第5章 受弯构件斜截面承载力
5-受弯构件斜截面承载力
5.1 概述 在受弯构件的剪弯区段，在M、V作用下，有 可能发生斜截面破坏。 斜截面破坏： 斜截面受剪破坏——通过抗剪计算来满足受剪 承载力要求； 斜截面受弯破坏——通过满足构造要求来保证 受弯承载力要求。
5.1.1 斜截面开裂前的应力分析
My0 I0
tp
， 当λ＜l.5时，取λ = 1.5，当λ＞3
时，取λ=3 。α 为集中荷载作用点到支座或节点边 缘的距离。 独立梁是指不与楼板整体浇筑的梁。
• （3）厚板类受弯构件斜截面受剪承载力应 按下列公式计算：
Vc 0.7 h f t bh0
800 1 / 4 h ( ) h0
一般板类受弯构件主要指受均布荷载作用下的 单向板和双向板需要按单向板计算的构件。
5.2 无腹筋梁的斜截面受剪性能
• 5.2.1 斜裂缝的类型 • （1）弯剪斜裂缝 特点：裂缝下宽上窄 • （2）腹剪斜裂缝
特点：裂缝中间 宽两头窄
5.2.2 剪跨比λ的定义
• 广义剪跨比：
M Vh0
• 集中荷载下的简支梁， 计算剪跨比为：
a h0
M1 V A a1 a1 1 V A h0 V A h0 h0
◆ 临界斜裂缝上部及受压区混凝土相当于受压弦杆(compression
chord)
◆ 纵筋相当于下弦拉杆(tension chord)
第五章 受弯构件斜截面受剪承载力
5.3 有腹筋梁的受剪性能
◆ 箍筋将齿Leabharlann 体混凝土传来的荷载悬吊到受压弦杆，增加了混
凝土传递受压的作用
◆ 斜裂缝间的骨料咬合作用，还将一部分荷载传递到支座（拱
第五章 受弯构件斜截面受剪承载力
《混凝土结构设计原理》第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力
斜拉破坏则是由于梁内配置的腹筋数量过少而引起的，因 此用配置一定数量的箍筋和保证必要的箍筋间距来防止这种破 坏的发生；
对于常见的剪压破坏，通过受剪承载力计算给予保证。
《混凝土结构设计规范》的受剪承载力计算公式就是依据剪 压破坏特征建立的。
5.3.1 计算原则
采用半理论半经验方法建立受剪承载力计算公式
F
5.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能
梁沿斜截面破坏的主要形态
剪压破坏的特点
弯剪段下边缘先出现初始垂直 裂缝；
F
随着荷载的增加，这些初始垂直 裂缝将大体上沿着主压应力轨迹 向集中荷载作用点延伸；
临界斜裂缝
在几条斜裂缝中会形成一条主要的斜裂缝，这一斜裂缝被称为临界 斜裂缝; 最后，与临界斜裂缝相交的箍筋应力达到屈服强度，斜裂缝宽度增 大，导致剩余截面减小，剪压区混凝土在剪压复合应力作用下达到混 凝土复合受力强度而破坏，梁丧失受剪承载力。
斜裂缝的形成
矩形截面梁
P
P
弯剪斜裂缝
垂直裂缝
P
Ｉ字形截面梁
P
主拉应力超过混 凝土的抗拉强度时， 将出现斜裂缝。 弯剪区段截面下 边缘的主拉应力仍为 水平，在这些区段一 般先出现垂直裂缝， 随着荷载的增大，垂 直裂缝将斜向发展， 形成弯剪斜裂缝。
腹剪斜裂缝
由于腹板很薄，且该处剪应力较大，故斜裂缝首 先在梁腹部中和轴附近出现，随后向梁底和梁顶斜 向发展，这种斜裂缝称为腹剪斜裂缝。
ＶC
斜截面的受剪承载力的组成
s Ｖa
Vd
DC
Vu = Vc + Vsv + Vsb + Vd + Va
斜截面承载力计算
随P 裂缝数 ,W Va , 沿纵筋的混凝土保护层 也可能被撕裂,Vd ,其中一条斜裂缝发展为主要斜裂 缝----临界斜裂缝.无腹筋梁此时如同拱结构,纵筋成 拱的拉杆.
常见的破坏:临界斜裂缝的发展导致混凝土剪压区高 度的不断减小,最后在切应力和压应力的共同作用下, 剪压区混凝土被压碎(拱顶破坏),梁发生破坏.
的受剪承载力来防止由于配箍率而过高产生斜压破坏 ◆ 受剪截面应符合下列截面限制条件
h 当
w
4 时，
V 0.25 f bh
c c
b hw 6 时， V 0.20 c f c bh0 当 b hw < < 6 时，按直线内插法取用。 当4 b
0
上式表明梁的斜截面受剪 承载力的上限,相当于限制 了梁所必须具有的最小截 面尺寸,在只配有箍筋下也 限制了最大配筋率.如不满 足 ?
