第三章 受弯构件正截面.
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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
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
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。
钢筋混凝土结构设计原理 -第三章 受弯构件正截面承载力计算
1.3 钢筋的构造
混凝土保护层c(Concrete cover)
定义:钢筋边缘到构件截面的最短距离 作用:1.保证钢筋和混凝土之间的粘结
2.避免钢筋的过早锈蚀 规范给出了各种环境条件下的最小混凝土保护层厚度c(P496, 附表1-8)。
1.3 钢筋的构造
板的配筋：由于受力性能不同，现浇和预制的配筋不同。
梁的配筋
纵向受力钢筋(主钢筋)、弯起钢筋或斜钢筋、箍筋、架立筋、水平纵向钢筋
1）钢筋骨架的形式
架立钢筋
箍筋
弯起钢筋
纵向钢筋
绑扎钢筋骨架
架立钢筋
斜筋
弯起钢筋
斜筋
纵向钢筋
焊接钢筋骨架示意图
2）钢筋种类
(1)主钢筋：承受弯矩引起的拉力，置于梁的受拉区。有时在受压区也配 置一定数量的纵向受力钢筋，协助混凝土承担压应力。
数量由正截面承载力计算确定，并满足构造要求 作用：协助混凝土抗拉和抗压，提高梁的抗弯能力。 直径： d12～ d32mm,≤d40mm
排列总原则：由下至上，下粗上细，对称布置
最小混凝土保护层厚度：应不小于钢筋的公称直径，且应符合规范要求 钢筋净距：
a) 绑扎钢筋
b) 焊接钢 筋
架立筋
箍筋 主钢筋
≥≥40mm
主钢筋
c
≥ (三层及三层以下)
c
净距
≥ (三层以上)
目录
1.受弯构件的截面形式和构造 2.受弯构件正截面受力全过程及破坏形态 3.受弯构件正截面承载力计算的基本假定 4.单筋矩形截面正截面承载力计算 5.双筋矩形截面正截面承载力计算 6.T形截面受弯构件
受剪破坏：M，V作用,沿剪压区段内的某个斜截面（与梁的纵轴线 或板的中面斜交的面）发生破坏
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。
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-受弯构件的正截面受弯承载力全篇
（1） 适筋梁 图3-4 试验梁
（2） 适筋梁正截面受弯的三个阶段
图3-5 M0 — Φ0图
M0 — Φ0 关系曲线上有两个转折点C和y，受弯全过 程可划分为三个阶段 — 未裂阶段、裂缝阶段、破坏阶段。
（2） 适筋梁正截面受弯的三个阶段
1）第Ⅰ阶段：未裂阶段（混凝土开裂前） 由于弯矩很小，混凝土处于弹性工作阶段，应力与应变 成正比，混凝土应力分布图形为三角形。 当受拉区混凝土达到极限拉应变值，截面处于即将开裂 状态，称为第Ⅰ阶段末，用 I a 表示。 第Ⅰ阶段特点: ①混凝土没有开裂；②受压区混凝土的 应力图形是直线，受拉区混凝土的应力图形在第Ⅰ阶段前期 是直线，后期是曲线；③弯矩与截面曲率是直线关系。 I a 阶段可作为受弯构件抗裂度的计算依据。
3）第Ⅲ阶段：破坏阶段（钢筋屈服至截面破坏） 第Ⅲ阶段受力特点：①纵向受拉钢筋屈服，拉力保 持为常值；受拉区大部分混凝土已退出工作；②由于受 压区混凝土合压力作用点外移使内力臂增大，故弯矩还 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ε0cu时，混凝土被压碎，截面破坏；④弯矩一 曲率关系为接近水平的曲线。
3）第Ⅲ阶段：破坏阶段（钢筋屈服至截面破坏） 纵向受拉钢筋屈服后，正截面就进入第Ⅲ阶段工作。 钢筋屈服，中和轴上移，受压区高度进一步减小。弯 矩增大至极限值M0u时，称为第Ⅲ阶段末，用Ⅲa表示。此 时，混凝土的极限压应变达到ε0cu，标志截面已破坏。 第Ⅲ阶段是截面的破坏阶段，破坏始于纵向受拉钢筋 屈服，终结于受压区混凝土压碎。
3.3.2 受压区混凝土压应力合力及其作用点
根据板的跨度L来估算h：单跨简支板 h ≥ L/35；多 跨连续板 h ≥ L/40；悬臂板 h ≥ L/12。
另外尚应满足表3-1的现浇板的最小厚度要求。
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 受弯构件正截面承载力计算
As
b—梁宽或肋宽 h0—截面有效高度， h0=h-as as—全部受拉钢筋重心至截面下缘的距离 c—钢筋的砼保护层厚度，指钢筋外皮至构 件表面距离，要满足构造规定的最小值要求
h
h0 as
c
1.2、受弯构件的钢筋构造
2、钢筋混凝土梁（板）截面梁的分类
钢筋混凝土梁（板）正截面承受弯矩作用时， 中和轴以上受压，中和轴以下受拉，故在梁（板） 的受拉区配置纵向受拉钢筋，这种构件称为单筋受 弯构件；如果同时在截面受压区也配置受力钢筋， 则这种构件称为双筋受弯构件。
受拉钢筋 矩形梁 T形梁 箱形梁
实例：空心板
T形吊车梁
截面形式评述 （1）板式截面：制作简单，但自重大，抗弯效率低。 简支梁lb≤13m 连续梁lb≤16m 预应力砼简支梁lb≤25m 预应力砼连续板lb≤30m
适用跨径
用途：用于小桥及涵洞、盖板沟。
① 实心矩形板：
整体现浇：整个桥宽一次完成现浇，也可根据施工安排一 次浇桥半幅宽度。搭设支架施工；
剪弯段a
纯弯段
剪弯段a
跨度
测试元件的布置图
简支梁三等分加载示意图
M
V
2.适筋梁的破坏全过程
在试验过程中，荷载逐级 增加，由零开始直至梁正截面 受弯破坏。整个过程可以分为 如下三个阶段：
