型钢混凝土结构.pptx
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1、5.3 型钢混凝土梁斜截面承载能力分析型钢混凝土梁斜截面承载能力分析 5.3.1 试验研究与破坏形态试验研究与破坏形态 型钢混凝土梁的剪切破坏形态一般有三类:型钢混凝土梁的剪切破坏形态一般有三类:1.1.剪切斜压破坏:剪切斜压破坏:一般当剪跨比很小一般当剪跨比很小()()时发生;时发生;2.2.剪剪切切粘粘结结破破坏坏:这这是是因因为为型型钢钢混混凝凝土土构构件件中中,型型钢钢与与混混凝凝土土粘粘结结力力差差是是其其薄薄弱弱环环节节,因因此此当当剪剪跨跨比比较较小小时时,有有时时会会发发生生剪剪切切粘粘结结破破坏坏,产产生生 剪切粘结破坏裂缝剪切粘结破坏裂缝 。配置箍筋能增加对混凝土的约束,对
2、防止粘结破坏有利。配置箍筋能增加对混凝土的约束,对防止粘结破坏有利。对对受受均均布布荷荷载载的的梁梁,由由于于梁梁上上有有荷荷载载“压压迫迫”作作用用,所所以以保保护护层层不不易易发生粘结剥落。发生粘结剥落。3.3.弯弯剪剪破破坏坏(剪剪压压破破坏坏):当当剪剪跨跨比比较较大大时时()发发生生剪剪压压破破坏坏,先先由由弯弯矩矩影影响响产产生生垂垂直直裂裂缝缝,随随剪剪力力增增加加发发展展为为斜斜裂裂缝缝,最最后后剪剪压压区区混混凝土压碎而破坏。凝土压碎而破坏。5.3.2 影响梁抗剪能力的因素影响梁抗剪能力的因素1.1.剪跨比:剪跨比:实际反映了弯剪共同作用时,弯矩与剪力作用所实际反映了弯剪共同
3、作用时,弯矩与剪力作用所占比例。占比例。越大说明以弯矩为主,越大说明以弯矩为主,越小说明以剪力为主。越小说明以剪力为主。所以剪跨比不仅影响到构件抗剪强度,而且影响到破坏形态,一般所以剪跨比不仅影响到构件抗剪强度,而且影响到破坏形态,一般 发生剪切斜压破坏,发生剪切斜压破坏,发生剪切粘结破坏,发生剪切粘结破坏,发生弯曲剪切破坏(剪压破坏),发生弯曲剪切破坏(剪压破坏),发生弯曲破坏。发生弯曲破坏。越越小小(M 影影响响越越小小)抗抗剪剪强强度度较较高高,越越大大(M 影影响响越越大大)抗抗剪剪强度越低。强度越低。2.2.加加载载方方式式:均均布布荷荷载载作作用用下下,粘粘结结力力较较好好,抗抗剪
4、剪强强度度高高,同同时时剪剪跨跨比比对对其其影影响响不不大大;集集中中荷荷载载作作用用下下,抗抗剪剪强强度度较较低低,同同时时剪剪跨跨比比对对其其影影响响明显。明显。3.3.混混凝凝土土的的强强度度等等级级:混混凝凝土土强强度度影影响响到到斜斜压压杆杆强强度度,剪剪压压区区强强度度以以及及粘结力等。粘结力等。4.4.含钢率与型钢强度:含钢率与型钢强度:含钢率越高,型钢强度越高,抗剪能力越大。含钢率越高,型钢强度越高,抗剪能力越大。5.5.宽度比:宽度比:在一定范围内越大,型钢约束的混凝土相对较多,梁的在一定范围内越大,型钢约束的混凝土相对较多,梁的抗剪强度与变形能力提高。抗剪强度与变形能力提高
5、。6.6.型钢翼缘的保护层:型钢翼缘的保护层:保护层太小,易发生粘结破坏,产生较大滑移。保护层太小,易发生粘结破坏,产生较大滑移。7.7.含箍率:含箍率:钢箍本身承担剪力,且能约束混凝土,因此使抗剪能力提高,钢箍本身承担剪力,且能约束混凝土,因此使抗剪能力提高,因此在配实腹钢的型钢混凝土构件,必须配置必要的钢箍。因此在配实腹钢的型钢混凝土构件,必须配置必要的钢箍。5.3.3 配实腹式型钢的抗剪承载力计算配实腹式型钢的抗剪承载力计算 斜压破坏的型钢混凝土梁,在剪切破坏前大致平行的斜裂缝将剪跨斜压破坏的型钢混凝土梁,在剪切破坏前大致平行的斜裂缝将剪跨区的混凝土分割成若干斜压杆。混凝土和型钢腹板一起
