混凝土第五章第六次第七次.ppt

1,課堂小結(jié),2,第五章 受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算,18,3,研究構(gòu)件在剪力作用下斜截面的受力特點(diǎn)、破壞形式及其影響因素，并據(jù)此提出了受彎構(gòu)件斜截面承載力的計(jì)算公式及其適用條件。給出了一些常用的防止斜截面破壞的構(gòu)造措施。 無腹筋梁斜截面破壞的形式；影響斜截面承載力的主要因素。 縱向鋼筋的彎起與截?cái)唷?提 要,學(xué)習(xí)重點(diǎn),學(xué)習(xí)難點(diǎn),4,5-1 概述,5,一、基本概念 、斜截面破壞：在受彎構(gòu)件的剪壓區(qū)，由于剪力和彎矩的共同作用，在主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力的共同作用下，構(gòu)件截面處于拉壓復(fù)合受力狀態(tài)，產(chǎn)生斜向裂縫而破壞。斜截面破壞具有脆性性質(zhì)，工程中不允許出現(xiàn)。 、腹筋：為了抵抗些裂縫的發(fā)展，構(gòu)件內(nèi)配置箍筋；另外，把某些不需要的縱向鋼筋斜彎成45或60角協(xié)助抵抗剪力，阻止斜裂縫的發(fā)展，這類箍筋和彎起鋼筋統(tǒng)稱為腹筋。,-2 無腹筋梁斜截面受力特點(diǎn)和破壞形態(tài),6,廣義剪跨比：,集中荷載作用下：,、剪跨比：計(jì)算參數(shù)，無量綱。它反映了彎矩與剪力的相對(duì)大小關(guān)系。從另一個(gè)角度來說，它反映正應(yīng)力和剪應(yīng)力的相互關(guān)系，決定截面內(nèi)任意一點(diǎn)的主應(yīng)力的大小和方向，即斜截面破壞形態(tài)。剪跨比用希臘字母表示：,7,二、無腹筋梁斜裂縫出現(xiàn)前的應(yīng)力狀態(tài),8,彎剪斜裂縫：首先出現(xiàn)在梁底，由于彎矩作用產(chǎn)生的垂直裂縫。隨著荷載的增加，裂縫向上發(fā)展并隨主應(yīng)力的方向向梁頂集中荷載作用點(diǎn)傾斜延伸，下寬上細(xì)，呈彎刀狀。 腹剪斜裂縫：首先出現(xiàn)在梁中和軸附近，大致與中和軸成45角的裂縫。隨著荷載的增加，裂縫分別向支座和集中荷載作用點(diǎn)延伸，裂縫中間寬，兩頭細(xì)，呈棗核狀。,9,10,三、無腹筋梁斜裂縫出現(xiàn)后的應(yīng)力狀態(tài),11,四、無腹筋梁沿斜截面破壞主要形態(tài),12,產(chǎn)生條件：剪力較大而彎矩小(1)；腹筋配置較多或梁的腹板很薄。 破壞特征：加載后，梁腹中平行于主拉應(yīng)力方向，先后出現(xiàn)若干條大致平行的腹剪裂縫，將梁腹平行分割成若干斜向的受壓砼棱柱體；最終砼達(dá)到抗壓極限強(qiáng)度被壓碎。此時(shí)腹筋由于配置較多并未達(dá)到屈服。 破壞性質(zhì)：破壞時(shí)腹筋達(dá)不到相應(yīng)的屈服強(qiáng)度，承載力取決于砼的抗壓強(qiáng)度。破壞具有明顯的脆性性質(zhì)，類似于正截面中的超筋破壞，設(shè)計(jì)和工程中應(yīng)予以避免。,1、斜壓破壞,13,產(chǎn)生條件：剪跨比較為合適（31），無腹筋或腹筋數(shù)量合適。,破壞特征：荷載作用下，剪跨區(qū)首先出現(xiàn)數(shù)條短的彎剪裂縫。隨著荷載的增加，幾條裂縫中將形成一條最長(zhǎng)最寬的主裂縫，即臨界斜裂縫。臨界斜裂縫一般不貫通到梁頂，留有一部分受壓區(qū)高度。臨界裂縫產(chǎn)生后，構(gòu)件仍能承載，直至與臨界裂縫相交的腹筋屈服，裂縫頂端受壓區(qū)高度內(nèi)的砼達(dá)到極限強(qiáng)度而被剪壓碎時(shí)，構(gòu)件宣告破壞。