P P
垂直裂缝
混凝土开裂前--第一阶段； 钢筋屈服前--第二阶段； 梁破坏（混凝土压碎）前--第三阶段。
1、适筋梁正截面受弯破坏的三个阶段 (a)受弯适筋梁 挠度——弯矩的关系
h
b
由于矩形截面梁抗弯能力有限，公路桥涵一般不使用。
（3）T形截面
T型梁：截面形式为T型的梁。两侧挑出部分称为翼缘，其中间部 分称为梁肋。由于其相当于是将矩形梁中对抗弯强度不起 作用的受拉区混凝土挖去后形成的。与原有矩形抗弯强度 完全相同外，却即可以节约混凝土，又减轻构件自重，提 高了跨越能力。T形梁截面受压区利用耐压的混凝土做成 翼缘板并兼作桥面；受拉区用钢筋或预应力钢筋承受拉力。
b—梁宽或肋宽 h0—截面有效高度， h0=h-as as—全部受拉钢筋重心至截面下缘的距离 c—钢筋的砼保护层厚度，指钢筋外皮至构 件表面距离，要满足构造规定的最小值要求
h
h0 as
c
1.2、受弯构件的钢筋构造
2、钢筋混凝土梁（板）截面梁的分类
钢筋混凝土梁（板）正截面承受弯矩作用时， 中和轴以上受压，中和轴以下受拉，故在梁（板） 的受拉区配置纵向受拉钢筋，这种构件称为单筋受 弯构件；如果同时在截面受压区也配置受力钢筋， 则这种构件称为双筋受弯构件。
受拉钢筋 矩形梁 T形梁 箱形梁
实例：空心板
T形吊车梁
截面形式评述 （1）板式截面：制作简单，但自重大，抗弯效率低。 简支梁lb≤13m 连续梁lb≤16m 预应力砼简支梁lb≤25m 预应力砼连续板lb≤30m
适用跨径
用途：用于小桥及涵洞、盖板沟。
① 实心矩形板：
整体现浇：整个桥宽一次完成现浇，也可根据施工安排一 次浇桥半幅宽度。搭设支架施工；
剪弯段a
纯弯段
剪弯段a
跨度
测试元件的布置图
简支梁三等分加载示意图
M
V
2.适筋梁的破坏全过程
在试验过程中，荷载逐级 增加，由零开始直至梁正截面 受弯破坏。整个过程可以分为 如下三个阶段：
P P
垂直裂缝
混凝土开裂前--第一阶段； 钢筋屈服前--第二阶段； 梁破坏（混凝土压碎）前--第三阶段。
1、适筋梁正截面受弯破坏的三个阶段 (a)受弯适筋梁 挠度——弯矩的关系
h
b
由于矩形截面梁抗弯能力有限，公路桥涵一般不使用。
（3）T形截面
T型梁：截面形式为T型的梁。两侧挑出部分称为翼缘，其中间部 分称为梁肋。由于其相当于是将矩形梁中对抗弯强度不起 作用的受拉区混凝土挖去后形成的。与原有矩形抗弯强度 完全相同外，却即可以节约混凝土，又减轻构件自重，提 高了跨越能力。T形梁截面受压区利用耐压的混凝土做成 翼缘板并兼作桥面；受拉区用钢筋或预应力钢筋承受拉力。
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；
§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；
第3章受弯构件的正
（4）钢筋的应力－应变关系采用理想弹塑性应力－应变关系， 钢筋应 力的绝对值不应大于其相应的强度设计值，受拉钢筋的极限拉应 变取0.01。
§3.3 正截面受弯承载力计算原理
第3章 受弯构件的正截面受弯承载力
2 受压区等效矩形应力图形
等效矩形应力图 等效原则： 1）混凝土压应力的合力合力C大小相等； 2）两图形中受压区合力C的作用点不变.
适筋梁正截面受力的三个阶段
第Ⅲ阶段的受力特点 （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 时c0u ，
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。
混凝土保护层的三个作用： （1）防止纵向钢筋锈蚀 （2）在火灾等情况下，使钢筋的温度上升缓慢 （3）使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结 梁、板、柱的混凝土保护层厚度与环境类别和混凝土强 度等级有关，见附表3-4 注意：我们通常所说的保护层厚度都是指构件的最小保 护层厚度
§3.1 梁、板的一般构造
第3章 受弯构件的正截面受弯承载力
《混凝土结构设计规范》规定：
对于受弯的梁类构件
m inb A hs 0.45ffy t ,0.2% 取 大 值
对于地基上的混凝土板 ，最小配筋率可适当降低，但不应小于
0.15％。
§3.3 正截面受弯承载力计算原理
第3章 受弯构件的正截面受弯承载力
§3.4 单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算 1 基本计算公式 适用条件
或 s smax
防止发生少筋破坏
As mibn h
第3章 受弯构件正截面承载力
由相对界限受压区高度b可推出最大配筋率 max及单筋矩形截面的最大受弯承载力Mmax。
1fcbbh0fyAsm , ax
maxAbsm ,h0axb1fyfc
设 s= (1– 0.5)
可得 112s
故单筋矩形截面最大弯矩
M ma x1fcb02 h b(1 0 .5b)
T = fy A
s
s
引入相对受压区高度 也可表为:
1fcbh0Asfy
M1fcb0h 2(10.5)
或
MfyAsh0(10.5)
M —— 弯矩设计值。
h0 —— 截 面 有 效 高 度 , h0 = h – as 单 排 布 筋 时 as=35mm 双排布筋时 as=60mm
1.计算方法
3.5.2 计算方法
（1）直接计算法 确定未知数，联立基本方程组，通过对一元二
次方程的求根公式求解未知数X，再求出As。
（2）利用表格计算法
α1fcbh0=Asfy
由公式：
M =α1 fcbh02 (1－0.5)
