钢筋混凝土受弯构件斜截面.pptx

腹筋：箍筋和弯起钢筋腹筋：箍筋和弯起钢筋 梁的箍筋和弯起钢筋梁的箍筋和弯起钢筋受力及破坏分析受力及破坏分析第1页/共72页 无腹筋梁的拱体受力机制无腹筋梁的拱体受力机制 有腹筋梁的剪力传递有腹筋梁的剪力传递 抗剪计算模式抗剪计算模式第2页/共72页斜截面受剪破坏形态斜截面受剪破坏形态（1）斜压破坏：）斜压破坏：1 1）产生条件箍筋配置过多过密，或梁的剪跨比较小(1 1）时。2 2）破坏特征剪弯段腹部混凝土被压碎，箍筋达不到屈服强度，属脆性破坏，承载力取决于截面尺寸和混凝土强度 等级第3页/共72页（2）剪压破坏：剪压破坏：1 1）产生条件 箍筋适量，且剪跨比适中（3 3）。2 2）破坏特征有一条临界斜裂缝，与临界斜裂缝相交的箍筋应力达到屈服强度，最后剪压区混凝土在正应力和剪应力共同作用下达到极限状态而压碎,属脆性破坏，承载力取决于截面尺寸，混凝土强度等级和配箍率.第4页/共72页1 1）产生条件 箍筋配置过少，且剪跨比较大（3 3）2 2）破坏特征 一旦出现斜裂缝，与斜裂缝相交的箍筋应力立即达到屈服强度，随后斜裂缝迅速延伸到梁的受压区边缘，构件裂为两部分而破坏，属脆性破坏，承载力取决于混凝土复合受力下的抗拉强度（3）斜拉破坏）斜拉破坏第5页/共72页 结论：剪压破坏通过计算避免；斜压破坏、斜拉破坏通过构造要求来防止。剪压破坏形态是建立斜截面受剪承载力计算公式的依据。第6页/共72页（1）剪跨比剪跨比 和跨高比和跨高比剪跨比剪跨比 的概念的概念:aa=1=3影响斜截面受剪破坏形态及承载力的因素影响斜截面受剪破坏形态及承载力的因素第7页/共72页（2）配箍率的影响配箍率的影响式中 A Asvsv 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截 面面积：A Asvsv nAnAsv1sv1，其中n n为箍筋肢 数，A Asv1sv1 为单肢箍筋的截面面积；b b 矩形截面的宽度，T T形、I I形截面的腹板宽度；s s箍筋间距。第8页/共72页在一定条件下梁的斜截面受剪承载力与svsv呈线性关系，受剪承载力随svsv增大而增大。第9页/共72页（3）混凝土抗拉强度）混凝土抗拉强度 混凝土强度越高，受剪承载力越大。用混凝土的fc与ft来表达梁的抗剪承载力，对普通混凝土两者无明显区别，但对高强混凝土其抗拉强度增长要比抗压强度增长慢，故规范从实用角度出发，采用以ft来表达梁的抗剪承载力的计算公式。第10页/共72页(5)(5)斜截面上的骨料咬合力 在影响斜截面受剪承载力诸因素中，剪跨比、混凝土强度、配箍率svsv 是最主要的因素。纵向钢筋配筋率对抗剪承载力的影响纵向钢筋配筋率对抗剪承载力的影响 （a）集中荷载作用（）集中荷载作用（b）均布荷载作用）均布荷载作用（4）纵向受拉钢筋的配筋率）纵向受拉钢筋的配筋率第11页/共72页3.剪力设计值的计算截面 1）支座边缘处的斜截面，如截面1-1：2）受拉区弯起钢筋弯起点处的截面，）受拉区弯起钢筋弯起点处的截面，截面截面2-2 3）箍筋截面面积或间距改变处的截面，截面）箍筋截面面积或间距改变处的截面，截面4-4第12页/共72页4）腹板宽度改变处的截面）腹板宽度改变处的截面第13页/共72页对于斜压破坏，用限制截面尺寸的条件来防止；对于斜拉破坏，用满足最小配箍率条件及构造要求来 防止；对于剪压破坏，因其承载力变化幅度较大，必须通过 计算，使构件满足一定的斜截面受剪承载力，从而防 止剪压破坏。