受彎構(gòu)件斜截面承載力計算.ppt

1、,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,第 5 章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,本章重點,了解斜截面破壞的主要形態(tài)及影響因素；,掌握受彎構(gòu)件鋼筋的布置、縱筋的彎起、,掌握受彎構(gòu)件斜截面承載力的計算方法,及防止斜壓和斜拉破壞的措施；,截斷及錨固等構(gòu)造措施。,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,在主要承受彎矩的區(qū)段，產(chǎn)生正截面受彎破壞。 在剪力和彎矩共同作用的區(qū)段，則會產(chǎn)生斜截面受剪破壞或斜截面受彎破壞。,箍筋,彎起鋼筋,腹筋,箍筋布置與梁內(nèi)主拉應(yīng)力方向一致，可有效地限制斜裂縫的開展；但從施工考慮，傾

2、斜的箍筋不便綁扎，與縱向鋼筋難以形成牢固的鋼筋骨架，故一般都采用豎直箍筋。,彎起鋼筋可利用正截面受彎的縱向鋼筋直接彎起而成。但因其傳力較為集中，有可能引起彎起處混凝土的劈裂裂縫，首選箍筋。彎筋位置不宜在梁側(cè)邊緣，梁底的角筋不能彎起。,由材料力 學(xué)可知：,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,5.2.1 斜裂縫,主應(yīng)力軌跡線,裂縫,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,5.2.1 斜裂縫,兩類主要斜裂縫,5.2 .2 兩個基本概念,對集中荷載簡支梁,最外側(cè)的集中力到臨近支座的距離a稱為剪跨，剪跨a與梁的有效高度h0的比值則稱為剪跨比,1. 剪跨比,剪跨比 計算截面的彎矩與該截面的剪力及h0乘積的比值, 廣義剪跨比,

3、計算剪跨比,剪跨比是一個無量剛的量，反映了截面上的彎矩與剪力的相對大小，也反映了截面上的正應(yīng)力與剪應(yīng)力的相對大小,2. 配箍率,sv配箍率； Asv同一截面箍筋的截面積，Asv= n.Asv1 b 梁的截面寬度，s箍筋間距， Asv1單肢箍筋截面積，n箍筋肢數(shù),第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,箍筋的配箍率,單肢箍n=1,雙肢箍n = 2,四肢箍 n = 4,5.2.3 斜截面受剪破壞的三種主要形態(tài),1、無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài),與正截面的破壞類似，由于配箍率、剪跨比等因素的不同， 梁的斜截面破壞也有多種形態(tài)，主要有三種破壞形式。,斜截面破壞的三種主要形態(tài)

4、,1、斜拉破壞,2、剪壓破壞,3、斜壓破壞,1)、斜拉破壞,發(fā)生條件：當(dāng)剪跨比較大(3)時，常發(fā)生這種破壞。 破壞特點：當(dāng)垂直裂縫一出現(xiàn)，就迅速向受壓區(qū)斜向伸展，斜截面承載力隨之喪失。破壞荷載與出現(xiàn)斜裂縫時的荷載很接近，破壞前變形小，呈明顯脆性，其承載力取決于混凝土的抗拉強度。,2)、剪壓破壞 發(fā)生條件：一般當(dāng)剪跨比 13時，常發(fā)生此種破壞。此破壞系由梁中剪壓區(qū)壓應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用所致。 破壞特征：在剪彎區(qū)段的受拉區(qū)邊緣先出現(xiàn)一些垂直裂縫，它們沿豎向延伸一小段長度后，就斜向延伸形成一些斜裂縫，斜裂縫逐步形成一條貫穿的較寬的主要斜裂縫，稱為臨界斜裂縫，臨界斜裂縫出現(xiàn)后迅速延伸，使斜截面剪壓區(qū)的

5、高度縮小，最后剪壓區(qū)混凝土破壞，使斜截面喪失承載力。,3)、斜壓破壞 發(fā)生條件：當(dāng)剪跨比較小(1)時，發(fā)生斜壓破壞。這種破壞多數(shù)發(fā)生在剪力大而彎矩小的區(qū)段，以及梁腹板很薄的T形截面或工字形截面梁內(nèi)。此破壞系由梁中主壓應(yīng)力所致。 破壞特點：破壞時，混凝土被腹剪斜裂縫分割成若干個斜向短柱而被壓壞，破壞是突然發(fā)生。,三種破壞形態(tài)都屬脆性破壞類型，其中： 斜拉破壞承載力最低，破壞時脆性性質(zhì)最顯著； 斜壓破壞承載力最高； 剪壓破壞的承載力和脆性界于受拉破壞和受壓破壞之間。,設(shè)計中斜壓破壞和斜拉破壞主要靠構(gòu)造要求來避免，而剪壓破壞則通過計算來防止。,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫

