受弯构件斜截面承载力计算.ppt

1、,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,第 5 章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,本章重点,了解斜截面破坏的主要形态及影响因素；,掌握受弯构件钢筋的布置、纵筋的弯起、,掌握受弯构件斜截面承载力的计算方法,及防止斜压和斜拉破坏的措施；,截断及锚固等构造措施。,第5章,混凝土结构设计原理,在主要承受弯矩的区段，产生正截面受弯破坏。 在剪力和弯矩共同作用的区段，则会产生斜截面受剪破坏或斜截面受弯破坏。,箍筋,弯起钢筋,腹筋,箍筋布置与梁内主拉应力方向一致，可有效地限制斜裂缝的开展；但从施工考虑，倾

2、斜的箍筋不便绑扎，与纵向钢筋难以形成牢固的钢筋骨架，故一般都采用竖直箍筋。,弯起钢筋可利用正截面受弯的纵向钢筋直接弯起而成。但因其传力较为集中，有可能引起弯起处混凝土的劈裂裂缝，首选箍筋。弯筋位置不宜在梁侧边缘，梁底的角筋不能弯起。,由材料力 学可知：,第5章,混凝土结构设计原理,5.2.1 斜裂缝,主应力轨迹线,裂缝,第5章,混凝土结构设计原理,5.2.1 斜裂缝,两类主要斜裂缝,5.2 .2 两个基本概念,对集中荷载简支梁,最外侧的集中力到临近支座的距离a称为剪跨，剪跨a与梁的有效高度h0的比值则称为剪跨比,1. 剪跨比,剪跨比 计算截面的弯矩与该截面的剪力及h0乘积的比值, 广义剪跨比,

3、计算剪跨比,剪跨比是一个无量刚的量，反映了截面上的弯矩与剪力的相对大小，也反映了截面上的正应力与剪应力的相对大小,2. 配箍率,sv配箍率； Asv同一截面箍筋的截面积，Asv= n.Asv1 b 梁的截面宽度，s箍筋间距， Asv1单肢箍筋截面积，n箍筋肢数,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,箍筋的配箍率,单肢箍n=1,双肢箍n = 2,四肢箍 n = 4,5.2.3 斜截面受剪破坏的三种主要形态,1、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态,与正截面的破坏类似，由于配箍率、剪跨比等因素的不同， 梁的斜截面破坏也有多种形态，主要有三种破坏形式。,斜截面破坏的三种主要形态

4、,1、斜拉破坏,2、剪压破坏,3、斜压破坏,1)、斜拉破坏,发生条件：当剪跨比较大(3)时，常发生这种破坏。 破坏特点：当垂直裂缝一出现，就迅速向受压区斜向伸展，斜截面承载力随之丧失。破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近，破坏前变形小，呈明显脆性，其承载力取决于混凝土的抗拉强度。,2)、剪压破坏 发生条件：一般当剪跨比 13时，常发生此种破坏。此破坏系由梁中剪压区压应力和剪应力共同作用所致。 破坏特征：在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜向延伸形成一些斜裂缝，斜裂缝逐步形成一条贯穿的较宽的主要斜裂缝，称为临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后迅速延伸，使斜截面剪压区的

5、高度缩小，最后剪压区混凝土破坏，使斜截面丧失承载力。,3)、斜压破坏 发生条件：当剪跨比较小(1)时，发生斜压破坏。这种破坏多数发生在剪力大而弯矩小的区段，以及梁腹板很薄的T形截面或工字形截面梁内。此破坏系由梁中主压应力所致。 破坏特点：破坏时，混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而被压坏，破坏是突然发生。,三种破坏形态都属脆性破坏类型，其中： 斜拉破坏承载力最低，破坏时脆性性质最显著； 斜压破坏承载力最高； 剪压破坏的承载力和脆性界于受拉破坏和受压破坏之间。,设计中斜压破坏和斜拉破坏主要靠构造要求来避免，而剪压破坏则通过计算来防止。,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮

6、助,下一章,2、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态,由于配箍率、剪跨比等因素的不同， 梁的斜截面破坏主要有三种破坏形态。,斜截面破坏的三种主要形态,1、斜压破坏,2、剪压破坏,3、斜拉破坏,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,1. 斜压破坏,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,2. 剪压破坏,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,3. 斜拉破坏,第5章,混凝土结构设计原理,5.3.1 影响斜截面受剪承载力的主要因素,1. 剪跨比,2. 混凝土的强度与纵筋的配筋率,混凝土的强度提高,纵筋配筋率增大,抗剪承载力

7、提高,3. 箍筋的配箍率,单肢箍n=1,双肢箍n = 2,四肢箍 n = 4, 受剪承载力随配箍率的增大而提高,4. 斜截面上的骨料咬合力,5. 截面尺寸和形状,随着截面有效高度增大,抗剪承载力降低,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,5.3.2 斜截面受剪承载力计算公式,1. 一般受弯构件,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,2. 集中荷载下的独立梁,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的距离；当3时，取=3。,第5章,混凝土结构

8、设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,3. 基本公式的适用范围,为了防止斜压破坏，要求：,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,截面的腹板高度，按下图确定：,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,为了防止斜拉破坏，要求：,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,为了防止斜拉破坏，同时要求：,箍筋的间距应满足表5.3 要求：,梁中箍筋的最大间距Smax,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章, 箍筋的直径满足表5.2 要求：,箍筋直径d,第5章,混凝土结构设计原理,主

9、页,目 录,上一章,帮 助,下一章,4. 可以按构造配置箍筋的条件,当满足下列条件时，可按表5.2和表5.3 配筋。,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,5. 斜截面承载力计算步骤,5.3.3 受剪计算斜截面位置, 支座边缘截面（1-1）； 腹板宽度改变处截面（2-2）； 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（4-4）。,一、设计问题,已知：截面尺寸、材料强度、设计剪力。求：腹筋,5.3.4 抗剪强度公式的应用, 具体计算步骤如下： 验算截面限制条件，如不满足应？加大截面尺寸。 验算是否需要按计算配筋 如：VVc ？,如满足，按最小

10、配箍率配箍筋且满足构造要求。,计算腹筋,一般受弯构件,集中荷载作用下的独立梁,仅配箍筋梁的设计计算,as 为弯起钢筋与构件轴线的夹角，一般取45 60, 根据Asv/s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。,既配箍筋又配弯起钢筋,规范：前一排弯起点至后一排弯终点的距离不应大于表中V0.7ftbh0栏的最大箍筋间距smax的规定。,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,梁中箍筋的最大间距Smax,二、截面校核,已知：截面尺寸、材料强度、设计剪力，腹筋。求：抗剪承载力,由强度计算公式可求得承载力。,受弯承载力图表示构件抵抗弯矩

11、的能力大小，即沿梁长各正截面的纵筋抵抗弯矩的图形。,5.4.1 抵抗弯矩图,如果钢筋的总面积等于计算面积，则Mu图的外围水平线正好与M图上最大弯矩点相切,若钢筋的总面积略大于计算面积，则可根据实际配筋量利用下式来求得Mu 图外围水平线的位置：,每根钢筋所承担的Mui 可近似按该钢筋的面积Asi与总钢筋面积As的比值乘以Mu 值,R,钢筋“充分利用点”， “不需要点”,25,122,25,a,c,b,d,钢筋充分利用点, 号钢筋在2点以外(向支座方向)就不再需要,号钢筋在3点以外也不再需要,号钢筋在a点以外也不再需要,钢筋不需要点,MR,号钢筋弯起,将号钢筋的弯起Mu图成为多边形,c,d,5.4

