建筑结构IP课件第二讲

建筑结构IP课件第二讲
３受弯构件承载力计算
本课程的初步知识：
《建筑力学》中的截面平衡方程，m、v的求取。

钢筋和混凝土的力学性能，《混凝土规范》对其应力－应变曲线所做的基本假定。

本讲知识结构：
1.2.3.4.5.6.
受弯构件的基本概念受弯构件的一般构造要求
单筋矩形梁的三种破坏模式及单筋矩形梁正截面承载力计算的基本假设
单筋矩形截面梁正截面承载力计算的基本公式和条件单筋矩形截面梁的截面设计和截面复核
本次讲座的主要内容：
受弯构件的两种破坏形式：1.沿弯矩最大截面破坏，称为正截面破坏；2.是沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏，破坏截面与构件的轴线斜交，称为斜截面破坏。

（a）正截面破坏（b）斜截面破坏
图3－1受弯构件的两种破坏形式
3.1一般结构要求
3.1.1截面形式
在受弯构件中，仅在截面受拉区域具有纵向应力钢筋的截面称为单钢筋截面。

同时，在受拉区和受压区有纵向受力钢筋的截面称为双筋截面。

3.1.2梁的结构要求
梁中一般配置纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立钢筋，如图3-3所示。

图梁的钢筋
1．截面尺寸
梁高与跨度之比H/L称为高跨比。

加肋楼板主梁为1/8~1/14，次梁为1/12~1/18；独立梁不得小于1/15（简支）和1/20（连续）。

1
矩形截面梁的高宽比H/b一般为2.0~3.0；T形截面梁的H./b一般为2.5~4.0（此处b为梁肋宽度）。

为了便于第一次模拟考试，矩形截面梁的宽度或T形截面梁肋的宽度通
常为b=100、120、150、（180）、200、（220）、250和300mm，300mm和以上之间的差值为50mm，括号中的值仅用于木制模型。

梁的高度H=250、300、750、800、900、1000mm 和其他尺寸。

什么时候？800mm时，水平差为50mm，h？800mm时，坡度差为100mm。

2.混凝土强度等级及保护层厚度
梁常用的混凝土强度等级是c25、c30、c35、c40等。

纵向受力钢筋的外边缘至混凝土表面的垂直距离，称为混凝土保护层厚度，用c表示，。

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。

《规范》有具体的规定。

图3-4钢筋净距、保护层及有效高度
3．纵向受力钢筋
应使用HRB400、rrb400和HRB335作为梁中的纵向受力钢筋。

普通钢筋直径为
10mm~32mm，钢筋数量不少于2根。

钢筋混凝土梁纵向受力钢筋的直径，当梁高h?300mm时，不应小于10mm；当梁高
h?300mm时，不应小于8mm。

为便于混凝土浇筑，保证钢筋周围混凝土密实，保证钢筋与混凝土粘结，纵向钢筋净间距应符合图3-4的要求。

4．纵向构造钢筋（1）架立钢筋
为了固定箍筋并与纵向受力钢筋形成骨架，应在梁的受压区域设置安装钢筋。

当梁的跨度为l时，梁中安装钢筋的直径？4米时，不应小于8毫米；当梁的跨度为l？在4~6m 处，不应小于10mm；当梁的跨度为l？6米时，不应小于12毫米。

（2）梁侧腰部加固
由于混凝土收缩，在梁的侧面产生收缩裂缝的现象时有发生。

裂缝一般呈枣核状，两头尖而中间宽，向上伸至板底，向下至于梁底纵筋处，截面较高的梁，情况更为严重，如图3-5（a）所示。

规范规定，当梁的腹板高度为h？在450mm处，应沿梁两侧高度配置纵向结构钢筋（腰部钢筋），如图3-5（b）所示。

每侧纵向结构钢筋的横截面积（不包括梁的上下受力钢筋和安装钢筋）不得小于腹板横截面积BH的0.1%，其间距不得大于200mm。

这里的网高
2
H度：矩形截面为有效高度H0；对于T形截面，取有效高度H0减去法兰高度；对于I 型截面，取腹板的净高。

5.马镫
梁的箍筋宜采用hpb235、hrb335和hrb400的钢筋，常用直径是6mm、8mm和8mm。

3.1.3板1的结构要求。

板的最小厚度
现浇板的宽度一般较大，设计时可取单位宽度(b?1000mm)进行计算。

板常用的混凝土强度等级是c20、c25、c30、c35、c40等。

板中钢筋一般包括纵向受力钢筋和分布钢筋，如图3-6所示。

图3-6板的配筋
2.板的受力钢筋
板的纵向受力钢筋常用hpb235、hrb335和hrb400钢筋，直径通常采用6mm～12mm；间距一般为70～200mm，如图3-7所示。