梁的受剪承载力计算梁的受剪承载力计算第14页/共72页2 2）梁剪压破坏时，与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋 的拉应力都达到其屈服强度，3 3）忽略斜裂缝处的骨料咬合力和纵筋的销栓力，4 4）剪跨比是影响斜截面承载力的重要因素之一，仅 在计算受集中荷载为主的梁时才考虑的影响。基本假设如下：1 1）梁发生剪压破坏时，斜截面所承受的剪力由三 部分组成:V Vu u=V=Vc c+V+Vsvsv+V+Vsb sb 第15页/共72页混凝土规范给出了以下斜截面受剪承载力计算公式。（1 1）仅配箍筋的受弯构件承载力计算基本公式 1)1)一般梁的斜截面受剪承载力 2)2)以集中荷载作用为主的矩形截面独立梁（包括作用多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节（包括作用多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力占该截面总剪力值点边缘所产生的剪力占该截面总剪力值75%75%以上的情以上的情况）的独立梁况）的独立梁第16页/共72页：计算截面的剪跨比。可取等于ah0 0,当1.51.5时，取 =1.5=1.5；当3 3 时，取=3=3。a取集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离；（2 2）基本公式的适用条件）防止出现斜压破坏的条件（截面限制条件）对矩形、形及形截面受弯构件，其限制条件为：第17页/共72页当 hw/b 4.04.0（厚腹梁即一般梁）时 当hw/b 6.0 6.0（薄腹梁）时时时 按线性内插法取值按线性内插法取值式中：式中：V斜截面上的最大剪力值斜截面上的最大剪力值第18页/共72页c 混凝土强度影响系数混凝土强度影响系数 C50以下混凝土以下混凝土 c=1.0 C80的混凝土的混凝土 c=0.8 C50C80的混凝土的混凝土 c 的取值按线性内插法取值的取值按线性内插法取值b矩形截面的宽度，矩形截面的宽度，T形，形，I形截面的腹板宽度形截面的腹板宽度hw截面的腹板高度截面的腹板高度 矩形截面矩形截面：hw=h0 T形截面：形截面：hw=h0-hf I 形截面：形截面：hw=h-hf-hf 第19页/共72页 2 2）防止出现斜拉破坏的条件（最小配箍率的限制）为了避免出现斜拉破坏，构件配箍率应满足 sv，min=0.24ft/fyv 梁中箍筋的最大间距（mm）梁梁 高高 hV0.7ftbh0V0.7ftbh0150 h300150200300 h500200250500 800300400第20页/共72页5.5.弯起钢筋的受剪承载力 抗剪计算模式抗剪计算模式第21页/共72页弯起钢筋受剪承载力计算公式：式中 fy 弯起钢筋的抗拉强度设计值；A Asbsb 同一弯起平面内的弯起钢筋的截面面积。钢筋的弯起角度钢筋的弯起角度=450 =600 h800mm0.8应力不均匀系数应力不均匀系数第22页/共72页公式中的系数0.80.8，是考虑弯起钢筋与临界斜裂缝的交点有可能过分靠近混凝土剪压区时，弯起钢筋达不到屈服强度而采用的强度降低系数。以集中荷载作用为以集中荷载作用为主主的矩形截面简支梁：的矩形截面简支梁：一般情况下的矩形，一般情况下的矩形，I字型，字型，T形截面梁：形截面梁：第23页/共72页6.