第三章混凝土结构基本构件课件.pptx

受弯构件在荷载的作用下，截面上将承受弯矩和剪力的作用。经试验和理论分析表明：钢筋混凝土受弯构件可能沿弯矩最大的截面发生破坏，也可能沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面发生破坏。受弯构件沿正截面和沿斜截面破坏的形式受弯构件沿正截面和沿斜截面破坏的形式 由图可知，当受弯构件沿弯矩最大的截面破坏时，破由图可知，当受弯构件沿弯矩最大的截面破坏时，破坏截面与构件的轴线垂直，故称为坏截面与构件的轴线垂直，故称为沿正截面破坏沿正截面破坏。当受弯。当受弯构件沿剪力最大的截面破坏时，破坏截面与构件的轴线斜构件沿剪力最大的截面破坏时，破坏截面与构件的轴线斜交，称为交，称为沿斜截面破坏沿斜截面破坏。第1页/共112页 进行受弯构件的设计时，应视具体情况进行下列设计：进行受弯构件的设计时，应视具体情况进行下列设计：1.承载能力极限状态计算承载能力极限状态计算正截面受弯承载力计算正截面受弯承载力计算防止发生正截面受弯破坏。防止发生正截面受弯破坏。斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算防止发生斜截面受剪破坏。防止发生斜截面受剪破坏。确定构件材料确定构件材料截面尺寸截面尺寸纵向受力钢筋的用量纵向受力钢筋的用量复核构件材料复核构件材料复核截面尺寸复核截面尺寸确定箍筋与弯起钢筋的用量确定箍筋与弯起钢筋的用量第2页/共112页2.正常使用极限状态验算正常使用极限状态验算 构件变形验算，即构件变形验算，即挠度验算挠度验算；裂缝宽度验算裂缝宽度验算；还还要要采采取取一一系系列列的的构构造造措措施施防防止止斜斜截截面面发发生生受受弯弯破坏。破坏。所所谓谓构构造造措措施施，是是指指在在结结构构计计算算中中未未能能详详细细考考虑虑，或或很很难难定定量量计计算算而而被被忽忽略略了了其其影影响响的的因因素素，而而在在保保证证构构件件安安全全，施施工工简简便便及及经经济济合合理理等等前前提提下下所所采采取取的的技技术术补补救措施。救措施。第3页/共112页梁中的钢筋有纵向受力钢筋、箍筋、弯起钢筋和架立筋等。当梁的截面高度较大时，还应在梁侧设置构造钢筋。简支梁的配筋简支梁的配筋弯筋箍筋架立纵筋1、梁的构造要求箍筋箍筋纵向受力筋纵向受力筋架立钢筋架立钢筋弯起钢筋弯起钢筋梁的配筋梁的配筋一、受弯构件的一般构造要求第4页/共112页第5页/共112页1）纵向受力钢筋l作用：承受弯矩产生的拉力。设置在梁的受拉一侧。l钢筋伸入支座的数量：当梁宽b100mm时，不宜少于2根；当梁宽b100mm时，可为1根。净距25mm dcccbhc25mm dh0bhh0净距30mm 1.5d净距25mm d纵向受力钢筋的净距、保护层纵向受力钢筋的净距、保护层第6页/共112页2）箍筋l作用：用来承受剪力和弯矩引起的主拉应力，防止斜截面破坏。固定纵筋位置，形成一个空间钢筋骨架。l梁内箍筋数量：由抗剪计算和构造要求确定。箍筋分开口和封闭两种形式。箍筋的肢数有单肢、双肢和四肢。箍筋的形式和肢数箍筋的形式和肢数 第7页/共112页3)弯起钢筋弯起钢筋一般是由纵向受力钢筋弯起而成的。l作用：弯起段用来承受弯矩和剪力产生的主拉应力；跨中水平段承受弯矩产生的拉力；弯起后的水平段可承受支座处的负弯矩。l弯起钢筋的数量、位置由计算确定。弯起顺序：先内层后外层、先内侧后外侧。l弯起钢筋的弯起角度与梁高有关：当梁高800mm时，采用45；当梁高800mm时，弯起角度采用60。第8页/共112页4)架立钢筋l位置：架立筋设置在梁的受压区外缘两侧，一般应与纵向受力钢筋平行。l作用：用来固定箍筋的正确位置和形成钢筋骨架。承受因温度变化和混凝土收缩而产生的应力，防止裂缝发生。l架立钢筋的直径与梁的跨度有关：当跨度6m时，不宜小于12mm。第9页/共112页l作用：防止混凝土由于温度变化和收缩等原因在梁侧中部产生裂缝。梁的腹板高度h hw的取值如下：对于矩形截面，取截面有效高度h h0 0（h hw=h h0）；对于T T形截面，取截面有效高度减去翼缘高度（h hw=h0-h hf）；对于工字形截面，取腹板净高。梁侧构造钢筋宜用拉筋联系，拉筋直径与箍筋相同。5)梁侧构造钢筋当梁的腹板高度h hw450mm450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积bhbhw的0.1%0.1%，且其间距不宜大于200mm200mm。