6、助,下一章,2、有腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài),由于配箍率、剪跨比等因素的不同， 梁的斜截面破壞主要有三種破壞形態(tài)。,斜截面破壞的三種主要形態(tài),1、斜壓破壞,2、剪壓破壞,3、斜拉破壞,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,1. 斜壓破壞,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,2. 剪壓破壞,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,3. 斜拉破壞,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,5.3.1 影響斜截面受剪承載力的主要因素,1. 剪跨比,2. 混凝土的強度與縱筋的配筋率,混凝土的強度提高,縱筋配筋率增大,抗剪承載力

7、提高,3. 箍筋的配箍率,單肢箍n=1,雙肢箍n = 2,四肢箍 n = 4, 受剪承載力隨配箍率的增大而提高,4. 斜截面上的骨料咬合力,5. 截面尺寸和形狀,隨著截面有效高度增大,抗剪承載力降低,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,5.3.2 斜截面受剪承載力計算公式,1. 一般受彎構(gòu)件,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,2. 集中荷載下的獨立梁,計算截面的剪跨比，可取=a/h0, a為集中荷 載作用點至支座或節(jié)點的距離；當(dāng)3時，取=3。,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)

8、設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,3. 基本公式的適用范圍,為了防止斜壓破壞，要求：,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,截面的腹板高度，按下圖確定：,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,為了防止斜拉破壞，要求：,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,為了防止斜拉破壞，同時要求：,箍筋的間距應(yīng)滿足表5.3 要求：,梁中箍筋的最大間距Smax,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章, 箍筋的直徑滿足表5.2 要求：,箍筋直徑d,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主

9、頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,4. 可以按構(gòu)造配置箍筋的條件,當(dāng)滿足下列條件時，可按表5.2和表5.3 配筋。,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,5. 斜截面承載力計算步驟,5.3.3 受剪計算斜截面位置, 支座邊緣截面（1-1）； 腹板寬度改變處截面（2-2）； 箍筋直徑或間距改變處截面（3-3）； 受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處的截面（4-4）。,一、設(shè)計問題,已知：截面尺寸、材料強度、設(shè)計剪力。求：腹筋,5.3.4 抗剪強度公式的應(yīng)用, 具體計算步驟如下： 驗算截面限制條件，如不滿足應(yīng)？加大截面尺寸。 驗算是否需要按計算配筋 如：VVc ？,如滿足，按最小

10、配箍率配箍筋且滿足構(gòu)造要求。,計算腹筋,一般受彎構(gòu)件,集中荷載作用下的獨立梁,僅配箍筋梁的設(shè)計計算,as 為彎起鋼筋與構(gòu)件軸線的夾角，一般取45 60, 根據(jù)Asv/s確定箍筋肢數(shù)、直徑和間距，并應(yīng)滿足最小配箍率、箍筋最大間距和箍筋最小直徑的要求。,既配箍筋又配彎起鋼筋,規(guī)范：前一排彎起點至后一排彎終點的距離不應(yīng)大于表中V0.7ftbh0欄的最大箍筋間距smax的規(guī)定。,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,梁中箍筋的最大間距Smax,二、截面校核,已知：截面尺寸、材料強度、設(shè)計剪力，腹筋。求：抗剪承載力,由強度計算公式可求得承載力。,受彎承載力圖表示構(gòu)件抵抗彎矩

11、的能力大小，即沿梁長各正截面的縱筋抵抗彎矩的圖形。,5.4.1 抵抗彎矩圖,如果鋼筋的總面積等于計算面積，則Mu圖的外圍水平線正好與M圖上最大彎矩點相切,若鋼筋的總面積略大于計算面積，則可根據(jù)實際配筋量利用下式來求得Mu 圖外圍水平線的位置：,每根鋼筋所承擔(dān)的Mui 可近似按該鋼筋的面積Asi與總鋼筋面積As的比值乘以Mu 值,R,鋼筋“充分利用點”， “不需要點”,25,122,25,a,c,b,d,鋼筋充分利用點, 號鋼筋在2點以外(向支座方向)就不再需要,號鋼筋在3點以外也不再需要,號鋼筋在a點以外也不再需要,鋼筋不需要點,MR,號鋼筋彎起,將號鋼筋的彎起Mu圖成為多邊形,c,d,5.4