或 M = As fy h0(1－ 0.5)
令 s = (10.5)
（1）受力钢筋（2）分布钢筋（3）其它构造钢筋 3.板的受力钢筋
直径 间距 锚固长度 弯起 混凝土保护层 4.板的分布钢筋
3.2.2 梁的一般构造要求
1.截面尺寸
梁的截面高度与跨度和荷载有关，根据刚度，确定梁 的最小截面高度。
矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0～2.5；T形截面梁的 h/b一般取2.5～3.0(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120、150、(180)、200、(220)、 250和300mm，300mm以上的级差为50mm；括号中的数 值仅用于木模。
第3章 受弯构件正截面的性能与设计
当砼达到极限抗压强度的时候，受压区内砼由于受到挤 压出现水平的裂缝，构件宣告破坏，此时称为Ⅲa阶段，对 应的截面弯矩称为极限弯矩Mu。
16
适筋梁正截称 外观特征
弯矩—截面曲率
混
受压区
凝
土
应
力
图
形
受拉区
纵向受拉钢筋应力 与设计计算的联系
第Ⅰ阶段
第Ⅱ阶段
▲混凝土受弯构件设计，要进行正截面和斜截面承载力的计 算。即分别进行：纵向受拉筋和箍筋（或弯起筋）的计算
9
4-2 试验研究分析 一、梁的受力分析
１、试验准备
• 为了排除剪力的影响，采用图示的试验试件及试验装置。 试件中部1/3区段为纯弯段，不设箍筋。
• 两端1/3区段为剪弯段，设置箍筋。 • 试件两端和中央放置百分表测量支座的沉降和跨中的挠度。
σs＝fy
Ⅲa阶段用于正截面受弯 承载力计算
适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点
受力阶段 主要特点
习称 外观特征
弯矩—截面曲率
混
受压区
凝
土
应
力
图
形
受拉区
纵向受拉钢筋应力 与设计计算的联系
第Ⅰ阶段
第Ⅱ阶段
第Ⅲ阶段
未裂阶段 没有裂缝，挠度很小 大致成直线 直线
前期为直线，后期为有 上升段的曲线，应力峰 值不在受拉区边缘 σs≤20～30kN/mm2 Ia阶段用于抗裂验算
σs＝fy
Ⅲa阶段用于正截面受弯 承载力计算
适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点
受力阶段 主要特点
习称 外观特征
弯矩—截面曲率
混
受压区
凝
土
应
力
图
形
16
适筋梁正截称 外观特征
弯矩—截面曲率
混
受压区
凝
土
应
力
图
形
受拉区
纵向受拉钢筋应力 与设计计算的联系
第Ⅰ阶段
第Ⅱ阶段
▲混凝土受弯构件设计，要进行正截面和斜截面承载力的计 算。即分别进行：纵向受拉筋和箍筋（或弯起筋）的计算
9
4-2 试验研究分析 一、梁的受力分析
１、试验准备
• 为了排除剪力的影响，采用图示的试验试件及试验装置。 试件中部1/3区段为纯弯段，不设箍筋。
• 两端1/3区段为剪弯段，设置箍筋。 • 试件两端和中央放置百分表测量支座的沉降和跨中的挠度。
σs＝fy
Ⅲa阶段用于正截面受弯 承载力计算
适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点
受力阶段 主要特点
习称 外观特征
弯矩—截面曲率
混
受压区
凝
土
应
力
图
形
受拉区
纵向受拉钢筋应力 与设计计算的联系
第Ⅰ阶段
第Ⅱ阶段
第Ⅲ阶段
未裂阶段 没有裂缝，挠度很小 大致成直线 直线
前期为直线，后期为有 上升段的曲线，应力峰 值不在受拉区边缘 σs≤20～30kN/mm2 Ia阶段用于抗裂验算
σs＝fy
Ⅲa阶段用于正截面受弯 承载力计算
适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点
受力阶段 主要特点
习称 外观特征
弯矩—截面曲率
混
受压区
凝
土
应
力
图
形
第三章-钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 (1)
❖ 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ecu，砼发生纵向水
平裂缝压碎（Ⅲ状态），弯
矩为极限弯矩Mu。
❖ 阶段Ⅲ是正截面承载力计算
依据。
适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点
二．正截面破坏特征
钢筋混凝土构件的计算理论是建立在试验基础上的。 大量试验结果表明，受弯构件正截面的破坏特征取决于配筋 率、混凝土的强度等级、截面形式等因素。但以配筋率对构 建破坏特征的影响最为明显，在同截面、同跨度和同样材料 的梁，配筋率不同，其破坏形态也将发生本质的变化。
于最大骨料粒径的1.5倍。
四.梁内钢筋直径和间距
❖纵向受力钢筋尽可能排成一排，当根数较多时，也
可排成两排，但因钢筋重心向上移，内力臂有所减小。 在受力钢筋多于两排的特殊情况，第三排及以上各排 的钢筋水平方向的间距应比下面两排的间距增大一倍。 钢筋排成两排或两排以上时，应避免上下排钢筋互相 错位，否则将使混凝土浇筑困难。
内力特点:截面上通常有弯矩和剪力，轴力可以忽略不计。
常用截面式：
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f )
(g)
建筑工程受弯构件常用截面
(a)
(b)
(d)
(e)
(g)
(c) (f)
(h)
桥涵工程受弯构件常用截面
第三章 钢筋砼受弯构件正截面承载力计算
受弯构件的两种破坏形态：