第10页/共112页2、板的构造要求u板的钢筋：板的钢筋：板内钢筋一般有板内钢筋一般有纵向受力钢筋纵向受力钢筋和和分布钢筋分布钢筋；sh受力钢筋受力钢筋分布钢筋分布钢筋 板的配筋板的配筋第11页/共112页1)板的纵向受力钢筋l 常采用钢筋常采用钢筋等级等级：HPB300级、级、HRB335级和级和HRB400级钢筋；级钢筋；l常用常用直径：直径：6、8、10和和12mm，现浇，现浇板的板面钢筋直径不宜板的板面钢筋直径不宜小于小于8mm；l板钢筋的板钢筋的间距：间距：一般为（一般为（70200mm)；当板厚当板厚h150mm，钢筋间距，钢筋间距200mm；当板厚当板厚h150mm，钢，钢筋间距筋间距1.5h，且且250mm。l板的纵向受力钢筋的板的纵向受力钢筋的作用作用：承担由弯矩产生的拉力。：承担由弯矩产生的拉力。第12页/共112页l位置：位置：在受力钢筋内侧，与受力钢筋垂直。在受力钢筋内侧，与受力钢筋垂直。l常用钢筋常用钢筋等级等级：采用：采用HPB300和和HRB335级钢筋；级钢筋；l分布筋的分布筋的作用作用：均匀传力；固定受力钢筋位置；均匀传力；固定受力钢筋位置；抵抗温度和收缩应力抵抗温度和收缩应力。l常用常用直径直径：6和和8mm；l分布钢筋可按构造配置。分布钢筋可按构造配置。规范规定：单位长度上分布筋的截面面积不宜小于单规范规定：单位长度上分布筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的位宽度上受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方向板，且不宜小于该方向板截面面积的截面面积的0.15%；其直径不宜小于；其直径不宜小于6mm；间距不宜大间距不宜大于于250mm。2)板的分布钢筋板的分布钢筋第13页/共112页混凝土保护层厚度：混凝土保护层厚度：钢筋的外缘到混凝土表面的垂直距离，用C表示。环境环境类别类别 板、墙、壳板、墙、壳梁梁柱柱C20C25C40C50C20C25C40C50C20C25C40C50一201515302525303030二a一 2015一3030一3030b一2520一3530一3530三一3025一4035一4035混凝土保护层的最小厚度（混凝土保护层的最小厚度（mm）第14页/共112页混凝土保护层的作用：防止钢筋锈蚀；保证钢筋与混凝土之间的粘结；在火灾等情况下，使钢筋的温度上升缓慢。第15页/共112页二、钢筋的锚固与连接1、钢筋的锚固、钢筋的锚固 钢筋的锚固钢筋的锚固是指钢筋被包裹在混凝土中，目的是是指钢筋被包裹在混凝土中，目的是使两者能共同工作以承担各种应力。使两者能共同工作以承担各种应力。钢筋的锚固长度钢筋的锚固长度：一般指梁、板、柱等构件的受力钢：一般指梁、板、柱等构件的受力钢筋伸入支座或基础中的总长度，包括直线及弯折部分。筋伸入支座或基础中的总长度，包括直线及弯折部分。受拉钢筋（普通钢筋）的锚固长度受拉钢筋（普通钢筋）的锚固长度应按下列公示计算：应按下列公示计算：式中式中:la受拉钢筋的基本锚固长度；受拉钢筋的基本锚固长度；fy锚固钢筋的抗拉强度设计值；锚固钢筋的抗拉强度设计值；ft混凝土的轴心抗拉强度设计值；混凝土的轴心抗拉强度设计值；锚固钢筋的外形系数，光圆钢筋取锚固钢筋的外形系数，光圆钢筋取0.16，带肋钢筋取，带肋钢筋取0.14；d锚固钢筋的直径。锚固钢筋的直径。在工程中，有些情况下，上式计算的锚固长度还应进行修正。在工程中，有些情况下，上式计算的锚固长度还应进行修正。第16页/共112页2、钢筋的连接、钢筋的连接绑扎搭接连接绑扎搭接连接机械连接机械连接焊接焊接钢筋的连接钢筋的连接 无论采用哪一种连接方式，无论采用哪一种连接方式，受力钢筋的接头均宜设置受力钢筋的接头均宜设置在受力较小处在受力较小处，在同一根钢筋上宜少设接头，同一构件中，在同一根钢筋上宜少设接头，同一构件中的纵向受力钢筋接头宜相互错开。的纵向受力钢筋接头宜相互错开。第17页/共112页纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应按下式计算，且不应小于300mm:式中：纵向受拉钢筋的锚固长度；纵向受拉钢筋搭接长度修正系数。它与同一连接区段内搭接钢筋的截面面积有关。查教材P51表3-3。第18页/共112页三、受弯构件正截面承载力计算1、受弯构件正截面破坏形态、受弯构件正截面破坏形态 受弯构件正截面的破坏特征主要是由受弯构件正截面的破坏特征主要是由纵向受拉钢筋的纵向受拉钢筋的配筋率配筋率 的大小的大小确定。确定。受弯构件的配筋率：受弯构件的配筋率：是纵向受拉钢筋截面面积是纵向受拉钢筋截面面积As与截面有效面积的百分比。与截面有效面积的百分比。