《钢筋混凝土梁》PPT课件.ppt

1,第四章钢筋混凝土梁（一）,邯郸职业技术学院建工系,2,钢筋混凝土梁一般是水平方向放置（有时也斜放）的构件，可能承受有弯矩、剪力、扭矩。承受弯矩、剪力的构件为受弯构件，这是建筑结构中最基本的构件。在构件中作用有扭矩的构件为受扭构件。,3,4.1 钢筋混凝土受弯构件 钢筋混凝土受弯构件包括板和梁。板的截面高度远小于板的宽度，现浇混凝土板一般为矩形截面，而预制板的截面形式则多种多样。,4,4.1.1 受弯构件的构造要求1.梁、板的截面与配筋(1)梁、板的截面形式 梁：主要有矩形、形、倒形、形、形、十字形、花篮形等。,5,（2）梁的截面尺寸 梁的截面高度一般根据刚度条件确定，常见简支梁、连续梁、悬臂梁的截面高度可按表4-1采用。,6,梁的截面高度h一般可取250、300、800、900、1000等，h800mm时以50mm为模数，h800mm时以100mm为模数；矩形梁的截面宽度和T形截面的肋宽b宜采用100、120、150、180、200、220、250mm，大于250mm时以50mm为模数。梁适宜的截面高宽比h/b，矩形截面为23.5，T形截面为2.54。,7,（3）梁的配筋 梁中的钢筋有纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立钢筋等。,8,1）纵向受力钢筋。用以承受由弯矩在受拉区产生的拉力。有时在受压区，协助混凝土共同负担压力。常用直径为12、14、16、18、20、22、25、28mm。当梁高h300mm时，直径不应小于8mm；当梁高h300mm时，不应小于10mm。梁上部纵向 钢筋水平方向的净距不应小 于1.5d（d为钢筋最大直径）和30，下部净距不应小 于d和25mm。纵向钢筋应尽 可能排成一排，两排时应上 下对齐。,9,2）弯起钢筋。将跨中纵向受力钢筋弯起而成。其弯起部分承受斜截面剪力，端部水平段承受支座处负弯矩产生的拉力。常用直径为1228mm。钢筋弯起角度一般为45，当梁高大于800mm时可采用60。,10,3）腰筋。用以增强梁内钢筋骨架的刚性，增强梁的抗扭能力，防止梁中部因混凝土收缩和温度变化产生的侧面开裂。当梁的腹板高度hw450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋（不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋）的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%，且间距不宜大于200mm。,11,4）架立钢筋。设置在梁的受压区，用以固定箍筋的位置，形成钢筋骨架，并能承受混凝土收缩和温度变化所产生的内应力。钢筋直径：当梁的跨度小于4m时，不宜小于8mm；跨度为46m时，不宜小于10mm；跨度大于6m时，不宜小于12mm。,12,5）箍筋。垂直纵向钢筋放置的钢筋套子。其作用是：用以承受梁的剪力，固定纵向受力钢筋形成钢筋骨架，便于浇灌混凝土，联系受拉及受压钢筋共同工作。常用的箍筋直径为4、6、8。箍筋形式有开口和闭口两种。常用闭口形式。箍筋肢数有单肢、双肢、四肢等，依梁宽及受力筋数量而定。,13,2.板的厚度与配筋（1）板的厚度 板的厚度要满足承载力、刚度和抗裂度（或裂缝宽度）的要求。现浇板的厚度取10mm为模数，从刚度条件出发，单向受力板的厚度可按表4-2确定，同时应满足表4-3的要求。,14,15,（2）板的配筋 单项板中配有受力筋和分布钢筋，受力钢筋沿板的跨度方向在受拉区配置，分布钢筋配置在受力钢筋的内侧，与受力钢筋垂直，交点用细铁丝绑扎或焊接。,16,受力钢筋的直径一般为612 mm。钢筋间距：当板厚150 mm时，不易大于200mm；当板厚150 mm时，不易大于1.5且不易大于250 mm。为了保证施工质量，钢筋间距也不宜小70 mm。,17,分布钢筋的作用：将板上荷载更有效地 传递到受力钢筋上去，防止因温度或混凝土收缩等原因沿跨度方向引起裂缝；固定受力钢筋的正确位置。板中单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%；其间距不宜大于250 mm。直径不宜小于6 mm。对集中荷载较大的情况，分布钢筋的截面面积应适当增加，其间距不宜大于200 mm。,18,3.混凝土保护层（从纵筋的外边缘算起）作用：一是保护钢筋不致锈蚀，保证结构的耐久性；二是保证钢筋与混凝土间的粘结；三是在火灾等情况下，避免钢筋过早软化。