由弯矩引起的破坏，破坏截面垂直于梁纵轴线，称 为正截面破坏，必须通过计算配置足够数量的纵向 钢筋来确保正截面的受弯承载力。
间距不能太稀，最大间距可取： 板厚h≤200mm时：250mm h＞1500mm时：0.2h及400mm 200mm＜h≤1500mm时：300mm
服强度fy；
❖ 压区砼边缘应变随后达到极
限压应变ecu，砼发生纵向水
平裂缝压碎（Ⅲ状态），弯
矩为极限弯矩Mu。
❖ 阶段Ⅲ是正截面承载力计算
依据。
适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点
二．正截面破坏特征
钢筋混凝土构件的计算理论是建立在试验基础上的。 大量试验结果表明，受弯构件正截面的破坏特征取决于配筋 率、混凝土的强度等级、截面形式等因素。但以配筋率对构 建破坏特征的影响最为明显，在同截面、同跨度和同样材料 的梁，配筋率不同，其破坏形态也将发生本质的变化。
于最大骨料粒径的1.5倍。
四.梁内钢筋直径和间距
❖纵向受力钢筋尽可能排成一排，当根数较多时，也
可排成两排，但因钢筋重心向上移，内力臂有所减小。 在受力钢筋多于两排的特殊情况，第三排及以上各排 的钢筋水平方向的间距应比下面两排的间距增大一倍。 钢筋排成两排或两排以上时，应避免上下排钢筋互相 错位，否则将使混凝土浇筑困难。
内力特点:截面上通常有弯矩和剪力，轴力可以忽略不计。
常用截面式：
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f )
(g)
建筑工程受弯构件常用截面
(a)
(b)
(d)
(e)
(g)
(c) (f)
(h)
桥涵工程受弯构件常用截面
第三章 钢筋砼受弯构件正截面承载力计算
受弯构件的两种破坏形态：
由弯矩引起的破坏，破坏截面垂直于梁纵轴线，称 为正截面破坏，必须通过计算配置足够数量的纵向 钢筋来确保正截面的受弯承载力。
间距不能太稀，最大间距可取： 板厚h≤200mm时：250mm h＞1500mm时：0.2h及400mm 200mm＜h≤1500mm时：300mm
_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
第3章-受弯构件正截面承载力计算详解优选全文
三、混凝土保护层厚度c和截面有效高度 1．混凝土保护层厚度c 1）作用
防止钢筋锈蚀；保证混凝土对受力筋的锚固。 2）定义
构件最外层钢筋（包括箍筋、分布筋等构造筋）的 外缘至混凝土表面的最小距离c。
14
第三章 受弯构件正截面承载力计算
3）规定
①c不应小于钢筋的公称直径d或并筋的等效直径de； ②设计使用年限为50年的混凝土结构，c还应符合表3-2的规定； ③设计使用年限为100年的混凝土结构，c不应小于表3-2中数
12
第三章 受弯构件正截面承载力计算
（2）架立钢筋
1）作用
①形成钢筋骨架；
②承受混凝土收缩及温度变化产生的拉力。
2）要求
当梁上部无受压钢筋时，需配置2根；
当梁的跨度l0＜4m时，直径不宜小于8mm；
当l0＝4m～6m时，直径不应小于10mm；
当l0＞6m时，直径不宜小于12mm。
13
第三章 受弯构件正截面承载力计算
纵向受力钢筋的最小间距
间距类型 钢筋类型 最小间距
水平净距
上部钢筋
下部钢筋
30mm和1.5d
25mm和d
垂直净距（层距） 25mm和d
注 1.当梁的下部钢筋配置多于二层时，两层以上钢筋水平方向的中距应比下面两层的 中距增大一倍；
2.d为钢筋的最大直径。
10
第三章 受弯构件正截面承载力计算
③梁的配筋密集区域，当受力钢筋单根配置导致混 凝土难以浇筑密实时，可采用两根或三根一起配置 的并筋形式。
值的1.5倍。 ④当有充分依据并采取一定的有效措施时，可适当减小混凝土
保护层的厚度。
表3-2 混凝土保护层厚度的最小厚度
环境类别
一 二a 二b 三a 三b
防止钢筋锈蚀；保证混凝土对受力筋的锚固。 2）定义
构件最外层钢筋（包括箍筋、分布筋等构造筋）的 外缘至混凝土表面的最小距离c。
14
第三章 受弯构件正截面承载力计算
3）规定
①c不应小于钢筋的公称直径d或并筋的等效直径de； ②设计使用年限为50年的混凝土结构，c还应符合表3-2的规定； ③设计使用年限为100年的混凝土结构，c不应小于表3-2中数
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第三章 受弯构件正截面承载力计算
（2）架立钢筋
1）作用
①形成钢筋骨架；
②承受混凝土收缩及温度变化产生的拉力。
2）要求
当梁上部无受压钢筋时，需配置2根；
当梁的跨度l0＜4m时，直径不宜小于8mm；
当l0＝4m～6m时，直径不应小于10mm；
当l0＞6m时，直径不宜小于12mm。
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第三章 受弯构件正截面承载力计算
纵向受力钢筋的最小间距
间距类型 钢筋类型 最小间距
水平净距
上部钢筋
下部钢筋
30mm和1.5d
25mm和d
垂直净距（层距） 25mm和d
注 1.当梁的下部钢筋配置多于二层时，两层以上钢筋水平方向的中距应比下面两层的 中距增大一倍；
2.d为钢筋的最大直径。
10
第三章 受弯构件正截面承载力计算
③梁的配筋密集区域，当受力钢筋单根配置导致混 凝土难以浇筑密实时，可采用两根或三根一起配置 的并筋形式。
值的1.5倍。 ④当有充分依据并采取一定的有效措施时，可适当减小混凝土
保护层的厚度。
表3-2 混凝土保护层厚度的最小厚度
环境类别
一 二a 二b 三a 三b
结构设计原理第3章 受弯构件正截面.
底板≥ 80mm
2.
