混凝土结构设计原理构件斜截面受剪性能与设计.pptx

p本本章章主主要要内内容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 偏心受力构件的受剪承载力偏心受力构件的受剪承载力 构件斜截面受剪性能与设计n构件构件：受弯构件（重点）：受弯构件（重点）偏心受力构件偏心受力构件n斜截面承载力斜截面承载力 斜截面斜截面受剪承载力受剪承载力计算（重点）计算（重点）箍筋、弯起钢筋（横向钢筋、腹筋）数量箍筋、弯起钢筋（横向钢筋、腹筋）数量 斜截面斜截面受弯承载力受弯承载力构造构造 纵筋的截断、弯起位置纵筋的截断、弯起位置n思路思路：试验研究：试验研究 破坏机理破坏机理 受剪承载力公式受剪承载力公式应用应用n半理论半经验公式：半理论半经验公式：斜截面斜截面n受剪性能（受剪性能（7.2）受剪承载力计算受剪承载力计算（7.3）应用（应用（7.4）斜截面受弯承载力（斜截面受弯承载力（7.5）偏心受力构件斜截面承载力偏心受力构件斜截面承载力 （7.7）p 梁的箍筋和弯起钢筋梁的箍筋和弯起钢筋p 斜截面的概念斜截面的概念p 腹筋的概念腹筋的概念n 梁的箍筋和弯起钢筋梁的箍筋和弯起钢筋(横向钢筋，腹筋横向钢筋，腹筋)纵向受拉钢筋纵向受拉钢筋箍筋箍筋弯起钢筋弯起钢筋架立钢筋架立钢筋n 斜截面的概念斜截面的概念p 在在弯弯矩矩和和剪剪力力或或弯弯矩矩、轴轴力力、剪剪力力共共同同作作用用的的区区段段内内常常出出现现斜斜裂裂缝缝，并并可可能能沿沿斜斜截截面面发发生生破破坏坏。这这种种破破坏坏往往往往比比较较突突然然，缺缺乏乏明明显显的的预预兆兆。因因此此，必必须须保保证证构构件件的的斜斜截截面面承载力。承载力。腹筋腹筋n弯起钢筋和箍筋抗剪弯起钢筋和箍筋抗剪方式的区别方式的区别p 弯起钢筋的剪力弯起钢筋的剪力传递集中，易造成传递集中，易造成劈裂，不应使用边劈裂，不应使用边缘或者角部钢筋作缘或者角部钢筋作为弯起钢筋。为弯起钢筋。p箍筋剪力传递均箍筋剪力传递均匀，优先选用。匀，优先选用。p 无腹筋简支梁的受剪性能无腹筋简支梁的受剪性能p 有腹筋简支梁的受剪性能（重点）有腹筋简支梁的受剪性能（重点）p 影响斜截面受剪承载力的因素分析（重点）影响斜截面受剪承载力的因素分析（重点）n 斜裂缝形成前斜裂缝形成前的应力状态的应力状态7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能PPbhh0弯矩图弯矩图剪力图剪力图弯剪段弯剪段n 斜裂缝形成前的应力状态斜裂缝形成前的应力状态7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能p 在在弹性阶段弹性阶段p 弹性阶段的应力分析弹性阶段的应力分析bhy0主拉应力主拉应力 主压应力主压应力 主应力与主应力与纵轴夹角纵轴夹角 n 斜裂缝形成前的应力状态斜裂缝形成前的应力状态7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能PPs st tt t1 111s stps scp45os stp2s scp45o2t t2 2s s2 2s stp3s scp45o123II3t t3 3s s3 3主拉应力迹线主拉应力迹线主压应力迹线主压应力迹线n 斜裂缝斜裂缝的的形成形成7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能PP垂直裂缝垂直裂缝弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝p 在纯弯段主拉在纯弯段主拉应力超过混凝土的抗应力超过混凝土的抗拉强度时，将出现垂拉强度时，将出现垂直弯曲裂缝。直弯曲裂缝。PP腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝p由由于于腹腹板板很很薄薄，且且该该处处剪剪应应力力较较大大，故故斜斜裂裂缝缝首首先先在在梁梁腹腹部部中中和和轴轴附附近近出出现现，随随后后向向梁梁底底和和梁梁顶顶斜向发展，这种斜裂缝称为斜向发展，这种斜裂缝称为腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝。p矩形截面梁矩形截面梁p字形截面梁字形截面梁p 弯剪区段截面下弯剪区段截面下边缘的主拉应力仍为边缘的主拉应力仍为水平，在这些区段一水平，在这些区段一般先出现垂直裂缝，般先出现垂直裂缝，随着荷载的增大，垂随着荷载的增大，垂直裂缝将斜向发展，直裂缝将斜向发展，形成形成弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝。PPn 斜裂缝形成斜裂缝形成后后的应力状态的应力状态7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能ZMAMBDCCSVdAa纵筋的销栓作用纵筋的销栓作用 a骨料咬合力骨料咬合力p 截面的平衡方程截面的平衡方程n 斜裂缝形成斜裂缝形成后后的的梁梁应力状态应力状态的变化的变化7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能p 斜斜裂裂缝缝出出现现前前，剪剪力力VA由由全全截截面面承承受受，斜斜裂缝形成后，裂缝形成后，VA全由斜裂缝上端砼残余面抵抗。全由斜裂缝上端砼残余面抵抗。p 由由VA和和VC所所组组成成的的力力偶偶须须由由纵纵筋筋拉拉力力Ts和和砼砼压压力力Dc组组成成的的力力偶偶来来平平衡衡。故故剪剪力力VA不不仅仅引引起起Vc，还还引引起起Ts和和Dc，致致使使裂裂缝缝上上端端砼砼残残余余面面既既受受剪又受压，称剪又受压，称剪压区剪压区。p 由由于于剪剪压压区区的的面面积积远远小小于于全全截截面面面面积积，因因而而斜斜裂裂缝缝出出现现后后剪剪压压区区的的剪剪应应力力显显著著增增大大；同同时时剪压区的剪压区的压应力也显著增大压应力也显著增大。p 在在斜斜裂裂缝缝出出现现前前，截截面面BB处处纵纵筋筋的的拉拉应应力力由由该该截截面面处处的的弯弯矩矩MB所所决决定定。在在斜斜裂裂缝缝形形成成后后，截截面面BB处处的的纵纵筋筋拉拉应应力力则则由由截截面面AA处处的的弯弯矩矩MA所所决决定定。由由于于MAMB，所所以以斜斜截截面面形形成成后后，穿穿过过斜斜裂裂缝缝的的纵纵筋筋的的拉拉应应力力将将突突然增大。然增大。DCCSAaMAMB剪压区剪压区n 剪跨比剪跨比7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能p 梁的受剪性能与截面上的梁的受剪性能与截面上的 s s 和和 t t 的相对比值有关。的相对比值有关。p 矩矩 形形 截截面面梁梁的的广广义义剪跨比剪跨比 l l a a1M=V1AB2M=V2VABVaAF23F1 F1a2 Bp 矩矩形形截截面面梁梁的的计计算算剪剪跨比跨比 l l 只能计算集中荷载作用下，距支座最近荷载处截面只能计算集中荷载作用下，距支座最近荷载处截面的剪跨比，不能计算复杂荷载作用下的剪跨比（如的剪跨比，不能计算复杂荷载作用下的剪跨比（如F3）n剪跨比剪跨比：梁截面上正应力与剪应力的相对大小（弯矩与梁截面上正应力与剪应力的相对大小（弯矩与剪力的相对大小）剪力的相对大小）n广义剪跨比广义剪跨比：计算任意荷载作用下，任意截面的剪跨比：计算任意荷载作用下，任意截面的剪跨比n计算剪跨比计算剪跨比：只能计算集中荷载作用下，距支座最近的集：只能计算集中荷载作用下，距支座最近的集中荷载作用点的剪跨比中荷载作用点的剪跨比7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能n 梁沿斜截面破坏的主要形态梁沿斜截面破坏的主要形态7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能p 剪压破坏剪压破坏 n 当当梁梁的的剪剪跨跨比比适适当当（1 l l 3），但腹筋数量不过少时，常发生剪压破坏。），但腹筋数量不过少时，常发生剪压破坏。p 斜压破坏斜压破坏n 当当梁梁的的剪剪跨跨比比较较小小（l l 1），或或剪剪跨跨比比适适当当（1 l l 3），同同时时梁梁内内配配置置的的腹腹筋筋数数量量又又过过少少时时，将发生斜拉破坏。将发生斜拉破坏。n 梁沿斜截面破坏的主要形态梁沿斜截面破坏的主要形态7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能p 斜压破坏的特点斜压破坏的特点n 斜裂缝首先在梁腹部出现斜裂缝首先在梁腹部出现；n 随着荷载的增加，斜裂缝一端随着荷载的增加，斜裂缝一端 朝支座另一端朝荷载作用点发朝支座另一端朝荷载作用点发 展，梁腹部被这些斜裂缝分割展，梁腹部被这些斜裂缝分割 成若干个倾斜的受压柱体；成若干个倾斜的受压柱体；n 梁是因为梁是因为斜压柱体被压碎而破斜压柱体被压碎而破 坏坏，故称为斜压破坏；，故称为斜压破坏；n 破坏时与斜裂缝相交的破坏时与斜裂缝相交的箍筋应箍筋应 力达不到屈服强度力达不到屈服强度，梁的受剪，梁的受剪 承载力主要取决于混凝土斜压承载力主要取决于混凝土斜压 柱体的受压承载力柱体的受压承载力。Fp当当梁梁的的剪剪跨跨比比较较小小（l l 1），或或剪剪跨跨比比适适当当（1l l 3），但但截截面面尺尺寸寸过过小而腹筋数量过多。小而腹筋数量过多。