第6章 混凝土梁承载力计算原理
第6章-混凝土梁承载力计算原理
6 混凝土梁承载力计算原理6.1 概述本章介绍钢筋混凝土梁的受弯、受剪及受扭承载力计算方法。
钢筋混凝土梁是由钢筋和混凝土两种材料所组成,且混凝土本身是非弹性、非匀质材料。
抗拉强度又远小于抗压强度,因而其受力性能有很大不同。
研究钢筋混凝土构件的受力性能,很大程度上要依赖于构件加载试验。
建筑工程中梁常用的截面形式如图6-1所示。
6.2 正截面受弯承载力6.2.1 材料的选择与一般构造1)截面尺寸为统一模板尺寸以便施工,现浇钢筋混凝土构件宜采用下列尺寸:梁宽一般为100mm、120mm、 150mm、180mm、 200mm、220mm、250和300mm,以上按b/,50mm模数递增。
梁高200~800mm,模数为50mm,800mm以上模数为100mm。
梁高与跨度只比lh/,主梁为1/8~1/12,次梁为1/15~1/20,独立梁不小于1/15(简支)和1/20(连续);梁高与梁宽之比b在矩形截面梁中一般为2~2.5,在T形梁中为2.5~4.0。
2)混凝土保护层厚度为了满足对受力钢筋的有效锚固及耐火、耐久性要求,钢筋的混凝土保护层应有足够的厚度。
混凝土保护层最小厚度与钢筋直径,构件种类、环境条件和混凝土强度等级有关。
具体应符合下表规定。
表6-1 混凝土保护层最小厚度注:(1)基础的保护层厚度不小于40mm;当无垫层时不小于70mm。
(2)处于一类环境且由工厂生产的预制构件,当混凝土强度不低于C20时,其保护层厚度可按表中规定减少5mm,但预制构件中的预应力钢筋的保护层厚度不应小于15mm;处于二类环境且由工厂生产的预制构件,当表面另做水泥砂浆抹面层且有质量保证措施时,保护层厚度可按表中一类环境数值取用。
(3)预制钢筋混凝土受弯构件钢筋端头的保护层厚度不应小于10mm,预制肋形板主肋钢筋的保护层厚度应按梁的数值采用。
(4)板、墙、壳中分布钢筋的保护层厚度不应小于10mm,梁、柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm。
混凝土梁受弯承载力计算方法
混凝土梁受弯承载力计算方法混凝土梁受弯承载力计算方法引言:混凝土梁受弯是结构工程中常见的一种荷载作用形式,其计算方法对于工程设计和施工至关重要。
本文将对混凝土梁受弯承载力的计算方法进行深入探讨,包括基本原理、假设条件以及计算公式等。
一、基本原理:混凝土梁受弯时,上部受拉,下部受压。
根据混凝土的强度和应力分布特点,可以将混凝土梁受弯的承载力分为两个部分:抗弯强度和承载力。
1.1 抗弯强度:抗弯强度是指梁截面上的混凝土能够抵抗弯曲破坏的能力。
在计算抗弯强度时,需要考虑混凝土的抗拉强度和受拉区混凝土的有效高度。
1.2 承载力:承载力是指梁截面上的混凝土能够承受的最大弯矩。
在计算承载力时,需要考虑混凝土的抗压强度和受压区混凝土的有效高度。
二、假设条件:计算混凝土梁受弯承载力时,需要满足以下假设条件:2.1 材料的弹性和破坏特性:假设混凝土材料的应力-应变关系符合线性弹性假设,并且到达极限弯矩时,混凝土达到极限弯曲破坏。
2.2 平截面假定:假设在梁的整个截面上,混凝土应力处于平衡状态,且内力分布呈线性分布。
2.3 剪切变形的忽略:忽略混凝土梁在受弯时的剪切变形,即假设梁截面内部的剪应力可以通过等效受力来计算。
三、计算公式:针对混凝土梁受弯承载力的计算,根据上述的基本原理和假设条件,可以使用以下公式:3.1 抗弯强度计算公式:抗弯强度计算公式包括混凝土的抗拉强度和受拉区混凝土的有效高度。
常用的计算公式为:M_rd = α_b * f_cd * b * d^2其中,M_rd 为混凝土梁的抗弯强度(设计值);α_b为系数,考虑混凝土受弯破坏形态和假定条件(通常取为0.85);f_cd为混凝土的抗拉强度设计值;b为梁截面宽度;d为受拉区混凝土的有效高度。
3.2 承载力计算公式:承载力计算公式包括混凝土的抗压强度和受压区混凝土的有效高度。
常用的计算公式为:M_rd = α_c * f_cd * b * z其中,M_rd 为混凝土梁的承载力(设计值);α_c为系数,考虑混凝土受压破坏形态和假定条件(通常取为0.75);f_cd为混凝土的抗压强度设计值;b为梁截面宽度;z为受压区混凝土的有效高度。
第6章 混凝土梁承载力计算原理
第6章 混凝土梁承载力计算原理6—1 熟记受弯构件常用截面形式和尺寸、保护层厚度、受力钢筋直径、间距和配筋率等构造要求。
6—2 适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段?各阶段主要特点是什么?与计算有何联系?6—3 钢筋混凝土梁正截面受力全过程与匀质弹性材料梁有何区别?6—4 钢筋混凝土梁正截面有几种破坏形式?各有何特点?6—5 适筋梁当受拉钢筋屈服后能否再增加荷载?为什么?少筋梁能否这样,为什么? 6—6 截面尺寸如图所示。
根据配筋量不同的4中情况,回答下列问题:(1) 各截面破坏原因和破坏性质;(2) 破坏时钢筋和混凝土强度是否充分利用;(3) 破坏时钢筋应力大小;(4) 受压区高度大小;(5) 开裂弯矩大致相等吗?为什么?(6) 若混凝土强度等级为C20,HPB235级钢筋,各截面的破坏弯矩怎样?题6—6图6—7 受弯构件正截面承载力计算有哪些基本假定?6—8 影响钢筋混凝土受弯承载力的最主要因素是什么?当截面尺寸一定,若改变混凝土或钢筋强度等级时对受弯承载力影响的有效程度怎样?6—9 钢筋混凝土受弯构件正截面受弯承载力计算中的s α、s γ的物理意义是什么?又怎样确定最小及最大配筋率?6—10 在什么情况下采用双筋梁?为什么双筋梁一定要采用封闭式箍筋?受压钢筋的设计强度是如何确定的?6—11 两类T 形截面梁如何判别?为什么说第一类T 形梁可按h b f ⨯'的矩形截面计算? 6—12 为什么受弯构件在支座附近会出现斜裂缝?其出现和开展过程是怎样的?6—13 受弯构件沿斜截面破坏时的形态有几种?各在什么情况下发生?应分别如何防止? 6—14何谓剪跨比?为什么其大小会引起沿斜截面破坏形态的改变?6—15 连续梁与简支梁相比,受剪承载力有无差别?当为集中荷载时,为什么采用计算剪跨比?6—16 计算斜截面受剪承载力时,其位置应取在哪些部位?6—17 何谓梁的材料抵抗弯矩图?其意义和作用怎样?它与弯矩图的关系怎样? 6—18 对纵向钢筋的截断和锚固,应满足哪些构造要求?6—19 简述矩形截面素混凝土构件及钢筋混凝土构件在扭矩作用下的裂缝形成和破坏机理。
混凝土梁的承载力计算原理
混凝土梁的承载力计算原理混凝土梁是一种常见的结构元素,广泛应用于建筑、桥梁、隧道等领域。
在设计混凝土梁时,需要计算其承载力,以保证其安全可靠地承受荷载。
本文将介绍混凝土梁的承载力计算原理。
