fA第3章_钢筋混凝土受弯构件.ppt
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1、fA第3章_钢筋混凝土受弯构件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的钢筋混凝土受弯构件的一般构造规定一般构造规定一、板的构造规定一、板的构造规定(一)截面尺寸(一)截面尺寸(1)最小截面高度;()最小截面高度;(2)最小高跨比)最小高跨比(二)板的配筋(二)板的配筋 (1)受力钢筋;(受力钢筋;(2)分布钢筋;()分布钢筋;(3)保护层厚度)保护层厚度二、梁的构造规定二、梁的构造规定(一)截面尺寸(一)截面尺寸(1)符合
2、模数;()符合模数;(2)高跨比。高跨比。(二)保护层厚度和钢筋间净距(二)保护层厚度和钢筋间净距(三)纵向钢筋(三)纵向钢筋(1)受力钢筋;()受力钢筋;(2)架立钢筋)架立钢筋(四)箍筋和弯起钢筋(四)箍筋和弯起钢筋钢筋骨架图钢筋骨架图(a)箍筋的形式;(b)箍筋的肢数 混凝土保护层的作用是防止钢筋锈蚀、防火和保证钢筋与混凝土的紧密粘结,故梁、板的受力钢筋均应有足够的混凝土保护层。保护层厚度主要取决于构件使用环境、构件类型、混凝土强度等级、受力钢筋直径等因素的影响。混凝土保护层应从钢筋的外边缘算起。具体数值按表4.3采用,但同时也不应小于受力钢筋的直径,如图4.8所示。混凝土保护层及钢筋间
3、净距混凝土保护层及钢筋间净距纵向受力钢筋混凝土最小保护层厚度纵向受力钢筋混凝土最小保护层厚度(mm)环境类别 板、墙、壳梁柱C20C25C40C50C20C25C40C50C20C25C40C50一201515302525303030二a一 2015一3030一3030b一2520一3530一3530三一3025一4035一4035混凝土保护层及钢筋净距 钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件l受弯构件:受弯构件:截面上承受弯矩和剪力的构件;截面上承受弯矩和剪力的构件;l破坏的可能性:破坏的可能性:正截面破坏、斜截面破坏正截面破坏、斜截面破坏l正正 截截 面:面:与构件轴线垂直且仅有正应力的截面
4、;与构件轴线垂直且仅有正应力的截面;l正截面受弯承载力计算目的:正截面受弯承载力计算目的:确定纵向钢筋;确定纵向钢筋;l实际工程中的受弯构件:实际工程中的受弯构件:梁、板、雨蓬及楼梯。梁、板、雨蓬及楼梯。第二节第二节 受弯构件正截面性能的试验研究受弯构件正截面性能的试验研究一、梁受力的三个阶段一、梁受力的三个阶段(一)三阶段的划分原则:(一)三阶段的划分原则:第第阶段:阶段:弯矩从零到受拉区边缘即弯矩从零到受拉区边缘即 将开裂,结束时称为将开裂,结束时称为a a阶段,其标志为受拉区阶段,其标志为受拉区 边缘混凝土达到其抗拉强度(或其极限拉伸应变边缘混凝土达到其抗拉强度(或其极限拉伸应变 );第
5、第阶段:阶段:弯矩从开裂弯矩到受拉钢筋即将屈服,结束时称为弯矩从开裂弯矩到受拉钢筋即将屈服,结束时称为a a阶段,其标志阶段,其标志为纵向受拉钢筋应力达到为纵向受拉钢筋应力达到 屈服强度;屈服强度;第第阶段:阶段:弯矩从屈服弯矩到受压区边缘混凝土即将压碎,结束时称为弯矩从屈服弯矩到受压区边缘混凝土即将压碎,结束时称为a a阶段,阶段,其标志为受压区边缘混凝土达到其非均匀受压时的极限压应变。其标志为受压区边缘混凝土达到其非均匀受压时的极限压应变。(二)三个阶段的应力状态(二)三个阶段的应力状态ppM图阶段 二、梁的正截面破坏特征二、梁的正截面破坏特征(一)配筋率(一)配筋率:=As/(bh0)(
