建筑结构设计原理李章政05章混凝土受弯构件PPT文档格式.ppt

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150,2022/9/30,6,梁的截面形式和尺寸梁的截面形式矩形T形、倒L形I形、花篮形,2022/9/30,7,梁截面尺寸截面高度h：

800mm，以50mm为模数800mm，以100mm为模数截面宽度b：

100、120、150、180、200mm220、250mm，以后50为模数,梁的高跨比h/l0,梁的宽高比b/h,矩形截面：

1/3.51/2.5,T形截面：

1/41/2.5,2022/9/30,8,受力钢筋常用直径6、8、10、12mm钢筋间距

（1）不宜小于70mm

（2）间距不宜过大h150mm时，间距不宜大于200mmh150mm，间距宜1.5h，宜300mm,5.1.2板的配筋构造,2022/9/30,9,单向板的分布钢筋分布钢筋的作用

（1）固定受力钢筋的位置，形成钢筋网

（2）将板上荷载有效地传递给受力钢筋（3）防止温度、收缩等原因沿板跨方向产生裂缝。

分布钢筋的布置

（1）梁式板单位长度上的分布钢筋截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15%，且不小于该方向上板截面面积的0.15%

（2）直径不小于6mm，间距不大于250mm；

当集中荷载较大时，间距不大于200mm。

2022/9/30,10,双向板受力钢筋：

两个方向长跨内侧、短跨外侧,单向板受力钢筋：

短跨方向，外侧分布钢筋：

长跨方向、内侧,2022/9/30,11,纵向受力钢筋单筋、双筋截面钢筋布置直径：

1225mm两种直径相差2mm受拉钢筋根数2根，最好34根一般布置一层，不超过两层净距离满足要求两层以上钢筋中距增大一倍,5.1.3梁的配筋构造,2022/9/30,12,纵向受力钢筋的保护层

（1）最小保护层厚度与环境、砼强度等级有关，见附表9。

梁2540mm。

一类环境：

25、30

（2）保护层过厚，采取防裂措施：

钢筋网片,保护钢筋不致锈蚀（耐久性）,保证钢筋与混凝土之间的黏结（共同工作）,保护钢筋火灾时不过早软化（抗火能力）,2022/9/30,13,纵向受力钢筋的配筋率,纵向受力钢筋截面面积,梁截面高度,矩形截面宽T形截面肋（腹板）宽,2022/9/30,14,架立钢筋作用

（1）固定箍筋位置形成骨架

（2）防止温度裂缝、收缩裂缝数量两根，受压区外缘两侧平行于纵向受力钢筋最小直径梁跨6m，12mm,2022/9/30,15,弯起钢筋双重角色

（1）跨中是纵向受力钢筋（抵抗弯曲拉应力）

（2）支座附近受剪钢筋（抵抗主拉应力）弯起角度一般取45；

h800mm时，采用60钢筋布置150800mm，smax=300mm,2022/9/30,16,箍筋箍筋的作用

（1）抵抗主拉应力

（2）把其他钢筋联系在一起，形成骨架箍筋的配置

（1）按计算确定

（2）按计算不需要箍筋的梁，按构造配置h300mm，全长配箍h=150300mm，端部各1/4跨内配箍，当中部1/2跨范围内有集中荷载，全长设置h150mm，可不设箍筋,2022/9/30,17,箍筋直径要求

（1）一般要求h800mm，不宜小于6mmh800mm，不宜小于8mm计算需要受压纵筋时，不小于最大纵筋直径的1/4

（2）常用直径值：

6、8、10mm箍筋的形式,b150mm，单肢箍,b400mm，一层内压筋4根，双肢箍；

一层内压筋4根，复合箍；

b400mm，压筋3根，复合箍。

一层内拉筋5根，复合箍。

2022/9/30,18,箍筋最大间距

（1）一般情况，见表5-5

（2）特殊情况计算需要受压纵筋s不应大于15d（压筋最小直径），不应大于400mm;