12、.2 保證斜截面受彎承載力的措施,1.彎起點的位置 縱筋的彎起必須滿足三方面的要求：,*保證正截面的受彎承載力,*保證斜截面的受剪承載力,*保證斜截面的受彎承載力,計算確定,構(gòu)造確定,計算及構(gòu)造確定,縱向受力鋼筋的彎起,g在2點以外保證正截面受彎,保證斜截面受彎？,g在2點以外保證正截面受彎, smax,縱向受力鋼筋的彎起,縱向受力鋼筋的彎起,未彎起時,彎起后,縱向受力鋼筋的彎起,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,彎起鋼筋的抵抗彎矩圖,2彎終點的位置,彎起鋼筋的彎終點到支座邊緣或到前一排彎起鋼筋彎起點之間的距離，都不應(yīng)大于箍筋的最大間距。,彎起鋼筋的要求：,1.畫出彎矩圖和正截面受彎承載力圖； 2.

13、根據(jù)各根鋼筋面積大小按比例分配受彎承載力圖，彎起的鋼筋畫在外面； 3.找出要彎起鋼筋的充分利用點和不需要點； 4.從充分利用點向外延伸0.5h0，作為彎起點，并找出彎起鋼筋與中和軸的交點。如該點在不需要點的外面，可以，否則再向外延伸； 5.驗算是否滿足斜截面受剪承載力要求和其它構(gòu)造要求。,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,5.4.3 縱筋的截斷,負彎矩鋼筋的截斷位置,ld1充分利用截面伸出長度; ld2不需要截面伸出長度。,1. 縱向鋼筋的粘結(jié)錨固問題：,在支座負彎矩區(qū)出現(xiàn)斜裂縫后，在截面B處的縱筋應(yīng)力必然增大，鋼筋的零應(yīng)力點會向截斷點C移動，這種移動稱為拉應(yīng)力的平移。, 從充分利用截面延伸一定長度

14、后再截斷,2. 延伸長度的確定：, V 0.7ftbh0, a點 為鋼筋的充分利用點 b點 為鋼筋的不需要點 c點 為鋼筋實際截斷點,鋼筋可分批截斷, V 0.7ftbh0,鋼筋充分利用點到實際截斷點的延伸長度為h0+1.2la 實際截斷點距理論斷點的距離不應(yīng)小于h0或20d,當(dāng)鋼筋截斷點仍位于負彎矩區(qū)段內(nèi)時，則: ld1=1.7h0+1.2la; ld2不應(yīng)小于1.3h0或20d。,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,表 5.1,3. 懸臂梁的負彎矩鋼筋 一般將鋼筋全部伸到懸臂端，并向下彎折不小于 12d; 一般應(yīng)有不少于兩根上部鋼筋伸到懸臂端，并向下彎折不小

15、于12d; 其余鋼筋應(yīng)采用下彎后錨固的方法，彎起點位置按前述彎起鋼筋的方法確定。,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,5.5 鋼筋骨架的構(gòu)造要求 （1）彎筋終點應(yīng)有直線段，光面鋼筋端部還應(yīng) 做彎鉤。,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,（2）不得采用浮筋做彎筋。,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,5.5.1 箍筋的構(gòu)造要求 梁受扭或承受動荷載時，不得使用開口箍筋,箍筋的錨固,箍 筋 構(gòu) 造,1.直徑 最小直徑： 當(dāng)梁高800mm 時，d 8 mm ； 當(dāng)梁高800mm 時，d 6 mm ； 2.箍

16、筋的設(shè)置 對于計算不需要箍筋的梁： 當(dāng)梁高300mm 時，應(yīng)沿梁全長設(shè)置箍筋； 當(dāng)梁高150-300mm 時，可在端部各1/4跨度內(nèi)設(shè)置箍筋； 但若在跨中范圍內(nèi)有集中荷載時，應(yīng)沿全長設(shè)置箍筋； 當(dāng)梁高150 mm 時，可不設(shè)箍筋。,箍筋的間距,箍筋的間距除按計算要求確定外，其最大間距應(yīng)滿足下列規(guī)定。 S具體要求： 1、綁扎骨架中： S15d ； 焊接骨架中：S20d ； d 縱向受壓鋼筋 最小直徑 在任何情況下 S400mm。 2、當(dāng)梁中配有計算需要的縱向受壓鋼筋（雙筋梁）時，箍筋必須做成封閉式。,箍筋的形式,單肢箍n=1,雙肢箍n=2,四肢箍n=4,5.5.2 縱向受力鋼筋在支座處的錨固,開

