钢筋混凝土轴心受力构件一.pptx

本章主要内容本章主要内容v受弯构件的受力特点及破坏特征；受弯构件的受力特点及破坏特征；v 受弯构件正截面承载力设计计算；受弯构件正截面承载力设计计算；v受弯构件的正截面受弯承载力计算；受弯构件的正截面受弯承载力计算；v受弯构件斜截面的承载力设计计算；受弯构件斜截面的承载力设计计算；v受弯构件的挠度和裂缝计算。受弯构件的挠度和裂缝计算。结构中常用的梁、板是典型的结构中常用的梁、板是典型的受弯构件；受弯构件；梁的截面形式常见的有：梁的截面形式常见的有：矩形、矩形、T形、工形、形、工形、形；形；板的截面形式常见的有：板的截面形式常见的有：形（槽型）板、空心板、矩形板；形（槽型）板、空心板、矩形板；5.1 5.1 钢筋混凝土受弯构件的一般构造要求钢筋混凝土受弯构件的一般构造要求 混混凝凝土土梁梁的的截截面面高高度度h一一般般要要大大于于宽宽度度b，矩矩形形截截面面梁梁h/b通通常常为为23.5；T形形截截面面梁梁，h/b通通常常为为2.54。考考虑虑到到施施工工方方便便和和结结构构整整体体性性要要求求，工工程程中中采采用用预制和现浇结合的方法，预制和现浇结合的方法，形成叠合梁和叠合板形成叠合梁和叠合板一、板的构造要求：一、板的构造要求：混凝土保护层厚度一般不小于混凝土保护层厚度一般不小于15mm和钢筋直径和钢筋直径d；钢筋直径通常为钢筋直径通常为610mm，级钢筋（级钢筋（HPB235）；）；板厚度较大时，钢筋直径可用板厚度较大时，钢筋直径可用1418mm，级钢筋；级钢筋；受力钢筋间距一般在受力钢筋间距一般在70200mm之间；之间；垂垂直直于于受受力力钢钢筋筋的的方方向向应应布布置置分分布布钢钢筋筋，以以便便将将荷荷载载均均匀匀地地传传递递给给受受力力钢钢筋筋，并并便便于于在在施施工工中中固固定定受受力力钢钢筋筋的的位位置置，同时也可抵抗温度和收缩等产生的应力。同时也可抵抗温度和收缩等产生的应力。一、板的构造要求：一、板的构造要求：二、梁的构造要求：二、梁的构造要求：d=1032mm(常用常用)h0=h-as单排单排 a=35mm双排双排 a=5560mm为为保保证证RC结结构构的的耐耐久久性性、防防火火性性以以及及钢钢筋筋与与混混凝凝土土的的粘粘结结性性能能，钢钢筋筋的的混混凝凝土土保保护护层层厚厚度度一一般般不不小小于于 25mm；为为保保证证混混凝凝土土浇浇注注的的密密实实性性，梁梁底底部部钢钢筋筋的的净净距距不不小小于于25mm及及钢钢筋筋直直径径d，梁梁上上部部钢钢筋筋的的净净距距不不小小于于 30mm及及1.5 d；梁底部纵向受力钢筋不少于梁底部纵向受力钢筋不少于2根，直根，直径常用径常用1032mm。钢筋数量较多时，。钢筋数量较多时，可多排配置，也可以采用并筋配置可多排配置，也可以采用并筋配置方式；方式；二、梁的构造要求：二、梁的构造要求：为为保保证证RC结结构构的的耐耐久久性性、防防火火性性以以及及钢钢筋筋与与混混凝凝土土的的粘粘结结性性能能，钢钢筋筋的的混混凝凝土土保保护护层层厚厚度度一一般般不不小小于于 25mm；为为保保证证混混凝凝土土浇浇注注的的密密实实性性，梁梁底底部部钢钢筋筋的的净净距距不不小小于于25mm及及钢钢筋筋直直径径d，梁梁上上部部钢钢筋筋的的净净距距不不小小于于 30mm及及1.5 d；梁底部纵向受力钢筋一般不少于梁底部纵向受力钢筋一般不少于2根，根，直径常用直径常用1032mm。钢筋数量较多。