《工程力学与结构计算》课件-项目3.2 斜截面形态

斜截面破坏形态承受弯矩和剪力的受弯构件有可能发生两种破坏：一种是沿弯矩最大的截面破坏，此时破坏截面与构件的轴线垂直，称为沿正截面破坏；另一种破坏是沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏，此时破坏截面与构件的轴线斜交，称为沿斜截面破坏。受弯构件设计时，既要保证构件不沿正截面发生破坏，又要保证构件不沿斜截面发生破坏。有腹筋梁斜截面受剪破坏形态主要与剪跨比λ=a/ho和腹筋用量等因素有关。试验表明，斜截面破坏的主要形态有斜拉破坏、剪压破坏及斜压破坏三种。一、斜拉破坏当梁的剪跨比λ较大（一般λ>3，均布荷载下为跨高比l0/h>9)且腹筋数量配得过少时，随着荷载的增加，梁一旦出现斜裂缝，很快形成一条主要斜裂缝，并迅速向受压边缘发展，直贯穿整个截面，整个构件被拉为两部分而破坏。这种破坏是截面上混凝土被拉坏。其特点是整个破坏过程急速而突然，破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载差不多，破坏前梁的变形很小，并且往往只有一条斜裂缝，破坏具有明显的脆性。二、剪压破坏当梁的剪跨比λ适中(一般1<λ≤3，均布荷载下为跨高比3<lo/h≤9)，同时腹筋配置数量适当时，随着荷载的增加，首先在受拉区出现一些垂直裂缝和几条细微的斜裂缝。当荷载增加到一定程度时，多条斜裂缝中的一条形成主要斜裂缝，该主要斜裂缝向斜上方伸展，使受压区高度逐渐减小，直到斜裂缝顶端的混凝土在剪应力和压应力共同作用下被压碎而破坏。这种破坏是由于混凝土余留截面上的斜向压应力超过了混凝土在压力和剪力共同作用下的抗压强度。其特点是破坏过程比斜拉破坏缓慢些，腹筋能得到充分利用，因此在设计中应把构件斜截面破坏控制在剪压破坏形态。三、斜压破坏当梁的剪跨比λ较小(一般λ≤1，均布荷载下为跨高比lo/h≤3)、腹筋配置过多或者是T形和I形梁的腹板宽度较窄，这时常发生斜压破坏。这种破坏是由于斜向压应力超过了混凝土的抗压强度。其特点是破坏荷载很高，但变形很小，没有预兆，且腹筋达不到屈服，类似于正截面的超筋破坏，设计中也应当避免。在荷载作用点与支座间梁的腹部出现若干条平行的斜裂缝随着荷载增加，梁腹被分割为几个斜向受压柱体最后混凝土柱被压碎而破坏未来职业岗位的运用在未来工作岗位中，你可能会遇到钢筋混凝土受弯构件斜截面破坏的情况。有效正确判断斜截面破坏的形态、原因、特点，才能在实际工作中，评估和设计结构以抵抗斜截面破坏的情况。课程小结梁的三种斜截面破坏形态——斜拉破坏、剪压破坏和斜压破坏。它们分别由剪跨比和腹筋配置数量决定，各具特点。设计中应控制剪压破坏形态，避免斜拉和斜压破坏，以确保结构安全。思考题钢筋混凝土受弯构件斜截面破坏的三种形态有什么不同之处？有腹筋梁斜截面受剪承载力计算纵筋、箍筋、弯筋和固定箍筋所需的架立筋组成了构件的钢筋骨架。箍筋、弯筋用量怎么样计算呢？一、有腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式KV≤Vu=Vc+Vsv+Vsb

式中V-斜截面的剪力设计值；K-钢筋混凝土的承载力安全系数；Vu-斜截面极限受剪承载力；Vc-混凝土的受剪承载力；

Vsv-箍筋的受剪承载力；Vsb-弯起钢筋的受剪承载力。有腹筋梁斜截面受剪承载力计算简图一、有腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式Vc=0.7ftbh0ft-混凝土轴心抗拉强度设计值；b-矩形截面的宽度或T形、I形截面的腹板宽度；h0-截面有效高度；S-箍筋间距；对于承受以集中荷载为主的独立梁(包括有多种荷载作用，且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)，公式中的0.7改为0.5，1.25改为1。fyv-箍筋抗拉强度设计值；fy弯起钢筋抗拉强度设计值；Asb-同一弯起平面内弯起钢筋的截面面积；as-斜截面上弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角；Vsv=1.25fyvAsvh0/sVsb=fyAsbsinas