n 梁沿斜截面破坏的主要形态梁沿斜截面破坏的主要形态7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能p 剪压破坏的特点剪压破坏的特点n 弯剪段下边缘先出现初始垂直裂缝；弯剪段下边缘先出现初始垂直裂缝；n 随随着着荷荷载载的的增增加加，这这些些初初始始垂垂直直裂裂缝缝将将大大体体上上沿沿着着主主压压应应力力轨轨迹迹向向集集中中荷荷载载作作用点延伸；用点延伸；临界斜裂缝临界斜裂缝 Fn 在在几几条条斜斜裂裂缝缝中中会会形形成成一一条条主主要要的的斜斜裂裂缝缝，这这一一斜斜裂裂缝缝被被称称为为临临界界斜裂缝斜裂缝;n 最最后后，与与临临界界斜斜裂裂缝缝相相交交的的箍箍筋筋应应力力达达到到屈屈服服强强度度，斜斜裂裂缝缝宽宽度度增增大大，导导致致剩剩余余截截面面减减小小，剪剪压压区区混混凝凝土土在在剪剪压压复复合合应应力力作作用用下下达达到到混混凝凝土复合受力强度而破坏，梁丧失受剪承载力。土复合受力强度而破坏，梁丧失受剪承载力。p当当梁梁的的剪剪跨跨比比适适当当（1l l3），但腹筋数量不过少时，会发生剪压破坏。），但腹筋数量不过少时，会发生剪压破坏。n 梁沿斜截面破坏的主要形态梁沿斜截面破坏的主要形态7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能p 斜拉破坏的特点斜拉破坏的特点n 斜斜裂裂缝缝一一出出现现，即即很很快快形形成成临临界界斜斜裂裂缝缝，并并迅迅速速延延伸伸到到集集中中荷荷载载作用点处。作用点处。n 因因腹腹筋筋数数量量过过少少，所所以以腹腹筋筋应应力力很很快快达达到到屈屈服服强强度度，变变形形剧剧增增，不不能能抑抑制制斜斜裂裂缝缝的的开开展展，梁梁斜斜向向被被拉裂成两部分而突然破坏。拉裂成两部分而突然破坏。Ft ts sxs stpn 因因这这种种破破坏坏是是混混凝凝土土在在正正应应力力和和剪剪应应力力共共同同作作用用下下发发生生的的主主拉拉应应力力破坏，故称为斜拉破坏。破坏，故称为斜拉破坏。n 发发生生斜斜拉拉破破坏坏的的梁梁，其其斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力主主要要取取决决于于混混凝凝土土的的抗抗拉拉强度。强度。p当当梁梁的的剪剪跨跨比比较较大大（l l 3），同同时时梁梁内内配配置置的的腹腹筋筋数数量量又又过过少。少。斜截面三种主要破坏形态n斜压破坏斜压破坏 条件条件：当梁的剪跨比较小（当梁的剪跨比较小（1），或剪跨比适当（），或剪跨比适当（1 31 3），但截面），但截面尺寸过小而腹筋数量过多时，常发生斜压破坏。尺寸过小而腹筋数量过多时，常发生斜压破坏。形态形态：混凝土斜向压坏，箍筋应力达不到屈服强度。：混凝土斜向压坏，箍筋应力达不到屈服强度。n剪压破坏剪压破坏 条件条件：当梁的剪跨比适当（当梁的剪跨比适当（1 1 3 33），但腹筋数量不过少时。），但腹筋数量不过少时。形态形态：与临界斜裂缝相交的：与临界斜裂缝相交的箍筋应力达到屈服强度箍筋应力达到屈服强度，剪压区混凝土在剪压复，剪压区混凝土在剪压复合应力作用下达到混凝土复合受力强度而破坏。合应力作用下达到混凝土复合受力强度而破坏。n斜拉破坏斜拉破坏 条件条件：当梁的剪跨比较大（：当梁的剪跨比较大（33），同时梁内配置的腹筋数量又过少时。），同时梁内配置的腹筋数量又过少时。形态形态：斜裂缝一出现，很快形成临界斜裂缝，腹筋应力很快达到屈服强度，：斜裂缝一出现，很快形成临界斜裂缝，腹筋应力很快达到屈服强度，梁斜向被拉裂成两部分而突然破坏。梁斜向被拉裂成两部分而突然破坏。无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的斜拉破坏为受拉脆性破坏，脆性性斜拉破坏为受拉脆性破坏，脆性性斜拉破坏为受拉脆性破坏，脆性性斜拉破坏为受拉脆性破坏，脆性性质最显著质最显著质最显著质最显著斜压破坏为受压脆性破坏斜压破坏为受压脆性破坏斜压破坏为受压脆性破坏斜压破坏为受压脆性破坏剪压破坏界于受拉和受压脆性破坏剪压破坏界于受拉和受压脆性破坏剪压破坏界于受拉和受压脆性破坏剪压破坏界于受拉和受压脆性破坏之间之间之间之间 产生不同破坏形态的原因产生不同破坏形态的原因产生不同破坏形态的原因产生不同破坏形态的原因？主要是由于传力路径的变化引起应主要是由于传力路径的变化引起应主要是由于传力路径的变化引起应主要是由于传力路径的变化引起应力状态的不同力状态的不同力状态的不同力状态的不同斜截面其他破坏形态n纯剪破坏纯剪破坏 条件条件：集中荷载离支座很近。集中荷载离支座很近。形态形态：从上至下剪下。：从上至下剪下。n局部受压破坏局部受压破坏 条件条件：混凝土强度不高，或未采取提高局压能力的措施。混凝土强度不高，或未采取提高局压能力的措施。形态形态：局部混凝土被压碎：局部混凝土被压碎n纵向钢筋锚固不良被拔出纵向钢筋锚固不良被拔出 条件条件：纵向钢筋锚固长度不足。：纵向钢筋锚固长度不足。形态形态：纵向钢筋从混凝土中被拔出。：纵向钢筋从混凝土中被拔出。