,19,4.1.2 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算1.钢筋混凝土梁正截面破坏状态 根据梁纵向钢筋配筋率的不同，钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型，不同类型梁的具有不同破坏特征。,20,21,(1)适筋梁 当梁的受力钢筋配置适量，即minmax时，其破坏过程可分为三个工作阶段：,22,第I阶段弹性工作阶段。荷载很小时，混凝土的压应力及拉应力都很小，应力和应变几乎成直线关系。截面达到将裂未裂的极限状态时，即第阶段末，用a表示。a阶段的应力状态是抗裂验算的依据。第阶段带裂缝工作阶段。荷载增加，拉区混凝土开裂，拉力转让给钢筋，梁处于带裂缝工作阶段。第阶段的应力状态是裂缝宽度和变形验算的依据。钢筋应力达到屈服强度fy时，标志截面进入第阶段末，以a表示。,23,第阶段破坏阶段：到本阶段末（即a阶段），钢筋达到屈服，截面上形成一宽大的临界裂缝，受压边缘混凝土压应变达到极限压应变，受压区混凝土产生近乎水平的裂缝，混凝土被压碎，甚至崩脱，截面宣告破坏，此时截面所承担的弯矩即为破坏弯矩Mu。a阶段的应力状态作为构件承载力计算的依据。,24,适筋梁的破坏特征：受拉钢筋首先达到屈服，然后压区混凝土压酥，梁的裂缝和变形剧增，破坏有先兆，故称为“塑性破坏”。钢筋和混凝土两种材料均得到充分利用。,25,(2)超筋梁 梁的配筋量很大，破坏特征：受压区混凝土在钢筋屈服前即达到极限压应变被压碎而破坏。破坏时钢筋的应力还未达到屈服强度，因而裂缝宽度均较小，且形不成一根开展宽度较大的主裂缝，梁的挠度也较小。脆性破坏,26,(3)少筋梁 梁的配筋量很低，破坏特征：梁破坏时，裂缝往往集中出现一条，不但开展宽度大，而且沿梁高延伸较高。一旦出现裂缝，钢筋的应力就会迅速增大并超过屈服强度而进入强化阶段，甚至被拉断。脆性破坏,27,2.基本假定 钢筋混凝土受弯构件的承载能力极限状态计算的依据为适配梁a阶段，为了建立基本公式，采用如下假定：（1）截面平均应变符合平截面假定，即梁在弯曲后，截面各点应变与该点到中和轴的距离呈正比，且钢筋应变与外围混凝土的应变相同。（2）不考虑受拉区混凝土参加工作，全部拉力均由钢筋承担。（3）采用理想化的混凝土应力-应变（cc）曲线作为计算混凝土应压力的依据；采用理想化的钢筋应力-应变（cc）曲线作为计算钢筋应压力的依据。,28,29,适筋梁在正截面承载力极限状态，受拉钢筋已经达到屈服状态，压区混凝土达到受压破坏极限。以单筋矩形截面为例，根据上述假定，截面受力状态如图。,30,等效矩形应力图 简化原则：受压区混凝土的合力大小不变；受压区混凝土的合力作用点不变。等效矩形应力图形的混凝土受压区高度为，等效矩形应力图形的应力值为。,31,等效矩形应力图的两个无量纲的特征值1和1，1=c，为等效矩形应力图的受压区高度，C为轴心受力试验理想化混凝土应力应变曲线中和轴高度。1为矩形应力图的强度与受压区混凝土最大应力的比值。,32,3.基本计算公式 根据计算图式，由平衡条件并根据设计要求，可有：,33,式中：M弯矩设计值；,钢筋抗拉强度设计值；,混凝土轴心抗压强度设计值；,矩形应力图的强度与受压混凝土最大应力的比值,纵向受力钢筋截面面积；,混凝土等效受压区高度；,截面有效高度，h0=h-as,as为受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离，当为一排钢筋时，as=c+d/2，其中d为钢筋直径，c为混凝土保护层厚度。,矩形截面的宽度。,34,相对受压区高度 由式（4-2）可得 则相对受压区高度即为 由上式可得 对于材料给定的截面，相对受压区高度 和配筋率 之间有明确的换算关系，对应于 的 即为该截面允许的最大配筋率。,35,称为相对界限受压区高度。它是截面钢筋屈服（）与混凝土压区边缘达极限压应变（）同时发生时界限受压区高度 与截面的有效高度 的比值。,36,是否超筋破坏的判断：,若，构件破坏时受拉钢筋不能屈服，表明构 件超筋破坏。若，构件破坏时受拉钢筋已经达到屈服强 度，表明发生的破坏为适筋破坏或少筋破坏。,37,适筋梁与少筋梁的界限 截面最小配筋率 最小配筋率的确定原则：配筋率 为钢筋混凝土受弯构件，按a阶段计算的正截面受弯承载力应等于同截面素混凝土梁所能承受的弯矩Mcr（Mcr为按a阶段计算的开裂弯矩）。,38,4.适用条件 为了防止出现超筋梁和少筋梁的情况，基本公式必须满足下列条件 1)防止超筋梁破坏应满足 2)防止少筋梁破坏应满足 当温度因素对结构构件有较大影响时，受拉钢筋最小配筋率应比规定适当增加。,39,5.