混凝土受彎構件正截面計算PPT課件

1、3.1受彎構件基本構造6.2 受彎構件基本構造要求一、鋼筋混凝土板通常模數(shù)為10mm，現(xiàn)澆板 hmin如表6.1板 的 類 別最 小 厚 度mm單 向 板屋面板、民用建筑樓板60工業(yè)建筑樓板70行車道下的樓板80雙 向 板80懸 臂 板板的懸臂長度小于或等于500mm60板的懸臂長度大于500mm80無 梁 樓 板150現(xiàn)澆鋼筋混凝土板最小厚度 表6.1第1頁/共44頁板支承長度現(xiàn)澆板磚墻上預制板磚墻上混凝土梁上 h，120mm，且滿足鋼筋錨固要求100mm80mm3.1受彎構件基本構造一、鋼筋混凝土板第2頁/共44頁板的配筋3.1受彎構件基本構造第3頁/共44頁板的配筋面積： 15%As，且

2、 0.15%bh 250mm（有較大集中荷載時， 200mm）3.1受彎構件基本構造 綁扎板鋼筋第4頁/共44頁3.2 受彎構件基本構造要求板的配筋下部網(wǎng)片筋上部支座負筋與分布筋第5頁/共44頁3.1受彎構件基本構造二、鋼筋混凝土梁矩形、矩形、T形、花籃形、十字形、倒形、花籃形、十字形、倒T形形（矩形、（矩形、T形為主）形為主）梁的截面常用梁高：常用梁高：250、300750、800、900、1000mm等等矩形截面：矩形截面：h/b2.02.5寬度寬度b T形截面：形截面：h/b2.54.0常用梁寬：常用梁寬：180、200、250mm等等 截面尺寸截面尺寸截面形式：截面形式：第6頁/共44

3、頁3.2 受彎構件基本構造要求二、鋼筋混凝土梁梁的配筋第7頁/共44頁3.2 受彎構件基本構造要求縱向受力鋼筋凈距：上部筋：30mm，且1.5d 下部筋：25mm，且d 垂直凈距（層距）：25mm且d作用：承受由M產(chǎn)生的拉（壓）應力布置：位于梁受拉（壓）區(qū)，數(shù)量計算定種類：HRB400級、HRB335級直徑：1225mm，一般 28mm第8頁/共44頁3.2 受彎構件基本構造要求架力鋼筋作用：固定箍筋的正確位置，與梁底縱筋形成鋼 筋骨架； 承受混凝土收縮及溫度變化產(chǎn)生的拉力直徑： l04m： 8 mm l046m： 10mm 2根 l06m： 12 mm設置： 2根，位于梁的角部 第9頁/共4

4、4頁3.2 受彎構件基本構造要求作用：承受由M 和V 引起的主拉應力； 固定縱筋位置形成骨架。形式：開口式、封閉式，單肢、雙肢、 四肢（多用封閉雙肢箍） 直徑 ：h800mm時 6 mm h800mm時 8 mm數(shù)量：由計算確定間距：ssmax， smax見表3-5箍筋第10頁/共44頁作用：跨中平直部分承受由M 產(chǎn)生的拉應力， 彎起段承受主拉應力， 彎起段平直部分可承受壓力。數(shù)量位置：由計算確定彎起角度 ： h800mm時45 h800mm時60間距：第一排彎筋上彎點距支座邊緣 50mm 相鄰彎筋上彎點距離smax3.2 受彎構件基本構造要求彎起鋼筋第11頁/共44頁作用：承受混凝土收縮及溫

5、度變化的拉力， 增強鋼筋骨架剛度。設置：hw 450mm時要求：間距 200mm，每側(cè)面積 0.1% bhw 拉筋：直徑同箍筋 3.2 受彎構件基本構造要求梁側(cè)構造鋼筋（腰筋）腹板高度腹板高度hw ：矩形截面取有效高度：矩形截面取有效高度h0 T形和形和I形截面取梁高減去上、下翼緣后的腹板凈高。形截面取梁高減去上、下翼緣后的腹板凈高。第12頁/共44頁定義：縱向受力鋼筋的外表面到截面邊緣的垂直距離，保護層作用： 保護縱向鋼筋不被銹蝕； 在火災等情況下，使鋼筋的溫度上升緩慢； 使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結。 3.2 受彎構件基本構造要求三、混凝土保護層厚度第13頁/共44頁6.3 受彎構件正截