6、二)适筋破坏:(二)适筋破坏:受拉钢筋先屈服,受压区混受拉钢筋先屈服,受压区混 凝土后压碎;破坏前有预兆,凝土后压碎;破坏前有预兆,属延性破坏。属延性破坏。(三)少筋破坏:(三)少筋破坏:受拉区混凝土一开裂,受拉钢筋即屈服;受拉区混凝土一开裂,受拉钢筋即屈服;破坏前无预兆,属脆性破坏。破坏前无预兆,属脆性破坏。(四)超筋破坏:(四)超筋破坏:受压区混凝土压碎时,受拉钢筋未屈服;破受压区混凝土压碎时,受拉钢筋未屈服;破坏前无预兆,属脆性破坏。坏前无预兆,属脆性破坏。(五)界限破坏:(五)界限破坏:受拉钢筋屈服的同时,受压区混凝土压碎;受拉钢筋屈服的同时,受压区混凝土压碎;是适筋与超筋的界限。是适
7、筋与超筋的界限。h0h第三节第三节 受弯构件正截面承载力计算公式受弯构件正截面承载力计算公式一、计算基本假定一、计算基本假定(一)平截面假定:(一)平截面假定:平均应变沿截面高度线性分布平均应变沿截面高度线性分布(二)(二)忽略受拉区混凝土的抗拉强度;忽略受拉区混凝土的抗拉强度;(三)(三)混凝土受压时的应力混凝土受压时的应力-应变关系为曲线,混凝土应变关系为曲线,混凝土 非均匀非均匀 受压时的极限压应变为受压时的极限压应变为0.0033;钢筋的应力;钢筋的应力-应变关系为应变关系为 完全弹塑性。见下图完全弹塑性。见下图:钢筋钢筋应力应力-应变关系应变关系 混凝土混凝土应力应力-应变关系应变关
8、系二、基本计算公式二、基本计算公式v根据力平衡根据力平衡 X0 和力矩平衡和力矩平衡 M0 得到两个基得到两个基本公式本公式cu力的平衡力的平衡力矩平衡力矩平衡xbyh0三、公式的适用条件三、公式的适用条件(一)防止超筋破坏:(一)防止超筋破坏:b(二)防止少筋破坏:(二)防止少筋破坏:As minbhbhh0asx防止超筋脆性破坏防止超筋脆性破坏防止少筋脆性破坏防止少筋脆性破坏适用条件适用条件截面承载力计算的计算系数和计算方法取取令令M Mu截面抵抗矩系数截面抵抗矩系数截面承载力计算的计算系数和计算方法取取令令M Mu界面内力臂系数界面内力臂系数四、四、受弯构件正截面受弯受弯构件正截面受弯承
9、载力的设计计算承载力的设计计算单筋矩形截面:仅在截面受拉区配置纵向受力钢筋或计算时单筋矩形截面:仅在截面受拉区配置纵向受力钢筋或计算时仅认为截面受拉区的纵向钢筋参与受力。仅认为截面受拉区的纵向钢筋参与受力。一、单筋矩形截面一、单筋矩形截面(一)设计公式和适用条件(一)设计公式和适用条件(二)截面设计(二)截面设计基本步骤:计算基本步骤:计算 并校核适用条件;求钢筋面积并校核配筋并校核适用条件;求钢筋面积并校核配筋率;选择钢筋并画截面图。率;选择钢筋并画截面图。(三)截面校核(三)截面校核基本步骤:校核配筋率;根据公式计算基本步骤:校核配筋率;根据公式计算,若,若 b则直接带则直接带入公式计算入
10、公式计算Mu;若;若 b则取则取 b带入公式计算带入公式计算Mu。钢筋骨架图钢筋骨架图单筋矩形截面是指只配置受拉钢筋的情况。单筋矩形截面是指只配置受拉钢筋的情况。双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。截面设计截面设计:就是在已知弯矩设计值M的情况下,选定材料强度等级,确定梁的截面尺寸b、h,计算出受拉钢筋截面面积As已知:已知:弯矩设计值弯矩设计值M、砼及钢强度等级、构件截面尺寸砼及钢强度等级、构件截面尺寸b及及h求:求:受拉钢筋截面面积受拉钢筋截面面积As基本公式:基本公式:适用条件:适用条件:a.满足满足 ;b.满足满足 。纵向受拉钢筋合力点到
11、截面受拉边缘的距离纵向受拉钢筋合力点到截面受拉边缘的距离as的确定的确定:一类环境(室内环境):一类环境(室内环境):d=1032mm(常用常用)单排单排 as=c+d/2=2520/2=35mm双排双排 as=c+d+e/2=25+20+30/2=60mm梁梁板板as=20mm方法一步骤为方法一步骤为:第一步:求出受压区高度x,即第二步:求纵向钢筋AS。第三步:选筋。除满足计算外,还应满足构造要求。第四步:验算实际配筋率是否大于最小配筋率,即:min或Asminbh其中,计算时采用实际选用的钢筋截面面积求得.不满足此要求,则截面过大,重新设计。第五步:画出配筋草图。P45 例:3-1方法二步
