受弯构件斜截面承载力计算.ppt

5 受弯构件斜截面承载力计算,本章目录,5.1 斜裂缝的形成5.2 无腹筋梁的受剪性能5.3 有腹筋梁斜截面受剪性能5.4 受弯构件斜截面受剪承载力计算5.5 受弯构件纵向钢筋的构造要求5.6 钢筋混凝土伸臂梁设计例题,目录5.15.25.35.45.55.6,5.1 斜裂缝的形成,研究对象：剪弯段，即AB段和CD段,1.斜裂缝的形成,目录5.15.25.35.45.55.6,主应力的作用方向与梁纵轴的夹角,主拉应力,M,V,主压应力,随荷载增加，梁内各点的主应力也随之增大，当 超过混凝土抗拉强 度时，梁的剪弯区段混凝土将开裂，裂缝方向垂直于主拉应力轨迹线方向，即沿主压应力轨迹线方向发展，形成斜裂缝。,斜裂缝的形成,目录5.15.25.35.45.55.6,各点主拉应力方向连成的曲线即为主拉应力轨迹线，如图5-2中实线；图中虚线则为主压应力轨迹线。主拉应力轨迹线与主压应力轨迹线是正交的。,点1：位于形心轴处，正应力 为零，剪应力 最大，和 与梁轴线成450夹角；点2：位于受压区内，由于压应力 的存在，主拉应力 减小，而主压应力 增大，的方向与梁轴线的夹角大于450；点3：位于受拉区内，由于拉应力 的存在，主拉应力 增大，而主压应力 减小，的方向与梁轴线的夹角小于450；,目录5.15.25.35.45.55.6,2.斜裂缝形式主要有两种：,仅有纵筋而未配置腹筋的梁称为,3.腹筋,箍筋和弯起钢筋统称为腹筋。配置了箍筋、弯筋和纵筋的梁称为,有腹筋梁,无腹筋梁,a)弯剪斜裂缝,b）腹剪斜裂缝,目录5.15.25.35.45.55.6,5.2 无腹筋梁的受剪性能,斜裂缝出现后无腹筋梁的应力状态,脱离体上的作用：,1.斜裂缝上部残留截面剪压区混凝土承担的剪力,2.斜裂缝间混凝土发生相对错动产生的骨料咬合作用,3.纵向受拉钢筋的销栓作用,目录5.15.25.35.45.55.6,斜裂缝出现后梁中应力变化,整个混凝土截面承担剪力V 剪压区混凝土承担，剪应力明显增大；,由于纵筋拉力突然增大，纵筋在支座处的锚固要求应更高，此外，纵筋的销栓作用会使纵筋周围的混凝土产生撕裂裂缝，削弱了混凝土对纵筋的锚固作用；,支座附近临界斜裂缝起点截面处纵筋的拉应力显著增大,梁传力机制 拉杆拱传力机制。,目录5.15.25.35.45.55.6,无腹筋梁的受剪破坏形态,1.剪跨比,2.无腹筋梁的受剪破坏形态,1）斜压破坏(）,2）剪压破坏(）,3）斜拉破坏（）,三种均属于脆性破坏，斜拉破坏为受拉脆性破坏，脆性性质最显著；斜压破坏为受压脆性破坏。,目录5.15.25.35.45.55.6,影响无腹筋梁受剪承载力的因素,无腹筋梁的抗剪承载力随着 的增大而很快降低,但当剪跨比超过3后，剪跨比对梁的抗剪承载力影响不明显。,目录5.15.25.35.45.55.6,斜拉破坏取决于混凝土的抗拉强度，剪压破坏也基本取决于混凝土的抗拉强度斜压破坏取决于混凝土的抗压强度试验表明，无腹筋梁Vc随fcu的提高而提高，但不成线性增长。无腹筋梁的受Vc与ft近似成正比例。,受剪承载力随纵筋配筋率的增大而有所提高。,2混凝土强度fcu,3纵筋配筋率,目录5.15.25.35.45.55.6,4.尺寸效应,在其他条件相同情况下，梁的高度越大，相对抗剪承载力越低。,试验结果表明，对于截面高度 的梁，应考虑尺寸效应对梁受承载力的影响，降低系数约为,对于高度较大的梁，配置梁腹纵筋,可控制斜裂缝的发展，尺寸效应的影响减小。,目录5.15.25.35.45.55.6,T形、工形截面，斜拉破坏和剪压破坏的受剪承载力比相同梁宽的矩形截面大约提高20%。,5.截面形状,6.其他,无腹筋梁的受剪承载力,经验计算公式,反映剪跨比的影响均布：0.7 集中：1.75/(l+1.0),反映纵筋配筋率的影响，取 时，取1.5；时，取 3.0%,反映截面尺寸的影响，800mmh 1000mm,对钢筋混凝土板：,目录5.15.25.35.45.55.6,5.3有腹筋梁的斜截面受剪性能,斜裂缝出现后有腹筋梁的应力状态,1.