混凝土受弯构件正截面计算次.pptx

3.1受弯构件基本构造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板 的 类 别最 小 厚 度mm单 向 板屋面板、民用建筑楼板60工业建筑楼板70行车道下的楼板80双 向 板80悬 臂 板板的悬臂长度小于或等于500mm60板的悬臂长度大于500mm80无 梁 楼 板150现浇钢筋混凝土板最小厚度 表6.1第1页/共44页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100mm80mm3.1受弯构件基本构造一、钢筋混凝土板第2页/共44页板的配筋位置：沿板跨度方向（数量按计算配置）位置：沿板跨度方向（数量按计算配置）直径：直径：6 612mm12mm（现浇板（现浇板 8mm8mm）间距：间距：70mm70mm200mm200mm (当当h h150mm150mm时：时：s s 250mm250mm，且，且 1.51.5h h)作用：承受作用：承受MM产生的拉力产生的拉力种类：种类：HRB400HRB400、HRB335HRB335或或HPB235HPB235级级受力钢筋受力钢筋3.1受弯构件基本构造设设置置第3页/共44页板的配筋分布钢筋分布钢筋均匀地传力给受力钢筋均匀地传力给受力钢筋固定受力钢筋位置固定受力钢筋位置抵抗混凝土收缩、温度拉应力抵抗混凝土收缩、温度拉应力作作用用位置：与受力钢筋垂直位置：与受力钢筋垂直,纵筋内侧（数量按构造配置）纵筋内侧（数量按构造配置）面积：15%As，且0.15%bh直径：直径：6mm6mm间距：间距：250mm（有较大集中荷载时，200mm）配配置置3.1受弯构件基本构造 绑扎板钢筋第4页/共44页3.2 受弯构件基本构造要求板的配筋 下部网片筋上部支座负筋与分布筋第5页/共44页3.1受弯构件基本构造二、钢筋混凝土梁矩形、矩形、T形、花篮形、十字形、倒形、花篮形、十字形、倒T形形（矩形、（矩形、T形为主）形为主）梁的截面高度高度h h 刚度要求：根据高跨比刚度要求：根据高跨比h h/l l确定，见表确定，见表3-33-3常用梁高：常用梁高：250、300750、800、900、1000mm等等矩形截面：矩形截面：h/b2.02.5宽度宽度b T形截面：形截面：h/b2.54.0常用梁宽：常用梁宽：180、200、250mm等等 截面尺寸截面尺寸截面形式：截面形式：第6页/共44页3.2 受弯构件基本构造要求二、钢筋混凝土梁梁的配筋第7页/共44页3.2 受弯构件基本构造要求纵向受力钢筋净距：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：位于梁受拉（压）区，数量计算定种类：HRB400级、HRB335级直径：1225mm，一般28mm第8页/共44页3.2 受弯构件基本构造要求架力钢筋作用：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 第9页/共44页3.2 受弯构件基本构造要求作用：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箍筋第10页/共44页 作用：跨中平直部分承受由M 产生的拉应力，弯起段承受主拉应力，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smax3.2 受弯构件基本构造要求弯起钢筋第11页/共44页 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 3.2 受弯构件基本构造要求梁侧构造钢筋（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。第12页/共44页定义：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；使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结。3.2 受弯构件基本构造要求三、混凝土保护层厚度第13页/共44页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、3.3 受弯构件正截面承载力计算第14页/共44页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、3.3 受弯构件正截面承载力计算第15页/共44页力学梁受力特点前 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、3.3 受弯构件正截面承载力计算第16页/共44页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承载力？其受力性能如何？其可能破坏的形式如何？3.3 受弯构件正截面承载力计算第17页/共44页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 h0 h asAs baa 剪弯区 纯弯段 剪弯区 位移计位移计位移计 P 应变测点 PM=PaV=P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3.3 受弯构件正截面承载力计算第18页/共44页 实测：梁的挠度、混凝土及钢筋的纵向应变等，绘制M/Muf 曲线 aa a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 f （mm）M/Mu 100 80 60 40 20 转折点2 转折点1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3.3 受弯构件正截面承载力计算第19页/共44页 第第阶段阶段（弹性工作阶段）（弹性工作阶段）加载加载开裂开裂 对应开裂弯矩对应开裂弯矩cr 第第阶段阶段（带裂缝工作阶段）（带裂缝工作阶段）开裂开裂屈服屈服对应屈服弯矩对应屈服弯矩My 第第阶段阶段 （破坏阶段）（破坏阶段）屈服屈服压碎压碎对应极限弯矩对应极限弯矩Mu 钢筋混凝土梁正截面工作的三个阶段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3.3 受弯构件正截面承载力计算第20页/共44页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3.3 受弯构件正截面承载力计算第21页/共44页受弯构件正截面破坏形态配筋率：反映钢筋与混凝土配比的指标破坏特征：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”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”3.3 受弯构件正截面承载力计算第22页/共44页二、受弯构件正截面承载力计算基本理论 1 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 符合平截面假定；不考虑混凝土的抗拉强度；理想的纵向钢筋的应力应变关系 理想的混凝土受压的应力应变关系3.3 受弯构件正截面承载力计算第23页/共44页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压应力合力作用点位置不变 应力图形的形应力图形的形心心 位位置相同。