受拉构件正截面的性能与设计.ppt

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1、 混凝土结构设计混凝土结构设计第第 6 章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力教材作者：梁兴文教材作者：梁兴文课件制作：马乐为课件制作：马乐为课件审查：梁兴文课件审查：梁兴文第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算构造要求构造要求偏心受力构件的受剪承载力偏心受力构件的受剪承载力重点：重点：重点：重点：受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算 腹筋的作用腹筋的作用 箍筋箍筋：提高斜截面受剪承载力；提高斜截面

2、受剪承载力；与纵筋绑扎，形成钢筋骨架与纵筋绑扎，形成钢筋骨架 便于施工；便于施工；防止纵筋过早压曲，约束核心混凝土。防止纵筋过早压曲，约束核心混凝土。弯起钢筋弯起钢筋：由纵筋弯起形成由纵筋弯起形成 承受较大的剪力。承受较大的剪力。第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.1 6.1 概述概述梁的箍筋和弯起钢筋梁的箍筋和弯起钢筋1 1 无腹筋简支梁的受剪性能无腹筋简支梁的受剪性能 斜裂缝形成以前的应力状态斜裂缝形成以前的应力状态 第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.2 6.2 受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究斜裂缝出现前的应力状态斜裂缝出现前的应

3、力状态第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力2斜裂缝形成以后斜裂缝形成以后斜裂缝出现后的应力状态斜裂缝出现后的应力状态斜截面上的抗力斜截面上的抗力 剪剪压压面面上上的的压压力力和和剪剪力；力；斜斜截截面面相相对对错错动动产产生生的骨料咬合力；的骨料咬合力；纵向钢筋的销栓剪力；纵向钢筋的销栓剪力；纵向钢筋的拉力。纵向钢筋的拉力。应力状态的变化应力状态的变化 剪剪压压区区的的应应力力，增大；增大；纵纵向向钢钢筋筋的的拉拉力力突突然然增大。增大。6.2 6.2 受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究2 有腹筋简支梁的受剪性能有腹筋简支梁的受剪性能 剪跨比剪跨比（Shear s

4、pan ratio）对矩形截面梁，任一截面的正应力和剪应力可表示为对矩形截面梁，任一截面的正应力和剪应力可表示为 则：则：定义：定义：广义剪跨比广义剪跨比 ：反映了梁截面上正应力与剪应力（或弯矩反映了梁截面上正应力与剪应力（或弯矩M与与V）的相对大小，影响梁的剪切的相对大小，影响梁的剪切破坏形态。破坏形态。较大，说明较大，说明（或（或M）较大）较大 截面容易被截面容易被拉坏拉坏；较小，说明较小，说明（或（或V）较大）较大 截面容易被截面容易被压坏压坏。第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.2 6.2 受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究 6.2 6.2 受弯构件

5、受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 对于集中荷载作用下的简支梁对于集中荷载作用下的简支梁集中荷载作用下的简支梁集中荷载作用下的简支梁 6.2 6.2 受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力斜拉破坏斜拉破坏剪剪压破坏破坏斜斜压破坏破坏当当剪剪跨跨比比较较大大(3)时时，或或箍箍筋筋配配置置不不足足时时出出现现。特特点点是是斜斜裂裂缝缝一出现梁即破坏。一出现梁即破坏。当剪跨比较小当剪跨比较小(1)时，或箍筋时，或箍筋配置过多时易出现。此破坏系由配置过多时易出现。此破坏系由梁中主压

6、应力所致。梁中主压应力所致。当剪跨比一般当剪跨比一般(13)时，箍筋配时，箍筋配置适中时出现。此破坏系由梁中剪置适中时出现。此破坏系由梁中剪压区压应力和剪应力联合作用所致压区压应力和剪应力联合作用所致梁斜截面剪切破坏形态梁斜截面剪切破坏形态第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.2 6.2 受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究剪跨比剪跨比试试验验表表明明，剪剪跨跨比比越越大大，有有腹腹筋筋梁梁的的抗抗剪剪承承载载力力越越低低，如如图图所所示示。对对无无腹腹筋筋梁梁来来说说，剪剪跨跨比比越越大大，抗抗剪剪承承载载力力也也越越低低，但但当当3，剪剪跨跨比比的的影影响响