其中：式中一、有腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式在设计中一般是先配箍筋，必要时再配置弯起钢筋。因此，受剪承载力计算公式又可分为两种情况。1.仅配置箍筋时，梁的受剪承载力计算公式Vu=Vcs=Vc+Vsv(1)对承受一般荷载的矩形、T形和I形截面受弯构件，梁的受剪承载力计算公式为:2.同时配置箍筋和弯筋时，梁的受剪承载力计算公式KV≤Vcs=Vc+Vsv=0.5ftbh0+fyvAsvh0/sKV≤Vcs=Vc+Vsv=0.7ftbh0+1.25fyvAsvh0/s(2)对于承受以集中荷载为主的独立梁，梁的受剪承载力计算公式为：KV≤Vu=Vc+Vsv+Vsb=Vcs+fyAsbsinas二、计算公式的适用条件当梁截面尺寸过小，配置的腹筋过多，剪力较大时，梁可能发生斜压破坏，这种破坏形态的构件受剪承载力主要取决于混凝土的抗压强度及构件的截面尺寸，腹筋的应力达不到屈服强度而不能充分发挥作用，设计时要避免发生斜压破坏。若腹筋配置得过少过稀，一旦斜裂缝出现，由于腹筋的抗剪作用不足替代斜裂缝发生前混凝土原有的作用，就会发生突然性的斜拉破坏。为了防止发生斜坏,规范对腹筋的间距及箍筋的配箍率有相应要求。1.防止斜压破坏的条件2.防止斜拉破坏的条件未来职业岗位的运用在今天的课程中，我们深入探讨了钢筋混凝土受弯构件斜截面受剪承载力计算的公式原理及其适用条件。为下一步进行工程案例分析计算奠定了良好基础。课程小结梁的三种斜截面破坏形态——斜拉破坏、剪压破坏和斜压破坏。它们分别由剪跨比和腹筋配置数量决定，各具特点。设计中应控制剪压破坏形态，避免斜拉和斜压破坏，以确保结构安全。思考题自行归纳钢筋混凝土受弯构件斜截面受剪承载力计算公式的具体适用条件？钢筋混凝土梁斜截面受弯承载力计算在水利工程中，钢筋混凝土受弯构件是极为常见的结构元素，如梁、板等。它们在承受竖向荷载时，除了产生弯矩，还会伴随剪力作用。当剪力过大，就可能引发斜截面破坏，这对结构安全有着严重威胁。为确保结构能安全稳定地承载各类荷载，深入探究钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算至关重要。它能帮助我们精准确定构件所需的钢筋配置与截面尺寸，从而有效预防斜截面破坏的发生，保障整个水工建筑物结构的可靠性与耐久性。一、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算公式计算公式

式中，V——构件截面上的最大剪力设计值；Vu——构件斜截面混凝土的受剪承载力设计值；βh——截面高度影响系数，ft——混凝土轴心抗拉强度设计值；

当h0<800mm时，h0=800mm；

当h0>=2000mm时，取h0=2000mm。1.无腹筋梁一、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算公式

2.有腹筋梁式中，Vcs——构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值。Vsb——与斜裂缝相关的弯起钢筋的受剪承载力设计值。一、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算公式式中，fyv—箍筋的抗拉强度设计值；Asv—配置在同一截面内箍筋各肢的截面面积之和，Asv=nAsv1S——沿构件长度方向箍筋的间距。（1）当仅配箍筋时01矩形、T形和I形截面的一般受弯构件，其斜截面的受剪承载力计算公式为：02对集中荷载作用下的独立梁，Vcs计算公式为：一、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算公式（2）同时配有箍筋和弯起钢筋时，矩形、T形、I形截面的受弯构件，其斜截面受剪承载力计算公式：式中，αs是弯起钢筋与梁纵轴线的夹角，当h小于等于800mm时，常取45°，当h大于800mm时，常取60°。一、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算公式（1）上限值——最小截面尺寸限制条件（避免斜压破坏）（2）下限值——最小配箍率（避免斜拉破坏）

