第四章受弯构件ppt课件.ppt

《第四章受弯构件ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章受弯构件ppt课件.ppt（62页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第四章 受弯构件正截面抗弯承载力计算,第一节 梁、板的一般构造,一、梁的截面与配筋（一）梁的截面形状和尺寸1.梁截面高度钢筋混凝土简支梁截面高度: 梁的计算跨度 2.梁截面宽度b矩形截面梁T形截面梁 为了便于施工和模板定型化，梁的尺寸应符合模数的要求，通常取梁截面高度h为150、180、200、240、250mm，超过250mm时按100mm进制。梁截面的宽度b为120、150、180、200、220、250mm，超过250mm时按50mm进制。,3、梁的截面形状梁、板的截面形式常见的有矩形、T形、工形、箱形。,（二）梁截面的配筋1、纵向受力钢筋（1）作用 ：承受纵向拉力作用 （2）直径 ：一

2、般在12mm25mm （3）净间距 ：在梁的上部水平钢筋的净距离不小于30mm 和1.5d；梁下部水平钢筋的净距不应小于25mm,和d。当梁下部钢筋多于2层时，2层以上钢筋水平向的中距应比下面2层的中距增大一倍；各层钢筋之间的净距不应小于25mm和 d，d为钢筋的最大直径。,（4）伸入支座内的纵筋数量 伸入支座内的纵筋不少于2根。双筋梁中，受压钢筋兼作架立钢筋时，伸入支座的根数不少于两根，且必须保证箍筋的两个角各有一根纵向受力钢筋伸入支座。（5）并筋的配筋方式 根据长期工程实践经验，为了保证混凝土现浇质量，解决粗钢筋及配筋密集引起设计、施工的困难，混凝土结构设计规范提出了并筋的配筋形式，规定如

3、下：构件中的钢筋可以采用并筋的配筋形式。直径28mm及以下的钢筋并筋数量不超过3根，直径32mm的钢筋并筋数量宜2根，直径36mm及以上的钢筋不宜采用并筋。 （a） (b) (c) (d),2、箍筋（1）作用：抗剪固定纵筋的位置，形成 钢筋骨架。（2）直径：当h800mm,d6mm; 当h800mm,d8mm;（3）设置要求 按承载力计算不需要箍筋的梁，当截面高度大于300mm时，应沿梁的全长设置构造箍筋；当梁截面高度h=150mm300mm时，可仅在梁两端各1/4范围内设置构造箍筋，为梁的计算跨度。但当在梁中部1/2跨度范围内有集中荷载作用时，则应沿梁的全长设置箍筋。当梁截面高度小于150m

4、m时，可以不设置箍筋。,（4）最大间距（5）梁中箍筋形式 箍筋应做成封闭式，且弯钩直线段长度不应小于5d，d为箍筋直径。当梁的宽度b大于400mm，且一层内的纵向受压钢筋多于3根时，或当梁的宽度不大于400mm但一层内的纵向受力钢筋多于4根时，宜设置复合箍筋。,（6）梁中箍筋的肢数 当梁宽b小于350mm时，宜采用双肢箍筋；当梁宽b大于等于400mm时宜用四肢箍筋；梁内受拉钢筋一排中配有多于5根受拉钢筋时或受压钢筋多于三根时，宜采用四肢箍筋或六肢箍筋，四肢箍筋一般由两个双肢箍筋组成。（7）抗扭箍筋 受扭箍筋应做成封闭式；受扭箍筋和抗震设计所需的箍筋一样末端要做成135的弯钩，弯钩的平直段长度应

5、为10d，d为箍筋直径。,3、弯起钢筋（1）作用：抗剪（2）设置要求：当梁高小于等于800mm时，弯起角为45，当梁高h大于800mm时弯起角为60。在弯终点外应留有平行于梁轴线方向的锚固长度，且在受拉区不应小于20d，在受压区不小于10d， d为弯起钢筋的直径。 当纵向受拉钢筋受限制不能在需要的位置弯起或弯起钢筋不能满足抗剪要求时，需要增设附加鸭筋来补充，鸭筋的两端水平段要锚固在梁的受压区;不能采用一端锚固在受拉区，另一端锚固在受压区的浮筋。,4、梁内构造钢筋 梁内构造钢筋包括架立钢筋、梁上部纵向构造钢筋、梁截面中部构造钢筋、拉筋和构造负筋。（1）架立筋 1）作用：架立筋一般配置在梁箍筋的上