6、面承載力計算鋼筋混凝土梁的破壞形式正截面受彎破壞斜截面受剪（彎）破壞 原因：由彎矩 M引起原因： 由彎矩剪力引起措施：計算配置縱筋措施： 計算箍筋、 構造措施如何計算保證？相關知識一、3.3 受彎構件正截面承載力計算第14頁/共44頁鋼筋混凝土受彎構件組成鋼 筋混 凝 土抗拉、壓強度均較高在fy內(nèi)呈彈性抗壓強度較高，抗拉強度很低，呈彈塑性性能不同，如何 合理進行互補？相關知識二、3.3 受彎構件正截面承載力計算第15頁/共44頁力學梁受力特點前 提特 點變形、應力與M呈正比鋼筋混凝土梁受力如何？勻質(zhì)彈性材料 281qlMEIMlEIqlf244853845相關知識三、3.3 受彎構件正截面承載

7、力計算第16頁/共44頁問題的引入鋼筋混凝土梁如何保證在彎矩作用下其正截面承載力？其受力性能如何？其可能破壞的形式如何？3.3 受彎構件正截面承載力計算第17頁/共44頁6.3 受彎構件正截面承載能力計算一、受彎構件正截面的受力性能 h0 h asAs baa 剪彎區(qū) 純彎段 剪彎區(qū) 位移計位移計位移計 P 應變測點 PM=PaV=P試驗梁： 支承約束：配筋適中的理想簡支梁 荷載作用：兩點對稱逐級加荷 （忽略自重） 受力區(qū)段：“純彎段”鋼筋混凝土梁正截面工作的三個階段3.3 受彎構件正截面承載力計算第18頁/共44頁 實測：梁的撓度、混凝土及鋼筋的縱向應變等， 繪制M/Muf 曲線 aa a

8、0 10 20 30 40 50 60 70 80 f （mm） M/Mu 100 80 60 40 20 轉(zhuǎn)折點2 轉(zhuǎn)折點1特點：曲線有兩個明顯轉(zhuǎn)折點，梁受力和變形可分為三個階段鋼筋混凝土梁正截面工作的三個階段3.3 受彎構件正截面承載力計算第19頁/共44頁 第第階段階段（彈性工作階段）（彈性工作階段）加載加載開裂開裂 對應開裂彎矩對應開裂彎矩cr 第第階段階段（帶裂縫工作階段）（帶裂縫工作階段）開裂開裂屈服屈服對應屈服彎矩對應屈服彎矩My 第第階段階段 （破壞階段）（破壞階段）屈服屈服壓碎壓碎對應極限彎矩對應極限彎矩Mu 鋼筋混凝土梁正截面工作的三個階段a狀態(tài)：計算Mu的依據(jù)a狀態(tài)：計算

9、Mcr的依據(jù)階段：計算裂縫、剛度的依據(jù)應力狀態(tài)與計算關系3.3 受彎構件正截面承載力計算第20頁/共44頁鋼筋混凝土梁受力特點1、截面應變?nèi)猿手本€分布，中和位置隨M增大而上升2、鋼筋應力第階段：s 小而慢， a有突變第階段： s 增長快， a達fy第階段： s=fy，產(chǎn)生流幅至混凝土壓碎3、撓度與M不成正比第階段：f 增長慢第階段：f 增長快第階段：f 劇增至構件破壞3.3 受彎構件正截面承載力計算第21頁/共44頁受彎構件正截面破壞形態(tài)配筋率：0bhAs反映鋼筋與混凝土配比的指標破壞特征：受壓區(qū)混凝土被壓碎 破壞時，鋼筋尚未屈服。 破壞性質(zhì)：“脆性破壞”超筋梁： max適筋梁： min ma

