受弯构件斜截面承载力计算10.

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1、 建筑结构建筑结构混凝土结构部分混凝土结构部分 第第 五五 章章 受弯构件斜截面承载力受弯构件斜截面承载力 课件制作：李 松 1 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 主要内容：主要内容： 受弯构件受剪性能的试验研究 斜截面受剪承载力计算 构造要求 重点：重点： 受弯构件受剪性能的试验研究 斜截面受剪承载力计算 2 5.1 受弯构件剪弯段的受力特点 在受弯构件的支座附近区段，不仅有弯矩作用，同时 还有较大的剪力作用，该区段称为剪弯段或剪跨(the shear span)。在剪力和弯矩的共同作用下，剪弯段内的 主拉应力将使构件在支座附近的剪弯段内出现斜裂缝;斜 裂缝的发展最终可能导致

2、斜截面破坏。与正截面破坏相比 ，斜截面破坏普遍具有脆性性质。 为了防止斜截面破坏的发生，应当使构件具有合理的截面尺寸 和合理的配筋构造,并在梁中配置必要的箍筋(板由于所受剪力很 小，一般靠混凝土即足以抵抗，故一般不需要在板内配置箍筋)。 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 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 3 4.5.1 无腹筋 梁 为了更清楚地了解剪弯段的受力性能，往往 对不配箍筋的梁进行单独研究，这种梁称为无腹 筋梁(beams without web reinforcement)。 试验采用矩形截面简支梁，并施加对称的 集中荷载。显然，在这种情况下(忽略

3、梁的自重) ，剪弯段内的剪力均匀分布，而弯矩图为斜直 线 。 1.无腹筋梁在集中荷载作用下受力特点 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 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 4 1 无腹筋简支梁的受剪性能 斜裂缝形成以前的应力状态 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 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 斜裂缝出现前的应力状态 当施加的荷载较小时，剪弯段内处于弹性工作阶段，尚未出现裂缝， 因此可以用材料力学的分析方法分析梁内各截面的应力状态，并可画 出在荷载作用下的主应力迹线 5 2)斜裂缝出 现 由于混凝土的抗拉强度很低，因此随着荷

4、载的增加，当主拉应力 值超过混凝土复合受力下的抗拉强度时，将首先在达到该强度的部位 产生裂缝，其裂缝走向与主拉应力的方问垂直，故剪弯段的裂缝是斜 裂缝。在通常情况下，斜裂缝往往是由梁底的弯曲裂缝发展而成的， 称为弯剪型斜裂缝。当梁的腹板很薄或集中荷载至支座的距离很小时 ，斜裂缝可能首先在梁腹部出现，称为腹剪型斜裂缝。 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 2斜裂缝形成以后 斜裂缝出现后的应力状态 斜截面上的抗力 剪压面上的压力和剪 力； 斜截面相对错动产生 的骨料咬合力； 纵向钢筋的销栓剪力 ； 纵向钢筋的拉力。 应力状态的变化

5、 剪压区的应力， 增大； 纵向钢筋的拉力突然 增大。 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 7 荷载继续增加后，斜裂缝条数增多和裂缝宽度变大，斜裂 缝中的一条发展成为主要斜裂缝，称为临界斜裂缝，此时 无腹筋梁的荷载绝大部分将由所形成的“拉杆拱”承担 混凝土拱体的破坏导致构件丧失承载能力。由于拱体 的破坏位置和破坏原因不同,破坏形态也不同。 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 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 8 剪跨比（Shear span ratio） 通常把集中荷载至支座间的距离a称为剪跨，它与截面有效高度h0之比称为 剪跨比 =a/h0

6、对矩形截面梁，任一截面的正应力和剪应力可表示为 则： 定义： 广义剪跨比 ： 反映了梁截面上正应力与剪应力（或弯矩M与V） 的相对大小，影响梁的剪 切破坏形态。 较大，说明（或M）较大 截面容易被拉坏； 较小，说明（或V）较大 截面容易被压坏。 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 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 3)斜截面受剪破坏的主 要形态 9 5 5. 2 . 2 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 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 斜拉破坏 剪压压破坏 斜压压破坏 当剪跨比较大(3)时，或箍筋配 置不足时出现。特点是斜

7、裂缝一 出现梁即破坏。 当剪跨比较小(1)时，或箍筋配 置过多时易出现。此破坏系由梁 中主压应力所致。 当剪跨比一般(1 3)，斜裂缝一旦出现，便迅速向集中荷载作 用点延伸，并很快形成临界斜裂缝,梁随即破坏。整个破坏过程急速而突 然，破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载相当接近，破坏前梁的变形很小，并 且往往只有一条斜裂缝。这种破坏是拱体混凝土被拉坏,破坏具有明显的 脆性。 剪压 破坏 当剪跨比适中(一般13)时斜裂缝中的某一条发展成为临界斜裂缝后,荷 载的增加使临界斜裂缝向荷载作用点缓慢发展，导致混凝土剪压区高度的 不断减小，最后在剪应力和压应力的共同作用下，剪压区混凝土被压碎(拱 顶破坏)，梁发生

8、破坏，丧失承载能力。这种破坏有一定的预兆，破坏荷载 较出现斜裂缝时的荷载为高。但与适筋梁的正截面破坏相比，剪压破坏仍 属于脆性破坏。破坏时纵向钢筋拉应力往往低于其屈服强度。 斜压 破坏 这种破坏发生在剪跨比很小(一般1)或腹板宽度较窄的T形梁和I形梁上。 其破坏过程是:首先在荷载作用点与支座间的梁腹部出现若干条平行的斜裂 缝(即腹剪型斜裂缝);随着荷载的增加，梁腹被这些斜裂缝分割为若干斜向 短柱，最后因柱体混凝土被压碎而破坏。这实际上是拱体的混凝土被压坏 。斜压破坏的破坏荷载很高，但变形很小。亦属于脆性破坏。 5 5. 2 . 2 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 第第5

9、5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 11 5 5. 2 . 2 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 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 12 3.影响无腹筋梁斜截面受剪承载力的主要 因素 1)剪跨比 : 剪跨比在一定范围内变化时，随着剪跨比 的增加，斜截面受剪承载力降低。 2)混凝土强度等级 : 斜截面受剪承载力随混凝土强度 的提高而增大 3)纵向受拉钢筋配筋率 : 在其他条件相同时，纵向钢 筋配筋率越大，斜截面承载力也越大。试验表明，二者也 大致呈线性关系。 4)截面尺寸和截面形状的影响 13 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 5 5.

