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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的计算 1 第4章构件斜截面承载力 主要内容 的简支梁 的连续梁 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偏心受力构件的受剪承载力 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 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 梁的箍筋和弯起钢筋 第5章构件斜截面承载力 5 1概述 5 1概述 3 第5章构件斜截面承载力 5 1概述 斜裂缝的出现与开展 4 第5章构件斜截面承载力 5 1概述 5 斜截面上有剪力 也有弯矩 为
2、了防止斜截面破坏 要求 V Vu M Mu 通过计算满足 用构造措施保证 防止斜截面破坏的承载力条件 第5章构件斜截面承载力 5 1概述 斜截面抗剪承载力斜截面抗弯承载力 6 第5章构件斜截面承载力 5 2剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态 5 2剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态 7 2 斜截面的主要破坏形态 1 斜压破坏 5 2剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态 第5章构件斜截面承载力 8 2 剪压破坏 3 斜拉破坏 5 2剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态 第5章构件斜截面承载力 9 三种破坏形态比较 均属脆性破坏 剪压破坏稍好一些 剪压破坏充分利用材料 合理 斜压 斜拉破坏未充分利用材料 在实
3、际设计中应避免发生 5 2剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态 斜截面受剪承载力计算公式建立 以剪压破坏为依据的 为避免发生斜压 斜拉破坏 对公式规定上下限 第5章构件斜截面承载力 10 斜裂缝形式 通常情况下 弯剪区段中 截面下边缘的主拉应力仍为水平方向 首先出现垂直裂缝 并随着荷载的增大 这些垂直裂缝将斜向发展 形成弯剪斜裂缝 第5章构件斜截面承载力 5 2剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态 11 当梁的腹板很薄而高宽比较大 薄腹T形梁 或集中荷载离支座很小时 构件腹板中部主拉产生的拉应变达到混凝土的极限拉应变而形成的斜裂缝 称为腹剪斜裂缝 第5章构件斜截面承载力 5 2剪跨比及梁沿斜截面受剪的
4、破坏形态 12 保证斜截面受剪承载力的方法1 工程实践中采用垂直箍筋 2 弯起钢筋在弯起处传力较为集中 会引起混凝土劈裂裂缝 3 超静定结构中由于地震作用方向不定性和地基不均匀沉降引起主拉应力方向变化甚至与原来垂直 使弯起钢筋发挥不了作用 所以优先采用垂直箍筋 在考虑选用弯筋 4 弯筋位置不宜在梁侧边缘 直径不宜过粗 5 在连续梁的中间支座布置鸭筋 主次梁交接处布置吊筋 也能起到腹筋的作用 第5章构件斜截面承载力 5 2剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态 13 剪跨比试验表明 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 对有腹筋梁 剪跨比越大 抗剪承载力越低 如
5、图所示 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 5 3斜截面受剪破坏的机理及主要因素 5 3影响斜截面受剪承载力的主要因素 第5章构件斜截面承载力 14 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 混凝土强度的影响则居于上述两者之间 第5章构件斜截面承载力 5 3斜截面受剪破坏的机理及主要因素 15 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