As 纵向受拉钢筋的总截面面积，纵向受拉钢筋的总截面面积，b 截面宽度，截面宽度，h0 截截面面的的有有效效高高度度，（受受拉拉钢钢筋筋重重心心至至受受压压边边缘缘的的距离距离，h0=h-as)第19页/共112页受弯构件以梁为试验研究对象。试验表明：同样的截受弯构件以梁为试验研究对象。试验表明：同样的截面尺寸、跨度和同样材料强度的梁，由于面尺寸、跨度和同样材料强度的梁，由于配筋率配筋率 的不同，的不同，会发生本质不同的破坏。根据其正截面的破坏特征可分为会发生本质不同的破坏。根据其正截面的破坏特征可分为适筋梁适筋梁、超筋梁超筋梁和和少筋梁少筋梁三种破坏情况。三种破坏情况。根据上述钢筋净距和混凝土保护层最小厚度的规定，并考虑到梁、板常用的钢筋直径，在室内正常环境下，梁、板的截面有效高度h0和梁板的高度h有以下关系：对于梁（C20）：h0=h-35mm(一排钢筋)或h0h-60mm(二排钢筋）；对于梁（C20）：h0=h-40mm(一排钢筋)或h0h-65mm(二排钢筋）；对于板：h0h-20mm第20页/共112页梁的三种破坏形态梁的三种破坏形态(a)(b)(c)PPPPPPPP.PP.PP.（a）少筋破坏（）少筋破坏（b）适筋破坏（）适筋破坏（c）超筋破坏）超筋破坏第21页/共112页（1 1）适筋梁延性破坏破坏特点：截面破坏开始于纵向受拉钢筋的屈服，受压区混凝土的压应力随之增大，直到受压区混凝土达到极限压应变被压碎，构件即告破坏。适筋梁正截面受弯的全过程可划分为如下三个阶段。第22页/共112页第23页/共112页 第阶段(未裂阶段)开始加荷时，纯弯段截面的弯矩很小，混凝土处于弹性工作阶段，截面应力很小，沿截面高度呈三角形分布。当弯矩增加到第阶段末时，受拉区塑性变形明显发展，拉应力分布逐渐变化为曲线。此时所能承受的弯矩Mcr称为开裂弯矩，其应力分布图是计算构件抗裂能力的依据。第阶段(开裂阶段)在裂缝截面处，受拉区混凝土大部分退出工作，拉应力基本上由钢筋承担，是构件正常使用状态下所处的阶段。当对构件的变形和裂缝宽度有限制时，以该阶段的应力图作为计算依据。当到达第阶段末时，钢筋应力达到屈服强度，即s=fy。第阶段(破坏阶段)由于钢筋屈服，受拉区垂直裂缝向上延伸，裂缝宽度迅速发展，受压区高度减小，应力图形为曲线分布，最后受压区边缘混凝土到达极限应变值时，构件即破坏，此时弯矩值达到极限弯矩Mu。我们将阶段末的应力图形作为构件受弯承载力的依据。第24页/共112页当构件的配筋太多（大于最大配筋率）时，构件的破坏特征发生质的变化。截面受压边缘的混凝土在受拉钢筋尚未达到屈服强度前就被压碎，构件发生破坏。这种破坏在破坏前虽然有一定的变形和裂缝预兆，但不明显，而且当混凝土压碎时，破坏突然发生，破坏具有脆性性质，这种破坏称为超筋破坏。（2 2）超筋梁脆性破坏第25页/共112页当构件的配筋太少时，构件不但承载能力很低，而且受拉区混凝土一旦开裂，裂缝就急速向上扩展，裂缝截面处的拉力全部由钢筋承担，此时钢筋由于突然增大的应力而屈服，构件被拉裂而破坏。此种破坏的特点是“一裂即坏”，无明显的预兆，属于脆性破坏。（3 3）少筋梁脆性破坏适筋梁具有较好的变形能力，超筋梁适筋梁具有较好的变形能力，超筋梁和少筋梁的破坏具有突然性，设计时应和少筋梁的破坏具有突然性，设计时应予避免。予避免。注意第26页/共112页（1）基本假定）基本假定以以适适筋筋梁梁破破坏坏瞬瞬间间的的受受力力状状态态作作为为承承载载力力计计算算依依据据的的。为为便便于于计计算算，受受弯弯构构件件的的正正截截面面承承载载力力的的计计算算应引入下列基本假定：应引入下列基本假定：假定假定1：平截面假定；平截面假定；构件正截面在受荷前的平面，在受荷弯曲变形后仍构件正截面在受荷前的平面，在受荷弯曲变形后仍保持平面。保持平面。假定假定2：不考虑受拉区未开裂砼的抗拉强度；不考虑受拉区未开裂砼的抗拉强度；混凝土抗拉强度很低，荷载不大时就已开裂，所以混凝土抗拉强度很低，荷载不大时就已开裂，所以计算中不考虑混凝土的抗拉作用。计算中不考虑混凝土的抗拉作用。2、单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算第27页/共112页0fc0砼假定假定3：采用理想化的应力采用理想化的应力应变曲线关系。应变曲线关系。砼受压的压应力与压应变砼受压的压应力与压应变关系曲线关系曲线cuc第28页/共112页ss0fy y钢筋纵向受拉钢筋的应力纵向受拉钢筋的应力应变关系曲线应变关系曲线0.01第29页/共112页（2）等效矩形应力图 根根据据上上面面的的基基本本假假定定，为为了了计计算算方方便便，规规范范规规定定，受受弯弯构构件件、偏偏心心受受力力构构件件正正截截面面受受压压区区混混凝凝土土的的应应力力图图形可简化为形可简化为等效的矩形应力图形等效的矩形应力图形。