6、角，用来固定箍筋的位置；当混凝土收缩时可以防止梁上部产生的开裂。 2）设置要求 当梁跨度小于4m时，架立筋的直径不宜小于8mm；梁跨度在46m时，不宜小于10mm；当梁跨度大于6m时，不宜小于12mm。,（2）梁上部纵向构造钢筋 当梁端按简支计算但实际受到部分约束时，如梁端嵌固在承重砖墙中时，应在支座上部设置纵向构造钢筋。其截面积不应小于跨中截面下部所配纵向受力钢筋计算所需截面面积的1/4，且不小于2根。 （3） 梁截面中部构造钢筋 1）作用 当梁截面高度h相对较高，架立筋或上部受压纵筋到梁下部截面受拉纵筋之间距离较大，梁中部混凝土收缩作用会引起开裂，设置梁截面中部构造钢筋可以有效防止梁中部的

7、开裂；此外，梁截面中部构造钢筋还具有增加梁内钢筋骨架刚度的作用 。,2）设置 当梁的腹板的高度大于等于450mm时，在梁的两个侧面应沿截面高度配置纵向构造钢筋，此构造钢筋一般应选用HPB300级光圆钢筋，每侧面积不小于0.1%bhw，梁截面中部构造钢筋沿梁截面高度方向的间距不大于200mm，直径为1014mm。（4）拉筋 主要作用是拉结和固定梁截面中部构造钢筋的位置，使梁截面中部构造钢筋和梁的钢筋骨架拉结成一个整体。拉筋和箍筋的直径、弯钩的要求一致，拉筋的间距是箍筋的两倍。,二、板的厚度和配筋（一）板的厚度 板的厚度要满足强度、刚度和抗裂（或裂缝宽度）的要求。现浇板的最小厚度要求见表3-3。（

8、二）板的配筋1、受力钢筋（1）作用：承担由弯矩产生的拉应力。（2）配置单向板：l2:l13,沿短跨方向布置受力钢筋双向板：l2:l12，沿长、短跨方向均布置受力钢筋,（3）间距及数量 板中受力钢筋的间距，当板厚不大于150mm时，不宜大于200mm；当板厚大于150mm时不宜大于板厚的1.5倍，且不宜大于250mm。 板内所配的受力钢筋的数量，对简支板按跨中弯矩最大截面、或连续板对其跨中和连续支座弯矩最大截面的抗弯承载力计算所得结果，并参照规范有关要求决定的。 （4）直径 板厚h小于100mm时，d=68mm； 当板厚h=100150mm时，d=812mm； 当板厚h大于150mm时，d=12

9、16mm。,2、分布钢筋（1）作用 1）固定受力钢筋的位置，确保浇筑混凝土时受力筋不发生平面和上下移动； 2）将板上局部承受的集中力向比较大范围的受力钢筋上传递； 3）抵抗由混凝土收缩和温度的变化在垂直于受力钢筋方向的拉应力，防止板表面产生沿受力钢筋方向的开裂； 4）在单向板肋形楼屋盖中，分分布钢筋可以抵抗沿板长边方向传递的数值较小的内力。,（2）配置 沿板的宽度方向上单位长度内分布钢筋的面积不宜小于沿板长度方向上实配受力钢筋面积的0.15%；分布钢筋间距不宜大于250mm，其直径不小于6mm。 3、构造钢筋 在现浇单向板肋形板楼盖中，主梁、次梁和单向板三部分整体浇注在一起，受力后可能会在主梁