10、x破壞特征：鋼筋先屈服，混凝土 后壓碎 破壞性質(zhì)：“延性破壞” 少筋梁 ：min破壞特征：開裂后鋼筋迅速屈服，混 凝土受壓失效，一裂就壞破壞性質(zhì)：“脆性破壞” 3.3 受彎構件正截面承載力計算第22頁/共44頁二、受彎構件正截面承載力計算基本理論二、受彎構件正截面承載力計算基本理論 1 1、計算依據(jù)、計算依據(jù)-適筋梁適筋梁a應力圖形應力圖形2、正截面承載力計算的基本假定 符合平截面假定； 不考慮混凝土的抗拉強度； 理想的縱向鋼筋的應力應變關系 理想的混凝土受壓的應力應變關系3.3 受彎構件正截面承載力計算第23頁/共44頁3等效矩形應力圖形 方法：受壓區(qū)砼以等效矩形應力圖形代換曲線形應力圖形

11、原則 : 壓應力的合力大小相等 應力圖形面積相等；3.3 受彎構件正截面承載力計算第24頁/共44頁4.受彎構件正截面承載力計算公式受彎構件正截面承載力計算公式計算應力圖形3.3 受彎構件正截面承載力計算基本公式syc1Afbxf201xhbxfMMcu20 xhAfMMsyu0hx相對受壓區(qū)高度相對受壓區(qū)高度界限相對受壓區(qū)高度界限相對受壓區(qū)高度0bhxb第25頁/共44頁ycbsbbbffbhAhxx1max00防止超筋防止超筋脆性破壞：脆性破壞：防止少筋防止少筋脆性破壞：脆性破壞：bhAASSminmin,min單筋矩形截面所能承受的單筋矩形截面所能承受的最大彎矩（極限彎矩）最大彎矩（極限

12、彎矩）： )5 . 01 (bb20c1maxu,bhfM適用條件3.3 受彎構件正截面承載力計算第26頁/共44頁5.受彎構件正截面受彎承載力計算截面設計截面設計3.3 受彎構件正截面承載力計算己知：彎矩設計值己知：彎矩設計值M，材料強度，材料強度fc、fy，截面尺寸，截面尺寸bh；求截面配筋；求截面配筋As計算步驟如下：確定截面有效高度h0：h0=has 計算混凝土受壓區(qū)高度x，并判斷是否屬超筋梁bfMhhxc12002若xbh0，則不屬超筋梁。ycfbxfA/1s若xbh0，為超筋梁，應加大截面尺寸，或提高混凝土強度等級，或改用雙筋截面。計算鋼筋截面面積As：判斷是否屬少筋梁：若Asmi

13、n bh，則不屬少筋梁。否則為少筋梁，應取As=minbh。選配鋼筋第27頁/共44頁3.3 受彎構件正截面承載力計算為超筋梁；若0hxb計算步驟如下：計算步驟如下：計算截面有效高度h0計算x，并判斷梁的類型bffAxc1ys為適筋梁；，且若0minhxbhAbs為少筋梁。若bhAsmin計算截面受彎承載力Mu適筋梁 20ysuxhfAM超筋梁)5 . 01 (bb20c1maxu,bhfMMu若少筋梁，應將其受彎承載力降低使用（已建成工程）或修改設計。 判斷截面是否安全：若MMu，則截面安全。己知：截面尺寸己知：截面尺寸bh，截面配筋，截面配筋As，材料強度，材料強度fc、fy ，彎矩設計值

14、，彎矩設計值M 求：復核截面是否安全求：復核截面是否安全 、彎矩承載力、彎矩承載力Mu= ？5.受彎構件正截面受彎承載力計算截面復核截面復核第28頁/共44頁3.3 受彎構件正截面承載力計算6. 正截面受彎承載力Mu影響因素注 意： 砼強度fc與截面寬度b對受彎構件正截面承載力Mu的影響雖然較小， 第29頁/共44頁三、雙筋矩形截面正截面承載力計算三、雙筋矩形截面正截面承載力計算 1. 雙筋截面是指同時配置受拉和受壓鋼筋的情況。A sA s受壓鋼筋受拉鋼筋3.3 受彎構件正截面承載力計算第30頁/共44頁雙筋截面適用情況雙筋截面適用情況：3.3 受彎構件正截面承載力計算 ,而梁截面尺寸受到限制