钢筋数量较多时，可多排配置，也可以采用并筋时，可多排配置，也可以采用并筋配置方式；配置方式；二、梁的构造要求：二、梁的构造要求：d=1032mm(常用常用)h0=h-as单排单排 a=35mm双排双排 a=5560mm 梁上部无受压钢筋时，需配置梁上部无受压钢筋时，需配置2根根架架立筋立筋，以便与箍筋和梁底部纵筋形，以便与箍筋和梁底部纵筋形成钢筋骨架，直径一般不小于成钢筋骨架，直径一般不小于10mm；梁高度梁高度h500mm时，要求在梁两侧时，要求在梁两侧沿高度每隔沿高度每隔250设置一根设置一根纵向构造钢纵向构造钢筋筋，以减小梁腹部的裂缝宽度，直，以减小梁腹部的裂缝宽度，直径径10mm；为固定架立筋和纵向受力筋，也为为固定架立筋和纵向受力筋，也为了承受梁中剪力作用，在梁中还需了承受梁中剪力作用，在梁中还需设置设置箍筋箍筋，直径，直径6mm。d=1032mm(常用常用)h0=h-as单排单排 a=35mm双排双排 a=5560mm 为统一模板尺寸、便于施工，通为统一模板尺寸、便于施工，通常采用：常采用：梁宽度梁宽度b=120、150、180、200、220、250、300、350、(mm)梁高度梁高度h=250、300、750、800、900、(mm)。5.25.2梁的受弯性能试验研究梁的受弯性能试验研究habAsh0 xncyf平截面假定平截面假定h0：有效截面高度：有效截面高度yhabAsh0 xncsf0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 M/Mu 对于配筋合适的对于配筋合适的RC梁，破坏阶段（梁，破坏阶段（III）承载力基本保持不变，）承载力基本保持不变，变形可以持续很长，表明在完全破坏以前具有很好的变形能力，变形可以持续很长，表明在完全破坏以前具有很好的变形能力，有明显的预兆，这种破坏称为有明显的预兆，这种破坏称为“延性破坏延性破坏”a状态：计算状态：计算Mcr的依据的依据a状态：计算状态：计算Mcr的依据的依据阶段：计算裂缝、刚度的依据阶段：计算裂缝、刚度的依据a状态：计算状态：计算Mcr的依据的依据阶段：计算裂缝、刚度的依据阶段：计算裂缝、刚度的依据a状态：计算状态：计算My的依据的依据a状态：计算状态：计算Mu的依据的依据a状态：计算状态：计算Mcr的依据的依据阶段：计算裂缝、刚度的依据阶段：计算裂缝、刚度的依据a状态：计算状态：计算My的依据的依据e ecu=0.003 0.005，超过该，超过该应变值，压区混凝土即开应变值，压区混凝土即开始压坏，梁达到极限承载始压坏，梁达到极限承载力。力。该应变值的计算极限该应变值的计算极限弯矩弯矩Mu的标志。的标志。对各阶段和各特征点进行详细的截面应力 应变分析：应变图应力图yMyfyAsIIaMsAsIIsAsMIc maxMufyAs=TCxfIIIaMfyAsIIIsAst maxMcrIaftkZ受力特点：受力特点：（适筋梁）（适筋梁）破坏特征破坏特征：受受拉拉钢钢筋筋先先屈屈服服，然然后后受受压压区区混混凝凝土土压压坏坏，中中间间有有一一个个较较长长的的破破坏坏过过程程，有有明明显显预预兆兆，“塑性破坏塑性破坏”，破坏前可吸收较大的应变能。，破坏前可吸收较大的应变能。配筋率的影响配筋率的影响钢筋混凝土构件是由钢筋和混凝土两种材料，随着钢筋混凝土构件是由钢筋和混凝土两种材料，随着它们的配比变化，将对其受力性能和破坏形态有很它们的配比变化，将对其受力性能和破坏形态有很大影响。大影响。