《建筑结构与受力分析 之 正截面受弯构件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑结构与受力分析 之 正截面受弯构件（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、钢筋混凝土受弯构件 正截面承载力计算pplllMplVp受弯构件：同时受到弯矩 M 和剪力V 共同作用, 而N 可以忽略的构件。第一节 一般构造要求一、截面形式( a )( b )( c )( d )( e )( f )( g )受弯构件截面类型：梁、板二、截面尺寸1、矩形截面和T形截面梁高h和梁宽b梁的截面尺寸宜取整数，以50mm作为级差；梁高h常采用 200、250、300、350、400750、800、900、1000mm。梁的宽度b常采用120、150、180、200、220、250、300、350mm等。2、梁的高跨比h/l 符合规范要求应满足承载力极限状态 和正常使用极限状态3、板
2、厚现浇板厚度以10mm作为级差，常用的厚度有60、70、80 、90、100、120mm等。板的高跨比(h/l0)单向板双向板悬臂板简 支1/351/45 连 续1/401/50 1/12三、混凝土保护层净距25mm钢筋直径dbhh0=h-60净距30mm钢筋直径1.5d净距25mm钢筋直径dcccbhc25mmdh0=h-35四、纵向受力钢筋1、配筋率纵向受力钢筋截面面积As与截面有效面积bh0 的百分比hAsbh02、梁的纵向受力钢筋h0梁截面有效高度；一排钢筋时 h0=h-(3540) (mm)两排钢筋时 h0=h-(6575) (mm)至少2根。梁跨度较大时，一般不少于3根；常用直径1
3、028mm， 种类不宜过多，且同一截面不同直径相差不应小于2mm；若排两排时，上下对齐；架立筋设置在梁的受压区，用来固定箍筋并与 受力钢筋形成钢筋骨架. 3、板的受力钢筋和分布钢筋通常配置受力钢筋和分布钢筋。 直径：6、8、10mm HPB235级 间距：当采用绑扎网时，板中受力钢筋的间距不宜小于 70mm。当板厚h150mm时，不宜大于200mm；当板厚h 150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。hh0c15mmd分布钢筋4、梁的纵向构造钢筋(一)架立钢筋架立钢筋的直径，当梁的跨度小于4m时，不宜小于8mm；当梁的跨度为46m时，不宜小于10mm；当梁的跨度大于6m 时，不宜小
4、于12mm。(二)梁侧构造钢筋及拉结钢筋当梁的腹板高度hw450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面 积bhw的0.1%，其间距不宜大于200mm。梁侧的构造钢筋应以拉结筋相连，拉结筋直径一般与箍筋相同， 间距为500700mm，常取箍筋间距的整数倍。一、受弯构件正截面的破坏形态适筋破坏min maxPP.混凝土压碎受拉区混凝土开裂受拉区钢筋屈服PPPPPPPP 纵向受拉钢筋先屈服，受压混凝土后压碎。梁的破坏始于受拉钢筋的屈服。 破坏前裂缝、变形有明显的发展, 有破坏征兆, 属延性破坏。 钢材和砼材料充分发挥。 设计允许。特点：PP少筋破
5、坏 maxPP受拉区混凝土开裂，受拉区钢筋承担拉应力，但未屈服受压区混凝土被压碎PPPPPPPP特点：裂缝多而细，钢筋应力不高, 最终由于压区 砼压碎而崩溃；裂缝、变形均不太明显, 破坏具有脆性性质；钢材未充分发挥作用；设计不允许。 PP超筋梁适筋梁 少筋梁不同配筋率梁得M-f(二)受压区应力图形的简化受压砼的应力图 形从实际应力图理想应力图等效矩形应力图DDDMuMuMuAsfyAsfyAsfy实际应力图理想应力图计算应力图xcxcx等效原则 ：1.受压区混凝土合力大小不变2.受压区混凝土合力作用点不变等效应力图形的应力与受压区 混凝土最大应力的比值系数 和 也仅与混凝土应力-应变曲线 有关
