钢筋混凝土第3章 受弯构件正截面承载力计算

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03受弯构件正截面承载力计算

03受弯构件正截面承载力计算
越显
0.4
著,受压区应力图形逐渐呈曲线分
Mcr
xn=xn/h0
布。
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
15
3.2 梁的受弯性能
第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力
带裂缝工作阶段(Ⅱ阶段) ◆ 荷载继续增加,钢筋拉应力、挠度 变形不断增大,裂缝宽度也不断开展, 但中和轴位置没有显著变化。
M/Mu
1.0 Mu 0.8 My
0.6
0.4
Mcr
0
fcr
fy
3.2 梁的受弯性能
fu f
18
第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力
屈服阶段(Ⅲ阶段)
◆ 由于混凝土受压具有很长的下
降段,因此梁的变形可持续较长,
但有一个最大弯矩Mu。
◆ 超过Mu后,承载力将有所降低,
直至压区混凝土压酥。Mu称为极
增大,混凝土受压的塑性特征表现的更为充分。
◆ 同时,受压区高度xn的减少使得钢筋拉力 T 与混凝土压力C
之间的力臂有所增大,截面弯矩也略有增加。
◆ 由于在该阶段钢筋的拉应变和 受压区混凝土的压应变都发展很
快,截面曲率f 和梁的挠度变形f 也迅速增大,曲率f 和梁的挠度变
形f的曲线斜率变得非常平缓,这 种现象可以称为“截面屈服”。
限弯矩,此时的受压边缘混凝土
的压应变称为极限压应变ecu,对
应截面受力状态为“Ⅲa状态”。
M/Mu
1.0
Mu
◆ ecu约在0.003 ~ 0.005范围,超过
0.8 My
0.6
该应变值,压区混凝土即开始压
0.4
第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力
h0
分布筋

第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算受弯构件(bendingmember)是指截面上通常有弯矩和剪力共同作用而轴力可以忽视不计的构件。

钢筋混凝土受弯构件的主要形式是板(Slab)和梁(beam),它们是组成工程结构的基本构件,在桥梁工程中应用很广。

在荷载作用下,受弯构件的截面将承受弯矩M和V的作用。

因此设计受弯构件时,一般应满意下列两方面的要求:(1)由于弯矩M的作用,构件可能沿弯矩最大的截面发生破坏,当受弯构件沿弯矩最大的截面发生破坏时,破坏截面与构件轴线垂直,称为正截面破坏。

故需进行正截面承载力计算。

(2)由于弯矩M和剪力V的共同作用,构件可能沿剪力最大或弯矩和努力都较大的截面破坏,破坏截面与构件的轴线斜交,称为沿斜截面破坏,故需进行斜截面承载力计算。

为了保证梁正截面具有足够的承载力,在设计时除了适当的选用材料和截面尺寸外,必需在梁的受拉区配置足够数量的纵向钢筋,以承受因弯矩作用而产生的拉力;为了防止梁的斜截面破坏,必需在梁中设置肯定数量的箍筋和弯起钢筋,以承受由于剪力作用而产生的拉力。

第一节受弯构件的截面形式与构造一、钢筋混凝土板的构造板是在两个方向上(长、宽)尺度很大,而在另一方向上(厚度)尺寸相对较小的构件。

钢筋混凝土板可分为整体现浇板和预制板。

在施工场地现场搭支架、立模板、配置钢筋,然后就地浇筑混凝土的板称为整体现浇板。

通常这种板的截面宽度较大,在计算中常取单位宽度的矩形截面进行计算。

预制板是在预制厂和施工场地现场预先制好的板,板宽度一般掌握在Inl左右,由于施工条件好,预制板不仅能采纳矩形实心板,还能采纳矩形空心板,以减轻板的自重。

板的厚度h由截面上的最大弯矩和板的刚度要求打算,但是为了保证施工质量及耐久性的要求,《大路桥规》规定了各种板的最小厚度;行车道板厚度不小于IOOmm人行道板厚度,就地浇注的混凝土板不宜小于80mm,预制不宜小于60mm。