h 当
w
4 时，
V 0.25 f bh
c c
b hw 6 时， V 0.20 c f c bh0 当 b hw < < 6 时，按直线内插法取用。 当4 b
0
c为高强混凝土的强度折减系 数，当fcu,k ≤50N/mm2时，c =1.0，当fcu,k =80N/mm2时c
表 5-3 梁中箍筋最小直径(mm) 梁高 h(mm) h≤800 h >800 箍筋直径 6 8
5.2 受弯构件斜截面设计方法
第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
2、截面限制条件 上限值---最小截面尺寸和最大配筋率 ◆ 当配箍率超过一定值后，则在箍筋屈服前，斜压杆混凝土已 压坏，故可取斜压破坏作为受剪承载力的上限。 ◆ 斜压破坏取决于混凝土的抗压强度和截面尺寸。
第五章受弯构件斜截面承载力问答题参考答案
第五章受弯构件斜截面承载力问答题参考答案1．斜截面破坏形态有几类？分别采用什么方法加以控制？答：（1）斜截面破坏形态有三类：斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏（2）斜压破坏通过限制最小截面尺寸来控制；剪压破坏通过抗剪承载力计算来控制；斜拉破坏通过限制最小配箍率来控制；2．分析斜截面的受力和受力特点？答：（1）斜截面的受力分析：斜截面的外部剪力基本上由混凝土剪压区承担的剪力、纵向钢筋的销栓力、骨料咬合力以及腹筋抵抗的剪力来组成。
（2）受力特点：斜裂缝出现后，引起了截面的应力重分布。
3．简述无腹筋梁和有腹筋梁斜截面的破坏形态。
答：斜截面破坏形态有三类：斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏；影响破坏形态的主要因素无腹筋梁是剪跨比，而有腹筋梁除了剪跨比的影响，还有配置腹筋数量的多少。
4．简述无腹筋梁和有腹筋梁的抗剪性能答：无腹筋梁的抗剪性能主要有混凝土剪压区承担的剪力、纵向钢筋的销栓力、骨料咬合力以及腹筋抵抗的剪力来组成。
而有腹筋梁的抗剪性能主要与腹筋的配置量的多少有关系。
5．影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？答：（1）剪跨比的影响，随着剪跨比的增加，抗剪承载力逐渐降低；（2）混凝土的抗压强度的影响，当剪跨比一定时，随着混凝土强度的提高，抗剪承载力增加；（3）纵筋配筋率的影响，随着纵筋配筋率的增加，抗剪承载力略有增加；（4）箍筋的配箍率及箍筋强度的影响，随着箍筋的配箍率及箍筋强度的增加，抗剪承载力增加；（5）斜裂缝的骨料咬合力和钢筋的销栓作用；（6）加载方式的影响；（7）截面尺寸和形状的影响；6．斜截面抗剪承载力为什么要规定上、下限？答：斜截面抗剪承载力基本公式的建立是以剪压破坏为依据的，所以规定上、下限来避免斜压破坏和斜拉破坏。
7．什么叫材料抵抗弯矩图？什么叫荷载效应图？两者之间的关系如何？答：（1）按照纵向钢筋所画出的反映梁正截面的抵抗弯矩图，称为材料抵抗弯矩图；（2）由荷载对梁的各个正截面所产生的弯矩设计值所绘制的图形，称为荷载效应图；（3）材料抵抗弯矩图只有包住荷载效应图才能保证梁正截面抗弯的承载力；8．如何理解《混凝土结构设计规范》规定弯起点与钢筋充分利用点之间的关系？答：《混凝土结构设计规范》规定弯起点与钢筋充分利用点之间的05.0h 的关系，主要是考虑斜截面抗弯承载力的要求。
第5章 受弯构件的斜截面承载力
第5章 受弯构件的斜截面承载力5．1概述上一章讲了钢筋混凝土受弯构件在主要承受弯矩的区段内，会产生垂直裂缝，如果正截面受弯承载力不够，将沿垂直裂缝发生正截面受弯破坏。
钢筋混凝土受弯构件在弯矩和剪力共同作用下，当正截面受弯承载力得到保证时，则有能产生斜截面破坏。
斜截面破坏包括斜截面受剪破坏和斜截面受弯破坏两方面。
因此为了保证受弯构件的承载力，除了进行正截面受弯承载力计算外，还必须进行斜截面受剪承载力计算，同时斜截面受弯承载力则是通过对纵向钢筋和箍筋的构造要求来满足的。
钢筋混凝土受弯构件在出现裂缝前的应力状态，由于它是两种不同材料组成的非均质体，因而材料力学公式不能完全适用。
但是当作用的荷载较小，构件内的应力也较小，其拉应力还未超过混凝土的抗拉极限强度、亦即处于裂缝出现以前的I a 阶段状态时，则构件与均质弹性体相似，应力-应变基本成线性关系，此时其应力可近似按一般材料力学公式来进行分析。
在计算时可将纵向钢筋截面按其重心处钢筋的拉应变取与同一高度处混凝土纤维拉应变相等的原则，由虎克定律换算成等效的混凝土截面，得出一个换算截面，则截面上任意一点的正应力和剪应力分别按下式计算，其应力分布见图5-1。
图5-1 钢筋混凝土简支梁开裂前的应力状态（a ）开裂前的主应力轨迹线；（b ）换算截面；（c ）正应力σ图；（d ）剪应力τ图正应力 0I My =σ （5-1） 剪应力 0bI VS =τ （5-2） 式中 I 0——换算截面惯性矩。
由于受弯构件纵向钢筋的配筋率一般不超过2%，所以按换算截面面积计算所得的正应力和剪应力值与按素混凝土的截面计算所得的应力值相差不大。