6、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 纵向钢筋配筋率对有腹筋梁受剪承载力的影响 第5章构件斜截面承载力 5 3斜截面受剪破坏的机理及主要因素 16 配箍率和箍筋强度有腹筋梁出现斜裂缝后 箍筋不仅直接承受相当部分的剪力 而且有效地抑制斜裂缝的开展和延伸 试验表明 在配箍最适当的范围内 梁的受剪承载力随配箍量的增多 箍筋强度的提高而有较大幅度的增长 箍筋对有腹筋梁受剪承载力的影响 第5章构件斜截面承载力 5 3斜截面受剪破坏的机理及主要因素 17 加载方式 梁顶或中间加载 和受力类型 简支梁或连续梁 对斜截面承载力也有一定的影响 影响斜截面受剪承载力的其他因素 第5章构件斜截面承
7、载力 5 3斜截面受剪破坏的机理及主要因素 18 影响斜截面受剪承载力的其他因素 截面尺寸对无腹筋梁的受剪承载力有较大的影响 尺寸大的构件 破坏时的平均剪应力比尺寸小的构件要低 试验表明 在其它参数 混凝土强度 纵筋配筋率 剪跨比 保持不变时 梁高扩大4倍 受剪承载力可下降25 30 对于有腹筋梁 截面尺寸的影响将减小 对T形梁 其翼缘大小对受剪承载力有影响 适当增加翼缘宽度 无腹筋梁可提高受剪承载力25 有腹筋梁可提高5 左右 但翼缘过大 增大作用就趋于平缓 另外 梁宽增厚也可提高受剪承载力 第5章构件斜截面承载力 5 3斜截面受剪破坏的机理及主要因素 19 假定梁的斜截面受剪承载力Vu由斜
8、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 V Vu Vc Vsv 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 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 5 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 第5章构件斜截面承载力 20 2受压区混凝土承受的剪力 规范 取 规范 取 第5章构件斜截面承载力 5 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 21 相对名义剪应力Vcs ftbho与配箍系数的关系如下 3仅配有箍筋梁
9、的斜截面受剪承载力 系数 c sv与荷载形式和截面形状等因素有关 斜截面上混凝土受剪承载力影响系数 箍筋受剪承载力影响系数 第5章构件斜截面承载力 5 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 22 均布荷载作用下的独立梁 集中荷载作用下的独立梁 第5章构件斜截面承载力 5 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 23 4当配箍筋梁中有弯起钢筋时 0 8 工作系数 V Vcs Vsb 第5章构件斜截面承载力 5 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 24 不配箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件的受剪承载力的计算公式 斜截面受剪承载力计算公式 截面高度影响系数 当h02000mm 取h0 2000
10、mm 第5章构件斜截面承载力 5 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 25 均布荷载作用下矩形 T形和I形截面的简支梁 当仅配箍筋时 斜截面受剪承载力的计算公式 对集中荷载作用下的矩形 T形和I形截面独立简支梁当仅配箍筋时 斜截面受剪承载力的计算公式 斜截面受剪承载力计算公式 第5章构件斜截面承载力 5 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 26 配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力 计算截面的剪跨比 箍筋抗拉强度设计值 一般取 当取360MPa 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积 第5章构件斜截面承载力 5 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 27 上限值 最小截面尺寸 当