u 简化原则是：简化原则是：保持原来受压区混凝土的保持原来受压区混凝土的合力大小不变合力大小不变；保持原来受压区混凝土的保持原来受压区混凝土的合力作用点不变合力作用点不变。受弯构件正截面应力图(a)横截面；(b)实际应力图;(c)等效应力图；(d)计算截面 第30页/共112页（3）基本计算公式及适用条件受弯构件正截面承载力的计算，就是要求由荷载设计值在构件内产生的弯矩M，小于或等于按材料强度设计值计算得出的构件受弯承载力设计值Mu，即MMu。单筋矩形截面受弯构件计算图形单筋矩形截面受弯构件计算图形 根据静力平衡条件，有：第31页/共112页u适用条件基本计算公式是以适筋梁破坏瞬间的受力状态为依据得出的，因此只适用于适筋构件的计算。所以在应用公式时，一定要保证防止超筋破坏和少筋破坏。为防止超筋破坏，应符合的条件为：max或 b或xbh0式中，b界限相对受压区高度，当混凝土强度等级C50时，HPB300级钢筋b=0.576；HRB335级钢筋b=0.550；HRB400、RRB400级钢筋b=0.518。max 最大配筋率，第32页/共112页为防止少筋破坏，应满足：min或Asminbhl验算最小配筋率时，计算的时候应用h而不是h0。lAs为实际配置的钢筋截面面积。式中，min受弯构件最小配筋率。对于矩形截面受弯构件：对于矩形截面受弯构件：第33页/共112页（1 1）截面设计已知：截面尺寸b、h，混凝土和钢筋的强度等级fc、fy。弯矩设计值M。求：纵向受拉钢筋As。步骤：步骤：确定截面有效高度h h0 0。(首先假设纵向受拉钢筋布置排数)求混凝土受压区高度x，并判断是否超筋。a.若，则不超筋；b.若，则属于超筋梁，说明截面尺寸过小，应加大截面尺寸重新设计或改用双筋截面。u截面设计和截面复核第34页/共112页计算钢筋截面面积As。选配钢筋。按照构造要求，选配钢筋的直径和根数。判断是否少筋。a.a.若Asminbh，则不少筋，计算时采用实际选配的钢筋截面面积求得。b.若As bh0时，超筋梁，c.若As minbh，少筋梁。求Mu；a.适筋梁：Mu=1 fcbx(h0-x/2);b.超筋梁：取x=bh0，利用Mu=1 fcbx(h0-x/2)计算；c.少筋梁：应修改设计或将其受弯承载力降低使用。判断截面是否安全。（即比较Mu和M）若Mu M，截面安全；反之，不安全。步骤：步骤：第36页/共112页3、双筋矩形截面受弯构件的受力特点双筋矩形截面不仅在受拉区配置纵向受力钢筋，而且在受压区也配置纵向受力钢筋的矩形截面，即在矩形截面受压区配置受压钢筋来协助混凝土承担部分压力的截面。双筋梁双筋梁 第37页/共112页双筋矩形截面主要用于以下几种情况：（1）当构件承受的荷载较大，但截面尺寸又受到限制，以致采用单筋截面不能保证适用条件而成为超筋梁时，则需采用双筋截面。（2）同一截面承受正、负交替弯矩时，需在截面上、下方均布置受力钢筋。（3）为提高截面的延性.在截面的受压区预先布置一定数量的受力钢筋，有利于提高截面的延性。第38页/共112页（2）当一层内的纵向受压钢筋多于5根且直径大于18mm时，箍筋间距不应大于10d；箍筋直径不应小于纵向受压钢筋最大直径的1/4，即:（3）当梁的宽度大于400mm且一层内的纵向受压钢筋多于3根时，或当梁的宽度不大于400mm但一层内的纵向受压钢筋多于4根时，应设置复合箍筋；混凝土结构设计规范作如下规定：（1）当梁中配有按计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋应做成封闭式；此时，箍筋的间距不应大于15d(受压钢筋最小直径)，同时不应大于400mm；为防止受压钢筋在纵向压力作用下压屈外突，引起混凝土保护层崩裂。第39页/共112页复合箍筋沿混凝土结构构件纵轴方向同一截面内按一定间距配置两种或两种以上形式共同组成的箍筋。第40页/共112页u基本公式基本公式根据以上的分析，双筋矩形截面受弯承载力计算的应力图形如下图所示。根据平衡条件，可得：X=0,1 fcbx+fyAs=fyAsM=0,Mu=1 fcbx(h0-x/2)+fyAs(h0-as)双筋矩形截面受弯承载力计算的简图双筋矩形截面受弯承载力计算的简图第41页/共112页4、单筋T形截面受弯构件的受力特点矩形截面受弯构件受拉区混凝土在荷载很小时就发生开裂，拉力完全由钢筋承担，因此受拉区的混凝土对于截面的抗弯强度不起作用，反而增加构件自重。