12、.2 保证斜截面受弯承载力的措施,1.弯起点的位置 纵筋的弯起必须满足三方面的要求：,*保证正截面的受弯承载力,*保证斜截面的受剪承载力,*保证斜截面的受弯承载力,计算确定,构造确定,计算及构造确定,纵向受力钢筋的弯起,g在2点以外保证正截面受弯,保证斜截面受弯？,g在2点以外保证正截面受弯, smax,纵向受力钢筋的弯起,纵向受力钢筋的弯起,未弯起时,弯起后,纵向受力钢筋的弯起,第5章,混凝土结构设计原理,弯起钢筋的抵抗弯矩图,2弯终点的位置,弯起钢筋的弯终点到支座边缘或到前一排弯起钢筋弯起点之间的距离，都不应大于箍筋的最大间距。,弯起钢筋的要求：,1.画出弯矩图和正截面受弯承载力图； 2.

13、根据各根钢筋面积大小按比例分配受弯承载力图，弯起的钢筋画在外面； 3.找出要弯起钢筋的充分利用点和不需要点； 4.从充分利用点向外延伸0.5h0，作为弯起点，并找出弯起钢筋与中和轴的交点。如该点在不需要点的外面，可以，否则再向外延伸； 5.验算是否满足斜截面受剪承载力要求和其它构造要求。,第5章,混凝土结构设计原理,5.4.3 纵筋的截断,负弯矩钢筋的截断位置,ld1充分利用截面伸出长度; ld2不需要截面伸出长度。,1. 纵向钢筋的粘结锚固问题：,在支座负弯矩区出现斜裂缝后，在截面B处的纵筋应力必然增大，钢筋的零应力点会向截断点C移动，这种移动称为拉应力的平移。, 从充分利用截面延伸一定长度

14、后再截断,2. 延伸长度的确定：, V 0.7ftbh0, a点 为钢筋的充分利用点 b点 为钢筋的不需要点 c点 为钢筋实际截断点,钢筋可分批截断, V 0.7ftbh0,钢筋充分利用点到实际截断点的延伸长度为h0+1.2la 实际截断点距理论断点的距离不应小于h0或20d,当钢筋截断点仍位于负弯矩区段内时，则: ld1=1.7h0+1.2la; ld2不应小于1.3h0或20d。,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,表 5.1,3. 悬臂梁的负弯矩钢筋 一般将钢筋全部伸到悬臂端，并向下弯折不小于 12d; 一般应有不少于两根上部钢筋伸到悬臂端，并向下弯折不小

15、于12d; 其余钢筋应采用下弯后锚固的方法，弯起点位置按前述弯起钢筋的方法确定。,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,5.5 钢筋骨架的构造要求 （1）弯筋终点应有直线段，光面钢筋端部还应 做弯钩。,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,（2）不得采用浮筋做弯筋。,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,5.5.1 箍筋的构造要求 梁受扭或承受动荷载时，不得使用开口箍筋,箍筋的锚固,箍 筋 构 造,1.直径 最小直径： 当梁高800mm 时，d 8 mm ； 当梁高800mm 时，d 6 mm ； 2.箍

16、筋的设置 对于计算不需要箍筋的梁： 当梁高300mm 时，应沿梁全长设置箍筋； 当梁高150-300mm 时，可在端部各1/4跨度内设置箍筋； 但若在跨中范围内有集中荷载时，应沿全长设置箍筋； 当梁高150 mm 时，可不设箍筋。,箍筋的间距,箍筋的间距除按计算要求确定外，其最大间距应满足下列规定。 S具体要求： 1、绑扎骨架中： S15d ； 焊接骨架中：S20d ； d 纵向受压钢筋 最小直径 在任何情况下 S400mm。 2、当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋（双筋梁）时，箍筋必须做成封闭式。,箍筋的形式,单肢箍n=1,双肢箍n=2,四肢箍n=4,5.5.2 纵向受力钢筋在支座处的锚固,开

