构件的截面承载能力
(轴心)受压构件正截面承载力计算
(2)破坏特征 1）螺旋筋或焊接环筋在约束 核心混凝土的横向变形时产生 拉应力，当它达到抗拉屈服强 度时，就不再能有效地约束混 凝土的横向变形，构件破坏。 2）螺旋筋或焊接环筋外的混 凝土保护层在螺旋筋或焊接环 筋受到较大拉应力时就开裂， 故在计算时不考虑此部分混凝 土。
螺旋箍筋柱破坏情况
2.适用条件和强度提高原理 12(短柱) ； (1)适用条件：①l0 / d ②尺寸受到限制。 注意：螺旋箍筋柱不如普遍箍筋柱经济，一般不宜采用。 根据图7-8 所示螺旋箍筋柱截面 受力图式，由平衡条件可得到
150mm或15倍箍筋直径（取较大者）范围，则应设置复合箍 筋。
a)、b)S内设3根纵向受力钢筋
c)S内设2根纵向 受力钢筋
复合箍筋的布置
7.2 螺旋箍筋轴心受压构件
1.受力分析及破坏特征 (1)受力分析 螺旋箍筋或焊接圆环箍筋能约束混凝土在轴向压力作用 下所产生的侧向变形，对混凝土产生间接的被动侧向压力，
d cor As 01
S
As 01
As 0 S d cor
将式(2)代入式(1)，则可得到
2
2 f s As 01 2 f s As 0 S 2 f s As 0 f s As 0 f s As 0 2 2 d cor S d cor S d cor 2 Acor d cor d cor 2 4
态、承载力计算；
2．配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件的破坏形 态、承载力计算； 3．稳定系数的概念及其影响因素； 4．核心混凝土强度分析及强度计算；
5．普通箍筋柱、螺旋箍筋柱的配筋特点和构造要求。
7.1 普通箍筋轴心受压构件
1.钢筋混凝土轴心受压柱的分类
普通箍筋柱：配有纵筋 和箍筋的柱 (图7-1a)。 螺旋箍筋柱：配有纵筋 和螺旋筋或焊接环筋的 柱,(图7-1b)。 其中：纵筋帮助受压、承 担弯矩、防止脆性破坏。 螺旋筋提高构件的强 度和延性。
受弯构件正截面承载力计算—单筋矩形截面受弯构件
a1 f c bx f y As
直接求得所需的钢筋面积。
并应满足As ≥ minbh；
若≥出现As<minbh时，则应按minbh配筋。
计算步骤4
选择钢筋直径并进行截面布置，得
到实际配筋面积As、as和h0。
截面设计
控制截面
在等截面受弯构件中，指弯矩组合设
计值最大的截面；在变截面受弯构件中，
构件种类
梁
板
纵向受力钢
筋层数
1层
2层
1层
混凝土强度等级
≤ 25
45mm
70mm
25mm
≥ 30
40mm
65mm
20mm
计算步骤2
根据公式
x
M a1 f c bx( h0 )
2
解一元二次方程求得截面受压区高度x，并满足
x b h0
否则应加大截面，或提高fc ，或改用双筋梁。
计算步骤3
单筋矩形截面受弯构件截面复核
（建筑规范）
截面复核：是指已知截面尺寸、混凝土和钢筋
强度级别以及钢筋在截面上的布置，要求计算截面
的承载力Mu或复核控制截面承受某个弯矩计算值M是
否安全。
截面尺寸
已知条件
材料强度级别
钢筋在截面上的布置
钢筋布置
复核内容
配筋率
截面的承载力Mu
复核步骤1
检查钢筋布置是否符合
M u f cd bh02 b 1 0.5 b
当由上式求得的Mu<M时，可采取提高混凝土
级别、修改截面尺寸，或改为双筋截面等措施；
复核步骤五
当x≤ξbh0时，由公式
x
M u f cd bxM u f sd As h0
T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首先，我们需要确定T形截面的几何形状参数。
T形截面由两个部分组成，一部分是腿部，另一部分是横梁。
我们需要测量腿部和横梁的宽度b和高度h，以及腿部和横梁的厚度t1和t2接下来，我们需要确定材料的特性参数。
材料的特性参数包括弹性模量E和抗弯强度fy。
弹性模量表示材料在受应力作用下产生的变形程度，抗弯强度表示材料在受弯应力作用下的最大承载能力。
然后，我们需要确定加载方式。
T形截面受弯构件可以分为两种加载方式：一种是在腿部施加荷载，另一种是在横梁施加荷载。
对于腿部受载的情况，我们可以先假设T形截面的两个腿部均受到均匀荷载q的影响。
然后利用梁的理论计算方法，根据T形截面的几何形状和材料特性，计算出腿部的正截面承载力。
根据梁的理论计算方法，腿部受均匀荷载q的最大弯矩应为最大正截面弯矩M。
根据梁的力学方程M=E·I/y，其中E为弹性模量，I为截面的惯性矩，y为截面上其中一点的距离截面重心的垂直距离。
梁的截面惯性矩I可以根据截面几何形状的性质计算得到。
腿部的正截面承载力可以根据下式计算：P = fy·A = fy·(h1·t1 + h2·t2)其中，fy为材料的抗弯强度，A为截面的面积，h1和h2为腿部的高度，t1和t2为腿部的厚度。
最后，我们还需要根据截面几何形状的性质计算出腿部的扭转常数J和抗扭矩Wt。
扭转常数J表示截面抵抗扭转变形的能力，抗扭矩Wt表示截面的最大承载能力。
通过计算这两个参数，我们可以得到T形截面的抗扭矩Wt。