若将受拉区混凝土适当地挖去一部分，并将纵向受拉钢筋布置得适当集中一些，这样就形成了如右图所示的T形截面，既可节约混凝土，又可减轻构件自重。T形截面是由翼缘和腹板（梁肋）两部分组成的。T T形截面梁形截面梁 梁梁第42页/共112页下图所示的构件在进行正截面承载力计算时，均可按T形截面计算。第43页/共112页为了发挥T形截面的作用，应充分利用翼缘受压，使混凝土受压区高度减小，内力臂增大，从而减少钢筋的用量。理论上受压翼缘越宽则受力性能越好。我们将参加工作的翼缘宽度叫做翼缘计算宽度。u翼缘计算宽度翼缘计算宽度u T T形截面分类形截面分类T形截面的分类（a）第一类T形截面（b）第二类T形截面第44页/共112页四、受弯构件斜截面承载力计算受弯构件可能产生由于弯矩过大引起的正截面受弯破坏，还可能产生在弯矩和剪力共同作用下引起的斜截面破坏。斜截面承载力斜截面受剪承载力斜截面受弯承载力同时满足：斜截面抗剪承载力V Vu 配置箍筋、弯起钢筋斜截面抗弯承载力M Mu 构造措施第45页/共112页箍筋和弯起钢筋统称为腹筋。一般宜优先选用箍筋为受剪钢筋，箍筋的布置应坚持细而密的原则，在梁上宜均匀布置。箍筋一般为HPB300级钢筋，必要时也可选HRB335级钢筋。弯起钢筋不宜布置在梁的两侧，应布置在中间部位。为了防止劈裂破坏，弯起钢筋直径不宜太粗。第46页/共112页受弯构件斜截面破坏形态主要取决于箍筋数量和剪跨比。集中荷载的作用位置对梁的剪弯段受力影响很大，通常把集中荷载至支座的距离a称为剪跨，它与截面有效高度h0的比值称为剪跨比，即=a/h0。配箍率sv反映了箍筋配置量的大小。配箍率按下式计算：sv=Asv/bs1 1、受弯构件斜截面破坏形态第47页/共112页斜截面破坏的主要形态（a）斜拉（b）剪压(c)斜压n 受弯构件斜截面破坏的主要形态第48页/共112页当剪跨比较大（一般3），且箍筋配置得过少时，斜裂缝一旦出现，便迅速向集中荷载作用点延伸，并很快形成一条主裂缝，梁随即破坏。整个破坏过程很突然，破坏时往往只有一条斜裂缝，破坏具有明显的脆性。设计时一定要避免斜拉破坏。u斜拉破坏斜拉破坏（图（图(a)）第49页/共112页当剪跨比适中（一般=13)，且箍筋配置适量时将发生剪压破坏。随着荷载的增加，剪弯段形成若干条细小的斜裂缝，随后其中一条斜裂缝迅速发展成为一条临界斜裂缝。随着荷载的进一步增加，与临界斜裂缝相交的箍筋开始屈服，临界斜裂缝继续向荷载作用点发展延伸，直至受压区混凝土在正应力和剪应力的共同作用下被压碎。此破坏充分发挥了箍筋和混凝土的强度。u剪压破坏剪压破坏（图(b)）第50页/共112页当梁的剪跨比较小（一般1）或梁的箍筋配置过多或腹板宽度较窄的T形梁和I形梁将发生斜压破坏。随着荷载增加，剪弯段的腹部混凝土首先开裂，并产生若干条相互平行的斜裂缝，将腹部混凝土分割为若干个斜向短柱而压碎，破坏时箍筋尚未达到屈服强度。u斜压破坏斜压破坏（图(c)）第51页/共112页2、斜截面受剪承载力计算的基本公式及适用条件斜截面受剪承载力计算的基本公式及适用条件基本公式基本公式以剪压破坏的破坏特征为依据以剪压破坏的破坏特征为依据 l当仅配有箍筋的情况，对于矩形、T形和I字形截面的一般受弯构件，当仅配有箍筋时，其斜截面的受剪承载力应按下式计算：式中：V构件斜截面上的最大剪力设计值；Vcs构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值；fyv箍筋抗拉强度设计值；A Asvsv同一截面内箍筋的截面面积，A Asvsv=nA=nAsv1sv1;同一截面内箍筋的肢数，Asv1为单肢箍筋的截面面积。s箍筋间距。第52页/共112页l当不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：第53页/共112页公式适用条件公式适用条件（1）为防止斜压破坏梁的截面最小尺寸应符合下列条件：（2）为防止斜拉破坏最小配箍率和箍筋最大间距smax。为了防止斜拉破坏，应满足最小配箍率的要求：式中：c混凝土强度影响系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取c=1.0；当混凝土强度等级为C80时，取c=0.8；其间按线性内插法确定。当hw/b4时（一般梁），应满足V0.25c fcbh0当hw/b6时（薄腹梁），应满足V0.2c fcbh0当4hw/b6时，按照线性内插法确定。第54页/共112页试验表明：若箍筋的配筋率过小或箍筋间距过大，在剪跨比较大时将产生斜拉破坏。此外，若箍筋直径太小，也不能保证钢筋骨架的刚度。因此，为了控制使用荷载下的斜裂缝宽度，并保证箍筋穿越每条斜裂缝，规范规定了最大箍筋间距smax（见下表）。