配筋率配筋率h0haAsb配筋率配筋率r r 增大增大屈服弯矩屈服弯矩My增大增大屈服时，屈服时，xn增加增加,e ec也相应也相应增大增大CT=fyAsxncMyMu，e ec e ecu的过程缩的过程缩短短第第阶段的变形能力减小阶段的变形能力减小当当r r=r rb时，时，My=Mu“a状态状态”与与“a状态状态”重合重合钢筋屈服与压区混凝土的压坏钢筋屈服与压区混凝土的压坏同同时达到时达到，无第无第阶段阶段，梁在梁在My后基本没有变形能力。后基本没有变形能力。界限配筋率界限配筋率r rb此时的破坏状态称为界限破坏此时的破坏状态称为界限破坏界限破坏界限破坏 界限配筋率界限配筋率r rb如果如果r r r r b，则在钢筋，则在钢筋没有达到屈服前，压区没有达到屈服前，压区混凝土就会压坏，表现混凝土就会压坏，表现为没有明显预兆的混凝为没有明显预兆的混凝土受压脆性破坏的特征。土受压脆性破坏的特征。这种梁称为这种梁称为“超筋梁超筋梁”。MyMu0 MMuMyMy=MuMyMu0 MMuMyMy=Mu超筋梁的承载力超筋梁的承载力Mu取决取决于混凝土的压坏，与钢于混凝土的压坏，与钢筋强度无关，比筋强度无关，比界限弯界限弯矩矩仅有很少提高，且钢仅有很少提高，且钢筋受拉强度未得到充分筋受拉强度未得到充分发挥，破坏又没有明显发挥，破坏又没有明显的预兆。因此，在工程的预兆。因此，在工程中应避免采用。中应避免采用。界限破坏界限破坏 界限配筋率界限配筋率r rb 另一方面，由于梁在开裂时受拉区混凝土的拉力释放，使钢筋另一方面，由于梁在开裂时受拉区混凝土的拉力释放，使钢筋应力有一突然增量应力有一突然增量D Ds ss。与轴心受拉构件类似，与轴心受拉构件类似，D Ds ss 随配筋率的减小而增大。随配筋率的减小而增大。当配筋率小于一定值时，钢筋就会在梁开裂瞬间达到屈服强度，当配筋率小于一定值时，钢筋就会在梁开裂瞬间达到屈服强度，即即“a状态状态”与与“a状态状态”重合，无第重合，无第阶段受力过程。阶段受力过程。此时的配筋率称为此时的配筋率称为最小配筋率最小配筋率r rmin 这种破坏取决于混凝土的抗拉强度，混凝土的受压强度未得到这种破坏取决于混凝土的抗拉强度，混凝土的受压强度未得到充分发挥，极限弯矩很小充分发挥，极限弯矩很小。当当r r M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计算步骤：计算步骤：1.验算配筋率验算配筋率2.计算计算材料选用材料选用：适筋梁的适筋梁的Mu主要取决于主要取决于fyAs，因此因此RC受弯构件受弯构件的的 fc 不宜较高。不宜较高。现浇梁板：常用现浇梁板：常用C15C25级混凝土级混凝土 预制梁板：常用预制梁板：常用C20C30级混凝土级混凝土 另一方面，另一方面，RC受弯构件是带裂缝工作的，由于裂缝宽度受弯构件是带裂缝工作的，由于裂缝宽度和挠度变形的限制，高强钢筋的强度也不能得到充分利用。和挠度变形的限制，高强钢筋的强度也不能得到充分利用。梁常用梁常用级钢筋，板常用级钢筋，板常用级钢筋。级钢筋。截面尺寸确定截面尺寸确定 截面应具有一定刚度，满足正常使用阶段的验算能满截面应具有一定刚度，满足正常使用阶段的验算能满足挠度变形的要求。足挠度变形的要求。根据工程经验，根据工程经验，一般常按高跨比一般常按高跨比h/L来估计截面高度来估计截面高度 简支梁可取简支梁可取h=(1/10 1/16)L，b=(1/21/3)h 估计估计 简支板可取简支板可取h=(1/30 1/35)L 但截面尺寸的选择范围仍较大，为此需从经济角度但截面尺寸的选择范围仍较大，为此需从经济角度进一步分析。进一步分析。例题例题随堂练习随堂练习练习练习1