第四章斜裂缝.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 受弯构件,5.1,概述,在受弯构件的剪弯区段，在,M,、,V,作用下，有可能发生斜截面破坏。,斜截面破坏,：,斜截面受剪破坏,通过抗剪计算来满足受剪承载力要求；,斜截面受弯破坏,通过满足构造要求来保证受弯承载力要求。,斜截面受剪承载力的设计计算,5.1.1,斜截面开裂前的应力分析,斜截面受剪承载力的设计计算,5.1.1,斜截面开裂前的应力分析,斜截面受剪承载力的设计计算,5.1.2,斜裂缝的形成,当主拉应力超过混凝土复合受力下的抗拉强度时，就会出现与主拉应力迹线大致垂直的裂缝,。,斜截面受剪承载力的设计计算,抵抗主拉应力,的钢筋：,腹筋,弯起钢筋,箍筋,弯筋,箍筋,P,P,s,纵筋,5.2.1,剪跨比,的定义,广义剪跨比：,集中荷载下的简支梁，,计算剪跨比为,：,斜截面受剪承载力的设计计算,5.2,斜截面破坏的主要形态,5.2.2,梁斜截面受剪破坏的主要形态,斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏,斜截面受剪承载力的设计计算,（,1,）斜拉破坏,发生条件：剪跨比较大或腹筋配置数量过少,破坏特点：首先在梁的底部出现垂直的弯曲裂缝，腹筋承受不了原来由混凝土所承担的拉力，腹筋立即屈服，其中一条弯曲裂缝很快地斜向伸展到梁顶的集中荷载作用点处，形成所谓的临界斜裂缝，将梁劈裂为两部分而破坏。,抗剪承载力取决于混凝土的抗拉强度,斜截面受剪承载力的设计计算,(2),剪压破坏,发生条件：剪跨比适中或腹筋的配置数量适当时，临界斜裂缝,出现后,破坏特点：首先在剪跨区出现数条短的弯剪斜裂缝，其中一条,延伸最长、开展较宽的裂缝成为临界斜裂缝；临界斜裂缝,向荷载作用点延伸，使混凝土受压区高度不断减小，与临,界斜裂缝相交的腹筋先后达到屈服，最后剪压区混凝土达,到复合应力状态下的极限强度,而破坏。,抗剪承载力主要取决于混凝土,在复合应力下的抗压强度,斜截面受剪承载力的设计计算,（,3,）斜压破坏,发生条件：剪跨比很小 或腹筋的配置数量过多或者梁腹部很薄时，在腹筋未达屈服时，梁腹部斜裂缝间混凝土由于主压应力过大而发生。,破坏特征：在梁腹中垂直于主拉应力方向，先后出现若干条大致相互平行的腹剪斜裂缝，梁的腹部被分割成若干斜向的受压短柱。随着荷载的增大，混凝土短柱沿斜向最终被压酥破坏。,抗剪承载力取决于梁的截面尺寸,及混凝土的抗压强度,斜截面受剪承载力的设计计算,受剪破坏均属于脆性破坏，其中斜拉破坏最明显，斜压破坏次之，剪压破坏稍好,。,斜截面受剪承载力的设计计算,影响有腹筋简支梁受剪承载力的因素,:,剪跨比、混凝土强度及纵筋配筋率、箍筋的数量和它的强度。,5.3,受剪承载力的计算,受弯构件斜截面受剪承载力,一、基本假定：,斜压破坏，通常用限制截面尺寸的条件来防止；,斜拉破坏，用满足最小配箍率条件及构造要求来防止；,剪压破坏，由于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，来防止剪压破环。,梁发生剪压破环时，斜截面所承受的剪力由三部分组成：,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，但要考虑拉应力可能不均匀，特别是靠近剪压区的箍筋有可能达不到屈服强度；,矩形、,T,形和工形截面的一般受弯构件,规范,：,集中荷载作用下的独立梁,规范,：,受弯构件斜截面受剪承载力,二、计算公式（仅配箍筋）,V,c,为无腹筋梁的承载力,二、截面限制条件,当配箍率超过一定值后，则在箍筋屈服前，斜压杆混凝土已压坏，故可取斜压破坏作为受剪承载力的上限。,斜压破坏取决于混凝土的抗压强度和截面尺寸。,规范,是通过控制受剪截面剪力设计值不大于斜压破坏时的受剪承载力来防止由于配箍率而过高产生斜压破坏,受剪截面应符合下列截面限制条件，,当,4,b,h,w,时，,0,25,.,0,bh,f,V,c,c,b,当,6,b,h,w,时，,0,20,.,0,bh,f,V,c,c,b,当,6,4,b,h,w,时，按直线内插法取用。