7、不不再再明明显。显。3 影响斜截面受剪承载力的主要因素影响斜截面受剪承载力的主要因素剪跨比对有腹筋梁受剪承载力的影响剪跨比对有腹筋梁受剪承载力的影响第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 混凝土强度混凝土强度 斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力随随混混凝凝土土的的强强度度等等级级的的提提高高而而提提高高。梁梁斜斜压压破破坏坏时时，受受剪剪承承载载力力取取决决于于混混凝凝土土的的抗抗压压强强度度。梁梁为为斜斜拉拉破破坏坏时时，受受剪剪承承载载力力取取决决于于混混凝凝土土的的抗抗拉拉强强度度，而而抗抗拉拉强强度度的的增增加加较较抗抗压压强强度度来来得得缓缓慢慢，故故混混凝凝土土强强度度的的

8、影影响响就就略略小小。剪剪压压破坏时，混凝土强度的影响则居于上述两者之间。破坏时，混凝土强度的影响则居于上述两者之间。6.2 6.2 受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 纵向钢筋配筋率纵向钢筋配筋率 试试验验表表明明，梁梁的的受受剪剪承承载载力力随随纵纵向向钢钢筋筋配配筋筋率率的的提提高高而而增增大大。这这主主要要是是纵纵向向受受拉拉钢钢筋筋约约束束了了斜斜裂裂缝缝长长度度的的延延伸伸，从从而而增增大大了了剪剪压压区区面面积积的的作作用。用。纵向钢筋配筋率对有腹筋梁受剪承载力的影响纵向钢筋配筋率对有腹筋梁受剪承载力的影响 6.2

9、 6.2 受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究 6.2 6.2 受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 配箍率和箍筋强度配箍率和箍筋强度 有腹筋梁出现斜裂缝后，箍筋不仅直接承受相当部分的剪力，而且有效地抑制斜裂缝的开展和延伸，对提高剪压区混凝土的抗剪能力和纵向钢筋的销栓作用有着积极的影响。试验表明，在配箍最适当的范围内，梁的受剪承载力随配箍量的增多、箍筋强度的提高而有较大幅度的增长。箍筋对有腹筋梁受剪承载力的影响箍筋对有腹筋梁受剪承载力的影响第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.3 6.3 受弯构件斜

10、截面受剪承载力的计算受弯构件斜截面受剪承载力的计算 假定梁的斜截面受剪承载力Vu由斜裂缝上剪压区混凝土的抗剪能力Vc，与斜裂缝相交的箍筋的抗剪能力Vsv和与斜裂缝相交的弯起钢筋的抗剪能力Vsb三部分所组成。由平衡条件Y=0可得：Vu=Vc+Vsv+Vsb VuVcVsVsb受剪承载力的组成受剪承载力的组成如令Vcs为箍筋和混凝土共同承受的剪力，即 Vcs=Vc+Vsv 则 Vu=Vcs+Vsb 1 计算原则计算原则第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.3 6.3 受弯构件斜截面受剪承载力的计算受弯构件斜截面受剪承载力的计算 相对名义剪应力相对名义剪应力Vcs/ftbho与配箍系

11、数的关系如下与配箍系数的关系如下 系数系数ssv与荷载形式和截面形状等因素有关与荷载形式和截面形状等因素有关2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力对于矩形、对于矩形、T形等的一般受弯形等的一般受弯构件构件集中荷载作用下的独立梁集中荷载作用下的独立梁第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.3 6.3 受弯构件斜截面受剪承载力的计算受弯构件斜截面受剪承载力的计算 均布荷载作用下矩形、T形和I形截面的简支梁，当仅配箍筋时，斜截面受剪承载力的计算公式 对集中荷载作用下的矩形、T形和I形截面独立简支梁当仅配箍筋时，斜截面受剪承载力的计算公式 第第6 6章章 构件斜

12、截面承载力构件斜截面承载力 6.3 6.3 受弯构件斜截面受剪承载力的计算受弯构件斜截面受剪承载力的计算3 配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.3 6.3 受弯构件斜截面受剪承载力的计算受弯构件斜截面受剪承载力的计算上限值上限值最小截面尺寸最小截面尺寸 当 4.0时，属于一般的梁，应满足 当 6.0时，属于薄腹梁，应满足 当4.0 6.0时，属于薄腹梁，应满足 4 公式的适用范围公式的适用范围下限值下限值箍筋最小含量箍筋最小含量 为了避免发生斜拉破坏，规范规定，配箍率应大于最小配箍率，箍筋最小配筋率为