一、混凝土梁的基本构造和荷载形式1.1 基本构造混凝土梁由混凝土和钢筋组成。
混凝土是一种具有较高强度和耐久性的材料,但其抗张强度较低,容易开裂。
而钢筋则具有较高的抗张强度,可以增强混凝土的抗张能力。
因此,在混凝土梁的设计中,常采用钢筋混凝土的结构形式,即在混凝土中嵌入钢筋,形成钢筋混凝土梁。
1.2 荷载形式混凝土梁承受的荷载形式主要有静荷载和动荷载两种。
其中静荷载是指固定不变的荷载,如自重、楼板重量等;而动荷载则是指变化的荷载,如风荷载、地震荷载、车辆荷载等。
二、混凝土梁的承载力计算原理2.1 基本假设在混凝土梁的承载力计算中,需要基于一些基本假设,以简化计算过程。
这些基本假设包括:(1)混凝土是均匀、各向同性的材料,其弹性模量和泊松比是常数;(2)混凝土的应力-应变关系为线性的胡克定律;(3)混凝土的破坏模式为拉压破坏;(4)混凝土在受压状态下的强度与在受拉状态下的强度不同;(5)钢筋的应力-应变关系为线性的胡克定律;(6)钢筋的强度是常数;(7)混凝土和钢筋之间的粘结是完全的;(8)混凝土和钢筋的变形是一致的。
基于以上假设,可以推导出混凝土梁的承载力计算公式。
2.2 混凝土梁的极限状态设计方法混凝土梁的极限状态设计方法是一种常用的设计方法,其基本思想是在混凝土梁达到破坏状态之前,保证其能承受所有的荷载。
因此,在设计混凝土梁时,需要根据其所受荷载和梁的几何形状,计算出其极限承载力。
2.2.1 承载力公式混凝土梁的极限承载力计算公式为:M_rd = φ_Mn其中,M_rd为混凝土梁的极限承载力矩,单位为kNm;φ为承载力调整系数,取值为0.9;Mn为混凝土梁的矩形截面的抗弯承载力,单位为kNm。
2.2.2 抗弯承载力计算混凝土梁的抗弯承载力计算需要考虑混凝土和钢筋的受力情况。
混凝土梁的承载力计算方法
混凝土梁的承载力计算方法一、前言混凝土梁是建筑结构中常用的承载构件,它的承载力计算方法是设计师必须掌握的基本技能之一。
本文通过对混凝土梁的理论分析和实际案例分析,详细介绍了混凝土梁的承载力计算方法。
二、混凝土梁的基本知识混凝土梁是由混凝土和钢筋组成的梁,又称钢筋混凝土梁。
混凝土梁的断面形状分为矩形、T形、梯形等多种类型,其中矩形截面应用最为广泛。
混凝土梁的承载力主要由混凝土和钢筋的抗拉强度、抗压强度和变形性能等因素决定。
三、混凝土梁的承载力计算方法混凝土梁的承载力计算方法主要包括受力分析、截面分析和计算公式三个方面。
1.受力分析混凝土梁在使用过程中会受到多种荷载作用,包括自重、活载、风荷载、地震荷载等。
因此,在进行混凝土梁承载力计算前,必须先对荷载进行受力分析,明确混凝土梁所受的荷载类型、大小和作用点等参数。
2.截面分析混凝土梁的承载力主要由混凝土和钢筋的抗拉强度、抗压强度和变形性能等因素决定。
因此,在进行混凝土梁承载力计算时,必须根据混凝土和钢筋的性能参数对混凝土梁的截面进行分析,得出截面的抗拉承载力和抗压承载力等参数。
3.计算公式混凝土梁的承载力计算公式通常采用极限状态设计方法,即在设计荷载和极限状态下,保证混凝土梁的安全可靠。
常用的计算公式包括强度设计法、变形设计法和极限平衡法等。
四、混凝土梁承载力计算案例分析以一栋厂房的混凝土梁为例,进行承载力计算。
1.受力分析该厂房的混凝土梁所受荷载包括自重、活载和风荷载三种类型。
自重为混凝土梁截面积乘以混凝土的密度,活载为设计荷载标准值,风荷载为按照设计荷载标准值计算的风荷载。
2.截面分析该混凝土梁的截面为矩形,长为6m,高为0.4m,混凝土强度等级为C30,钢筋的抗拉强度为400MPa,抗压强度为300MPa。
根据混凝土和钢筋的性能参数,可以计算出该混凝土梁的截面抗拉承载力为202.4kN,抗压承载力为345.6kN。
3.计算公式采用强度设计法进行计算,得出该混凝土梁的承载力为294.8kN,满足设定的极限状态要求。
混凝土梁的承载能力计算方法
混凝土梁的承载能力计算方法一、前言混凝土梁作为建筑结构的重要组成部分,承担着承载荷载的重要任务。
因此,混凝土梁的承载能力计算是建筑结构设计过程中必不可少的一步。
本文将从混凝土梁的基本原理、力学分析方法、荷载计算等方面,详细介绍混凝土梁的承载能力计算方法。
二、混凝土梁的基本原理混凝土梁是由混凝土和钢筋构成的复合材料,其承载能力主要受到混凝土的强度和钢筋的贡献。
混凝土的强度随着龄期的增加而提高,但最终的强度仍然受到多种因素的影响,如混凝土的配合比、水灰比、骨料的种类和大小等。
钢筋则通过与混凝土共同工作,承担部分拉应力,提高混凝土梁的承载能力。
三、力学分析方法为了计算混凝土梁的承载能力,需要采用力学分析方法,将混凝土梁看作一个整体,分析其受力情况。
力学分析方法包括弹性理论、塑性理论、弹塑性理论等。
其中,弹性理论适用于强度较高的混凝土梁;塑性理论适用于强度较低的混凝土梁;弹塑性理论则结合了弹性理论和塑性理论的优点,适用于大多数混凝土梁。
在本文中,我们将以弹塑性理论为例进行分析。
四、荷载计算荷载计算是混凝土梁承载能力计算的重要环节。
荷载的大小和方向,直接影响混凝土梁的受力情况。
荷载计算包括静载荷和动载荷两种情况。
(一)静载荷计算静载荷是指在较长时间内作用于混凝土梁上的荷载。
静载荷计算需要考虑荷载的大小、分布、方向等因素。
具体计算方法如下:1.确定荷载类型:静载荷通常分为均布荷载、集中荷载和分布荷载三种类型。
2.确定荷载大小:荷载大小根据设计要求进行确定。
以均布荷载为例,假设混凝土梁跨度为L,均布荷载大小为q,则荷载大小为:qL。
3.确定荷载分布方式:荷载分布方式通常分为线性分布、抛物线分布和三角分布三种。
线性分布荷载的大小随着距离的增加而线性增加;抛物线分布荷载的大小随着距离的增加而呈抛物线增加;三角分布荷载的大小随着距离的增加而呈三角形增加。
4.确定荷载方向:荷载方向需要根据设计要求进行确定。
通常情况下,荷载方向与混凝土梁的轴线平行或垂直。
混凝土梁的承载力计算标准
混凝土梁的承载力计算标准一、引言混凝土梁是建筑结构中常用的承载构件之一,其承受着楼板、墙体等其他结构构件的重量和荷载。
因此,混凝土梁的承载力计算标准对建筑结构的安全和可靠性产生着重要影响。
本文将详述混凝土梁的承载力计算标准。
二、混凝土梁的承载力计算基本原理混凝土梁的承载力计算基于弹性理论和破坏理论。
弹性理论是指在小荷载下,混凝土梁的变形是弹性的,即应力与应变成比例关系。
而破坏理论是指在大荷载下,混凝土梁会出现破坏,即混凝土梁无法再承受荷载。
因此,混凝土梁的承载力计算基于弹性理论和破坏理论的交叉。
三、混凝土梁的弹性计算混凝土梁的弹性计算是根据混凝土在弹性状态下的应力应变关系进行计算的。
混凝土的弹性模量与混凝土的强度有关,一般按照混凝土抗压强度的0.4倍进行计算。