基本公式的应用 设计受弯构件时，一般仅须对控制截面进行受弯承载力计算。所谓控制截面，在等截面构件中一般是指弯矩设计值最大的截面；在变截面构件中则是指截面尺寸相对较小，而弯矩相对较大的截面。基本计算公式的应用有两种情况：截面设计和截面校核。,40,1截面设计 在进行截面设计时，通常是已知弯矩设计值M，要求确定构件的截面尺寸及配筋。就适筋梁而言，对正截面受弯承载力起决定作用的是钢筋的强度，而混凝土强度等级的影响不很明显。采用高强混凝土还存在降低结构延性等方面的问题。因此普通钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不宜选的过高，一般现浇构件用C20、C25、C30，预制构件为了减轻自重可适当提高。钢筋宜采用HRB400级和HRB335级，也可采用HRB235级和HRB335级钢筋。,41,关于截面尺寸的确定，按照构件的高跨比来估计。当材料与截面储尺寸确定后，基本公式中有两个未知量 和，通过解方程即可求的所需钢筋面积。,42,【例4-1】某钢筋混凝土简支梁，结构安全等级为二级，计算跨度 l0=6.3m。承受的恒荷载标准值（包括梁自重），活荷载标准值 混凝土强度为C20，HRB335级钢筋，梁的截面尺寸，计算梁的纵向受拉钢筋。,43,【解】（1）安全等级为二级的建筑，重要性数。（2）查得材料强度设计值 C20混凝土 HRB335级钢筋（3）荷载的分项系数：恒荷载 活荷载（4）梁承受的均布荷载设计值,44,截面的弯矩值设纵向受拉钢筋按一排放置，则梁的有效高度由式（4-3a）得整理上式得：解上式的一元二次方程式，得截面的受压区高度为将x值代入（4-2）式，受拉钢筋的截面面积为,45,由以上验算，截面符合适筋条件。选配钢筋：选用418，实际钢筋截面面积一排钢筋所需的最小宽度为与假定相符，不必重算。配筋如图4-12所示,46,2截面复核 在实际工程中，经常遇到已经建成的或已完成设计的结构构件，其截面尺寸、配筋量和材料等均已知，要求计算截面的受弯承载力，或复核截面承受某个弯矩值是否安全。此类问题的根本是求截面极限承载力值。在基本公式中，有两个未知量 和，通过解方程即可求得所需截面极限承载力值。,47,六、计算表格 按基本公式求解，一般必须解二次联立方程，为简化计算，可根据基本公式编制计算表格。下面介绍编制思路。将基本公式（3.1）式、（3.2）式改写为 设：,48,可得对混凝土压力合力作用点取力矩平衡，可得 系数 仅与受压区相对高度 有关，可以预先算出，列成表格以便应用（附表）。系数 代表力臂 与 的比值，称内力臂系数；系数 称截面抵抗矩系数。在具体计算中，若查表不便时，亦可直接用下式计算。,49,在具体计算中，若查表不便时，亦可直接用下式计算。,50,【例4-2】已知条件同例4-1，用查表法求解。【解】参数计算与内力计算同例4-1由式（4-11）从附表查得由式（4-7）得计算结果同例4-1。,51,【例4-3】某教学楼的内廊为简支在砖墙上的现浇钢筋混凝土平板（重力密度为），计算跨度，板上作用的均布活荷载标准值为，水磨石面层（）,板底粉刷白灰砂浆12mm厚（重力密度为），混凝强度等级选用C20，纵向受拉钢筋采用HRB235级钢筋。试确定板厚度和受拉钢筋截面面积。,52,图4-13 例4-3图,53,【解】（1）截面尺寸：取1m宽板带计算，b=1000mm。取板厚h=80mm（图4-13）一般板的保护层厚度15mm，取，则h0=80-20=60mm。（2）荷载：恒荷载标准值：水磨石面层：钢筋混凝土板自重：白灰砂浆粉刷：,54,活荷载标准值：荷载设计值：弯矩设计值（3）查得材料强度设计值 C20混凝土 HRB235级钢筋，,55,（4）安全等级为二级的构件，重要性系数。（5）由式（4-11）得 从附表查得 由式（4-7）得 选配钢筋：选，配筋见图 4-14。,56,图4-14 例4-3截面配筋,57,【例4-4】已知梁的截面尺寸为，受拉钢筋4 16()混凝土等级为C25，钢筋采用HRB335级，承受弯矩设计值为，试验算此梁是否安全。,58,【解】（1）查得材料强度设计值 C25混凝土 HRB335级钢筋，（2）计算 纵向受拉钢筋按一排放置，则梁的有效高度,59,由式（4-7）得从附表查得由式（4-11）得,60,双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 1双筋矩形截面的概念及应用 在截面受拉区和受压区同时按计算配置受力钢筋的受弯构件。使用条件：当截面承受的弯矩较大，而截面尺寸受到使用条件的限制，不允许继续加大，混凝土强度等级也不宜提高时，则应采用双筋截面，使破坏时受拉钢筋应力达到屈服强度而受压混凝土尚不致过早被压碎。