综上所述，我们可以通过测量T形截面的几何形状参数，确定材料的特性参数，采用梁的理论计算方法，计算出T形截面受弯构件的正截面承载力。
这将有助于工程师评估T形截面受弯构件的结构安全性，并进行合理的设计和优化。
受弯构件的正截面承载力计算资料
槽形板
二、截面尺寸 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、
4.3.1 正截面承载力计算的基本假定
(1) 截面的应变沿截面高度保持线性分布－简称平截面假定
ec
f e ec es
y xc h0 xx
f xc
h0
(2) 不考虑混凝土的抗拉强度
y
es
M xc
C
Tc T
(3) 混凝土的压应力－压应变之间的关系为：
σ
fc
上升段
c
f
c
[1
(1
e e0
M0
C 超筋梁ρ>ρmax
My B
Mu
适筋梁 ρmin<ρ<ρmax
A少筋梁ρ>ρmax
0
f0
超筋破坏形态
> b
特点：受压区混凝土先压碎，纵向受拉钢筋 不屈服。
钢筋破坏之前仍处于弹性工作阶段，裂缝开 展不宽，延伸不高，梁的挠度不大。破坏带 有突然性，没有明显的破坏预兆，属于脆性 破坏类型。
M0
a
≥30
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
第6章-受拉构件的截面承载力
e' e0 e
α1 fc fy’As’
fyAs
大偏心受拉构件正截面的承载力计算
基本公式：
e' e0 e
Nu
f y As
f
' y
As'
fcbx
Nu
e
fcbx
h0
x 2
f
' y
As'
h0 as'
As'
Ne
1
f
cbxb
h0
f
' y
h0 as'
xb 2
Nu
As
1 fcbxb Nu
e e' e0
fy’As’ fyAs
小偏心受拉构件正截面的承载力计算
基本公式：
Nu
e
f
' y
As'
h0 as'
Nue' fy As h0 as
Nu
As'
As
fy
Nue ' h0 as'
e e' e0
fy’As’ fyAs
三、偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算
计算公式：
V
1.75
fy
f
' y
fy
As'
α1 fc fy’As’
fyAs
相关截面设计和截面复核的计算与大偏心受压构件相似，
所不同的是轴向力为轴力。
小偏心受拉构件正截面的承载力计算
小偏心受拉构件破坏特点：
轴向拉力N在As与A’s之间，全截面均 受拉应力，但As一侧拉应力较大， 一侧拉应力较小。 随着拉力增加，As一侧首先开裂，Nu 但裂缝很快贯通整个截面， As与A’s 纵筋均受拉，最后，As与A’s均屈服 而达到极限承载力。
构件的截面承载能力―强度
计算公式的修正和改进
1
随着科学技术的发展和工程实践的积累，计算公 式需要进行不断的修正和改进，以适应新的材料、 工艺和结构形式。
2
修正和改进的计算公式通常基于实验研究和数值 模拟结果，通过引入新的参数或修正原有参数来 提高计算精度和可靠性。
3
修正和改进的计算公式需要进行充分的验证和工 程实践检验，以确保其在实际工程中的可靠性和 有效性。
总结词
选择合适的材料和截面尺寸是提高构件截面承载能力的重要措施。
详细描述
根据构件的使用要求和受力情况，选择具有足够强度和刚度的材料，如钢材、混凝土等。同时，根据材料的特性， 合理设计截面尺寸，以满足承载能力的要求。
采用合理的连接和固定方式
总结词
合理的连接和固定方式能够提高构件的 整体性和稳定性，从而提高截面承载能 力。
05
截面承载能力的试验验证
试验目的和方法
试验目的
验证构件截面的承载能力是否满足设 计要求，为工程安全提供保障。
试验方法
采用压力试验机对构件进行加载，观 察截面的应变、变形和裂缝等情况， 记录数据。
试验结果的分析和解释
分析
根据试验数据，分析截面的应力分布、应变变化和承载能力 ，判断是否符合设计要求。
承载能力与强度之间存在正比关 系，即材料的强度越高，其承载
能力也越大。
强度与截面尺寸的关系
截面尺寸是影响构件承载能力 的另一个重要因素。
随着截面尺寸的增加，构件的 承载能力也会相应提高。
但当截面尺寸增加到一定程度 后，承载能力的提高会逐渐减 缓。
因此，在确定构件截面尺寸时 ，状和材料的多个 部分组合而成，如工字形、 箱形等。
截面承载能力的概念
截面承载能力是指构件在一定条件下 所能承受的最大外力，是衡量构件安 全性和稳定性的重要指标。
受弯构件正截面受弯承载力计算
受弯构件正截面受弯承载力计算
在进行受弯构件正截面受弯承载力计算时，首先需要了解构件的几何尺寸和材料特性。
几何尺寸包括构件的宽度、高度和长度，材料特性包括材料的抗弯强度和弹性模量等。
在进行受弯构件正截面受弯承载力计算时，一般采用等效应力法。
根据等效应力法，构件的正截面受弯承载力可以通过以下公式计算：M=σ×S
其中，M是受弯构件所受弯矩，σ是构件截面上的应力，S是截面的抵抗矩。
在计算截面上的应力时，可以使用以下公式：
σ=M×y/I
其中，M是受弯构件所受弯矩，y是距离截面中性轴距离，I是截面的惯性矩。
