钢筋混凝土及砌体结构受弯构件斜截面承载力计算.pptx
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1、内容提要1.无腹筋梁的受剪性能2.有腹筋梁的受剪性能3.连续梁斜截面受剪性能与承载力计算4.受弯构件的钢筋布置1.无腹筋梁的受剪性能(1)斜截面受剪基本概念A.斜截面受剪破坏的特点a.裂缝为斜裂缝b.带有脆性破坏的性质,无明显征兆,工程中应防止1.无腹筋梁的受剪性能(1)斜截面受剪基本概念B.抗剪钢筋a.箍筋b.弯起钢筋两者统称为腹筋。有箍筋或(和)弯起钢筋的梁称为有复筋梁,否则称为无腹筋梁。1.无腹筋梁的受剪性能(1)斜截面受剪基本概念C.斜截面受剪与斜截面受弯斜截面受剪通过计算来保证,斜截面受弯一般通过构造来保证。Mu斜斜VcCcTsTvTbZsvZsbZMu正正CcTsZ一般情况下一般情
2、况下斜截面受弯承斜截面受弯承载力力总能能满足足支座支座处纵筋筋锚固固不足不足纵筋弯起、切筋弯起、切断不当断不当异常情况异常情况需采取构造措施6310受弯构件中配置的纵向钢筋和箍筋,当符合符合本规范第831条第835条、第922条第924条、第927条第929条规定的构造要求时构造要求时,可不进行构件斜截面可不进行构件斜截面的受弯承载力计算。的受弯承载力计算。混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)1.无腹筋梁的受剪性能(2)无腹筋梁的受剪性能A.斜裂缝出现前的应力状态a.截面任一点上的正应力和剪应力剪弯跨剪弯跨纯弯跨a称为剪跨h0a/h0称为剪跨比由材料力学知,截面上
3、任一点的正应力和剪应力分别为:1.无腹筋梁的受剪性能(2)无腹筋梁的受剪性能A.斜裂缝出现前的应力状态b.剪弯段内混凝土各点的主应力主拉应力:主压应力:主应力与梁纵轴夹角:1点:=0,=max,=45 2点:cpct,(ct)45 3点:cpct,(ct)3时。竖向裂缝一出现,迅速向梁顶发展,形成临界裂缝,接着梁被斜向拉断斜向拉断。裂缝出现的荷载与破坏时的荷载很接近,为脆脆性破坏性破坏。斜拉破坏1.无腹筋梁的受剪性能(4)梁沿斜截面破坏的主要形态B.无腹筋梁斜截面破坏形态b.剪压破坏集中荷载下的简支梁,当剪跨比1 3时。竖向裂缝竖向裂缝沿竖向延伸一小段后,斜向延伸为斜裂缝斜裂缝,然后逐渐形成一
4、条主裂缝一条主裂缝,向梁顶发展。梁破坏时,斜裂缝上端混凝土在正应力、剪应力和竖向局部压应力共同作用下被压碎压碎。承载力高于斜承载力高于斜拉破坏拉破坏。剪压破坏1.无腹筋梁的受剪性能(4)梁沿斜截面破坏的主要形态B.无腹筋梁斜截面破坏形态c.斜压破坏集中荷载下的简支梁,当剪跨比 剪压斜拉延性:延性:剪压斜压斜拉防止破坏的措施:防止破坏的措施:斜压、斜拉:斜压、斜拉:通过构造措施来保证。剪压:剪压:通过计算来保证。1.无腹筋梁的受剪性能(5)影响无腹筋梁受剪承载力的因素A.剪跨比当剪跨比由小增大时,在3以后,剪跨比对梁的抗剪强度影响影响不大不大。这主要是因为梁在抗剪过程中同时存在“梁作用梁作用”和
5、“拱作用拱作用”3以后“拱作用拱作用”逐渐减弱逐渐减弱造成的。1.无腹筋梁的受剪性能(5)影响无腹筋梁受剪承载力的因素B.纵向配筋率纵向钢筋除了直接提供销栓力销栓力以外,还使梁的中和轴降低中和轴降低,从而加大加大了斜裂缝顶部混凝土受压区高度受压区高度,间接提高间接提高梁的抗剪承载力抗剪承载力。由图可见,随着纵筋配筋率的增加增加,梁的抗剪强度增大增大,但是数据离散性很大离散性很大。对于小剪跨比小剪跨比的梁,纵筋配筋率对抗剪强度影响较大;影响较大;剪跨比 3时,增大纵筋率对梁的抗剪承载力几乎没有影响几乎没有影响。通常在大于1.5时,纵向受拉钢筋的配筋率对无腹筋梁受剪承载力的影响才较为明显,所以,在