6、,称为等效矩形应力图形系数。规范规定 ： 1.当混凝土强度等级C50时，=1.0； =0.8;2.当混凝土强度等级为C80时,=0.94； =0.74;3.其间按线性内插法确定。（三）基本计算公式称为相对受压区高度。该参数不仅反映了钢筋与 混凝土面积比，而且同时反映了两种材料的强度 比。它本质上反映了两种材料匹配是否合理C50C55C60C65C70C75C80HPB2350.6140.6060.5940.5840.5750.5650.555HRB3350.5500.5410.5310.5220.5120.5030.493HRB400RRB4000.5180.5080.4990.4900.48
7、10.4720.463仅与材料性能有关,而与截面尺寸无关.（二） 最小配筋率（适筋梁与少筋梁的界限 ）min 最小配筋率, 是由配有最少量钢筋(As,min)的钢筋混凝 土梁其破坏弯矩等于同样截面尺寸的素砼梁的所 承担的弯矩所确定的。规范规定 ： 防止少筋破坏2.公式的适用条件1)防止超筋破坏2)防止少筋破坏四、基本公式的应用截面设计：截面校核：As= ?bh, fc, fy, M已知：求：M，bh, fc, fy, As已知：Mu= ?求：(一)截面设计 由结构力学分析确定弯矩的设计值M 由跨高比确定截面初步尺寸 由受力特性及使用功能确定材性 由基本公式求x 验算公式的适用条件 x xb (
8、 b) 由基本公式 求As 选择钢筋直径和根数, 布置钢筋 求x (或) 验算适用条件 求Mu 若Mu M，则结构安全；否则，结构不安全当 x xbMu = Mmax = 1fcbh02b(1-0.5b)(二)截面复核【例42】已知矩形梁的截面尺b*h=250mm*500mm; 环境类别为一级，弯矩设计值M=150kN m，混凝 土强度等级为C30,钢筋采用HRB335级钢筋。求纵向 受拉筋As。【解】（1）设计参数查表 fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2,fy=300N/mm2, c1min=25mm,故设 as=35mm, 则 h0=500-35=465mm（2）计算配筋（
9、3）最小算配筋验算故满足适筋梁条件（4）配筋构造验算25mmd =20mm故满足配筋构造要求双筋矩形截面受弯构件正截面承载 力计算概述v一般情况下，必须设架立筋； v不满足单筋截面适筋梁要求,且截面尺寸、材料强度或建筑功能受限；v在多荷载组合下，同一截面弯矩变号； v提高结构构件的截面延性；钢筋的抗压强度设计值1、 的取值 虽然受压钢筋的屈服点与受拉钢筋相同，但设计强度 的取值却不同 2. 受压筋充分发挥作用的充要条件(1)横向箍筋的构造要求 在双筋梁中，在荷载作用下，纵筋将产生侧向弯曲，当箍筋间距过大或刚度不足时，受压钢筋可能会 在压力作用下发生压曲而外凸，造成混凝土保护层脱 落、混凝土抗压
10、能力降低，即构件达不到设计承载力 。 规范：当梁中配有按计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋应做成封闭式。必要条件-防止曲屈q箍筋应做成封闭式q箍筋间距不应大于15倍受压 钢筋最小直径或400mmq箍筋直径不应小于受压钢筋 最大直径1/4q一层内当受压钢筋多于4根时 ,应采用复合箍筋(2)保证受压钢筋达到设计强度条件 充分条件-屈服0.002若取则近似可得: x2as计算公式及适用条件基本假定及破坏形态与单筋相类似, 以IIIa作为承载力计算模式。As fyMAs fys=0.002 MAs fyAs fyAsAs(a)(b)(c)(d)1fccu=0.0033s1fcbasash0xx由计算图式平
