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1、混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 第5章 受弯构件斜截面承载力计算 了解斜截面破坏斜裂缝的形成、发展。 了解无腹筋梁的受剪性能、剪跨比、三种剪 切破坏形态、受剪承载力计算。 掌握建筑工程受弯构件斜截面承载力有腹筋 梁的受剪性能、剪跨比、破坏形态、受剪承载 力计算、计算公式的适用条件。 掌握斜截面抗剪的构造要求，了解材料抵抗 弯矩图。 本章要点 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 受弯构件的斜截面承载力试 验也采用集中荷载作用下的简 支梁进行。受弯构件在荷载作 用下，同时产生弯矩和剪力。
2、 纯弯段剪弯段剪弯段 pp 5.1 概 述 在纯弯矩区段，构件产生垂直 裂缝，造成正截面受弯破坏， 而在剪弯区段，在剪力和弯矩 的共同作用下，则会产生斜向裂 缝，造成斜截面受剪破坏。这种 破坏发生突然，无明显预兆，属 脆性破坏。 所以，工程中不仅要对正截面 ，而且还要对斜截面进行承载力 计算。设计原则：“强剪弱弯” 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 主拉应力迹线 主压应力迹线 1.开裂前梁内的应力分布 cp 45 o tp tp cp 45 o tp
3、 cp 45 o 5.2 斜裂缝的形成 Formation of Diagonal Cracks 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 弯剪斜裂缝 2.裂缝分类 腹剪斜裂缝 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 1、斜裂缝出现前，梁中剪力由 全截面混凝土承担。 2、斜裂缝出现后，剪力一部分 由梁上部混凝土Vc承担，并由 上部混凝土拱传递到支座； 另一部分通过斜裂缝间的骨 料咬合力Va以及纵向钢筋的销 拴作用Vd传到支座。因此，剪 力传递主要由三部分组成： V=Vc+Vay+Vd 3、随荷载的
4、增加，会有一条斜 裂缝形成临界斜裂缝。最后顶 部混凝土（剪压区）在压力和 剪力的共同作用下发生破坏。 临界斜裂缝 剪压区 Vc Va Vd 5.3 无腹筋梁的受剪性能 5.3.1斜裂缝出现后梁中受力状态的变化 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 斜裂缝出现后， 剪压区面 积的减小使受压区混凝土剪 力增大。 斜裂缝出现前，支座附近截面 a-a的钢筋应力ss与Ma成正比。 斜裂缝出现后，截面a-a 处ss 取决于临界斜裂缝顶点截面b-b 处的Mb，即与Mb成正比。 因此，斜裂缝出现使支座附近 的ss与跨中截面的ss相近，这对 纵筋的锚固提出更高
5、要求。 同时，销栓作用Vd使纵筋周 围的混凝土产生撕裂裂缝，削弱 混凝土对纵筋的锚固作用。 梁由原来的梁传力机制变 成拉杆拱传力机制 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 拉杆拱 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 对集中荷载简支梁 h0 a 在剪弯区段 为第一个集中荷载的作用点 到支座的距离 a 与截面有效高度 h0 的比值。 剪跨 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 剪跨比很小，拱作用很大。 荷载主要通过拱作用传递到支 座。 主压应
6、力的方向沿支座与荷 载作用点的连线。 最后拱上混凝土在斜向压应 力的作用下受压破坏。 斜压传力机构，取决于混凝 土的抗压强度，脆性破坏。 P f 斜压破坏 diagonal compression failure 斜压破坏 产生条件 3 破坏特点 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 最后，拱顶处混凝土在剪应力和 压应力的共同作用下，达到混凝土 的复合受力下的强度而破坏。 部分拱作用，部分斜拉传递，取 决于混凝土的复合应力下（剪压） 的强度。 剪跨比较小，有一定拱作用 斜裂缝出现后，部分荷载通 过拱作用传递到支座，承载力 没有很快丧失，荷载可
7、以继续 增加，并出现其它斜裂缝。 P f 剪压破坏 shear compression failure 剪压破坏 产生条件 1.53 破坏特点 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 无腹筋梁的受剪破坏都是脆 性破坏！ 斜拉破坏为受拉脆性破坏 ，脆性性质最显著，承载力 最低； 斜压破坏为受压脆性破坏 ，承载力最大； 剪压破坏界于受拉和受压 脆性破坏之间。 不同破坏形态的原因主要 是由于传力路径的变化引起 应力状态的不同而产生的。 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 影响受剪承载力的因素很多，
8、很难综合考虑，而且受剪破坏 都是脆性的。 规范根据大量的试验结果，取具有一定可靠度（95%） 的偏下限经验公式来计算受剪承载力。 矩形、T形和工形截面的一般受弯构件 Vc=0.7bh ftbh0 bh为截面尺寸效应影响系数，当h0 1500mm时，取bh =0.85。 上式相当于受均布荷载作用的不同l0/h的简支梁、连续梁试验 结果的偏下限，接近斜裂缝开裂荷载，因此当剪力设计值小于 该值时，不会产生受剪破坏，同时在使用荷载下一般不会出现 斜裂缝。 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 集中荷载作用下的独立梁 对于不与楼板整浇的独立梁，在集中荷