,61,此外，在某些构件的截面中，不同荷载作用情况下可能产生变号弯矩（风力和地震力作用下的框架横梁），为了承受正负弯矩分别作用时截面出现的拉力，需在梁截面的顶部及底部均配置钢筋，则截面便成为双筋截面。特点：在一般情况下采用受压钢筋来承受截面的部分压力是不经济的，应避免采用，但双筋梁可以提高截面的延性及减少使用阶段的变形。,62,2受压钢筋的应力 受力特点和破坏特征与单筋截面相似。试验研究表明，只要满足 时，双筋截面的破坏仍为受拉钢筋首先到达屈服，然后经历一般变形过程之后，受压区混凝土压碎，具有适筋梁的塑性破坏特征。因此，在建立截面受弯承载力计算公式时，受压区混凝土仍可采用等效矩形应力图形。而受压钢筋的抗压强度设计值尚待确定。,63,双筋梁破坏时,受压钢筋的应力取决于它的应变。如受压钢筋的位置过低,截面破坏时受压钢筋就可能达不到屈服。若为取 0.0033，0.8，并令 则受压钢筋应变为 相应的受弯钢筋应力为相应的受弯钢筋应力为（1.952.1）10000000.002=390420N/2,64,对于HRB235级、HRB335级、HRB400级及RRB400级钢筋，应变为0.002时的应力均可达到强度设计值，规范规定在计算中考虑受压钢筋并取 时，必须满足,65,如不满足上式，说明截面破坏时受压钢筋不能达到0.002，认为受压钢筋不屈服。注意：当采用高强度钢筋作为受压钢筋时，当受压区混凝土压碎时，其强度设计值只能发挥到0.002，因此规范规定其抗压强度设计值最大只能取0.002,66,3.基本计算公式与适用条件(1)基本公式,67,68,双筋矩形截面所承担的弯矩设计值Mu可分为两部分来考虑。第一部分是由受压区混凝土和与其相应的一部分受拉钢筋AS1所形成的承载力设计值Mu1，相当于单类筋矩形截面的受弯承载力，第二部分是由受压钢筋AS和与其相应的另一部分受拉钢筋AS2所形成的承载设计值Mu2。,69,(2)适用条件为防止出现超筋破坏，应满足为保证受压钢筋达到抗压设计强度，应满足 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。,70,其它情况：在实际设计中若求得 时，则表明受压钢筋不能达到其抗压设计强度。规范规定取，即假设混凝土压应力合力点与受压钢筋合力点相重合，对受压钢筋合力点取矩，可得正截面受弯承载力计算公式：,71,72,（3）对箍筋的要求 试验表明，当梁内适当地布置封闭箍筋，能够约束纵向受压钢筋的纵向压屈，当箍筋的间距过大或刚度不足，受压钢筋会过早向外侧凸出，这时受压钢筋的应力达不到屈服，而引起混凝土保护层剥落，使受压区混凝土过早破坏。,73,规范要求当梁中配有计算需要的受压钢筋时，箍筋应为封闭式，其间距不应大于15d（d为纵向受压钢筋中的最小直径）。同时不应大于400 mm。当一层内的纵向受压钢筋多于5根且直径大于18mm时，箍筋间距不应大于10d。当梁的宽度大于400mm且一层内的纵向受压钢筋多于3根时，或当梁宽度不大于400mm但一层内的纵向受压钢筋多于4根时，应设置复合箍筋。,74,4.基本公式的应用（1）截面设计 在双筋配筋计算中，可能遇到下列两种情况：情况1：已知材料强度等级、截面尺寸及弯矩设计值，求受拉及受压钢筋面积 及。在基本计算公式中，、及x三个未知数，尚须增加一个条件才能求解。在实际计算中，应使截面的总的钢筋截面面积（+）为最少，应考虑充分利用混凝土的强度。,75,此时，应将，由此解得由(4-16)式可得,76,情况2：已知材料等级、截面尺寸、弯矩设计值M及受压钢筋面积，求受拉钢筋的面积。在此类情况中，受压钢筋面积通常是由变号弯矩或构造上的需要而设置的。这时，应考虑充分利用受压钢筋的强度，以使总用钢量为最小。设受压钢筋应力达到，基本公式只剩下 及 两个未知数，可解方程求得。也可根据公式分解，用查表法求得，步骤如下：,77,查表，计算各类参数；算得 查表得；若求得 则,78,可能出现的结果：若出现 的情况，则可用式 直接求得；若求得的，说明给定的 太少，不符合公式的要求，这时应按 为未知值，按情况1步骤进行计算 及。,79,2截面复核 已知截面尺寸，材料强度等级和钢筋用量 及，要求复核截面的受弯承载力。此时，有两个未知量，和。由 求x，若，则可代入式，求得；,80,可能出现的结果 若，则利用式 求得；若，说明截面已属超筋，破坏始自受压区。计算时可取。,81,【例4-5】已知梁的截面尺寸为，混凝土强度等级为C25，钢筋采用HRB335级，若梁承受弯矩设计值为。求受压钢筋面积 和受拉钢筋面积。