空心板桥的顶板和底板厚度,均不宜小于80mm。

第3章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力

第3章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力

b b
钢筋级别
不超筋 超筋
b
≤C50 C80
HPB300
HRB335 HRB400 RRB400
0.576
0.550
0.518
0.493
0.518
0.429
2.适筋与少筋的界限——截面最小配筋率
min
min 不少筋 min 少筋
附表9
min
ft max(0.45 ,0.2%) fy
第3章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
概述 受弯构件正截面受力性能试验 受弯构件正截面承载力计算的基本原则 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 T形截面受弯构件正截面承载力计算
3.1 概述
截面上有弯矩和剪力共同作用,轴力可以忽略不计的构件称为 受弯构件。梁和板是典型的受弯构件 。 一是由M引起,破坏截面与构件的纵轴线垂直,为沿正截面破 坏; 二是由M和V共同引起,破坏截面是倾斜的,为沿斜截面破坏。
特征:受压区混凝土被压碎 破坏时,钢筋尚未屈服。 属于:“脆性破坏”
③ 少筋破坏
配筋率小于最小配筋率 的梁为少筋梁。 ρ<ρmin
特征:一裂就坏 属于:“脆性破坏”
3.3 受弯构件正截面承载力计算的基本原则
3.3.1 正截面受弯承载力计算的几个基本假定
①平截面假定 构件正截面弯曲变形后仍保持一平面,即截面 上的应变沿梁高度为线性分布,基本上符合平截面假定。 ②不考虑截面受拉区混凝土的抗拉强度 认为拉力完全由钢筋 承担。因为混凝土开裂后所承受的拉力很小,且作用点又靠近中 和轴,对截面所产生的抗弯力矩很小,所以忽略其抗拉强度。

钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

结性能,钢筋的混凝土保护层厚度c一般不小于 25mm;
并符合附录四附表4—1的规定。 截面有效高度 h0 h as
Ý¡ 30mm
1.5d cݡ cmin
d
混凝土保护层计算厚度as:
h0
钢筋一层布置时 as=c+d/2 ,
钢筋二层布置时 as=c+d+e/2, a
其中e为钢筋之间净距。
Ý¡ cmin 1.5d
4.1 概述
第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
3.2 受弯构件正载面的试验研究
b
一、适筋梁正截面受力过程
As
ec f
xn
h h0
a
h0:有效截面高度 es 平截面假定
应变片
第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
应变图
ec max
应力图 M
et max
Mcr
M
ey
My
M
xf D
Mu Z
现浇梁板:常用C15~C25级混凝土 预制梁板:常用C20~C30级混凝土
● 另一方面,RC受弯构件是带裂缝工作的,由于裂缝宽度 和挠度变形的限制,高强钢筋的强度也不能得到充分利用。
梁常用Ⅱ~Ⅲ级钢筋,板常用Ⅰ~Ⅱ级钢筋。
第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
◆截面尺寸确定 ● 截面应具有一定刚度,满足正常使用阶段的验算能
基本公式: fcbx f y As
KM

fcbx(h0

x) 2
f y As (h0

x) 2
x≥bh0时, 会产生超筋破坏。此时截面承载力用
bh0 代入计算 KM
第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

受弯构件的正截面承载力计算资料

受弯构件的正截面承载力计算资料

槽形板
二、截面尺寸 高跨比h/l0=1/8~1/12
矩形截面梁高宽比h/b=2.0~3.5 T形截面梁高宽比h/b=2.5~4.0。(b为梁肋) b=120、150、180、200、220、250、300、…(mm),
250以上的级差为50mm。 h=250、300、350、……、750、800、900、
4.3.1 正截面承载力计算的基本假定
(1) 截面的应变沿截面高度保持线性分布-简称平截面假定
ec
f e ec es
y xc h0 xx
f xc
h0
(2) 不考虑混凝土的抗拉强度
y
es
M xc
C
Tc T
(3) 混凝土的压应力-压应变之间的关系为:
σ
fc
上升段
c

f
c
[1

(1

e e0
M0
C 超筋梁ρ>ρmax
My B
Mu
适筋梁 ρmin<ρ<ρmax
A少筋梁ρ>ρmax
0
f0
超筋破坏形态
> b
特点:受压区混凝土先压碎,纵向受拉钢筋 不屈服。
钢筋破坏之前仍处于弹性工作阶段,裂缝开 展不宽,延伸不高,梁的挠度不大。破坏带 有突然性,没有明显的破坏预兆,属于脆性 破坏类型。
M0
a
≥30
纵向受拉钢筋的配筋百分率
截面上所有纵向受拉钢筋的合力点到受拉边缘的竖向距离
为a,则到受压边缘的距离为h0=h-a,称为截面有效高度。
d=10~32mm(常用) 单排 a= c+d/2=25+20/2=35mm 双排 a= c+d+e/2=25+20+30/2=60mm

第3章受弯构件正截面承载力计算

第3章受弯构件正截面承载力计算
第三章 受弯构件正截面承载力计算
Flexure Strength of RC Beams
基本概念
• 1. 受弯构件:主要是指各种类型的梁与板, 土木工程中应用最为广泛。
• 2. 正截面:与构件计算轴线相垂直的截面为 正截面。
• 3. 承载力计算公式:

M ≤Mu ,
• M 受弯构件正截面弯矩设计值,
一、板的一板构造要求
1.板的厚度:与的板的跨度及荷载有关,应满足截面最 大弯矩及刚度要求,《公路桥规》规定最小厚度:行人 板不宜小于80mm(现浇整体)和60mm(预制),空 心板的顶板和底板不宜小于80mm. 2.板的宽度:由实际情况决定。 3.钢筋配置:
板内钢筋有两种:受力钢筋和分布钢筋。 受力钢筋:承担弯矩,通过强度计算确定。
2.正常使用极限状态计算 变形验算(挠度验算),抗裂验算(裂缝宽度计算)
3.1.2 受弯构件的钢筋构造
1.受弯按配筋形式不同分为单筋受弯构件和双筋 受弯构件 单筋受弯构件:只在受拉区配受力钢筋。 双筋受弯构件:受拉区和受压区均配置受力钢筋。
2.配筋率 As %.......( 4 2)
bh0
4.板的受力筋保护层厚度:受力筋外边缘至混凝
土外表面的厚度,用c表示(cover) 。 作用:保护钢筋不生锈;保证钢筋与混凝土之间
的粘结力。 保护层厚度与环境类别和混凝土的强度等级有关,
查附表1-7。
二、梁的一般构造
1.截面尺寸:为方便施工截面尺寸应统一规格。 现浇矩形截面宽b(mm),120、150、180、200、220、 250、+50(h ≤ 800)或+100(h > 800).截面宽度:
应变ecu ,构件达到极限
承载力,此时截面上的弯 矩即为抗弯承载力Mu, 也称为第三阶段末“Ⅲa”。 第三阶段末为抗弯承载力 计算的依据。

第3章 钢筋混凝土受弯计算

第3章 钢筋混凝土受弯计算
►常用直径12、14、16、18、20、22和25mm ►根数不少于3(或4)根; ►梁箍筋宜采用HPB235(Ⅰ级)、 HRB335级(Ⅱ级)
;
和HRB400级(Ⅲ级)钢筋,常用直径6、8、10mm。
弯弯架架
架架架架
腰架
箍架
纵纵架架
梁的钢筋构造
c d1≥1.5d c c d1≥d ≥25mm c––保护层厚 60 d2 b c
应力、应变图均为直线 说明混凝土处于弹性阶段 说明混凝土处于弹性阶段, 应力、应变图均为直线—说明混凝土处于弹性阶段,应力 与应变成正比。 σ 0 = E c ε 0 与应变成正比。
Ia——拉区混凝土出现塑性特征 ε → ε tu ,拉区应力图呈 拉区混凝土出现塑性特征
曲线, 曲线,
M → M cr 即将开裂状态。 即将开裂状态。
当 ξ < ξ b 适筋梁破坏或少筋梁破坏 (2)最小配筋率
ρ min
3.4 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算
3.4.1 基本公式与适用条件
∑X =0 ∑M = 0

α1 f cbx = As f y
x KM = α1 f cbx(h0 − ) 2
x KM = f y As (h0 − ) 2
• 受弯构件截面类型:梁、板
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
2截面尺寸
► 矩形截面梁的高宽比h/b 一般取2.0 ~ 3.5;
T 形截面梁的 h/b 一般取2.5 ~ 4.0
► 梁 肋 宽 b 一 般 取 为 100 、 120 、 150 、 ( 180 ) 、 200 、
(220)、250和300mm,300mm以下的级差为50mm;

第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算第一节钢筋砼受弯构件的构造一、钢筋砼板的构造二、钢筋砼梁的构造一、钢筋砼板(reinforced concreteslabs)的构造1、钢筋砼板的分类:整体现浇板、预制装配式板。

2、截面形式小跨径一般为实心矩形截面。

跨径较大时常做成空心板。

如图所示。

3、板的厚度:根据跨径(span)内最大弯矩和构造要求确定,其最小厚度应有所限制:行车道板一般不小于100mm;人行道板不宜小于60mm(预制板)和80mm(现浇筑整体板)。

4、板的钢筋由主钢筋(即受力钢筋)和分布钢筋组成如图。

钢筋混凝土板桥构造图(1)主筋布置:布置在板的受拉区。

直径:行车道板:不小于10mm;人行道板:不小于8mm。

间距:间距不应大于200mm。

主钢筋间横向净距和层与层之间的竖向净距,当钢筋为三层及以下时,不应小于30mm,并不小于钢筋直径;当钢筋为三层以上时,不应小于40mm,并不小于钢筋直径的1.25倍。

净保护层:保护层厚度应符合下表规定。

序号构件类别环境条件ⅠⅡⅢ、Ⅳ1 基础、桩基承台⑴基坑底面有垫层或侧面有模板(受力钢筋)⑵基坑底面无垫层或侧面无模板465756852 墩台身、挡土结构、涵洞、梁、板、拱圈、拱上建筑(受力主筋)34453 人行道构件、栏杆(受力主筋)22534 箍筋22535 缘石、中央分隔带、护栏等行车道构件34456 收缩、温度、分布、防裂等表层钢筋15225梁构件,在不同环境条件下,保护层厚度值注:请点击<按扭Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ&Ⅳ>,以查看不同保护层厚度值(2)分布钢筋(distribution steel bars):垂直于板内主钢筋方向上布置的构造钢筋称为分布钢筋作用:A、将板面上荷载更均匀地传递给主钢筋B、固定主钢筋的位置C、抵抗温度应力和混凝土收缩应力(shrinkage stress)布置:A、在所有主钢筋的弯折处,均应设置分布钢筋B、与主筋垂直C、设在主筋的内侧数量:截面面积不小于板截面面积的0.1%。