n 简支梁斜截面受剪机理简支梁斜截面受剪机理7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能FTp 无腹筋梁无腹筋梁(剪跨剪跨 a 较大时较大时)的梳状齿块模型的梳状齿块模型 拱拱齿齿纵筋拉力纵筋拉力销栓剪力销栓剪力骨料咬合力骨料咬合力拱齿界面的拱齿界面的相互作用力相互作用力an 齿齿上上承承受受的的主主要要荷荷载载是是作作用用在在自自由由端端的的纵纵筋筋拉拉力力差差T-T，梁梁的的剪剪力力主要由齿的作用来承担主要由齿的作用来承担。n 齿根部的混凝土承受齿根部的混凝土承受N、M、q所产生的应力所产生的应力。7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能p 无腹筋梁无腹筋梁(剪跨比剪跨比13时时)的拱传力模型的拱传力模型 FFFFn 主主要要内内力力通通过过临临界界斜斜裂裂缝缝上上方方的的混混凝土凝土拱体传递。拱体传递。n 部部分分内内力力经经下下方方混凝土拱体混凝土拱体传递。传递。n 拱拱的的内内力力通通过过销销栓栓作作用用和和骨骨料料咬咬合合作作用用传传给给基基本本拱拱体体I I再传到支座。再传到支座。n 拱拱体体I I接接近近荷荷载载点点附附近近的的截截面面面面积积最最小小而而所所受受力力最最大大，成为薄弱环节。成为薄弱环节。7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能p 有腹筋梁的有腹筋梁的桁架与拱复合传递机构桁架与拱复合传递机构VuVuVuVun斜裂缝间齿状体混凝土有如斜裂缝间齿状体混凝土有如斜压斜压腹杆腹杆n箍筋的作用有如箍筋的作用有如竖向拉杆竖向拉杆n临界斜裂缝临界斜裂缝上部及受压区上部及受压区混凝土混凝土相当于相当于受压弦杆受压弦杆n纵筋相当于纵筋相当于下弦拉杆下弦拉杆n箍筋将齿状体混凝土传来的荷载箍筋将齿状体混凝土传来的荷载悬吊到受压弦杆，增加了混凝土悬吊到受压弦杆，增加了混凝土传递受压的作用传递受压的作用n斜裂缝间的骨料咬合作用，还将斜裂缝间的骨料咬合作用，还将一部分荷载传递到支座（拱作用）一部分荷载传递到支座（拱作用）7.2.3 影响受剪承载力的主要因素p （1）剪跨比）剪跨比 l ln 剪剪跨跨比比反反映映了了截截面面上上正正应应力力和和剪剪应应力力的的相相对关系；对关系；n 剪剪跨跨比比很很小小时时，发发生斜压破坏；生斜压破坏；n 剪剪跨跨比比适适中中时时，发发生剪压破坏；生剪压破坏；n 剪剪跨跨比比较较大大时时，发发生斜拉破坏；生斜拉破坏；n 主主要要是是由由于于传传力力路路径径的的变变化化引引起起应应力力状状态态的的不不同同，从从拱拱机机构构到到梁梁机构。机构。p （1）剪跨比）剪跨比 l ln 试试验验表表明明在在梁梁截截面面尺尺寸寸、混混凝凝土土强强度度等等级级、箍箍筋筋的的配配筋筋率率和和纵纵筋筋的的配配筋筋率率基基本本相相同同的的条条件件下下，剪剪跨跨比比愈愈大大，梁的受剪承载力愈低。梁的受剪承载力愈低。n 剪剪跨跨比比l l也也间间接接的的反反应应了了荷荷载载垫垫板板下下垂垂直直压压应应力力的的影影响响。随随剪剪跨跨比比的的增增大，影响减小。大，影响减小。4.01.02.04.003.02.06.08.0l l=a/h0冶建院，同济冶建院，同济建研院建研院7.2.3影响受剪承载力的因素7.2.3影响受剪承载力的因素p （2 2）混混凝凝土土强强度度0.02.020010304050fcu(N/mm2)Vc/(bh0)(N/mm2)l l=3,n=450.02.01.51.02.02.53.0ft(N/mm2)Vc/(bh0)(N/mm2)l l=3,n=45n 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；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；剪剪压压破破坏坏时时，受受剪剪承承载载力力与与混混凝凝土的压剪复合受力强度有关。土的压剪复合受力强度有关。n 梁梁的的名名义义剪剪应应力力与与混混凝凝土土抗抗压压强强度度呈呈非非线线性性关关系系，与与抗抗拉拉强强度度呈呈线线性性关系关系。7.2.3影响受剪承载力的因素p （3 3）箍筋的配筋率）箍筋的配筋率r rsv和箍筋强度和箍筋强度fyvsbAsv1Asv=2Asv1n 穿穿过过斜斜裂裂缝缝的的箍箍筋筋直直接接承承担担一一部部分分剪剪力力，有有效效抑抑制制斜斜裂裂缝缝的的开开展展和和延延伸伸，对对提提高高剪剪压压区区混混凝凝土土的的受受剪剪承承载载力力和和纵纵筋筋的消栓作用均有一定的影响。的消栓作用均有一定的影响。n 在在配配筋筋量量适适当当的的范范围围内内，箍箍筋筋配配得得愈愈多多，箍箍筋筋强强度度愈愈高高，梁梁的的受受剪剪承承载载力力也也愈大。