17、裂前A处的弯矩为MA 开裂后斜截面的弯矩为MB,开裂后钢筋的拉力Ts明显增大。若las不够则容易发生锚固破坏,纵向受力钢筋在支座处的锚固,简支板或连续板下部纵筋伸入支座的长度,纵向钢筋的直径,纵向受力钢筋在支座处的锚固,简支梁或连续梁简支端下部纵筋伸入支座的长度,纵向钢筋的直径,如梁内支座处的锚固不能满足上述要求，应采取加焊锚固钢板等有效措施,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,（1）纵筋在简支支座处的锚固,第5章,混凝土结构设计原理,（2）中间支座直线锚固：,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,（2）中间支座直线锚固：,第5章,

18、混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,（3）中间支座的弯折锚固：,第5章,混凝土结构设计原理,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,（4）节点或支座范围外的搭接：,5.5.3 架立钢筋及纵向构造钢筋,1.架立钢筋 直径： 当梁的跨度4米时，d8 mm ； 当梁的跨度4米-6米时，d10 mm ； 当梁的跨度6米时， d12 mm 。 2.纵向构造钢筋（腰筋） 设置条件：当梁的腹板高度hw 450mm时，在梁的两侧应沿高度设置纵向构造钢筋。 设置数量：每侧纵向构造钢筋面积0.1% bhw（腹板面积） 间距200mm。,混凝土结构设计原理,第6章,主 页,目 录,上一章,帮

19、 助,下一章,第 6 章 受压构件的截面承载力,混凝土结构设计原理,第6章,本章重点,掌握轴心受压构件受力全过程、正截面受压承载力计算方法及主要构造要求；了解螺旋箍筋柱的原理与应用；,熟练掌握偏心受压构件正截面两种破坏 形态的特征及其正截面应力计算简图；,掌握偏心受压构件正截面承载力的计算 方法；,掌握NuMu相关曲线的概念及其应用。,混凝土结构设计原理,第6章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章, 轴心受压构件, 偏心受压构件,单向偏心受压,双向偏心受压,6.1 受压构件的一般构造要求,工业和民用建筑中的单层厂房和多层框架柱,偏心受压构件,拱和屋架上弦杆，及水塔、烟囱的筒壁等属于偏心受压

20、构件,偏心受压构件,正方形、矩形、圆形、多边形、环形等 截面尺寸不宜过小，不宜小于250*250 一般应控制在 l0/b30 及 l0/h 25,混凝土结构设计原理,第6章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,6.1.1 截面形状和尺寸,6.1.2 材料的强度等级,混凝土常用C25C40 钢筋常用HRB400和HRB335及RRB400,6.1.3 纵向钢筋,纵筋：0.6% 5% ，同时一侧受压钢筋的配筋率 0.2% ； d12mm 通常d=1632mm，防止过早压屈,间距不应小于50mm，不应大于300mm,6.1.4 箍筋,箍筋：直径 6mm 或 d/4,纵筋搭接范围：S 10d 或

21、200mm,当柱中全部纵向钢筋的配筋率超过3%时， 箍筋直径不宜小于8mm,受压构件的配筋构造要求,箍筋,复合箍筋,复合箍筋,拉筋,内折角不应采用,内折角不应采用,复杂截面的箍筋形式,混凝土结构设计原理,第6章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,6.2.0 概述,混凝土结构设计原理,第6章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,6.2.1 配有普通箍筋的轴心受压构件,1. 受力分析及破坏特征,短柱：混凝土压碎，钢筋压屈 长柱：构件压屈,l0 /i 28 (l0 为柱计算长度， i为回转半径。) 矩形截面柱， l0 /b8, 稳定系数,试验表明，长柱的破坏荷载低于同条件的短柱破坏荷载。 规范采用稳定系数 表示承载能力的降低程度，即,混凝土结构设计原理,第6章,2. 配有普通箍筋的轴压构件计算,j 稳定系数；, 钢筋抗压强度设计值；, 混凝土轴心抗压强度设计值；,当现浇钢筋混凝土轴压构件截面长边或直径小于300mm时，混凝土强度设计值应乘以系数0.8。,混凝土结构设计原理,第6章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章, 全部纵向受压钢筋面积；,短柱：1.0,长柱： lo/i (或lo/b) 查表5-1,lo 构件的计算长度，与构件端