鋼筋混凝土受彎構件斜截（中南大學） .ppt

混凝土結構設計基本原理,中南大學土木建筑學院 黃天立 博士，講師 e-mail: htianli tel: 137-87150846,第四章 鋼筋混凝土受彎構件 斜截面承載力計算,本章重點,混凝土結構設計基本原理,第四章,斜截面破壞的主要形態(tài)及特點；,掌握受彎構件斜截面承載力的計算公式及,適用條件，防止斜壓和斜拉破壞的措施；,了解受彎構件斜裂縫形成前后的應力狀態(tài)；,影響斜截面受剪承載力的主要因素；,熟悉構造要求。,交 作 業(yè)！,混凝土結構設計基本原理,第四章,彎剪段（本章研究的主要內(nèi)容）,統(tǒng)稱腹筋-幫助混凝土梁抵御剪力,有腹筋梁-既有縱筋又有腹筋 無腹筋梁-只有縱筋無腹筋,箍筋肢數(shù),單肢箍面積,箍筋總面積,正截面受彎破壞,斜截面受剪破壞 斜截面受彎破壞,混凝土結構設計基本原理,第四章,一、斜裂縫形成前的應力狀態(tài),彎剪段 中和軸以上 中和軸 中和軸以下,純彎段,混凝土結構設計基本原理,第四章,裂縫可能由截面底部開始出現(xiàn)（彎剪斜裂縫） 裂縫可能由截面中部開始出現(xiàn)（腹剪斜裂縫）,彎剪斜裂縫,腹剪斜裂縫,當 時，梁的剪彎段開裂，出現(xiàn)斜裂縫,下寬上窄 最常見,中間寬兩頭小 常見于薄腹梁,混凝土結構設計基本原理,第四章,斜裂縫由主拉應力造成； 斜裂縫的方向與主拉應力跡線垂直；,箍筋 彎起鋼筋,腹筋,混凝土結構設計基本原理,第四章,二、斜裂縫形成后的應力狀態(tài),荷載產(chǎn)生的剪力 裂縫上端混凝土承受的剪力 壓力 縱筋拉力 縱筋銷栓力 骨料咬合力,混凝土結構設計基本原理,第四章,斜裂縫出現(xiàn)前,剪力由整個截面承受,彎剪段某截面（如圖e截面）的鋼筋應力 與該截面的彎距 成正比,斜裂縫出現(xiàn)后,受剪面積減小，受壓區(qū)混凝土剪應力、壓應力顯著增大（剪壓區(qū)）,截面e處的鋼筋應力 取決于臨界斜裂縫頂點截面c處的彎距 ，即與 成正比，縱筋應力增大。,混凝土結構設計基本原理,第四章,一、剪跨比,對于集中荷載的簡支梁,剪跨比,反映截面上彎曲正應力與剪應力的比值。,：反映截面上m與v的比值，即與的比值,實際反映梁內(nèi)正應力與剪應力的比值，而與的大小決定了主拉應力的大小和方向，從而影響截面破壞形態(tài)。,計算剪跨比,廣義剪跨比,混凝土結構設計基本原理,第四章,二、沿斜截面破壞的主要形態(tài),（一）無腹筋梁斜截面破壞的主要形態(tài),取決于剪跨比 的大小 斜拉破壞 剪壓破壞 斜壓破壞,剪跨比的大小對主壓應力的影響,斜拉破壞試驗,剪壓破壞試驗,斜壓破壞試驗,混凝土結構設計基本原理,第四章,1. 斜拉破壞,受拉邊緣一旦出現(xiàn)斜裂縫便迅速延伸至集中荷載作用點，使梁沿斜向拉裂成兩部分而突然破壞； 主拉應力產(chǎn)生的極限拉應變超過混凝土的極限拉應變； 斜截面受剪承載力取決于混凝土的抗拉強度。,混凝土結構設計基本原理,第四章,2. 