6、公式中未纳入系数。混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)条文)条文说明说明633-3:1.无腹筋梁的受剪性能(5)影响无腹筋梁受剪承载力的因素C.混凝土强度等级vtest与ft和fc有大致的线性关系,但是数据的离散性很大;3时,抗剪强度取决于抗拉取决于抗拉强度,抗剪强度随混凝土强度等级提高较少提高较少。1.无腹筋梁的受剪性能(5)影响无腹筋梁受剪承载力的因素D.梁截面高度随着梁的有效截面高度增加,抗剪承载力呈下降趋势下降趋势;尺寸效应的原因原因可以解释为:随着截面高度的增加,在斜裂缝的宽度增大斜裂缝的宽度增大,骨料之间的咬合作用削弱咬合作用削弱,导致承载能力下降。图
7、中还表明尺寸效应的大小与剪跨比剪跨比密切相关,对于3的梁,有效高度对抗剪强度几乎没有影响几乎没有影响。我国规范规定的截面高度影响系数的起点是800mm。式中:h截面高度影响系数:当h0小于800mm时,取800mm;当h0大于2000mm时,取2000mm。混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010):):1.无腹筋梁的受剪性能(5)影响无腹筋梁受剪承载力的因素E.截面形状受压区翼缘的存在对提高斜截面承载力有一定的作用(高1030%),斜压破坏除外。1.无腹筋梁的受剪性能(5)影响无腹筋梁受剪承载力的因素F.结构类型连续梁连续梁的受剪承载力与相同条件下的简支梁相比,仅在受
8、集中荷集中荷载载时低于简支梁低于简支梁,而在受均布荷均布荷载载时则是相当相当的。即使是承受集中荷载作用的情况下,也只有中中间支座附近间支座附近的梁段因受异号弯矩的影响,抗剪承载力有所降低降低;边支座附近边支座附近梁段的抗剪承载力与简支梁相同相同。简支梁受剪破坏连续梁受剪破坏1.无腹筋梁的受剪性能(6)无腹筋梁受剪承载力计算公式A.基本计算公式混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)633不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受板类受弯构件弯构件,其斜截面受剪承载力应符合下列规定:式中:h截面高度影响系数:当h0小于800mm时,取800mm;当h0大于2000mm时,取200
9、0mm。637矩形、矩形、T形和形和I形截面的一般形截面的一般受弯构件受弯构件,当符合下式要求时,可不进行斜截面的受剪承载力计算,其箍筋的构造要求应符合本规范第929条的有关规定。Vcvftbh00.05Np0(637)式中:cv截面混凝土受剪承载力系数,按本规范第634条的规定采用。634cv斜截面混凝土受剪承载力系数,对于一般受弯构件一般受弯构件取0.7;对集中荷载集中荷载作用下(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)的独立梁独立梁,取cv为1.75/(+1),为计算截面的剪跨比,可取等于ah0,当小于1.5时,取1.5,当大于3时,取
10、3,a取集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离Np0计算截面上混凝土法向预应力等于零时的预加力,按本规范第10113条计算;当Np0大于0.3fcA0时,取0.3fcA0,此处,A0为构件的换算截面面积。1.无腹筋梁的受剪性能(6)无腹筋梁受剪承载力计算公式B.无腹筋梁的构造配筋混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)929梁中箍筋的配置应符合下列规定:1按承载力计算不需要箍筋的梁,当截面高度大于大于300mm时,应沿梁全长设置全长设置构造箍筋;当截面高度h150mm300mm时,可仅在构件端部端部l04范围内设置范围内设置构造箍筋,l0为跨度。但当在构件中部构件中