,82,【解】（1）查得材料强度设计值 C25混凝土 HRB335级钢筋，（2）验算是否需要采用双筋截面：因弯矩设计值较大，预计钢筋需排成两排，故,83,单筋矩形截面所能承担的最大弯矩为 说明需要采用双筋截面（3）为使总用钢量最小，令，代入式（4-17）解得,84,由式（4-16）得：,实际选用钢筋 受压钢筋2 18（509）受拉钢筋8 22（3041）截面配筋如图（4-18）,图4-18 例4-5截面配筋,85,【例4-6】已知一矩形截面梁，截面尺寸为，混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB400级钢，在受压区已配置2根直径14mm(308)的HRB400级受压钢筋，梁承受的弯矩设计值 求受拉钢筋的截面面积。,86,【解】（1）查得材料强度设计值 C30混凝土 HRB400级钢筋，（2）钢筋排成一排，故（3）,87,查表得 受拉钢筋选用3 25（1473 mm2）,88,【例4-7】已知一钢筋混凝土梁截面尺寸为，混凝土强度等级为C20，钢筋采用HRB335级钢，受拉钢筋 3 25（1473）受压钢筋2 16(402)。要求承受的弯矩设计值，验算此截面是否安全。,89,【解】（1）查得材料强度设计值 C20混凝土 HRB335级钢筋，（2）由式（4-16）得：,90,由式（4-17）得,91,T形截面受弯构件正截面承载力计算 T形截面由翼缘和梁肋两部分组成。可以认为是由矩形截面演变而成，即将矩形截面不参加工作的受拉区两侧的混凝土挖去而形成梁肋，因此，既节省了混凝土，又减轻了自重。在实际工程中T形截面受弯构件应用广泛，预制构件有吊车梁、薄腹梁、槽形板、空心板等；现浇构件主要有肋形楼盖中的主梁和次梁等。,92,93,T形截面梁翼缘的计算宽度 T形截面梁翼缘内的压应力分布不均匀，且分布宽度与多种因素有关。为简化计算，通常采用与实际分布情况等效的翼缘宽度，称为翼缘的计算宽度或有效宽度。,94,95,96,1基本公式 两类形截面的判别 根据中和轴所在位置不同可分为两种类型：第一类 中和轴在翼缘内；第二类 中和轴在梁肋中。,97,98,（1）判别式 两类T形截面的判别式，取中和轴在翼缘下面的临界状况，即 时 由平衡条件,99,可得式：若符合截面时,已知，其判别式为,100,（2）第一类T形截面计算公式 第一类形截面承载力与截面宽度为bf的矩形截面完全相同。,101,102,适用条件：或 一般均能满足。其中 为肋宽。,103,注意：由于肋宽为b、高度为h 的素混凝土形梁的受弯承载力比截面为bh 的矩形截面素混凝土梁的受弯承载力大不了多少，故形截面的配筋率按矩形截面的公式计算，即式中b 为肋宽。,104,（3）第二类T形截面计算公式,105,适用条件 或xbh0。min。第二类形截面的配筋较多，一般不会出现少筋情况，故可不验算该条件。,106,2.公式应用 T形截面受弯构件的正截面承载力计算也可分为截面设计和截面复核两类问题，(1)截面设计 已知弯矩设计值M，混凝土强度等级，钢筋级别，截面尺寸,求受拉钢筋截面面积As,107,计算时应先判断截面类型，对不同类型进行不同的计算。第一种类型：满足下列判别条件 则其计算方法与 的单筋矩形截面梁完全相同，不同的是应注意最小配筋率验算时截面宽度的取值。,108,第二种类型：满足下列判别条件 在基本计算公式中，有及两个未知数，可用方程组直接求解。也可用简化计算方法。,109,计算过程如下：查表，计算各类参数；查表得；若求得，则否则应加大截面，或提高混凝土强度等级，或采用双筋梁。,110,(2)截面复核 已知材料强度等级、截面尺寸及受拉钢筋面积，求承担弯矩设计值。截面复核也应先判断截面类型。第一种类型：满足下列判别条件 则其计算方法与 的单筋矩形截面梁完全相同。,111,第二种类型 在基本计算公式中，有 及 两个未知数，可用方程组直接求解。也可用简化计算方法。,112,【例4-8】已知一肋梁楼盖的次梁，跨度为5.4m，间距为2.2m，截面尺寸如图（4-25）所示。跨中最大正弯矩设计值 混凝土强度等级为C20，钢材为HRB335级，试计算纵向受拉钢筋面积。,图4-25 例4-8图,113,【解】（1）查得材料强度设计值 C20混凝土 HRB335级钢筋，（2）确定翼缘计算宽度 由表4-6可得 按梁跨度考虑 按梁净距Sn考虑,114,按翼缘高度h/f考虑 故翼缘不受限制。翼缘计算宽度 取三者中的较小值，即：(3)判别T型截面类别 属于第一类T型截面。,115,（4）求 从附表查得 由公式 选用318（763mm2）。