当板厚h?150mm时，间距不宜大于200mm；当板厚h?150mm，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。

图3-7板钢筋的结构要求
3．板的分布钢筋
单向板设计时，除沿应力方向布置受力钢筋外，还应沿竖向应力方向布置分布钢筋。

分布钢筋应为hpb235和HRB335钢筋。

单位长度分布钢筋的横截面积不应小于单位宽度应力钢筋横截面积的15%，且不应小于该方向板横截面积的0.15%；分布钢筋间距不大于250mm，直径不小于6mm；当集中荷载较大或温度变化较大时，应适当增大分布钢筋的截面积，间距不大于200mm。

３．２受弯构件正截面承载力计算
3.2.1配筋率对构件破坏特征的影响，以及配筋受弯构件截面应力的几个阶段。

受弯构件正截面的破坏特征主要由纵向受拉钢筋的配筋率决定？尺寸测定。

配筋率指纵向受拉钢筋截面积与截面有效面积之比。

as（3－1）bho3
式中as——纵向受力钢筋的截面积，mm2；B——截面宽度，mm；
ho――截面的有效高度，ho?h?as,mm;
As——受拉钢筋合力作用点到截面受拉边缘的距离。

根据梁纵向钢筋配筋率的不同，钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型，不同类型梁的破坏特征不同。

（1）加固梁
配置适量纵向受力钢筋的梁称为适筋梁。

从加载开始到完全破坏，加固梁的应力变化经历了三个阶段，如图3.8所示。

第一阶段（弹性工作阶段）：当荷载很小时，混凝土的压应力和拉应力很小，梁截面上每根纤维
的应变也很小。

应力和应变几乎呈线性关系，混凝土的应力分布模式接近三角形，如图
3.8（a）所示。

ia阶段的应力状态是抗裂验算的依据。

第ⅱ阶段（带裂缝工作阶段）：裂缝出现后，在裂缝截面处，受拉区混凝土大部分退出工作，拉力几乎全部由受拉钢筋承担，在裂缝出
现的瞬间，钢筋应力突然增加很大。

受压区混凝土呈现出一定的塑性特征，应力图形呈曲
线形。

第ⅱ阶段的应力状态代表了受弯构件在使用时的应力状态，故本阶段的应力状态作
为裂缝宽度和变形验算的依据。

当弯矩继续增加时，钢筋的应力继续增加，直到达到屈服强度FY，截面即将进入破坏阶段，表示为ⅱ a、如图3.8（d）所示。

第ⅲ阶段（破坏阶段）：这时受拉钢筋的应力保持屈服强度不变，钢筋的应变迅速增大，受压边缘混凝土压应变达到极限应变，混凝土被压碎，截面宣告破坏，此时截面所承
担的弯矩即为破坏弯矩mu，这时的应力状态作为构件承载力计算的依据[图3.8(f)]。

图3.8加固梁工程的三个阶段
适筋梁的破坏特征是受拉钢筋先屈服，然后受压区混凝土被压碎。

有明显的破坏预兆，这种破坏称为延性破坏。

适筋梁的材料强度能得到充分发挥。

（2）超级加固梁
纵向受力钢筋配筋率大于最大配筋率的梁称为超筋梁。

这种梁由于纵向钢筋配置过多，
四
受压区混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，发生常突然，没有明显的预兆，属于脆性破坏。

实
际工程中不应采用超筋梁。

（3）少筋梁
配筋率小于最小配筋率的梁称为少筋梁。

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。

破坏也是突然的，没有明显预兆，属于脆性
破坏。

实际工程中不应采用少筋梁。

图3-9梁的正截面破坏（a）加固梁；（b）超级加固梁；（c）少筋梁
３．２．２受弯构件正截面承载力计算的基本原则１、三点基本假定
1）截面应变保持不变。

2）不考虑混凝土的抗拉强度。

3）采用理想化的应力―应变关系。

图3-10（a）混凝土的应力应变曲线（b）热轧钢筋？s-？S设计曲线钢筋应力？S的功能表示如下：
当0≤?s≤?y时：?s?es?s（3-2）当?s??y时：?s=fy(3-3)
五。