,b,c,为高强混凝土的强度折减系数,(,混凝土强度影响系数,),f,cu,k,50N/mm,2,时，,b,c,=1.0,f,cu,k,=80N/mm,2,时，,b,c,=0.8,其间线性插值。,受弯构件斜截面受剪承载力,二、截面限制条件,受弯构件斜截面受剪承载力,h,w,截面腹板高度,矩形截面取,h,w,=,h,0,T,形截面取,h,w,=,h,0,-,h,f,工形截面取,h,w,=,h,0,-,h,f,-,h,f,b,为矩形截面的宽度,或,T,形截面和工形截面的腹板宽度,当,4,b,h,w,时，,0,25,.,0,bh,f,V,c,c,b,当,6,b,h,w,时，,0,20,.,0,bh,f,V,c,c,b,当,6,4,0.7,f,t,bh,0,时，配箍率应满足,受弯构件斜截面受剪承载力,对于矩形、,T,形、,I,形截面的一般受弯构件：,对主要承受集中荷载作用为主的独立梁：,按最小配箍率及构造要求配置箍筋,受弯构件斜截面受剪承载力,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：,V,0.7,h,f,t,bh,0,h,=(800/,h,0,),1/4,(7.5.3-2),式中,V,-,构件斜截面上的最大剪力设计值；,h,-,截面高度影响系数：当,h,0,2000mm,时，取,h,0,=2000mm,；,f,t,-,混凝土轴心抗拉强度设计值。,受弯构件斜截面受剪承载力,四、受剪计算斜截面,支座边缘截面（,1-1,）；,腹板宽度改变处截面（,2-2,）；,箍筋直径或间距改变处截面（,3-3,）；,受拉区弯起钢筋弯起点处的截面（,4-4,）。,受弯构件斜截面受剪承载力,五、弯起钢筋,当剪力较大时，可利用纵筋弯起与斜裂缝相交来提高受剪承载力。,a,为弯起钢筋与构件轴线的夹角，一般取,4560,。,受弯构件斜截面受剪承载力,为防止弯筋间距太大，出现不与弯筋相交的斜裂缝，使弯筋不能发挥作用，,规范,规定当按计算要求配置弯筋时，,前一排弯起点至后一排弯终点的距离不应大于表中,V0.7,f,t,bh,0,栏的最大箍筋间距,s,max,的规定。,受弯构件斜截面受剪承载力,六、梁斜截面受剪承载力的计算,截面设计,受弯构件斜截面受剪承载力,钢筋混凝土梁一般先进行正截面承载力设计，初步确定截面尺寸和纵向钢筋后，再进行斜截面受剪承载力设计计算。,具体计算步骤如下：,验算截面限制条件,;,如不符合要求，改变截面尺寸，重新确定；,验算是否需要按计算配置箍筋,;,如果需要按计算配置箍筋和弯起筋,此时可根据具体情况选择其一,:,只配箍筋而不用弯起钢筋,一般受弯构件,集中荷载作用下的独立梁,根据,A,sv,/s,计算值确定箍筋肢数、直径和间距，并应满足最小配箍率、箍筋最大间距和箍筋最小直径的要求。,既配箍筋又用弯起筋，一般先确定箍筋数量,可参考过去设计经验和构造要来确定,不足部分用配弯起筋来满足。反之，也可先确定弯起筋，再配箍筋，但应满足最小配箍率、箍筋最大间距和箍筋最小直径的要求。,受弯构件斜截面受剪承载力,截面复核,已知材料强度设计值，截面尺寸，配箍量，要求复核斜截面所能承受的剪力设计值,V,。,受弯构件斜截面受剪承载力,例题：,如图所示，某钢筋混凝土矩形截面简支梁，两端搁置在厚为,240mm,的砖墙上，净跨度为,3.56m,，承受均布荷载设计值,88kN/m(,包括自重），混凝土强度等级用,C20,（,f,c,=9.6N/mm,2,f,t,=1.1N/mm,2,),箍筋用,级钢筋（,f,yv,=210N/mm,2,),纵筋用,级钢筋,(,f,y,=300N/mm,2,）。,求：箍筋和弯起钢筋的数量。,受弯构件斜截面受剪承载力,解：,（,1,）、求剪力设计值,（,2,）、验算截面条件,按式（,4-56,）进行验算,截面满足要求。,（,3,）、验算是否需要按计算配置箍筋,受弯构件斜截面受剪承载力,（,4,）、只配箍筋而不用弯起钢筋,由（,4-51,）得：,选用双肢箍筋,8140,。,满足要求,受弯构件斜截面受剪承载力,（,5,）、既配箍筋又用弯起钢筋,先按构造要求选定箍筋，选用双肢,6200mm,。