,116,【例4-9】已知梁截面尺寸如图（4-26）所示，混凝土强度等级为C25，采用HRB335级钢筋，截面承受弯矩设计值，试计算纵向受拉钢筋截面面积。,图4-26 例4-9图,117,【解】（1）查得材料强度设计值 C25混凝土 HRB335级钢筋，（2）设钢筋布置两排（3）判别T型截面类别 属于第二类T型截面。,118,（4）求,119,从附表查得选用822（3041mm2）实际配筋如图（4-26）。,120,4.1.5 受弯构件斜截面承载力计算 受弯构件在弯矩作用下将出现垂直裂缝，垂直裂缝的发展导致正截面破坏，保证正截面承载力的主要措施是在构件内配置适当的纵向受力钢筋。而在受弯构件的支座附近区段，不仅有弯矩作用，同时还有较大的剪力作用，该区段称为剪弯段。在剪力和弯矩的共同作用下，剪弯段内的主拉应力将使构件在支座附近区段出现斜裂缝；斜裂缝的发展最终可导致斜截面破坏。与正截面破坏相比，斜截面破坏普遍带有脆性性质。,121,122,为了防止斜截面破坏，应当使构件具有合理的截面尺寸和合理的配筋构造并在梁中配置必要的箍筋（板由于所受剪力很小，一般靠混凝土即足以抵抗，故一般不需要在板内配置箍筋）当梁承受的剪力较大时，在优先采用箍筋的前提下，还可利用梁内跨中的部分受拉钢筋在支座附近弯起以承担部分剪力，称之为弯起钢筋，箍筋和弯起钢筋统称为腹筋。,123,124,1.受弯构件斜截面破坏的破坏形态 剪跨比:无量纲参数，反映了集中荷载作用位置的弯矩和剪力的相对值。按下式计算：式中：M，V分别为梁计算截面所承受的弯 矩和剪力；,125,在矩形截面简支梁的集中荷载作用处，弯矩；剪力，由（3-37），通常把集中荷载位置至支座之间的距离 称为剪跨，它与截面有效高度 之比，称为计算剪跨比：,126,有腹筋梁斜截面主要有三种破坏形态：（1）斜压破坏 这种破坏发生在剪跨比很小（通常1），配置腹筋较多或腹板宽度较窄的T形梁或I形梁上。破坏过程是首先在荷载作用点与支座间的梁腹部出现若干条平行的斜裂缝（即腹剪型斜裂缝）；随着荷载的增加，梁腹被这些斜裂缝分割为若干斜向“短柱”，最后因混凝土短柱被压碎而破坏。此时腹筋往往达不到屈服强度，变形很小，属脆性破坏。,127,（2）剪压破坏 当剪跨比适中（一般13）或配箍量适当、箍筋间距不大时常发生剪压破坏。破坏特征：随着荷载的增加，首先在弯剪段出现垂直裂缝，随后斜向延伸形成斜裂缝；而后其中的一条斜裂缝发展为延伸较长，开展较宽的主要斜裂缝，称为“临界斜裂缝”；随着荷载的增加，斜裂缝向荷载作用点缓慢发展，剪压区高度逐渐减小斜裂缝宽度逐渐变大，最后剪压区混凝土被压碎，梁丧失承载能力,128,剪压破坏有一定的预兆，破坏时箍筋屈服，破坏荷载比出现裂缝时的荷载高，承载力随配箍量的增大而增大。但与适筋梁的正截面破坏相比，剪压破坏仍属于脆性破坏。,129,（3）斜拉破坏 剪跨比较大（一般3）且腹筋配置过少时，裂缝一旦出现，该裂缝往往成为临界斜裂缝迅速向集中荷载作用点延伸，将梁沿斜裂缝辟成两部分（箍筋被拉断）而导致梁的破坏。斜拉破坏实际上是混凝土被拉坏。整个斜拉破坏的过程急速而突然，破坏荷载与出现裂缝时的荷载相当接近。破坏前梁的变形很小，且往往只有一条斜裂缝。破坏具有明显的脆性。除上述主要形态外，还可能发生纵筋的锚固破坏或局部挤压破坏等破坏形态。,130,结论：剪压破坏通过计算避免，斜压破坏和斜拉破坏分别通过采用截面限制条件与按构造要求配置箍筋来防止。剪压破坏形态是建立斜截面受剪承载力计算公式的依据。,131,2.影响斜截面抗剪承载力的主要因素(1)剪跨比 当3时，斜截面受剪承载力随增大而减小。当3时，其影响不明显。(2)混凝土强度 斜截面破坏是因混凝土达到极限强度而发生的，混凝土强度越高，受剪承载力越大。,132,(3)配箍率sv 式中：Asv 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截 面面积：Asv nAsv1，其中n为箍筋肢 数，Asv1 为单肢箍筋的截面面积；b 矩形截面的宽度，T形、I形截面的腹 板宽度；s 沿构件长度方向的箍筋间距。梁的斜截面受剪承载力与sv呈线性关系，受剪承载力随sv增大而增大。,133,(4)纵向钢筋配筋率纵筋受剪产生销栓力，可以限制斜裂缝的开展。梁的斜截面受剪承载力随纵向钢筋配筋率增大而提高。除上述因素外，截面形状、荷载种类和作用方式等对斜截面受剪承载力都有影响。在影响斜截面受剪承载力诸因素中，剪跨比、配箍率sv 是最主要的因素。,134,3.受弯构件斜截面的受剪承载力计算（1）计算公式 影响梁斜截面受剪承载力的因素很多。