计算步骤 已知：剪力设计值V，截面尺寸，混凝土强度等级，箍筋级别，纵向受力钢筋的级别和数量 求：腹筋数量2）验算截面尺寸）验算截面尺寸1）根据外荷载计算剪力）根据外荷载计算剪力时时第24页/共72页时时时时 按线性内插法取值按线性内插法取值若不满足若不满足应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级第25页/共72页3）判断是否需按计算配箍）判断是否需按计算配箍若若按构造配箍筋按构造配箍筋若若按计算配箍筋按计算配箍筋第26页/共72页 仅配箍筋而不用弯起钢筋仅配箍筋而不用弯起钢筋由由按计算配箍筋：按计算配箍筋：第27页/共72页验算验算若满足，取定肢数若满足，取定肢数 n 和钢筋直径，可求得和钢筋直径，可求得s，第28页/共72页如果如果取取 即用弯起钢筋又配箍筋即用弯起钢筋又配箍筋选弯起钢筋选弯起钢筋 Asb ，计算所需箍筋计算所需箍筋第29页/共72页验算验算满足，取定肢数满足，取定肢数 n和钢筋直径，可求得和钢筋直径，可求得s如果如果取取需计算弯起钢筋弯起点处的斜截面需计算弯起钢筋弯起点处的斜截面第30页/共72页例例1。一钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸，搁。一钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸，搁置情况及纵筋数量如图，该梁承受均布荷载设计值置情况及纵筋数量如图，该梁承受均布荷载设计值90kN/m（包括自重），混凝土（包括自重），混凝土C20，箍筋为，箍筋为HPB300，求腹筋。，求腹筋。q=90KN/m24035602401 222 25500200第31页/共72页解解（1）求剪力设计值）求剪力设计值（2）验算截面尺寸）验算截面尺寸为厚腹梁为厚腹梁第32页/共72页V=160.2kN截面符合要求截面符合要求（3）判断是否需按计算配箍）判断是否需按计算配箍按计算配箍筋按计算配箍筋第33页/共72页（4）仅配箍筋而不用弯起钢筋）仅配箍筋而不用弯起钢筋由由得得第34页/共72页=0.35%=0.126%选选n=2 =8 取取s=140mm第35页/共72页（5）即用弯起钢筋又配箍筋）即用弯起钢筋又配箍筋弯起弯起 的钢筋的钢筋1 22由由得得第36页/共72页=0.0959%=0.126%按按 配筋配筋选选n=2 =6 取取s=200mm第37页/共72页（6）需验算弯起钢筋弯起点处的斜截面）需验算弯起钢筋弯起点处的斜截面第38页/共72页满足要求。满足要求。第40页/共72页例已知一矩形截面简支梁，荷载及支承情况如下图所示。截面尺寸bh=200=200mm500500mm（h0440440mm），混凝土强度等级为C25C25级（ft t=1.27N/=1.27N/mm2 2,fc c=11.9N/=11.9N/mm2 2)，箍筋为热轧HPB300HPB300级钢筋(fyvyv=270N/=270N/mm2 2)。求：此梁需配置的箍筋。第41页/共72页【解解】（1）求支座边缘截面剪力设计值）求支座边缘截面剪力设计值第42页/共72页第43页/共72页（2 2）验算截面尺寸）验算截面尺寸为厚腹梁为厚腹梁截面符合要求截面符合要求第44页/共72页 该梁既受集中荷载作用，又受均布荷载作用，该梁既受集中荷载作用，又受均布荷载作用，集中荷载在两支座截面上引起的剪力值所占的比集中荷载在两支座截面上引起的剪力值所占的比例分别为：例分别为：A A支座支座:B B支座支座:（3）判断是否需按计算配箍）判断是否需按计算配箍第45页/共72页梁的左右两半区应按不同的公式计算受剪承载力。