混凝土結構設計原理之受彎構件正截面承載力計算

第3章受彎構件正截面承載力計算

受彎構件——截面上承受彎矩和剪力的構件，如：梁、板、雨蓬及樓梯。。

受彎構件可能發(fā)生的兩種破壞：沿彎矩最大截面破壞（正截面破壞）；沿剪力最大或彎矩和剪力都較大的截面破壞（斜截面破壞）。

正截面——與構件軸線垂直的截面。

斜截面——與構件軸線斜交的截面。

3.1截面配筋的基本構造要求一．截面形式和尺寸1．截面形式（圖3.1）2．截面尺寸確定原則：考慮模板模數(shù)；盡量統(tǒng)一、方便施工。（1）梁跨度：由建筑方案決定。截面高度：可根據(jù)梁的高跨比估計，如：簡支梁，懸臂梁。注：截面高度≤800㎜，取50㎜的模數(shù)，大于800㎜，取100㎜的模數(shù)。截面寬度：按梁截高寬比估計，如：矩形截面梁b=（0.4~0.5）h

T形截面梁b=（0.25~0.4）h。注：常用梁寬為120㎜、150㎜，大于150㎜按50㎜的模數(shù)取值。（2）板現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的最小厚度：表3.1.。常用厚度：60、70、80、100、120、150㎜。（一般取值以10㎜為模數(shù)）一．受彎構件的鋼筋（一）梁的鋼筋1.縱向受力鋼筋作用：承受由彎矩陣產(chǎn)生的拉力。確定方法：按受彎構件正截面承載力計算。放置位置：布置于梁的受拉一側(cè)。鋼筋選用：常選用HRB335熱軋鋼筋，常用直徑10~28㎜，根數(shù)不得少于2根（直徑宜盡可能相同，當采用兩種不同直徑，直徑宜相差2~6㎜。2．箍筋作用：承受剪力和彎矩在梁內(nèi)產(chǎn)生的主拉應力；固定鋼筋位置。確定方法：按受彎構件斜截面承載力計算。布置：沿梁的長度方向按一定間距設置。箍筋的形式：箍筋的選擇：一般選用HPB235、HRB335熱軋鋼筋，常用直徑6~10㎜，間距按計算和構造要求。（3）彎起鋼筋作用：承受剪力和彎矩在梁內(nèi)產(chǎn)生的主拉應力。確定方法：按受彎構件斜截面承載力計算。（可不設彎起鋼筋）放置位置：由縱向受力鋼筋在靠近支座處彎起。彎起角度：梁高≤800㎜時采用450，梁高＞800㎜時采用600。（4）架立鋼筋作用：固定箍筋的位置，承受混凝土及溫度變化所產(chǎn)生的拉力。確定方法：不需計算，按構造要求確定。鋼筋選擇：根數(shù)一般為2根，直徑見表3.2。

（二）板的鋼筋（宜采用HPB235、HRB335熱軋鋼筋）

1．受力筋

作用：承受由彎矩產(chǎn)生的拉力。

確定方法：按按受彎構件正截面承載力計算。

放置位置：設置于板的受拉一側(cè)，沿板跨度方向按一定間距放置。

鋼筋選用：常用直徑6、8、10、12、14㎜，采用綁扎配筋時受

力鋼筋的間距一般為70~200㎜。

2．分布筋

作用：將荷載均勻地傳給受力鋼筋；抵抗因混凝土收縮及溫

度變化而產(chǎn)生的拉力；施工過程中固定受力鋼筋的位置。

確定方法：不需計算，按構造確定。

放置位置：垂直于受力鋼筋，置于受力筋內(nèi)側(cè)。鋼筋選用：常用直徑6、8㎜，間距不宜大于250㎜，單位長度上分布鋼筋的截面面積不宜小于單位寬度上受力鋼筋截面積的15%，且不宜小于該方向板截面面積的0.15%。一．鋼筋的保護層（鋼筋外緣至混凝土表面的距離）作用：防止鋼筋銹蝕，保證鋼筋與混凝土間有足夠的粘結強度，在火災等情況下避免鋼筋過早軟化。鋼筋的保護層的厚度見表3.4二．梁鋼筋的間距目的：便于混凝土澆注，保證鋼筋受力均勻。截面有效高度（指受拉鋼筋的重心至混凝土受壓區(qū)邊緣的垂直距離)板：混凝土強度≤C20，混凝土強度≥C25，梁：鋼筋單排布置：混凝土強度≤C20，混凝土強度≥C25，鋼筋雙排布置：混凝土強度≤C20，混凝土強度≥C25，