在计算截面的抵抗矩时，可以使用以下公式：
S=y×A×f
其中，y是距离截面中性轴距离，A是截面的面积，f是材料的抗弯强度。
综合以上公式，可以得到受弯构件的正截面受弯承载力公式：
N=σ×S=(M×y/I)×(y×A×f)
根据构件的几何尺寸和材料特性，可以计算出受弯构件的正截面受弯
承载力。
需要注意的是，在实际工程中，受弯构件的应力和截面的抵抗矩常常
不是均匀分布的，需要进行更加详细的计算和分析。
此外，由于材料的塑
性变形和结构的不完美性等因素的存在，实际承载能力可能小于理论计算值。
综上所述，受弯构件正截面受弯承载力计算是结构工程中的重要任务，它通过等效应力法来确定构件在受弯状态下的承载能力。
在实际工程中，
应该考虑到材料和结构的各种因素，进行更加精细的分析和计算。
钢结构基本原理第三章 构件截面承载力 强度
第三章 构件截面承载力--强度钢结构承载能力分3个层次截面承载力：材料强度、应力性质及其在截面上分布属强度问题。
构件承载力：构件最大截面未到强度极限之前因丧失稳定而失稳，取决于构件整体刚度，指稳定承载力。
结构承载力：与失稳有关。
3.1 轴心受力构件的强度及截面选择3.1.1 轴心受力构件的应用及截面形式主要用于承重钢结构，如平面、空间桁架和网架等。
轴心受力截面形式：1）热轧型钢截面2）冷弯薄壁型钢截面3）型钢和钢板连接而成的组合截面（实腹式、格构式）（P48页）对截面形式要求：1）提供强度所需截面积2）制作简单3）与相邻构件便于连接4）截面开展而壁厚较薄，满足刚度要求（截面积决定了稳定承载力，面积大整体刚度大，构件稳定性好）。
3.1.2 轴心受拉构件强度由εσ-关系可得：承载极限是截面平均应力达到抗拉强度u f ，但缺少安全储备，且y f 后变形过大，不符合继续承载能力，因此以平均应力y f ≤为准则，以孔洞为例。
规范：轴心受力构件强度计算：规定净截面平均应力不应超过钢材强度设计值f A N n ≤=/σN ：轴心拉力设计值； An ：构件净截面面积；R y f f γ/=: 钢材抗拉强度设计值 R γ:构件抗力分项系数Q235钢078.1=R γ，Q345，Q390，Q420111.1=R γ49页孔洞理解见书例题P493.1.3 轴心受压构件强度原则上与受拉构件没有区别，但一般情况下，轴心受压构件的承载力由稳定性决定，具体见4章。
3.1.4 索的受力性能和强度计算钢索广泛用于悬索结构，张拉结构，桅杆和预应力结构，一般为高强钢丝组成的平行钢丝束，钢绞线，钢丝绳等。
索是一种柔性构件，内力不仅与荷载有关，而且与变形有关，具有很强几何非线性，但我们通常采用下面的假设：1）理想柔性，不能受压，也不能抗弯。
2）材料符合虎克定理。
在此假设下内力与位移按弹性阶段进行计算。
加载初期（0-1）存在少量松弛变形，主要部分（1-2）线性关系，接近强度极限（2-3）明显曲线性质（图见下）实际工程对钢索预拉张，形成虚线应力—应变关系，很大范围是线性的高强度钢丝组成钢索初次拉伸时应力—应变曲线钢索强度计算采用容许应力法：k f A N k k //maxk N ：钢索最大拉力标准值 A ：钢索有效截面积k f :材料强度标准值 k ：安全系数2.5-3.03.2 梁的类型和强度3.2.1 梁类型按制作方法：型钢梁：热轧型钢梁（工字梁、槽钢、H 型钢）。
受压构件的截面承载力
第3章 受压构件的截面承载力本章提要受压构件是钢筋混凝土结构中的重要章节，它分为轴心受压和偏心受压（单向偏心受压构件和双向偏心受压构件）两部分。
轴心受压构件截面应力分布均匀，两种材料承受压力之和，在考虑构件稳定影响系数后，即为构件承载力计算公式。
对于配有纵筋及螺旋箍筋的柱，由于螺旋箍筋约束混凝土的横向变形，因而其承载力将会有限度的提高。
偏心受压构件因偏心距大小和受拉钢筋多少的不同，截面将有两种破坏情况，即大偏心受压（截面破坏时受拉钢筋能屈服）和小偏心受压（截面破坏时受拉钢筋不能屈服）构件。
在考虑了偏心距增大系数后，根据截面力的平衡条件，即可得偏心受压构件的计算公式。
截面有对称配筋和不对称配筋两类，实用上对称配筋截面居多。
无论是对称配筋或不对称配筋，计算时均应判别大、小偏心的界限，分别用其计算公式对截面进行计算。
本章学习目标：了解轴心受压构件的受力全过程，偏心受压构件的受力工作特性；熟悉两种不同偏心受压构件的破坏特征及由此划分成的两类偏心受压构件，掌握两类偏心受压构件的判别方法；掌握轴心受压构件、两类偏心受压构件的正截面承载力计算方法；掌握偏心受压构件的斜截面承载力计算方法；熟悉受压构件的构造要求。
课堂教学学时：12学时主要教学内容：3.1 受压构件一般构造要求3.1.1 截面型式及尺寸1. 截面型式一般采用方形或矩形，有时也采用圆形或多边形。
偏心受压构件一般采用矩形截面，但为了节约混凝土和减轻柱的自重，较大尺寸的柱常常采用I形截面。
拱结构的肋常做成T形截面。
采用离心法制造的柱、桩、电杆以及烟囱、水塔支筒等常用环形截面。
2. 截面尺寸：(1) 方形或矩形截面柱截面不宜小于300mm×300mm。
为了避免矩形截面轴心受压构件长细比过大，承载力降低过多，通常取l0/b≤30，l0/h≤25。