第三章-钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

第三章-钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
截面抗裂验算是建立在第Ⅰa阶段的基础之上,构 件使用阶段的变形和裂缝宽度的验算是建立在第 Ⅱ阶段的基础之上,而截面的承载力计算则是建 立在第Ⅲa阶段的基础之上的。
§3.3 建筑工程中受弯构件正截面承载力计算方法
3.3.1 基本假定 建筑工程中在进行受弯构件正截面承载力计 算时,引人了如下几个基本假定; 1.截面应变保持平面; 2.不考虑混凝土的抗拉强度; 3.混凝土受压的应力一应变关系曲线按下列 规定取用(图3-9)。
εcu——正截面处于非均匀受压时的混凝土极限压应变 ,当计算的εcu值大于0.0033时,应取为0.0033;
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值;
n——系数,当计算的n大于2.0时,应取为2.0。
n,ε0,εcu的取值见表3—1。
由表3-1可见,当混凝土的强度等级小于和等于C50时,
n,ε0和εcu均为定值。当混凝土的强度等级大于C50时,随 着混凝土强度等级的提高,ε0的值不断增大,而εcu值却逐渐
M
f y As (h0
x) 2
(3-9b)
式中M——荷载在该截面上产生的弯矩设计值; h0——截面的有效高度,按下式计算
h0=h-as
h为截面高度,as为受拉区边缘到受拉钢筋合力作用点的距离。
对于处于室内正常使用环境(一类环境)的梁和板,
当混凝土强度等级> C20,保护层最小厚度(指从构件 边缘至钢筋边缘的距离)不得小于25mm,板内钢筋的混凝 士保护层厚度不得小于15mm
当εc≤ ε0时 σc=fc[1-(1- εc/ ε 0)n]
当ε0≤ εc ≤ εcu时 σc=fc
(3-2) (3-3)
(3-4)
(3-5)
(3-6)
式中 σc——对应于混凝土应变εc时的混凝土压应力;

钢筋混凝土课件 第3章 正截面受弯

钢筋混凝土课件 第3章 正截面受弯

3.2 受弯构件正截面受力全过程及破坏特征 3.2.1 正截面的破坏特征 3. 超筋破坏 当梁的配筋率 比较大时,梁发生超筋破坏。 破坏特征: (1) 由于 比较大,受拉钢筋还没有屈服时,受压区混 凝土已经被压碎(其承载力较高)。 (2) 截面破坏时,没有明显预兆——脆性破坏。 (3) 梁发生超筋破坏时,混凝土被压碎,但钢筋强度未 充分利用,故在实际工程的设计中应予避免。 防止措施:主要是通过限制梁的最大配筋率 max或限 制梁的最大受压区高度。
3.2 受弯构件正截面受力全过程及破坏特征 3.2.1 适筋梁受力破坏的全过程 2. 适筋梁的受力全过程 跨中截面在弯矩作用下,中和轴以上受压,简称“受 压区”,中和轴以下受拉,简称“受拉区”。 试验结果表明:适筋梁从开始加载到破坏,其正截面 的受力全过程分成三个阶段: (1) 第Ⅰ阶段——整体工作阶段:从开始加载到拉区混 凝土即将开裂;受力特 点为:压区应力由混凝 M M 土承担,拉区因混凝土 A A <f =f ( = ) 未开裂,由钢筋和混凝 应力分布 应变分布 应力分布(阶段末) 第一阶段跨中截面应变及应力分布 土共同承担拉力。
分布钢筋 受力钢筋
3.2 受弯构件正截面受力全过程及破坏特征 3.2.1 适筋梁受力破坏的全过程 1. 试验装置 ⑴ 反力支撑系统;
P
外加荷载
数据采 集系统
荷载分配梁
h0 h
⑵ 加载系统;
⑶ 量测系统; ⑷ 数据处理系统 。
试验梁
应变计
位移计
b
L/3 L L/3
As
As bh0
根据适筋梁的荷载试验,可测出梁从开始加载到破 坏整个受力过程中各测点的应变和梁的挠度变形,然后 根据各测点的应变和跨中变形,分析跨中截面的应力分 布规律。