梁的左右两半区应按不同的公式计算受剪承载力。ACAC段段:按计算配箍筋按计算配箍筋第46页/共72页由由得得第47页/共72页=0.46%=0.15%选选n=2 =10 取取s=170mm第48页/共72页CBCB段段:按构造配箍筋按构造配箍筋按构造要求配置箍筋，初选63006300。故选用6180第49页/共72页纵向受力钢筋的弯起和截断纵向受力钢筋的弯起和截断斜截面承载力计算：斜截面承载力计算：1）斜截面抗剪）斜截面抗剪2）斜截面抗弯）斜截面抗弯（1）正截面受弯承载力图（材料图）的概念）正截面受弯承载力图（材料图）的概念1）材料图（抵抗弯矩图）的定义）材料图（抵抗弯矩图）的定义按构件实际配置的钢筋所绘出的各正截面所能承按构件实际配置的钢筋所绘出的各正截面所能承 受的弯矩图形称为抵抗弯矩图，受的弯矩图形称为抵抗弯矩图，它反映了沿梁长它反映了沿梁长正截面上材料的抗力，故简称为材料图。正截面上材料的抗力，故简称为材料图。第50页/共72页2）材料图（抵抗弯矩图）的作法）材料图（抵抗弯矩图）的作法 q=90KN/m2403560240实配钢筋面积实配钢筋面积13621 222 25500200按计算需设纵向钢筋面积按计算需设纵向钢筋面积1252第51页/共72页1 22（3）1 25（1）1 25（2）123aA.纵向受拉钢筋全部伸入支座纵向受拉钢筋全部伸入支座每根钢筋承担的弯矩每根钢筋承担的弯矩:第52页/共72页B.部分纵向受拉钢筋弯起部分纵向受拉钢筋弯起1 22（3）123a1 25（1）1 25（2）CD第53页/共72页C.部分纵向受拉钢筋截断部分纵向受拉钢筋截断应当注意应当注意:承受正弯矩的梁下部受力钢筋不在跨内截断。承受正弯矩的梁下部受力钢筋不在跨内截断。第54页/共72页313212edgfhMU3 33）材料图的作用）材料图的作用A.反应材料的利用程度反应材料的利用程度第55页/共72页抵抗弯矩图能包住设计弯矩图，则表明沿梁长各个截面的正截面受弯承载力是足够的。抵抗弯矩图越接近设计弯矩图，则说明设计越经济。B.确定纵向钢筋弯起数量和位置确定纵向钢筋弯起数量和位置C.确定纵向钢筋截断位置确定纵向钢筋截断位置第56页/共72页（2）满足斜截面受弯承载力的纵向钢筋弯起位置）满足斜截面受弯承载力的纵向钢筋弯起位置弯起点应在该钢筋充分利用点以外大于或等于弯起点应在该钢筋充分利用点以外大于或等于0.5第57页/共72页 斜截面抗弯，弯起点位置斜截面抗弯，弯起点位置z ctgzzbazb/sinz第58页/共72页（3）弯起钢筋弯终点的位置）弯起钢筋弯终点的位置（4）纵向受力钢筋的截断位置）纵向受力钢筋的截断位置从充分利用点延伸一定长度从充分利用点延伸一定长度从不需要点延伸一定长度从不需要点延伸一定长度在结构设计中，应从上述在结构设计中，应从上述两个条件中确定的较长外伸长度两个条件中确定的较长外伸长度作为纵向受力钢筋的实际延伸长度作为纵向受力钢筋的实际延伸长度，作为其真正的切断点，作为其真正的切断点s1,s2smaxs2s1第59页/共72页第60页/共72页负弯矩钢筋的延伸长度负弯矩钢筋的延伸长度ld 第61页/共72页（5）纵向钢筋在支座处的锚固）纵向钢筋在支座处的锚固1）伸入梁支座的纵向受力钢筋根数）伸入梁支座的纵向受力钢筋根数2）简支梁）简支梁下部钢筋伸入支座的锚固长度下部钢筋伸入支座的锚固长度 若若第62页/共72页 若若变形钢筋变形钢筋光圆钢筋光圆钢筋若不满足若不满足A.