混凝土梁的弹性计算可以通过以下步骤进行:1. 计算截面形心位置混凝土梁的截面形心位置是指截面内合力的作用点相对于截面重心的偏心距。
偏心距的计算公式为:e = (Iy / A) * (y - yc)其中,Iy为截面惯性矩,A为截面面积,y为合力的作用点距离截面重心的距离,yc为截面重心距离上边缘的距离。
2. 计算弯矩混凝土梁的弯矩是指在荷载作用下,混凝土梁产生的弯曲应力。
弯矩的计算公式为:M = P * e其中,P为荷载,e为截面偏心距。
3. 计算应力混凝土梁的应力是指在荷载作用下,混凝土梁内部产生的应力。
应力的计算公式为:σ = M * y / Iy其中,y为距离截面重心的距离,Iy为截面惯性矩。
4. 计算应变混凝土梁的应变是指在荷载作用下,混凝土梁内部产生的应变。
应变的计算公式为:ε = σ / E其中,E为混凝土的弹性模量。
5. 判断弹性状态根据混凝土的应力应变关系,如果混凝土的应力小于混凝土的抗压强度,则混凝土处于弹性状态。
四、混凝土梁的破坏状态计算混凝土梁的破坏状态计算是指在大荷载作用下,混凝土梁进入破坏状态的计算。
混凝土梁的破坏状态可以分为以下几种:1. 压杆破坏压杆破坏是指混凝土梁的截面出现压杆破坏,混凝土梁的承载力按照压杆破坏计算。
混凝土梁抗弯承载力计算原理
混凝土梁抗弯承载力计算原理一、前言混凝土梁是建筑结构中常用的一种构件,其承载力计算是结构设计的重要内容之一。
混凝土梁的承载力计算涉及到力学、材料学等多个学科的知识,本文将从混凝土梁抗弯承载力计算的基本原理入手,详细介绍混凝土梁抗弯承载力计算的原理。
二、混凝土梁抗弯承载力计算基本原理混凝土梁抗弯承载力计算的基本原理是根据混凝土梁在荷载作用下的受力情况,分析其内部受力状态,进而计算其承载力的大小。
混凝土梁在受到荷载作用时,会出现弯曲变形,产生弯矩和剪力等内力,这些内力会导致混凝土梁内部出现应力和应变,进而影响混凝土梁的承载力。
混凝土梁的承载力计算需要考虑混凝土和钢筋的受力情况。
混凝土梁的受力分析可以采用材料力学原理,即根据材料的应力-应变关系,计算混凝土梁内部的应力和应变,并结合混凝土的破坏准则,确定混凝土的破坏模式。
钢筋的受力分析可以采用弹性力学原理,即根据钢筋的应力-应变关系,计算钢筋内部的应力和应变,进而确定钢筋的受力状态。
三、混凝土梁抗弯承载力计算方法混凝土梁抗弯承载力计算方法通常分为两种:弯矩法和应力平衡法。
1.弯矩法弯矩法是一种常用的混凝土梁抗弯承载力计算方法,其基本思想是根据荷载作用下混凝土梁内部的受力情况,计算混凝土梁的抗弯承载力。
弯矩法的计算步骤如下:(1)计算混凝土梁截面的受力状态,包括弯矩、剪力和轴力等。
(2)根据截面受力状态,确定混凝土梁内部混凝土的应力分布情况,进而计算混凝土的应力。
(3)根据混凝土的应力,采用混凝土的破坏准则,确定混凝土的破坏模式,计算混凝土的抗弯承载力。
(4)根据截面受力状态,计算钢筋的应力,进而计算钢筋的抗弯承载力。
(5)计算混凝土梁的总抗弯承载力,即混凝土抗弯承载力和钢筋抗弯承载力之和。
2.应力平衡法应力平衡法也是一种常用的混凝土梁抗弯承载力计算方法,其基本思想是根据荷载作用下混凝土梁内部的受力情况,通过应力平衡计算混凝土梁的抗弯承载力。
应力平衡法的计算步骤如下:(1)根据荷载作用下混凝土梁的受力状态,确定混凝土梁跨中截面的应力分布情况。
混凝土梁的承载能力计算
混凝土梁的承载能力计算混凝土梁作为建筑结构中常见的承重构件,具有良好的抗压和抗弯承载能力,广泛应用于各种建筑工程中。
在设计和施工过程中,了解混凝土梁的承载能力是至关重要的,它可以确保建筑结构的稳定和安全。
本文将介绍混凝土梁承载能力的计算方法,以便为相关从业人员提供参考和指导。
一、弯矩和剪力的计算混凝土梁的承载能力计算基于其在不同荷载下的弯矩和剪力情况。
弯矩是指在梁上应力沿着其轴线分布产生的力矩,剪力是指垂直于轴线方向的切应力。
为了计算混凝土梁的承载能力,我们需要首先确定荷载情况、梁的几何尺寸和混凝土的强度等因素。
二、荷载情况的确定在计算混凝土梁的承载能力之前,首先需要确定梁所受到的荷载情况。
荷载通常可以分为静荷载和动荷载两种情况。
静荷载包括自重荷载、常驻荷载和变动荷载等,动荷载则包括风荷载、地震荷载和临时荷载等。
根据具体工程的要求和设计规范,确定适当的荷载情况。
三、梁的几何尺寸和强度参数的确定1.几何尺寸:混凝土梁的几何尺寸包括跨度、高度和宽度等。
这些参数直接影响梁的受力性能和承载能力。
设计师需要根据建筑结构的要求和计算方法,确定合适的梁的几何尺寸。
2.混凝土强度参数:混凝土梁的承载能力还取决于混凝土的强度参数。
常用的混凝土强度参数包括抗压强度和抗拉强度等。
这些参数可以通过实验室试验或者理论计算获得。
四、梁的受力分析和计算方法在确定了荷载情况、梁的几何尺寸和强度参数之后,我们可以进行混凝土梁的受力分析和计算。
根据力学和结构力学的原理,我们可以采用不同的计算方法,如梁的理论计算、数值计算和有限元分析等,来计算梁的弯矩和剪力,并进一步得到梁的承载能力。
五、混凝土梁的承载力验算根据梁的弯矩和剪力计算结果,我们可以进行梁的承载力验算。
承载力验算可以通过与设计规范或者经验公式进行比较来实现。
根据验算结果,可以评估混凝土梁是否满足承载要求,如果不满足,还需要进一步优化梁的设计或者调整荷载情况。
六、其他因素的考虑在混凝土梁的承载能力计算中,还需要考虑其他一些因素,如混凝土的开裂和翘曲等问题。
混凝土梁的承载力计算原理
混凝土梁的承载力计算原理混凝土梁是建筑结构中常用的一种构件,其主要承担水平荷载、垂直荷载和弯曲荷载。
在设计混凝土梁时,需要确定其承载力,以保证其安全可靠地承担所需的荷载。
梁的截面混凝土梁的承载力计算需要先确定其截面形状和尺寸。
一般情况下,混凝土梁的截面形状采用矩形或T形,其中矩形截面适用于跨度较小的梁,T形截面适用于跨度较大的梁。
梁的尺寸包括宽度b、高度h和有效跨度L。
在确定梁的尺寸时,需要考虑荷载和跨度对梁的影响,以满足设计要求。
荷载的作用混凝土梁所承担的荷载包括自重、活载和附加荷载。
其中,自重是梁本身的重量,活载是指运行在梁上的荷载,包括人、车辆、设备等,附加荷载是指除自重和活载以外的其他荷载,如风荷载、温度荷载等。
这些荷载的作用会导致梁产生内力,如剪力、弯矩和轴力,影响梁的承载力。
承载力的计算混凝土梁的承载力计算需要考虑其受力状态、荷载类型和截面形状等因素。
一般情况下,混凝土梁的承载力主要由混凝土的强度和钢筋的强度共同决定。
混凝土的强度可以通过试验获得,钢筋的强度可以通过材料证书获得。
根据混凝土梁的受力状态,可以将其分为受弯梁、受剪梁和受弯剪梁三种类型,分别计算其承载力。
受弯梁的承载力计算受弯梁的承载力计算主要考虑弯矩的作用。
在弯矩作用下,混凝土梁产生拉力和压力,钢筋在混凝土中起到增强作用。