对于常见的剪压破坏，规范依据实验研究，分析影响梁受剪的主要因素，采用半理论半经验的实用计算公式，作为斜截面受剪承载力的计算公式；其他的斜压破坏及斜拉破坏，可通过一定的构造措施来避免发生。,135,混凝土规范给出了以下斜截面受剪承载力计算公式。1）仅配箍筋的受弯构件。矩形、T形及I形截面一般受弯构件 集中荷载作用下（包括作用多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况）矩形截面独立梁，,136,式中：ft 混凝土轴心抗拉强度设计值；Asv配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积：Asv nAsv1，其中n为箍筋肢数，Asv1 为单肢箍筋的截面面积；fyv 箍筋抗拉强度设计值；计算截面的剪跨比。可取 为计算截面至支座截面（或节点边缘）的距离；当1.5时，取=1.5；当3 时，取=3；计算截面至支座之间的箍筋，应均匀配置。,137,2）同时配置箍筋和弯起钢筋的受弯构件。弯起钢筋的作用 与斜裂缝相交的弯起钢筋所起的作用与箍筋相似。当支座附近剪力较大时，除配置箍筋外，也配置弯起钢筋承担部分剪力。弯起钢筋通常由跨中的部分纵向受拉钢筋在支座附近直接弯起。,138,弯起钢筋受剪承载力式中 弯起钢筋的抗拉强度设计值；弯起钢筋的截面面积；弯起钢筋与梁轴线的夹角，一般取45；当梁高800时，取60。系数0.8是对弯起钢筋受剪承载力的折减，考虑靠近剪压区的弯起钢筋在斜截面破坏时可能达不到钢筋抗拉强度设计值。,139,对矩形、T形和I形截面的一般受弯构件，当配有箍筋和弯起钢筋时，其斜截面的受剪承载力应按下列公式计算 对集中荷载作用下的独立梁（包括作用有多种荷载，且其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力占总剪力的75%以上的情况），改按下式计算,140,式中：V配置弯起钢筋处截面剪力设计值，当计算第一排（对支座而言）弯起钢筋时，取用支座边缘处的剪力值；当计算以后的每一排弯起钢筋时取用前一排（对支座而言）弯起钢筋弯起点处的剪力值。,141,（2）公式适用条件 梁的斜截面受剪承载力计算式是以剪压破坏为模式建立的，斜拉及斜压破坏，由构造措施防止其发生，因此规定了公式使用时的上限及下限。,142,）上限值最小截面尺寸。当构件截面过小，箍筋配置较多时发生斜压破坏，破坏时梁腹部的混凝土被压碎，箍筋不屈服，其受剪承载力主要取决于混凝土强度、梁的腹板宽度和截面有效高度。一般情况下只要避免配筋率过高（即截面尺寸过小），就可防止斜压破坏的发生。,143,规范规定了上限值，矩形、T形和I形截面的受弯构件，其受剪截面应符合下列条件：当 当hw/h0 4.0（一般梁）时 当hw/h0 6.0（薄腹梁）时 当4.0 hw/h0 6.0时，按直线内插法取用。式中 b 矩形截面宽度，T形和I形截面的腹板宽 度；hw 截面的腹板高度。矩形截面取有效高度h0,144,c混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级 C50时，c=1.0；当混凝土强度等级为 C80时，c=0.8；其间按直线内插法取用。在设计时，如果不能满足要求，必须加大截面尺寸或提高混凝土强度等级，直到满足为止。,145,2）下限值最小配箍率和箍筋最大间距。试验表明，若箍筋的配箍率过小或箍筋间距过大，则在斜裂缝出现后可导致斜拉破坏的发生。为了避免出现斜拉破坏，构件配箍率应满足：并规定了箍筋间距不宜超过最大间距。,146,147,（3）计算位置 受弯构件正截面承载力计算时的计算位置是弯矩最大处的截面，斜截面受剪承载力计算时，其计算位置应为剪力最大或截面改变处（包括截面尺寸或配筋改变处）按下列规定采用：,148,1)支座边缘处的截面,此处剪力值一般最大；2)受拉区弯起钢筋弯起点处的截面,此处受剪承载力有变化；3)箍筋间距或截面面积改变处的截面,同样，此处受剪承载力有变化；4)腹板宽度改变处的截面，腹板宽度变小，受剪承载力受到影响。,149,4 设计计算步骤(1)截面设计 当已知剪力设计值V，材料强度和截面尺寸，要求确定箍筋和弯起钢筋的数量，其计算步骤可归纳如下1）复核截面尺寸是否满足要求。梁的截面以及纵向钢筋通常已由正截面承载力计算初步选定，在进行受剪承载力计算时，首先应按（4-47）式或（4-48）式复核梁截面尺寸，当不满足要求时，应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。