混凝土受弯构件正截面计算_(第9次课).ppt

1、第6章 钢筋混凝土 基本构件,6.1 概 述,受 弯 构 件,截面上同时作用有弯矩和剪力的构件 ,破坏类型,正截面破坏:由弯矩引起 斜截面破坏:主要由剪力引起,截面类型,单筋截面 仅在受拉区配置 纵向受力钢筋的截面,双筋截面 同时在受拉区配置 纵向受力钢筋的截面,设计内容,构造措施 构件各连接部位均应满足,正常使用极限状态 变形验算：f max f lim 裂缝宽度验算：max lim,承载能力极限状态 正截面受弯承载能力：计算纵筋 斜截面受剪承载能力：计算箍筋,6.2 受弯构件基本构造要求,一、钢筋混凝土板,通常模数为10mm，现浇板 hmin如表6.1,现浇钢筋混凝土板最小厚度 表6.1,

2、板支承长度,现浇板砖墙上,预制板,砖墙上,混凝土梁上, h，120mm， 且满足钢筋锚固要求,100mm,80mm,一、钢筋混凝土板,板的配筋,位置：沿板跨度方向（数量按计算配置） 直径：612mm（现浇板8mm） 间距：70mm200mm (当h150mm时： s250mm，且1.5h ),作用：承受M产生的拉力 种类：HRB400、HRB335或HPB235级,受力钢筋,设置,板的配筋,分布钢筋,均匀地传力给受力钢筋 固定受力钢筋位置 抵抗混凝土收缩、温度拉应力,作用,位置：与受力钢筋垂直,纵筋内侧（数量按构造配置） 面积：15%As，且0.15%bh 直径： 6mm 间距： 250mm（

3、有较大集中荷载时，200mm）,配置,绑扎板钢筋,板的配筋,下部网片筋,上部支座负筋与分布筋,二、钢筋混凝土梁,矩形、T形、花篮形、十字形、倒T形 （矩形、T形为主）,梁的截面,高度h 刚度要求：根据高跨比h/l确定，见表3-3 常用梁高：250、300750、800、900、1000mm等 矩形截面：h/b2.02.5 宽度b T形截面：h/b2.54.0 常用梁宽：180、200、250mm等,截面尺寸,截面形式：,二、钢筋混凝土梁,梁的配筋,纵向受力钢筋,净距：上部筋：30mm，且1.5d 下部筋：25mm，且d 垂直净距（层距）：25mm且d,作用：承受由M产生的拉（压）应力 布置：位

4、于梁受拉（压）区，数量计算定 种类：HRB400级、HRB335级 直径：1225mm，一般28mm,架力钢筋,作用：固定箍筋的正确位置，与梁底纵筋形成钢 筋骨架； 承受混凝土收缩及温度变化产生的拉力,直径： l04m：8 mm l046m：10mm2根 l06m：12 mm,设置： 2根，位于梁的角部,作用：承受由M 和V 引起的主拉应力； 固定纵筋位置形成骨架。 形式：开口式、封闭式，单肢、双肢、 四肢（多用封闭双肢箍）,直径 ：h800mm时6 mm h800mm时8 mm 数量：由计算确定 间距：ssmax， smax见表3-5,箍筋,作用：跨中平直部分承受由 M 产生的拉应力， 弯起

5、段承受主拉应力， 弯起段平直部分可承受压力。 数量位置：由计算确定 弯起角度 ： h800mm时45 h800mm时60 间距：第一排弯筋上弯点距支座边缘50mm 相邻弯筋上弯点距离smax,弯起钢筋,作用：承受混凝土收缩及温度变化的拉力， 增强钢筋骨架刚度。 设置：hw 450mm时 要求：间距200mm，每侧面积0.1% bhw 拉筋：直径同箍筋,梁侧构造钢筋（腰筋）,腹板高度hw ：矩形截面取有效高度h0 T形和I形截面取梁高减去上、下翼缘后的腹板净高。,定义：纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离，,保护层作用： 保护纵向钢筋不被锈蚀； 在火灾等情况下，使钢筋的温度上升缓慢； 使纵向

6、钢筋与混凝土有较好的粘结。,三、混凝土保护层厚度,6.3 受弯构件正截面承载力计算,钢筋混凝土梁的破坏形式,正截面受弯破坏,斜截面受剪（弯）破坏,原因： 由弯矩 M引起,原因： 由弯矩剪力引起,措施：计算配置纵筋,措施： 计算箍筋、 构造措施,如何计算保证？,相关知识一、,钢筋混凝土受弯构件组成,钢 筋,混 凝 土,抗拉、压强度均较高 在fy内呈弹性,抗压强度较高，抗拉强度很低，呈弹塑性,性能不同，如何 合理进行互补？,相关知识二、,力学梁受力特点,前 提,特 点,变形、应力与M呈正比,钢筋混凝土梁受力如何？,匀质弹性材料,相关知识三、,问题的引入,钢筋混凝土梁 如何保证在弯矩作用下 其正截面

7、承载力？,其受力性能如何？,其可能破坏的 形式如何？,6.3 受弯构件正截面承载能力计算,一、受弯构件正截面的受力性能,试验梁： 支承约束：配筋适中的理想简支梁 荷载作用：两点对称逐级加荷 （忽略自重） 受力区段：“纯弯段”,钢筋混凝土梁正截面工作的三个阶段,实测：梁的挠度、混凝土及钢筋的纵向应变等， 绘制M/Muf 曲线,特点： 曲线有两个明显转折点，梁受力和变形可分为三个阶段,钢筋混凝土梁正截面工作的三个阶段,第阶段 （弹性工作阶段）,加载开裂,对应开裂弯矩cr,第阶段 （带裂缝工作阶段）,开裂屈服,对应屈服弯矩My,第阶段 （破坏阶段）,屈服压碎,对应极限弯矩Mu,钢筋混凝土梁正截面工作

