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1、(1) 正截面受弯承载力计算按已知截面弯矩设计值M，计算确定截面尺寸和纵向受力钢筋； (2) 斜截面受剪承载力计算按受剪计算截面的剪力设计值V，计算确定箍筋和弯起钢筋的数量； (3) 钢筋布置为使钢筋充分发挥作用，根据荷载产生的弯矩图和剪力图确定钢筋的布置； (4) 正常使用阶段的裂缝宽度和挠度变形验算； (5) 绘制施工图。,钢筋混凝土受弯构件的设计内容：,受弯构件可能在弯矩的作用下发生正截面的破坏，我们通过配置纵向受力钢筋和构造措施来防止，破坏也是延性破坏。,4.1 概述 4.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态 4.3 简支梁斜截面受剪机理 4.4 斜截面受剪承载力计算公式 4.5 斜
2、截面受剪承载力的设计计算 4.6 保证斜截面受弯承载力的构造措施,第四章 受弯构件的斜截面承载力,4.1 概述,受弯构件在荷载作用下，同时产生弯矩和剪力。 在弯矩区段，发生正截面受弯破坏，产生垂直裂缝。,4.1 概 述,在剪力较大的区段，则会发生斜截面受剪破坏，产生斜向裂缝。,“强剪弱弯”,4.1 概 述,4.1 概述,受弯构件在剪力和弯矩的共同作用下发生斜截面的破坏是脆性破坏，必须严格加以防止。 斜截面破坏有两种 一是斜截面抗剪能力不足发生斜截面剪切破坏，这通过计算配置抗剪钢筋和构造措施来防止； 二是纵向受拉钢筋弯起或截断导致斜截面抗弯能力不足发生斜截面受弯破坏，这一般不计算，而是通过构造措
3、施来防止。,4.1 概述,4.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,4.2.1 斜裂缝 4.2.2 剪跨比 4.2.3 斜裂缝受剪破坏的三种主要形态,4.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,弯剪斜裂缝,腹剪斜裂缝,箍筋,弯起钢筋,腹筋,4.2.1 斜裂缝 (P88-89),4.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,次要的，可能在弯起处形成劈裂裂缝，故位置不宜在梁侧，直径不宜太粗。,主要的，垂直布置，以便施工，能有效地控制斜裂缝的开展，一般都必须采用。,4.2.2 剪跨比(P89),对集中荷载简支梁,4.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,广义剪跨比：,集中荷载下的简支梁， 计算剪跨
4、比为：,剪跨比实质上反映截面上正应力和剪应力的相对比值，对梁的斜截面受剪破坏形态和斜截面受剪承载力，有着极为重要的影响。,Ma,Va,5.2.2 剪跨比(P89),5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,5.2.3 斜截面受剪破坏形态,5.2.3 斜截面受剪破坏形态(P90),1、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态 2、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态,1、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,试验表明，无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态与剪跨比有重要关系，主要有三种破坏形态： （1）斜压破坏 （2）剪压破坏 （3）斜拉破坏,1、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态(P90),
5、（1）斜压破坏录像,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,斜拉破坏,剪压破坏,斜压破坏,1、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态(P90),（1）斜拉破坏,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,（l 3）,破坏特征 垂直裂缝一出现，就迅速向受压区斜向伸展，斜截面承载力随之消失，破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近，破坏过程急骤，破坏前梁的变形亦小，具有很明显的脆性。,（1）斜拉破坏,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,（1）斜拉破坏录像,无腹筋斜拉破坏试验录像,破坏特征： 在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜向延伸形成一些斜裂缝，而后又产生一条贯