梁的截面尺寸
为统一标准，便于施工，梁截面尺寸可按下
述建议选用：
①
现浇矩形截面梁：梁宽b常取120mm、 150mm、180mm、200mm、220mm、 250mm，其后按50mm一级增加（梁高 h≤800mm）或100mm一级增加（梁高 h>800mm）。矩形截面梁的高宽比h/b＝ 2.0～2.5。
⑤
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
试验概况
简支梁两点对称加 载，在忽略梁自重的 情况下，CD段为纯 弯段。为消除架立筋 对截面受弯性能的影 响，纯弯段不设架立 筋。荷载分级施加， 每级加载后，测读挠 度和混凝土应变值。
试验录像
试验梁跨中截面的荷载-挠度图
受弯构件正截面工作的三个工作阶段
①
④
保护层厚度：c≥d且满足附表1－8 《普通钢筋和预应力钢筋最小混凝土 保护层厚度》要求。
板的分布钢筋构造
2.
分布钢筋 在主筋上按一定间距设置的连接用的横向钢筋， 垂直于主筋，属于构造筋，数量由构造要求定。
①
作用：使主筋受力均匀；固定受力钢筋位置；分 担混凝土收缩和温度应力。
②
行车道板的分布钢筋：直径d≥8mm，间距 s≤200mm，截面积As≥0.1％bh。
1.
min max
max
min
max
min max
min
三种破坏特征梁的弯矩－挠度曲线
最大、最小配筋率
1.
2.
最大配筋率 max 钢筋屈服时的弯矩My等于梁的破坏弯矩Mu，即 My=Mu时，受拉钢筋屈服与受压区混凝土压碎同时发生， 这种梁的破坏称为“平衡破坏”或“界限破坏”，此时的 配筋率称为最大配筋率。（最大配筋率的计算公式将在3.3 提到） 最大配筋率为适筋梁与超筋梁破坏的界限。 最小配筋率 min 钢筋屈服时的弯矩My等于梁的开裂弯矩Mcr，即My=Mcr 时，混凝土一旦开裂，受拉钢筋立即屈服，此时的配筋率 称为最小配筋率。 最小配筋率为适筋梁与少筋梁破坏的界限。
2.
梁的截面尺寸
为统一标准，便于施工，梁截面尺寸可按下
述建议选用：
①
现浇矩形截面梁：梁宽b常取120mm、 150mm、180mm、200mm、220mm、 250mm，其后按50mm一级增加（梁高 h≤800mm）或100mm一级增加（梁高 h>800mm）。矩形截面梁的高宽比h/b＝ 2.0～2.5。
⑤
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
试验概况
简支梁两点对称加 载，在忽略梁自重的 情况下，CD段为纯 弯段。为消除架立筋 对截面受弯性能的影 响，纯弯段不设架立 筋。荷载分级施加， 每级加载后，测读挠 度和混凝土应变值。
试验录像
试验梁跨中截面的荷载-挠度图
受弯构件正截面工作的三个工作阶段
①
④
保护层厚度：c≥d且满足附表1－8 《普通钢筋和预应力钢筋最小混凝土 保护层厚度》要求。
板的分布钢筋构造
2.
分布钢筋 在主筋上按一定间距设置的连接用的横向钢筋， 垂直于主筋，属于构造筋，数量由构造要求定。
①
作用：使主筋受力均匀；固定受力钢筋位置；分 担混凝土收缩和温度应力。
②
行车道板的分布钢筋：直径d≥8mm，间距 s≤200mm，截面积As≥0.1％bh。
1.
min max
max
min
max
min max
min
三种破坏特征梁的弯矩－挠度曲线
最大、最小配筋率
1.
2.
最大配筋率 max 钢筋屈服时的弯矩My等于梁的破坏弯矩Mu，即 My=Mu时，受拉钢筋屈服与受压区混凝土压碎同时发生， 这种梁的破坏称为“平衡破坏”或“界限破坏”，此时的 配筋率称为最大配筋率。（最大配筋率的计算公式将在3.3 提到） 最大配筋率为适筋梁与超筋梁破坏的界限。 最小配筋率 min 钢筋屈服时的弯矩My等于梁的开裂弯矩Mcr，即My=Mcr 时，混凝土一旦开裂，受拉钢筋立即屈服，此时的配筋率 称为最小配筋率。 最小配筋率为适筋梁与少筋梁破坏的界限。
第3章受弯构件正截面详解
3.1 截面的形式和构造
（2）板
单向板 One-way Slab 悬臂板 Cantilever Slab 双向板 Two-way Slab 基础筏板 Raft Foundation Slab
两对边支撑的板应按单向板计算；四边支撑的板，当
长边与短边之比大于3，按单向板计算，否则按双向 板计算 混凝土板有两种。 现浇板：截面宽度大，可根据需要定，设计时可取单 位宽度（b=1000mm）进行计算。 预制板：宽度b=0.6～1.5m，可以做成矩形板和空心板
3.2 受弯构件正截面受弯性能
受力全过程的特点
M
Mu My
y
第Ⅰ阶段截面曲率或挠度增长速度 较慢，第Ⅱ阶段增长速度较前为快， 第Ⅲ阶段由于钢筋屈服，截面曲率 急剧增加 随着弯矩的增大，中和轴不断上移， 受压区高度逐渐缩小，混凝土压应 变增大，受拉钢筋的拉应变增大， 平均应变符合平截面假定。 第Ⅰ阶段钢筋应力增长速度较慢， 开裂前后钢筋应力发生突变，弯矩 达到屈服弯矩时钢筋屈服
3.3 受弯构件正截面承载力计算原理
3.3.3 受压区混凝土等效矩形应力图形
等效条件： 混凝土压应力合力大小不变； 混凝土压应力合力作用点位置不变。
3.3.3 等效矩形应力图系数
k1 f cbxc =1 f cbx x 2( xc yc ) 2(1 k2 ) xc