11、衡条件可建立基本计算公式:或:1. 计算公式为便于利用单筋矩形梁系数法，可以采用分解方法求解M = M1 + M2As = As1 + As22.适用条件防止超筋破坏保证受压钢筋屈服可近似的取当x Mmax且其他条件不能改变时, 用双筋。 双筋用钢量较大, 故h0=has (5060 mm)两个方程, 三个未知数, 无法求解。 截面尺寸及材料强度已定, 先应充分发挥混凝土的作用, 不足部分才用受压钢筋As来补充。 令x = xb = bh0这样才能使As+As最省。将上式代入求得:将As代入求得As:2、已知M、b、h和材料的强度等级及As ，计算所需As可按公式求出Mu2，再求出Mu2，根据
12、单筋矩形截面求出As求As2时应注意：(1)若xxb,表明原As不足,可按As未知的 情况1计算；(2)若x2as，则令(二)截面复核已知：bh, fc, fy, fy, As, As 解：求x 截面处于适筋状态, 将x代入求得求： Mu当2asxbh0截面此时As并未充分利用，求得当 x bh0已知梁截面b*h=200mm*500mm,混凝土C40,钢筋 HRB335,截面弯矩设计值M=330kNm。环境类别为一 类。求As和As。【解】（1）设计参数查表 fc=19.1N/mm2， fy= fy = 300N/mm2c1min=25mm；假定受拉筋为两排，设 as=60mm,则 h0=50
13、0-60=440mm,as =35mm；a1=1.0, b1=0.8 。 （2）计数配筋b=055故应设计成双筋截面。取=b受拉筋选用7 25，As=3436mm2；受压筋选用2 14mm2, As=3436mm2。（3）配筋构造已知条件同例44，但已知受压筋 3 20mm2， As=941mm2,求受拉筋As。【解】（1）设计参数同例44（2）计数配筋b=055故满足适筋梁条件2as=70mm故受拉筋屈服选用6 25钢筋，As=2945.9mm2。（3）配筋构造单筋T截面受弯构件正截面承载力计 算概述 矩形截面承载力计算时不考虑受拉区砼的贡献，可以将此部分挖去, 以减轻自重, 提高有效 承载
14、力。 矩形截面梁当荷载较大时可采用加受压钢筋As的办法提高承载力, 同样也可以不用钢筋而增 大压区砼的办法提高承载力。目 的基本计算公式(a)(b)hfhbfbfxhfxbbASASh第一类T形截面：中和轴在翼缘高度范围内, 即 x hf (图a)第二类T形截面：中和轴在梁肋内部通过, 即 x hf (图b)1. T形截面的判别条件当显然,若则 ,属于第一类型(中和轴在翼缘中)或若或则 ,属于第二类型(中和轴在肋中)与bfh的矩形截面相同:适用条件:(一般能够满足)2. 第一类单筋T形截面的计算公式3. 第二类单筋T形截面的计算公式(1) 基本公式(2) 适用条件q ，一般均满足，可不验算q
15、； bfbxh0hhfAsfch0 hf/2fc(bf b)hfAs2fyM1fcfcbxh0 x/2As1fyM2fc fc(bf b)hf fcbxMAsfybfbx As1h0h(a)(b)(c)bfbx As2h0h利用叠加原理(1) 基本公式(2) 适用条件或已知梁截面b*h=200mm*600mm, bf=1000mm, hf=90mm,混 凝土C20,钢筋HRB335,截面弯矩设计值M=410kNm。 环境类别为一类。求As。【解】（1）设计参数查表 fc=9.6N/mm2， fy= fy = 300N/mm2c1min=30mm；假定受拉筋为两排，设 as=60mm,则 h0=600-60=540mm,a1=1.0, b1=0.8 。（2）判断截面类型故属于第一类型T形截面，可视为 矩形截面（3）配筋计算b=055故满足适筋梁条件选用6 25钢筋，As=2945.9mm2。（3）配筋构造已知梁截面b*h=300mm*700mm, bf=600mm, hf=120mm,混 凝土C30,钢筋HRB335,截