根据弯矩和截面形状,可以计算出混凝土梁的抗弯承载力。
其计算公式为:M = f_y * A_s * (d - a/2)其中,M为弯矩,f_y为钢筋的抗拉强度,A_s为钢筋截面积,d为混凝土梁的有效高度,a为受压区高度。
根据受压区的不同,受弯梁可分为受压区受限和受压区不受限两种情况,其计算公式分别为:受压区受限:M = f_y * A_s * (d - a/2)受压区不受限:M = f_y * A_s * (d - a/2) * (1 - 0.5 * (d - a/2) / x)其中,x为混凝土梁的截面中和轴深度,当受压区高度大于x时,即为受压区不受限情况。
混凝土梁的抗剪承载力计算原理
混凝土梁的抗剪承载力计算原理一、概述混凝土梁是建筑结构中常用的构件之一,其主要作用是承受横向荷载和弯曲荷载。
在混凝土梁的设计中,抗剪承载力是一个非常重要的参数。
本文将从混凝土梁的内部力学机制和混凝土材料特性入手,详细介绍混凝土梁的抗剪承载力计算原理。
二、混凝土梁的内部力学机制混凝土梁在受到荷载作用时,内部会产生剪力、弯矩和轴力等多种力。
其中,抗剪承载力主要与剪力有关。
当混凝土梁受到剪力作用时,混凝土梁内部会产生剪切应力,这种应力是与混凝土的抗剪强度有关的。
因此,混凝土梁的抗剪承载力计算需要考虑混凝土的材料特性。
三、混凝土材料特性混凝土的材料特性主要包括抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和弹性模量等。
其中,抗剪强度是混凝土梁抗剪承载力计算的关键参数。
1. 抗拉强度抗拉强度是混凝土在拉伸状态下的抵抗能力。
由于混凝土的强度主要来自粗骨料,因此混凝土的抗拉强度很低,一般只有抗压强度的1/10左右。
2. 抗压强度抗压强度是混凝土在受到压缩状态下的抵抗能力。
混凝土的抗压强度与其配合比、水灰比、粗细骨料比等参数有关。
3. 抗剪强度抗剪强度是混凝土在受到剪切状态下的抵抗能力。
混凝土的抗剪强度与其配合比、混凝土龄期、混凝土强度等因素有关。
4. 弹性模量弹性模量是混凝土在受到弹性变形时的刚度。
混凝土的弹性模量与其配合比、水灰比、龄期等因素有关。
四、混凝土梁的抗剪承载力计算混凝土梁的抗剪承载力计算一般采用剪跨比法。
根据剪跨比法,混凝土梁的抗剪承载力可以表示为:Vc=0.18fckbh其中,Vc为混凝土梁的抗剪承载力,fck为混凝土的标准强度,b为混凝土梁的宽度,h为混凝土梁的高度。
在实际工程中,需要考虑混凝土梁的配筋对抗剪承载力的影响。
一般采用配筋率的概念来描述混凝土梁的配筋情况。
配筋率表示为:p=As/bh其中,As为混凝土梁的钢筋面积,b和h同上。
根据剪跨比法,混凝土梁的抗剪承载力还可以表示为:Vc=0.18fckbh(1-Asfys/(bhhf))其中,fys为钢筋的屈服强度,hf为混凝土梁有效高度(一般为h-2φ,φ为钢筋直径),Asfys为混凝土梁的钢筋抗剪强度。
混凝土梁的抗剪承载力计算标准
混凝土梁的抗剪承载力计算标准一、引言混凝土梁作为一种常见的结构构件,在工程中得到广泛应用。
在设计混凝土梁时,需要进行抗剪承载力的计算。
本文将介绍混凝土梁抗剪承载力的计算标准。
二、梁的抗剪承载力计算基本原理混凝土梁的抗剪承载力计算基于剪力的平衡方程式。
其基本原理如下:1. 剪力的平衡方程式剪力的平衡方程式为:V = Vc + Vs,其中,V为混凝土梁的剪力,Vc 为混凝土的抗剪承载力,Vs为剪力的钢筋配筋带来的贡献。
2. 抗剪承载力的计算混凝土梁的抗剪承载力可通过以下公式计算:Vc = αc × βw × lw × d其中,αc为混凝土的抗剪强度系数,βw为混凝土梁的宽度系数,lw为混凝土梁的长度,d为混凝土梁的有效高度。
3. 钢筋配筋的计算钢筋配筋的计算可通过以下公式计算:Vs = ΣAsfyd / s其中,As为钢筋的面积,fy为钢筋的屈服强度,d为混凝土梁的有效高度,s为钢筋的间距。
三、混凝土梁抗剪承载力计算标准混凝土梁抗剪承载力计算标准包括以下几个方面:1. 混凝土的抗剪强度系数混凝土的抗剪强度系数αc可按照以下标准进行选择:- 普通混凝土:αc = 0.85- 轻质混凝土:αc = 0.5- 高强混凝土:αc = 0.752. 混凝土梁的宽度系数混凝土梁的宽度系数βw可按照以下标准进行选择:- 梁宽小于等于宽度系数lw的1.5倍时,βw = 1- 梁宽大于宽度系数lw的1.5倍时,βw = 1.5lw / b其中,lw为混凝土梁的长度,b为混凝土梁的宽度。
3. 混凝土梁的有效高度混凝土梁的有效高度d可按照以下标准进行选择:- 一般情况下,d = h - d'- 当梁受剪跨距比大于2时,d = h - d' - s / 2- 当梁受剪跨距比小于2时,d = h - d' - s / 3其中,h为混凝土梁的高度,d'为混凝土梁受压区高度,s为钢筋的间距。
混凝土梁的受剪承载力计算原理
混凝土梁的受剪承载力计算原理一、引言混凝土梁是建筑结构中常见的一种构件,承担着悬挂在其上的各种荷载,如自重、楼板荷载、风荷载、地震荷载等。
在设计混凝土梁时,需要对其受剪承载力进行准确的计算,确保其满足结构安全性要求。
本文将详细介绍混凝土梁的受剪承载力计算原理。
二、混凝土梁的剪力作用机理混凝土梁在受到荷载作用时,其内部会发生剪力的作用,这是由于荷载作用引起混凝土梁内部产生了剪力,剪力的作用方法如下:(1)当梁上部受到垂直荷载时,梁的上部产生压力,梁的下部产生拉力,两者之间通过混凝土的剪力进行传递。
(2)梁的自重和荷载作用引起梁的挠度,挠度产生的曲率会引起梁上部的压力和梁下部的拉力,两者之间通过混凝土的剪力进行传递。
综上所述,混凝土梁的受剪承载力计算,需要考虑梁的剪力作用机理。
三、混凝土梁的受剪承载力计算方法混凝土梁的受剪承载力计算方法分为两类:弯矩加剪力法和剪力法。
1.弯矩加剪力法弯矩加剪力法是一种经典的计算方法,其基本原理是将混凝土梁的受剪承载力分解为弯矩和剪力两个方向的作用,分别计算其承载力。
(1)弯矩的作用当混凝土梁受到弯矩作用时,会在梁的纵向两端产生相反的弯矩,弯矩会导致混凝土梁内部产生拉应力和压应力,从而影响其耐受能力。
弯矩的计算公式为:M = WL^2/8其中,M为弯矩,W为集中荷载或分布荷载,L为荷载作用跨度。
(2)剪力的作用当混凝土梁受到剪力作用时,会在梁的纵向产生剪力,剪力会导致混凝土梁内部产生剪应力,从而影响其耐受能力。
剪力的计算公式为:V = W/2其中,V为剪力,W为集中荷载或分布荷载。
(3)弯矩加剪力的作用将弯矩和剪力作用分别计算后,将其叠加在一起,即可得到混凝土梁的受剪承载力。
Vmax = V+M/Le其中,Vmax为混凝土梁的最大剪力,Le为混凝土梁的有效跨度。