箍筋的作用,与斜裂缝相交的腹筋中的应力增大，增强了梁剪力的传递能力；,箍筋可增加斜裂缝顶端混凝土剪压区面积，使 增大,箍筋可提高斜裂缝间骨料咬合作用，使 增加,箍筋可增强纵筋销栓作用,箍筋参与斜截面抗弯,目录5.15.25.35.45.55.6,2.斜截面受剪模型,斜裂缝间混凝土拱体为斜压腹杆，箍筋的作用为竖向拉杆，临界斜裂缝上部及受压区混凝土拱体I相当于受压弦轩，纵筋相当于下弦拉杆。箍筋可将混凝土拱体传来的内力悬吊到受压弦杆，增加了混凝土拱体传递受压的作用，此外，斜裂缝间的混凝土骨料咬合作用，通过拱作用直接将内力传递到支座。,目录5.15.25.35.45.55.6,5.3.2 有腹筋梁的受剪破坏形态,1.配筋率,配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积,梁的宽度,沿构件长度方向的箍筋间距,2.三种破坏形态,(1)斜压破坏,过小，或 虽较大但 太大,箍筋未屈服，而斜裂缝间的混凝土斜压杆被压碎,受剪承载力取决于混凝土的抗压强度和截面尺寸,(2)剪压破坏,适中，适量,箍筋先屈服，然后剪压区的混凝土被压碎,受剪承载力取决于混凝土的复合受力强度和配箍率。,(3)斜拉破坏,3，,太小,斜裂缝一出现，箍筋应力就屈服,受剪承载力取决于混凝土的受拉强度。,目录5.15.25.35.45.55.6,5.4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,两点基本假定,1.梁发生剪压破坏时，斜截面受剪承载力 由三部分组成,2.假定有腹筋梁发生剪压破坏时，与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋的拉应力均达到其抗拉屈服强度,一般取4560,目录5.15.25.35.45.55.6,1.仅配置箍筋时,(1)对一般受弯构件,(2)对集中荷载作用下（包括作用有多种荷载，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的75%以上的情况）的独立梁,fyv=fy 360N/mm2,注意：,目录5.15.25.35.45.55.6,2.同时配置箍筋和弯起钢筋,(1)对一般受弯构件,(2)对集中荷载作用下（包括作用有多种荷载，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的75%以上的情况）的独立梁,公式虽然采用了混凝土、箍筋和弯起钢筋抗剪承载力叠加的形式，但公式是综合反映了配置腹筋后构件的受剪承载力。,注意,目录5.15.25.35.45.55.6,5.4.2 适用条件,1.截面限制条件,当,按线性内插法确定,高强混凝土的强度折减系数,截面的腹板高度,2.最小配箍率,为防止配箍率过小而发生斜拉破坏，规范规定当V acv ft bh0时，配箍率rsv应满足：,目录5.15.25.35.45.55.6,3.构造配箍要求,构造配箍筋的条件应控制最大箍筋间距 和箍筋的最小直径,表5-2 梁中箍筋最大间距,（mm）,表5-3 梁中箍筋最小直径,一般：,集中荷载作用下的独立梁：,目录5.15.25.35.45.55.6,计算方法,1.受剪计算截面,(1)支座边缘处截面,1-1,(2)截面尺寸或腹板宽度变化处截面,(3)箍筋直径或间距变化处截面,(4)弯起钢筋弯起点处截面,2-2,3-3,4-4,目录5.15.25.35.45.55.6,2.仅配箍筋梁的设计,(1)计算控制截面剪力设计值,(2)验算截面限制条件：,否则，应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级,(3)验算是否需要计算配箍筋：,不需要按计算配箍筋，仅需按表5.2最大箍筋间距，表5.3最小箍筋直径的要求配置箍筋,目录5.15.25.35.45.55.6,当 则需计算配箍：,对一般受弯构件,对集中荷载作用下的独立梁,（4）根据,值确定箍筋肢数、直径和间距，并满足构造要求。