3受弯构件正截面承载力计算建筑工程解析.pptx
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1、第三章 受弯构件3.1 概述第三章第三章 受弯构件受弯构件正截面承载力计算正截面承载力计算3.1概述概述受弯构件受弯构件主要是指承受主要是指承受弯矩弯矩和和剪力剪力共同共同作用的构件作用的构件第三章 受弯构件3.1 概述正截面破坏正截面破坏斜截面破坏斜截面破坏第三章 受弯构件3.1 概述受弯构件由于受弯构件由于弯矩弯矩作作用而发生的破坏称用而发生的破坏称正截面破坏正截面破坏。破坏截面与构件的纵破坏截面与构件的纵轴线垂直。轴线垂直。受弯构件由于受弯构件由于弯矩和弯矩和剪力剪力共同作用而发共同作用而发生的破坏称生的破坏称斜截面斜截面破坏破坏。破坏截面与构件的纵破坏截面与构件的纵轴线斜交。轴线斜交。
2、3.2受弯构件的形式及构造要求受弯构件的形式及构造要求3.2.1截面形式截面形式第三章 受弯构件3.2 受弯构件的形式及构造要求3.2.2 梁的构造要求梁的构造要求第三章 受弯构件3.2 受弯构件的形式及构造要求第三章 受弯构件3.2 受弯构件的形式及构造要求截面尺寸截面尺寸bxh矩形截面梁高宽比矩形截面梁高宽比h/b=2.03.0 T形截面梁高宽比形截面梁高宽比h/b=2.54.0 为统一模板尺寸、便于施工,通常采用:为统一模板尺寸、便于施工,通常采用:梁宽度梁宽度b=120、150、180、200、220、250、300、350、(mm)梁高度梁高度h=250、300、750、800、90
3、0、(mm)。bhh/l 称为高跨比,肋形楼盖的主梁为称为高跨比,肋形楼盖的主梁为1/81/14,次梁为,次梁为1/121/18,独立梁不小于,独立梁不小于1/15(1/20),一般铁路桥梁,一般铁路桥梁为为1/61/10,公路桥梁为,公路桥梁为1/101/18第三章 受弯构件3.2 受弯构件的形式及构造要求混凝土强度等级和保护层厚度混凝土强度等级和保护层厚度常用混凝土强度等级为常用混凝土强度等级为C25、C30、C35、C40为保证结构的为保证结构的耐久性耐久性、防火防火性性以及钢筋与混凝土的以及钢筋与混凝土的粘结粘结性能性能,钢筋的混凝土保护层,钢筋的混凝土保护层厚度厚度c一般不小于一般不
4、小于 cmin,且,且不小于钢筋的直径不小于钢筋的直径d,具体,具体见附录见附录4cccc第三章 受弯构件3.2 受弯构件的形式及构造要求纵向受力钢筋的直径及根数纵向受力钢筋的直径及根数梁底部纵向受力钢筋一般梁底部纵向受力钢筋一般不少于不少于2根根,直径常用,直径常用1032mm。钢筋数量较多时,可多排配置。可以。钢筋数量较多时,可多排配置。可以选用不同直径的钢筋,布置时应尽量对称布置。选用不同直径的钢筋,布置时应尽量对称布置。梁内纵筋常采用梁内纵筋常采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500级钢筋级钢筋第三章 受弯构件3.2 受弯构件的形式及构造要求纵筋的净间距纵筋的净间
5、距为保证混凝土浇注的密实为保证混凝土浇注的密实性,梁底部钢筋的净距不性,梁底部钢筋的净距不小于小于25mm及钢筋直径及钢筋直径d,梁上部钢筋的净距不小,梁上部钢筋的净距不小于于 30mm及及1.5 d;d=1032mm(常用常用)h0=h-a单排单排 a=40mm双排双排 a=6070mm第三章 受弯构件3.2 受弯构件的形式及构造要求纵向构造钢筋纵向构造钢筋(架立钢筋及梁侧腰筋架立钢筋及梁侧腰筋)梁上部无受压钢筋时,需配置梁上部无受压钢筋时,需配置2根根架立筋架立筋,以便与箍筋和,以便与箍筋和梁底部纵筋形成钢筋骨架,直径一般不小于梁底部纵筋形成钢筋骨架,直径一般不小于10mm;梁腹板高度梁腹