3第三章(14):钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算3.6

3第三章(14):钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算3.6
120mm,150mm ( 180mm), 200mm (220mm), 250mm,300mm,350mm,…,300mm 以上每级 级差为 50mm。
混凝土结构设计原理
第 3章
板的截面尺寸确定
板的宽度一般较大,计算时取单位宽度(b=1000mm)进行计算;
厚度应满足①单跨简支板的最小厚度不小于l0/35; ②多跨连续板的最小厚度不小于l0 /40 ; ③悬臂板的最小厚度(指的是悬臂板的根部 厚度)不小于l0 /12。同时 ,应满足表3-3的规定,并以10mm为模数。
混凝土结构设计原理
第4章
c
d 8 ~ 12mm
板: ≤ C20时,c=20mm ≥ C25时,c=15mm
as =c+d/2 as=20mm。 h0=h-20
h0 h
梁正截面的三种破坏形态
(a)少筋梁;(ρ<ρmin)
承载力很小,一裂即断,没 有预兆,脆性,应避免。
(b)适筋梁;(ρmin≤ρ≤ρb )
混凝土结构设计原理
3.3.2计算简图
第3章
x=β1x0
C ——受压区合力;T ——受拉区合力
等效:指两个图形不但压应力合力的大小相等,而且 合力的作用位置完全相同。
混凝土结构设计原理
第 3章
X 0 α1ƒcbx=ƒyAs
(3-2)
Ms 0 M≤Mu=α1ƒcbx(h0-x/2) (3-3a)
但混凝土用量和模板费用增加,并影响使用净空高度;
● 反之,b、h(h0)越小,所需的As就越大,r 增大。
衡量截面尺寸是否合理的标准是:实际配筋率是否处 于常用配筋率范围内。
经济配筋率 梁:(0.6~1.5)% 板:(0.4~0.8)%

混凝土结构基本原理----第三章:正截面受弯承载力计算

混凝土结构基本原理----第三章:正截面受弯承载力计算
载力的设计值,它是由正截面上材料所产生的抗力。
(1) 截面形状
梁、板常用பைடு நூலகம்形、T形、I字形、槽形、空心板和倒 L形梁等对称和不对称截面
(2) 梁、板的截面尺寸
1)矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0~3.5;T形截面梁 的h/b一般取2.5~4.0(此处b为梁肋宽)。矩形截面的宽度 或T形截面的肋宽b一般取为100、120、150、(180)、200、 (220)、250和300mm,300mm以下的级差为50mm;括 号中的数值仅用于木模。
3.1受弯构件的一般构造
与构件的计算轴线相垂直的截面称为正截面。
结构和构件要满足承载能力极限状态和正常使用极
限状态的要求。梁、板正截面受弯承载力计算就是从满
足承载能力极限状态出发的,即要求满足
M≤Mu
(4—1)
式中的M是受弯构件正截面的弯矩设计值,它是由结构上
的作用所产生的内力设计值;Mu是受弯构件正截面受弯承
第三章 正截面受弯承载力计算
其特点是:1)纵向受拉钢筋屈服, 拉力保持为常值;裂缝截面处,受拉区 大部分混凝土已退出工作,受压区混凝 土压应力曲线图形比较丰满,有上升段 曲线,也有下降段曲线;2)弯矩还略有 增加;3)受压区边缘混凝土压应变达到 其极限压应变实验值εcu时,混凝土被 压碎,截面破坏;4)弯矩—曲率关系为 接近水平的曲线。
M0=Mcr0时,在纯弯段抗拉能力最薄弱的某一截 面处,当受拉区边缘纤维的拉应变值到达混凝土极限 拉应变实验值εtu0时,将首先出现第一条裂缝,一旦 开裂,梁即由第I阶段转入为第Ⅱ阶段工作。
随着弯矩继续增大,受压区混凝土压应变与受拉钢 筋的拉应变的实测值都不断增长,当应变的量测标距较 大,跨越几条裂缝时,测得的应变沿截面高度的变化规 律仍能符合平截面假定,

_第三章 受弯构件的正截面承载力计算(

_第三章  受弯构件的正截面承载力计算(

二.截面尺寸
为统一模板尺寸、便于施工,通常采用梁
宽度b=120、150、180、200、220、 250mm, 250mm以上者以50mm为模数递增。 梁高度h=250、300、350、 400 、…800mm ,800mm以上者以100mm为 模数递增。
h
b
简支梁的高跨比h/l0一般为1/8 ~ 1/16。 矩形截面梁高宽比h/b=2.0~ 3.5,T形截面
B F 5 0 0 , H P B 3 0 0 、 B 4 0 0
H
R
H
R
截面尺寸确定
● 截面应有一定刚度,使正常使用阶段的验算能满足 挠度变形的要求。 ● 根据工程经验,常按高跨比h/l0 来估计截面高度: ● 简支梁可取h=(1/8 ~ 1/16)l 2~1/ 3. 5)h ; 0 ,b=(1/ ● 简支板可取h = (1/25 ~ 1/40) l0 。


2种破坏情况—超筋破坏
..\..\混凝土结构设计原理录像\超筋梁的破坏.wmv
配筋量过多: 受拉钢筋未达到屈服,受压砼先达到极限压应
变而被压坏。 承载力控制于砼压区,钢筋未能充分发挥作 用。 裂缝根数多、宽度细,挠度也比较小,砼压坏 前无明显预兆,属脆性破坏。
(三)第3种破坏情况——少筋破坏 ..\..\混凝土结构设计原理录像\少筋梁的破坏.wmv
M u 2 f bh 1 c 0 b
(1 0.5 b )
⒊承载力复核 如果 如果
M ≤ Mu M > Mu
安全 不安全
方法二、查表法 ⒈验算配筋率: 如果 ≥ min 则按步骤2. 进行。
< min 则按素混凝土梁计算Mu。
⒉由①式计算