≤C50 C55 0.99 0.79 C60 0.98 0.78 C65 0.97 0.77 C70 0.96 0.76
2）板的钢筋
板分为周边支撑板（单向板、双向板)和悬臂板。 受力筋：HRB400、HRB500级 d=6、8、10、12mm 间距：70~200mm且≯250mm； ≯ 200mm(h≤150mm); ≯ 1.5h（ h＞150mm ） 分布钢筋： HRB335、HRB400级 d=6、8mm 间距： ≯ 250mm, 为构造筋，垂直于板内主筋，与 主筋焊接或绑扎在一起，形成钢筋骨架。 截面面积不 宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的 15%，配筋率不 宜小于0.15%
第3章受弯构件的正截面承载力计算
1）承载力计算基本资料：已知截面尺寸b 、h 、材料强度f c 、f t 、f y 、钢筋面积A s ，确定需用的计算参数α1、h 0、ξb 。
计算步骤：（1）验算bh A min s ρ≥，满足要求则进入下一步。
此处，%)/4520.0max(y t min f f ，=ρ （2）求受压区高度x ，由s y c 1A f bx f =α得到bf αA f x c 1s y =（3）验算受压区高度x ，此时x 可能出现如下两种情况： 若0b h ξx ≤，则转入（4）—①） 若0b h ξx >，则转入（4）—②） （4）确定受弯承载力M u①由)2(0c 1xh bx f M -≤α，求出受弯受弯承载力M u 。
②求受弯承载力M u 。
取0b h ξx =。
得到)5.01(b b 20c 1u ξξα-=bh f M2) 配筋计算基本资料：已知截面尺寸b 、h 、材料强度f c 、f t 、f y ，确定需用的计算参数α1、h 0、ξb ; 荷载效应M 。
计算步骤：(1) 求受压区高度x ，由)2(0c 1xh bx f M -≤α得到bf Mh h x c 12002--α= (2) 验算受压区高度0b h ξx <，如满足要求则进入下一步. (3) 求受拉钢筋面积A s ，由s y c 1A f bx f =α，得到yc 1s f bxf A α=(4) 验算bh A min s ρ≥，当bh A min s ρ<时取bh A min s ρ=此处%)/4520.0max(y t min f f ，=ρ1)承载力计算基本资料:已知截面尺寸b 、h 、材料强度f c 、f t 、f y 、f ’y 、钢筋面积A ’s 、A s ，确定需用的计算参数α1、h 0、ξb 。
计算步骤:(1)求受压区高度x ， 由'y s y c 1-s A f A f bx f ‘=α得b f αA f xc 1s y =(2)验算受压区高度x ，此时x 可能出现如下三种情况：若'2s a x <，则转入①； 若0'≤≤2h x a b s ξ，则转入②若0>h x b ξ，则转入③ (3)确定受弯承载力M u①'2s a x <，由)-('0s s y u a h A f M =求得受弯承载力M u②0'≤≤2h x a b s ξ，由)-()2-('0''01s s y c u a h A f x h bx f M +=α求得受弯承载力M u ③0>h x b ξ，求得受弯承载力M u ，取0h x b ξ=得)-()0.5-1('0''b 201s s y b c u a h A f bh f M +=ξξα2)配筋计算（1）已知M ，求A ’s 、A s基本资料:已知截面尺寸b 、h 、材料强度f c 、f t 、f y ，确定需用的计算参数α1、h 0、ξb ；荷载效应M 。
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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水工钢筋混凝土结构
第三章 受弯构件正截面承载力计算
1
学习指导
主要内容： 1 受弯构件的一般构造
2 3 4 5 6
受弯构件正截面的试验研究 正截面受弯承载力的计算原则 单筋矩形截面承载力计算 双筋矩形截面承载力计算 T形截面承载力计算
2
学习指导
学习重点：正截面受弯承载力计算原则，单筋、 双筋矩形截面和T形截面梁受弯承载力 的计算简图、计算公式和适用条件 及设计步骤 学习难点：相对受压区高度；公式的适用条件。 正截面承载力计算.
• (3) 弯起钢筋。一般由纵筋弯起而成。其作用，水平段承受弯 矩M引起的拉力，弯起段承受由弯矩M和剪力V共同产生的主拉应力。
• (4)架立筋。用来固定箍筋位置和形成钢筋骨架，还可承受因温 度变化和混凝土收缩而产生的应力。
图3—3粱的配筋
8
四、板内钢筋
板中配筋有纵向受力钢筋和分布钢筋，如图3-4。 •受力钢筋直径常用6、8、10、12㎜。
5
一、截面形状及尺寸
（二）板的截面形状及尺寸
常见板的截面有矩形实心板、空心板、槽形板等，如图 3—1。 在水工建筑中，板的厚度变化范围很大，薄的可为 1O0mm左右，厚的则可达几米。对于实心板的厚度一般不 宜小于lOOmm，但有些屋面板厚度也可为60mm。板的厚度 在 250mm 以下，以 10mm 为模数递增；板厚在 250mm 以上者 以50mm为模数递增。 一般厚度的板，板厚约为板跨的1／12～1／20。