根据材料力学原理，受弯构件正截面上任意一点在正应力σ和剪应力τ共同作用下，在该点所产生的主应力，可按下式计算主拉应力 2242τσσσ++=tp （5-3）主压应力 2242τσσσcp +-= （5-4） 主应力的作用方向与构件纵向轴线的夹角α可由下式求得：στα22-=tg （5-5）在中和轴附近，正应力很小，剪应力大，主拉应力方向大致为45°。
第五章受弯构件斜截面承载力的计算
第五章受弯构件斜截面承载力的计算内容的分析和总结钢筋混凝土受弯构件有可能在弯矩W和剪力V共同作用的区段内，发生沿着与梁轴线成斜交的斜裂缝截面的受剪破坏或受弯破坏。
因此，受弯构件除了要保证正截面受弯承载力以外，还应保证斜截面的受剪和受弯承载力。
在工程设计中，斜截面受剪承载一般是由计算和构造来满足，斜截面受弯承载力则主要通过对纵向钢筋的弯起、锚固、截断以及箍筋的间距等构造要求来满足的。
学习的目的和要求1.了解斜裂缝的出现及其类别。
2.明确剪跨比的概念。
3.观解斜截面受剪破坏的三种主要形态。
4.了解钢筋混凝土简支梁受剪破坏的机理。
5.了解影响斜截面受剪承载力的主要因素。
6.熟练掌握斜截面受剪承载力的计算方法及适用条件的验算。
7.掌握正截面受弯承载力图的绘削方法，熟悉纵向钢筋的弯起、锚固、截断及箍筋间距的主要构造要求，并能在设计中加以应用。
§5-1 受弯构件斜截面承载力的一般概念一、受弯构件斜截面破坏及腹筋布置1．梁受力特点CD段：纯弯段正截面受弯破坏，配纵向钢筋受剪破坏：配腹筋（箍筋和弯筋）AC段：弯剪段斜截面受弯破坏：构造处理图5-1 无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态2．腹筋的布置·将梁中箍筋斜放与斜裂缝正交时受力状态最佳。
但施工难实现；难以适应由于异号弯矩、剪力导致斜裂缝的改变方向。
·在支座附近弯矩较小之处可采用弯起部分纵筋以抵抗部分剪力。
3．关于腹筋布置的规定⑴梁高h<150mm 的梁可以不设置箍筋。
⑵h=150~300mm 时，可仅在梁端各1/4跨度范围内配置箍筋。
当构件中部1/2跨度范围内有集中荷载时，应沿全长布置箍筋。
⑶h>300mm 时，全跨布置箍筋。
二、钢筋混凝土梁开裂前的应力状态1．应力计算方法：接近弹性工作状态，可根据材力公式计算梁中应力。
钢筋按应变相等、合力大小及作用点不变的原则换算成等效混凝土面积αE A s ，把钢筋混凝土的截面变成混凝土单一材料的换算截面，其几何特征值A 0、I 0、S 0、y 0。
第五章 受弯构件斜截面承载力计算
实验表明，当荷载较小， 裂缝未出现时，可将钢筋混 凝土梁视为均质弹性材料的 梁，其受力特点可用材料力 学的方法分析。随着荷载的 增加，梁在支座附近出现斜 裂缝。取CB为隔离体。
图5-3 隔离体受力
与剪力V平衡的力有：AB面上的混凝土切应力合力Vc；由于开裂面BC 两侧凹凸不平产生的骨料咬合力Va的竖向分力;穿过斜裂缝的纵向钢筋 在斜裂缝相交处的销栓力Vd。
图5-12 斜截面受剪承载力计算位置
①支座边缘处截面。
该截面承受的剪力最大。在计算简图中跨度取至支座中心。但支座和 构件连在一起，可以共同承受剪力，所以受剪控制截面是支座边缘截 面。计算该截面剪力设计值时，跨度取净跨。用支座边缘的剪力设计 值确定第一排弯起钢筋和1-1截面的箍筋。
②受拉区弯起钢筋弯起点处截面。（2-2截面和3-3截面）
（2）截面尺寸要求：
为防止斜压破坏，截面尺寸应满足：
当
hw
b£
4 时， V ?
1 (10 60
l0 h)bc fcbh0
当 hw b ³ 6 时， V ? 1 (7 60
l0 h)bc fcbh0
当 4< hw b < 6 时，按线性内插法取用。
2、构造要求：
（1） 截面宽度： ≥140mm； 当l0/h≥1时，h/b≤25； 当l0/h＜1时，l0/b≤25。
（2） 混凝土强度： ≥C20 （3）纵向受力钢筋：
图5-25 单跨深梁的钢筋配置
图5-26 连续深梁的钢筋配置
下部纵筋宜均匀布置在梁的下部0.2h范围内，连续深梁中间 支座上纵筋按下图分配：
图 5-27 不同跨高比时连续深梁中间支座上部纵向受拉钢筋在不同高度范围内的分配比例
（4）深梁宜配双排钢筋网，水平和竖向分布钢筋的直径均不应 小于8mm，间距不应大于200mm，且应满足最小配筋百 分率的要求； 当集中荷载作用于连续深梁上部1/4高度范围内，且 l0/h＞ 1.5时，竖向分布筋最小配筋百分率应增加0.05。
混凝土结构设计原理-05章-受弯构件的斜截面承载力
第5章 受弯构件的斜截面承载力
主要内容
● ● ● ●
重点
斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态 简支梁斜截面受剪机理 斜截面受剪承载力计算公式及设计计算 保证斜截面受剪承载力的构造措施
● 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态 ● 简支梁斜截面受剪机理 ● 斜截面受剪承载力的设计计算 ● 保证斜截面受剪承载力的构造措施