此处l0为柱的计算长度，b为矩形截面短边边长，h为长边边长。
为了施工支模方便，柱截面尺寸宜使用整数，截面尺寸≤800mm，以50mm 为模数；截面尺寸＞800 mm ，以100mm 为模数。
第三章构件的截面承载能力―强度
常用开口薄壁截面的剪切中心S位置和扇惯性矩Iω 值
2)、梁的剪应力的计算 由于截面的壁厚远小于截面 的高度和宽度，故可假设剪应 力的大小沿壁厚不变。 剪应力的计算公式：
五、梁的扭转 构件在扭矩作用下,按照荷载和支承条件的不同， 可以出现两种不同形式的扭转。一种是自由扭转或称 为圣维南扭转(图3—16a)，另一种是约束扭转或称为 弯曲扭转(图3-16b)。 1．自由扭转(pure torsion) 自由扭转：是指截面不受任何约束， 能够自由产生翘曲变形的扭转。 翘曲变形：指杆件在扭矩作用下， 截面上各点沿杆轴方向所产生的位移。
钢索的强度计算,目前国内外均采用容许应力法，按 f 下式进行： N A K ：按恒载(标准值),活载(标准值)、预应力,地震 N 荷载,温度等各种组合工况下计算所得的钢索最 大拉力标准值； K:安全系数。宜取2.5-3.5
k max k
k max
第二节梁的类型与强度
承受横向荷载的受弯实腹式钢构件称为钢梁。当跨 度及荷载较大时，为了节约材料有时也做成格构式的桁 架形式，如屋架等。由于桁架形式的受弯构件，其杆件 主要是受轴心力，故一般可按轴力构件计算。
翼缘剪力流(s自中线自由端，对A、B点为s=0、b)： q=τ t=VxSx/Ix=Vsth/(2Ix)， qA=0, qB=Vbht/(2Ix) 腹板剪力流(s自腹板与翼缘中线交点算起，对B、D点 为s=0、h/2)：
槽钢截面惯性矩为：
上翼缘或下翼缘的剪力流的合力P可由剪应力公式按 s=0～b积分，可得:
M s GIt d d z, I t ht3 / 3
max ຫໍສະໝຸດ M st It2、梁的剪应力 1)薄壁构件的剪力流理论和剪力中心 A.剪力流理论 薄壁构件受弯时的剪应力分布规律：无论是竖向、 水平或双向受弯，截面各点剪应力均为顺着薄壁截面 的中轴线s方向，在与之垂直即壁厚方向的剪应力则很 小可忽略不计；且由于薄壁可假定剪应力τ沿厚度t方 向均匀分布，其大小为: τ=VS/(It)， q=τt=VS/I 其中右式q=τt是沿薄壁截面s轴单位长度上的剪力 (N/mm)。除了需要验算剪应力的情况外，用q=τt一般 更为方便实用。
受弯构件正截面承载能力计算
受弯构件正截面承载能力计算一、引言在工程设计中，对于承载力的计算是非常重要的。
对于受弯构件来说，正截面承载能力的计算是其中一项重要的计算内容。
正截面承载能力指的是构件在受到外部弯矩作用时，正截面的最大负荷能力。
二、正截面受弯构件的力学模型正截面受弯构件的力学模型可以简化为梁模型。
在梁模型中，假设构件在弯曲之前是直线，且构件的弯曲变形主要发生在弯矩作用点附近的区域。
在计算中，可以通过考虑构件的截面形状、弹性模量和截面惯性矩等参数，来计算正截面的承载能力。
三、正截面受弯构件的计算方法正截面受弯构件的承载能力可以通过弯矩与抵抗弯曲应力的关系来计算。
根据材料的应力-应变关系，在截面上可以得到弯矩与截面的弯曲曲率之间的关系，从而得到正截面的承载能力。
1.弯矩与弯曲曲率的关系根据工程力学的理论，弯矩与弯曲曲率之间的关系可以通过以下公式来表示：M=E·I·κ其中，M为弯矩，E为弹性模量，I为截面的惯性矩，κ为弯曲曲率。
根据该公式，可以得到弯曲曲率和弯矩的关系。
当弯矩达到一定值时，正截面将不再能够承受该弯矩。
2.截面受弯破坏正截面受弯构件在达到一定弯矩时，会出现截面的破坏。
截面破坏主要有以下几种形式：(1)截面的受压边发生局部压溃破坏；(2)截面的受拉边发生局部拉伸破坏；(3)截面发生局部剪切破坏；(4)截面整体翻转失稳。
根据截面破坏的形式，可以得到正截面的承载能力计算公式。
(1)当截面受压边发生局部压溃破坏时，可以将正截面的承载能力计算为截面受压边的抗弯能力。
根据材料的抗拉强度和截面形状，可以得到正截面的承载能力。
(2)当截面受拉边发生局部拉伸破坏时，可以将正截面的承载能力计算为截面受拉边的抗弯能力。
根据材料的抗压强度和截面形状，可以得到正截面的承载能力。
(3)当截面发生局部剪切破坏时，可以将正截面的承载能力计算为截面的抗剪能力。
根据材料的剪切强度和截面形状，可以得到正截面的承载能力。
(4)当截面整体翻转失稳时，可以通过截面的稳定性分析来计算正截面的承载能力。
受弯构件的斜截面承载力
截面高度影响系数
当h0小于800mm时取h0=800mm 当h0≥2000mm时取h0=2000mm
4. 对计算公式的说明 (1)Vcs由二项组成，前一项 cv f t bh0 是由混凝土剪压区承 Asv 担的剪力，后一项 f yv h0 中大部分是由箍筋承担的剪 s 力，但有小部分属于混凝土的，因为配置箍筋后，箍筋将 抑制斜裂缝的开展，从而提高了混凝土剪压区的受剪承载 力，但是究竟提高了多少，很难把它从第二项中分离出来， 并且也没有必要。因此，应该把Vcs理解为混凝土剪压区
腹剪斜裂缝