11、部l02范围内有集中荷载范围内有集中荷载作用时,则应沿梁全长设置全长设置箍筋。当截面高度小于小于150mm时,可以不设置可以不设置箍筋。2截面高度大于大于800mm的梁,箍筋直径不宜小于不宜小于8mm;对截面高度不大于不大于800mm的梁,不宜小于不宜小于6mm。梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时纵向受压钢筋时,箍筋直径尚不应小于不应小于d4,d为受压钢筋最大直径。不需计算2.有腹筋梁的受剪性能(1)箍筋的作用A.抗剪2.有腹筋梁的受剪性能(1)箍筋的作用B.控制斜裂缝宽度2.有腹筋梁的受剪性能(1)箍筋的作用C.与纵筋形成骨架,起施工固定及使用中约束混凝土的作用2.有腹筋梁的受剪性能(1)箍筋
12、的作用D.提高粘结性能、延缓粘结裂缝出现2.有腹筋梁的受剪性能(2)破坏形态A.裂缝出现前的应力状态腹筋应力很小,作用不明显,对斜裂缝出现时的荷载影响不大,受力性能与无腹筋梁基本相与无腹筋梁基本相近。近。2.有腹筋梁的受剪性能(2)破坏形态B.裂缝出现后的应力状态箍筋或弯筋可通过悬吊作用直接直接承接部份剪力承接部份剪力,限制裂缝开展和限制裂缝开展和延伸延伸,增大剪压区面积增大剪压区面积,提高剪提高剪压区的抗剪能力压区的抗剪能力。2.有腹筋梁的受剪性能(2)破坏形态a.斜压破坏箍筋配置过多过多时的破坏。箍筋屈服前斜裂缝间屈服前斜裂缝间的混凝土即被压碎压碎。有脆性脆性性质。C.有腹筋梁斜截面的破坏
13、形态2.有腹筋梁的受剪性能(2)破坏形态b.剪压破坏箍筋配置适量适量时的破坏。箍筋屈服后剪压区屈服后剪压区的混凝土才被压压碎碎。有明显征兆明显征兆。C.有腹筋梁斜截面的破坏形态2.有腹筋梁的受剪性能(2)破坏形态c.斜拉破坏箍筋配置过少过少时的破坏。箍筋屈服后不能承受由于混凝土开裂传来的拉力屈服后不能承受由于混凝土开裂传来的拉力。无明显征兆的突然破坏无明显征兆的突然破坏。(3)有腹筋梁斜截面的破坏形态2.有腹筋梁的受剪性能(3)仅配箍筋梁的受剪承载力计算公式A.基本计算公式混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)634当仅配置箍筋时,矩形、T形和I形截面受弯构件的斜截
14、面受剪承载力应符合下列规定:注意此项与课本不同cv对于一般受弯构件一般受弯构件取0.7;对集中荷载集中荷载(或(或 75%)作用下的独立梁独立梁,取cv为1.75/(+1)。VP由预加力所提高的构件受剪承载力设计值;Np0计算截面上混凝土法向预应力等于零时的预加力;2.有腹筋梁的受剪性能(3)仅配箍筋梁的受剪承载力计算公式B.适用条件混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)a.最小截面尺寸631矩形、T形和I形截面受弯构件的受剪截面应符合下列条件:当hwb4时V0.25cfcbh0 (6311)当hwb6时V0.2cfcbh0 (6312)当4hwb6时,按线性内插线
15、性内插法确定。式中:V构件斜截面上的最大剪力设计值;c混凝土强度影响系数:当混凝土强度等级不超过C50时,c取1.0;当混凝土强度等级为C80时,尺取0.8;其间按线性内插法确定;b矩形截面的宽度,T形截面或I形截面的腹板宽度;h0截面的有效高度;hw截面的腹板高度:矩形截面,取有效高度;截面的腹板高度:矩形截面,取有效高度;T形截面,取有效高度减去形截面,取有效高度减去翼缘高度;翼缘高度;I形截面,取腹板净高。形截面,取腹板净高。注:1对T形或I形截面的简支受弯构件,当有实践经验时,公式(6311)中的系数可改用0.3;2对受拉边倾斜的构件,当有实践经验时,其受剪截面的控制条件可适当放宽。体
16、现出截面高抗剪低体现出截面高抗剪低体现出体现出T形、工形截面抗剪高于矩形截面形、工形截面抗剪高于矩形截面2.有腹筋梁的受剪性能(3)仅配箍筋梁的受剪承载力计算公式B.适用条件混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)b.最小配箍率9210在弯剪扭弯剪扭构件中,箍筋的配筋率sv不应小于0.28ftfyv929梁中箍筋的配置应符合下列规定:3 梁中箍筋的最大间距宜符合表梁中箍筋的最大间距宜符合表9.2.9 的规定;当的规定;当V 大于大于0.7 ft bh0+0.05Np0 时,时,箍筋的配筋率sv(sv=Asv/(bs))尚不应小于0.24 ft/fyv;需要计算2.有腹