,150,2）判别是否需要按计算配置腹筋 若梁承受的剪力设计值满足 或，则可不进行斜截面受剪承载力计算，而仅需根据最小配箍率并满足箍筋最大间距和最小直径的构造要求即可，否则，应按计算配置腹筋。,151,3）计算配置箍筋 当剪力完全由混凝土和箍筋承担时，箍筋按下列公式计算：对于矩形，I形、或T形截面的一般受弯构件，由（4-42）式可得：对集中荷载作用下的独立梁（包括作用有多种荷载，且其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力占总剪力的75%以上的情况），由（4-43）式可得,152,计算出 后，可先确定箍筋的肢数（一般常用双肢箍，即n=2）和箍筋间距，然后便可确定箍筋的截面面积 和箍筋的直径。也可先确定单肢箍筋的截面面积 和肢数n，然后求出箍筋的间距，注意选用的箍筋直径和间距应满足构造规定。,153,4）计算弯起钢筋 当需要配置弯起钢筋与混凝土和箍筋共同承受剪力时，一般可先选定箍筋的直径和间距，并按（4-42）式或（4-43）式计算出，再由下式计算弯起钢筋的截面面积，即 也可以先选定弯起钢筋的截面面积，由（4-45）式或（4-46）式求出，再按只配箍筋的方法计算箍筋。,154,(2)截面校核 当已知材料强度、截面尺寸、配箍数量以及弯起钢筋的截面面积，要求校核斜截面所能承受的剪力时，只要将各已知数据代入（4-42）式或（4-43）式，即可求得解答。但应注意按（4-47）式或（4-48）复核梁截面尺寸以及配箍率，并检验已配的箍筋直径和间距是否满足构造规定。,155,【例4-10】一钢筋混凝土简支梁，两端支承在240mm厚的砖墙上，梁净跨，梁截面尺寸，承受均布荷载设计值，采用C25混凝土，箍筋采用HPB235级，纵筋采用HRB335级，试进行斜截面受剪承载力的计算。,156,图4-31 例4-10图,157,【解】（1）查得材料强度设计值 C25混凝土 HRB335级钢筋 HPB235级钢筋（2）计算剪力设计值 最危险的截面在支座边缘处，以该处的剪力 控制设计，剪力设计值为：,158,（3）验算梁截面尺寸 截面尺寸满足要求。（4）判别是否需要按计算配置腹筋 需要按计算配置腹筋,159,（5）第一种方法只配箍筋不配弯起钢筋 选 8双肢箍，代入上式得 取 配箍率 且所选箍筋直径和间距均符合构造规定。,160,图4-32 即配箍筋又配弯起钢筋,（6）第二种方法即配箍筋又配弯起钢筋,161,一般可先确定箍筋（箍筋的数量可参考以往的设计经验和构造规定来选定），本例选定 8200，弯起钢筋利用梁底HRB335级纵筋弯起，弯起角度，。实际弯起1 22，满足要求。,162,上面的计算考虑的是从支座边A处向上发展的斜截面AI（图4-32），为了保证沿梁各斜截面的安全，对纵筋弯起点C处的斜截面CJ也应该验算。根据图4-32，弯起钢筋的上弯点到支座边缘的距离应符合s1smax，本例取s1=50mm，由 可求出弯起钢筋的下弯点到支座边缘的距离为480mm，因此C处的剪力设计值为,163,CJ截面只配箍筋而未配弯起钢筋，其受剪承载力为 CJ斜截面受剪承载力满足要求，即配箍筋又配弯起钢筋的情况见图4-32。,164,【例4-11】一钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸，跨度为,承受均布荷载设计值，在梁的四等分点处各承受一集中荷载，其设计值为，采用C25混凝土，箍筋采用HPB235级钢筋，试确定梁内箍筋。,图4-33 例4-11图,165,【解】（1）查得材料强度设计值 C25混凝土 HPB235级钢筋（2）计算弯矩、剪力设计值 荷载对称，计算只需考虑AC、CD两个区段，见图4-33（3）验算截面尺寸 截面尺寸满足要求。,166,（3）箍筋计算 AC段：该区段最大剪力设计值，集中荷载 在支座截面产生的剪力占总剪力的，应考虑剪跨比的影响。计算截面C处的剪跨比,167,应按计算配置箍筋选 8双肢箍，代入上式得 取验算配箍率符合构造规定。,168,CD段：该区段最大剪力设计值，集中荷载在支座截面产生的剪力占总剪力的,应考虑剪跨比的影响。计算截面D处的剪跨比 取可不进行受剪承载力计算，按构造要求选双肢箍，,169,【例4-12】一矩形截面简支梁，截面尺寸，采用C20混凝土，箍筋采用HPB235级，已配双肢 8200，求该梁所能承受的最大剪力设计值；若梁净跨，求按受剪承载力计算的梁所能承担的均布荷载设计值为多少？,170,【解】（1）查得材料强度设计值 C20混凝土 HPB235级钢筋（2）计算,171,（3）复核梁截面尺寸及配箍率且箍筋间距和直径符合构造规定。梁所能承受的最大剪力设计值（4）求按受剪承载力计算的梁所能承担的均布荷载设计值,