17、裂前A處的彎矩為MA 開裂后斜截面的彎矩為MB,開裂后鋼筋的拉力Ts明顯增大。若las不夠則容易發(fā)生錨固破壞,縱向受力鋼筋在支座處的錨固,簡支板或連續(xù)板下部縱筋伸入支座的長度,縱向鋼筋的直徑,縱向受力鋼筋在支座處的錨固,簡支梁或連續(xù)梁簡支端下部縱筋伸入支座的長度,縱向鋼筋的直徑,如梁內(nèi)支座處的錨固不能滿足上述要求，應(yīng)采取加焊錨固鋼板等有效措施,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,（1）縱筋在簡支支座處的錨固,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,（2）中間支座直線錨固：,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,（2）中間支座直線錨固：,第5章,

18、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,（3）中間支座的彎折錨固：,第5章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,（4）節(jié)點或支座范圍外的搭接：,5.5.3 架立鋼筋及縱向構(gòu)造鋼筋,1.架立鋼筋 直徑： 當(dāng)梁的跨度4米時，d8 mm ； 當(dāng)梁的跨度4米-6米時，d10 mm ； 當(dāng)梁的跨度6米時， d12 mm 。 2.縱向構(gòu)造鋼筋（腰筋） 設(shè)置條件：當(dāng)梁的腹板高度hw 450mm時，在梁的兩側(cè)應(yīng)沿高度設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋。 設(shè)置數(shù)量：每側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋面積0.1% bhw（腹板面積） 間距200mm。,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,第6章,主 頁,目 錄,上一章,幫

19、 助,下一章,第 6 章 受壓構(gòu)件的截面承載力,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,第6章,本章重點,掌握軸心受壓構(gòu)件受力全過程、正截面受壓承載力計算方法及主要構(gòu)造要求；了解螺旋箍筋柱的原理與應(yīng)用；,熟練掌握偏心受壓構(gòu)件正截面兩種破壞 形態(tài)的特征及其正截面應(yīng)力計算簡圖；,掌握偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的計算 方法；,掌握NuMu相關(guān)曲線的概念及其應(yīng)用。,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,第6章,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章, 軸心受壓構(gòu)件, 偏心受壓構(gòu)件,單向偏心受壓,雙向偏心受壓,6.1 受壓構(gòu)件的一般構(gòu)造要求,工業(yè)和民用建筑中的單層廠房和多層框架柱,偏心受壓構(gòu)件,拱和屋架上弦桿，及水塔、煙囪的筒壁等屬于偏心受壓

20、構(gòu)件,偏心受壓構(gòu)件,正方形、矩形、圓形、多邊形、環(huán)形等 截面尺寸不宜過小，不宜小于250*250 一般應(yīng)控制在 l0/b30 及 l0/h 25,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,第6章,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,6.1.1 截面形狀和尺寸,6.1.2 材料的強度等級,混凝土常用C25C40 鋼筋常用HRB400和HRB335及RRB400,6.1.3 縱向鋼筋,縱筋：0.6% 5% ，同時一側(cè)受壓鋼筋的配筋率 0.2% ； d12mm 通常d=1632mm，防止過早壓屈,間距不應(yīng)小于50mm，不應(yīng)大于300mm,6.1.4 箍筋,箍筋：直徑 6mm 或 d/4,縱筋搭接范圍：S 10d 或

21、200mm,當(dāng)柱中全部縱向鋼筋的配筋率超過3%時， 箍筋直徑不宜小于8mm,受壓構(gòu)件的配筋構(gòu)造要求,箍筋,復(fù)合箍筋,復(fù)合箍筋,拉筋,內(nèi)折角不應(yīng)采用,內(nèi)折角不應(yīng)采用,復(fù)雜截面的箍筋形式,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,第6章,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,6.2.0 概述,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,第6章,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,6.2.1 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件,1. 受力分析及破壞特征,短柱：混凝土壓碎，鋼筋壓屈 長柱：構(gòu)件壓屈,l0 /i 28 (l0 為柱計算長度， i為回轉(zhuǎn)半徑。) 矩形截面柱， l0 /b8, 穩(wěn)定系數(shù),試驗表明，長柱的破壞荷載低于同條件的短柱破壞荷載。 規(guī)范采用穩(wěn)定系數(shù) 表示承載能力的降低程度，即,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,第6章,2. 配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件計算,j 穩(wěn)定系數(shù)；, 鋼筋抗壓強度設(shè)計值；, 混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；,當(dāng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸壓構(gòu)件截面長邊或直徑小于300mm時，混凝土強度設(shè)計值應(yīng)乘以系數(shù)0.8。,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理,第6章,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章, 全部縱向受壓鋼筋面積；,短柱：1.0,長柱： lo/i (或lo/b) 查表5-1,lo 構(gòu)件的計算長度，與構(gòu)件端