6、穿的较宽的主要斜裂缝，该裂缝迅速延伸，使斜截面剪压区的高度缩小，最后导致剪压区的混凝土破坏，使斜截面丧失承载力。,（1l 3）,（2）剪压破坏,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,（2）剪压破坏录像,无腹筋剪压破坏试验录像,（l1）,这种破坏多数发生在： （1）剪力大而弯矩小的区段； （2）梁腹板很薄的T形截面或工字形截面梁内。 破坏特征 混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而压坏。,（3）斜压破坏,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,斜截面受剪破坏形态比较,无腹筋斜压破坏试验录像,无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的。 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之间；
7、 斜拉破坏为受拉脆性破坏，脆性性质最显著。,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,2、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态,除了这三种破坏外还有斜截面受弯破坏，纵筋锚固破坏，支座处局部挤压破坏等，这些都通过构造措施来防止。,配置箍筋的有腹筋梁, 有腹筋梁的斜截面破坏形态：(1) 斜压破坏；(2) 剪压破坏；(3) 斜拉破坏； 除了剪跨比对斜截面破坏形态有重要影响外，箍筋的配置数量对破坏形态也有很大的影响。,2、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态(P91),箍筋适量梁受剪破坏试验录像,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,箍筋适量梁受剪破坏试验录像, 斜裂缝出现后，拉应力由箍筋承担； 箍筋控制了斜
8、裂缝的开展，增加了剪压区的面积； 吊住纵筋，延缓了撕裂裂缝的开展； 箍筋参与斜截面的受弯，使斜裂缝出现后纵筋应力ss 的增量减小； 配置箍筋对斜裂缝开裂荷载没有影响，也不能提高斜压破坏的承载力。,(1) 箍筋的作用,箍筋较少梁受剪破坏试验录像,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,箍筋较少梁受剪破坏试验录像,箍筋较多梁受剪破坏试验录像,影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比l和配箍率rsv,s,Asv1,(2)配箍率,(2)配箍率,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比l和配箍率rsv,(2)配箍率,不同破坏形态不同设计方法,5.2 斜裂缝、剪
9、跨比及斜截面受剪破坏形态,斜压破坏通过满足截面最小尺寸的条件来防止； 斜拉破坏通过满足最小配箍率和最大箍筋间距的条件来防止； 剪压破坏因其承载力变化幅度较大，必须通过计算配置腹筋来防止。所以，计算公式是针对剪压破坏建立的。,除了这三种破坏外还有斜截面受弯破坏，纵筋锚固破坏，支座处局部挤压破坏等。这些都有构造措施来防止。,5.3 简支梁斜截面受剪机理,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,5.3 简支梁斜截面受剪机理(P92),5.3.1 带拉杆的梳形拱模型 5.3.2 拱形桁架模型 5.3.3 桁架模型,5.3 简支梁斜截面受剪机理,5.3.1带拉杆的梳形拱模型,无腹筋梁在加载后期主要是
10、拱体受力.,无腹筋梁斜截面上内力分析,5.3 简支梁斜截面受剪机理,5.3.1带拉杆的梳形拱模型,无腹筋梁在加载后期主要是拱体受力. 外荷载引起弯矩Mc和剪力VA，作用在截面CGJ上的内力有： 1)混凝土残余截面上的压力DC 和剪力VC； 2)斜裂缝上的骨料咬合力F， 其分力为DF，VF； 3)纵筋拉力ZJ 4)纵筋销栓力VJ 拱体的平衡方程式如下： DC +DF = ZJ VA =Vc+VF+VJ MC =VA a= ZJh0+VJc-Fg,无腹筋梁斜截面上内力分析,5.3 简支梁斜截面受剪机理,F,VJ,目前还不能用这组方程式进行计算，但是可以利用它们来分析斜裂缝出现后应力： 1)剪力主要