第Ⅲ阶段末期Ⅲa状态是承载力 极限状态计算正截面受弯承载 力的依据。
13
二、正截面破坏特征
图3－6 梁正截面破坏情况
14
1、适筋梁
• 当梁所配的纵向受力钢筋比较合理，我们称之为 适筋梁。 ρmin≤ρ≤ρmax • 其破坏特征可以归纳为“受拉区钢筋首先屈服， 而后压区混凝土受压破坏” • 破坏特征：破坏始自受拉钢筋的屈服，而后压区 混凝土破坏。整个过程中裂缝开展较为平缓，构件 变形较大，破坏前具有明显的延性性质，属于“延 性破坏”。设计计算公式即依此破坏形式为模型。
12
第Ⅲ阶段：破坏阶段
钢筋由于达到了屈服，不能继续承受拉应力，变形急剧 增加，导致钢筋和砼之间的粘结力破坏，裂缝宽度不断增大 的同时继续向梁顶面延伸，造成中和轴不断上抬，受压区高 度减小，受压区边缘的砼压应变增大很多，应力图形出现下 降趋势。 当砼达到极限抗压强度的时候， 受压区内砼由于受到挤压出现水平 的裂缝，构件宣告破坏，此时称为 Ⅲa阶段，对应的截面弯矩称为极限 弯矩Mu。
•板中受力筋的最大间距可取为：
板厚 h≤200mm时：250mm
200mm＜h≤1500mm时：300㎜ h＞1500㎜时：0.2h及400mm •钢筋的标注方式：直径+间距，如φ 6@250。 •分布钢筋的直径多用6～8mm，每米板宽内不少于3根。
图3-4 板的配筋
9
§3-2 受弯构件正截面的试验研究
16
3、超筋梁
超筋梁：梁内钢筋数量过多。ρ＞ρmax
破坏特征：破坏始自受压区混凝土的破坏，此 时拉区的钢筋并未达到屈服强度。构件破坏前 由于拉区钢筋仍处于弹性阶段，裂缝和挠曲变 形发展很不明显，破坏时无明显预兆，表现出 “脆性破坏”的特征。由于超筋梁的破坏具有 脆性特征，同时对钢材也是一种浪费，因而设 计和实际工程中不允许采用。
15
2、少筋梁 少筋梁：梁内钢筋数量过少。ρ＜ρmin
破坏特征：破坏始自受拉区混凝土的开裂。构者被拉断。截面裂缝迅速开展到梁 顶端，构建一断为二。构件破坏前没有明显的预 兆，“一裂即坏”，属于典型的“脆性破坏”。 设计和实际工程中严禁出现此破坏形式。
17
三、配筋率ρ
通过试验，我们知 道受弯构件的破坏特征 和截面内的钢筋数量有 关，我们称之为配筋率， 用希腊字母ρ表示。 计算公式： As
构件抗裂弯矩的依据。
11
第Ⅱ阶段：裂缝开展阶段
该阶段为构件的正常工作阶段，进入带缝工作阶段。裂缝 首先从试件纯弯段内某一个最为薄弱的截面受拉边缘产生，而 后向中和轴延伸。同时受拉区的其它部位也会产生裂缝并向中 和轴延伸。
本阶段应变（平均应变）分 布基本符合平截面假定。当钢筋 应力达到屈服强度 fy 的瞬间，我 们称为Ⅱa阶段，此时截面弯矩称 为屈服弯矩My。 第Ⅱ阶段是计算构件正常使用 阶段变形和裂缝宽度的依据。
6
二、混凝土保护层
（a）单排
（b）双排
图3—2 梁内保护层及钢筋净距 注意：保护层厚度见附录四。选择钢筋直径、根数时要计算保护层和净距是否
足够。
7
三、梁内钢筋
• 1．梁中一般配置下列几种钢筋，如图3—3所示。
• (1) 纵向受力钢筋。承受由M在梁内引起的拉力，配置在梁的受 拉一侧。 • (2) 箍筋。承受粱的剪力，改善梁的受剪性能，抑制斜裂缝开 展，与纵筋形成骨架。
一、正截面工作的三个阶段
正常配筋的梁（钢筋不过多也不过少，称适筋梁）中，截面的受力工 作状态可以划分为三个阶段：
图3－5 梁正截面工作的三个阶段
10
第Ⅰ阶段：弹性阶段
这个阶段是荷载施加的初期，由于荷载不大， 混凝土处于弹性工作阶段，应力 — 应变成正比。 截面应力分布图形为三角形，符合平截面假定。 第Ⅰ阶段末期，受拉区的应 力图形由于塑性的发展，转变为 曲线形式。而压区的砼仍然处于 弹性阶段，应力图形为矩形。截 面弯矩达到开裂弯矩Mcr，进入开 裂临界状态。 第Ⅰ阶段末期Ⅰa状态是计算
3
§3-1
受弯构件的一般构造
图3—1 梁、板常见截面形式
4
一、截面形状及尺寸
（一）梁的截面形状及尺寸
常见梁的截面形式有矩形和T形截面，如图3－1。在装配 式构件中，为了减轻自重及增大截面惯性矩，也采用工字 形、箱形和槽形等截面。 截面尺寸时，通常应考虑以下规定：
（1）梁的高度h通常取梁的跨度l0的1／8～1／12，矩形截面粱的 宽度b按高宽比h／b＝2～3， T形截面粱的肋宽b按高宽比h／b＝ 2.5～4选择。 （2）截面尺寸还应满足模数要求：梁高h常取为300、350、 400、…、800㎜，以50㎜为模数递增；800mm以上取lOOmm为模数 递增。矩形梁粱宽及T形粱梁肋宽常取为120、150、180、200、 220、…、250，250mm以上以50mm为模数递增。
第三章 受弯构件正截面承载力计算
1
学习指导
主要内容： 1 受弯构件的一般构造
2 3 4 5 6
受弯构件正截面的试验研究 正截面受弯承载力的计算原则 单筋矩形截面承载力计算 双筋矩形截面承载力计算 T形截面承载力计算
2
学习指导
学习重点：正截面受弯承载力计算原则，单筋、 双筋矩形截面和T形截面梁受弯承载力 的计算简图、计算公式和适用条件 及设计步骤 学习难点：相对受压区高度；公式的适用条件。 正截面承载力计算.