,、剪壓破壞：,14,破壞性質(zhì)：臨界裂縫的出現(xiàn)并不意味構(gòu)件的承載力宣告終結(jié)，承載力較高，破壞時(shí)脆性不是特別明顯，類似于正截面中的適筋破壞。斜截面承載力的計(jì)算公式即以此為模型建立。,15,破壞性質(zhì)：破壞與裂縫的形成幾乎同時(shí)發(fā)生，承載力最低，破壞性質(zhì)類似于正截面破壞中的少筋破壞，脆性性質(zhì)最為嚴(yán)重，設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)避免發(fā)生。,產(chǎn)生條件：剪跨比較大(3)，無腹筋或腹筋數(shù)量不足。 破壞特征：荷載作用下，梁下邊緣首先出現(xiàn)垂直的彎曲裂縫，然后其中一條裂縫很快地斜向發(fā)展到梁頂集中荷載作用點(diǎn)處，形成所謂的臨界斜裂縫，將梁沿斜向裂成兩部分而破壞。,3、斜拉破壞,16,-3 有腹筋梁斜截面受力特點(diǎn)和破壞形態(tài),一、受力特點(diǎn),19,17,二、有腹筋梁沿斜截面破壞主要形態(tài),18,、剪跨比或跨高比 剪跨比反映了正應(yīng)力（彎矩引起）和剪應(yīng)力（剪力引起）之間的關(guān)系，因而決定截面上各點(diǎn)主應(yīng)力的大小和方向，影響承載力。在集中荷載作用下，如果荷載形式簡(jiǎn)單，或者只有一個(gè)集中荷載時(shí)，采用計(jì)算剪跨比；如果是均布荷載或者荷載形式復(fù)雜，采用廣義剪跨比。 另外，由于箍筋的抗剪效果較為顯著，所以隨配箍率的增大，剪跨比對(duì)承載力的影響減小。,-4 影響斜截面承載力的主要因素,19,20,試驗(yàn)指出，當(dāng)梁的跨高比（l/h）增大時(shí)，抗剪承載力減小，因此構(gòu)造中要求梁的跨高比不得過大，也是為了保證適用性的要求（撓度限制）。,21,、砼強(qiáng)度等級(jí) 斜裂縫出現(xiàn)后，裂縫部位的砼處于拉壓復(fù)合受力狀態(tài)，砼的抗拉強(qiáng)度ft與抗剪承載力大致呈線性增長(zhǎng)關(guān)系。,試驗(yàn)表明，斜截面破壞形態(tài)不同，砼的影響程度也不同。斜壓破壞，破壞始自砼的壓碎，因此砼的強(qiáng)度影響較為顯著；斜拉破壞，破壞始自拉區(qū)鋼筋的屈服，所以同的強(qiáng)度影響不大。剪壓破壞介于二者之間。,22,、配箍率和箍筋強(qiáng)度 在適筋的情況下，配箍率的增大可以較好的提高梁的抗剪性能。,、縱筋配筋率 縱筋提供的銷栓作用對(duì)抗剪承載力有一定作用，但是規(guī)范中沒有考慮，可以認(rèn)為是留有一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備。,配箍率的計(jì)算公式為：,23,課堂小結(jié),24,采用圖中所示的脫離體為模型，認(rèn)為抗剪承載力主要有三部分組成： Vu=Vc+Vsv+Vsb,-5 受彎構(gòu)件斜截面承載力的計(jì)算公式,一、計(jì)算公式建立模型,20,25,斜裂縫上端或受壓區(qū)砼提供的抗剪能力Vc； 穿過斜裂縫的箍筋提供的抗剪能力Vsv； 穿過斜裂縫的彎起鋼筋提供的抗剪能力Vsb。,26,以上三項(xiàng)并非簡(jiǎn)單的疊加關(guān)系，只是由于關(guān)系復(fù)雜，從便于應(yīng)用和計(jì)算的角度考慮，采用疊加的形式。 注： 新規(guī)范在抗剪承載力計(jì)算公式的形式上采用和原規(guī)范相同的形式，但是有如下改進(jìn)： 為了進(jìn)一步提高受剪承載力的可靠指標(biāo)，適當(dāng)降低了某些承載力計(jì)算公式中的一些系數(shù)和參數(shù),27,新增了無腹筋板類受彎構(gòu)件的斜截面承載力計(jì)算公式，以適應(yīng)工程的需要； 為使計(jì)算公式適用于高強(qiáng)度砼，將原規(guī)范中砼軸心抗壓強(qiáng)度fc表達(dá)的砼抗剪承載力改用以砼軸心抗拉強(qiáng)度ft表達(dá)。 