10、与板连接处发生裂缝，也可能在板边缘和板的角部受墙体和边梁等的嵌固，板上部荷载作用后在板边缘和板的角部发生开裂，为了有效地防止这些问题的发生，就必须在板的上部和板的角部设置构造钢筋。,（1）现浇单向或双向板角上部构造钢筋 为了防止板角受双长边和短边方向嵌固作用出现垂直于板对角线的板面裂缝，就必须在板角的上部设置构造负筋，在板上部离板角点l1/4范围内配置板面双向钢筋网，该钢筋在支座内满足锚固长度要求；从墙边伸入板内长度不小于l1/4（是单向板或双向板的短边跨度）。,（2）受承重墙的嵌固板边上部的构造钢筋 沿主梁跨度方向间距200mm配置垂直主梁的板上部构造钢筋，该钢筋d=8mm,从主梁边伸入板内

11、的长度为板跨的四分之一即l0/4；单位长度范围内的受力钢筋面积不小于板内受力钢筋面积的1/3 。,（三）钢筋的间距、钢筋保护层厚度和梁的有效高度 1、钢筋间距 钢筋间距是指同排钢筋之间以及设置多排配筋时上下层钢筋之间的净距。2. 梁中钢筋间距,3. 板中钢筋间距 板中采用绑扎钢筋网时，受力钢筋间距为：当板厚h150mm时，钢筋间距s不应大于200mm；当板厚h150mm时，不应大于1.5h,也不大于250mm。 4. 保护层厚度5. 截面的有效高度 从构件受拉钢筋合力中心到构件受压区混凝土上边缘的距离称为构件有效高度。 （1）梁的有效高度 单排：h0=h-35mm 双排：h0=h-60mm,（

12、2）板的有效高度 h0=h-20mm,第二节 钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯承载力的试验研究,一、试验简介 钢筋混凝土梁根据正截面配筋率的大小分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种。配筋率：是指梁内配置的受拉钢筋横截面面 积与梁有效截面积的比值。,通常采用两点对称集中加荷，加载点位于梁跨度的1/3处，如下图所示。这样，在两个对称集中荷载间的区段称为“纯弯段”。,二、钢筋混凝土适筋梁受力破坏的三个阶段1、第一阶段：从加载到受拉区混凝土即将开裂）从开始加荷到受拉区混凝土开裂前，梁的整个截面均参加受力。受拉区混凝土有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接近线弹性，荷载-挠度曲线或弯矩-曲率曲线基本接近直线。截

13、面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小，且都与弯矩近似成正比。,第阶段截面应力应变关系,）受拉区混凝土即将开裂的临界状态a 受拉区混凝土塑性变形达到最大，受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时，t=tu，为截面即将开裂的临界状态（a状态）。受压区应力直线分布。 此时的弯矩值称为开裂弯矩Mcr ，作为受弯构件抗裂度计算依据。,2.第二阶段：从受拉区混凝土开裂到受拉钢筋屈服）在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担，导致钢筋应力突然增加（应力重分布），这使中和轴比开裂前有较大上移。,I I 阶段前期截面应力应变关系,）荷载继续增加，钢筋的拉应力，挠

14、度变形不断增大，裂缝宽度也随荷载的增加而不断开展，由于受压区混凝土的压应力随荷载的增加而不断增大，其弹塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布。 钢筋混凝土在正常使用情况下，截面弯矩一般处于该阶段。所以在正常使用情况下，钢筋混凝土是带裂缝工作的。裂缝宽度和挠度变形计算，要以该阶段的受力状态分析为依据。,）随着荷载增加，当钢筋应力达到屈服强度时（s = y），梁的受力性能将发生质的变化。此时的受力状态记为a状态，弯矩记为My，也称为屈服弯矩。,I I a阶段截面应力应变关系,3.第三阶段：从钢筋屈服到受压区混凝土被压碎，构件发生破坏。）钢筋应力达到屈服时，受压区混凝土尚未压坏。在该