一层内压筋多于5根且直径18mm，s不应大于10d。

箍筋锚固要求箍筋是受拉钢筋135弯钩弯钩端头直段长度不小于50mm，不小于箍筋直径的5倍。

2022/9/30,19,纵向构造钢筋设置要求

（1）腹板高度hw450mm，两侧面沿高度配置腰筋，并用拉筋固定

（2）每侧腰筋的截面面积不小于0.1%bhw，间距不宜大于200mm纵向构造钢筋的作用

（1）防止侧面产生垂直于轴线的收缩裂缝

（2）增强钢筋骨架的刚度（3）增强梁的抗扭作用,纵向构造钢筋又称腰筋,2022/9/30,20,5.1.4截面有效高度,有效高度的概念定义受拉钢筋合力中心到混凝土受压区边缘的距离表示有效高度用h0表示h0=h-as,钢筋重心到混凝土受拉区边缘的距离,2022/9/30,21,as与混凝土的保护层厚度c和钢筋的外径d有关,光面钢筋外径和公称直径相同，带肋钢筋外径大于公称直径（表5-2）,一层钢筋,两层钢筋,d取20mm，单层钢筋,双层钢筋,一类环境下梁：

C20，可取as=40mm，65mm,C25，取as=35mm，60mm,板可取as=25mm（C20）或20mm（C25）,2022/9/30,22,5.2混凝土受弯构件正截面受力特点,荷载位移曲线试验原理四点弯曲测截面应变测跨中挠度,5.2.1适筋梁纯弯曲试验,2022/9/30,23,荷载位移曲线直线关系：

未出现裂缝末端开裂Mcr直线转折为曲线混凝土开裂挠度增长较快末端钢筋开始屈服，My屈服弯矩曲线再转折裂缝急剧开展、挠度急剧增大曲线的最高点梁开始破坏，Mu极限弯矩,2022/9/30,24,适筋梁正截面工作的三个阶段阶段I弹性工作阶段应力应变线性关系荷载增加，拉区混凝土塑性变形发展，拉应力曲线分布阶段末期，混凝土将裂未裂Ia状态，抗裂验算的依据,2022/9/30,25,阶段II带裂缝工作阶段混凝土开裂拉力主要由钢筋承担中和轴上升混凝土拉、压应力曲线分布裂缝随荷载的增加而加宽阶段末期，受拉钢筋屈服IIa状态,裂缝宽度及变形验算的依据,2022/9/30,26,阶段III破坏阶段裂缝急剧开展，宽度变大，挠度增大中和轴不断上升，混凝土受压区高度缩小当压区边缘混凝土达到极限压应变时，受压混凝土压碎，构件完全破坏。

IIIa状态正截面受弯承载力计算的依据,2022/9/30,27,5.2.2梁正截面破坏特征,破坏形态分类影响因素截面尺寸钢筋用量破坏形态适筋破坏超筋破坏少筋破坏,配筋率,2022/9/30,28,钢筋混凝土梁正截面破坏特征适筋破坏受拉钢筋先屈服混凝土压区边缘压碎。

延性破坏超筋破坏混凝土压区边缘压碎受拉钢筋不屈服少筋破坏拉区混凝土开裂钢筋迅速屈服，强化、拉断,2022/9/30,29,基本假定平截面假定压区混凝土应变基本符合平截面假定拉区裂缝的存在，使钢筋和混凝土之间发生了相对位移，开裂前原为同一个平面，开裂后受拉截面劈裂为二。