為適用于高強(qiáng)砼，在原規(guī)范中的截面尺寸控制條件中，加入了考慮砼強(qiáng)度影響的系數(shù)； 為適應(yīng)工程的需要，增加了圓形截面構(gòu)件的斜截面受彎承載力計(jì)算方法。,28,在計(jì)算斜截面受剪承載力時(shí)，計(jì)算截面的位置應(yīng)按下列規(guī)定采用： 、支座邊緣處截面； 、受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的截面； 、鋼筋間距改變處的截面； 、腹板寬度改變處的截面。,二、無腹筋梁受剪承載力計(jì)算公式,29,集中荷載,30,均布荷載,31,A、計(jì)算截面的剪力設(shè)計(jì)值按如下方法采用； B、計(jì)算支座邊緣處的截面時(shí)，取該處的剪力設(shè)計(jì)值；C、計(jì)算箍筋數(shù)量改變處的截面時(shí)，取箍筋數(shù)量開始改變處的剪力設(shè)計(jì)值； D、計(jì)算第一排（從支座算起）彎起鋼筋時(shí)，取支座邊緣處的剪力設(shè)計(jì)值； E、計(jì)算以后每一排彎起鋼筋時(shí)，取前一排彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的剪力設(shè)計(jì)值。,三、有腹筋梁受剪承載力計(jì)算公式,32,一般受彎構(gòu)件計(jì)算公式：,（）配箍筋的梁,33,承受集中荷載為主的梁 計(jì)算公式： 說明：此公式用于僅有集中荷載作用或者多種荷載作用下，集中荷載對(duì)支座或節(jié)點(diǎn)邊緣產(chǎn)生的剪力值占總剪力的75以上的情況。式中剪跨比1.5時(shí)，取1.5；3時(shí)，取3。,34,式中，Vsb0.8fyAsbsins為彎起鋼筋提供的抗剪能力。,（2）配有箍筋及彎起筋的梁：,集中荷載作用下的梁：,35,四、公式的適用范圍,1、上限值-最小截面和最大配箍率,為防止少筋的斜拉破壞，規(guī)范規(guī)定箍筋的下限值最小配箍率。 最小配箍率計(jì)算公式為：（原規(guī)范：）,對(duì)矩形、T形和I形截面的受彎構(gòu)件，截面應(yīng)符合下列條件： 當(dāng)hw/b4時(shí) 當(dāng)hw/b6時(shí) 當(dāng)4hw/b6時(shí) 按線性內(nèi)插法確定。,36,各系數(shù)說明見教材p70，以上條件與原規(guī)范不同之處是多了一個(gè)砼強(qiáng)度影響系數(shù)c，這是為了適應(yīng)高強(qiáng)度砼的要求，因?yàn)楦邚?qiáng)度砼的性質(zhì)更脆，原規(guī)范的控制條件還不夠嚴(yán)格。,37,2、下限值-最小配箍率和箍筋的構(gòu)造規(guī)定,38,五、計(jì)算截面位置,39,課堂小結(jié),40,-6 連續(xù)梁斜截面承載力,21,41,42,-7 T型截面梁斜截面承載力,43,一、截面設(shè)計(jì) 已知條件：截面尺寸、材料強(qiáng)度、荷載設(shè)計(jì)值 求解：需要的箍筋和彎起鋼筋的數(shù)量 計(jì)算步驟： 應(yīng)用如下公式驗(yàn)算截面尺寸是否滿足要求，不滿足時(shí)應(yīng)當(dāng)加大截面面積或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)；,-8 受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算方法,當(dāng)hw/b4時(shí) 當(dāng)hw/b6時(shí) 當(dāng)4hw/b6時(shí) 按線性內(nèi)插法確定。