东南大学《结构设计原理》第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

东南大学《结构设计原理》第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

3.2.1 试验研究(续)
3、梁正截面上的混凝土应力分布规律
当配筋适中时----适筋梁的破坏过程
c
c
c
(c=cu)
c
c
MI
Mcr
MII
My
(Mu) MIII
t<ft
sAs
sAs t=ft(t =tu)
s<y
<fsAs
s= =fsAs
y
fyAs s>y
()
3.2.1 试验研究(续)
4、不同的设计目的采用的应力应变极限状态
2)截面复核
已求知截截面面承尺载寸力b、Mhu。,混凝土和钢筋材料级别,钢筋面积As及as,
(1)检查构造要求(C、 ρ ≥ρmin )。
(2)由式(3-13)计算受压区高度x。
(3)当x≤ξbh0时,由式(3-14)或式(3-15)可计算得到Mu。
(4)若x>ξbh0,则为超筋截面,此时取x=ξbh0,其承载能力为
3.2 受弯构件正截面受力全过程和破坏形态
3.2.1 试验研究 1、试验概况
3.2.1 试验研究(续)
2、受弯构件正截面工作的三个阶段
第III阶段(破坏阶段)
第III阶段末,压区 混凝土被压碎
第II阶段末,受 力钢筋屈服
第II阶段(带裂 缝工作阶段)
第I阶段末, 裂缝即将 出现
第 I 阶段(弹性 工作阶段)
3.1.2 受弯构件的钢筋构造
3、梁的钢筋 组成:纵向受拉钢筋(主钢筋)、弯起钢筋 或斜钢箍筋、架立钢筋和水平纵向钢筋等
3.1.2 受弯构件的钢筋构造
3、梁的钢筋
– 钢筋骨架
3.1.2 受弯构件的钢筋构造
3、梁的钢筋

混凝土结构基本原理_第3章_受弯构件的正截面受弯承载力讲解

混凝土结构基本原理_第3章_受弯构件的正截面受弯承载力讲解


一般取2.0~4.0

梁宽度多为150、200、250、300、350mm等
b. 板
a) 设计时通常取单位宽度(b=1000mm)进行计算
b) 板厚除应满足各项功能要求外,尚应满足最小厚度要求
4.1.2 材料选择与一般构造
① 混凝土强度等级

工程中常用的梁、板混凝土强度等级是:C20、C25、C30、C35、
Mu的计算、应用是本章的中心问题
截面破坏形式 • 破坏通常有正截面和斜截面
两种形式
V V
•M
受弯构件设计的内容
正截面受弯承载力计算(按已知弯矩设计值M确定截 面尺寸和纵向受力钢筋);
斜截面受剪承载力计算(按剪力设计值V计算确定箍 筋和弯起钢筋的数量);
钢筋布置(为保证钢筋与混凝土的粘结,并使钢筋充 分发挥作用,根据荷载产生的弯矩图和剪力图确定钢 筋沿构件轴线的布置);
梁的截面尺寸主要应根据所承受的外部作用决
定,同时也需考虑模板尺寸、构件的截面尺寸符合模数、
方便施工。
现浇梁、板的截面尺寸可参考下述原则 选a. 取梁:
a) 高度h

较为常见的取值为:300、350、400、450、500、
550、600、650、700、750、800、900、1000mm等
b) 梁的高宽比(h/b)
根数:不少于2根,同时应满足图4-2所示对纵筋净距的要求(便于 浇注混凝土,保证钢筋周围混凝土的密实性)
b) 梁内箍筋
强度等级:常采用HPB300级、HRB400级 直径:常采用6mm、8mm、10mm和12mm等
c) 梁内纵向构造钢筋
架立钢筋:梁上部无受压计算钢筋时,仍需配置2根架立筋,以便与 箍筋和梁底部纵筋形成钢筋骨架,直径一般不小于10mm 纵向构造(腰筋): 梁的腹板高度hw≥450mm时,在梁的两个侧面 应沿高度配置纵向构造钢筋以减小梁腹部的裂缝宽度。每侧纵向构 造钢筋(不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不应 小于腹板截面面积bhw的0.1%,且其间距不宜大于200mm 梁的腹板高度hw:对矩形截面,取有效高度h0;对T形截面,取有效 高度h0减去翼缘高度;对I形截面,取腹板净高。
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第三章 受弯构件正截面承载力计算
★斜截面受剪承载力设计
b h 纵向钢筋
l0
为防止斜截面破坏,须配弯起钢筋及箍筋。
概 述
第三章 受弯构件正截面承载力计算
第一节
一.截面形式
受弯构件的截面形式和构造
矩形板
矩形
T形
工形
箱形
空心板
梁截面形式常见的有矩形、T形、工形、箱形、Π形。 现浇单向板为矩形截面, 预制板常见的有空心板。
弯矩—挠度关系曲线
破坏特征随配筋量变化: 配筋量过多,钢筋不能充
分发挥作用,破坏弯矩取决 于砼的抗压强度及截面大小;
3.2 受弯构件正截面的试验研究
第三章 受弯构件正截面承载力计算
(三)第3种破坏情况——少筋破坏
配筋量过少:
拉区砼一出现裂缝,钢筋很快达到屈服,可能经过流幅段