2.剪力法剪力法是一种新近提出的计算方法,其基本原理是将混凝土梁的受剪承载力分解为剪力作用方向的作用,计算其承载力。
混凝土梁承载力计算方法
混凝土梁承载力计算方法一、引言混凝土梁是一种常用的结构形式,具有较高的承载能力和稳定性。
在建筑和桥梁工程中,混凝土梁的使用广泛,因此混凝土梁承载力的计算方法十分重要。
本文将详细介绍混凝土梁承载力计算的方法。
二、混凝土梁的结构形式混凝土梁是由混凝土和钢筋组成的,其结构形式主要包括梁的截面形式和梁的受力状态。
1. 梁的截面形式梁的截面形式通常可分为矩形截面、T形截面、I形截面等。
其中,矩形截面是最常用的一种,其优点是结构简单、施工方便、承载能力大等。
2. 梁的受力状态梁的受力状态通常可分为弯曲、剪切和纵向拉伸等。
其中,弯曲是梁最主要的受力状态,是由梁的自重和外载荷造成的。
剪切和纵向拉伸则是由梁受到侧向力和温度变形等因素影响而产生的。
三、混凝土梁承载力计算的基本原理混凝土梁的承载力计算基于混凝土的强度和钢筋的强度。
在计算梁的承载力时,需要考虑梁的自重、外载荷、钢筋的受力状态和混凝土的受压、受拉等因素。
1. 梁的自重和外载荷梁的自重和外载荷是梁承载力计算的基础。
在计算梁的自重时,需要考虑梁的截面形式和长度等因素。
在计算梁的外载荷时,需要考虑梁所受的荷载类型和强度,如活荷载、静荷载、地震荷载等。
2. 钢筋的受力状态钢筋的受力状态通常可分为受拉和受压两种状态。
在计算钢筋的受力状态时,需要考虑钢筋的位置、数量和直径等因素。
3. 混凝土的受压、受拉等因素混凝土的受压、受拉等因素是梁承载力计算中重要的因素之一。
在计算混凝土的受压、受拉等因素时,需要考虑混凝土的强度、截面形式和受力状态等因素。
四、混凝土梁承载力计算的具体步骤混凝土梁承载力计算的具体步骤包括计算梁的自重、计算梁的外载荷、计算梁的受力状态和计算梁的承载力等。
1. 计算梁的自重计算梁的自重需要先确定梁的截面形式和长度,然后根据混凝土的密度和钢筋的重量计算梁的自重。
具体计算方法如下:梁的自重 = 混凝土体积× 混凝土密度 + 钢筋重量混凝土体积 = 梁的截面面积× 梁的长度混凝土密度= 2400kg/m³钢筋重量 = 钢筋的长度× 钢筋的直径² × π / 4 × 钢筋的数量× 钢筋的密度钢筋密度= 7850kg/m³2. 计算梁的外载荷计算梁的外载荷需要先确定梁所受的荷载类型和强度,然后根据荷载的作用位置和作用形式计算梁的外载荷。
混凝土承载力计算原理
混凝土承载力计算原理1. 前言混凝土结构是建筑工程中常见的一种结构形式,其承载力是建筑物安全的重要保障。
因此,混凝土承载力的计算是建筑工程设计的关键环节之一。
本文将从混凝土的材料性质、混凝土的受力机理、混凝土承载力的计算方法等方面,详细介绍混凝土承载力的计算原理。
2. 混凝土的材料性质混凝土是一种由水泥、砂、石料和水按一定比例混合而成的人造材料。
混凝土的主要材料是水泥和骨料。
水泥是一种水化硅酸盐胶凝材料,其主要成分是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铁等化合物。
骨料是混凝土中的骨干部分,通常是由砂、碎石、砾石等不同粒径的碎石混合而成。
混凝土的材料性质主要包括以下几个方面:(1)强度:混凝土的强度是指混凝土在受到一定荷载作用下的抗压、抗拉、抗剪等能力。
混凝土的强度取决于水泥的品种、骨料的种类和质量、水胶比等因素。
(2)耐久性:混凝土的耐久性是指混凝土在长时间内耐受自然环境和使用条件的能力。
混凝土的耐久性与其成分、材料性质、制作工艺、使用条件等因素有关。
(3)变形性能:混凝土的变形性能是指混凝土在受到外力作用下的变形能力。
混凝土的变形性能与其材料性质、外力作用方式、外力大小等因素有关。
3. 混凝土的受力机理混凝土的受力机理是指混凝土在受到荷载作用下的应力状态和变形情况。
混凝土在受到荷载作用时,由于混凝土本身的强度和刚度较低,容易发生破坏。
因此,混凝土的受力机理对于混凝土承载力的计算具有重要的影响。
混凝土在受到荷载作用下的应力状态和变形情况主要分为以下几个阶段:(1)弹性阶段:在荷载作用下,混凝土表现出弹性变形,即在荷载作用下恢复到原来的形状和尺寸。
(2)屈服阶段:当荷载达到一定值时,混凝土就会发生塑性变形,即不可逆的变形。
混凝土在这个阶段内的变形增加速度逐渐增大,但荷载与变形之间的关系仍为线性。
(3)极限承载力阶段:当荷载继续增大时,混凝土会发生破坏,这个阶段称为极限承载力阶段。
(4)后屈服阶段:在混凝土破坏后,荷载会降低,但混凝土仍然会继续发生变形,这个阶段称为后屈服阶段。
混凝土梁的承载力设计原理
混凝土梁的承载力设计原理混凝土梁是建筑结构中常用的承重构件之一,其主要作用是承受上部结构所产生的荷载,并将荷载传递到下部结构中。
混凝土梁的承载力设计是建筑结构设计中的重要环节,其设计原理涉及到混凝土材料力学性能、梁的截面形状和尺寸、荷载特征值等多个方面。
一、力学基础混凝土材料是非均质材料,其强度与试件尺寸、形状、加载方式等因素有关。
混凝土的强度通常用抗压强度和抗拉强度来衡量。
在混凝土梁的设计中,通常采用混凝土的抗压强度作为计算依据。
混凝土梁的强度主要受两种力的作用:剪力和弯曲力。
剪力是指垂直于梁轴线方向的力,其作用于梁的截面上,会产生剪应力。
弯曲力是指在荷载作用下,梁会发生弯曲变形,产生弯曲应力。
梁的承载力主要由剪力和弯曲力共同作用所决定。
二、梁的截面形状和尺寸梁的截面形状和尺寸对梁的承载力设计有着重要的影响。
梁的截面形状通常采用矩形、T形和I形等形状。
其中,矩形截面是最常见的,其承载力设计以矩形截面为例进行介绍。
矩形截面的尺寸包括高度h和宽度b。
在设计时需要根据荷载特征值和梁的跨度等因素来确定梁的高度和宽度。
一般来说,高度h越大,梁的承载力越大,但是梁的重量也越大,造价也越高。
梁的宽度b通常根据荷载特征值和梁的跨度来确定。
三、荷载特征值荷载特征值是指在一定时间内可能作用于建筑结构上的荷载。
荷载特征值通常包括常规荷载、临时荷载和异常荷载。
常规荷载是指建筑物自身重量、人员活动、雨水等常见荷载。
临时荷载是指如施工荷载等在建筑物使用过程中不经常出现的荷载。
异常荷载是指如地震、风暴等特殊情况下可能出现的荷载。
四、梁的承载力设计梁的承载力设计主要包括强度设计和稳定性设计两个方面。
1. 强度设计强度设计是指在荷载作用下,梁的截面所承受的最大弯曲应力和最大剪应力不超过混凝土和钢筋的强度极限。
强度设计中需要考虑混凝土的强度、钢筋的强度、梁的截面尺寸和荷载特征值等因素。
强度设计中需要计算出梁的抗弯强度和抗剪强度,然后根据荷载特征值计算出梁的弯曲应力和剪应力,进而判断梁是否满足极限状态设计要求。
混凝土承载力计算原理