,由式（,4-54,）得,弯起,1 22,（,As=380mm2),此外，对受拉边弯起钢筋起弯点截面（,CJ,),，也应作斜截面承载力计算。,所以，斜截面,CJ,的承载力是足够的，不必配弯起钢筋。,受弯构件斜截面受剪承载力,一钢筋混凝土矩形截面简支梁，跨度及荷载设计值（均布荷载中已包括梁自重）如图所示。,bh,=200600mm,混凝土强度等级采用,C20,（,f,c,=9.6N/mm,2,f,t,=1.1N/mm,2,），箍筋用,级钢筋（,f,yv,=210N/mm,2,），纵筋用,级钢筋,(,f,y,=300N/mm,2,),。,求：箍筋 的数量。,受弯构件斜截面受剪承载力,解：,（,1,）、求剪力设计值,（,2,）、验算截面条件,按式（,4-56,）进行验算,故截面符合要求。,受弯构件斜截面受剪承载力,（,3,）、箍筋 数量确定,A,支座：故梁左半跨按式（）计算,F,支座：故右半跨亦应按式（）计算,计算截面取集中荷载作用点处截面，现分段进行计算：,AB,段：,必须按计算配箍筋。,由式（,4-52,）,受弯构件斜截面受剪承载力,配双肢箍,8150(),BC,段：,必须按计算配置箍筋。,配双肢箍,8220,（）,EF,段：,必须按计算配置箍筋。,配双肢箍,8190,（）,受弯构件斜截面受剪承载力,DE,段：,必须按计算配置箍筋。,配双肢箍,8220,（）,CD,段因剪力值很小，配,8220mm,即可,受弯构件斜截面受剪承载力,1.,抵抗弯矩图,(,图,),配置通长直筋的剪支梁的抵抗弯矩图,受弯构件斜截面受剪承载力,5.4,保证斜截面受弯承载力的,构造,措施,5.4.1,纵向钢筋的弯起、截断和锚固,每根钢筋所能承担的,为：,受弯构件斜截面受剪承载力,2.,纵向钢筋的弯起,（,1,）纵向钢筋弯起在抵抗弯矩图上的表示方法,充分利用点,不需要点,受弯构件斜截面受剪承载力,（,2,）纵向钢筋弯起应满足的条件,纵向钢筋弯起后正截面应有足够的抗弯能力,抵抗弯矩图包住设计弯矩图,受弯构件斜截面受剪承载力,受弯构件斜截面受剪承载力,纵向钢筋弯起后斜截面应有足够的抗弯能力,纵向钢筋的弯起点应设在该钢筋的“充分利用点”截面以外不小于,h,0,2,处,受弯构件斜截面受剪承载力,（,3,）弯起钢筋的构造,梁的剪力较小及梁内所配置纵向钢筋少于三根时，可不布置弯起钢筋。,对于采用绑扎骨架的主梁、跨度大于或等于,6m,的次梁以及吊车梁，不论计算是否需要，均宜设置构造弯起钢筋。,位于梁侧的底层钢筋不应弯起。,当梁截面宽度大于,350mm,时，在一个截面上的弯起钢筋不得少于两根。,弯起钢筋的弯起角度一般为,45,，当梁截面高度,h,大于,800mm,时，可为,60,，高度较小，并有集中荷载时，可为,30,。,受弯构件斜截面受剪承载力,弯起钢筋的末端应留有直线段，其长度在受拉区不应小于,20,d,，,在受压区不应小于,10,d,，,对于光面钢筋，在其末端还应设置弯钩。,受弯构件斜截面受剪承载力,当弯起钢筋是按计算设置时，前一排,(,相对于支座,),弯起筋,的弯终点至后一排弯起筋弯起点的水平距离不应大于表,4-10,规定的箍筋最大间距,靠近支座的第一排弯起钢筋的弯终点至支座边的距离不应,大于表,4-10,规定的箍筋最大间距 ，但也不宜小于,50mm,受弯构件斜截面受剪承载力,当纵向钢筋不能在所需要的地方弯起，或虽有箍筋及弯起筋但仍不足以抵抗设计剪力时，可增设附加抗剪钢筋，一般称为“鸭筋”，但不准采用“浮筋”,受弯构件斜截面受剪承载力,3.,纵向钢筋的截断和锚固,（,1,）纵向钢筋的截断,受弯构件斜截面受剪承载力,(2),纵筋的锚固,计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，受拉钢筋的锚固长度应按下式计算：,当符合下列条件时，计算的锚固长度应进行修正。,钢筋的外形系数，按表,5-1,取用,受弯构件斜截面受剪承载力,当,HRB335,级、,HRB400,级和,RRB400,级纵向受拉钢筋末端采用机械锚固措施时，包括附加锚固端头在内的锚固长度可取锚固长度 的,0.7,倍。,受弯构件斜截面受剪承载力,当计算中充分利用纵向钢筋的抗压强度时，其锚固长度,不应小于受拉锚固长度 的,0.7,倍。