6、板高度hw450mm时,要求在梁两侧沿高度每隔时,要求在梁两侧沿高度每隔200设置一根设置一根纵向构造钢筋纵向构造钢筋,以减小梁腹部的裂缝宽度,直径,以减小梁腹部的裂缝宽度,直径10mm3.2.3板的构造要求板的构造要求第三章 受弯构件3.2 受弯构件的形式及构造要求第三章 受弯构件3.2 受弯构件的形式及构造要求板的最小厚度板的最小厚度 混凝土保护层厚度一般不小于混凝土保护层厚度一般不小于15mm和钢筋直径和钢筋直径d;钢钢筋筋直直径径通通常常为为812mm,HPB300、HRB335和和HRB400级级钢钢筋筋;板厚度较大时,钢筋直径可用板厚度较大时,钢筋直径可用1418mm;受受力力钢钢
7、筋筋间间距距一一般般在在70200mm之之间间;板板厚厚大大于于150mm时时,间间距距不宜大于不宜大于1.5h,且不宜大于,且不宜大于250mm;垂垂直直于于受受力力钢钢筋筋的的方方向向应应布布置置分分布布钢钢筋筋,以以便便将将荷荷载载均均匀匀地地传传递递给给受受力力钢钢筋筋,并并便便于于在在施施工工中中固固定定受受力力钢钢筋筋的的位位置置,同同时时也也可可抵抵抗抗温温度度和和收收缩缩等等产产生生的的应应力力。分分布布钢钢筋筋直直径径不不宜宜小小于于6mm,间间距距不不宜宜大大于于250mm,面面积积不不宜宜小小于于受受力力钢钢筋筋面面积积的的15,且且不不宜小于该方向板截面面积的宜小于该方
8、向板截面面积的0.15。20070C15,d分布筋h0h0=h-20第三章 受弯构件3.2 受弯构件的形式及构造要求3.3 受弯构件正截面受弯性能受弯构件正截面受弯性能3.3.1适筋梁的试验研究适筋梁的试验研究第三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面受弯性能habAsh0 xcecesf试验结果:试验结果:1.在标距范围内的平均应变符合平截面假定;在标距范围内的平均应变符合平截面假定;2.弯矩弯矩-挠度关系曲线如下挠度关系曲线如下:第三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面受弯性能3.3.2适筋梁正截面工作的三个阶段适筋梁正截面工作的三个阶段第三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面受弯性能第三章 受弯
9、构件3.3 受弯构件正截面受弯性能a状态:计算状态:计算Mcr的依据的依据第三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面受弯性能a状态:计算状态:计算Mcr的依据的依据阶段:计算裂缝、刚度的依据阶段:计算裂缝、刚度的依据第三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面受弯性能a状态:计算状态:计算Mu的依据的依据a状态:计算状态:计算Mcr的依据的依据阶段:计算裂缝、刚度的依据阶段:计算裂缝、刚度的依据e ecu=0.003 0.005,超过该,超过该应变值,压区混凝土即开应变值,压区混凝土即开始压坏,梁达到极限承载始压坏,梁达到极限承载力。力。该应变值是计算极限该应变值是计算极限弯矩弯矩Mu的标志。的标志。第
10、三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面受弯性能一、纵向受拉钢筋的配筋率一、纵向受拉钢筋的配筋率的定义的定义对矩形截面梁对矩形截面梁纵向受拉钢筋的配筋率,用百分数计量;纵向受拉钢筋的配筋率,用百分数计量;As纵向受拉钢筋的面积,纵向受拉钢筋的面积,mm2;b梁截面宽度,梁截面宽度,mm;h0截面有效高度,截面有效高度,mm。3.3.3配筋率对正截面破坏形态的影响配筋率对正截面破坏形态的影响第三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面受弯性能二、受弯构件正截面的破坏形态二、受弯构件正截面的破坏形态 适筋破坏适筋破坏超筋破坏超筋破坏少筋破坏少筋破坏第三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面受弯性能适中时适中时过