图形。 材料抵抗弯矩图：按实际配置的受力钢筋计算的各个
正截面受弯承载力 Mu 所绘制的图形。
5.5 保证斜截面受弯承载力的构造措施
第5章 受弯构件的斜截面承载力
对承受均布荷载的单筋矩形截面简支梁：
Mu
As
fsd (h0
fsd As ) 2 fcdb
每根纵筋所承担的
M ui可近似按钢筋面积分配， M ui
5.4 斜截面受剪承载力计算
第5章 受弯构件的斜截面承载力
公式的适用范围 ■ 截面的最小尺寸（上限值） 为防止斜压破坏，要求：
0Vd (0.51 103 ) fcu,k bh0
否则，应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。 ■ 构造配箍条件（下限值）
0Vd (0.5 103 ) 2 f tdbh0
而略有降低。 T形截面梁的受剪承载力高于矩形截面梁。
5.4 斜截面受剪承载力计算
第5章 受弯构件的斜截面承载力
2. 斜截面受剪承载力计算公式
由于抗剪机理和影响因素的复杂性，目前各国规范的斜
截面受剪承载力计算公式均为半理论半经验的实用公式。
《公路桥规》中的斜截面受剪承载力计算公式以剪压破
坏为建立依据，假定梁的斜截面受剪承载力Vu由剪压区混凝 土的抗剪能力Vc、与斜裂缝相交的箍筋的抗剪能力Vsv 和与斜 裂缝相交的弯起钢筋的抗剪能力Vsb 三部分所组成。
5第五章受弯构件斜截面承载力计算
0.24 1.27 210
0.145%
故：SV SV，min
⑥求VCS（混凝土与箍筋承担的抗剪承载能力设计值 ） VCS=0.7ft bh0＋1.25fyvASVh0 ／S
=0.7×1.27×250×515＋1.25×210×100.6 ×515／200
=182.8（KN ）
⑦求ASb（取弯起角度为450）
nAsv1 V 0.7 ftbh0 0.8 f y Asb sin
s
1.25 f yvh0
nAsv1
V
1.75
1.0
ft bh0
0.8 f y Asb
s in
s
1.0 f yvh0
然后验算弯起点的位置是否满足斜截面承载力的 要求。
例1 如图所示一矩形截面简支梁，b×h=250×550mm2，混凝 土等级C25，纵向受力钢筋HRB400级，承受均布荷载设计值 q=80KN/m，按正截面受弯承载力计算配置的纵向受力钢筋为 4 25。试求箍筋用量。
（2） 剪压破坏
破坏前提：剪跨比适中（λ=1～3）， 箍筋配置适量，配箍率ρsv适量；
（3） 斜拉破坏
破坏前提：剪跨比较大（λ＞3）， 箍筋配置过少，配箍率ρsv较小。
受剪破坏三种形态
（1）斜压破坏
破坏前提：
λ＜1，ρsv较大
破坏特征： 首先在梁腹出现若干
条较陡的平行斜裂缝，随 着荷载的增加，斜裂缝将 梁腹分割成若干斜向的混 凝土短柱，最后由于混凝 土短柱达到极限抗压强度 而破坏。
钢筋情况： 箍筋应力达到屈服强度
甚至拉断 破坏性质：属于脆性破坏
防止斜拉破坏： 通过控制最小配箍率。
5.2 受弯构件斜截面受剪承载力计算
5.2.1 斜截面受剪承载力计算公式及适用条件
混凝土结构及砌体结构-第五章受弯构件斜截面承载力计算
Asv 1.75 V Vcs f t bh0 f yv h0 1.0 s
注意：
1.5 3
17
2.公式的适用范围 （1）、上限值－－最小截面尺寸和最大配箍率：
hw 当 4 时，V 0.25 c f cbh0 b hw 当 6 时，V 0.2 c f c bh0 b hw 当4 6 时，按线性内插法取用 b
250 300 350 500
150 200
24
3.弯起钢筋的要求
1.画出弯矩图和正截面受弯承载力图； 2.根据各根钢筋面积大小按比例分配受弯承载力图，
弯起的钢筋画在外面； 3.找出要弯起钢筋的充分利用点和不需要点； 4.从充分利用点向外延伸0.5h0，作为弯起点，并 找出弯起钢筋与中和轴的交点。如该点在不需要点 的外面，可以，否则再向外延伸； 5.验算是否满足斜截面受剪承载力要求和其它构造 要求。
las≥15d（光面）
37
（2）中间支座直线锚固：
0.7la ≥l a
l ≥0.a7la
38
（3）中间支座的弯折锚固：
≥0.4la ≥0.4la
15d
39
（4）节点或支座范围外的搭接：
ll
40
5.4.5
箍筋的构造要求
单肢箍n=1
双肢箍n=2
四肢箍n=4
41
梁受扭或承受动荷载时，不得使用开口箍筋
45
46
19
－斜截面上弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。
2. 斜截面承载力计算步骤
⑴ 确定计算截面及其剪力设计值； ⑵ 验算截面尺寸是否足够； ⑶ 验算是否可以按构造配筋；
⑷ 当不能按构造配箍筋时，计算腹筋用量；
⑸ 验算箍筋间距、直径和最小配箍率是否 满足要求。
混凝土结构设计原理第五章 受弯构件斜截面
s
s
Asv . . h0 .... b
架立筋
箍筋 纵筋
· · · ·
弯起点 as 弯起筋
箍筋及弯起钢筋 有腹筋梁：箍筋、弯起钢筋（斜筋）、纵筋 无腹筋梁：纵筋
第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
