钢筋混凝土梁的正截面承载力计算PPT课件
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筋的合力点至截面受压边缘的竖向距离。
c c25mm
d
c
c
h h0
b
图1-2(b） 梁截面内纵向钢筋布置及截面有效高度h0
混凝土保护层厚度：从最外层钢筋（包括箍筋、构 造筋、分布筋等）的外表面到截面边缘的垂直距离。
混凝土保护层有三个作用： 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。
bh0
思考题： 1、 钢筋混凝土构件中箍筋的主要作用有哪些？ 2、规范对钢筋混凝土梁纵向钢筋的净间距有具体要 求，对于梁上部钢筋和下部钢筋最小净间距分别为多 少？为什么要控制钢筋最小净间距？ 3、混凝土保护层厚度是指哪个距离？有哪三个作用？ 4、适筋梁的受弯全过程经历了哪几个阶段？各阶段 的主要特点是什么？与计算或验算有何关系？ 5、正截面受弯的三种破坏形态有哪些？ 6、什么是界限配筋率？
凝土在钢筋屈服前即达到极限
压应变被压碎而破坏。破坏时
钢筋的应力还未达到屈服强度，
因而裂缝宽度均较小，且形不
成一根开展宽度较大的主裂缝，
梁的挠度也较小。
图2-8 梁跨中截面弯矩值与跨中截面
曲率的关系示意图
超筋破坏的总体特征：脆性破坏
பைடு நூலகம்
（3）少筋破坏 破坏特征：梁破坏时，裂缝往往集中出现一条，
不但开展宽度大，而且沿梁高延伸较高。一旦出现裂缝， 钢筋的应力就会迅速增大并超过屈服强度而进入强化阶段， 甚至被拉断。
（3）第III阶段：钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段
图2-4 适筋梁工作的第Ⅲ阶段混凝土应变、应力分布图
（3）第III阶段：钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段
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)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 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，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。 阶段Ⅲa可作为正截面受弯承载力计算的依据。
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)受拉区边缘纤维的拉应变值到达混凝土的极限拉应变时，在最薄弱的某 截面受拉区出现第一条裂缝； 4)弯矩与截面曲率基本上是直线关系。
Ⅰa阶段可作为受弯构件抗裂度的计算依据。
（2）第Ⅱ阶段：混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段
适筋梁从加载到破坏的几个受力阶段
阶段Ia —— 抗裂计算依据； 阶段II ——变形、裂缝宽度计算依据； 阶段IIIa——承载力计算依据。
图2-5 混凝土应变沿截面高度的变化
图2-6 钢筋应力实测结果
图2-7 梁跨中截面弯矩实验值与跨中 截面曲率的关系曲线
2、 正截面受弯的三种破坏形态
当ρ＜ρmin·h/h0时发生少 筋破坏，少筋梁破坏时的极 限弯矩M0u小于开裂弯矩M0cr
少筋破坏的总体特征：脆性破坏 图2-8 梁跨中截面弯矩值与跨中截面
曲率的关系示意图
3、 界限破坏及界限配筋率
界限配筋率ρb：钢筋应力到达屈服强度的同时受压区边缘纤维应变 也恰好到达混凝土受弯时的极限压应变值。 这种破坏形态称为“界限破坏”，即适筋梁与超筋梁的界限。
图3-8 梁的三种破坏形态 （a）适筋破坏；（b）超筋破坏；
（c）少筋破坏
（1）适筋破坏
其特点是纵向受拉钢筋 先屈服，受压区边缘混凝土随后 压碎时，截面才破坏，属延性破 坏类型。
适筋梁的破坏特点是破 坏始自受拉区钢筋的屈服。
图2-8 梁跨中截面弯矩值与跨中截面 曲率的关系示意图
（2）超筋破坏
破坏特征：受压区混
二层梁设计弯矩包络图如下所示。
图A 二层梁设计弯矩包络图
工作任务： 根据PKPM建模计算得到的二层梁设计剪力包络图，
计算配置二层框架梁的支座截面、跨中截面的箍筋。 二层梁设计剪力包络图如下所示。
图B 二层梁设计剪力包络图
一、 梁的构造
图1-1 梁钢筋骨架