• (3) 弯起钢筋。一般由纵筋弯起而成。其作用，水平段承受弯 矩M引起的拉力，弯起段承受由弯矩M和剪力V共同产生的主拉应力。
• (4)架立筋。用来固定箍筋位置和形成钢筋骨架，还可承受因温 度变化和混凝土收缩而产生的应力。
图3—3粱的配筋
8
四、板内钢筋
板中配筋有纵向受力钢筋和分布钢筋，如图3-4。 •受力钢筋直径常用6、8、10、12㎜。
5
一、截面形状及尺寸
（二）板的截面形状及尺寸
常见板的截面有矩形实心板、空心板、槽形板等，如图 3—1。 在水工建筑中，板的厚度变化范围很大，薄的可为 1O0mm左右，厚的则可达几米。对于实心板的厚度一般不 宜小于lOOmm，但有些屋面板厚度也可为60mm。板的厚度 在 250mm 以下，以 10mm 为模数递增；板厚在 250mm 以上者 以50mm为模数递增。 一般厚度的板，板厚约为板跨的1／12～1／20。
第Ⅲ阶段末期Ⅲa状态是承载力 极限状态计算正截面受弯承载 力的依据。
13
二、正截面破坏特征
图3－6 梁正截面破坏情况
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1、适筋梁
• 当梁所配的纵向受力钢筋比较合理，我们称之为 适筋梁。 ρmin≤ρ≤ρmax • 其破坏特征可以归纳为“受拉区钢筋首先屈服， 而后压区混凝土受压破坏” • 破坏特征：破坏始自受拉钢筋的屈服，而后压区 混凝土破坏。整个过程中裂缝开展较为平缓，构件 变形较大，破坏前具有明显的延性性质，属于“延 性破坏”。设计计算公式即依此破坏形式为模型。
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第Ⅲ阶段：破坏阶段
钢筋由于达到了屈服，不能继续承受拉应力，变形急剧 增加，导致钢筋和砼之间的粘结力破坏，裂缝宽度不断增大 的同时继续向梁顶面延伸，造成中和轴不断上抬，受压区高 度减小，受压区边缘的砼压应变增大很多，应力图形出现下 降趋势。 当砼达到极限抗压强度的时候， 受压区内砼由于受到挤压出现水平 的裂缝，构件宣告破坏，此时称为 Ⅲa阶段，对应的截面弯矩称为极限 弯矩Mu。
•板中受力筋的最大间距可取为：
板厚 h≤200mm时：250mm
200mm＜h≤1500mm时：300㎜ h＞1500㎜时：0.2h及400mm •钢筋的标注方式：直径+间距，如φ 6@250。 •分布钢筋的直径多用6～8mm，每米板宽内不少于3根。
图3-4 板的配筋
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§3-2 受弯构件正截面的试验研究
16
3、超筋梁
超筋梁：梁内钢筋数量过多。ρ＞ρmax
破坏特征：破坏始自受压区混凝土的破坏，此 时拉区的钢筋并未达到屈服强度。构件破坏前 由于拉区钢筋仍处于弹性阶段，裂缝和挠曲变 形发展很不明显，破坏时无明显预兆，表现出 “脆性破坏”的特征。由于超筋梁的破坏具有 脆性特征，同时对钢材也是一种浪费，因而设 计和实际工程中不允许采用。
15
2、少筋梁 少筋梁：梁内钢筋数量过少。ρ＜ρmin
破坏特征：破坏始自受拉区混凝土的开裂。构者被拉断。截面裂缝迅速开展到梁 顶端，构建一断为二。构件破坏前没有明显的预 兆，“一裂即坏”，属于典型的“脆性破坏”。 设计和实际工程中严禁出现此破坏形式。
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三、配筋率ρ
通过试验，我们知 道受弯构件的破坏特征 和截面内的钢筋数量有 关，我们称之为配筋率， 用希腊字母ρ表示。 计算公式： As
构件抗裂弯矩的依据。
11
第Ⅱ阶段：裂缝开展阶段
该阶段为构件的正常工作阶段，进入带缝工作阶段。裂缝 首先从试件纯弯段内某一个最为薄弱的截面受拉边缘产生，而 后向中和轴延伸。同时受拉区的其它部位也会产生裂缝并向中 和轴延伸。
本阶段应变（平均应变）分 布基本符合平截面假定。当钢筋 应力达到屈服强度 fy 的瞬间，我 们称为Ⅱa阶段，此时截面弯矩称 为屈服弯矩My。 第Ⅱ阶段是计算构件正常使用 阶段变形和裂缝宽度的依据。
6
二、混凝土保护层
（a）单排
（b）双排
图3—2 梁内保护层及钢筋净距 注意：保护层厚度见附录四。选择钢筋直径、根数时要计算保护层和净距是否
足够。
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三、梁内钢筋
• 1．梁中一般配置下列几种钢筋，如图3—3所示。
• (1) 纵向受力钢筋。承受由M在梁内引起的拉力，配置在梁的受 拉一侧。 • (2) 箍筋。承受粱的剪力，改善梁的受剪性能，抑制斜裂缝开 展，与纵筋形成骨架。
一、正截面工作的三个阶段
正常配筋的梁（钢筋不过多也不过少，称适筋梁）中，截面的受力工 作状态可以划分为三个阶段：
图3－5 梁正截面工作的三个阶段
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第Ⅰ阶段：弹性阶段
这个阶段是荷载施加的初期，由于荷载不大， 混凝土处于弹性工作阶段，应力 — 应变成正比。 截面应力分布图形为三角形，符合平截面假定。 第Ⅰ阶段末期，受拉区的应 力图形由于塑性的发展，转变为 曲线形式。而压区的砼仍然处于 弹性阶段，应力图形为矩形。截 面弯矩达到开裂弯矩Mcr，进入开 裂临界状态。 第Ⅰ阶段末期Ⅰa状态是计算
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§3-1
受弯构件的一般构造
图3—1 梁、板常见截面形式
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一、截面形状及尺寸
（一）梁的截面形状及尺寸
常见梁的截面形式有矩形和T形截面，如图3－1。在装配 式构件中，为了减轻自重及增大截面惯性矩，也采用工字 形、箱形和槽形等截面。 截面尺寸时，通常应考虑以下规定：
（1）梁的高度h通常取梁的跨度l0的1／8～1／12，矩形截面粱的 宽度b按高宽比h／b＝2～3， T形截面粱的肋宽b按高宽比h／b＝ 2.5～4选择。 （2）截面尺寸还应满足模数要求：梁高h常取为300、350、 400、…、800㎜，以50㎜为模数递增；800mm以上取lOOmm为模数 递增。矩形梁粱宽及T形粱梁肋宽常取为120、150、180、200、 220、…、250，250mm以上以50mm为模数递增。