置相同。代换：代换：等效应力值取等效应力值取 1 1 c c 受压区高度：取受压区高度：取x x 1 1x xn n 规范规定：规范规定：C50C50时，时，1 11.01.0，1 10.80.8 C80 C80时，时，1 10.940.94，1 10.740.74 C50C80 C50C80时，时，1 1、1 1值线性内插值线性内插3.3 受弯构件正截面承载力计算第24页/共44页4.受弯构件正截面承载力计算公式计算应力图形3.3 受弯构件正截面承载力计算基本公式相对受压区高度相对受压区高度界限相对受压区高度界限相对受压区高度第25页/共44页防止超筋防止超筋脆性破坏：脆性破坏：防止少筋防止少筋脆性破坏：脆性破坏：单筋矩形截面所能承受的单筋矩形截面所能承受的最大弯矩（极限弯矩）最大弯矩（极限弯矩）：适用条件3.3 受弯构件正截面承载力计算第26页/共44页5.受弯构件正截面受弯承载力计算截面设计3.3 受弯构件正截面承载力计算己知：弯矩设计值己知：弯矩设计值M，材料强度，材料强度fc、fy，截面尺寸，截面尺寸bh；求截面配筋；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。选配钢筋第27页/共44页3.3 受弯构件正截面承载力计算计算步骤如下：计算步骤如下：计算截面有效高度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：截面尺寸己知：截面尺寸bh，截面配筋，截面配筋As，材料强度，材料强度fc、fy，弯矩设计值，弯矩设计值M 求：复核截面是否安全求：复核截面是否安全、弯矩承载力、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第28页/共44页 截面尺寸（截面尺寸（b b、h h）h h效果明显效果明显 材料强度（材料强度（cc、yy）y y效果明显、经济效果明显、经济 受拉钢筋（受拉钢筋（A As s）minmin maxmax时效果明显时效果明显 3.3 受弯构件正截面承载力计算6.正截面受弯承载力Mu影响因素 提高提高MMu u措施：措施：加大加大h h；提高提高yy；增加增加A As s。注 意：砼强度fc与截面宽度b对受弯构件正截面承载力Mu的影响虽然较小，但当配筋率但当配筋率 接近或达到最大配筋率接近或达到最大配筋率 maxmax时，砼强度决时，砼强度决定着定着MMu u的大小。的大小。第29页/共44页三、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。A sA s受压钢筋受拉钢筋3.3 受弯构件正截面承载力计算第30页/共44页双筋截面适用情况：3.3 受弯构件正截面承载力计算 ,而梁截面尺寸受到限制，fc不能提高时；在受压区配置钢筋可补充混凝土受压能力的不足。在不同荷载组合情况下，其中在某一组合情况下截面承受正弯矩，另一种组合情况下可能承受负弯矩，即梁截面承受异号弯矩。在抗震结构中要求框架梁必须配置一定比例的受压钢筋，受压钢筋可以提高截面的延性。第31页/共44页2、基本公式及适用条件Cs=ss AsCc=afcbxT=fyAsh0aasA sA sMxecueyse3.3 受弯构件正截面承载力计算 基本公式纯钢筋部分As2单筋部分As1第32页/共44页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：注意：双筋截面一般不会出现少筋破坏，故可不必验算min。3.3 受弯构件正截面承载力计算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。第33页/共44页五、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。3.3 受弯构件正截面承载力计算 T形截面形成 T 形截面应用跨中跨中按按T形截面计算，形截面计算，支座支座按按矩形矩形截面计算截面计算挖去部分中和轴第34页/共44页五、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/取值项次考虑情况T形截面、I形截面倒L形截面肋形梁板独立梁肋形梁板1按计算跨度l0考虑l0/3l0/3l0/62按梁（纵肋）净距sn考虑b+snb+sn/23按翼缘高度hf考虑hf/h00.1b+12hf0.1hf/h00.05b+12hfb+6hfb+5hfhf/h00.05b+12hfbb+5hf3.3 受弯构件正截面承载力计算第35页/共44页3.3 受弯构件正截面承载力计算 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 界限情况界限情况 x x h hf f/第36页/共44页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第一类T T形截面基本公式3.3 受弯构件正截面承载力计算第37页/共44页第二类T T形截面=+第38页/共44页第二类T T形截面为防止超筋脆性破坏，单筋部分应满足：为防止少筋脆性破坏，截面配筋面积应满足：Asrminbh。对于第二类T形截面，该条件一般能满足。3.3 受弯构件正截面承载力计算第39页/共44页截面设计 一般截面尺寸已知，求受拉钢筋截面面积As，故可按下述两种类型进行：1)第一种类型，满足下列鉴别条件令 则其计算方法与单筋矩形梁完全相同。2)第二种类型，满足下列鉴别条件 令 3.3 受弯构件正截面承载力计算第40页/共44页取As2？验算 3.3 受弯构件正截面承载力计算第41页/共44页截面复核 1)第一种类型 当满足按 矩形梁的计算方法求Mu。2)第二种类型 是？3.3 受弯构件正截面承载力计算第42页/共44页 MuM?3.3 受弯构件正截面承载力计算第43页/共44页感谢您的观看。第44页/共44页