梁内纵向受力筋宜用HRB400和HRB500，常用直径： d 12 ~ 25mm
界限破坏也属于延性破坏类型，所以界限配筋的梁也属于 适筋梁的范围。
结论：适筋梁的材料强度能得到充分发挥，安 全经济，是正截面承载力计算的依据，而少筋梁、 超筋梁都应避免。 适筋梁、超筋梁、少筋梁的界限依据：以配筋 率为界限，超过最大配筋率为超筋梁，低于最小配 筋率为少筋梁。
配筋率： As
梁内箍筋宜用HRB335和HRB400，常用直径为6、8、10mm
图3-2 梁内钢筋示意图
(a)
(b)
(c)
图3-3 梁中部钢筋
净距30mm 1.5钢筋直径d
h h0
净距25mm
b
净距25mm
钢筋直径d
钢筋直径d
图1-2(a） 梁截面内纵向钢筋布置及截面有效高度h0
梁截面有效高度ho：正截面上所有下部纵向受拉钢
二、受弯构件正截面的受弯性能
1 适筋梁正截面受弯的三个受力阶段
试验 梁
荷载分 配梁 P
外加荷 载
应变 计
位移
L/3
L/3 计
L
数据采集 系统
h0 h
As b
As
bh0
图2-1 适筋梁正截面受弯承载力试验装置
（1）第Ⅰ阶段：混凝土开裂前的未裂阶段
图2-2 适筋梁工作的第Ⅰ阶段混凝土应变、应力分布图
图2-3 适筋梁工作的第Ⅱ阶段混凝土应变、应力分布图 1)在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土退出工作，拉力主要由 纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服； 2)受压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有 上升段的曲线； 3)弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快。 阶段Ⅱ相当于梁正常使用时的受力状态，可作为正常使用阶段 验算变形和裂缝开展宽度的依据。
项目3 钢筋混凝土梁的设计与施工
项目3 钢筋混凝土梁的设计与施 工
教学目标： 任务1 掌握矩形截面梁、T形截面梁的承载力计算 任务2 绘制梁平法结构施工图 任务3 框架梁的翻样与计算
任务1 矩形截面梁、T形截面梁的承载力计 算
工作任务： 根据PKPM建模计算得到的二层梁设计弯矩包络图，
计算配置二层框架梁的支座截面、跨中截面的纵向受力钢筋 。
c c25mm
d
c
c
h h0
b
图1-2(b） 梁截面内纵向钢筋布置及截面有效高度h0
混凝土保护层厚度：从最外层钢筋（包括箍筋、构 造筋、分布筋等）的外表面到截面边缘的垂直距离。
混凝土保护层有三个作用： 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。
bh0
思考题： 1、 钢筋混凝土构件中箍筋的主要作用有哪些？ 2、规范对钢筋混凝土梁纵向钢筋的净间距有具体要 求，对于梁上部钢筋和下部钢筋最小净间距分别为多 少？为什么要控制钢筋最小净间距？ 3、混凝土保护层厚度是指哪个距离？有哪三个作用？ 4、适筋梁的受弯全过程经历了哪几个阶段？各阶段 的主要特点是什么？与计算或验算有何关系？ 5、正截面受弯的三种破坏形态有哪些？ 6、什么是界限配筋率？
凝土在钢筋屈服前即达到极限
压应变被压碎而破坏。破坏时
钢筋的应力还未达到屈服强度，
因而裂缝宽度均较小，且形不
成一根开展宽度较大的主裂缝，
梁的挠度也较小。
图2-8 梁跨中截面弯矩值与跨中截面
曲率的关系示意图
超筋破坏的总体特征：脆性破坏
பைடு நூலகம்
（3）少筋破坏 破坏特征：梁破坏时，裂缝往往集中出现一条，
不但开展宽度大，而且沿梁高延伸较高。一旦出现裂缝， 钢筋的应力就会迅速增大并超过屈服强度而进入强化阶段， 甚至被拉断。
（3）第III阶段：钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段
图2-4 适筋梁工作的第Ⅲ阶段混凝土应变、应力分布图
（3）第III阶段：钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段
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)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 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，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。 阶段Ⅲa可作为正截面受弯承载力计算的依据。