6、参加斜压杆工作。区的混凝土分割成若干斜压杆。混凝土和型钢腹板一起参加斜压杆工作。由于斜压杆主要传递轴向压力,因此全梁犹如一个拱,斜压杆作为传递由于斜压杆主要传递轴向压力,因此全梁犹如一个拱,斜压杆作为传递压力拱圈,型钢受拉翼缘及纵向受拉钢筋作为拱的拉杆,因此,剪切斜压力拱圈,型钢受拉翼缘及纵向受拉钢筋作为拱的拉杆,因此,剪切斜压破坏可假定为拉拱作用机理。压破坏可假定为拉拱作用机理。弯曲剪切破坏的应力见图弯曲剪切破坏的应力见图4.344.34梁的抗剪承载力计算公式梁的抗剪承载力计算公式混凝土抗力混凝土抗力 其中其中 为混凝土的抗力系数。为混凝土的抗力系数。(5 5.29.29)(5 5.30.3
7、0)图图5.14 弯曲剪切破坏时的应力图形弯曲剪切破坏时的应力图形型钢腹板的抗力型钢腹板的抗力 为型钢的抗力系数为型钢的抗力系数 钢箍承担的剪力钢箍承担的剪力:均布荷载均布荷载 集中荷载集中荷载 在试验的基础上回归分析,并参考到可靠指标的要求,得出:在试验的基础上回归分析,并参考到可靠指标的要求,得出:均布荷载作用下均布荷载作用下的矩形梁,以及的矩形梁,以及T T形梁工字形梁形梁工字形梁注:注:或将式右边第一项或将式右边第一项 改为改为 其中,其中,为型钢腹板厚度与高度,为型钢腹板厚度与高度,为型钢抗拉强度设计值,其余符号用同为型钢抗拉强度设计值,其余符号用同混凝土规范混凝土规范。(5 5.3
8、4.34)(5 5.31.31)(5 5.32.32)(5 5.33.33)上上式式中中,第第一一项项为为混混凝凝土土的的抗抗力力;第第二二项项为为型型钢钢的的抗抗力力(只只考考虑虑腹腹板作用);第三项为钢箍的作用。板作用);第三项为钢箍的作用。在集中荷载作用下的独立矩形梁:在集中荷载作用下的独立矩形梁:注:注:亦可将式右边第一项亦可将式右边第一项 改为改为当当 时,取时,取 ;当当 时,取时,取 。抗震设计时,均布荷载作用下抗震设计时,均布荷载作用下(5 5.35.35)(5 5.36.36)集中荷载作用下:集中荷载作用下:剪切抗力调整系数,剪切抗力调整系数,设计时应有:设计时应有:且应有:
9、且应有:,截面限制条件比钢筋混凝土梁略松。,截面限制条件比钢筋混凝土梁略松。5.3.3 配角钢骨架梁的抗剪承载力计算配角钢骨架梁的抗剪承载力计算均布荷载作用下的矩形梁、以及均布荷载作用下的矩形梁、以及T T形梁、工字梁:形梁、工字梁:集中荷载作用下的矩形独立梁:集中荷载作用下的矩形独立梁:当当 时,取时,取 ;当;当 时,取时,取 。(5 5.37.37)(5 5.38.38)(5 5.39.39)同样设计时应有:同样设计时应有:以及应有:以及应有:符号:符号:受拉角钢重心到混凝土受压边缘的距离;受拉角钢重心到混凝土受压边缘的距离;竖腹板与斜腹杆的抗拉设计强度;竖腹板与斜腹杆的抗拉设计强度;同
10、一截面内竖腹杆截面面积总和;同一截面内竖腹杆截面面积总和;与斜裂缝相交的斜腹杆面积的总和;与斜裂缝相交的斜腹杆面积的总和;竖腹杆的中心距;竖腹杆的中心距;斜腹杆与水平轴夹角。斜腹杆与水平轴夹角。同样,在抗震设计时:同样,在抗震设计时:均布荷载均布荷载集中荷载集中荷载(5 5.40.40)(5 5.41.41)5.4 5.4 型钢混凝土梁的刚度变形计算型钢混凝土梁的刚度变形计算 型钢混凝土构件是弹塑性构件。随着荷载的变化,构件刚型钢混凝土构件是弹塑性构件。随着荷载的变化,构件刚度变化度变化。设计时应有:设计时应有:且应有:且应有:5.4.1 变形特点及影响因素变形特点及影响因素试验发现试验发现:
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