进入强化段。(屈而不碎) 破坏时常出现一条很宽裂缝,挠度很大,不能正常使用。 开裂弯矩是其破坏弯矩,属于脆性破坏。 承载能力:取决于混凝土的抗拉强度。
1)适量配筋,对称加载,研究纯弯段 2)测点布置:挠度,应变 3)观测成果:荷载施加力值,挠度、应变数据,观测裂缝

2、试验目的 1)钢筋混凝土梁


应变测点


百分表

应变测点


的受力破坏过程; 2)在极限荷载作 用下正截面受力和 变形特点。
弯矩M图
剪力V图
3.2 受弯构件正截面的试验研究
(二)第2种破坏情况—超筋破坏
配筋量过多:
受拉钢筋未达到屈服,受压砼先达到极限压应变而被压坏。 (碎而不屈)
裂缝根数多、宽度细,挠度也比较小,砼压坏前无明显预
兆,属脆性破坏。 承载能力:取决于混凝土的抗压强度,钢筋未能充分发挥作用。
3.2 受弯构件正截面的试验研究
第三章 受弯构件正截面承载力计算
h0
分布筋(6@300)
C≥Cmin ≥ 70
五.板内钢筋的直径和间距 钢筋直径通常为6~12mm; 板厚度较大时,直径可用12~25mm; 受力钢筋最小间距为70mm;(见规范) 根据板厚不同,钢筋最大间距不宜太大; 垂直于受力钢筋应布置分布钢筋于内侧: 将荷载均匀传递给受力钢筋,施工中固定受力钢筋的位置, 抵抗温度和收缩产生的应力,抵抗另一方向的内力。
● 简支板可取h = (1/12 ~ 1/20) l0 。
3.4 单筋矩形截面受弯承载力计算
第三章 受弯构件正截面承载力计算
二.基本公式
3.4 单筋矩形截面受弯承载力计算
第三章 受弯构件正截面承载力计算
x KM Mu fcbx ( h0 ) 2 fcbx f y As
为计算方便,基本公式改写如下:
截面抵抗矩系数
s (1 0.5 )
反算
1 1 2 s
试验录像
第三章 受弯构件正截面承载力计算
3、应力-应变的三个阶段
(一)第Ⅰ阶段——未裂阶段
荷载很小,应力与应变之
间成线性关系; 荷载↑,砼拉应力达到ft, 拉区呈塑性变形;压区应 力图接近三角形; 砼达到极限拉应变 (t=tu),截面即将开裂 (Ⅰa状态),弯矩为开裂 弯矩Mcr; Ⅰa状态是抗裂计算依据。
2 KM Mu s f cbh 0
fc bh 0 f y As
3.4 单筋矩形截面受弯承载力计算
第三章 受弯构件正截面承载力计算
适用条件
1)防止超筋脆性破坏
h
b
x 0.85b h0 或 0.85b As fc max 0.85b bh0 fy
2)防止少筋脆性破坏
≥ 25mm c≥cmin
a
d
为保证砼浇注的密实性,梁底
部钢筋的净距不小于25mm及钢筋 直径d,也不应小于最大骨料粒径
d
d=10~28mm(常用)
h0=h-a
的1.25倍;梁上部钢筋的净距不
小于30mm及1.5d,也不应小于最 大骨料粒径的1.5倍。
3.1 受弯构件的截面形式和构造
第三章 受弯构件正截面承载力计算
3.2 受弯构件正截面的试验研究
第三章 受弯构件正截面承载力计算
(三)第Ⅲ阶段——破坏阶段
荷载↑,钢筋应力先达到屈
服强度fy; 压区砼边缘应变随后达到极 限压应变cu,砼发生纵向水 平裂缝压碎(Ⅲ状态),弯 矩为极限弯矩Mu。 阶段Ⅲa是正截面承载力计 算依据。
3.2 受弯构件正截面的试验研究
根据受力性能、材料供应、施工条件、使用要求等因素
综合分析,确定经济合理的设计。
3.4 单筋矩形截面受弯承载力计算
第三章 受弯构件正截面承载力计算
材料选用:
● 适筋梁的Mu主要取决于fyAs,钢筋砼受弯构件 的 fc 不宜较高,常用C20~C30级砼。 ●钢筋砼受弯构件是带裂缝工作的,由于裂缝宽度 和挠度变形的限制,高强钢筋不能充分利用。
h
b
简支梁的高跨比h/l0一般为1/8 ~ 1/12。 矩形截面梁高宽比h/b=2.0~ 3.5,T形截面
梁高宽 比h/b=2.5~ 4.0。 房屋建筑中板较薄,最小为60mm,为板跨 度的(1/12 ~ 1/35)。
h
水工建筑中板厚变化范围大,厚的可达几
米,薄的可为100mm。
b
3.1 受弯构件的截面形式和构造
3.1 受弯构件的截面形式和构造
第三章 受弯构件正截面承载力计算
二.截面尺寸
为统一模板尺寸、便于施工,通常采用梁
宽度b=120、150、180、200、220、250mm, 250mm以上者以50mm为模数递增。 梁高度h=250、300、350、400 、…800mm , 800mm以上者以100mm为模数递增。
梁常用Ⅱ~Ⅲ级钢筋,板常用Ⅰ~Ⅱ级钢筋。
3.4 单筋矩形截面受弯承载力计算
第三章 受弯构件正截面承载力计算
截面尺寸确定
● 截面应有一定刚度,使正常使用阶段的验算能满足
挠度变形的要求。
● 根据工程经验,常按高跨比h/l0 来估计截面高度:
● 简支梁可取h=(1/8 ~ 1/12)l0 ,b=(1/2~1/3.5)h ;
3.2 受弯构件正截面的试验研究
少筋梁试验录像
第三章 受弯构件正截面承载力计算
弯矩—挠度关系曲线
破坏特征随配筋量变 化: 配筋量太少,破坏弯矩
接近开裂弯矩,大小取决 于砼的抗拉强度及截面大 小;
3.2 受弯构件正截面的试验研究
第三章 受弯构件正截面承载力计算
弯矩—挠度关系曲线
破坏特征随配筋量变化: 配筋量太少,破坏弯矩接
水工钢筋混凝土结构学
第3章 受弯构件正截面承载力计算
本章重点
1、了解适筋受弯构件在各阶段的受力特点;
2、掌握受弯构件的三种破坏形态;
3、掌握受弯构件正截面承载力的计算方法; 4、熟悉受弯构件的构造要求。
第三章 受弯构件正截面承载力计算
第三章 受弯构件正截面承载力计算
受弯构件主要指结构中各种类型的梁与板。 受弯构件的受力特点是截面上承受弯矩M和剪力V。 受弯构件承载力的设计内容:
第三章 受弯构件正截面承载力计算
梁的挠度试验曲线
第一阶段:抗裂计算的依据。 第二阶段:构件在正常使用极 限状态中变形与裂缝宽度验算 的依据。 第三阶段:承载力极限状态计 算的依据。
3.2 受弯构件正截面的试验研究
第三章 受弯构件正截面承载力计算
二.正截面破坏特征
(一)第1种破坏情况—适筋破坏