不符合平截面假定，但跨几条裂缝的平均拉应变大体上符合平截面假定。

5.2.3梁正截面承载力计算方法,应变和曲率之间的关系,2022/9/30,30,不考虑混凝土的抗拉强度开裂截面中和轴以下的受拉混凝土截面小，拉应力很小忽略其作用偏于安全已知材料的本构关系钢筋本构关系极限拉应变0.01应力-应变关系,2022/9/30,31,混凝土的本构关系,混凝土应变0和cu,当c0时,当0ccu时,2022/9/30,32,混凝土压力的合力,当0yy0时,当y0yxc时,根据平截面假定，压应变和中和轴的距离成正比,2022/9/30,33,混凝土压力的合力Fc,混凝土压力对中和轴的矩,2022/9/30,34,据此可以确定合力Fc作用点的位置,2022/9/30,35,等效应力图思路曲线分布的压应力合力计算公式复杂，合力矩公式（用于确定合力位置）也复杂用均匀分布代替要求合力相等作用点相同（对中和轴之力矩相同）,2022/9/30,36,均匀分布受压区高度，称为计算受压区高度，简称受压区高度：

x=1xc,均匀分布的压应力为：

c=1fc,合力相等,合力矩相等,求解1和1=x/xc,2022/9/30,37,取n=2，0=0.002，cu=0.0033，得到,规范规定：

C50混凝土，取1=0.8、1=1.0,C80混凝土，取1=0.74、1=0.94,其间按线性内插法确定,表5-3,2022/9/30,38,相对界限受压区高度界限受压区高度的概念xcxb超筋梁：

钢筋不屈服xc=xb界限破坏：

钢筋屈服和混凝土压碎同时发生xb称为界限受压区高度相对界限受压区高度,2022/9/30,39,相对受压区高度定义为,即,界限破坏时，=b，xc=xb，s=y=fy/Es，所以,与钢筋级别有关与混凝土强度等级有关取值见：

表5-3,2022/9/30,40,防止发生超筋破坏的条件xbh0或b,防止少筋破坏的条件最小配筋率受压构件：

全部纵向钢筋min=0.6%一侧纵向钢筋min=0.2%受弯构件、偏心受拉、轴心受拉的一侧拉筋,防止少筋的条件,2022/9/30,41,5.3混凝土受弯构件正截面承载力计算,单筋截面在受拉区配置受力钢筋：

单筋受压区按构造配置架立钢筋（不考虑其受力）经济配筋率梁的经济配筋率：

0.6%1.5%板的经济配筋率：

0.3%0.8%,5.3.1单筋矩形截面,2022/9/30,42,基本公式及适用条件基本公式,或,配筋取：

M=Mu,承载力：

MMu,适用条件防止超筋：

b，或xbh0防止少筋：

AsAs,min=minbh,2022/9/30,43,承载力公式的应用应用之一：

截面设计（配筋计算）截面有效高度,一般情况,混凝土受压区高度取M=Mu=1fcbx（h0-0.5x）解得,则不会超筋,2022/9/30,44,计算钢筋面积,不会少筋,选配钢筋根据计算的面积查附表13或14选合适的钢筋直径和根数,2022/9/30,45,例题5-1矩形截面梁bh=200mm500mm，一类环境，承受弯矩设计值M=90.6kN.m，采用C25混凝土，HRB400级钢筋。

试选配梁的受力钢筋。

解基本数据,（表5-3）,N/mm2,（附表8）,N/mm2,（附表2）,N/mm2,2022/9/30,46,取,mm,mm,混凝土受压区高度,mm,mm,不会超筋,钢筋面积,mm2,2022/9/30,47,选配钢筋（附表14）,mm2,mm2,可配,3,16,As=603mm2,或配,2,20,As=628mm2,不会少筋,2022/9/30,48,例题5-2一办公楼中矩形截面简支梁，恒载标准值gk=2.5kN/m，活载标准值qk=18kN/m，计算跨度l0=6m，截面尺寸250500mm，选用C20混凝土，HRB335级钢筋。

试选配纵筋。

解弯矩设计值,kN.m,kN.m,取重要性系数：

0=1.0,2022/9/30,49,1.2组合,kN.m,1.35组合,kN.m,最后取值,kN.m,2022/9/30,50,查表值,设钢筋排一层（C20混凝土）,mm,混凝土受压区高度,mm,mm,不超筋,2022/9/30,51,选配钢筋,钢筋面积,mm2,mm2,mm2,As=1140mm2,不少筋,As=