12、骤为方法二步骤为:(利用系数法)第一步:由公式(3-18b)求出s,即s=M/(1fcbh02)第二步:根据s由表3-10,查出s或。第三步:求As。ss方法:由公式(3-19b)得As=M/(fysh0)。s方法:将x=h0代入基本公式(3-13),得As=h01fc/fy。与s,max比较,判断是否超筋。第四步:选筋。除满足计算外,还应满足构造要求。第五步:验算实际配筋率是否大于最小配筋率,即:min或Asminb其中,计算时采用实际选用的钢筋截面面积求得,不满足此要求,则截面过大,重新设计。第六步:画出配筋草图。P46例3-2截面复核:截面复核:截面复核是在已知材料强度、截面尺寸、钢筋截
13、面面积的条件下,计算梁的受弯承载力设计值Mu。一般是在出了事故后校核原设计有无问题,或当荷载有变化时,验算构件是否承受得了。已知:已知:M、b,h(h0)、截面配筋、截面配筋As,砼及钢筋强度等级,砼及钢筋强度等级求:求:截面的受弯承载力截面的受弯承载力 MuM未知数:未知数:受压区高度受压区高度x和受弯承载力和受弯承载力Mu基本公式:基本公式:前提条件:前提条件:求解步骤:求解步骤:先利用里的平衡方程求先利用里的平衡方程求x,再用力矩平衡方程,再用力矩平衡方程 求求Mu当当MuM时,认为截面受弯承载力满足要求,否则为不安全。时,认为截面受弯承载力满足要求,否则为不安全。当当Mu大于大于M过多
14、过多时,该截面设计不经济。时,该截面设计不经济。方法一,基本公式法。第一步:求x。由式(3-13)得x=fyAs/(1fcb)第二步:求Mu。当xbh0时,由式(3-14)得Mu=1fcbx(h0-x/2)或由式(3-15)得Mu=fyAs(h0-x/2)当xbh0时,说明该梁超筋,此时取x=bh0代入公式(3-14),求出该梁的最大受弯承载力为Mu,max=1fcbh02b(1-0.5b)第三步:验算配筋率,min。方法二,查表法。第一步:由式(3-13)求。=fyAs/(1fcbh0)第二步:由表3-10查得s。第三步:求Mu。当b时,则Mu=s1fcbh02当b时,说明超筋,此时的正截面
15、受弯承载力根据公式(3-18)求得Mu,max=1fcbh02b(1-0.5b)或Mu,max=s,max1fcbh02第四步:验算最小配筋率条件min。P48例3-3四 双筋矩形截面构件正截面受弯承载力计算概述双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。什么是双筋截面?什么是双筋截面?双筋截面的适用情况:双筋截面的适用情况:a.弯距很大,按单筋截面计算得到弯距很大,按单筋截面计算得到 b,而,而截面尺寸受到限制,混凝土强度等级不能提高;截面尺寸受到限制,混凝土强度等级不能提高;b.不同荷载组合情况下,梁截面承受异号弯距。不同荷载组合情况下,梁截面承受异
16、号弯距。受拉钢筋c.结构或构件在某种原因下,在截面的结构或构件在某种原因下,在截面的受压区已经布置了一定数量的受力钢筋,受压区已经布置了一定数量的受力钢筋,宜考虑其受压作用而按双筋计算。宜考虑其受压作用而按双筋计算。计算公式与适用条件受压钢筋是否屈服?受压钢筋是否屈服?当当受压钢筋屈服,达到抗压屈服强度受压钢筋屈服,达到抗压屈服强度fy 。配置受压钢筋后,为防止受压钢筋压曲而导致受压区混凝配置受压钢筋后,为防止受压钢筋压曲而导致受压区混凝土保护层过早崩落影响承载力,土保护层过早崩落影响承载力,必须必须配置配置封闭箍筋封闭箍筋。h0aA sA sCc=fcbxT=fyAsMuxecueyseas
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