2 无腹筋梁的受力及破坏分析 梁斜裂缝中受力状态图： 现将梁沿斜裂缝AAB切开，取出斜裂缝顶点左边部分脱离体。
第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
拱形桁架模型 此模型把开裂后的有腹筋梁看成为拱形桁架，其拱体是上弦
杆，裂缝间的齿块是受压的斜腹杆，箍筋则是受拉腹杆。如 图所示；与梳形拱模型的主要区别：1）考虑了箍筋的受拉作 用； 2）考虑了斜裂缝间混凝土的受压作用。
拱形桁架模型
第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
当弯剪区的主拉应力tp>ft时，即产生与主拉应力迹线大致垂直 的斜裂缝，故其破坏面与梁轴斜交－称斜截面破坏。
弯剪斜裂缝：裂缝下宽上窄 斜裂缝的类型 腹剪斜裂缝：中间宽两头窄
(a) 腹剪斜裂缝
(b) 弯剪斜裂缝
第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
为了抵抗主拉应力的钢筋： 弯起钢筋，箍筋
梁中设置纵向钢筋承担开裂后的拉力，箍筋、弯筋、纵筋、架 立筋 ––– 形成钢筋骨架，如图所示。
B A Vc D c A
P
D C B A A
P
D C VA
Va Vd Ts B C a MB
(a)
MA
梁中斜裂缝的受力变化
第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
D
C
B
A Vc D c
应力状态变化分析：
VA
Va T B Vd s C a MB
第五章--受弯构件斜截面承载力计算分解
河南理工大学土木工程学院
2020/5/18
二、无腹筋梁斜截面受剪性能
（2）斜裂缝出现后，截面B 的钢筋应
力s取决于临界斜裂缝顶点截面A处的
MA，而MA>MB （3）纵筋拉力突增，斜裂缝进一步开 展，受压区面积进一步缩小。
（4）Vd的作用，混凝土沿纵向钢筋 受到撕裂力。
M A Tsd
Vd，TB≈TA
1. 斜裂缝产生前受力性能
tp
2
2 2
4
②
弯腹剪剪斜斜裂裂缝缝
①
A
③
A
2 2
2 cp
4
箍筋 ③
弯起钢筋
河南理工大学土木工程学院
①腹筋
②
2020/5/18
二、无腹筋梁斜截面受剪性能
2. 斜裂缝产生后受力性能
B
Va
Vd Ts
V
c
A Cc
Vc d
MB
河南理工大学土木工程学院
MA
2020/5/18
二、无腹筋梁斜截面受剪性能
B
Va
C
Vd Ts
V
c
A Cc
Vc d
竖向剪力
为简化 力矩平衡
MB
MA
Vd很小
斜裂缝出现前后的应力状态变化：
VA Vc Vay Vd
V V
A
c
M A Tsd Vdc M A Tsd
（1）斜裂缝出现后，受剪面积的减小使受压区混凝土剪应力和压应
力均显著增大(剪压区)
河南理工大学土木工程学院
斜拉破坏 箍筋数量过少或剪跨比较
大时。特点是斜裂缝一出现， 箍筋即屈服。
2020/5/18
三、有腹筋梁斜截面受剪性能
第五章受弯构件的斜截面承载力斜裂缝`剪跨比及斜截面受剪破坏
2、承受均布荷载时，设βl为计算截面离支座的距
离，则
M
2
l
Vh0 1 2 h0
5 .2 .3 斜截面受剪破坏的三种主要形态 一、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态
1)斜拉破坏：当剪跨比较大(λ>3)时，或箍筋配置不 足时出现。此破坏系由梁中主拉应力所致，其特点是斜 裂缝一出现梁即破坏，破坏呈明显脆性，类似于正截面 承载力中的少筋破坏。其特点是当垂直裂缝一出现，就 迅速向受压区斜向伸展，斜截面承载力随之丧失。
h0
h ——截面高度影响系数，当h0小于800mm时，取
h0 等 于 800mm ； 当 h0 大 于 2000mm 时 ， 取 h0 等 于 2000mm。
三、计算公式的适用范围
1．上限值—最小截面尺寸
当 hw b
≤4.0时，属于一般的梁，应满足
V 0.25c fcbh0
当 hw b
≥6.0时，属于薄腹梁，应满足
配箍量一般用配箍率（又称箍筋配筋率）ρ 表示，即 sv
sv
Asv bs
n Asv1 bs
如图表示配箍率与箍 筋强度fyv的乘积对梁受剪 承载力的影响。当其它条 件相同时，两者大体成线 性关系。如前所述，剪切 破坏属脆性破坏。为了提 高斜截面的延性，不宜采 用高强度钢筋作箍筋。
五、截面尺寸和截面形状的影响
斜拉破坏
2)斜压破坏：当剪跨比较小(λ<1)时，或箍筋配置过 多时易出现。此破坏系由梁中主压应力所致，类似于正 截面承载力中的超筋破坏，表现为混凝土压碎，也呈明 显脆性，但不如斜拉破坏明显。这种破坏多数发生在剪 力大而弯矩小的区段，以及梁腹板很薄的T形截面或工 字形截面梁内。破坏时，混凝土被腹剪斜裂缝分割成若 干个斜向短柱而被压坏，破坏是突然发生。
第五章-受弯构件斜截面承载力计算