适用范围二、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算步骤与方法

斜截面受剪承载力的计算位置（1）支座边缘处的截面（1-1截面）（2）受拉区弯起钢筋弯起点处的斜截面（2-2,3-3截面）（3）箍筋截面面积或间距改变处的截面（4-4截面）（4）腹板宽度或截面高度改变处的截面。二、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算步骤与方法支座边缘截面：取支座边缘的剪力设计值；箍筋数量改变截面：数量开始改变处的剪力设计值；第一排弯起钢筋弯起点截面：支座边缘处的剪力值；后续弯起钢筋弯起点截面：前一排弯起点处的剪力值。计算截面处剪力设计值的选取二、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算步骤与方法是否按计算配腹筋按构造要求确定n及Asv1，然后求s，并使s≦smax；验算配箍率：否增大bxh提高fc否按构造配箍满足配箍率要求是仅配箍筋的设计计算验算截面限制条件（1）截面设计二、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算步骤与方法根据已配纵筋选定Asb

兼配弯起筋梁的设计计算按构造要求确定n及Asv1，然后求s，并使s≦smax；验算配箍率：二、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算步骤与方法（2）截面复核（仅配置箍筋时）复核截面限制条件复核箍筋率仅配置箍筋时满足满足二、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算步骤与方法（3）截面复核（同时配置箍筋和弯起钢筋时）复核截面限制条件复核箍筋率仅配置箍筋时满足满足未来职业岗位的运用以上内容对学生在未来结构设计、施工监理等职业中确保结构安全、预防伤亡及经济损失至关重要，具有极高的实用价值，能有效提升其在职业岗位上的专业能力和安全责任感。课程小结综上所述，我们深入学习钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算，从而有效预防斜截面破坏的发生，保障整个水工建筑物结构的可靠性与耐久性。思考题比较有腹筋梁和无腹筋梁在斜截面承载力方面的差异，在实际工程中如何根据具体情况选择是否设置腹筋？钢筋骨架的构造规定《规范》规定钢筋混凝土的“一般构造规定”，要求在所有钢筋混凝土构件的设计和施工中遵照实行。一部分与钢筋混凝土的材料性质有关，或与钢筋和混凝土之间的粘结性能有关一部分考虑到设计和施工中存在的不确定性目录CONTENTS0102混凝土保护层钢筋的锚固0304钢筋的搭接纵向钢筋最小配筋率一、混凝土保护层环境类别纵向受力钢筋的板、墙、壳梁柱C25--C45C25--C45C25--C45一201515302525303030二a--2020--3030--3030b--2520--3530--3530三--3025--4035--4035纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm）一、混凝土保护层基础的保护层厚度，当有垫层时不应小于40mm,无垫层时不应小于70mm；预制构件的保护层可据实际情况适量减小；有防火要求的建筑物，其保护层厚度应符合国家现行有关防火规范的规定。纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度预应力钢筋普通钢筋二、钢筋的锚固计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，受拉钢筋的锚固长度应按下列公式计算：钢筋类型光面钢筋带肋钢筋刻痕钢丝0.160.140.19式中：---受拉钢筋的锚固长度---普通钢筋抗拉强度---预应力钢筋的抗拉强度----混凝土轴心抗拉强度设计值---钢筋的公称直径----钢筋的外形系数；二、钢筋的锚固因此除直径12mm以下的受压钢筋及焊接网或焊接骨架中的光面钢筋外，其余光面钢筋的末端均应设置弯钩。光面钢筋的粘结性能较差三、钢筋的搭接1.搭接类型2.一般遵循的原则3.受拉钢筋4.受压钢筋三、钢筋的搭接1.构件中钢筋长度不够时，可采用搭接的办法搭接类型：绑扎搭接机械连接焊接三、钢筋的搭接2.以绑扎接头为例，一般遵循的原则：受力钢筋的连接接头宜设置在受力较小处；在同一根钢筋上宜少设接头；同一构件各根受力钢筋的搭接接头宜相互错开。轴心受拉及小偏心受拉杆件(如桁架和拱的拉杆)的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头。当受拉钢筋的直径d>28mm及受压钢筋的d>32mm时，不宜采用绑扎搭接接头。三、钢筋的搭接同一构件各根钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.3倍搭接长度凡搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属同一连接区段同一连接区段内纵向钢筋绑扎搭接接头面积百分率：为该区段内有搭接接头的纵向受力钢筋截面面积与全部纵向受力截面面积的比值。位于同一连接区段内的受拉钢筋绑扎搭接接头面积百分率：对梁类、板类及墙类构件，不宜大于25％对柱类构件，不宜大于50％当工程中确有必要增大受拉钢筋搭接接头面积百分率时对梁类构件，不应大于50%对板、墙类及柱类构件，可根据实际情况放宽三、钢筋的搭接在任何情况下，纵向受拉钢筋绑扎搭接长度均不应小于300mm同一连接范围内搭接钢筋面积百分率（%）2550100接头面积百分率系数1.21.41.63.受拉钢筋受拉钢筋的搭接长度应根据位于同一连接范围内的搭接钢筋面积百分率，按下式计算：----受拉钢筋的搭接长度----受拉钢筋的锚固长度----受拉钢筋搭接接头面积百分率系数（见右表）三、钢筋的搭接4.受压钢筋位于同一搭接范围内的受压搭接钢筋面积百分率：一般不超过50%，搭接长度取受拉搭接长度的0.7倍在任何情况下，受压钢筋的搭接长度都不小于200mm受压钢筋的直径大于32mm时，不宜采用绑扎的搭接接头四、纵向受力钢筋最小配筋率（%）受力类型最小配筋率受压构件全部纵向钢筋0.6一侧纵向钢筋0.2受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧受拉钢筋0.2和中的较大值未来职业岗位的运用在学习这些规定的过程中，能够深入了解钢筋骨架的构造原理和设计要求，从而提升自身的专业技能水平。这对于未来从事建筑工程、结构设计等相关职业岗位的学生来说，是必不可少的专业素养。课程小结综上所述，我们学习了钢筋骨架的构造规定，包括混凝土保护层、钢筋的锚固、钢筋的搭接、纵向钢筋最小配筋率等，确保结构安全稳定，符合设计及规范要求。思考题某工程钢筋骨架在施工过程中出现了变形和移位的情况，请分析可能的原因，并提出相应的解决措施。钢筋混凝土构件施工图钢筋在混凝土中不是单根游离放置的，而是将各钢筋用铁丝绑扎或焊接成钢筋骨架或网片。受力钢筋架立钢筋箍筋承受构件内力的主要钢筋。起架立作用，以构成钢筋骨架。固定各钢筋的位置并承受剪力。用于板式结构中，将板面承受的力分配给受力钢筋，并防止混凝土开裂，同时也起固定受力钢筋位置的作用。分布钢筋如为了吊装用的吊环和为构造要求而设置的预埋件等。其他钢筋一、配筋图中钢筋的一般表示方法钢筋不按实际投影绘制，只用单线条表示。为突出钢筋，在配筋图中，可见的钢筋应用粗实线绘制；钢筋的横断面用涂黑的圆点表示；不可见的钢筋用粗虚线、预应力钢筋用粗双点画线绘制。绘制钢筋的粗实线和表示钢筋横断面的涂黑圆点没有线宽和大小的变化，即它们不代表钢筋直径的大小。