10、2 . 2 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 剪跨比 试验表明，剪跨 比越大，有腹筋 梁的抗剪承载力 越低，如图所示 。对无腹筋梁来 说，剪跨比越大 ，抗剪承载力也 越低，但当3 ，剪跨比的影响 不再明显。 3 影响斜截面受剪承载力的主要因素 剪跨比对有腹筋梁受剪承载力的影响 14 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 混凝土强度 斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级的提高而提高。梁 斜压破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗压强度。梁为斜拉 破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度，而抗拉强度的 增加较抗压强度来得缓慢，故混凝土强度的影响就略小。剪压 破坏时，混凝土

11、强度的影响则居于上述两者之间。 5 5. 2 . 2 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 15 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 纵向钢筋配筋率 试验表明，梁的受 剪承载力随纵向钢筋 配筋率的提高而增 大 。这主要是纵向受 拉钢筋约束了斜裂缝 长度的延伸，从而增 大了剪压区面积的作 用。 纵向钢筋配筋率对无腹筋梁受剪承载力的影响 5 5. 2 . 2 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 16 5.3 有腹筋梁的受剪性能 1.剪力传递机理 梁内配置箍筋可以有效地提高梁的斜截 面受剪承载力。一般将箍筋与梁轴线成90 度布置。 在斜裂缝出现前，箍筋

12、中的应力很 小，剪力主要由混凝土传递; 17 斜裂缝出现后，与斜裂缝相交的箍筋应力增大，箍筋 发挥作用。箍筋与纵筋及斜裂缝之间的混凝土块体形成 桁架体系，共同把剪力传递到支座上(图4.38)。此时，箍 筋成为桁架的受拉腹杆, 斜裂缝之间的混凝土块体形成斜 压杆、成为桁架的受压腹杆，纵向受拉钢筋成为桁架的受 拉弦杆，剪压区混凝土则成为桁架的受压弦杆。这种剪力 传递的机理称为“桁架机理(the truss mechanism)。 18 当梁承受的剪力较大时，在优先采用箍筋 的前提下，还可以利用梁内跨中的部分受拉钢 筋在支座附近弯起以承担部分剪力，称之为弯 起钢筋或斜筋。箍筋和弯起钢筋统称为腹筋 1

13、9 腹筋的作用 箍筋： 提高斜截面受剪承载力； 与纵筋绑扎，形成钢筋骨架 便于施工； 防止纵筋过早压曲，约束核心混凝土。 弯起钢筋： 由纵筋弯起形成 承受较大的剪力。 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 梁的箍筋和弯起钢筋 20 2. 配箍筋梁的斜截面破坏形态 配置箍筋的梁，其斜截面破坏形态与无腹筋梁的破 坏形态相类似。 (1)斜拉破坏(2)斜压破坏(3)剪压破坏 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 (1)斜拉破坏 当配箍率sv太小或箍筋间距太大并且剪跨比也较大时,易 发生斜拉破坏。破坏特征与无腹筋梁的相同，破坏时箍筋被 拉断。 (2)斜压破坏 当配置的箍筋太多或剪

14、跨比很小(l)时，将发生斜压破坏。 其破坏特征是混凝土斜向柱体被压碎，而箍筋不会屈服。 21 (3)剪压破坏 当配置的箍筋适量且剪跨比介于斜压破坏和斜拉 破坏的剪跨比之间时,将发生剪压破坏。 剪压破坏的破坏特征是箍筋受拉屈服, 剪压区混 凝土被压碎, 斜截面受剪承载力随配箍率sv及箍 筋强度的提高而增大。 sv =Asv/bs =nA sv1/bs 22 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.3 6.3 受弯构件斜截面受剪承载力的计算受弯构件斜截面受剪承载力的计算 假定梁的斜截面受剪承载力Vu由斜裂缝上剪压区混凝 土的抗剪能力Vc，与斜裂缝相交的箍筋的抗剪能力Vsv和与 斜裂缝

15、相交的弯起钢筋的抗剪能力Vsb三部分所组成。由平 衡条件Y=0可得： Vu= Vc +Vsv+Vsb Vu Vc Vs Vsb 受剪承载力的组成 如令Vcs为箍筋和混凝土 共同承受的剪力，即 Vcs=Vc+Vsv 则 Vu=Vcs+Vsb 1 计算原则 5.3.2 斜截面受剪承载力计算公式 23 第第5 5章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 5 5.3 .3 受弯构件斜截面受剪承载力的计算受弯构件斜截面受剪承载力的计算 相对名义剪应力Vcs/ftbho与配箍系数的关系如下 系数ssv与荷载形式和截面形状等因素有关 2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力 对于矩形、T形等的一般受弯 构件 集中荷载作用下的独立梁 24 第第6 6章章 构件斜截面承载力构件斜截面承载力 6.3 6.3 受弯构件斜截面受剪承载力的计算受弯构件斜截面受剪承载力的计算 均布荷载作用下矩