梁中箍筋的最大间距smax（mm)梁高梁高hV0.7ftbh0V0.7ftbh0150h300150200300h500200300500h800250350h800300400第55页/共112页一般先由正截面设计确定截面尺寸、混凝土强度等级及纵向钢筋用量，然后进行斜截面受剪承载力设计计算。其具体步骤为：（1）确定斜截面剪力设计值V计算仅配箍筋时，取支座边缘处的剪力设计值；（2）梁截面尺寸复核由hw/b之值，选用V0.25cfcbh0或V0.2cfcbh0进行截面尺寸复核。若不满足要求时，则应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级直到满足为止。3、设计计算步骤及实例设计计算步骤及实例设计计算步骤设计计算步骤剪力值的计算截面如何选定？第56页/共112页（3）确定是否需要进行斜截面受剪承载力计算当矩形、T形及I字形截面受弯构件符合：V0.7ft bh0可不必进行斜截面受剪承载力计算，直接按构造配置箍筋即可。（4）计算箍筋的数量若设计剪力值全部由箍筋和混凝土承担，则箍筋数量按下列公式计算：对于矩形、T形及I字形截面一般梁：（5）验算配筋率配筋率应满足：第57页/共112页第58页/共112页【例1】矩形截面简支梁截面尺寸为200mm500mm，计算跨度l0=4.24m（净跨ln=4m)，承受均布荷载设计值（包括自重）q=100kN/m(图3.24)，混凝土强度等级采用C20（fc=9.6N/mm2，ft=1.1N/mm2），箍筋采用HPB235级钢筋（fyv=210N/mm2）。求箍筋数量（已知纵筋配置一排，as=35mm）。【解】（1）计算剪力设计值。支座边缘剪力设计值为V=1/2qln=200kN=200000N(2)复核梁的截面尺寸。由于hw=h0=h-as=465mmhw/b=2.3254.0实例实例第59页/共112页应按公式（3.38）复核，得0.25cfcbh0=223200NV=200000N截面尺寸满足要求。（3）确定是否需要按计算配置腹筋。由公式（3.41)0.7ftbh0=71610NV=200000N需进行斜截面受剪承载力计算，按计算配置腹筋。（4）箍筋计算。由公式（3.34）得Asv/s(V-0.7ftbh0)/(1.25fyvh0)=1.05mm2/mm第60页/共112页选用双肢箍筋8(n=2,Asv1=50.3mm2），则箍筋间距为sAsv/1.05=95.8mm取s=90mm，沿梁全长等距布置。（5）验算配箍率。实际配箍率为sv=nAsv1/sb100%=0.56%最小配箍率为sv,min=0.24ft/fyv100%=0.13%0.56%svsv,min，满足要求。第61页/共112页【例2】钢筋混凝土矩形截面简支梁，两端支承在砖墙上，净跨度ln=4660mm(图3.25)；截面尺寸bh=250mm550mm。该梁承受均布荷载，其中恒荷载标准值gk=25kN/m（包括自重），荷载分项系数G=1.2，活荷载标准值qk=42kN/m，荷载分项系数Q=1.4；混凝土强度等级为C20（fc=9.6N/mm2,ft=1.1N/mm2)，箍筋采用HPB235级钢筋（fyv=210N/mm2），按正截面承载力已配HRB335级钢筋425为纵向受力钢筋（fy=300N/mm2）。试求腹筋数量。【解】（1）计算剪力设计值。支座边缘处剪力设计值为V1=1/2(Ggk+Qqk)ln=206.9kN 第62页/共112页（2）复核截面尺寸。取as=35mm,h0=h-as=550-35=515mm,hw=h0=515mmhw/b=2.064,属于一般梁。0.25cfcbh0=309kNV=206.9kN截面尺寸满足要求。（3）可否按构造配筋0.7ftbh0=99.137kNV=206.9kN应按计算配置腹筋。第63页/共112页（4）腹筋计算只配箍筋时：Asv/s(V-0.7ftbh0)/(1.25fyvh0)=0.797mm2/mm选用双肢箍8（Asv1=50.3mm2),于是箍筋间距为sAsv/0.797=nAsv1/0.797=126.2mm取用s=120mm，沿梁长均匀布置。实际配箍率为sv=nAsv1/bs=0.335%最小配箍率为sv,min=0.24ft/fyv100%=0.13%0.335%svsv,min，满足要求。第64页/共112页图3.24 例1图 第65页/共112页图3.25 例2附图（一）第66页/共112页图3.25 例2附图（二）第67页/共112页 斜截面受弯承载力在实际工程中由构造措施来保证，这些构造措施包括纵向钢筋的弯起和截断位置的控制，钢筋的锚固等。