钢筋混凝土受弯构件下.pptx

4.6受弯构件斜截面上的弯剪作用及配箍参数受弯构件斜截面上的弯剪作用及配箍参数1.斜截面破坏斜截面破坏4.6 受弯构件斜截面上的弯剪作用及配箍参数受弯构件斜截面上的弯剪作用及配箍参数2影响斜截面破坏的因素影响斜截面破坏的因素箍筋配筋率箍筋配筋率、纵筋配筋率、荷载形式及作用位置、纵筋配筋率、荷载形式及作用位置、截面形状、混凝土等级等。截面形状、混凝土等级等。主要有：主要有：1）剪跨比剪跨比；2）配筋参数配筋参数v2.1剪跨比剪跨比a/h0M/V h0式中：式中：a代表集中力作用点到临近支座的距离；代表集中力作用点到临近支座的距离；分析：分析：大则斜截面上大则斜截面上弯距弯距M起主要作用起主要作用；小则剪力小则剪力V起主要作用起主要作用。4.6 受弯构件斜截面上的弯剪作用及配箍参数受弯构件斜截面上的弯剪作用及配箍参数2.2配筋参数配筋参数v式中：式中：构件在单位构件在单位水平截面面积上配箍率。水平截面面积上配箍率。第七节第七节 受弯构件斜截面破坏过程受弯构件斜截面破坏过程1.概述概述随着配箍量及剪跨比随着配箍量及剪跨比的不同，有三种不同的破的不同，有三种不同的破坏形态：坏形态：剪压、斜压和斜拉破坏剪压、斜压和斜拉破坏。2.剪压破坏剪压破坏(1)形成条件形成条件：当：当配箍量适量配箍量适量及及剪跨比剪跨比13时，发生剪压破坏。时，发生剪压破坏。(2)破坏特点：破坏特点：斜裂缝出现后，荷载仍可有较斜裂缝出现后，荷载仍可有较大的增长。随荷载增大，陆续出现其它斜裂缝，其中大的增长。随荷载增大，陆续出现其它斜裂缝，其中一条发展成临界斜裂缝，最后临界斜裂缝上端集中荷一条发展成临界斜裂缝，最后临界斜裂缝上端集中荷载附近的混凝土被压碎，到达破坏荷载。载附近的混凝土被压碎，到达破坏荷载。塑性破坏塑性破坏2.剪压破坏剪压破坏(3)破坏原因：破坏原因：由于残余截面上混凝土在法向压由于残余截面上混凝土在法向压应力应力、剪应力、剪应力及荷载产生的局部竖向压应力的共同及荷载产生的局部竖向压应力的共同作用下，到达复合受力强度而发生破坏。作用下，到达复合受力强度而发生破坏。3.斜拉破坏斜拉破坏(1)形成条件形成条件：当当配箍量偏少及剪跨比配箍量偏少及剪跨比3发生斜拉破坏。发生斜拉破坏。3.斜拉破坏斜拉破坏(2)破坏特点：破坏特点：斜裂缝一出现就很快发展到梁顶，将梁斜劈成斜裂缝一出现就很快发展到梁顶，将梁斜劈成两半，同时沿纵筋产生劈裂裂缝，梁顶劈裂面比较两半，同时沿纵筋产生劈裂裂缝，梁顶劈裂面比较整齐无压碎痕迹。破坏是突然的整齐无压碎痕迹。破坏是突然的脆性破坏脆性破坏，临界斜，临界斜裂缝的出现与最大荷载的到达几乎是同时的。裂缝的出现与最大荷载的到达几乎是同时的。(3)破坏原因：破坏原因：由于受压区混凝土截面急剧减小，在压应力由于受压区混凝土截面急剧减小，在压应力和剪应力和剪应力高度集中情况下发生主拉应力破坏。其高度集中情况下发生主拉应力破坏。其强度取决于混凝土在复合受力状态下的抗拉强度，强度取决于混凝土在复合受力状态下的抗拉强度，故承载能力很低。故承载能力很低。4.斜压破坏斜压破坏(1)形成条件：形成条件：当配箍量过量及剪跨比当配箍量过量及剪跨比1时，发生斜压破坏。时，发生斜压破坏。4.斜压破坏斜压破坏(2)破坏特点：破坏特点：集中荷载与支座反力之间的梁腹混凝土有如一集中荷载与支座反力之间的梁腹混凝土有如一斜向受压短柱。破坏时斜向裂缝多而密，梁腹混凝斜向受压短柱。破坏时斜向裂缝多而密，梁腹混凝土发生类似于柱体受压破坏的侧向凸出，故称为斜土发生类似于柱体受压破坏的侧向凸出，故称为斜压破坏。