1.图线一、配筋图中钢筋的一般表示方法

2.钢筋的编号构件内的各种钢筋应予以编号，以便于识别。编号采用阿拉伯数字，写在直径为6mm的细线圆圈中。一、配筋图中钢筋的一般表示方法

3.钢筋的种类与代号普通钢筋分为四类，如下表所示。每种钢筋都有自己的符号，在图上标注钢筋时它就是钢筋的代号。一、配筋图中钢筋的一般表示方法4.钢筋的标注钢筋的编号、符号、直径及该编号钢筋在该构件中的根数或间距等，都可直接标注在钢筋线上。如果注写的位置不够，可以用引出线引出来注写。一、配筋图中钢筋的一般表示方法

5.钢筋的保护层为保护钢筋不被锈蚀，钢筋不能裸露于构件外，要有一定厚度的混凝土作为保护层。保护层还起防火及增加混凝土对钢筋的握裹力的作用。保护层的尺寸有规定，例如对于室内正常环境，C25～C45级混凝土梁的最小保护层为25，等等。一、配筋图中钢筋的一般表示方法

6.钢筋的图例构件中的钢筋有直的、弯的、带钩的、不带钩的等，在图中需用图例表示清楚。右表列出了一般钢筋的常用图例。二、配筋平面、立面、断面图的绘制对于钢筋混凝土板，通常只用一个平面图表示其配筋情况。1.配筋平面图二、配筋平面、立面、断面图的绘制如图所示的现浇钢筋混凝土双向配筋板，便仅用了一个配筋平面图来表达。图中①、②号钢筋是两端带有向上弯起的半圆弯钩的受力钢筋，钢筋种类为HPB235，直径8mm，间距均为150mm（平面图上弯向上方或左方表示钢筋位于底层）。二、配筋平面、立面、断面图的绘制③号钢筋是两端带有向下直角弯钩的构造钢筋，在板的上层，直径为8mm，钢筋种类为HPB235，间距