11、由残余截面承担，其上剪应力加大； 2)压力也集中到残余截面，其上压应力也加大； 3)C截面弯矩主要由J截面纵筋承担，J截面纵筋拉应力大大加大，J截面纵筋承担C截面的弯矩。 4)纵筋销栓力V主要由保护层混凝土承担，比较小，且可能引起撕裂裂缝。,剪力V由几部分承担：,（1）剪压区剪力VC,（2）骨料咬合力分力VF,（3）纵筋销栓力VJ,5.3 简支梁斜截面受剪机理,5.3.2拱形桁架模型和5.3.3桁架模型,5.3.2拱形桁架模型 我们可以把开裂后的有腹筋梁看作一拱形桁架。,5.3.3 桁架模型,5.3 简支梁斜截面受剪机理,有腹筋梁受剪机理,有腹筋梁的受剪机理 斜裂缝出现后腹筋的抗剪作用： 1)
12、穿过斜裂缝的腹筋直接承受很大的剪力； 2)腹筋限制了斜裂缝的开展，使骨料咬合力加大； 3)腹筋遏制了撕裂裂缝，加大了纵筋销栓力； 4)腹筋限制了斜裂缝的开展，残余截面加大。 因此，腹筋大大地提高了梁斜截面受剪承载力。,5.3 简支梁斜截面受剪机理,有腹筋梁受剪机理, 梁中配置箍筋(stirrup)，出现斜裂缝后，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(compression diagonals) 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(compression chord) 纵筋相当于下弦拉杆(t
13、ension chord),5.3 简支梁斜截面受剪机理,有腹筋梁受剪机理, 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arch mechanism）,箍筋作用,5.3 简支梁斜截面受剪机理,箍筋的作用, 斜裂缝出现后，拉应力由箍筋承担，增强了梁的剪力传递能力； 箍筋控制了斜裂缝的开展，增加了剪压区的面积，使VC增加，骨料咬合力VF也增加； 吊住纵筋，延缓了撕裂裂缝的开展，增强了纵筋销栓作用VJ； 箍筋参与斜截面的受弯，使斜裂缝出现后纵筋应力ss 的增量减小； 配置箍筋对斜裂缝开裂荷载没有影响，也不能提高斜压
14、破坏的承载力，即对小剪跨比情况，箍筋的上述作用很小；对大剪跨比情况，箍筋配置如果超过某一限值，则产生斜压杆压坏，继续增加箍筋没有作用。,5.4斜截面受剪承载力计算公式,5.3 简支梁斜截面受剪机理,5.4 斜截面受剪承载力计算公式,5.4.1 影响斜截面受剪承载力的主要因素 5.4.2 斜截面受剪承载力计算公式,5.4 斜截面受剪承载力计算公式,1、剪跨比l,3、混凝土强度,4、纵筋配筋率,6、截面形状,7、尺寸效应,5、斜截面上的骨料咬合力,5.4.1 影响斜截面受剪承载力的主要因素（P94）,2、腹筋数量,5.4 斜截面受剪承载力计算公式, 影响荷载传递机构，从而直接影响到梁中的应力状态
15、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,1、剪跨比l,5.4 斜截面受剪承载力计算公式,腹筋数量增多时，斜截面的承载力增大 配箍率对梁的受剪承载力影响明显，两者呈线性关系。,2、腹筋数量,3、混凝土强度,5.4 斜截面受剪承载力计算公式, 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。 试验表明，随着混凝土强度的提高，Vu与 ft 近似成正比。,3、混凝土强度,5.4 斜截面受剪承载力计算公式,4、纵筋配筋率,纵筋配筋率越大，破坏时剪压区高度越大，并使纵筋的销栓作用也增加；同时，增大纵筋面积还
16、可限制斜裂缝的开展，增加斜裂缝间的骨料咬合力作用。,5.4 斜截面受剪承载力计算公式,5、斜截面上的骨料咬合力 对无腹筋梁的斜截面受剪承载力影响较大。 6、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（20%），但对斜压破坏的受剪承载力并没有提高。,梁高度很大时，撕裂裂缝比较明显，斜裂缝宽度也较大，削弱了骨料咬合作用。对于高度较大的梁，配置梁腹纵筋，可控制斜裂缝的开展。配置腹筋后，尺寸效应的影响减小。 无腹筋梁受剪承载力不高，且不可靠，破坏突然，所以工程上除h150mm的小梁，均须配置腹筋，主要是箍筋。,5.4 斜截面受剪承载力计算公式,7、尺寸效应,1、研究方法,3、斜截面受剪承载力计算简图,4、基本假设及简化,6、VSb与斜裂缝相交的弯起钢筋承受的剪力,7、