第5章 受弯构件斜截面承载力计算知识点1．斜截面破坏的主要形态，影响斜截面受剪承载力的主要因素；2．无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态及其破坏形态，无腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式；3．剪力传递机理，腹筋的作用及其对破坏形态的影响，截面限制条件及最小配箍率的意义；4．有腹筋简支梁和连续梁的抗剪性能，受剪承载力计算方法、计算公式及其适用范围；5．斜截面受弯承载力、抵抗弯矩图、纵筋锚固、弯起及截断、箍筋的构造要求。
要点1．在钢筋混凝土梁斜截面承载力计算中，若o c c bh f V β25.0>，则应采取的措施是加大截面尺寸。
2．对矩形、T 形和工字形截面的一般受弯构件，截面高度大于300mm ，当满足07.0bh f V t ≤时，仅按构造配箍。
3．剪跨比为计算截面至支座截面的距离与截面有效高度的比值。
4．钢筋混凝土简支梁当仅配置箍筋时，承受均布荷载斜截面承载力的计算公式V cs =0.7f t bh 0+1.25f yv (A sv /s)h 0。
5．钢筋混凝土简支梁当仅配置箍筋时，承受集中荷载斜截面承载力的计算公式V cs =)1(75.1λ+f t bh 0+f yv (A sv /s)h 0。
6．影响无腹筋简支梁斜截面受剪承载力的主要因素有：剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率、截面尺寸和形状等。
7．在受弯构件斜截面受剪承载力计算中，通常采用配置腹筋即配置箍筋和弯起钢筋的方法来提高梁的斜截面受剪承载能力。
8．《规范》规定，在梁的受拉区段弯起钢筋时，弯起点与按计算充分利用该钢筋截面面积点之间的距离不应小于o h 5.0。
9．箍筋一般采用HPB235，HRB335级钢筋，其形式有封闭式和开口式两种。
10．梁沿斜裂缝破坏的主要形态及其破坏特征：斜压梁破坏：破坏时，混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而压坏，破坏是突然发生的。
剪压破坏：临界裂缝出现后迅速延伸，使斜截面剪压区高度缩小，最后导致剪压区混凝土破坏，使斜截面丧失承载力。
第五章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力(第二课)
第五章 受弯构件斜截面受剪承载力
3、计算公式的适用范围
1）截面的最小尺寸（上限值）：
为防止斜压破坏及梁在使用阶段斜裂缝过宽，对梁的 截面尺寸作如下规定： 斜压破坏主要由腹板宽度，梁截面高度及混凝土强度决定。
hw 4 ––– 一般梁 b hw 6 ––– 薄腹梁 b hw 4 6 b
V ≤ 0.25βc fcbh0
第五章 受弯构件斜截面受剪承载力
3). 混凝土强度等级
梁斜压破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗压强度；
梁斜拉破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度； 剪压破坏时，混凝土强度的影响则居于上述两者之间。
4）. 纵筋配筋率 纵筋的受剪产生了销栓力，所以纵筋的配筋越大，梁 的受剪承载力也就提高。
第五章 受弯构件斜截面受剪承载力
2）连续梁受剪承载力的计算
设计规范规定，连续梁与简支梁采用相同的受剪承 载力计算公式：
Vu Vcs
Asv 0.7 f t bh0 1.25 f yvh0 s
A 1.75 f t bh0 1.0 sv f yv h0 1.0 s
…5－11 …5－12 …5－13
Vu Vcs
第五章 受弯构件斜截面受剪承载力
►（2）集中荷载作用下的矩形截面、T形、工形截面独
立简支梁(包括多种荷载作用，其中集中荷载对支座截面产
生的剪力值占总剪力值的75％以上的情况)。(特殊情况)
Asv 1.75 Vu Vcs f t bh0 1.0 f yv h0 1.0 s
λ ––– 计算截面剪跨比，＝a/h0；
(b) 双肢箍
(c) 四肢箍
图5-14 箍筋的肢数
第五章 受弯构件斜截面受剪承载力
第5讲-受弯构件的斜截面承载力
4
（1）斜压破坏： 1 ，发生在剪力大和弯矩小
的部位（一般靠近支座），混凝土呈斜向受压柱 而被压坏。如图（5-7）(a)所示。
（2）剪压破坏：1 3 ,受拉区出现垂直裂缝，
（1）设计算求得的纵向钢筋截面面积为 As 且与实际所配置的钢筋截面面积相同；设所选
钢筋每一根的截面面积为 As,i ,根数为n;
（2）近似认为每根钢筋承担的弯矩为：
M Ri
M
As,i As
（5-21）
当钢筋直径相同时，每根钢筋承担的弯矩为：
M Ri
M n
（5-21-a)
21
（3）当纵向钢筋无弯起和截断时，MR 图形为矩形；每 根钢筋承担的弯矩由（5-21）式或（5-21-a）确定，且按其 大小在上述矩形图形上表示并编号，如图（5-29）所示；
第5章 受弯构件的斜截面承载力
§5.1 概述 一.几个概念 1.斜截面：截面上同时作用有弯矩和剪力； 2.腹筋：弯起钢筋、箍筋或附加斜筋（图5-1）。 二.本章解决的问题 1.确定腹筋的用量和布置方法； 2.有关的构造规定。