腹剪斜裂缝中间宽两头细，呈枣核形，常见于薄腹 梁中，如图所示。
在剪弯区段截面的下边缘，主拉应力还是水平向 的。所以，在这些区段仍可能首先出一些较短的垂直 裂缝，然后延伸成斜裂缝，向集中荷载作用点发展， 这种由垂直裂缝引伸而成的斜裂缝的总体，称为弯剪 斜裂缝，这种裂缝上细下宽，是最常见的，如下图所 示。
Vu Vcs
Vcs cv f t bh0 f yv Asv h0 s
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；对集中荷载作用下（包括作用有多种荷载， 且集中荷载在支座截面所产生的剪力值占总剪力值的 1.75 75％以上的情况）的独立梁，取 ，当 小于 1.5 1 3时取3. 时取1.5，当 大于
无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的 设计中斜压破坏和斜拉破坏 主要靠构造要求来避免； 剪压破坏则通过配箍计算来
防止。
2、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态 与无腹筋梁类似，有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要
有三种：斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。
当λ＞3，且箍筋配置数量过少时，斜裂缝一旦出现，与 斜裂缝相交的箍筋承受不了原来由混凝土所负担的拉力，箍筋 立即屈服而不能限制斜裂缝的开展，与无腹筋梁相似，发生斜 拉破坏。 如果λ＞3，箍筋配置数量适当的话，则可避免斜拉破坏， 而转为剪压破坏。这是因为斜裂缝产生后，与斜裂缝相交的箍 筋不会立即受拉屈服，箍筋限制了斜裂缝的开展，避免了斜拉 破坏。箍筋屈服后，斜裂缝迅速向上发展，使斜裂缝上端剩余 截面缩小，使剪压区的混凝土在正应力σ和剪应力τ共同作用下 产生剪压破坏。
第 3 章构件的截面承载能力
第 3 章构件的截面承载能力——强度3.1轴心受力构件的强度及截面选择3.1.1轴心受力构件的应用和截面形式一、轴心受力构件的应用1.主要承重钢结构，如平面、空间和架和网架等。
2.工业建筑的平台和其他结构的支柱3.各种支撑系统二、轴心受力构件的截面形式1. 轴心受力构件的截面分类第一种：热轧型钢截面：圆钢、圆管、方管、角钢、工字钢、T 型钢和槽钢等，如图3-1（a）。
第二种：冷弯薄壁型钢截面：带卷边或不带卷边的角形、槽形截面和方管等，如图3-1（b）。
第三种：用型钢和钢板连接而成的组合截面：实腹式如图3-1（c），格构式如图3-1（d）。
2.对轴心受力构件截面形式的共同要求是（1）能提供强度所需要的截面积;（2）制作比较简便;（3）便于和相邻的构件连接;（4）截面开展而壁厚较薄，以满足刚度要求：对于轴心受压构件，截面开展更具有重要意义，因为这类构件的截面积往往取决于稳定承载力，整体刚度大则构件的稳定性好，用料比较经济。
对构件截面的两个主轴都应如此要求。
根据以上情况，轴心压杆除经常采用双角钢和宽翼缘工字钢截面外，有时需采用实腹式或格构式组合截面。
格构式截面容易使压杆实现两主轴方向的等稳定性，同时刚度大，抗扭性能好，用料较省。
轮廓尺寸宽大的四肢或三肢格构式组合截面适用于轴心压力不甚大，但比较长的构件以便满足刚度、稳定要求。
在轻型钢结构中采用冷弯薄壁型钢截面比较有利。
3.1.2轴心受拉构件的强度由钢材的应力应变关系可知，轴心受拉构件的承载极限是截面的平均应力达到钢材的抗拉强度。
但拉杆达到此强度极限时会发生突然的断裂，缺少必要的安全储备。
另外，当构件毛截面的平均应力超过钢材的屈服强度时，由于构件塑性变形的发展，会使结构的变形过大以致不符合继续承载的要求。
因此，拉杆毛截面上的平均应力应以不超过屈服强度为准则。
对于有孔洞的受拉构件，孔洞附近有如图3-2（a）所示的应力集中现象。
孔壁边缘最大应力可能达到弹性阶段的3～4倍。
受弯构件正截面承载能力计算
其特点有： （1）只能沿 弯矩作用方 向，绕中和 轴单向转动 （2）只能在 从受拉钢筋 开始屈服到 受压区混凝 土压坏的有 限范围内转 动φy-φu。
（3）转动的同时，能传递一定的弯矩，即截面的极限弯矩 Mu 塑性铰出现后，简支梁即形成三铰在一直线上的破坏机构。
3.《规范》采用的正截面极限受弯承载力计算方法
2.适筋梁正截面的受力性能 （1）适筋梁的受力阶段
第Ⅰ阶段（弹性工作阶段） 加载→开裂 开裂弯矩Ｍcr
第Ⅱ阶段（带裂缝工作阶段） 开裂→屈服 屈服弯矩My
第Ⅲ阶段（破坏阶段） 屈服→压碎 极限弯矩Mu
不同阶段截面应力分布图的应用
Ⅰa阶段的应力状态是抗裂验算的依据。 Ⅱ 阶段的应力状态是裂缝宽度和变形验算的依据。 Ⅲa阶段的应力状态作为构件承载力计算的依据
有柱帽 无柱帽
1/32~1/40 1/30~1/35
注：表中l0为梁的计算跨度。当l0≥9m时，表中数值宜乘以1.2。
（2）板的最小厚度
按构造要求，现浇板的厚度不应小于下表的数值。现 浇板的厚度一般取为10mm的倍数。
（3）板的配筋