9、载下，或同时作 用多种荷载，其中集中荷载在支座截面产生的剪力占总剪力 的75%以上时， 当剪跨比l 3.0，取l =3.0，且支座 到计算截面之间均应配置箍筋。 无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的，其应用范围有严格的 限制。规范仅对h150的小梁（如过梁、檩条）可采用 无腹筋。 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 需要说明的是： 以上无腹筋梁受剪承载力计算公式仅有理论上的意义。 实际无腹筋梁不允许采用 规范6.3.3不仅给出不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类构
10、件的受剪承载力计算公式 VVc=0.7bh ftbh0 当h0小于800mm时取h0=800mm 当h02000mm时取h0=2000mm 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 裂缝出现前：荷载小，腹筋 应力小，其受力性能与无腹筋 梁相近。 工程中，为了提高混凝土 梁的抗剪能力，防止斜截面破 坏，一般梁中都配置有腹筋， （箍筋和弯起钢筋）。与无腹 筋梁相比，有腹筋梁斜截面的 受力性能和破坏形态有相似之 处，也有许多不同的特点。 裂缝出现后：与斜裂缝相交 的腹筋应力显著增大，直接承 担部分剪力。同时限制斜裂缝 开展和延伸，增大剪压区面积 ，提高
11、剪压区抗剪能力和骨料 咬合力，防止劈裂裂缝发展， 提高销拴作用。 5.3.3 有腹筋梁的受剪性能 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 斜裂缝出现后，梁的剪力 传递机构由原来无腹筋梁的 拉杆拱传递机构转变为桁架 与拱的复合传递机构。 斜裂缝间齿状体混凝土有如 斜压腹杆； 箍筋的作用有如竖向拉杆； 临界斜裂缝上部及受压区混 凝土相当于受压弦杆； 纵筋相当于下弦拉杆； 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 土传递受压的作用； 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），因此，腹筋 将使梁的受剪承载力有较大
12、提高。 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 如前所述，腹筋虽不能防止裂缝出现，但却能延缓和限制裂 缝的开展和延伸。因此，腹筋的配置数量对梁的斜截面破坏形 态和受剪承载力有很大的影响。将无腹筋梁和配有箍筋的梁试 验比较，有如下结果： 由于有很多的影响因素，目前，国内外尚无统一的、被普遍 认可的、能适用于各种情况的抗剪计算理论和破坏模式。 剪跨比 配箍率 l1 1 l 3 无腹筋斜压破坏剪压破坏斜拉破坏 r sv很小斜压破坏剪压破坏斜拉破坏 r sv适量斜压破坏 剪压破坏剪压破坏 rsv很大 斜压破坏斜压破坏斜压破坏 剪跨比 配箍率 l1 1
13、l 3 无腹筋斜压破坏剪压破坏斜拉破坏 r sv很小斜压破坏剪压破坏斜拉破坏 r sv适量斜压破坏 剪压破坏剪压破坏 rsv很大 斜压破坏斜压破坏斜压破坏 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 目前，所设定的斜截面破坏机理和提出的计算理论，主要有： 拉杆拱模型、平面比拟桁架模型、变角桁架模型、拱 -梳状齿 模型、极限平衡理论等。各种理论计算结果不尽相同，某些模 型过于复杂，无法在实际设计中应用。 由于剪切破坏问题的复杂性，规范采用的斜截面承载力计算公 式是在大量试验的基础上，依据极限平衡理论，采用理论与经 验相结合的方法建立起来的。其基本上保
14、证了构件必需的截面 尺寸和必需的配筋用梁，公式形式简单，设计计算方便。 公式假定，有腹筋构件的受剪承载力由以下几部分组成： 混凝土承担的剪力；箍筋承担的剪力；弯起钢筋承担的剪力； 预应力增加的承载力；轴向压力（或拉力）增加（或减少）的 承载力。 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 剪跨比 l 试验表明：对集中荷载 作用下的无腹筋梁， l 的 影响非常大。 影响荷载传递机构，从 而直接影响到梁中的应力 状态 剪跨比l 大，荷载主要 依靠拉应力传递到支座 剪跨比l 小，荷载主要 依靠压应力传递到支座 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载
15、力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 剪切破坏是由于混凝土达到复合应力（剪压）状态下强度而 发生的。所以混凝土强度对受剪承载力有很大的影响，随l 的 不同而变化。 l 小，梁受剪承载力取决于混凝土的抗压强度，而fc与fcu差不 多成比例增长，梁的受剪承载力随混凝土的强度提高而提高； l 大，梁的受剪承载力不随混凝土的强度提高成比例增大，因 为，斜拉破坏承载力取决于ft， ft与fcu不成比例增长 。 另外，试验表明 ，随着混凝土强度 的提高，Vu与 ft 近 似成正比。 混凝土强度 5 0 100 150 200 250 300 020406080100120 =1.0 =1.5 =2.0 =2.5 =3.0 fcu V 混凝土结构设计原理第5章 受弯构件斜截面承载力计算 TY 2013 昆明理工大学建工学院 纵筋配筋率 试验表明：梁的受剪承载力随纵筋的配筋率 s提高而增大， l 小时，影响较大， l 大时，影响较小。 纵筋配筋率s 越大，剪压区面积较大，提高混凝土承受的 剪力； s 大，还使纵筋的销栓作用也增加； 增大纵筋面积还可限制斜裂缝的开展，增加斜裂缝间的骨料 咬合力作用。 截面形状 T形截面有受压翼缘，增加了剪压区的面积，对斜拉破坏和 剪压破坏的受剪承载力有提高（约20%），但对斜压破坏的受 剪承载力并没有提高。 混凝土结构设计原