纵向钢筋的弯起纵向钢筋的弯起 在梁的受拉区中，弯起钢筋的弯起点，可在按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋截面面积之前弯起；但弯起钢筋与梁中心线的交点，应在不需要该钢筋的截面之外；同时，弯起点与按计算充分利用该钢筋的截面之间的距离，不应小于h0/2。（图3.26）4、保证斜截面受弯承载力的构造措施保证斜截面受弯承载力的构造措施第68页/共112页图3.26弯起钢筋弯起点位置 第69页/共112页弯起钢筋的间距不能过大，以防止斜裂缝发生在弯起钢筋之间（图3.27），降低梁的受剪承载力，应满足s smax。图3.27弯起钢筋间距第70页/共112页纵向钢筋的截断纵向钢筋的截断 对于梁底部承受正弯矩的纵向受拉钢筋，一般不宜在跨中截断，而应将计算上不需要的钢筋作为受剪的弯起钢筋，或作为支座截面承受负弯矩的钢筋。对于连续梁、框架梁中间支座负弯矩区段的上部受拉钢筋，必须截断时，应符合下列规定：详见课本P63。第71页/共112页钢筋混凝土受压构件按纵向压力作用线与构件截面形心轴线相互位置的不同，分为：轴心受压构件和偏心受压构件。第二节 钢筋混凝土受压构件一、受压构件的分类轴心受压构件偏心受压构件第72页/共112页混凝土：混凝土强度等级对受压构件的承载力影响较大，为了充分利用混凝土承压，减小截面尺寸，节约钢材，受压构件宜采用强度等级较高的混凝土，一般采用的混凝土强度等级为C25C40。钢筋：HRB335级、HRB400级、RRB400级，不宜采用高强度钢筋。1、材料强度等级材料强度等级二、构造要求第73页/共112页纵向受力钢筋应按计算确定，同时应符合下列规定：（1）纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm，宜选用直径较粗的钢筋，以减少纵向弯曲，防止纵筋过早压屈，一般在1232mm范围内选用。（2）纵向受力钢筋通常采用HRB335、HRB400级或RRB400级钢筋，不宜采用高强度钢筋受压，因为构件在破坏时，钢筋应力最多只能达到400N/mm2。（3）全部纵向受压钢筋的配筋率不宜超过5%，也不应小于0.6%；当采用HRB400级、RRB400级钢筋时，全部纵向受压钢筋的配筋率不应小于0.5%。2、纵向钢筋纵向钢筋第74页/共112页（4）纵向钢筋应沿截面四周均匀布置，钢筋净距不应小于50mm，其中距亦不应大于300mm；矩形截面钢筋根数不得少于4根，以便与箍筋形成刚性骨架；圆形截面钢筋根数不宜少于8根。（5）纵向钢筋的搭接位置一般在楼面大梁顶面（如下图所示），钢筋搭接长度为。柱的钢筋接头 第75页/共112页轴心受压柱中的箍筋应符合下列要求：（1）应采用封闭式箍筋。因箍筋除了形成钢筋骨架之外，其主要作用是保证纵向钢筋在受力后不致压屈，还有约束混凝土的作用。（2）箍筋直径不应小于6mm，且不应小于d/4（d为纵向钢筋的最大直径）。（3）箍筋间距s不应大于400mm及构件截面的短边尺寸，且不应大于15d(d为纵向钢筋的最小直径）。3、箍筋、箍筋第76页/共112页（4）当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过3%时，则箍筋直径不应小于8mm，其间距不应大于10d，且不应大于200mm；箍筋末端应做成135弯钩，且弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的10倍；箍筋也可焊成封闭环式。（5）当柱截面短边尺寸大于400mm，且各边纵向钢筋多于3根时，或当柱截面短边不大于400mm，但各边纵向钢筋多于4根时，应设置附加箍筋，其布置要求是使纵向钢筋至少每隔一根位于箍筋转角处，见下图所示。柱中箍筋的构造要求 第77页/共112页（6）柱内纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋应加密，其直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍。当搭接钢筋受压时，箍筋间距不应大于10d，且不应大于200mm；当搭接钢筋受拉时，箍筋间距不应大于5d，且不应大于100mm，d为纵向钢筋的最小直径。当受压钢筋直径d25mm时，尚应在搭接接头两个端面外100mm范围内各设置两个箍筋。第78页/共112页轴心受压构件的承载力由混凝土和纵向受压钢筋承担，并考虑纵向弯曲的降低作用，根据下图，由平衡条件得轴心受压柱承载力计算公式为：三、轴心受压构件承载力计算三、轴心受压构件承载力计算轴心受压柱计算图形 对于矩形截面，式中：第79页/共112页四、偏心受压构件的受力特点四、偏心受压构件的受力特点1.