①受力钢筋 用来承受弯矩产生的拉力 ②分布钢筋
作用，一是固定受力钢筋的位置，形成钢筋网；二是 将板上荷载有效地传到受力钢筋上去；三是防止温度或混 凝土收缩等原因沿跨度方向的裂缝。
ecu
a’
A
’ s
e s
x
M
h0
Cs=ss’As’ Cc=fcbx
As
a
>ey
T=fyAs
双筋截面在满足构造要求的条件下，截面达到Mu 的标志仍然是受压边缘混凝土应变达到εcu。 受压区 混凝土的应力仍可按等效矩形应力考虑。当相对受压
《混凝土结构设计原理》钢筋和混凝土受弯构件正截面承载力计算
《混凝土结构设计原理》钢筋和混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋和混凝土受弯构件正截面承载力计算是混凝土结构设计中的一项重要内容。
正截面承载力是指构件在弯曲荷载作用下所能承受的最大力。
本文将介绍正截面承载力的计算方法。
首先，钢筋和混凝土受弯构件的截面主要由混凝土和钢筋两部分组成。
混凝土的承载能力主要通过压应力进行传递，而钢筋则主要通过拉应力进行传递。
因此，在计算正截面承载力时，需要分别考虑混凝土和钢筋的承载能力。
对于混凝土的承载能力计算，一般采用极限平衡法或材料应力-应变关系来进行。
在极限平衡法中，混凝土的弯曲承载能力可以通过下式计算：Mrd = φ × α × W × z × (d - α/z)其中，Mrd表示混凝土的弯曲承载能力；φ为混凝土材料的折减系数，考虑了实际使用中存在的各种因素；α为混凝土抗压区高度与截面有效高度之比；W为混凝土抗压区的受压区面积；z为抗压区重心到截面受拉边缘的距离；d为截面的有效高度。
对于钢筋的承载能力计算，可以通过以下公式进行：Md = As × fy × (d - a/2)其中，Md表示钢筋的弯曲承载能力；As为钢筋的截面面积；fy为钢筋的屈服强度；d为截面的有效高度；a为混凝土抗压区高度。
当混凝土和钢筋的弯曲承载能力相等时，构件达到破坏状态。
因此，可以根据混凝土和钢筋的承载能力计算结果，来确定构件的正截面承载力。
需要注意的是，以上计算过程中涉及到的参数如α、z、d、a等都需要根据具体情况进行确定。
这些参数的取值与构件的几何形状、材料特性、受力状态等密切相关。
因此，在进行正截面承载力计算时，需要进行充分的分析和计算，并根据相关规范和标准进行校核。
总结来说，钢筋和混凝土受弯构件正截面承载力的计算是一个综合考虑混凝土和钢筋材料特性、构件几何形状和受力状态的过程。
通过合理的参数选择和计算方法，可以得到结构构件的正截面承载力，为混凝土结构设计提供依据。
轴心受拉构件正截面承载力计算公式
轴心受拉构件正截面承载力计算公式一、国内常用的正截面承载力计算公式如下：1.根据构件的材料及截面形状，选择适用的公式进行计算。
a.矩形截面承载力公式截面承载力= 0.6× f_ck × A_s + 0.4× f_y × (A - A_s)其中，f_ck为混凝土强度设计值，A_s为钢筋面积，f_y为钢筋抗拉强度设计值，A为截面总面积。
b.圆形截面承载力公式截面承载力= 0.45× f_ck × A_s + 0.45× f_y × (A - A_s)其中，f_ck为混凝土强度设计值，A_s为钢筋面积，f_y为钢筋抗拉强度设计值，A为截面总面积。
2.根据截面的受力状况进行计算。
a.单轴受力情况下，任意方向上的截面承载力公式为：截面承载力=φ×A_s×f_y其中，φ为弯曲效应系数，取值为0.93.在特殊情况下，比如钢筋屈服前的截面、钢筋屈服后的截面、局部失稳等，需要按相应的规范进行计算。
二、使用公式计算正截面承载力时需要注意以下几点：1.首先要确定构件的受力状况，根据不同的情况选择适用的公式进行计算。
2. 材料参数要严格按照规范要求进行取值，包括混凝土强度设计值f_ck、钢筋抗拉强度设计值f_y等。
3.截面承载力的计算结果是一个近似值，实际工程中需要根据安全系数选取合适的截面尺寸。
4.如果构件具有多个截面，需要分别计算每个截面的承载力，并取其最小值作为构件的正截面承载力。
综上所述，正截面承载力的计算公式是根据构件的受力状况、材料参数以及截面形状等因素来确定的。
在实际设计中，需要严格按照规范要求进行计算，并根据实际工程情况进行合理的选取。
这样才能确保结构的安全可靠。
第三章构件的截面承载能力强度
一、轴心受力构件的应用 轴心受力构件包括轴心受压杆和轴心受拉杆。 轴心受拉 ：桁架拉杆、网架、塔架（二力杆） 轴心受压 ：桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱。 二、轴心受力构件的截面形式 1、对轴心受力构件的截面形式的要求 1）、能提供强度所需要的面积； 2）、制作比较简单； 3）、便于和相邻的构件连接； 4）、截面宽大而薄壁，以满足刚度和整体稳定； 2、轴心受力构件的截面形式 轴心受力的构件可采用图中的各种形式。
四、梁的强度计算 1、弯曲正应力 梁受弯时的应力－应变曲线与受拉时相类似（图 f），其正应力的发展过程可分为三个阶段：弹性工作 阶段(图c)、弹塑性工作阶段(图d)和塑性工作阶段 (图e).