,对承受重复荷载的预制构件，应将纵向非预应力受拉钢筋末端焊接在钢板或角钢上，钢板或角钢应可靠地锚固在混凝土中。,钢板或角钢的尺寸应按计算确定,其厚度不宜小于,10mm,。,受弯构件斜截面受剪承载力,钢筋混凝土简支梁的下部纵向受力钢筋，其伸入支座范围内的锚固长度应符合下列规定：,当,时,：,当,时,：,带肋钢筋,光面钢筋,受弯构件斜截面受剪承载力,连续梁或框架梁的上部钢筋应贯通其中间支座或中间节点范围。下部纵向钢筋伸入中间支座或中间节点范围内的锚固长度应符合以下要求：,a,当计算中不利用其强度时，其伸入的锚固长度应符合前述简支梁中,的要求；,b,当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，其伸,入锚固长度应不小于 的数值；,c,当计算中充分利用,钢筋的抗压强度时，其伸入的锚固长度不应小于,0.7,受弯构件斜截面受剪承载力,钢筋骨架中的光面受力钢筋，应在钢筋末端做弯钩。,受弯构件斜截面受剪承载力,受弯构件斜截面受剪承载力,（,3,）纵筋的搭接,同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开。,位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率：对梁类、板类及墙类构件，不宜大于,25%,；对柱类构件，不宜大于,50%,。当工程中确有必要增大受拉钢筋搭接接头面积百分率时，对梁类构件，不应大于,50%,；对板类、墙类及柱类构件，可根据实际情况放宽。,受弯构件斜截面受剪承载力,纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一连接区段内的钢筋搭接接头面积百分率按下列公式计算：,在任何情况下，纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度均不应小于,300mm,。,受弯构件斜截面受剪承载力,构件中的纵向受压钢筋，当采用搭接连接时，其受压搭接长度不应小于纵向受拉钢筋搭接长度的,0.7,倍，且在任何情况下不应小于,200mm,。,4,、纵向构造钢筋,（,1,）架立钢筋,当梁的跨度小于,4m,时，不宜小于,8mm,；,当梁的跨度为（,46,）,m,时，不宜小于,10mm,；,当梁的跨度大于,6m,时，不宜小于,12mm,。,（,2,）纵向构造钢筋,当梁的腹板高度,h,w,=450mm,，其截面积不应小于腹板截面面积,bh,w,的,0.1%,，且其间距不宜大于,200mm,。,5.5.2,箍筋的构造要求,1.,箍筋的设置,高度大于,300m,：,全长设置箍筋,高度为,150300mm,：,端部各,1,4,跨度范周内设置箍筋，但当梁的中部,1,2,跨度范围内有集中荷载作用时，则应沿梁的全长配置箍筋,高度小于,150mm,：,可不设箍筋。,受弯构件斜截面受剪承载力,2.,箍筋的直径,箍筋直径应不小于,下述,规定,当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径尚不应小于 （为纵向受压钢筋的最大直径）。,受弯构件斜截面受剪承载力,3.,箍筋的间距,符合,书中,表,5-2,的要求。,配有纵向受压钢筋时：,间距不应大于,15d(d,为纵向受压钢筋的最小直径,),，同时不应大于,400mm,；,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,；,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。,受弯构件斜截面受剪承载力,4.,箍筋的形式,一般均应采用封闭式，特别是当梁中配置有受压钢筋时,。,(a),开口式,(b),封闭式,受弯构件斜截面受剪承载力,5.,箍筋的肢数,梁宽不大于,150mm,时，采用单肢箍,梁宽在,150mm350mm,时采用双肢箍,梁宽大于等于,300mm,时或受拉钢筋一排超过,5,根或受压钢筋一排超过,3,根时采用四肢箍,(a),单肢,(b),双肢,(c),四肢,受弯构件斜截面受剪承载力,受弯构件斜截面受剪承载力,4.5,受弯构件裂缝及变形验算简介,4.5.1,受弯构件裂缝宽度验算,1,、裂缝的控制,裂缝的出现加快了混凝土的碳化，也是使钢筋开始锈蚀的主要条件。