愈大。矩矩形形截截面面的的宽宽度度，T形形截截面面或或I形形截截面的腹板宽度面的腹板宽度 VuVu7.2.3影响受剪承载力的因素p （3 3）箍筋的配筋率）箍筋的配筋率r rsv和箍筋强度和箍筋强度fyvsbAsv1Asv=2Asv1矩矩形形截截面面的的宽宽度度，T形形截截面面或或I形形截截面的腹板宽度面的腹板宽度 n 梁梁的的斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力随随配配箍箍率率与与箍箍筋筋强强度度的的乘乘积积的的增增大大而而提提高高，两者呈线性关系。两者呈线性关系。3.02.0ah=2.0f =30.4N/mm2cu03.01.02.001.04.05.0r rsvfyvVc/(bh0)(N/mm2)试试验验对对线线性性关关系系的的证证实实7.2.3影响受剪承载力的因素p （4 4）纵向钢筋的配筋率）纵向钢筋的配筋率r r n 增加纵筋配筋率可提高梁的受剪承载力，两者大致成线性关系。增加纵筋配筋率可提高梁的受剪承载力，两者大致成线性关系。n 这这是是因因为为纵纵筋筋能能抑抑制制斜斜裂裂缝缝的的开开展展和和延延伸伸，使使剪剪压压区区混混凝凝土土的的面面积积增增大大，从从而而提提高高剪剪压压区区混混凝凝土土承承受受的的剪剪力力；同同时时，纵纵筋筋数数量量增增大大，其其销销栓栓作用也随之增大。作用也随之增大。n 剪剪跨跨比比较较小小时时，纵纵筋筋影影响响明明显显；剪剪跨跨比比较较大大时时，纵纵筋筋的的影影响响程度减小程度减小。7.2.3影响受剪承载力的因素p（5 5）截面尺寸（尺寸效应）截面尺寸（尺寸效应）n梁梁高高度度很很大大时时，撕撕裂裂裂裂缝缝较较明明显显，销销栓栓作作用用大大大大降降低低，斜斜裂裂缝缝宽宽度度也也较较大大，骨骨料料咬咬合合作作用用削削弱弱，裂裂缝缝截截面面残残余余拉拉应应力力减减小小，裂裂缝缝截截面面的的剪剪应应力力传传递递能能力降低。力降低。n对有腹筋梁，其影响有所减小。对有腹筋梁，其影响有所减小。截面高度对受剪承载力的影响截面高度对受剪承载力的影响截面高度对受剪承载力的影响截面高度对受剪承载力的影响 7.2.3影响受剪承载力的因素p（6）截面形状）截面形状nT形形截截面面有有受受压压翼翼缘缘，增增加加了了剪剪压压区区的的面面积积，对对斜斜拉拉破破坏坏和和剪剪压压破破坏的受剪承载力可提高坏的受剪承载力可提高20%左右。左右。n但对斜压破坏的受剪承载力并没有提高。但对斜压破坏的受剪承载力并没有提高。7.2.3影响受剪承载力的因素p（7 7）加载方式和受力类型）加载方式和受力类型n间间接接加加载载，由由于于荷荷载载传传递递方方式式的的改改变变，即即荷荷载载通通过过横横梁梁上上部部拉拉应力向支座传递。应力向支座传递。n即使在计算剪跨比即使在计算剪跨比 较小时，也会产生斜拉破坏。较小时，也会产生斜拉破坏。7.2.3影响受剪承载力的因素p（7 7）加载方式和受力类型）加载方式和受力类型n集集中中荷荷载载作作用用下下的的简简支支梁梁，弯弯矩矩最最大大和和剪剪力力最最大大在在同同一一个个截截面面，破破坏坏多发生在该截面；多发生在该截面；n均均布布荷荷载载作作用用下下的的简简支支梁梁，弯弯矩矩最最大大和和剪剪力力最最大大并并不不在在同同一一个个截截面面，破坏往往发生在弯矩和剪力都较大的某个截面。破坏往往发生在弯矩和剪力都较大的某个截面。n两两种种作作用用方方式式下下的的简简支支梁梁，其其受受剪剪性性能能基基本本相相同同。但但均均布布荷荷载载作作用用下下的的简简支支梁梁，在在梁梁顶顶由由于于有有外外加加荷荷载载引引起起的的压压应应力力y的的约约束束，对对混混凝凝土土剪剪压压区区的的裂裂缝缝开开展展有有抑抑制制作作用用，承承载载力力往往往往比比集集中中荷荷载载作作用用下下的的简简支支梁高。梁高。n均布荷载作用下的均布荷载作用下的连续梁，其抗剪性能另外讨论。连续梁，其抗剪性能另外讨论。p 受剪承载力计算原则受剪承载力计算原则p 仅配箍筋梁斜截面受剪承载力仅配箍筋梁斜截面受剪承载力p 配有箍筋和弯起梁斜截面受剪承载力配有箍筋和弯起梁斜截面受剪承载力p 公式的适用范围公式的适用范围p 约束梁的受剪承载力约束梁的受剪承载力n 按按剪压破坏模式剪压破坏模式建立斜截面受剪承载力计算公式建立斜截面受剪承载力计算公式7.3.1 计算原则p 斜斜压压破破坏坏是是因因梁梁截截面面尺尺寸寸过过小小而而发发生生的的，故故可可以以用用控控制制梁梁截面尺寸截面尺寸不致过小加以防止；不致过小加以防止；p 斜斜拉拉破破坏坏则则是是由由于于梁梁内内配配置置的的腹腹筋筋数数量量过过少少而而引引起起的的，因因此此用用配配置置一一定定数数量量的的箍箍筋筋和和保保证证必必要要的的箍箍筋筋间间距距来来防防止止这这种种破破坏的发生；坏的发生；p 对于常见的对于常见的剪压破坏剪压破坏，通过，通过受剪承载力计算受剪承载力计算给予保证。