压破坏。(3)破坏原因：破坏原因：集中荷载与支座反力之间的梁腹混凝土被斜向集中荷载与支座反力之间的梁腹混凝土被斜向压碎，这种破坏取决于混凝土的抗压强度，其承载压碎，这种破坏取决于混凝土的抗压强度，其承载力比剪压破坏的情况还要高。力比剪压破坏的情况还要高。5.小结小结1.剪压破坏是剪压破坏是塑性破坏塑性破坏，是，是斜截面承载力斜截面承载力设计的基础设计的基础。2.斜压和斜拉破坏是斜压和斜拉破坏是脆性破坏脆性破坏，应在设计采，应在设计采取必要措施取必要措施予以避免予以避免。第八节第八节 斜截面抗剪承载力计算斜截面抗剪承载力计算1.基本假定基本假定以以剪压破坏剪压破坏为斜截面抗剪承载力设计基础，假定为斜截面抗剪承载力设计基础，假定破坏时与斜截面相交的腹筋屈服，斜截面末端混凝土破坏时与斜截面相交的腹筋屈服，斜截面末端混凝土被压碎被压碎。斜截面抗弯承载力斜截面抗弯承载力：不计算，通过构造措施来：不计算，通过构造措施来保证。保证。1.基本假定基本假定由由N=0，则有：，则有：VuVc+Vs+Vsb式中：式中：Vc、Vs、Vsb分别代表混凝土、分别代表混凝土、箍筋和弯起钢筋的抗剪能力。箍筋和弯起钢筋的抗剪能力。2.基本计算公式基本计算公式2.1基本公式基本公式根据试验研究和理论分析，现规范采用的斜截面根据试验研究和理论分析，现规范采用的斜截面抗剪承载力计算公式：抗剪承载力计算公式：（1）式中：式中：Asv-配置在同一截面内箍筋各肢的全部截配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积：面面积：Asv=nAsv1，此处，此处，n为在同一截面内箍筋肢为在同一截面内箍筋肢数，数，Asv1为单肢箍筋的截面面积；为单肢箍筋的截面面积；s-沿构件长度方沿构件长度方向的箍筋间距；向的箍筋间距；fyv-箍筋抗拉强度设计值；箍筋抗拉强度设计值；2.基本计算公式基本计算公式对对集中荷载作用下集中荷载作用下(包括作用有多种荷载，其包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的总剪力值的75%以上的情况以上的情况)的的独立梁独立梁，应将公式，应将公式（1）改为下列公式（）改为下列公式（2）：）：（2）式中：式中：-计算截面的计算截面的剪跨比剪跨比，可取，可取=a/h0，a为集中荷载作用点至支座或节点边缘的距离；当为集中荷载作用点至支座或节点边缘的距离；当3时，取时，取=3；集中荷载；集中荷载作用点至支座之间的箍筋，应均匀配置。作用点至支座之间的箍筋，应均匀配置。2.基本计算公式基本计算公式2.2防止斜压破坏措施防止斜压破坏措施为防止为防止斜压破坏和裂缝宽度斜压破坏和裂缝宽度过宽，对矩形、过宽，对矩形、T形和形和I形截面形截面受弯构件，其受剪截面应满足：受弯构件，其受剪截面应满足：当当hw/b4时：时：V0.25cfcbh0当当hw/b6时：时：V0.2cfcbh0当当4hw/b6时，按线性内插法确定；时，按线性内插法确定；式中：式中：V-构件斜截面上的最大剪力设计值；构件斜截面上的最大剪力设计值；c-砼强度影响系数：当砼强度等级不超过砼强度影响系数：当砼强度等级不超过C50时，取时，取c=1.0；当；当C80时，取时，取c=0.8；其间按线性内插法确定。；其间按线性内插法确定。2.