混凝土承载力计算原理一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑、桥梁、隧道、水利等工程领域的重要材料,是现代建筑结构中最重要的结构材料之一。
混凝土承载力计算是混凝土结构设计中的重要环节之一,也是混凝土结构设计的基础。
混凝土承载力计算原理的掌握对于混凝土结构设计的优化、安全和经济性都有着重要的影响。
二、混凝土承载力计算的基本原理混凝土承载力计算的基本原理是基于混凝土材料的本构关系和力学原理进行的。
混凝土的本构关系是指混凝土材料在受力过程中的应变-应力关系,即混凝土的应变随应力的变化关系。
混凝土在受力过程中的本构关系可以用材料试验得到,通常采用压缩试验和拉伸试验来确定混凝土的本构关系。
混凝土的应力应变关系可以用经验公式或者理论公式来表示,其中经验公式一般适用于一般情况下的混凝土,而理论公式则适用于特殊情况下的混凝土。
三、混凝土承载力计算的基本步骤混凝土承载力计算的基本步骤包括以下几个方面:1、确定混凝土结构的受力状态和工作环境,包括荷载类型、荷载大小、支座条件、温度变化等;2、根据混凝土的本构关系,计算混凝土的应力应变关系;3、根据混凝土的应力应变关系,计算混凝土的极限强度和变形能力;4、根据混凝土的极限强度和变形能力,计算混凝土结构的承载力和变形性能;5、根据混凝土结构的承载力和变形性能,进行结构的尺寸设计和配筋计算。
四、混凝土承载力计算中的主要参数和变量混凝土承载力计算中的主要参数和变量包括以下几个方面:1、混凝土的强度和变形能力,包括混凝土的抗压强度、抗拉强度、剪切强度、弹性模量、泊松比等;2、混凝土结构的尺寸和形状,包括截面积、周长、高度、宽度、长度等;3、混凝土结构的受力状态和工作环境,包括荷载类型、荷载大小、支座条件、温度变化等;4、混凝土结构的配筋情况,包括钢筋的直径、间距、数量、长度等;5、混凝土结构的设计要求,包括承载力要求、变形要求、耐久性要求等。
五、混凝土承载力计算的方法和模型混凝土承载力计算的方法和模型主要包括以下几种:1、弹性理论方法:弹性理论方法是基于弹性理论进行的混凝土承载力计算方法,适用于小变形情况下的混凝土结构。
混凝土梁的承载力原理
混凝土梁的承载力原理一、前言混凝土梁是建筑结构中常用的构件,承担着重要的承载和传递荷载的作用。
在混凝土梁的设计和施工过程中,深入理解混凝土梁的承载力原理,对于确保建筑结构的安全性和可靠性具有重要的意义。
本文将介绍混凝土梁的承载力原理,包括混凝土梁的受力特点、混凝土梁的弯曲破坏机制、混凝土梁的弯曲承载力计算方法等。
二、混凝土梁受力特点混凝土梁在受荷作用下,主要承受弯曲、剪切和轴向力的作用。
其中,弯曲是混凝土梁受荷最主要的受力形式。
混凝土梁的受力特点主要有以下几个方面:1. 弯曲应力分布混凝土梁在受到外力作用后,由于其自重和惯性作用,产生弯曲。
在弯曲过程中,混凝土梁的上部受到压应力,下部受到拉应力,而在中性轴附近则存在零应力点。
弯曲应力的分布形式决定了混凝土梁的弯曲破坏形式。
2. 剪切应力分布混凝土梁在受到外力作用后,由于其自重和惯性作用,产生剪切力。
在剪切力的作用下,混凝土梁的上下两部分之间存在着剪切应力。
混凝土的剪切强度较低,因此混凝土梁的剪切破坏是一种常见的破坏形式。
3. 轴向力作用当混凝土梁受到轴向荷载作用时,由于混凝土的抗压性能较好,因此混凝土梁的轴向承载能力较高。
但当轴向荷载达到一定程度时,混凝土梁就会发生轴向压缩破坏。
三、混凝土梁的弯曲破坏机制混凝土梁在受到弯曲荷载作用时,其弯曲破坏机制主要分为两种:拉应力破坏和压应力破坏。
1. 拉应力破坏当混凝土梁受到弯曲荷载作用时,混凝土梁的下部受到拉应力,当达到混凝土的拉应力极限时,混凝土梁就会发生拉应力破坏。
拉应力破坏一般发生在混凝土梁的下部,破坏形式为混凝土的拉裂或剥落。
2. 压应力破坏当混凝土梁受到弯曲荷载作用时,混凝土梁的上部受到压应力,当达到混凝土的压应力极限时,混凝土梁就会发生压应力破坏。
压应力破坏一般发生在混凝土梁的上部,破坏形式为混凝土的压碎或剥落。
四、混凝土梁的弯曲承载力计算方法混凝土梁的弯曲承载力计算方法有多种,目前国内外主要采用的计算方法有极限状态设计法和变形受限状态设计法。
混凝土梁抗扭承载力计算技术规程
混凝土梁抗扭承载力计算技术规程一、前言混凝土梁在各种工程中广泛使用,因其具有高强度、耐久性和耐候性等特点,但在实际应用中,混凝土梁往往会受到扭矩的影响,因此需要进行抗扭设计。
本文旨在介绍混凝土梁抗扭承载力计算的技术规程,以供工程师和技术人员参考。
二、混凝土梁抗扭承载力计算的基本原理混凝土梁抗扭承载力的计算主要基于以下原理:1. 梁在扭矩作用下,会产生剪力和弯矩,剪力会引起梁的横向变形,而弯矩则会引起梁的纵向变形。
2. 在混凝土梁的抗扭计算中,需要考虑剪力和弯矩的相互作用,同时还需要考虑混凝土的弹性模量、截面形状和受力状态等因素。
3. 混凝土的弹性模量会随着应力的增加而降低,因此在计算中需要考虑混凝土的应力状态。
三、混凝土梁抗扭承载力计算的基本公式混凝土梁抗扭承载力的计算主要基于以下公式:1. 混凝土梁的抗扭承载力公式:T = Kt * V * jd * b * d^2其中,T为混凝土梁的抗扭承载力,Kt为抗扭系数,V为混凝土剪切强度,jd为混凝土的等效厚度,b为梁的宽度,d为梁的高度。
2. 混凝土的等效厚度计算公式:jd = 2 * I / b * h其中,I为截面的惯性矩,b为截面的宽度,h为截面的高度。
3. 抗扭系数计算公式:Kt = 0.35 + 0.25 * (d / h)其中,d为梁的高度,h为截面的高度。
四、混凝土梁抗扭承载力计算的具体步骤混凝土梁抗扭承载力的计算步骤如下:1. 确定混凝土梁的截面形状和尺寸,计算截面的惯性矩。
2. 计算混凝土的等效厚度。
3. 计算抗扭系数。
4. 根据公式计算混凝土梁的抗扭承载力。
5. 比较计算结果与设计要求,如果不符合要求,则需要进行进一步的设计或者修改。
五、混凝土梁抗扭承载力计算的注意事项在进行混凝土梁抗扭承载力计算时,需要注意以下几个方面:1. 梁的截面形状和尺寸应该符合设计要求,否则将会影响混凝土梁的抗扭承载力。
2. 混凝土的弹性模量随着应力的增加而降低,因此考虑混凝土的应力状态是非常重要的。
混凝土梁的承载能力计算方法
混凝土梁的承载能力计算方法标题:混凝土梁的承载能力计算方法简介:混凝土梁是建筑和工程中常用的承重结构元素之一。
准确计算混凝土梁的承载能力对于确保结构的安全性和稳定性至关重要。
本文将深入探讨混凝土梁的承载能力计算方法,涵盖多个方面,包括梁受力原理、截面性能参数、材料强度以及计算公式等。
通过对这些关键要素的综合分析,我们能够全面理解混凝土梁的承载能力计算方法,并为实际工程提供有价值的指导与参考。
文章正文:I. 混凝土梁受力原理混凝土梁在承载荷载时,主要承受弯曲力和剪切力。