大偏心受压破坏大偏心受压破坏延性破坏延性破坏 当偏心距e0较大，且受拉区钢筋配置得不太多时，在荷载作用下，柱截面靠近纵向力一侧受压，另一侧受拉。随着荷载的增加，首先在受拉边产生横向裂缝。随着荷载不断增加，受拉区的裂缝不断发展和加宽，受拉区的纵向钢筋首先屈服，裂缝开展比较明显，受压区不断减小，受压边缘混凝土达到极限压应变cu而被压碎，构件宣告破坏。这种破坏始于受拉钢筋先达到屈服强度，最后由混凝土（受压区）被压碎而引起的。大偏心受压破坏形态 第80页/共112页2.小偏心受压破坏小偏心受压破坏脆性破坏脆性破坏 当偏心距e0较小，或者虽然偏心距较大但受拉纵向钢筋配置得太多时，构件的破坏始于靠近纵向力一侧。在破坏时，靠近纵向力一侧的钢筋首先屈服，该侧混凝土也达到极限压应变；而另一侧的钢筋和混凝土应力均较小，且可能受拉，也可能受压。这种破坏称为小偏心受压破坏。小偏心受压破坏无明显预兆，混凝土强度越高，破坏越突然。小偏心受压破坏形态 大、小偏心受压之间的根本区别：截面破坏时受拉钢筋是否屈服。第81页/共112页大、小偏心受压破坏之间存在一种极限状态，称为“界限破坏”。根据界限破坏特征和平截面假定，不难推算出界限破坏时截面相对受压区高度公式为：大、小偏心受压破坏的判别式为：当xbh0时，或b时为大偏心受压；当xbh0时，或b时为小偏心受压。3.大、小偏心受压破坏的界限大、小偏心受压破坏的界限第82页/共112页第四节第四节预应力混凝土构件预应力混凝土构件基本知识基本知识第83页/共112页普通混凝土抗裂性很差 混 凝 土 的 极 限 拉 应 变 很 低，只 有 0.00010.00010.00150.0015，这时钢筋应力仅202030N/mm30N/mm2 2,另外提高混凝土的强度也不明显。高强材料得不到充分应用 使用上允许开裂的构件，裂缝宽度一般应限制在0.20.20.3mm0.3mm以内，此时相应的受拉钢筋应力最高也只能达到150150250N/mm250N/mm2 2。结构自重大，使用性能不好 普通混凝土结构不能适应现代化建设大跨度和大空间的需要，因为无法采用高强度的材料，势必导致截面尺寸过大和自重过大。普通混凝土构件存在问题：普通混凝土构件存在问题：一、预应力混凝土的基本概念第84页/共112页 为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前，预先对受拉区的混凝土施加预压应力的结构就是预应力混凝土结构。预压应力用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态，以推迟混凝土裂缝的出现和开展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。第85页/共112页预应力混凝土的优点：预应力混凝土的优点：构件的抗裂性能较好，可建造水工建筑、储水结构等。构件的刚度大，能延迟裂缝的出现和开展，减小构件的变形。构件的耐久性好。由于预应力混凝土能使构件不出现裂缝或减小裂缝，可减少外界环境对钢筋的侵蚀，延长构件使用年限。能充分利用高强材料，节约了钢材、减轻了自重，特别在大跨度的结构中更为经济。提高构件的抗剪性能。试验表明，纵向预应力钢筋起着锚栓的作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与开展。提高构件的抗疲劳性能。在预应力结构中，由于钢筋事先张拉，在往复移动荷载的作用下，钢筋应力变化幅度不大，不会引起钢筋疲劳。第86页/共112页混凝土预应力的施加混凝土预应力的施加第87页/共112页第88页/共112页第89页/共112页二、施加预应力的方法、概念定义：先张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土的施工方法，称为先张法。先张法先张法 根据张拉钢筋与浇筑混凝土的先后关系，预加应力的方法可以分为先张法和后张法。第90页/共112页、先张法施工工艺过程主要工艺过程是：穿钢筋张拉钢筋临时固定钢筋，浇筑混凝土并养护切断钢筋。第91页/共112页夹片式锚具第92页/共112页3、先张法的传力特点先张法是依据钢筋与混凝土之间的粘结力阻止钢筋的弹性回弹，使构件混凝土处于预压状态。4、先张法的优点和适用范围l优点：工序少、工艺简单、靠粘结力自锚，省去了锚具和减少了预埋件，临时锚具可以重复使用（一般称工具式锚具或夹具），大批量生产时经济，质量容易保证。l适用范围：适用于工厂化