11、大时过大时太小时太小时适筋破坏特点适筋破坏特点 适筋梁的破坏特点是适筋梁的破坏特点是破坏始自受拉区钢筋的屈服破坏始自受拉区钢筋的屈服,然后随着弯矩的增加受压区混凝土被压碎,构件破坏。然后随着弯矩的增加受压区混凝土被压碎,构件破坏。破坏时破坏时两种材料的性能均得到充分发挥两种材料的性能均得到充分发挥。从钢筋开始。从钢筋开始屈服到构件破坏,钢筋经历了较大的塑性变形,破坏屈服到构件破坏,钢筋经历了较大的塑性变形,破坏前构件裂缝急剧开展,挠度激增,它将给人以前构件裂缝急剧开展,挠度激增,它将给人以明显的明显的破坏预兆破坏预兆,属于,属于延性破坏延性破坏类型。类型。第三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面
12、受弯性能超筋破坏特点超筋破坏特点 超筋梁的破坏特点是超筋梁的破坏特点是破坏始自于受压区混凝土边破坏始自于受压区混凝土边缘纤维应变到达受弯极限压应变缘纤维应变到达受弯极限压应变混凝土被压碎混凝土被压碎而破坏而破坏。构件构件破坏时钢筋应力尚小于屈服强度破坏时钢筋应力尚小于屈服强度,裂缝开展不宽,裂缝开展不宽,延伸不高,梁的挠度亦不大,破坏延伸不高,梁的挠度亦不大,破坏没有明显预兆没有明显预兆,属,属于于脆性破坏脆性破坏类型。梁破坏时其钢筋应力低于屈服强度,类型。梁破坏时其钢筋应力低于屈服强度,不能充分发挥作用,造成钢材的浪费。不能充分发挥作用,造成钢材的浪费。第三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面
13、受弯性能少筋破坏特点少筋破坏特点 少筋梁的破坏特点是少筋梁的破坏特点是一旦开裂,受拉钢筋立即达一旦开裂,受拉钢筋立即达到屈服强度到屈服强度,有时可迅速经历整个流幅而进人强化阶,有时可迅速经历整个流幅而进人强化阶段,在个别情况下,钢筋甚至可能被拉断。少筋梁破段,在个别情况下,钢筋甚至可能被拉断。少筋梁破坏时,裂缝往往只有一条,不仅裂缝开展过宽,且沿坏时,裂缝往往只有一条,不仅裂缝开展过宽,且沿梁高延伸较高,即已标志着梁的梁高延伸较高,即已标志着梁的“破坏破坏”。破坏瞬间。破坏瞬间发生,发生,毫无预兆毫无预兆,属于,属于脆性破坏脆性破坏类型。类型。第三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面受弯性能最大
14、配筋率最大配筋率最小配筋率最小配筋率适筋破坏适筋破坏超筋破坏超筋破坏少筋破坏少筋破坏第三章 受弯构件3.3 受弯构件正截面受弯性能3.4 受弯构件正截面承载力计算的一般规定受弯构件正截面承载力计算的一般规定 3.4.1基本假定基本假定1.截面应变保持平面;截面应变保持平面;2.不考虑混凝土的抗拉强度;不考虑混凝土的抗拉强度;3.混凝土受压的应力与应变关系按简化曲线确定;混凝土受压的应力与应变关系按简化曲线确定;4.钢筋受拉的应力与应变关系按简化曲线确定。钢筋受拉的应力与应变关系按简化曲线确定。第三章 受弯构件3.4 受弯构件正截面承载力计算的一般规定混凝土简化的应力混凝土简化的应力-应变曲线应
15、变曲线:当当c0时时(上升段上升段)当当0ccu时(水平段)时(水平段)第三章 受弯构件3.4 受弯构件正截面承载力计算的一般规定钢筋的简化的应力钢筋的简化的应力-应变曲线应变曲线:第三章 受弯构件3.4 受弯构件正截面承载力计算的一般规定3.4.2 受压区混凝土的应力分布图受压区混凝土的应力分布图理论应力图理论应力图第三章 受弯构件3.4 受弯构件正截面承载力计算的一般规定3.4.3 等效矩形应力图等效矩形应力图两个图形等效的条件两个图形等效的条件(1)混凝土压应力的合力)混凝土压应力的合力C大小相等;大小相等;(2)两图形中受压区合力)两图形中受压区合力C的作用点不变。的作用点不变。当当
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