给予保证。p 混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范的的受受剪剪承承载载力力计计算算公公式式就就是是依依据据剪剪压破坏特征建立的。压破坏特征建立的。n 按桁架模型推导的受剪承载力公式按桁架模型推导的受剪承载力公式q qzzcosq qa a fcVuVuq qzsVun 采用采用半理论半经验方法半理论半经验方法建立受剪承载力计算公式建立受剪承载力计算公式7.3.1 计算原则p 斜截面的受剪承载力的组成斜截面的受剪承载力的组成 Vu=Vc+Vsv+Vsb+Vd+Va DCCVdVuasva asa assbp 破破坏坏截截面面的的位位置置和和倾倾角角及及剪剪压压区区面面积积难难以以确确定定，剪剪压压区区混混凝凝土土的的剪剪力力涉涉及及到到混混凝凝土土复复合合受受力力强强度度；纵纵筋筋的的销销栓栓力力和和混混凝凝土土骨骨料料的的咬咬合合力又与诸多因素有关。力又与诸多因素有关。Vu=Vcs+VsbVcs=Vc+Vsvp为为简简化化计计算算，混混凝凝土土规规范范采采用用半半理理论论半半经经验验的的方方法法建建立受剪承载力计算公式：混凝土、销栓力、骨料咬合力合并。立受剪承载力计算公式：混凝土、销栓力、骨料咬合力合并。n 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Vcs7.3.2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力p Vcs/bh0与砼抗拉强度与砼抗拉强度ft和配箍和配箍 强度强度r rsvfsv之间为线性关系。之间为线性关系。相对名义剪应力相对名义剪应力 配箍系数配箍系数 0.02.01.51.02.02.53.0ft(N/mm2)Vc/(bh0)(N/mm2)l l=3,n=453.02.0ah=2.0f =30.4N/mm2cu03.01.02.001.04.05.0r rsvfyvVc/(bh0)(N/mm2)试试验验对对线线性性关关系系的的证证实实p 系系数数a acv，a asv与与荷荷载载形形式式和和截截面面形形状状等等因因素素有有关关。混混凝凝土土规规范范分分两两种种情情况况分分别别给给出出了了受受剪剪承载力计算公式。承载力计算公式。n 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Vcs7.3.2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力p 情况一情况一：矩形、：矩形、T形和形和I形截面形截面一般受弯构件一般受弯构件受剪承载力计算受剪承载力计算0.00.01.02.03.00.54.01.51.0理论与试验值的比较理论与试验值的比较n I形截面和形截面和T形截面梁的斜截面受形截面梁的斜截面受剪承载力计算与矩形截面梁采用相剪承载力计算与矩形截面梁采用相同的计算公式，但梁截面宽度取腹同的计算公式，但梁截面宽度取腹板宽度。板宽度。7.3.2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力超过最大配箍率，进入斜压破坏超过最大配箍率，进入斜压破坏超过最大配箍率，进入斜压破坏超过最大配箍率，进入斜压破坏小于最小配箍率，进入斜拉破坏小于最小配箍率，进入斜拉破坏小于最小配箍率，进入斜拉破坏小于最小配箍率，进入斜拉破坏说明：说明：n 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Vcs7.3.2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力p 情情况况二二：集集中中荷荷载载作作用用下下的的矩矩形形、T形形和和I形形截截面面独独立立梁梁斜斜截截面受剪承载力计算面受剪承载力计算。n 适用条件：多种荷载作用下，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪适用条件：多种荷载作用下，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪 力值占总剪力值的力值占总剪力值的75%以上时。以上时。