1
§5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态 一.斜裂缝 1.产生的原因：剪力和弯矩共同作用，由材力公式 （5-1）~（5-3）可证明，如图（5-3）所示。 2.分类： （1）腹剪斜裂缝：拉应变达到混凝土极限拉应变， 致使混凝土沿主压应力轨迹线开裂，主要发生在薄 腹梁的梁腹部，如图（5-4）(a)所示； （2）弯剪斜裂缝：弯剪段垂直裂缝斜向延伸，是较 常见的情况，如图（5-4）(b)所示。
和相应的文字说明； 二.桁架模型 适用对象：有腹筋梁，见图（5-12）和图（5-13）； 基本原理：压区混凝土为“桁架”的上弦杆；受拉纵筋为 “桁架”的下弦杆；腹筋（箍筋）为“桁架”的竖向拉杆； 斜裂缝间混凝土的混凝土为“桁架” 的斜压杆。
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1)截面限制条件
为了防止斜压破坏，箍筋不能配得太多，或者说截
面尺寸不能太小，《混凝土结构设计规范》规定
1 4
斜截面破坏具有明显的脆性，只有截面高度小于 150
mm的小梁，才允许使用无腹筋梁，高度大于 150 mm的梁 ，
需按抗剪承载力计算或构造配置钢筋。
仅配置箍筋梁的斜截面受剪承载力
矩形、T形、I形截面的一般受弯构件，当仅配置箍
筋时，其斜截面的受剪承载力应符合下列规定
V Vcs cv f t bh0 f yv
无腹筋梁的抗剪计算模式
无腹筋梁的传力体系可比拟
为一个拉杆拱，斜裂缝顶部的残
余截面为拱顶，纵筋为拉杆，基
本拱体Ⅰ为拱体。当拱顶混凝土
强度不足时，将发生剪压破坏； 当拱身的抗压强度不足时，将发 生斜压破坏；当支座纵筋锚固不 足时将发生粘结破坏。
有腹筋梁的抗剪计算模式
在有腹筋梁中，临界 斜裂缝形成后，腹筋依靠 “悬吊”作用把内拱（Ⅱ、 Ⅲ）的内力直接传递给基
筋的梁称为无腹筋梁。
§5 ．2
斜截面受剪破坏形态和破坏机理
试验概况
纯弯区CD 段，产生垂 直裂缝，形 成正截面破 坏。 弯剪区AC 和DB段，出 现斜裂缝。
应力分析
正应力 主拉应力 主压应力
M y I0
剪应力
2
VS 0 I 0b
tp
2
4
2
cp
2
2
不同剪跨比的无腹筋梁的破坏形态和承载能力虽 有不同，但达到承载力时梁的挠度均不大，且破坏后 荷载均急剧下降。
其中， 斜拉破坏脆性最
为突出，斜压破坏次之，剪 压破坏稍好。 破坏时 承载能力各不相
同，斜压破坏时抗剪能力最
大，其次是剪压，斜拉最小。
有腹筋梁斜截面受剪破坏
受剪承载力的组成
斜截面的受剪承载力 由下列各项所组成
破坏形态
1)斜压破坏
破坏取决于 混凝土的 抗压强度，且破坏是突然
的，为脆性破坏，与正截
面的超筋破坏相类似。
2)剪压破坏
剪跨比适中(1≤λ ≤3)
剪弯区段的受拉边缘出现一些垂直裂缝，
随着荷载的增加，这些垂直裂缝将沿压应力迹 线向集中荷载作用点处延伸，形成一些斜裂缝； 其中一条延伸较长、开展较宽的斜裂缝发展成 临界斜裂缝，向梁顶混凝土受压区发展。
（6）加载方式和受力类型
• 加载方式（梁顶或中间加载）和受力类型（简 支梁或连续梁）对斜截面承载力也有一定的影
响。中间加载的简支梁的受剪承载力小于梁顶
加载的。在集中荷载作用下，连续梁的受剪承 载力低于相同条件的简支梁，在均布荷载作用 下两者相当。
（7）截面尺寸和形状
•对无腹筋梁，梁高增大，斜裂缝的宽度也 增大，骨料咬合作用和纵筋的销栓作用减弱， 受剪承载力降低。对有腹筋梁，腹筋的存在 限制斜裂缝的开展，尺寸效应的影响减小。
本拱体Ⅰ，再传给支座 。
有腹筋梁的抗剪计算模式
有腹筋梁的传力体系可比拟为拱形桁架模型。混 凝土基本拱体Ⅰ是拱形桁架的上弦压杆，斜裂缝之间 的小拱（Ⅱ、Ⅲ）为受压腹杆，纵筋为受拉弦杆，箍
筋为受拉腹杆。当配有弯起钢筋时，它可以看作拱形
桁架的受拉斜腹杆。腹筋中存在拉应力，斜裂缝间的 混凝土承受压应力。当受拉腹杆（腹筋）较弱时可能 发生斜拉破坏；当受拉腹杆（腹筋）配置适当时将发 生剪压破坏；当受拉腹杆过强（腹筋过多）时可能发 生斜压破坏。
公式
无弯起钢筋时 ，公式可简 化为
Vu Vc Vsv Vsb Vu Vc Vsv Vcs
无腹筋梁斜截面受剪承载力
不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件，其斜截
面的受剪承载力应符合下列规定
V Vc 0.7 h f t bh0
800 h h 0
3)纵筋配筋率
由于纵筋的增 加相应地加大 了剪压区混凝 土的高度，间 接地提高了梁 的抗剪能力。
纵筋的增加提高了销栓作用，同时限制了斜裂缝的发展。增加纵
筋配筋率可提高梁的受剪承载力，剪跨比λ 较小时，纵筋纵筋配 筋率对受剪承载力影响大；剪跨比 λ 较大时，属斜拉破坏，纵筋 配筋率对受剪承载力的影响小。
第5章 受弯构件斜截面承载力
4)箍筋配箍率及箍筋强度
Asv n Asv1 sv bs bs
梁的斜截面受剪承载力随配箍率与箍筋强度
的乘积的增大而提高，两者呈线性关系。
5)斜裂缝的集料咬合力和纵向钢筋的销栓 作用