15、，fc不能提高時；在受壓區(qū)配置鋼筋可補充混凝土受壓在受壓區(qū)配置鋼筋可補充混凝土受壓能力的不足能力的不足。)5 . 01 (bb20c1maxu,bhfMMu在不同荷載組合情況下，其中在某一組合情況下截面承受正彎矩，另一種組合情況下可能承受負彎矩，即梁截面承梁截面承受異號彎矩受異號彎矩。在抗震結構中要求框架梁必須配置一定比例的受壓鋼筋，受壓鋼筋可以提高截面的延性。受壓鋼筋可以提高截面的延性。第31頁/共44頁2、基本公式及適用條件、基本公式及適用條件00()()2cysysucyssf bxf Af AxMMf bx hf A ha Cs=ss AsCc=fcbxT=fyAsh0aasA sA

16、sMxecueyse3.3 受彎構件正截面承載力計算基本公式11020 ()2 ()cyscysysysf bxf AxMf bx hf Af AMf A ha 純鋼筋部分As2sA單筋部分As1第32頁/共44頁適用條件max,120max,1max010 sscsycbsbbbhfMffbhAhx或或防止超筋脆性破壞保證受壓鋼筋強度充分利用注意：注意：雙筋截面一般不會出現(xiàn)少筋破壞，故可不必驗算min。3.3 受彎構件正截面承載力計算2sax 2、基本公式及適用條件、基本公式及適用條件 單筋截面與雙筋截面的不同在于同時在受拉、受壓區(qū)增配了鋼筋，相應的承載力得到提高，而此部分的用鋼量對構件的破

17、壞形式影響不大。第33頁/共44頁五、五、T形截面截面正截面承載力形截面截面正截面承載力 Mu主要取決于受壓砼，故可將受拉縱筋集中，挖去受拉區(qū)砼一部分而形成。3.3 受彎構件正截面承載力計算 T形截面形成 T 形截面應用跨中跨中按按T形截面計算，形截面計算，支座支座按按矩形矩形截面計算截面計算挖去部分中和軸第34頁/共44頁五、五、T形截面截面正截面承載力形截面截面正截面承載力 T形截面組成梁肋部分bh翼緣挑出部分（bf/b）hf/翼緣計算寬度bf/取值項次考慮情況T形截面、I形截面倒L形截面肋形梁板獨立梁肋形梁板1按計算跨度l0考慮l0/3l0/3l0/62按梁（縱肋）凈距sn考慮b+snb

18、+sn/23按翼緣高度hf考慮hf/h00.1b+12hf0.1hf/h00.05b+12hfb+6hfb+5hfhf/h00.05b+12hfbb+5hf3.3 受彎構件正截面承載力計算第35頁/共44頁fsyffcMMAfhbffsyffcMMAfhbf)2(0fffcfsyffchhhbfMAfhbf3.3 受彎構件正截面承載力計算 T 形截面分類依據(jù)：中性軸位置類型 第一類T形 xhf/ 受壓區(qū)為矩形 第二類T形 x hf/ 受壓區(qū)為 T 形 T形截面的鑒別界限情況界限情況第36頁/共44頁計算公式與寬度等于bf的矩形截面相同：為防止超筋脆性破壞，相對受壓區(qū)高度應滿足 b。對第一類T形

19、截面，該適用條件一般能滿足。為防止少筋脆性破壞，受拉鋼筋面積應滿足Asminbh，b為T形截面的腹板寬度。對工形和倒T形截面，受拉鋼筋應滿足： Asminbh + (bf - b)hf第一類第一類T T形截面形截面)2(0 xhxbfMAfxbffcsyfc基本公式基本公式3.3 受彎構件正截面承載力計算第37頁/共44頁第二類第二類T T形截面形截面=+ bxfc)2()(0fffchhhbbfffchbbf)(syAf)2(0 xhbxfMcu)2(011xhbxfMAfbxfcsyc)2()()( 02fffcsyffchhhbbfMAfhbbf第38頁/共44頁第二類第二類T T形截面形截面