13、 第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.3 6.3 受弯构件斜截面受剪承载力的计算受弯构件斜截面受剪承载力的计算 约束梁的受力特点约束梁的受力特点约束梁的受力特点约束梁的受力特点 受剪承载力低于简支梁受剪承载力低于简支梁受剪承载力低于简支梁受剪承载力低于简支梁 由于约束梁剪跨段内存在弯矩由于约束梁剪跨段内存在弯矩由于约束梁剪跨段内存在弯矩由于约束梁剪跨段内存在弯矩符号相反符号相反符号相反符号相反的正、负弯矩区段，在反弯点的正、负弯矩区段，在反弯点的正、负弯矩区段，在反弯点的正、负弯矩区段，在反弯点两侧梁端弯矩两侧梁端弯矩两侧梁端弯矩两侧梁端弯矩方向相同方向相同方向相同方向相同，

14、纵向钢筋应力方向相反，纵筋两端受力方向相同，纵向钢筋应力方向相反，纵筋两端受力方向相同，纵向钢筋应力方向相反，纵筋两端受力方向相同，纵向钢筋应力方向相反，纵筋两端受力方向相同，使粘结力易遭到破坏。粘结裂缝的开展，引起纵筋外侧砼保护层剥落；并引使粘结力易遭到破坏。粘结裂缝的开展，引起纵筋外侧砼保护层剥落；并引使粘结力易遭到破坏。粘结裂缝的开展，引起纵筋外侧砼保护层剥落；并引使粘结力易遭到破坏。粘结裂缝的开展，引起纵筋外侧砼保护层剥落；并引起纵筋受拉区延伸，使起纵筋受拉区延伸，使起纵筋受拉区延伸，使起纵筋受拉区延伸，使受压区受压区受压区受压区纵筋变成受拉，二者均使得剪压区砼的剪应力纵筋变成受拉，二

15、者均使得剪压区砼的剪应力纵筋变成受拉，二者均使得剪压区砼的剪应力纵筋变成受拉，二者均使得剪压区砼的剪应力和压应力增大，梁的受剪承载力降低。和压应力增大，梁的受剪承载力降低。和压应力增大，梁的受剪承载力降低。和压应力增大，梁的受剪承载力降低。5 连续梁、框架梁和外伸梁的斜截面受剪承剪力连续梁、框架梁和外伸梁的斜截面受剪承剪力连连续续梁梁的的应应力力重重分分布布第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.3 6.3 受弯构件斜截面受剪承载力的计算受弯构件斜截面受剪承载力的计算 约束梁的受剪承载力约束梁的受剪承载力约束梁的受剪承载力约束梁的受剪承载力 广义剪跨比为梁的实际剪跨比，广义剪跨比

16、为梁的实际剪跨比，广义剪跨比为梁的实际剪跨比，广义剪跨比为梁的实际剪跨比，其值小于计算剪跨比；即其值小于计算剪跨比；即其值小于计算剪跨比；即其值小于计算剪跨比；即 约束梁的受剪承载力低于相同条件的简支梁，但若计算约束梁的受剪承载力低于相同条件的简支梁，但若计算约束梁的受剪承载力低于相同条件的简支梁，但若计算约束梁的受剪承载力低于相同条件的简支梁，但若计算 时不用广义时不用广义时不用广义时不用广义剪跨比，而用计算剪跨比，则计算结果偏低。剪跨比，而用计算剪跨比，则计算结果偏低。剪跨比，而用计算剪跨比，则计算结果偏低。剪跨比，而用计算剪跨比，则计算结果偏低。约束梁的受剪承载力仍用简支梁的计算公式，但

17、采用计算剪跨比。约束梁的受剪承载力仍用简支梁的计算公式，但采用计算剪跨比。约束梁的受剪承载力仍用简支梁的计算公式，但采用计算剪跨比。约束梁的受剪承载力仍用简支梁的计算公式，但采用计算剪跨比。公式的上、下限条件与公式的上、下限条件与公式的上、下限条件与公式的上、下限条件与简支梁简支梁简支梁简支梁相同。相同。相同。相同。第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.4 6.4 受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算（1）支座边缘截面（支座边缘截面（1-1）；）；（2）腹板宽度改变处截面（）腹板宽度改变处截面（2-2）；）；（3）箍筋直径或间距改变处截面（）箍筋