弹性阶段——此时正应力为直线分布，梁最外边缘正应 力不超过屈服点 。对需要计算疲劳的梁，常以最外 纤维应力到达fy作为承载能力的极限状态。冷弯型钢 梁因其壁薄，也以截面边缘屈服作为极限状态。 最大弹性弯矩：Me= Wn· fy 弹塑性阶段 ——梁边缘出现塑性 , 应力达到屈服点，而 中和轴附近材料仍处于弹性。在《钢结构设计规范》 中对一般受弯构件的计算，就适当考虑了截面的塑性 发展，以截面部分进入塑性作为承载能力的极限。 中和轴：和弯矩主轴平行的截面面积平分线，中和轴两 边面积相等，对于双轴对称截面即为形心主轴。 塑性阶段 —— 梁全截面进入塑性 , 应力均等于屈服点， 形成塑性铰 , 此时已达到梁的承载极限。超静定梁的 塑性设计允许出现若干个塑性铰，直至形成机构。
翼缘剪力流(s自中线自由端，对A、B点为s=0、b)： q=τ t=VxSx/Ix=Vsth/(2Ix)， qA=0, qB=Vbht/(2Ix) 腹板剪力流(s自腹板与翼缘中线交点算起，对B、D点 为s=0、h/2)：
T形截面受弯构件正截面承载力计算精选全文
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
①当为第一类T形截面时
或
②当为第二类T形截面时
（2）判定T形截面类型：
故属于第一类T形截面。
（3）求受压区高度x
截面设计：
（5）选择布置钢筋
截面复核：
（3）正截面抗弯承载力
1）在截面设计时：
2）在截面校核时：
时为第一类T形截面；
时为第二类T形截面。
时为第一类T形截面；
时为第二类T形截面。
2.截面复核
已知受拉钢筋截面面积及钢筋布置、截面尺寸和材料强度级别，要求复核截面的抗弯承载力Mu 。
解：（1）检查钢筋布置、最小配筋率是否符合构造要求
（2）判定T形截面类型,
若满足
属于第一类T形截面，否则属于第二类T形截面。
（3）求得正截面抗弯承载力Mu
（3）求得正截面抗弯承载力Mu
第一类T形截面
4.6.1 基本计算公式及适用条件
T形截面的分类
1.第一类T形截面
视同bf ×h的矩形截面，基本计算公式 ：
（4-40）
（4-41）
（4-42）
计算图式
适用条件
在验算T形截面的值时，近似地取梁肋宽b来计算，为什么？
（1）
（2）
2.第二类T形截面
基本计算公式：
计算图式
T形截面受弯构件截面类型判断公式总结：
10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。11/13/2020 8:36:16 PM20:36:1613-十一月-2011、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。11/13/2020 8:36 PM11/13/2020 8:36 PM十一月-20十一月-2012、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。13-Nov-2013 November 2020十一月-2013、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Friday, November 13, 202013-Nov-20十一月-2014、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。十一月-2020:36:1613 November 202020:36
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3.1轴心受力构件的强度及截面选择
1、轴心受力构件的应用
a)
轴心受力构件是指承受通过截 面形心轴线的轴向力作用的构件。 包括轴心受拉构件（轴心拉杆）和 轴心受压构件（轴心压杆）。
在钢结构中应用广泛，如桁架、 网架、塔架中的杆件，工业厂房及 高层钢结构的支撑，操作平台和其 它结构的支柱等。
+
+
+
+
b)
σ N f An
3.1轴心受力构件的强度及截面选择
1
N
N
1
1Ⅱ
N
N
1Ⅱ
3.1轴心受力构件的强度及截面选择
三、索的受力性能和强度计算
➢ 索是理想柔性的，不能受压，也不能抗弯； ➢ 索的材料符合胡克定律。 ➢ 索的强度计算按容许应力法计算：
各组合工况下 的拉力标准值
Nk max fk AK
钢索材料的强度标准值
x
1 x (虚轴)
1 x (虚轴)
用缀件联系组成。采用较多的是两
y
yy
y
y
y
分肢格构式构件。
(实轴)
(实轴)
x
1x
1x
a）实腹式柱 b）格构式缀板柱 c）格构式缀条柱
3.1轴心受力构件的强度及截面选择
2、轴心受力构件的截面形式
热轧型钢截面 冷弯薄壁型钢截面
实腹式组合截面
实腹式构件比格构式构 件构造简单，制造方便， 整体受力和抗剪性能好， 但截面尺寸较大时钢材 用量较多；而格构式构 件容易实现两主轴方向 的等稳定性，刚度较大， 抗扭性能较好，用料较 省。
y2
y --1200×0×21000
