公式 根据试验研究和理论分析，现规范采用的斜截面 抗剪承载力计算公式： （1） 式中： Asv-配置在同一截面内箍筋各肢的全部截 面面积：Asv=nAsv1，此处，n为在同一截面内箍筋肢 数，Asv1为单肢箍筋的截面面积； s-沿构件长度方向的箍筋间距； fyv-箍筋抗拉强度设计值；svut0yv0ysvs0.71.250.8sinAVfbhfhf As第12页/共37页2. 基本计算公式 对集中荷载作用下(包括作用有多种荷载，其 中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占 总剪力值的75%以上的情况)的独立梁，应将公式 （1）改为下列

6、公式（2）： （2） 式中：-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边缘的距离；当 3时，取=3；集中荷载 作用点至支座之间的箍筋，应均匀配置。svut0yv0ysvs1.750.8sin1AVf bhfhf As第13页/共37页2. 基本计算公式 2.2 防止斜压破坏措施 为防止斜压破坏和裂缝宽度过宽，对矩形、T形和I形截面受弯构件，其受剪截面应满足： 当hw/b4时：V0.25cfcbh0 当hw/b6时：V0.2cfcbh0 当4hw/b6时，按线性内插法确定； 式中： V-构件斜截面上的最大剪力设计值； c-砼强度影响系数：当砼强度等级不超过C50时，取c

7、 =1.0；当C80时，取c =0.8；其间按线性内插法确定。 第14页/共37页2. 基本计算公式 2.3 防止斜拉破坏措施 应满足最小配箍率sv的要求 式中 ：Asv配置在同一截面内的箍筋截面积总 和，Asv=nAsv1； n同一截面内箍筋的肢数； Asv1单肢箍筋的截面积； s箍筋沿梁轴线方向间距；b为梁腹宽度。 svtsvsv,minyv0.24nAfbsf第15页/共37页3 3、受剪计算斜截面、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

8、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）。）。第16页/共37页4. 箍筋配置的构造规定 试验表明：在同样配箍率条件下，采用直径 较小而间距较密的箍筋可以减小斜裂缝宽度；但如果 箍筋间距过大，有可能裂缝不与箍筋相交，或相交 在不能充分发挥作用的位置，以致箍筋无法充分发挥 作用，过高地估计了截面抗剪承载力。 因此，为避免此类现象的发生，规范对箍筋的最大间距加以限制，如下表：第17页/共37页4. 箍筋配置的构造规定梁高梁高hV0.7ftbh0+0.05Np0V0.7ftbh0+0.05Np0150h300150200300h500200300500h800250350h80

9、0300400第18页/共37页4. 箍筋配置的构造规定 箍筋一般采用HPB235级钢。箍筋一般采用135度 弯钩的封闭式箍筋。当T形截面梁翼缘顶面另有横向 受拉钢筋时，也可采用开口式箍筋。 梁内一般采用双肢箍筋(n=2)。当梁的宽度大于 400mm、且一层内的纵向受压钢筋多于四根时，应设 置复合箍筋（如四肢箍）；当梁宽度很小时，也可 采用单肢箍筋。第19页/共37页4. 箍筋配置的构造规定第20页/共37页4.9 保证斜截面抗弯承载力的构造措施1. 概述 因为箍筋的抗弯作用 因此，可对纵筋进行截断，但必须满足构造要求： 1）纵筋的截断要求； 2) 纵筋的锚固要求； 3) 纵筋的弯起要求。uu

10、MM斜正第21页/共37页2. 纵筋的锚固 锚固长度las是保证钢筋不被拔出而造成斜截面受弯破坏。第22页/共37页2. 纵筋的锚固 第10.2.2条 ：钢筋混凝土简支梁和连续梁简支 端的下部纵向受力钢筋，其伸入梁支座范围内的锚固 长度las应符合下列规定： (1) 板 las5d (2) 梁 当V0.07fcbho时，las5d 当V 0.07fcbho时，月牙纹钢筋las12d， 光面钢筋las15d光面钢筋锚固长度的末端(包括跨中截断钢筋及弯 起钢筋)均应设置标准弯钩。第23页/共37页2. 纵筋的锚固第24页/共37页3. 纵筋的截断3.1抵抗弯矩图(MR图)及其作用 按照实际的纵向钢