8、的三个阶段,a状态：计算Mu的依据,a状态：计算Mcr的依据,阶段：计算裂缝、刚度的依据,应力状态与 计算关系,钢筋混凝土梁受力特点,1、截面应变仍呈直线分布，中和位置随M增大而上升,2、钢筋应力,第阶段：s 小而慢， a有突变 第阶段： s 增长快， a达fy 第阶段： s=fy，产生流幅至混凝土压碎,3、挠度与M不成正比,第阶段：f 增长慢 第阶段：f 增长快 第阶段：f 剧增至构件破坏,受弯构件正截面破坏形态,破坏特征：受压区混凝土被压碎 破坏时，钢筋尚未屈服。 破坏性质：“脆性破坏”,超筋梁： max,适筋梁： min max,破坏特征：钢筋先屈服，混凝土 后压碎 破坏性质：“延性破坏

9、”,少筋梁 ：min,破坏特征：开裂后钢筋迅速屈服，混 凝土受压失效，一裂就坏 破坏性质：“脆性破坏”,二、受弯构件正截面承载力计算基本理论 1、计算依据-适筋梁a应力图形,2、正截面承载力计算的基本假定,3等效矩形应力图形 方法：受压区砼以等效矩形应力图形代换曲线形应力图形 原则 : 压应力的合力大小相等 应力图形面积相等； 压应力合力作用点位置不变 应力图形的形心 位置相同。 代换：等效应力值取1c 受压区高度：取x1xn 规范规定： C50时，11.0，10.8 C80时，10.94，10.74 C50C80时，1、1值线性内插,4.受弯构件正截面承载力计算公式,计算应力图形,基本公式,

10、相对受压区高度,界限相对受压区高度,防止超筋脆性破坏： 防止少筋脆性破坏：,单筋矩形截面所能承受的最大弯矩（极限弯矩）：,适用条件,5.受弯构件正截面受弯承载力计算截面设计,己知：弯矩设计值M，材料强度fc、fy，截面尺寸bh；求截面配筋As,计算步骤如下：,确定截面有效高度h0：h0=has,计算混凝土受压区高度x，并判断是否属超筋梁,若xbh0，则不属超筋梁。,若xbh0，为超筋梁，应加大截面尺寸， 或提高混凝土强度等级，或改用双筋截面。,计算钢筋截面面积As：,判断是否属少筋梁：,若Asmin bh，则不属少筋梁。 否则为少筋梁，应取As=minbh。,选配钢筋,计算步骤如下：,计算截面

11、有效高度h0,计算x，并判断梁的类型,计算截面受弯承载力Mu,适筋梁,超筋梁,若少筋梁，应将其受弯承载力降低使用（已建成工程）或修改设计。,判断截面是否安全：若MMu，则截面安全。,己知：截面尺寸bh，截面配筋As，材料强度fc、fy ，弯矩设计值M 求：复核截面是否安全 、弯矩承载力Mu= ？,5.受弯构件正截面受弯承载力计算截面复核,截面尺寸（b、h） h效果明显 材料强度（c、y） y效果明显、经济 受拉钢筋（As）minmax时效果明显,6. 正截面受弯承载力Mu影响因素,提高Mu措施：,加大h；提高y；增加As。,注 意： 砼强度fc与截面宽度b对受弯构件正截面承载力Mu的影响虽然

12、较小，但当配筋率接近或达到最大配筋率max时，砼强度决 定着Mu的大小。,三、双筋矩形截面正截面承载力计算,1. 双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。,双筋截面适用情况：,2、基本公式及适用条件, 基本公式,适用条件,防止超筋脆性破坏,保证受压钢筋强度充分利用,注意：双筋截面一般不会出现少筋破坏，故可不必验算min。,2、基本公式及适用条件,单筋截面与双筋截面的不同在于同时在受拉、受压区 增配了钢筋，相应的承载力得到提高，而此部分的用钢量 对构件的破坏形式影响不大。,五、T形截面截面正截面承载力,Mu主要取决于受压砼，故可 将受拉纵筋集中，挖去受拉区砼一部分而形成。,T 形 截 面 形

13、成,T 形 截 面 应 用,跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算,五、T形截面截面正截面承载力,T 形 截 面 组 成,梁肋部分bh,翼缘挑出部分（bf/b）hf/,翼 缘 计 算 宽 度 bf/ 取 值,T 形 截 面 分 类,依据：中性轴位置,类型,第一类T形 xhf/ 受压区为矩形,第二类T形 x hf/ 受压区为 T 形,T 形 截 面 的 鉴 别,计算公式与宽度等于bf的矩形截面相同：,为防止超筋脆性破坏，相对受压区高度应满足x xb。对第一类T形截面，该适用条件一般能满足。 为防止少筋脆性破坏，受拉钢筋面积应满足Asrminbh，b为T形截面的腹板宽度。,对工形和倒T形截面，受拉钢筋应满足： Asrminbh + (bf - b)hf,基本公式,第二类T形截面,第二类T形截面,为防止超筋脆性破坏，单筋部分应满足：