yp
c
x
形心轴
--1204×0×21400
y
3.2梁的类型和强度
截面绕x轴的塑性系数F：
F M p Wnp fy Wnp Me Wn fy Wn
塑性系数F与截面形状有关，而与材料的性质无关，所以又称 截面的形状系数。
截面的形状系数F
=1.5 矩形截面 =1.7 圆形截面 =1.27 圆管截面 =1.1~1.17 工字形截面绕x轴
3.1轴心受力构件的强度及截面选择
2. 有孔洞等削弱
◎ 弹性阶段－应力分布不均匀； ◎ 极限状态－净截面上的应力为均匀屈服应力
N
N
N
N
N / A f 0
max =3 0
n
（5fy.2.2）
(a)弹性状态应力
(b)极限状态应力
截面削弱处的应力分布
以构件净截面的平均应 力达到屈服强度为强度极限 状态。设计时应满足：
截面全部进入塑性状态，应力分布呈矩 形。弯矩达到最大极限称为塑性弯矩Mp，截 面形成塑性铰。
M p Wnp fy Wnp—截面对x轴的截面塑性模量。
=fy
全部塑性
Wpx S1n S2n
S1n 、S2n —中和轴以上、下净截面对中和轴的面积矩。
塑性阶段
3.2梁的类型和强度
y
x
x
y
y 1 中和轴 x
格构式组合截面
3.1轴心受力构件的强度及截面选择
二、轴心受拉、受压构件的强度
轴心受力构件的设计:
轴心受拉构件
强度 （承载能力极限状态） 刚度 （正常使用极限状态）
轴心受压构件
强度 稳定
（承载能力极限状态）
刚度 （正常使用极限状态）
轴心压杆截面无削弱，一般不会发生强度破坏。只有截面削弱较大或非 常短粗的构件，则可能发生强度破坏。
钢索的有效截面积
安全系数，宜取2.5~3.0
3.2梁的类型和强度
一、梁的类型
➢ 钢梁主要用以承受横向荷载。如楼盖梁、工作平台梁、墙 架梁、吊车梁、檩条及梁式桥、大跨斜拉桥、悬索桥中的
桥面梁等。 ➢钢梁按制作方法的分为：
型钢梁 组合梁
热轧型钢梁 冷弯薄壁型钢梁
单向弯曲构件 ➢按弯曲变形状况分为：
双向弯曲构件
本章学习要点
➢ 基本要求：掌握轴心受力构件的强度计算并会根 据要求设计截面，梁构件的强度计算，拉弯、压 弯构件的强度计算方法；理解设计梁截面的方法 ，拉弯、压弯构件的工作性能；了解轴心受力构 件及梁的应用范围，拉弯、压弯构件的应用。
➢ 重点：轴心受力构件、梁及拉弯、压弯构件的强 度计算。
➢ 难点：梁的扭转，按强度条件选择梁截面。
3.2梁的类型和强度
（3）弯曲正应力
梁的设计
弹性设计： 仅边缘屈服，材料的强度性能未充分发挥。
弹塑性设计： 允许截面有一定的塑性发展，塑性发展区深 度为a=(1/8~1/4)h，引入截面塑性发展系数
x、y 。
塑性设计：
出现塑性铰，导致变形过大，一个静定梁中 只允许出现一个塑性铰，故塑性设计仅限于 等截面。
承载能力极限状态
抗弯强度
强度
抗剪强度 局部压应力 折算应力
整体稳定
局部稳定
正常使用极限状态 刚度
3.2梁的类型和强度
二、梁的弯曲、剪切强度
1.梁的正应力
M
D
C Mp
Me
B
AM
M E
Est E=0
w
梁的M-w曲线
y
st
应力-应变关系简图
3.2梁的类型和强度
（1）梁的正应力分布
y
fy
=fy
fy
3.1轴心受力构件的强度及截面选择
以轴心受力构件截面上的平均应力不超过钢材的屈服强度 为计算准则。
1. 截面无削弱
构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。 设计时，作用在轴心受力构件中的外力N应满足：
式中：
σN f A
N —— 轴心力设计值；
A—— 构件的毛截面面积；
f —— 钢材抗拉或抗压强度设计值，ƒ=ƒy/γR。
3.2梁的类型和强度
➢ 梁的截面形式 热轧型钢梁
冷弯薄壁型钢梁
组合梁
3.2梁的类型和强度
蜂窝梁
(a)
(b)
楔形梁
双向受弯梁
3.2梁的类型和强度
预应力梁
3.2梁的类型和强度
受弯构件的设计应满足：强度、整体稳定、局部稳定和 刚度四个方面的要求。 前三项属于承载能力极限状态计算， 采用荷载的设计值； 第四项为正常使用极限状态的计算， 计算挠度时按荷载的标准值进行。对于直接承受重复荷载 作用的梁，当应力循环次数n≥5×104时还应进行疲劳计算。=fyaxx
y
弹性阶段
弹性区
全部塑性
塑性区
弹塑性阶段
塑性阶段 应变硬化阶段
3.2梁的类型和强度
（2）弯矩
当最大应力达到屈服点fy时，构件截面处于弹性极限
状态，其上弯矩为屈服弯矩Me。
=fy
M e Wn fy
Wn —截面绕 x 轴的净截面模量。
弹性极限阶段
3.2梁的类型和强度
随着Mx的进一步增大
++
++
++
++
3.1轴心受力构件的强度及截面选择
柱头
柱头
缀板
轴心受力构件截面的要求： （1）能提供承载力需要的截面积 （2）制作比较简单 （3）便于和相邻的构件连接 （4）截面开展而壁厚较薄
l l
缀条
l =l
柱身
柱身
实腹式构件和格构式构件
柱脚
柱脚
实腹式构件具有整体连通的截面。
格构式构件一般由两个或多个分肢