斜裂缝的集料咬合力对开裂前斜截面受剪 承载力有较大的影响，但随着斜裂缝的开 展，其作用逐渐减弱。纵向钢筋的销栓作 用对斜截面受剪承载力的影响较弱。
cv ▬斜截面混凝土受剪承载力系数，对于一般受弯构件取0.7； 集中荷载下（包括作用有多种荷载 , 其中集中荷载对支座截 面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的 75%以上的情况）的独 1.75 立梁 cv 1
Asv h0 s
箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力
矩形、 T形、I形截面的受弯构件，当配置箍筋和 弯起钢筋时，其斜截面的受剪承载力应符合下列规定
有腹筋梁斜截面受剪破坏形态
（3）斜拉破坏。当剪跨比较大(λ >3)时，且配
箍率过低，如同正截面受弯的少筋梁一样，斜裂缝一 出现，箍筋即达到屈服，箍筋对斜裂缝开展的约束作
用不复存在，相当于无腹筋梁，发生斜拉破坏。
无腹筋梁的抗剪计算模式
临界斜裂缝出现后，梁被
斜裂缝分割为套拱式机构。内
拱（Ⅲ）通过纵筋的销栓作用 和混凝土骨料的咬合作用把力 传给相邻外侧拱，最终传给基 本拱体Ⅰ，再传给支座。
来防止斜拉破坏。
对于常见的剪压破坏，通过受剪承载力计
算给予保证。《混凝土结构设计规范》的受剪
承载力计算公式就是依据剪压破坏特征建立的。
有箍筋和弯起钢筋
的简支梁，斜截面上 的抗剪力有混凝土剪 压区的剪力和压力、 箍筋和弯起钢筋的抗 力、纵筋的抗力 、纵 筋的销栓剪力 、骨料 咬合力等。
《规范》采用半理论半经验方法建立受剪承载力计算
箍筋还将提高斜裂缝交界面骨料的咬合和 摩擦作用，延缓沿纵筋的粘结劈裂裂缝的发展， 防止混凝土保护层的突然撕裂，提高纵向钢筋
的销栓作用。
因此，腹筋将使梁的受剪承载力有较大的
提高。
有腹筋梁斜截面受剪破坏形态
（1）斜压破坏 当剪跨比较小(λ <1)或λ 虽较大但 箍筋配置数量过多时，箍筋应力增长缓慢， 在箍筋 尚未屈服时，发生斜压破坏，梁腹斜裂缝间混凝土即 达到抗压强度而发生斜压破坏其承载力取决于混凝土 强度及截面尺寸，再增加配箍率对提高受剪承载力已 不起作用。
通过计算由混凝土、箍筋和弯起钢筋来承
担；斜截面受弯承载力则是通过构造措施
来满足的。
§5 ．1
概述
通常，板具有足够的斜截面承载力，故
受弯构件斜截面承载力主要是研究梁及厚板。
梁具有一个合理的截面尺寸，并配置箍 筋或配置弯起钢筋。箍筋、弯起钢筋统称为 腹筋。有箍筋、弯起钢筋和纵向钢筋的梁称
为有腹筋梁；无箍筋和弯起钢筋但有纵向钢
Vu Vc Vsv Vsb Vs Vay
有腹筋梁斜截面的受力分析
在有腹筋梁中，斜裂缝出现后，与斜裂缝 相交的腹筋（箍筋和弯筋）应力显著增大，直 接承担部分剪力。 腹筋能限制斜裂缝的开展和延伸，增大斜 裂缝上端混凝土剪压区的截面面积，提高混凝 土剪压区的抗剪能力。
有腹筋梁斜截面的受力分析
4
2
1 2 2
主应力的作用方向与梁纵 轴的夹角
arctan(
)
斜裂缝形式 通常情况下，弯剪区段中，
截面下边缘的受弯正拉应力
较大，因此首先出现垂直裂
缝，并随着荷载的增大，垂
直裂缝将沿主压应力迹线斜 向发展，形成弯剪斜裂缝。
斜裂缝形式 当梁的腹板很薄而高宽比较
大（薄腹T形梁）或集中荷载离
受力特点
2）在斜裂缝出现前斜截面起点处纵筋的拉应力由
该处的弯矩
M E 所决定 ; 斜裂缝出现后，斜截面起
点处纵筋的拉应力将由斜截面顶端处的弯矩 M C 决 定，由于 M B M C，斜裂缝出现后纵筋的拉应力突 然增大；同时，纵筋的销栓作用会使纵筋周围的
混凝土产生撕裂裂缝，削弱钢筋混凝土的粘结，
第5章
受弯构件斜截面承载力
第一节：概述 第二节：斜截面受剪破坏形态和破坏机理 第三节：斜截面受剪承载力计算 第四节：保证斜截面受弯承载力的构造措施
§5．1 概述 钢筋混凝土受弯构件除承受弯矩外，
一般还同时承受剪力。在弯剪区，会沿着 斜向裂缝发生斜截面破坏。 斜截面破坏的形式有受剪和受弯破坏
两类。工程设计中，斜截面受剪承载力是
因此对纵筋在支座处的锚固提出了更高要求。
破坏形态
剪跨比λ
集中力到支座之间的距离a称为剪跨，剪跨a与梁的有 效高度h0的比值则称为计算剪跨比λ a / h0
1)斜压破坏 剪跨比较小(λ <1)时。 无腹筋梁出现相互平行的 腹剪斜裂缝，主压应力超过
混凝土的抗压强度，沿斜向
压坏，破坏时斜裂缝多而密， 梁腹发生类似柱体受压的侧 向膨胀，故称为斜压破坏。
斜裂缝一旦出现就很快向梁顶发展，形
成临界裂缝，将残余混凝土截面斜向撕劈成
两半而破坏，同时沿纵筋产生劈裂裂缝。
3)斜拉破坏
剪跨比较大(λ >3)时 斜拉破坏是由于受压区混凝土截面面积急剧减小， 梁的承载力取决于混凝土的抗拉强度，破坏荷载和斜
裂缝出现时的开裂荷载差不多，其值相当低。该过程
快速而突然，变性很小，无明显征兆，具有很大脆性 和危险性，设计时按构造要求设置腹筋可防止斜拉破 坏。
支座很近时，构件腹部剪应力 较大，构件腹板中部主拉产生 的拉应变达到混凝土的极限拉 应变而开裂，并沿上、下主压