17、筋梁的受剪性能(3)仅配箍筋梁的受剪承载力计算公式C.斜截面受剪承载力计算步骤及应用基本步骤:确定计算截面位置,计算剪力设计值截面校核:V0.25(或(或0.2)cfcbh0?加大截面否Vcvftbh00.05Np0?是构造配箍是否确定箍筋支数n和直径d,计算间距s2.有腹筋梁的受剪性能(4)配有箍筋和弯起钢筋梁的受剪承载力计算公式A.基本计算公式混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)635当配置箍筋和弯起钢筋时,矩形、T形和I形截面受弯构件的斜截面受剪承载力应符合下列规定:VVcsVP0.8fyvAsbsins0.8fpyApbsinp(635)式中:V配置弯起钢
18、筋处的剪力设计值,按本规范第636条的规定取用;VP由预加力所提高的构件受剪承载力设计值,按本规范公式(6343)计算,但计算预加力Npo时不考虑弯起预应力筋的作用;Asb、Apb分别为同一平面内的弯起普通钢筋、弯起预应力筋的截面面积;s、p分别为斜截面上弯起普通钢筋、弯起预应力筋的切线与构件纵轴线的夹角。634当仅配置箍筋时,矩形、T形和I形截面受弯构件的斜截面受剪承载力应符合下列规定:考虑弯起钢筋强度不能充分发挥的折减考虑弯起钢筋强度不能充分发挥的折减2.有腹筋梁的受剪性能(4)配有箍筋和弯起钢筋梁的受剪承载力计算公式B.适用条件-同仅配箍筋时混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 5
19、0010-2010)631矩形、T形和I形截面受弯构件的受剪截面应符合下列条件:当hwb4时V0.25cfcbh0 (6311)当hwb6时V0.2cfcbh0 (6312)当4hwb6时,按线性内插线性内插法确定。9210在弯剪扭弯剪扭构件中,箍筋的配筋率sv不应小于0.28ftfyv929梁中箍筋的配置应符合下列规定:3 梁中箍筋的最大间距宜符合表梁中箍筋的最大间距宜符合表9.2.9 的的规定;当规定;当V 大于大于0.7 ft bh0+0.05Np0 时,时,箍筋的配筋率sv(sv=Asv/(bs))尚不应小于0.24 ft/fyv;需要计算2.有腹筋梁的受剪性能(4)配有箍筋和弯起钢筋
20、梁的受剪承载力计算公式C.斜截面受剪承载力计算步骤及应用基本步骤:确定计算截面位置,计算剪力设计值截面校核:V0.25(或(或0.2)cfcbh0?加大截面否Vcvftbh00.05Np0?是构造配箍是否2.有腹筋梁的受剪性能(5)计算截面位置的确定混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)632计算斜截面受剪承载力时,剪力设计值的计算截面应按下列规定采用:1支座边缘处的截面(图632a、b截面11);2受拉区弯起钢筋弯起点处的截面(图632a截面22、33);3箍筋截面面积或间距改变处的截面(图632b截面44);4截面尺寸改变处的截面。注:1受拉边倾斜的受弯构件,尚
21、应包括梁的高度开始变化处、集中荷载作用处和其他不利的截面;2箍筋的间距以及弯起钢筋前一排(对支座而言)的弯起点至后一排的弯终点的距离,应符合本规范第928条和第929条的构造要求。截面尺寸改变处的截面2.有腹筋梁的受剪性能(5)计算截面位置的确定混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)928在混凝土梁的受拉区中,弯起钢筋的弯起点可设在按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面之前,但弯起钢筋与梁中心线的交点应位于不需要该钢筋的截面之外(图928);同时弯起点与按计算充分利用该钢筋的截面之间的距离不应小于h02。当按计算需要设置弯起钢筋时,从支座起前一排的弯起点至后一排的
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