剪壓破壞,受拉邊緣先裂，形成彎剪斜裂縫，幾條彎剪斜裂縫形成一條主要的斜裂縫（臨界斜裂縫）；臨界斜裂縫開展，梁上部混凝土剪壓區(qū)減小，最終由于混凝土被壓酥而破壞； 破壞是由于梁上部剪壓區(qū)混凝土在剪應力、水平向壓應力以及集中荷載作用點處豎向壓應力共同作用造成； 斜截面受剪承載力高于斜拉破壞。,混凝土結構設計基本原理,第四章,3. 斜壓破壞,混凝土結構設計基本原理,第四章,梁斜截面破壞的主要形態(tài),承載能力：,斜壓剪壓斜拉,斜截面受剪均屬于脆性破壞。除發(fā)生以上三種破壞形態(tài)外，還可能發(fā)生縱筋錨固破壞(粘結裂縫、撕裂裂縫)或局部受壓破壞。,破壞性質(zhì)：,混凝土結構設計基本原理,第四章,（二）有腹筋梁斜截面破壞的主要形態(tài),取決于箍筋的配置數(shù)量 斜拉破壞 剪壓破壞 斜壓破壞,1. 斜拉破壞,，且箍筋配置數(shù)量過少,2. 剪壓破壞,箍筋配置數(shù)量適當,3. 斜壓破壞,1、箍筋配置數(shù)量過多，箍筋不屈服 2、梁腹過薄,限制最小配箍率,限制截面最小尺寸,計算確定腹筋的配置數(shù)量,混凝土結構設計基本原理,第四章,混凝土結構設計基本原理,第四章,有腹筋梁斜截面剪壓破壞試驗,混凝土結構設計基本原理,第四章,1. 剪跨比,斜拉破壞 剪壓破壞 斜壓破壞,剪跨比越大，受剪承載力越低。 當剪跨比大于3時，剪跨比的影響不明顯。,圖48,2. 混凝土強度等級,圖49,混凝土強度等級與受剪承載力大致為線性關系。,混凝土結構設計基本原理,第四章,3.配箍率 和箍筋強度,有腹筋梁出現(xiàn)斜裂縫后，箍筋不僅直接承受部分剪力，而且能有效地抑制斜裂縫的開展和延伸，對提高剪壓區(qū)混凝土的抗剪能力和縱筋的銷栓作用都有一定影響。 試驗表明，在配箍量適當?shù)姆秶鷥?nèi)，梁的箍筋配得越多，箍筋強度愈高，梁的受剪承載力也愈大。,配箍量一般用配箍率（又稱箍筋配筋率）表示，即,混凝土結構設計基本原理,第四章,4. 縱向鋼筋配筋率,增加縱向鋼筋配筋率將提高梁的受剪承載力，二者大致成線性關系。 這是由于縱向受拉鋼筋能抑制斜裂縫的開展和延伸，使剪壓區(qū)混凝土的面積增大，從而提高剪壓區(qū)混凝土承受的剪力；縱筋數(shù)量增加，銷栓作用增加。,圖412,混凝土結構設計基本原理,第四章,鋼筋混凝土梁的抗剪機理復雜，影響因素很多，很難綜合考慮，至今尚未建立全面合理的分析模型，且剪切破壞都是脆性的； 規(guī)范根據(jù)大量的試驗結果，分析梁受剪的一些主要影響因素，建立了半理論半經(jīng)驗的受剪承載力計算公式； 規(guī)范公式基于剪壓破壞特征建立。,混凝土結構設計基本原理,第四章,僅配有箍筋梁的斜截面受剪承載力,ft 砼軸心抗拉強度設計值,2、考慮截面高度影響,截面高度影響系數(shù),混凝土結構設計基本原理,第四章,一、無腹筋梁的斜截面受剪承載力,1、一般無腹筋梁,混凝土結構設計基本原理,第四章,3、集中荷載作用下的獨立梁（考慮剪跨比的影響）,計算截面的剪跨比,集中荷載下或集中荷載引起的支座邊緣的剪力占總剪力75%以上的獨立梁,混凝土結構設計基本原理,第四章,二、僅配有箍筋梁的斜截面受剪承載力,待定系數(shù)，由試驗確定。