l l3.0时，取时，取3.01.00.00.04.03.02.07.06.05.09.08.00.51.01.52.02.53.03.5简支梁简支梁,n=266连续梁、约束梁连续梁、约束梁,n=141fcu=14.4-92.9N/mm2l l集中荷载作用下无腹筋梁的相对受剪承载力集中荷载作用下无腹筋梁的相对受剪承载力n计算值与试验值比较计算值与试验值比较集中荷载作用下有腹筋梁的相对受剪承载力集中荷载作用下有腹筋梁的相对受剪承载力7.3.2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力n受剪承载力统一公式受剪承载力统一公式 当仅配置箍筋时，矩形、当仅配置箍筋时，矩形、T形和形和I形截面受弯构件的斜截面受形截面受弯构件的斜截面受剪承载力应按下式计算：剪承载力应按下式计算：截面混凝土受剪承载力系数截面混凝土受剪承载力系数 对于对于一般受弯构件一般受弯构件取取0.7；对对集中荷载作用下的独立梁集中荷载作用下的独立梁，取，取 7.3.2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力nb:矩形截面的宽度，矩形截面的宽度，T形截面或形截面或I形截面的形截面的腹板宽度腹板宽度 n式（式（6.3.5）适用于矩形、）适用于矩形、T形和形和I形截面的一般形截面的一般受弯构件受弯构件n式（式（6.3.6）适用于）适用于集中荷载作用下集中荷载作用下的矩形、的矩形、T形和形和I形截面形截面独独立梁立梁 n对于相同截面的梁，对于相同截面的梁，承受集中荷载作用时承受集中荷载作用时的斜截面受剪承载的斜截面受剪承载力比承受均布荷载时的低。（弯矩最大与剪力最大发生在同力比承受均布荷载时的低。（弯矩最大与剪力最大发生在同一截面）一截面）n不代表极限抗剪强度，也不是试验结果的统计平均值，而是不代表极限抗剪强度，也不是试验结果的统计平均值，而是破坏强度的偏下限值破坏强度的偏下限值。n第一项可理解为第一项可理解为无腹筋梁的受剪承载力无腹筋梁的受剪承载力，但第二项，但第二项不能理解不能理解为箍筋的受剪承载力为箍筋的受剪承载力，它是配箍筋后受剪承载力的提高值。，它是配箍筋后受剪承载力的提高值。7.3.2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力7.3.3 配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力Vua assAsvAsb弯起钢筋的抗拉强度设计值；弯起钢筋的抗拉强度设计值；配置在同一弯起平面内配置在同一弯起平面内的弯起钢筋的截面面积的弯起钢筋的截面面积弯起钢筋与梁纵轴的夹角，一般取弯起钢筋与梁纵轴的夹角，一般取 45；当梁截面较高时，可取；当梁截面较高时，可取 60；应力不均匀折减系数。应力不均匀折减系数。n 弯起钢筋的受剪承载力弯起钢筋的受剪承载力n 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n 公式的上限公式的上限截面尺寸限制条件截面尺寸限制条件7.3.4 公式的适用范围n 取取斜斜压压破破坏坏作作为为受受剪剪承承载载力力的的 上限。上限。n n 斜斜压压破破坏坏取取决决于于混混凝凝土土的的抗抗压强度和截面尺寸。压强度和截面尺寸。n 防防止止斜斜压压破破坏坏的的截截面面限限制制条条件：件：p 当当 4.0时，属于一般的梁，应满时，属于一般的梁，应满足足 p 当当 6.0时，属于薄腹梁，应满足时，属于薄腹梁，应满足 p 当当4.0 6.0时，属薄腹梁，应满时，属薄腹梁，应满足足 bhwhwhwn 公式的公式的下下限限构造配箍条件构造配箍条件7.3.4 公式的适用范围n 如如果果梁梁内内箍箍筋筋配配置置过过少少，斜斜裂裂缝缝一一出出现现，箍箍筋筋应应力力会会立立即即达达到到屈屈服服强强度度甚甚至至被被拉拉断断，导导致致突突然然发发生生的的斜斜拉拉破破坏坏。为为了了避避免免这这类类破破坏坏，混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范规规定定了箍筋的最小配筋率，即了箍筋的最小配筋率，即p 当满足下列要求时，箍筋的构造要求当满足下列要求时，箍筋的构造要求n 箍筋的构造要求箍筋的构造要求7.3.4 公式的适用范围梁截面高度梁截面高度h最最 大大 间间 距距最最 小小 直直 径径V0.7ft bh0V0.7ft bh0150h3001502006300h5002003006500h8002503506h8003004008p 当不满当不满足上式足上式时，除应按计算配箍外，还应满足时，除应按计算配箍外，还应满足上表上表的要求和的要求和最小配箍最小配箍率率的要求的要求 p 受力特点受力特点n 有正负两个方向的弯矩并存在一个反弯点有正负两个方向的弯矩并存在一个反弯点n 受剪承载力降低受剪承载力降低p 影响受剪承载力的主要参数影响受剪承载力的主要参数n 弯矩比弯矩比z z=|M-|/|M+|7.3.5 连续梁、框架梁和外伸梁的斜截面受剪承载力粘结裂缝粘结裂缝斜裂缝斜裂缝a负弯矩区负弯矩区理论反弯点理论反弯点DcDs正弯矩区正弯矩区TMT1T2Dcp 受剪承载力降低的原因受剪承载力降低的原因n 内力重分布内力重分布n 砼砼受压区高度减小，压应力受压区高度减小，压应力与与剪应力增剪应力增大大p 砼规范砼规范的计算方法的计算方法n 集中荷载作用下集中荷载作用下n 均布荷载作用下均布荷载作用下约束梁的受剪承载力n计算剪跨比的数值大于广义剪跨比的数值计算剪跨比的数值大于广义剪跨比的数值n混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定，对于以承受集中荷载为主的规定，对于以承受集中荷载为主的矩形、矩形、T形和形和I形截面连续梁，仍用式（形截面连续梁，仍用式（6.3.6）进行受剪承载）进行受剪承载力计算，但剪跨比用计算剪跨比（力计算，但剪跨比用计算剪跨比（=a/h0）。