基本计算公式基本计算公式2.3防止斜拉破坏措施防止斜拉破坏措施应满足应满足最小配箍率最小配箍率sv的要求的要求式中式中：Asv配置在同一截面内的箍筋截面积总配置在同一截面内的箍筋截面积总和，和，Asv=nAsv1；n同一截面内箍筋的肢数；同一截面内箍筋的肢数；Asv1单肢箍筋的截面积；单肢箍筋的截面积；s箍筋沿梁轴线方向间距；箍筋沿梁轴线方向间距；b为梁腹宽度。为梁腹宽度。3 3、受剪计算斜截面、受剪计算斜截面支座边缘截面（支座边缘截面（1-1）；）；腹板宽度改变处截面（腹板宽度改变处截面（2-2）；）；箍筋直径或间距改变处截面（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（受拉区弯起钢筋弯起点处的截面（4-4）。）。4.箍筋配置的构造规定箍筋配置的构造规定试验表明：试验表明：在同样配箍率条件下，采用直径在同样配箍率条件下，采用直径较小而间距较密的箍筋可以减小斜裂缝宽度；但如果较小而间距较密的箍筋可以减小斜裂缝宽度；但如果箍筋间距过大，有可能箍筋间距过大，有可能裂缝不与箍筋相交裂缝不与箍筋相交，或相交，或相交在不能充分发挥作用的位置，以致箍筋无法充分发挥在不能充分发挥作用的位置，以致箍筋无法充分发挥作用，作用，过高地估计了截面抗剪承载力过高地估计了截面抗剪承载力。因此，为避免此类现象的发生，规范因此，为避免此类现象的发生，规范对箍筋的对箍筋的最大间距加以限制最大间距加以限制，如下表：，如下表：4.箍筋配置的构造规定箍筋配置的构造规定梁高梁高hV0.7ftbh0+0.05Np0V0.7ftbh0+0.05Np0150h300150200300h500200300500h800250350h8003004004.箍筋配置的构造规定箍筋配置的构造规定箍筋一般采用箍筋一般采用HPB235级钢级钢。箍筋一般采用。箍筋一般采用135度度弯钩的弯钩的封闭式箍筋封闭式箍筋。当。当T形截面梁翼缘顶面另有横向形截面梁翼缘顶面另有横向受拉钢筋时，也可采用开口式箍筋。受拉钢筋时，也可采用开口式箍筋。梁内一般采用梁内一般采用双肢箍筋双肢箍筋(n=2)。当梁的宽度大于。当梁的宽度大于400mm、且一层内的纵向受压钢筋多于四根时，应设、且一层内的纵向受压钢筋多于四根时，应设置置复合箍筋复合箍筋（如四肢箍）；当梁宽度很小时，也可（如四肢箍）；当梁宽度很小时，也可采用单肢箍筋。采用单肢箍筋。4.箍筋配置的构造规定箍筋配置的构造规定4.9保证斜截面抗弯承载力的构造措施保证斜截面抗弯承载力的构造措施1.概述概述因为箍筋的抗弯作用因为箍筋的抗弯作用因此，可对因此，可对纵筋进行截纵筋进行截断断，但必须满足构造要求：，但必须满足构造要求：1）纵筋的截断要求；）纵筋的截断要求；2)纵筋的锚固要求；纵筋的锚固要求；3)纵筋的弯起要求。纵筋的弯起要求。2.纵筋的锚固纵筋的锚固锚固长度锚固长度las是是保证钢保证钢筋不被拔出而造成斜截筋不被拔出而造成斜截面受弯破坏面受弯破坏。2.纵筋的锚固纵筋的锚固第第10.2.2条条：钢筋混凝土简支梁和连续梁简支钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋，其伸入梁支座范围内的锚固端的下部纵向受力钢筋，其伸入梁支座范围内的锚固长度长度las应符合下列规定：应符合下列规定：(1)板板las5d(2)梁梁当当V0.07fcbho时，时，las5d当当V 0.07fcbho时，月牙纹钢筋时，月牙纹钢筋las12d，光面钢筋光面钢筋las15d光面钢筋锚固长度的末端光面钢筋锚固长度的末端(包括跨中截断钢筋及弯包括跨中截断钢筋及弯起钢筋起钢筋)均应设置标准弯钩。