18、直径或间距改变处截面（3-3）；）；（4）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（4-4）。）。1 计算截面的确定计算截面的确定第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力斜截面受剪承载力的计算按下列斜截面受剪承载力的计算按下列步骤进行设计：步骤进行设计：1求内力，绘制剪力图；求内力，绘制剪力图；2验验算算是是否否满满足足截截面面限限制制条条件件，如如不不满满足足，则则应应加加大大截截面面尺尺寸寸或或提提高高混混凝土的强度等级；凝土的强度等级；3验算是否需要按计算配置腹筋。验算是否需要按计算配置腹筋。4计算腹筋计算腹筋 （1）对仅配置箍筋的梁，可按下式）对仅配置箍筋的

19、梁，可按下式计算：计算：对对矩矩形形、T形形和和工工字字形形截截面面的的一一般受弯构件般受弯构件 2 设计计算设计计算对集中荷载作用下的独立梁对集中荷载作用下的独立梁（2）同同时时配配置置箍箍筋筋和和弯弯起起钢钢筋筋的的梁梁，可可以以根根据据经经验验和和构构造造要要求求配配置置箍箍筋筋确确定定Vcs，然然后后按按下下式式计计算算弯弯起钢筋的面积。起钢筋的面积。6.4 6.4 受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 也可以根据受弯承载力的要求，先选定弯起钢筋再也可以根据受弯承载力的要求，先选定弯起钢筋再按下式计算所需箍

20、筋：按下式计算所需箍筋：然后验算弯起点的位置是否满足斜截面承载力的然后验算弯起点的位置是否满足斜截面承载力的要求。要求。6.4 6.4 受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力1 偏心受压构件斜截面受剪承载力计算偏心受压构件斜截面受剪承载力计算轴向压力对受剪承载力的影响轴向压力对受剪承载力的影响矩形、矩形、T T形和形和I I形截面的计算公式形截面的计算公式2 偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算 6.7 6.7 偏心受力构件的斜载面受剪承载力偏心受力构件的斜载面受剪承载力第第6 6章章 构

21、件斜截面承载力构件斜截面承载力3 剪力墙的斜截面受剪承载力计算剪力墙的斜截面受剪承载力计算为了防上斜压破坏，剪力墙的受剪截面应符合下列条件为了防上斜压破坏，剪力墙的受剪截面应符合下列条件 钢筋混凝土剪力墙在偏心受压时的斜截面受剪承载力按下列公式计算钢筋混凝土剪力墙在偏心受压时的斜截面受剪承载力按下列公式计算 钢筋混凝土剪力墙在偏心受拉时的斜截面受剪承载力按下列公式计算钢筋混凝土剪力墙在偏心受拉时的斜截面受剪承载力按下列公式计算 6.7 6.7 偏心受力构件的斜载面受剪承载力偏心受力构件的斜载面受剪承载力第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力小结小结 斜截面承载力计算是钢筋混凝土结构的

22、一个重要问斜截面承载力计算是钢筋混凝土结构的一个重要问题。设计梁、柱、剪力墙等结构构件时，应同时解决正题。设计梁、柱、剪力墙等结构构件时，应同时解决正截面承载力和斜面截面承截力的计算和构造问题。截面承载力和斜面截面承截力的计算和构造问题。斜斜截截面面剪剪切切破破坏坏的的主主要要形形态态有有斜斜压压、剪剪压压和和斜斜拉拉三三种种。斜斜截截面面受受剪剪承承截截力力计计算算公公式式是是以以剪剪压压破破坏坏特特征征为为基基础础建建立立的的，其其他他两两种种破破坏坏形形态态则则是是通通过过构构造造要要求求来来防防止止出现。出现。钢钢筋筋混混凝凝土土柱柱、剪剪力力墙墙等等偏偏心心受受力力构构件件的的斜斜截截面面受受剪剪承承截截力力计计算算与与受受弯弯构构件件的的主主要要区区别别，在在于于应应考考虑虑轴轴向向力力的的影影响响。在在一一定定范范围围内内，轴轴向向压压力力可可使使构构件件的的受受剪剪承承载力提高，而轴向拉力则使受剪承载力降低。载力提高，而轴向拉力则使受剪承载力降低。