11、筋布置画出的受弯构件各正截面所能承受的弯矩图，称为抵抗弯矩图 第25页/共37页3. 纵筋的截断 画抵抗弯矩图是要解决: 1)如何保证正截面受弯承载力的要求(截断和弯起纵筋的数量和位置)? 2)如何保证斜截面受弯承载力要求? 3)如何保证钢筋的粘结锚固要求? 特点：1）抵抗弯矩图愈接近M图愈经济，但设计施工愈复杂； 2）必须大于M图以保证各个截面有足够的抗弯承载力。 因此可以将纵筋截断已达到省料的目的。第26页/共37页3. 纵筋的截断第27页/共37页3. 纵筋的截断 为保证截断点具有足够的抗弯承载力和锚固长度，规范对截断钢筋作如下规定： (1) 当V0.07fcbho时，截断点到该钢筋充分

12、利用截面的距离应不小于1.2la+h0； (2) 当V0.07fcbho时，截断点到该钢筋充分利用截面的距离应不小于1.2la； 考虑到实际弯矩图与计算弯矩图的差别、出现斜裂缝后钢筋应力的平移等因素，要求钢筋截断点在任何情况下延伸过理论断点的距离均不应少于20d 。第28页/共37页3. 纵筋的截断 为保证钢筋与混凝土之间的粘结强度，规 范规定受拉钢筋最小锚固长度la。 普通钢筋：la =fyd/ft 预应力钢筋：la =fpyd/ft 式中：la -受拉钢筋的锚固长度； fy、fpy-普通、预应力钢筋的抗拉强度设计值； ft-混凝土轴心抗拉强度设计值；当混凝土强度等级高于C40时，按C40取

13、值； -钢筋的外形系数第29页/共37页4. 纵筋的弯起 纵筋的弯起同截断一样是处于经济考虑，但还有 重要特征是：纵筋弯起后可由抵抗正弯距转为抵抗负弯距，因而更能充分有效的利用钢筋。第30页/共37页4.10 钢筋混凝土受弯构件刚度及裂缝的概念 1. 概述 受弯构件的刚度和裂缝验算是结构正常使用极限状态的设计内容。 结构正常使用极限状态是从生产、生活中提出来的要求，也是构件设计的决定因素。第31页/共37页2. 钢筋混凝土受弯构件刚度的概念 受弯构件的刚度主要是用来计算结构的位移即挠度值a。 a过大则有不安全感、加速结构破坏等不利因 素。因此，须对挠度值a进行限制，即af，maxaf，lim

14、尽管钢筋混凝土受弯构件允许构件带裂缝工作，但应对构件抗弯刚度进行控制。 影响刚度的因素有：截面高度、配筋率、混凝 土强度等级、钢筋种类、梁截面形状等。第32页/共37页3. 钢筋混凝土受弯构件裂缝的概念 钢筋混凝土受弯构件允许裂缝存在，但过大的裂 缝会造成： 1）钢筋失去混凝土的保护而被腐蚀； 2）房屋装修层脱落严重影响美观； 3）给人不安全感。 因此，规范将结构构件正截面的裂缝控制等级分为三级。裂缝控制等级的划分应符合下列规定： 一级严格要求不出现裂缝的构件；二级一般要求不出现裂缝的构件；三级允许出现裂缝的构件，按荷载效应标 准组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过表3.3.4规定的最大裂缝宽度限值。第33页/共37页3. 钢筋混凝土受弯构件裂缝的概念 第3.3.4条 结构构件应根据结构类别和本规范表3.4.1规定的环境类别，按表3.3.4的规定选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值lim.环境类别环境类别钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构裂缝控裂缝控制等级制等级lim(mm)裂缝控裂缝控制等级制等级lim(mm)一一三三0.3(0.4)三三0.2二二三三0.2二二-三三三三0.2一一-第34页/共37页3. 钢筋混凝土受弯构件裂缝的概念 裂缝产生的原因：混凝土与钢筋的变形不协调 即裂缝宽度：lslc 受弯构件的裂