3.2梁正截面受彎性能的試驗分析目的：了解破壞過程，建立計算公式。試驗條件：配筋量適中、簡支梁、三分點加集中力獲取純彎段；集中力從零逐步加至梁破壞。一、適筋梁的工作階段第Ⅰ階段：彎矩從零到受拉區(qū)邊緣即將開裂，結束時稱為Ⅰa階段其標志為受拉區(qū)邊緣混凝土達到其抗拉強度；

第Ⅱ階段：彎矩從開裂彎矩到受拉鋼筋即將屈服，結束時稱為Ⅱa階段，其標志為縱向受拉鋼筋應力達到屈服；第Ⅲ階段：彎矩從屈服彎矩到受壓區(qū)邊緣混凝土即將壓碎，結束時稱為Ⅲa階段，其標志為受壓區(qū)邊緣混凝土達到其極限壓應變（即混凝土被壓碎）。三階段劃分的理論意義：是今后推導相關計算公式的理論基礎例如：Ⅰa：抗裂度驗算的依據(jù)；Ⅱ：裂縫寬度及變形驗算的依據(jù)；Ⅲa：正截面受彎承載力計算的依據(jù)二．正截面受彎的三種破壞形態(tài)實驗表明：隨著配筋率的改變,構件破壞特征將發(fā)生本質(zhì)的變化。配筋率：(3.2)式中：As——縱向受拉鋼筋截面積；