均应设置标准弯钩。2.纵筋的锚固纵筋的锚固3.纵筋的截断纵筋的截断3.1抵抗弯矩图抵抗弯矩图(MR图图)及其作用及其作用按照实际的纵向钢筋布置画出的受弯构件各正按照实际的纵向钢筋布置画出的受弯构件各正截面所能承受的弯矩图，称为截面所能承受的弯矩图，称为抵抗弯矩图抵抗弯矩图3.纵筋的截断纵筋的截断画抵抗弯矩图是要解决画抵抗弯矩图是要解决:1)如何保证正截面受弯承载力的要求如何保证正截面受弯承载力的要求(截断和弯起纵截断和弯起纵筋的数量和位置筋的数量和位置)?2)如何保证斜截面受弯承载力要求如何保证斜截面受弯承载力要求?3)如何保证钢筋的粘结锚固要求如何保证钢筋的粘结锚固要求?特点：特点：1）抵抗弯矩图愈接近）抵抗弯矩图愈接近M图愈经济，但设计图愈经济，但设计施工愈复杂；施工愈复杂；2）必须大于）必须大于M图以保证各个截面有足够的图以保证各个截面有足够的抗弯承载力。抗弯承载力。因此可以因此可以将纵筋截断将纵筋截断已达到省料的目的。已达到省料的目的。3.纵筋的截断纵筋的截断3.纵筋的截断纵筋的截断为保证为保证截断点具有足够的抗弯承载力和锚固长度截断点具有足够的抗弯承载力和锚固长度，规范规范对截断钢筋作如下规定：对截断钢筋作如下规定：(1)当当V0.07fcbho时，截断点到该钢筋充分利用截面的距时，截断点到该钢筋充分利用截面的距离应不小于离应不小于1.2la+h0；(2)当当V0.07fcbho时，截断点到该钢筋充分利用截面的距离时，截断点到该钢筋充分利用截面的距离应不小于应不小于1.2la；考虑到实际弯矩图与计算弯矩图的差别、出现斜裂缝后钢筋考虑到实际弯矩图与计算弯矩图的差别、出现斜裂缝后钢筋应力的平移等因素，应力的平移等因素，要求钢筋截断点在任何情况下延伸过理要求钢筋截断点在任何情况下延伸过理论断点的距离均不应少于论断点的距离均不应少于20d。3.纵筋的截断纵筋的截断为为保证钢筋与混凝土之间的粘结强度保证钢筋与混凝土之间的粘结强度，规规范范规定受拉钢筋最小锚固长度规定受拉钢筋最小锚固长度la。普通钢筋：普通钢筋：la=fyd/ft预应力钢筋：预应力钢筋：la=fpyd/ft式中：式中：la-受拉钢筋的锚固长度；受拉钢筋的锚固长度；fy、fpy-普通、预应力钢筋的抗拉强度设计值；普通、预应力钢筋的抗拉强度设计值；ft-混凝土轴心抗拉强度设计值；当混凝土强度混凝土轴心抗拉强度设计值；当混凝土强度等级高于等级高于C40时，按时，按C40取值；取值；-钢筋的外形系数钢筋的外形系数4.纵筋的弯起纵筋的弯起纵筋的弯起同截断一样是处于经济考虑，但还有纵筋的弯起同截断一样是处于经济考虑，但还有重要特征是：重要特征是：纵筋弯起后可由抵抗正弯距转为抵抗负纵筋弯起后可由抵抗正弯距转为抵抗负弯距，因而更能充分有效的利用钢筋弯距，因而更能充分有效的利用钢筋。4.10钢筋混凝土受弯构件刚度及裂缝的概念钢筋混凝土受弯构件刚度及裂缝的概念1.概述概述受弯构件的受弯构件的刚度和裂缝验算刚度和裂缝验算是是结构正常使用结构正常使用极限状态极限状态的设计内容。的设计内容。结构正常使用极限状态是从结构正常使用极限状态是从生产、生活中提出来的生产、生活中提出来的要求，也是构件设计的决定因素要求，也是构件设计的决定因素。2.钢筋混凝土受弯构件刚度的概念钢筋混凝土受弯构件刚度的概念受弯构件的刚度主要是用来受弯构件的刚度主要是用来计算结构的位移计算结构的位移即挠度值即挠度值a。a过大则有过大则有不安全感、加速结构破坏不安全感、加速结构破坏等不利因等不利因素。因此，须对挠度值素。