弯曲力引起的应力是通过梁的截面产生的,而剪切力则作用于梁的横截面。
理解混凝土梁受力原理对于正确计算承载能力至关重要。
II. 截面性能参数混凝土梁的截面性能参数是计算承载能力的关键因素。
常见的截面形状包括矩形、T形、L形等,每种形状都有不同的计算方法和公式。
在计算截面性能参数时,需要考虑混凝土强度、钢筋配筋以及截面尺寸等因素。
III. 材料强度混凝土和钢筋是混凝土梁的主要材料。
了解混凝土和钢筋的材料强度是准确计算承载能力的基础。
混凝土的强度通常通过抗压强度和抗拉强度来表示,而钢筋的强度则通常通过抗拉强度来表示。
在计算过程中,需要根据这些强度值来确定梁的承载能力。
IV. 计算公式混凝土梁的承载能力可以使用不同的计算公式来确定,常见的计算方法包括极限状态设计法和工作状态设计法。
在极限状态设计法中,计算梁的承载能力需要考虑梁的最大弯矩和最大剪力。
而在工作状态设计法中,计算梁的承载能力需要考虑梁的服务性能和可用性。
V. 观点和理解从我的角度来看,混凝土梁的承载能力计算方法是一个综合性的问题,需要综合考虑多个因素,包括受力原理、截面性能参数和材料强度等。
在实际工程中,我们应该根据具体情况选择适当的计算方法,并确保计算结果满足设计要求和安全标准。
同时,不断学习和掌握新的计算方法和技术,以提高混凝土梁的承载能力计算的准确性和可靠性。
总结:本文全面探讨了混凝土梁的承载能力计算方法,从混凝土梁受力原理、截面性能参数、材料强度到计算公式等多个方面进行了详细介绍。
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6 混凝土梁承载力计算原理6.1 概述本章介绍钢筋混凝土梁的受弯、受剪及受扭承载力计算方法。
钢筋混凝土梁是由钢筋和混凝土两种材料所组成,且混凝土本身是非弹性、非匀质材料。
抗拉强度又远小于抗压强度,因而其受力性能有很大不同。
研究钢筋混凝土构件的受力性能,很大程度上要依赖于构件加载试验。
建筑工程中梁常用的截面形式如图6-1所示。
6.2 正截面受弯承载力6.2.1 材料的选择与一般构造1)截面尺寸为统一模板尺寸以便施工,现浇钢筋混凝土构件宜采用下列尺寸:梁宽一般为100mm、120mm、 150mm、180mm、 200mm、220mm、250和300mm,以上按b/,50mm模数递增。
梁高200~800mm,模数为50mm,800mm以上模数为100mm。
梁高与跨度只比lh/,主梁为1/8~1/12,次梁为1/15~1/20,独立梁不小于1/15(简支)和1/20(连续);梁高与梁宽之比b在矩形截面梁中一般为2~2.5,在T形梁中为2.5~4.0。
2)混凝土保护层厚度为了满足对受力钢筋的有效锚固及耐火、耐久性要求,钢筋的混凝土保护层应有足够的厚度。
混凝土保护层最小厚度与钢筋直径,构件种类、环境条件和混凝土强度等级有关。
具体应符合下表规定。
表6-1 混凝土保护层最小厚度注:(1)基础的保护层厚度不小于40mm;当无垫层时不小于70mm。
(2)处于一类环境且由工厂生产的预制构件,当混凝土强度不低于C20时,其保护层厚度可按表中规定减少5mm,但预制构件中的预应力钢筋的保护层厚度不应小于15mm;处于二类环境且由工厂生产的预制构件,当表面另做水泥砂浆抹面层且有质量保证措施时,保护层厚度可按表中一类环境数值取用。
(3)预制钢筋混凝土受弯构件钢筋端头的保护层厚度不应小于10mm,预制肋形板主肋钢筋的保护层厚度应按梁的数值采用。
(4)板、墙、壳中分布钢筋的保护层厚度不应小于10mm,梁、柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm。
(5)处于二类环境中的悬臂板,其上表面应另作水泥砂浆保护层或采取其它保护措施。
(6)有防火要求的建筑物,其保护层厚度应符合国家现行有关防火规范的规定。
3)钢筋直径及间距梁的纵向受力钢筋直径通常采用10~28mm,若用两种不同直径的钢筋,其直径相差至少为2mm,以便施工中能肉眼识别。
6.2.2梁正截面工作的三个阶段1) 截面应力分布梁截面应力分布在各个阶段的变化特点如图6-2所示(1)第I阶段:梁承受的弯矩很小,截面的应变也很小,混凝土处于弹性工作阶段,应力与应变成正比。
截面应变符合平截面假定,故梁的截面应力分布为三角形。
中和轴以上受压,另一侧受拉,钢筋与外围混凝土应变相同,共同受拉。
随着M的增大,截面应变随之增大。
由于受拉区混凝土塑性变形的发展。
应力增长缓慢,应变增长较快,受拉区混凝土的应力图形呈曲线形。
当弯矩增加到使受拉边的应变到达混凝土的极限拉应变时,就进入裂缝出现的临界状态。
如再增加荷载,拉区混凝土将开裂,这时的弯矩为开裂弯矩,在此阶段,压区混凝土仍处于弹性阶段,因此压区应力图形为三角形。
(2)第Ⅱ阶段:M后,在纯弯段内混凝土抗拉强度最弱的截面上将出现第一批裂缝。
开裂当弯矩继续增加,达到cr部分混凝土承受的拉力将传给钢筋,使开裂截面的钢筋应力突然增大,但中和轴以下未开裂部分混凝土仍可负担一部分拉力。
随着弯矩增大,截面应变增大;但截面应变分布基本上符合平截面假定;而压区混凝上则越来越表现出塑性变形的特征,压区的应力图形呈曲线形。
当钢筋应力到达屈服时,为第Ⅱ阶段的结M。
束,这时的弯矩称为屈服弯矩y(3)第III阶段:钢筋屈服后应力不增加,而应变急剧发展,钢筋与混凝土间的粘结遭到明显的破坏,使钢筋到达屈服的截面形成一条宽度很大,迅速向梁顶发展的临界裂缝。
虽然此阶段钢筋承担拉力不增大,但中和轴急剧上升,压区高度很快减小,内力臂增大,截面弯矩仍能有所增长。
随压区高度的减小,混凝土受压边缘的压应变显著增大。
最大压应变可达0.003~0.004,压应力图形将为带有下降段的曲线形,应力图形的峰值下移。
当压区混凝土的抗压强度耗尽时,在临界裂缝两侧的一定区段内,压区混凝土出现纵向水平裂缝,随即混凝土被压酥,梁达到极限弯矩。
2) 破坏特征上述讨论仅适用于适量配筋的梁,它们的破坏是由于受拉钢筋首先到达屈服,然后混凝土受压破坏;破坏前临界裂缝显著开展,顶部压区混凝上产生很大局部变形,形成集中的塑性变形区域。
在这个区域内,在M不增加或增加不多情况下,截面的转角急剧增大,反映了截面的屈服;同时梁的挠度迅速增大,预示着梁的破坏即将到来,其破坏形态具有“塑性破坏”的特征,即在破坏前裂缝和变形急剧发展。
6.2.3 正截面受力分析1)基本假设(1)截面应变符合平截面假定构件正截面弯曲变形后,其截面依然保持平面,截面应变分布服从平截面假定,即截面内任意点的应变与该点到中和轴的距离成正比,钢筋与外围混凝上的应变相同。
国内外大量试验也表明,从加载开始至破坏,所测得破坏区段的混凝土及钢筋的平均应变,基本上是符合平截面假定的。