11、4 0时 属于厚腹梁 应满足 当 6 0时 属于薄腹梁 应满足 当4 0 6 0时 应满足 5公式的适用范围 下限值 箍筋最小含量 为了避免发生斜拉破坏 规范 规定 配箍率应大于最小配箍率 箍筋最小配筋率为 第5章构件斜截面承载力 5 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 28 截面的腹板高度 按下图确定 对T形或I形截面的简支受弯构件 当有实际经验时 第5章构件斜截面承载力 5 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 29 6连续梁的斜截面受剪承载力 弯矩比 计算剪跨比 广义剪跨比 第5章构件斜截面承载力 5 4斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 30 第5章构件斜截面承载力 5 4斜截
12、面受剪承载力的计算公式与适用范围 31 1 支座边缘截面 1 1 2 腹板宽度改变处截面 2 2 3 箍筋直径或间距改变处截面 3 3 4 受拉区弯起钢筋弯起点处的截面 4 4 1计算截面的确定 5 5斜截面受剪承载力的计算方法和步骤 5 5斜截面受剪承载力的计算方法和步骤 第5章构件斜截面承载力 32 计算方法 斜截面受剪承载力的计算分为两类 截面设计和截面校核 截面尺寸能满足要求 否则应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级 1 截面设计 1 确定计算截面位置 计算其剪力设计值 2 复核截面尺寸 构件截面尺寸通常在正截面受弯承载力计算时已确定 然后按斜截面受剪承载力的要求进行复核 第5章构件斜截
13、面承载力 5 5斜截面受剪承载力的计算方法和步骤 33 3 确定是否需按计算配置箍筋 配置腹筋有以下两种方法 不必进行计算 可按构造配箍 否则应计算腹筋用量 4 计算腹筋 1 只配箍筋 不配弯起钢筋 2 既配箍筋 又配弯起钢筋 第5章构件斜截面承载力 5 5斜截面受剪承载力的计算方法和步骤 34 1 只配箍筋 不配弯起钢筋 确定箍筋 2 同时配置箍筋和弯起钢筋的梁 可以根据经验和构造要求配置箍筋确定Vcs 然后按下式计算弯起钢筋的面积 第5章构件斜截面承载力 5 5斜截面受剪承载力的计算方法和步骤 35 也可以根据受弯承载力的要求 先选定弯起钢筋再按下式计算所需箍筋 然后验算弯起点的位置是否满
14、足斜截面承载力的要求 第5章构件斜截面承载力 5 5斜截面受剪承载力的计算方法和步骤 36 2 截面复核 截面复核时 已知剪力设计值V 材料强度设计值fc和fyv及fy 截面尺寸b h 腹筋数量n s Asv1或Asb等 要求复核斜截面受剪承载力Vu 复核步骤如下 应修改截面尺寸或停止继续计算 检查截面限制条件 如果不满足公式 2 如 或 应按构造配箍 5 5斜截面受剪承载力的计算方法和步骤 第5章构件斜截面承载力 37 3 如 或 检查是否满足最小配箍率的要求 均布荷载 集中荷载 弯起钢筋 求Vu 即可 5 5斜截面受剪承载力的计算方法和步骤 第5章构件斜截面承载力 38 5 6保证斜截面受
15、弯承载力构造措施 由荷载对梁的各个正截面产生的弯矩设计值M所绘制的图形 称为荷载效应图 即M图 钢筋和混凝土共同工作 按照既保证正截面抗弯强度又保证斜截面抗弯强度要求 按实际配置的纵向钢筋所画出的反映梁正截面的抵抗弯矩图 称为材料抵抗弯矩图MR 1荷载弯矩图与抵抗弯矩图的概念 5 6保证斜截面受弯承载力的构造措施 第5章构件斜截面承载力 39 保证正 斜截面抗弯承载力的条件 抵抗弯矩各截面不小于荷载弯矩 或抵抗弯矩图要包住荷载弯矩图 荷载弯矩图 抵抗弯矩图 5 6保证斜截面受弯承载力构造措施 第5章构件斜截面承载力 40 5 6保证斜截面受弯承载力构造措施 第5章构件斜截面承载力 41 5 6
16、保证斜截面受弯承载力构造措施 如果按照梁弯矩最大截面算出的配筋全部贯通布置 则正 斜截面抗弯强度都没有问题 但为了节约钢筋 常常根据外荷载效应M图 把部分钢筋弯起或截断 这就存在着如何弯 断的问题 第5章构件斜截面承载力 42 2保证斜截面受弯承载力的构造措施 5 6保证斜截面受弯承载力构造措施 O点的正截面抗弯承载力 斜截面受弯承载力 为了保证斜截面的受弯承载力 至少要求斜截面受弯承载力大于等于正截面受弯承载力 第5章构件斜截面承载力 43 根据几何关系 通常 45 或60 近似取z 0 9h0 a 0 37 0 52 h0 为方便起见 混凝土结构设计规范 规定弯起点与按计算充分利用该钢筋截面之间的距离 不应小于0 5h0 也即弯起点应在该钢筋充分利用截面以外 大于或等于0 5h0处 5 6保证斜截面受弯承载力构造措施 a asin a 第5章构件斜截面承载力 44 纵筋的弯起 钢筋弯起点的设置方法 1 钢筋弯起首先应满足斜截面抗弯要求 即弯起点是在离钢筋被充分利用截面0 5h0处以外 2 再考虑满足斜截面的抗剪要求 主要根据计算和抗剪构造确定 3 二者兼顾 有可能出现矛盾 则应首先