,混凝土結構設計基本原理,第四章,1、受集中荷載為主的矩形、t形和i形截面簡支梁,計算截面的剪跨比。,（423）,混凝土結構設計基本原理,第四章,2、一般情況下的矩形、t形和i形截面簡支梁,（425）,混凝土結構設計基本原理,第四章,三、配有箍筋和彎起鋼筋梁的斜截面受剪承載力,同一彎起平面內(nèi)彎起鋼筋截面面積；,彎起鋼筋的抗拉強度設計值；,應力分布不均勻系數(shù)；,彎起鋼筋與梁縱軸方向的夾角。,混凝土結構設計基本原理,第四章,四、計算公式的適用條件,適用于剪壓破壞。,1、上限值最小截面尺寸及最大配箍率,為了防止斜壓破壞，要求：,混凝土結構設計基本原理,第四章,截面的腹板高度，按下圖確定：,混凝土結構設計基本原理,第四章,2、下限值最小配箍率,為了防止斜拉破壞，要求：,(1) 當梁的受剪承載力滿足下列要求時：,對受集中荷載作用為主的矩形、t形和i形截面梁,對一般情況下的矩形、t形和i形截面梁,按構造要求配箍筋。,混凝土結構設計基本原理,第四章,(2) 梁的配箍率滿足最小配箍率要求,構造要求, 箍筋的直徑滿足表42要求；,表42 梁內(nèi)箍筋的最小直徑,混凝土結構設計基本原理,第四章, 箍筋的間距應滿足表43要求；,表43 梁中箍筋最大間距（mm）,混凝土結構設計基本原理,第四章,六、斜截面受剪承載力的計算位置,混凝土結構設計基本原理,第四章,斜截面受剪承載力的計算按下列步驟進行設計： 1確定計算截面及其剪力設計值； 2驗算是否滿足截面限制條件，如不滿足，則應加大截面尺寸或提高混凝土的強度等級； 3驗算是否需要按計算配置腹筋。 4計算腹筋 （1）對僅配置箍筋的梁，可按下式計算：,七、斜截面受剪承載力的計算步驟,1、截面設計,混凝土結構設計基本原理,第四章,對集中荷載作用下的獨立梁,（2）同時配置箍筋和彎起鋼筋的梁，可以根據(jù)經(jīng)驗和構造要求配置箍筋確定vcs，然后按下式計算彎起鋼筋的面積。,對矩形、t形和工字形截面的一般受彎構件,5 驗算箍筋間距、直徑和最小配箍率是否滿足要求。,混凝土結構設計基本原理,第四章, 檢查截面限制條件；, 檢查是否滿足最小配箍率；, 代入公式（423）或（425）計算受剪承載力；,2、承載力校核,混凝土結構設計基本原理,第四章,混凝土結構設計基本原理,第四章,一、縱向受力鋼筋在支座處的錨固,1、簡支板,錨固破壞,las5d；,采用焊接網(wǎng)配筋時,混凝土結構設計基本原理,第四章,2、簡支梁,混凝土結構設計基本原理,第四章,混凝土結構設計基本原理,第四章,3、連續(xù)梁和框架梁中間支座處縱筋的錨固,混凝土結構設計基本原理,第四章,二、彎起鋼筋的錨固,（1）彎起鋼筋的終彎點外應留有錨固長度，光面鋼筋端部還應做彎鉤。,混凝土結構設計基本原理,第四章,（2）不得采用浮筋做彎筋。,混凝土結構設計基本原理,第四章,三、箍筋的構造要求,1、箍筋的形式和肢數(shù),梁受扭或承受動荷載時，不得使用開口式箍筋,混凝土結構設計基本原理,第四章,2、箍筋的直徑,表42 梁內(nèi)箍筋的最小直徑,3、箍筋的間距,表43 梁中箍筋最大間距（mm）,混凝