3.1 受弯构件的截面形式和构造
第三章 受弯构件正截面承载力计算
正截面承载力基本公式建立的方法
在前述试验研究的基础上 基本公式 正截面承载力
基本假定
正截面承载力 计算图式
适用条件
基本公式
3.2 受弯构件正截面的试验研究
第三章 受弯构件正截面承载力计算
第二节
1、试验简介
受弯构件正截面的试验研究
一.梁的试验和应力—应变阶段
3.2 受弯构件正截面的试验研究
第三章 受弯构件正截面承载力计算
梁的纵筋拉应力试验曲线
3.2 受弯构件正截面的试验研究
第三章 受弯构件正截面承载力计算
什么是平截面假定? 在各级荷载作用下,截面上的应变保持为直线分布, 即截面上的任意点的应变与该点到中和轴的距离成正比。
钢筋混凝土受弯构 件:指截面的平均 应变符合平截面假 定—— 近似性。
0.002 )2 ]
一.计算方法的基本假定 (1)平截面假定。 (2)不考虑受拉区砼的工作。 (3)受压区砼采用理想化的 应力应变曲线。 (4)有明显屈服点的钢筋应 力应变关系采用理想的弹 塑性曲线。
3.3 正截面受弯承载力计算原则
第三章 受弯构件正截面承载力计算
二.适筋和超筋破坏的界限条件
界限破坏:受拉钢筋达到
第三章 受弯构件正截面承载力计算
≥ 30mm cmin 1.5d c≥
d
三.砼保护层
为保证耐久性、防火性 以及钢筋与砼的粘结性能,
h0
≥ 25mm d c≥ cmin d
≥ 25mm c≥cmin
钢筋外面须有足够厚度的砼 保护层。
a
d
d
d=10~28mm(常用)
h0=h-a
3.1 受弯构件的截面形式和构造
等效矩形应力图
用等效矩形应力图形代替曲线应力图形,应 力为fc。根据合力大小和作用点位置不变的原则:
xb 0.8x0b x 0.8x0
3.3 正截面受弯承载力计算原则
第三章 受弯构件正截面承载力计算
★相对界限受压区计算高度
xb b h0
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