15、阶段，钢筋应力保持为屈服强度fy不变，即钢筋的总拉力T保持定值，但钢筋应变s则急剧增大，裂缝显著开展，中和轴迅速上移，受压区高度有较大减少。,阶段截面应力和应变分布,） 在试验室内，混凝土受压可以具有很长的下降段，梁的变形可以持续较长，但有一个最大弯矩Mu。超过Mu后，梁的承载力将有所降低，直至最后压区混凝土压酥。 Mu称为极限弯矩，此时的受压边缘混凝土的压应变称为极限压应变ecu，对应截面受力状态为“IIIa状态”。,二、梁正截面破坏形态按照梁的破坏形式不同，划分为以下三类：适筋梁；超筋梁；少筋梁,1适筋梁2超筋梁3. 少筋梁,1、适筋梁（1）定义 钢筋混凝土梁内受拉钢筋的含量在一个比较合适

16、范围内的梁，即 的梁，称为适筋梁。（2）破坏过程 起始于梁弯矩最大截面的混凝土边缘开裂；随着受力过程的持续钢筋屈服，受压区高度减少，钢筋拉应力上升直到屈服；混凝土的压应变不断上升，压应力达到强度设计值，塑性发展越来越充分，直至混凝土在达到极限应变后被压碎。 3）破坏特点 破坏过程的阶段性明显，经历了较长的受力变形的过程，梁中材料的力学性能得到了较好发挥，经济性能好，属于延性破坏。 （4）应用情况 由于破坏经历几个明显的受力阶段，破坏前有明显的征兆，为结构的抢修和加固可以提供必要的时间，所以工程中只允许使用这种梁。,2、超筋梁 （1） 定义 梁截面内所配的受拉钢筋的含量超过适筋梁最大配筋率的梁，

17、即 的梁。 （2）破坏过程 钢筋混凝土梁内纵向受拉钢筋数量过多，在荷载作用下梁内受拉区钢筋的应力和应变增长缓慢，随着荷载的继续增加，上缘受压区混凝土应力和应变随着试验加载过程的持续不断上升，直到受压混凝土达到极限压应变和压应力被突然压碎宣告梁的破坏。 （3）破坏特点 破坏没有明显特征和过程，具有突然性，梁内钢筋受压区混凝土压碎时它截面的应力也不高，材料性能没有充分发挥，不经济，属于脆性破坏。 （4）应用情况 由于破坏的脆性特征，不经济、也不安全，工程实践中不允许使用。,3、少筋梁（1）定义 钢筋混凝土少筋梁截面内所配的受拉钢筋的量过少，低于适筋梁的最小配筋率的梁，即 的梁。（2）破坏过程 由于

18、梁内纵向配筋数量太少，在荷载作用下梁下缘混凝土和钢筋应力和应变增长不多的情况下梁就开裂；此后，在荷载稍微增加的情况下，梁的裂缝迅速上升，拉应力将梁很快裂通，宣告梁的破坏。 （3）破坏特点 少筋梁的破坏过程短促，承受荷载小，具有突然性，材料性能没有得到正常发挥，不经济，属于脆性破坏。（4）应用情况 由于破坏的脆性特征，不经济、也不安全，工程实践中不允许使用。,三、界限配筋率1、适筋梁与超筋梁的界限状态的配筋率 适筋梁与超筋梁的界限破坏时的最大特点，就是梁受压上缘混凝土达到极限压应力和压应变的同时，下沿受拉钢筋也达到抗拉强度设计值。 梁混凝土受压区界限相对高度就是 有屈服点普通钢筋,s y ，属于

19、适筋梁； s y，则属于超筋梁。,2. 纵向受力钢筋的最小配筋率 实测结果混凝土少筋梁的抗弯承载能力和不配钢筋的素混凝土的不相上下，在取二者相等的情况下推导出了梁的最小配筋率。规范规定梁的最小配筋效为 和0.2%中的较大值。,第三节 单筋矩形截面梁正截面承载力计算,一、相关知识链接基本假定： （1）截面应保持平面。 （2）不考虑梁混凝土的抗拉强度。 （3）混凝土受压的应力与应变按下列规定取用：（4）纵向受拉钢筋的极限拉应变取为0.01。,等效应力图形 用等效矩形应力图计算得到的合力，大小等于C，合力的形心位置与yc一致。,二、基本计算公式及其适用条件基本计算公式：,公式的适用条件（1）为了防止