试验还表明构件破坏时,受压区混凝土的压碎是在沿构件长度一定范围内发生的,受拉钢筋的屈服也是在沿构件长度一定范围内发生的。
因此,在承载力计算时采用平截面假定是可行的。
(2)不考虑混凝土的抗拉强度在裂缝截面处,受拉区混凝土已大部分退出工作,虽然在中和轴附近尚有部分混凝土承担拉力,但与钢筋承担的拉力或混凝土承担的压力相比,数值很小。
并且合力离中和轴很近,承担的弯矩可以忽略。
(3)混凝土应力—应变关系混凝土的应力—应变曲线有多种不同形式,常采用的由一条二次抛物线和水平线组成的曲线,即不考虑其下降段,并简化如图6-3的形式。
(4)钢筋应力—应变关系钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积,但不大于其强度设计值,受拉钢筋的极限拉应变取0.01。
其简化的应力-应变曲线如图6-4所示。
2)受力分析适筋梁在正截面承载力极限状态,受拉钢筋己经达到屈服强度,压区混凝上达到受 压破坏极限。
以单筋矩形截面为例,根据上述假设,截面受力状态如图6-5所示。
此时,压区边缘混凝土压应变达到极限压应变。
对于特定的混凝土强度等级,0ε与cu ε均可取为定值;因此,根据截面假定与混凝土应力-应变关系,压区混凝土应力分布图形由压区高度唯一确定,压区混凝土合力C 的值为一积分表达式,压区混凝土合力作用点与受拉钢筋合力作用点之间的距离z 称为内力臂,也必须表达为积分的形式。
根据轴向力与对受拉钢筋合力作用点的力矩平衡,可以建立两个独立平衡方程 )(c y s x C f A T == (6.1) )(c y s x z f A M = (6.2)通过联立求解上述两个方程虽然可以进行截面设计计算,但因混凝土压应力分布为非线性分布,计算过程中需要进行比较复杂的积分计算,不利于工程应用。
《规范》采用简化压应力分布的简化方法。
3)等效矩形应力图形 正截面抗弯计算的主要目的仅仅是为了建立u M 的计算公式,实际上并不需要完整地给出混凝土的压应力分布,而只要能确定压应力合力C 的大小及作用位置就可以了。
为此,《规范》对于非均匀受压构件,如受弯、偏心受压和大偏心受拉等构件的受压区混凝土的应力分布进行简化,即用等效矩形应力图形来代换二次抛物线加矩形的应力图形(图6-6)。
其代换的原则是:保证两图形压应力合力C 的大小和作用点位置不变。
等效矩形应力图由无量纲参数1β及1α所确定。
1β及1α为等效矩形应力图块的特征值,1α为矩形应力图的强度与受压区混凝土最大应力c f 的比值;1β为矩形应力图的受压区高度与平截面假定的中和轴高度c x 的比值.即c 1/x x =β;x 为等效压区高度值,简称压区高度。
根据试验及分析,可以求得1β与1α的值。
1β及1α与混凝土强度等因素有关。
对中低强混凝土.当0ε=0.002,cu ε=0.0033时,1β=0.824,1α=0.969。
为简化计算取1β=0.8,1α=1。
对高强混凝土,用随混凝土强度提高而逐渐降低的系数1α值来反映高强混凝土的特点。
应当指出,将上述简化计算规定用于三角形截面、圆形截面的受压区,会带来一定的误差。
《规范》规定:当k cu,f ≤502N /mm 时,1β取为0.8,当k cu,f =802N /mm 时,1β取为0.79,其间按直线内插法取用;当k cu,f ≤502N /mm 时,1α取为1.0,当k cu,f =802N /mm 时,1α取为0.94,其间按直线内插法取用。
相应的值列于表6-2。
表6-2 混凝土受压区等效矩形应力系数4)界限相对受压区高度与最小配筋率 (1)界限相对受压区高度b ξ界限相对受压区高度b ξ,是指在适筋粱的界限破坏时,等效压区高度与截面有效高度之比。
界限破坏的特征是受拉钢筋屈服的同时,压区混凝土边缘达到极限压应变。
根据平截面假定,正截面破坏时,不同压区高度的应变变化如图6-7所示.中间斜线表示的为界限破坏的应变。
对于确定的混凝土强度等级,u ε的值为常数,c 1/x x =β也为常数。
由图中可以看出,破坏 时的相对压区高度越大,钢筋拉应变越小。
破坏时的相对压区高度 0c10h x h x βξ== (6.3) 相对界限受压区高度 0cb10b b h x h x βξ==(6.4) 当b ξξ>,破坏时钢筋拉应变,受拉钢筋不屈服,表明发生的破坏为超筋破坏。
当b ξξ<,破坏时钢筋拉应变,受拉钢筋已经达到屈服,表明发生的破坏为适筋破坏或少筋破坏。
根据平截面假设,相对界限受压区高度可用简单的几何关系求出 scu y1y cu cu1ycu cu 10cb1b 1E f E f h x s εβεεβεεεββξ+=+=+==(6.5)《规范》规定; 对有屈服点的钢筋s cu y1b 1E f εβξ+=(6.6)对无屈服点的钢筋 scu ycu 1b 002.01E f εεβξ+=(6.7)截面受拉区内配有不同种类的钢筋时,受弯构件的相对界限受压区高度应分别计算,并取其小值。
(2)最小配筋率min ρ少筋破坏就是一旦出现裂缝,构件就会失效。
《规范》规定:对受弯梁类构件,受拉钢筋百分率不应小于45t f y /f ,同时不应小于0.2;当温度因素对结构构件有较大影响时,受拉钢筋最小配筋百分率应比规定适当增加;原则上讲,最小配筋率规定了少筋截面和适筋截面的界限,即配有最小配筋率的钢筋混凝土梁在破坏时所能承担的弯矩等于相同截面的素混凝土梁所承担的弯矩。
6.2.4 受弯构件正截面承载力计算1)基本公式与适用条件 (1)计算公式根据前面所述钢筋混凝土结构设计基本原则,对受弯构件正截面受弯承载力,应满足作用在结构上的荷载在所计算的截面中产生的弯矩设计值M 不超过根据截面的设计尺寸、配筋量和材料的强度设计值计算得到的受弯构件的正截面受弯承载力设计值,即u M M ≤ (6.8)根据图6-8,取轴向力以及弯矩平衡,即截面上水平方向的内力之和为零,截面上内、外力对受拉钢筋合力点的力矩之和等于零,可写出单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算的基本公式为s y c 1A f bx f =α (6.9))2(0c 1u xh bx f M M -=≤α (6.10)式中 M —─弯矩设计值; u M ——正截面极限抵抗弯矩;c f ——混凝土轴心抗压强度设计值; yf ——钢筋的抗拉强度设计值; sA ——受拉区纵向钢筋的截面面积;1α——矩形应力图的强度与受压区混凝土最大应力c f 的比值;b ——截面宽度;x ——按等效矩形应力图计算的受压区高度;0h ——截面有效高度,s a h h -=0,s a 为受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离,当为一排钢筋时,2dc a s +=,其中d 为钢筋直径,c 为混凝土保护层厚度。