受弯构件的正截面受弯承载力

As (%) bh0
第二节 受弯构件正截面的试验研究
一、 梁的试验和应力－应变阶段
适筋梁正截面受弯承载力的实验
定义：适筋梁－纵向受拉钢筋配筋率比较适当的正截面称为适 b 筋截面，具有适筋截面的梁叫适筋梁。 ec
F
应变测点
F

xn
As
位移计
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h0
h
es
M V
a
梁跨中截面的弯距试验值M0－截面曲率实验值φ0关系
五、板内钢筋的直径和间距
h0
分布筋
h0 = h -20
C≥15
≥70
板的纵筋布置要求： a.钢筋直径通常为6~12mm，Ⅰ级钢筋； 板厚度较大时，钢筋直径可用12~25mm，Ⅱ级钢筋； b.受力钢筋最大间距 板厚 h≤200mm时：200mm 200mm<h ≤1500mm :250mm h>1500mm :300mm c.垂直于受力钢筋的方向应布置分布钢筋。（均匀传力、抵抗收 缩和温度应力）
M0
M0u M0y
y
混凝土压碎破坏
(钢筋开始屈服)
Ⅲa Ⅲ Ⅱa
Ⅱ
M0cr
0
C
(混凝土开裂)
Ⅰ
截面曲率
φ0
第Ⅰ阶段：混凝土开裂前的未裂阶段
从开始加荷到受拉区混凝土开裂。梁的工 作情况与均质弹性体梁相似，混凝土基本
M0<M0cr
应力图
上处于弹性工作阶段，荷载-挠度曲线或弯
矩-曲率曲线基本接近直线。
<etu
Ⅰ阶段截面应力和应变分布
当弯距增加到Mcr时，受拉边缘的拉应变达
到混凝土受弯时极限拉应变（et=e0tu），截 面处于即将开裂的临界状态（Ⅰa状态），
M0 cr
此时的弯矩值称为开裂弯矩Mcr。受压区应
力图形接近三角形，受拉区呈曲线分布。 第Ⅰ阶段特点：a. 混凝土未开裂；b. 受压 区应力图形为直线，受拉区前期为直线， 后期为曲线；c. 弯距－曲率呈直线关系。
三、混凝土保护层 混凝土保护层厚度c－纵向受力钢筋的外表 面到截面边缘的垂直距离。 保护层厚度的作用： a. 保护纵向钢筋不被锈蚀；
b. 发生火灾时延缓钢筋温度上升；
c. 保证纵向钢筋与混凝土的较好粘结。
保护层厚度不应小于钢筋直径及由构件类别和环境 条件确定的最小保护层厚度，不宜小于粗骨料 最大粒径的1.25倍。
e0 tu
s0 As
Ⅰa 状态截面应力和应变分布
第Ⅱ阶段：混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段
在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退 出工作，其开裂前承担的拉力将转移给 钢筋承担，导致钢筋应力有一突然增加 （应力重分布），裂缝出现时梁的挠度 和截面曲率都突然增大，使中和轴比开 裂前有较大上移。当弯距继续增大到受 拉钢筋应力即将到达屈服强度f0y时，称 为第Ⅱ 阶段末， Ⅱ a。
净距≥d
≥30
≥30
a a
净距≥d
≥30
3、在同一梁中，截面的受力钢筋直径最好相同，但为了方便和 节约，可以用两种直径。钢筋的直径相差最好在2～4mm 之间。 4、受力钢筋一般不少于3～4根。截面尺寸特别小且不需要弯起 纲筋的梁，可以少到2根。梁中钢筋的根数也不宜太多，否则会 增加浇灌困难。 5、梁内下部纵向钢筋的净距不应小于钢筋直径d，也不应小于 25mm和最大骨料粒径的1.25倍；上部纵向钢筋的净距不应小于 1.5d，也不应小于30mm和最大骨料粒径的1.5倍； 6、下部纵向受力钢筋尽可能排成一层，当根数较多时也可以排 成多层，也允许将钢筋成束布置，布置时应避免上下层钢筋错位， 同时各层之间净距应不小于25mm和最大钢筋直径。
一、截面形式
矩形
T形
工形
十字形
梁 板
矩形板
空心板
槽形板
单筋截面、双筋截面
二、截面尺寸 简支梁高跨比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、 1000、…(mm)，800mm以下的级差为50mm，以 上的为100mm。 在水工建筑物中板的厚度变化： 1、薄的可为100mm左右，厚的可达几米；实心板一 般不小于100mm， 2、板的厚度以10mm递增，板厚在250mm以上者可 以50mm厚度递增。
环境类别为一类（室内环境）时，梁的最小保护层 厚度是25mm，板为20mm.
四、梁内钢筋的直径和净距 钢筋的选用： 1、纵向受力钢筋的直径不能太细－保证钢筋骨架有较好的刚度， 便于施工； 2、不宜太粗－避免受拉区混凝土产生过宽的裂缝。直径取10～ 28mm之间。 净距
≥1.5d ≥30
h0
h0
净距≥d
(2) 斜截面受剪承载力计算——按受剪计算截面的剪力 设计值V，计算确定箍筋和弯起钢筋的数量； (3) 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 确定钢筋的布置； (4) 正常使用阶段的裂缝宽度和挠度变形验算； (5) 绘制施工图。
第一节受弯构件的 截面形式和构造
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
h0=h-a
纵向受拉钢筋配筋率为
第三章
受弯构件的正截面承载力计算
正截面破坏：当受弯构件沿弯矩最大的截面破坏时， 破坏截面与构件的轴线垂直。 斜截面破坏：当受弯构件沿剪力最大或弯矩和剪力都 比较的截面破坏，破坏截面与构件的轴线斜交。
钢筋混凝土受弯构件的设计内容：
(1) 正截面受弯承载力计算——按已知截面弯矩设计值 M，计算确定截面尺寸和纵向受力钢筋；
M0cr<M0<M0y
es
s0 As
Ⅱ阶段截面应力和应变分布
虽然受拉区有许多裂缝，但如果纵向应变的 第Ⅱ阶段特点：a. 裂缝截面处，受 量测标距有足够的长度（跨过几条裂缝）， 拉区大部分砼退出工作，拉力主要 由钢筋承担，单钢筋未屈服；b. 受 则平均应变沿截面高度的分布近似直线。 压区砼已有塑性变形，但不充分；； 由于受压区混凝土压应力不断增大，其弹塑 c. 弯距－曲率关系为曲线，曲率与 性特性表现得越来越显著，受压区应力图形 挠度增长加快。 逐渐呈曲线分布。