p 厚板定义厚板定义n 受受在在高高层层建建筑筑中中，基基础础底底板板和和转转换换层层板板的的厚厚度度有有时时达达13m甚甚至至更更大大，水工、港工中的某些底板达水工、港工中的某些底板达78m厚，此类板称为厚板。厚，此类板称为厚板。7.3.6 板类构件的受剪承载力p 厚板受剪的特点厚板受剪的特点n 由于板类构件难于配置箍筋，所以这属于不配箍筋和弯起钢筋的无腹由于板类构件难于配置箍筋，所以这属于不配箍筋和弯起钢筋的无腹筋板类构件的斜截面受剪承载力问题。筋板类构件的斜截面受剪承载力问题。n 计算厚板的受剪承载力时，应考虑尺寸效应的影响。计算厚板的受剪承载力时，应考虑尺寸效应的影响。p 受剪承载力计算方法受剪承载力计算方法截面高度影响系数，截面高度影响系数，当当h02000mm时，取时，取h0=2000mm。p 计算截面的确定计算截面的确定p 设计计算设计计算p 算例算例7.4.1 计算截面的确定n 计算截面的确定计算截面的确定2-23-31-12-21-1支座边缘处的截面支座边缘处的截面受拉区弯起钢筋受拉区弯起钢筋弯起点处的截面弯起点处的截面箍筋截面面积或间距改变处箍筋截面面积或间距改变处腹板宽度改变处的截面。腹板宽度改变处的截面。n 剪力计算值的取法剪力计算值的取法V1V2V3V1V27.4.1 计算截面的确定n 截面设计的步骤截面设计的步骤求内力，绘制剪力图求内力，绘制剪力图验算是否满足截面限制条件验算是否满足截面限制条件验算是否按计算配腹筋验算是否按计算配腹筋计算腹筋计算腹筋已知已知:截面尺寸和材料强度截面尺寸和材料强度等，求箍筋和弯起钢筋。等，求箍筋和弯起钢筋。否否按构造和最小按构造和最小配箍率配筋配箍率配筋是是7.4.1 计算截面的确定n 截面校核的步骤截面校核的步骤将有关数据代入公式，直接将有关数据代入公式，直接求解即可。求解即可。已知已知:截面尺寸和材料强度及箍截面尺寸和材料强度及箍筋和弯起钢筋，求承载力。筋和弯起钢筋，求承载力。p 抵抗弯矩图抵抗弯矩图p 纵筋的弯起纵筋的弯起p 纵筋的截断纵筋的截断 问题的提出n 问题的提出问题的提出JCfy AsvCJVfy(As-Asb)fy Asbz zsvz zz zsbp 斜截面上所有力对受压区合力点取矩斜截面上所有力对受压区合力点取矩p 斜截面斜截面末端末端CC上的正截面上的正截面p 斜截面斜截面JC和正截面和正截面CC所承受的外弯所承受的外弯矩均等于矩均等于Mcp 按按Mmax配置的钢筋配置的钢筋As沿梁既不弯起也沿梁既不弯起也不截断，则必满足斜截面抗弯要求。不截断，则必满足斜截面抗弯要求。p 纵筋弯起或截断时纵筋弯起或截断时,斜截面受弯承载斜截面受弯承载力可能小于正截面受弯承载力。力可能小于正截面受弯承载力。p 因因此此，在在纵纵筋筋有有弯弯起起或或截截断断的的梁梁中中，必须考虑斜截面的受弯承载力问题。必须考虑斜截面的受弯承载力问题。McMmax7.5.1 抵抗弯矩图n 抵抗弯矩图抵抗弯矩图又称又称材料图材料图，它是按梁实际配置的纵向受力钢筋，它是按梁实际配置的纵向受力钢筋所确定的各正截面所能抵抗的弯矩图形。所确定的各正截面所能抵抗的弯矩图形。acbdABn 纵向受力钢筋沿梁长不变化时的抵抗弯矩图纵向受力钢筋沿梁长不变化时的抵抗弯矩图 p 跨中最大弯矩计算，跨中最大弯矩计算，需配纵筋需配纵筋2C C25+2C C22Mmax 1C C25 1C C22 1C C25 1C C221 12 23 34 4p 如如果果全全部部纵纵筋筋沿沿梁梁长长直直通通，并并在在支支座座处处有有足足够够锚锚固固长长度度时时，则则沿沿梁梁全全长长各各个个正正截截面面抵抵抗抗弯弯矩矩的的能能力力相相等等，因因而而梁梁抵抵抗抗弯弯矩矩图图为为矩形矩形abcdp 充分利用点充分利用点p 理理论论截断点截断点7.5.1 抵抗弯矩图acbdABn 纵筋弯起时的抵抗弯矩图纵筋弯起时的抵抗弯矩图 1C C25 1C C22 1C C25 1C C22p 在简支梁设计中，在简支梁设计中，一般不宜在跨中截面一般不宜在跨中截面将纵筋截断，而是在将纵筋截断，而是在支座附近将纵筋弯起支座附近将纵筋弯起抗剪。抗剪。p由于在弯起过程中，