b——梁的截面寬度；h0——梁的截面有效高度（當驗算最小配筋率時取h）。1.寧適筋鴉破壞餅，其粗破壞各特點查是：（1替）受掏拉鋼氣筋先燭屈服副，受之壓區(qū)休混凝耗土后遍壓碎蒸,鋼士筋和宵混凝隆土的睛強度都仔能得畏到充括分利謝用；（2位）破脾壞前殺有預滑兆，摟屬延研性破憑壞。2.稱超筋行破壞餐，其完破壞爭特點鵝是：（1觀）受己壓區(qū)善混凝頃土壓疑碎時研，受拆拉鋼緊筋未灶屈服窯,鋼章筋的效強度礦得不娃到充分譜利用里；（2窩）破碌壞前而無預慌兆，浴屬脆保性破赴壞。3.市少筋丘破壞流，其糠破壞置特點忌是：（1慈）受飯拉區(qū)抄混凝啟土一燒開裂暑，受莊拉鋼佳筋馬釀上屈帶服；（2芹）破鵝壞前五無預魄兆，航屬脆歡性破等壞。3.居3單饑筋矩希形截底面的濾承載咸力計新算掙單筋影矩形筋截面枯——萍僅在疲截面濕的受掀拉區(qū)沃配有普縱向精受力壘鋼筋稍的矩若形截匙面。膀雙哥筋矩顯形截板面—聰—在臂截面言的受看拉區(qū)忽和受尤壓區(qū)儲同時容配有喚縱向闊受力呼鋼筋鋪的矩誓形截糕面。一．愁承載宵力計堵算公錘式的軟建立（一桃）正飲截面耗承載勒力計皮算的惠基本翁假定1.厲平均荒應變劈燕沿截陶面高餃度線堅性分盲布；榨（變貴形符到合平撞截面離假定振）2.殲不考光慮混皮凝土發(fā)的抗牢拉強步度；3.適混凝汁土受藍壓時卻的應屬力-盤應變革關系揚為曲弓線，陳數(shù)學傘表達護式為闊公式湊（1孤.8懶）和賊（1烤.9鄉(xiāng)豐）。4.怎鋼筋亂的采末用理非想的瘋彈塑滑性應乳力-酷應變嗚關系廣，數(shù)為學表儉達式星為公猶式（悔3.堡12席）和魯(3姻.1偷3)番。(二燭)公燦式的臭建立佳（以須截面霧破壞柜時的逢應力攏圖形范為基丘礎建聽立公圈式）1．排應力績圖形鋤的簡相化圖（脹a）俊為截研面破植壞時勉實際王的應槳力圖己形，饒XC為實瞇際混腳凝土定受壓勻區(qū)高柔度。為簡腳化計闖算，宮將（收a）躍簡化愿為圖燈(b申)所鼻示的溫等效帳矩形絨應力問圖形甚。簡化剃原則晚：受再壓區(qū)偵混凝足土合省力大利小和謎作用躬點不鞭變。注：腥系數(shù)杠α1的取步值見頂書。1.協(xié)基脅本公妙式的童建立押。由于妙截面煩在破裳壞前哥的一拌瞬間鼓處于意靜力蟻平衡狼狀態(tài)戰(zhàn)，由識（b就）圖痛所示壺受力緒狀態(tài)許可建皺立兩賞個平區(qū)衡方役程。由得：孤（3慣.1葉4）由得：戴（頁對鋼伏筋合鳴力作奏用點互取矩奴）敲(外3.界15迫)或母（綠對混逝凝土奏合力種作用物點取倒矩)后(3固.1早6)3．振公式唐的適歪用條愿件（1專）防系止超它筋破舟壞：注應滿印足:坡或式中冒：怒配筋律率企，舍見表抹3.莊6?！鄬d受壓耍區(qū)高唉度，擾?！咏缦薏讼鄬﹄s受壓溉區(qū)高找度，款，推可查永表3截.5戶。（2俱）防守止少代筋破般壞：甘應滿該足式中擇:屯見表神3.晶7。不同巷配筋過率時達的應起變情碑況5．客公式痛的轉(zhuǎn)馳換原因都：用震公式昨（3錘.1威4）刮~(屑3.咐16蠅)計冊算，賴需要裁解二閣次程叔和聯(lián)底立方形程，勻為簡化源計算斑，將穴公式蕩進行匠一下炕轉(zhuǎn)換妄。(1往)由碌式(很3.啦14梁)協(xié)得（新吉3.餅14將）(2胸)由梳式駐（武3.災15頓）得令則得讓:瓦(活新3奇.1歲5)(3負)由境式(肺3.系16傘)令則得售:注:危的關剖系:（三望）單已筋矩川形截忍面受呢彎構尤件正痰截面紛承載飯力計稠算步誓驟兩類走問題趨:截勇面設凝計和跡承載他力復恐核1.夕截面料設計已知擴:彎昏矩設惑計值襖M、宏材料近強度孝等級扒、構割件截導面尺佩寸；求：疊所需魔受拉塑鋼筋社截面亭面積島AS計算丟步驟虜：（1圍）假扶設鋼波筋按煤單排瞞布置碎，確佩定截罩面有揚效高懸度h0；（2悠）計歡算：（3碗）計渴算：脾并判揚斷是柄否滿研足條型件（若汪不滿仔足，議則增亡大構洪件截娛面尺維寸或僑提高映混凝餐土強端度等湖級或塘提高注鋼筋姓強度釣等級屈，從慶第一鈔步重評新開量始）（4圓）計馬算AS：由阻式（勇3.津14雷）得夜:或由杰式(題3.筐16柜)得耍：（5忌）檢握驗是泥否滿榆足：?。ㄈ粢安粷M妄足，彎取萬）（6懶）按與AS選擇姻鋼筋宗直徑雪和根巧數(shù)。鄉(xiāng)豐（表奮3.慕9）（7均）繪余制構宏件截漸面配榴筋圖汪。2．郊截面熊復核已知咬：構踐件截夠面尺眠寸、魔配筋味量、羞材料掌強度戲等級聾等，疲彎矩呈設計盟值；求：尋復核金截面兔是否汽安全辮（即與：是派否滿陣足：圍）。步驟鍛：（1感）定搬截面暑有效艙高度帥h0；（2存）判分斷梁鈔的類檢型：躺由式購3.擇14留計算若：項，則耽為超岸筋梁興；若悔且則為豎適筋識梁；丘若蘇，群則為傍少筋汁梁。（3辰）計誦算截鏟面承夾載力訪MU若為柿超筋演梁，休取墾代變?nèi)胧郊簦?課.1溜5）補或(皆3.緣瑞16掩)得尋：或若為儉