,目录5.15.25.35.45.55.6,例题5-1,图5-18 例5-1图,目录5.15.25.35.45.55.6,3.配置箍筋同时又配弯起钢筋的设计,据经验和构造要求配置箍筋，确定，对 部分,方法一,目录5.15.25.35.45.55.6,方法二：,据受弯正截面承载力的计算要求，先据纵筋确定弯起钢筋面积，再计算所需箍筋,对一般受弯构件,对集中荷载作用下的独立梁,并满足构造要求,目录5.15.25.35.45.55.6,例题5.2,例5-2图,目录5.15.25.35.45.55.6,5.5 受弯构件纵向钢筋的构造要求,按受弯构件正截面计算所得实际截面尺寸、纵向受力钢筋配置情况，并沿构件轴线方向绘出的各截面 图。,5.5.1.抵抗弯矩图,目录5.15.25.35.45.55.6,5.5.2.纵向受力钢筋的弯起,总抵抗弯矩,每根钢筋的抵抗弯矩,将图5-22梁中的1 22钢筋在支座附近弯起,a点为号和号钢筋的强度充分利用点。,b点也称为号钢筋的不需要点（或理论断点）。,目录5.15.25.35.45.55.6,纵筋弯起应满足,1.保证正截面受弯承载力,目录5.15.25.35.45.55.6,2.保证斜截面的抗弯承载力,弯起点到该钢筋的充分利用点间的距离应不小于0.5h0,目录5.15.25.35.45.55.6,3.保证斜截面受剪的构造要求,图5-26 单独设置的抗剪钢筋(a)吊筋和鸭筋(b)浮筋,弯起钢筋直线段的锚固,弯起筋的间距要求,目录5.15.25.35.45.55.6,纵向受力钢筋的截断,一般纵筋的截断位置应同时满足：,1）理论断点向外延伸一定距离,2）强度充分利用点向外延伸一定距离,3）应根据截面剪力的大小考虑实际截断点,目录5.15.25.35.45.55.6,受力钢筋的锚固和搭接,1.纵向受力钢筋在支座的锚固,（1）简支支座内锚固,对于板,对于梁,光圆钢筋锚固长度的末端均应设置标准弯钩,光圆钢筋端部标准弯钩,目录5.15.25.35.45.55.6,在纵向钢筋锚固长度范围内，应配置至少两个箍筋，箍筋直径,5-31 承受弯矩的框架边支座锚固,一般情况下，伸入梁支座范围内的钢筋不应少于两根，对于梁宽b100mm的小梁可为1根。伸入支座的纵筋面积应满足,（2）框架梁边支座内锚固,目录5.15.25.35.45.55.6,当计算中不利用该钢筋的强度时，其伸入节点或支座的锚固长度按V 0.7ftbh0时简支梁支座锚固长度las取值（对带肋钢筋不小于12d，对光面钢筋不小于15d），如图5-31(a)；,当计算中充分利用该钢筋的抗拉强度时，钢筋的锚固方式及长度应与上部钢筋的规定相同；,当计算中充分利用钢筋的抗压强度时，钢筋应按受压钢筋锚固在中间节点或中间支座内，其直线锚固长度不应小于0.7la，如5-31(b)。,框架梁下部纵向钢筋,目录5.15.25.35.45.55.6,（3）中间支座内锚固,图5-32 钢筋在中间支座内的锚固,目录5.15.25.35.45.55.6,2.纵筋的连接当钢筋长度不够需要接头时，可采用绑扎搭接、机械连接或焊接。钢筋搭接位置应设置在受力较小处，且同一根钢筋上宜少设接头。在结构关键受力部位，纵向受力钢筋不宜设置连接接头。绑扎搭接宜用于受拉钢筋直径不大于25mm以及受压钢筋直径不大于28mm的连接；机械连接宜用于直径不小于16mm受力钢筋的连接；焊接宜用于直径不大于28mm受力钢筋的连接。在同一搭接范围内受拉钢筋搭接接头面积百分率不超过25时，搭接长度为相应基本锚固长度的1.2倍。当同一搭接范围受拉钢筋搭接接头面积百分率超过25时，搭接长度按下式计算，但不小于300mm：,目录5.15.25.35.45.55.6,目录5.15.25.35.45.55.6,目录5.15.25.35.45.55.6,目录5.15.25.35.45.55.6,目录5.15.25.35.45.55.6,5.6 钢筋混凝土伸臂梁设计例题,