20、梁发生超筋的脆性破坏，结构设计和施工时应满足： 或 或 单筋矩形截面梁按最大配筋率配筋时的最大承载力计算公式 ： （2）为了防止梁出现少筋的脆性破坏，规范规定结构设计时必须满足： 或,基本计算公式的应用 （1）截面设计 已知：弯矩设计值M ，截面尺寸bh，材料强度fy、fc、ft； 求：截面配筋As（钢筋直径和根数）。 解题步骤：1)判别截面类型 当 时，该梁为单筋矩形截面梁； 当 时，该梁为双筋矩形截面梁， 2） 3） 4）,（2）强度复核 已知：截面尺寸bh、截面配筋As，以及材料强度fy、fc、ft、弯矩M； 求：截面的受弯承载力 MuM解题步骤： 1)判别截面类型 当 时，该梁为单筋矩

21、形截面梁； 当 时，该梁为双筋矩形截面梁， 2） 3） 4） 5） 6）比较 ，该梁安全可靠。,第四节 双筋矩形截面梁正截面承载力计算,一、概述概念：在梁截面的受拉区配有纵向受拉钢筋，在梁截面的受压区同时配有纵向受压钢筋的梁叫做双筋梁。,适用范围： ）当截面尺寸和材料强度受建筑使用和施工条件（或整个工程）限制而不能增加，而计算又不满足适筋截面条件时，可采用双筋截面，即在受压区配置钢筋以补充混凝土受压能力的不足。） 另一方面，由于荷载有多种组合情况，在某一组合情况下截面承受正弯矩，另一种组合情况下承受负弯矩，这时也出现双筋截面。 ）此外，由于受压钢筋可以提高截面的延性，因此，在抗震结构中要求框架

22、梁必须必须配置一定比例的受压钢筋。,二、基本计算公式及其适用条件1.基本计算公式：,截面分解,平衡方程表示的基本公式如下：,单筋部分,纯钢筋部分,二、公式的适用条件（1) 为了防止超筋破坏，应满足下式中任意一式的要求即可。 ； ；（2）为了保证受压钢筋达到其抗压强度设计值，应满足 ：,特别说明：双筋截面一般不会出现少筋破坏情况，故可不必验算最小配筋率。,三、基本计算公式的应用（一）截面设计情况1.解题步骤：,情况2.解题步骤：1） 2） 3） 4） 5）,（二）截面强度复核 解题步骤：1） 2） 3）,第五节 单筋T形截面梁正截面抗弯承载力验算,一、概述 1、T形截面的特点和用途 形截面和矩形

23、截面相比，自重小、承载力没明显变化、钢筋用量少、梁经济性好。 T形截面梁用途广泛，除工业厂房和大跨建筑中的使用独立的T形截面梁外，工字形梁、槽形板、空心楼板以及单向板肋形楼盖中，次梁、主梁和边梁的计算都可简化为T形截面计算 。,2、T形截面的组成和翼缘的计算宽度,二、形截面的分类和判别 1.分类 当截面受压区高度 时，受压区局限在翼缘以内，为第一类T形截面；当截面受压区为高度 时，受压区已变为包含全部受压翼缘和部分腹板的T形截面，为第二类型截面。,2、判别（1）截面设计时 当 时，属于第一类T形截面； 当 时，属于第一类T形截面。（2）截面强度核复核 当 时，属于第一类T形截面； 当 时，属于

24、第一类T形截面。,三、基本计算公式及其适用条件（一）第一类T形截面 1.计算公式 2. 公式的适用条件 因为第一类T形截面受压区高度小于所以，不会发生超筋破坏，只可能会发生少筋的情况。 或,（二）第二类T形截面梁 1.基本计算公式,第一部分平衡关系可建立如下计算式： 第二部分平衡关系可建立如下计算式： T形截面受弯构件正截面受弯承载力基本计算公式为：,2. 公式的适用条件 由于第二类T形截面的混凝土受压区高度比较大，不会发生少筋的情况，但出现超筋的可能是存在的。,（三）基本计算公式的应用 1. 截面设计（1）第一类T形截面 解：1）判别截面类型 属于第一类T形截面。,（2）第二类T形截面 解：1）判别截面类型 当满足 时为第二类T形截面 2） 3）,