梁端将纵向受力钢筋上弯，并将弯折后长度计入梁端将纵向受力钢筋上弯，并将弯折后长度计入 内内 第63页/共72页B.加焊锚固钢板或横向锚固钢筋加焊锚固钢板或横向锚固钢筋C.钢筋端部焊在预埋件上钢筋端部焊在预埋件上第64页/共72页3）连续梁和框架梁）连续梁和框架梁A.上部纵向钢筋上部纵向钢筋在框架中间层端节点的锚固的要求：a 梁上部纵向钢筋伸入节点的锚固：(a)当采用直线锚固形式时，不应小于la，且应伸过柱中心线。伸过的长度不宜小于5d，d 为梁上部纵向钢筋的直径；(b)当柱截面尺寸不足时，梁上部纵向钢筋可采用钢筋端部加机械锚头的锚固方式。梁上部纵向钢筋宜伸至柱外侧纵筋内边，包括机械锚头在内的水平投影锚固长度不应小于0.4 lab；第65页/共72页c)梁上部纵向钢筋也可采用90弯折锚固的方式，此时梁上部纵向钢筋应伸至节点对边并向节点内弯折，其包含弯弧在内的水平投影长度不应小于0.4 lab，弯折钢筋在弯折平面内包含弯弧段的投影长度不应小于15d。（a）钢筋端部加锚头锚固（b）钢筋末端90弯折锚固梁上部纵向钢筋在中层端节点内的锚固第66页/共72页B.下部纵筋下部纵筋a.计算中不利用该钢筋强度时：计算中不利用该钢筋强度时：变形钢筋变形钢筋光圆钢筋光圆钢筋b.计算中充分利用该钢筋抗拉强度时：计算中充分利用该钢筋抗拉强度时：c.计算中充分利用该钢筋抗压强度时：计算中充分利用该钢筋抗压强度时：第67页/共72页C.框架中间层中间节点或连续梁中间支座，梁的上部纵向钢筋应贯穿节点或支座。梁的下部纵向钢筋应符合下列锚固要求：1 当计算中不利用该钢筋的强度时，其伸入节点或支座的锚固长度对带肋钢筋不小于12d，对光面钢筋不小于15d，d 为钢筋的最大直径；2 当计算中充分利用钢筋的抗压强度时，钢筋应按受压钢筋锚固在中间节点或中间支座内，其直线锚固长度不应小于 0.7la；3 当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，钢筋可采用直线方式锚固在节点或支座内，锚固长度不应小于钢筋的受拉锚固长度 la；下部纵向钢筋在节点中直线锚固第68页/共72页4 当柱截面尺寸不足时，也可采用钢筋端部加锚头的机械锚固措施，或90弯折锚固的方式；5 钢筋也可在节点或支座外梁中弯矩较小处设置搭接接头，搭接长度的起始点至节点或支座边缘的距离不应小于1.5h0下部纵向钢筋在节点或支座范围外的搭接第69页/共72页4)弯起钢筋的锚固弯起钢筋的锚固弯起钢筋的弯终点外应用有锚固长度，其长度在受拉弯起钢筋的弯终点外应用有锚固长度，其长度在受拉区不应小于区不应小于20d，在受压区不应小于，在受压区不应小于10d；对光面钢筋在末；对光面钢筋在末端尚应设置弯钩。位于梁低层两侧的钢筋不应弯起。端尚应设置弯钩。位于梁低层两侧的钢筋不应弯起。第70页/共72页弯起钢筋不得采用浮筋；当支座处剪力很大而又不能弯起钢筋不得采用浮筋；当支座处剪力很大而又不能利用纵筋弯起抗剪时，可设置仅用于抗剪的鸭筋利用纵筋弯起抗剪时，可设置仅用于抗剪的鸭筋(图图4-32b)，其端部锚固与弯起钢筋的相同。，其端部锚固与弯起钢筋的相同。第71页/共72页感谢您的观看。第72页/共72页