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)受拉区边缘纤维的拉应变值到达混凝土的极限拉应变时，在最薄弱的某 截面受拉区出现第一条裂缝； 4)弯矩与截面曲率基本上是直线关系。
Ⅰa阶段可作为受弯构件抗裂度的计算依据。
（2）第Ⅱ阶段：混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段
适筋梁从加载到破坏的几个受力阶段
阶段Ia —— 抗裂计算依据； 阶段II ——变形、裂缝宽度计算依据； 阶段IIIa——承载力计算依据。
图2-5 混凝土应变沿截面高度的变化
图2-6 钢筋应力实测结果
图2-7 梁跨中截面弯矩实验值与跨中 截面曲率的关系曲线
2、 正截面受弯的三种破坏形态
当ρ＜ρmin·h/h0时发生少 筋破坏，少筋梁破坏时的极 限弯矩M0u小于开裂弯矩M0cr
少筋破坏的总体特征：脆性破坏 图2-8 梁跨中截面弯矩值与跨中截面
曲率的关系示意图
3、 界限破坏及界限配筋率
界限配筋率ρb：钢筋应力到达屈服强度的同时受压区边缘纤维应变 也恰好到达混凝土受弯时的极限压应变值。 这种破坏形态称为“界限破坏”，即适筋梁与超筋梁的界限。
图3-8 梁的三种破坏形态 （a）适筋破坏；（b）超筋破坏；
（c）少筋破坏
（1）适筋破坏
其特点是纵向受拉钢筋 先屈服，受压区边缘混凝土随后 压碎时，截面才破坏，属延性破 坏类型。
适筋梁的破坏特点是破 坏始自受拉区钢筋的屈服。
图2-8 梁跨中截面弯矩值与跨中截面 曲率的关系示意图
（2）超筋破坏
破坏特征：受压区混
二层梁设计弯矩包络图如下所示。
图A 二层梁设计弯矩包络图
工作任务： 根据PKPM建模计算得到的二层梁设计剪力包络图，
计算配置二层框架梁的支座截面、跨中截面的箍筋。 二层梁设计剪力包络图如下所示。
图B 二层梁设计剪力包络图
一、 梁的构造
图1-1 梁钢筋骨架
梁内纵向受力筋宜用HRB400和HRB500，常用直径： d 12 ~ 25mm
界限破坏也属于延性破坏类型，所以界限配筋的梁也属于 适筋梁的范围。
结论：适筋梁的材料强度能得到充分发挥，安 全经济，是正截面承载力计算的依据，而少筋梁、 超筋梁都应避免。 适筋梁、超筋梁、少筋梁的界限依据：以配筋 率为界限，超过最大配筋率为超筋梁，低于最小配 筋率为少筋梁。
配筋率： As
梁内箍筋宜用HRB335和HRB400，常用直径为6、8、10mm
图3-2 梁内钢筋示意图
(a)
(b)
(c)
图3-3 梁中部钢筋
净距30mm 1.5钢筋直径d
h h0
净距25mm
b
净距25mm
钢筋直径d
钢筋直径d
图1-2(a） 梁截面内纵向钢筋布置及截面有效高度h0
梁截面有效高度ho：正截面上所有下部纵向受拉钢
二、受弯构件正截面的受弯性能
1 适筋梁正截面受弯的三个受力阶段
试验 梁
荷载分 配梁 P
外加荷 载
应变 计
位移
L/3
L/3 计
L
数据采集 系统
h0 h
As b
As
bh0
图2-1 适筋梁正截面受弯承载力试验装置
（1）第Ⅰ阶段：混凝土开裂前的未裂阶段
图2-2 适筋梁工作的第Ⅰ阶段混凝土应变、应力分布图
图2-3 适筋梁工作的第Ⅱ阶段混凝土应变、应力分布图 1)在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土退出工作，拉力主要由 纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服； 2)受压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有 上升段的曲线； 3)弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快。 阶段Ⅱ相当于梁正常使用时的受力状态，可作为正常使用阶段 验算变形和裂缝开展宽度的依据。
项目3 钢筋混凝土梁的设计与施工
项目3 钢筋混凝土梁的设计与施 工
教学目标： 任务1 掌握矩形截面梁、T形截面梁的承载力计算 任务2 绘制梁平法结构施工图 任务3 框架梁的翻样与计算
任务1 矩形截面梁、T形截面梁的承载力计 算
工作任务： 根据PKPM建模计算得到的二层梁设计弯矩包络图，
计算配置二层框架梁的支座截面、跨中截面的纵向受力钢筋 。