因此，须对挠度值a进行限制，即进行限制，即af，maxaf，lim尽管钢筋混凝土受弯构件尽管钢筋混凝土受弯构件允许构件带裂缝工允许构件带裂缝工作作，但应对构件抗弯刚度进行控制。，但应对构件抗弯刚度进行控制。影响刚度的因素影响刚度的因素有：有：截面高度截面高度、配筋率、混凝、配筋率、混凝土强度等级、钢筋种类、梁截面形状等。土强度等级、钢筋种类、梁截面形状等。3.钢筋混凝土受弯构件裂缝的概念钢筋混凝土受弯构件裂缝的概念钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件允许裂缝存在允许裂缝存在，但过大的裂，但过大的裂缝会造成：缝会造成：1）钢筋失去混凝土的保护而被腐蚀；）钢筋失去混凝土的保护而被腐蚀；2）房屋装修层脱落严重影响美观；）房屋装修层脱落严重影响美观；3）给人不安全感。）给人不安全感。因此，规范将结构构件正截面的因此，规范将结构构件正截面的裂缝控制等级分裂缝控制等级分为三级为三级。裂缝控制等级的划分应符合下列规定：。裂缝控制等级的划分应符合下列规定：一级一级严格要求不出现裂缝的构件；严格要求不出现裂缝的构件；二级二级一般要求不出现裂缝的构件；一般要求不出现裂缝的构件；三级三级允许出现裂缝的构件允许出现裂缝的构件，按荷载效应标，按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响计算时，准组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝构件的最大裂缝宽度不应超过表宽度不应超过表3.3.4规定的最大裂缝宽度限值规定的最大裂缝宽度限值。3.钢筋混凝土受弯构件裂缝的概念钢筋混凝土受弯构件裂缝的概念第第3.3.4条条结构构件应根据结构类别和本规范表结构构件应根据结构类别和本规范表3.4.1规定的环境类别，按表规定的环境类别，按表3.3.4的规定选用不同的裂的规定选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值缝控制等级及最大裂缝宽度限值lim.环境类别环境类别钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构裂缝控裂缝控制等级制等级lim(mm)裂缝控裂缝控制等级制等级lim(mm)一一三三0.3(0.4)三三0.2二二三三0.2二二-三三三三0.2一一-3.钢筋混凝土受弯构件裂缝的概念钢筋混凝土受弯构件裂缝的概念裂缝产生的原因裂缝产生的原因：混凝土与钢筋的变形不协调混凝土与钢筋的变形不协调即裂缝宽度：即裂缝宽度：lslc受弯构件的受弯构件的裂缝宽度影响因素裂缝宽度影响因素：1）钢筋受拉应力）钢筋受拉应力ss大小；大小；2）钢筋直径）钢筋直径d及表面形状；及表面形状；3）受拉区有限配箍率）受拉区有限配箍率te；4）构件截面形状；）构件截面形状；5）混凝土强度等级。）混凝土强度等级。小结小结1.斜截面破坏与正截面破坏的区别。斜截面破坏与正截面破坏的区别。2.三种斜截面破坏类型的特征。三种斜截面破坏类型的特征。3.影响斜截面破坏主要因素。影响斜截面破坏主要因素。4.对剪跨比对剪跨比的理解。的理解。5.保证斜截面抗弯承载力的构造措施：钢筋的锚固、保证斜截面抗弯承载力的构造措施：钢筋的锚固、截断及弯起。截断及弯起。6.钢筋的锚固、截断及弯起的概念及实际意义。钢筋的锚固、截断及弯起的概念及实际意义。7.钢筋混凝土受弯构件刚度及裂缝的概念。钢筋混凝土受弯构件刚度及裂缝的概念。