为保证混凝土结构的耐久性，必须对裂缝进行控制。,规范,根据结构构件所处环境类别，钢筋种类对腐蚀的敏感性，以及荷载作用时间，将裂缝控制分为三个等级：,受弯构件斜截面受剪承载力,一级,：严格要求不出现裂缝的构件；按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。,二级,：一般要求不出现裂缝的构件；按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应大于混凝土抗拉强度标准值；而按荷载准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不宜出现拉应力，有可靠经验时可适当放松；,三级,：允许出现裂缝的构件；按荷载标准组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度应满足附表,9,规定的限值,受弯构件斜截面受剪承载力,2,、裂缝宽度的计算,（,1,）裂缝的出现和开展过程,（,2,）裂缝宽度计算,在矩形、,T,形、倒,T,形和,I,形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度,(mm),可按下列公式计算：,受弯构件斜截面受剪承载力,d,eq,=,n,i,d,2,i,/,n,i,v,i,d,i,受弯构件斜截面受剪承载力,式中,cr,-,构件受力特征系数，按表,8.1.2-1,采用；,-,裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：当,1,时，取,=1,；对直接承受重复荷载的构件，,取,=1,；,E,s,-,钢筋弹性模量；,c,-,最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离,(mm):,当,c65,时，取,c,=65;,te,-,按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当,te,0.01,时，取,te,=0.01,；,A,te,-,有效受拉混凝土截面面积：对轴心受拉构件，取构件截面面积；对受弯、偏心受压和偏心受拉构件，取,A,te,=0.5,bh,+(,b,f,-,b,),h,f,此处，,b,f,、,h,f,为受拉翼缘的宽度、高度；,受弯构件斜截面受剪承载力,A,s,-,受拉区纵向非预应力钢筋截面面积；,A,p,-,受拉区纵向预应力钢筋截面面积；,d,eq,-,受拉区纵向钢筋的等效直径,(mm);,sk,-,按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或预应力混凝土构件纵向受拉钢筋的等效应力；,d,i,-,受拉区第,i,种纵向钢筋的公称直径,(mm);,n,i,-,受拉区第,i,种纵向钢筋的根数；,v,i,-,受拉区第,i,种纵向钢筋的相对粘结特性系数；,注：,1,对承受吊车荷载但不需作疲劳验算的受弯构件，可将计算求得的最大裂缝宽度乘以系数,0.85,；,2,对,e,0,/h,0,0.55,的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度。,受弯构件斜截面受剪承载力,类型,cr,钢筋混凝土构件,预应力混凝土构件,受弯、偏心受压,2.1,1.7,偏心受拉,2.4,-,轴心受拉,2.7,2.2,构件受力特征系数,受弯构件斜截面受剪承载力,钢筋类别,非预应力钢筋,先张法预应力钢筋,后张法预应力钢筋,光面钢筋,带肋钢筋,带肋钢筋,螺旋肋钢丝,刻痕钢丝、钢绞线,带肋钢筋,钢绞线,光面钢丝,v,i,0.7,1.0,1.0,0.8,0.6,0.8,0.5,0.4,注：对环氧树脂涂层带肋钢筋，其相对粘结特性系数应按表中系数的,0.8,倍取用。,钢筋的相对粘结特性系数,受弯构件斜截面受剪承载力,