,44,計(jì)算箍筋數(shù)量： 一般受彎構(gòu)件 集中荷載為主的受彎構(gòu)件 一般取n，選取箍筋間距或面積，即可計(jì)算出另一個(gè)未知數(shù)。,根據(jù)公式及驗(yàn)算是否需要進(jìn)行計(jì)算配筋；,45,如果此時(shí)箍筋面積過大或間距過小，則可彎起縱筋協(xié)助抗剪。此時(shí)箍筋先選定面積和間距，帶入公式計(jì)算出彎起鋼筋將要承擔(dān)的剪力： 角度取45度，則可以計(jì)算出Asb。 驗(yàn)算配箍率，檢查各項(xiàng)構(gòu)造要求是否滿足，如箍筋的間距，彎起鋼筋彎起點(diǎn)的位置等。,46,二、截面校核（自學(xué)內(nèi)容） 三、構(gòu)造要求（自學(xué)內(nèi)容） 此部分強(qiáng)調(diào)箍筋的間距和布置的位置；彎起鋼筋的間距、錨固長(zhǎng)度和彎起鋼筋的形式。,47,例題,48,課堂小結(jié),49,-9 縱向鋼筋的彎起和截?cái)?22,50,材料抵抗彎矩圖是按照梁實(shí)配的縱向鋼筋的數(shù)量計(jì)算并畫出的各個(gè)截面所能抵抗的彎矩圖。 在不截?cái)嗪筒粡澠鸬那闆r下，抵抗彎矩圖是包含設(shè)計(jì)彎矩圖的矩形圖形。,一、材料抵抗彎矩圖,51,抵抗彎矩圖可以按彎矩和鋼筋面積進(jìn)行比例分配，即，由此可以將抵抗彎矩圖分成幾個(gè)長(zhǎng)條，表示每一根鋼筋負(fù)擔(dān)的彎矩大小。設(shè)計(jì)彎矩圖與抵抗彎矩圖中分割線的交點(diǎn)表示該鋼筋的彎起點(diǎn)，按45度即可以找到與中和軸的交點(diǎn)位置。 鋼筋切斷后，在抵抗彎矩圖中表示為臺(tái)階狀，截?cái)嗟匿摻顟?yīng)當(dāng)伸出一個(gè)錨固長(zhǎng)度以后再截?cái)唷?52,53,、抵抗彎矩圖應(yīng)包含設(shè)計(jì)彎矩圖，以保證正截面抗彎的要求； 、為保證與斜裂縫相交，第一排彎起鋼筋的上彎點(diǎn)和支座邊緣的距離以及前一排鋼筋的下彎點(diǎn)和次一排鋼筋的上彎點(diǎn)之間的距離不得大于箍筋最大間距。 、找準(zhǔn)各根鋼筋的充分利用點(diǎn)和不需要點(diǎn)。鋼筋的彎起點(diǎn)和充分利用點(diǎn)之間的距離不得小于h0/2。,二、縱筋彎起的構(gòu)造要求,54,55,、受拉縱筋 受拉縱筋一般不截?cái)啵裳亓和ㄩL(zhǎng)布置或者在不需要點(diǎn)處彎起。其目的是防止受拉縱筋截面積突然改變而造成受拉區(qū)砼過早開裂； 、承受支座負(fù)彎矩的鋼筋 由于架立鋼筋的存在，一般支座負(fù)彎矩鋼筋可以截?cái)?，但必須滿足要求：,三、縱筋的截?cái)嗪湾^固,56,57,（）當(dāng)砼的抗剪能力足夠時(shí)，從該鋼筋不需要點(diǎn)向外延伸20d后截?cái)?；且截?cái)帱c(diǎn)到該鋼筋的充分利用點(diǎn)之間距不得小于1.2la。 （）當(dāng)砼的抗剪能力不足而配箍筋時(shí)，從該鋼筋不需要點(diǎn)向外延伸不小于h0且不小于20d后截?cái)?；且截?cái)帱c(diǎn)到該鋼筋的充分利用點(diǎn)之間距不得小于1.2lah0。 （）若按上述截?cái)嗪蟮慕財(cái)帱c(diǎn)仍處于受拉區(qū)，則從該鋼筋不需要點(diǎn)向外延伸不小于1.3h0且不小于20d后截?cái)?；且截?cái)帱c(diǎn)到該鋼筋的充分利用點(diǎn)之間距不得小于（1.2la1.7h0）。,58,59,為防止支座縱筋受拉拔出，應(yīng)當(dāng)具有一定的錨固長(zhǎng)度。 （）砼抗剪能力足夠時(shí)，las5d；las從支座邊緣算起 （）砼抗剪能力不足時(shí)， las0.35d （）框架節(jié)點(diǎn)縱筋的錨固（自學(xué)內(nèi)容）,、支座縱筋的錨固,60,