补充钢筋混凝土构件承载力 课件.ppt

1、补充 混凝土构件承载力 内容v1.混凝土结构材料的性质v2.受弯构件一般构造规定v3.钢筋混凝土构件受弯承载力v4.钢筋混凝土构件受剪承载力一、混凝土结构材料的性质钢材的力学性能钢材的力学性能v1.应力应变曲线应力应变曲线 s se eabcdefufyf钢筋钢筋2.基本性能基本性能u强度（包括屈服强度和抗拉强度）强度（包括屈服强度和抗拉强度）u塑性塑性u弹性模量弹性模量4.钢筋的品种钢筋的品种 热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋热轧钢筋热轧钢筋HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级HPBHot ro

2、lled 热轧热轧Plain 光滑光滑Bar 钢筋钢筋HRBHot rolledRolledBarRRBRolledRibbed 螺螺纹纹Bar屈服强度屈服强度 fyk（标准值标准值=钢材废品限值，保证率97.73%）HPB235级：fyk=235 N/mm2HRB335级：fyk=335 N/mm2HRB400级、RRB400级：fyk=400 N/mm2uHPB235级(级)钢筋钢筋多为光面钢筋（多为光面钢筋（Plain Bar），），多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋uHRB335级(级)和 HRB400级(级)钢筋钢筋强度较高，强度较高，多多作为钢筋混凝土构件

3、的受力钢筋，尺寸较大的构作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用件，也有用级钢筋作箍筋的级钢筋作箍筋的为增强与混凝土的粘为增强与混凝土的粘结（结（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢），外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋（筋（Deformed Bar）。u级钢筋级钢筋焊接和冷弯性能较差，不适宜作为钢筋混焊接和冷弯性能较差，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋。一般冷拉后作预应力筋。5.钢筋与混凝土长期共同工作的条件钢筋与混凝土长期共同工作的条件 1.1.混凝土结硬后，能与钢筋牢固地粘结在一起，传递应力。混凝土结硬后，能与钢筋牢固地粘结在一

4、起，传递应力。2.2.二者具有相近的线胀系数，不会由于温度变化产生较大二者具有相近的线胀系数，不会由于温度变化产生较大 的温度应力和相对变形而破坏粘结力。的温度应力和相对变形而破坏粘结力。混凝土混凝土 ct=1.0 1.5 1053.3.呈碱性的混凝土可以保护钢筋，使钢筋混凝土结构具呈碱性的混凝土可以保护钢筋，使钢筋混凝土结构具有较好的耐久性有较好的耐久性。钢筋钢筋 st=1.2 105混凝土的力学性能混凝土的力学性能v1.混凝土定义混凝土定义 由水泥、水、石和砂按一定配合比经混合由水泥、水、石和砂按一定配合比经混合搅拌而成的人工石材。搅拌而成的人工石材。2.混凝土的性能混凝土的性能u抗压强度

5、抗压强度 立方体抗压强度（立方体抗压强度（150*150*150试件）试件）轴心抗压强度轴心抗压强度 （150*150*300试件）试件）u抗拉强度抗拉强度 混凝土抗拉性能很差，抗拉强度约为抗压强度混凝土抗拉性能很差，抗拉强度约为抗压强度的的1/91/16，强度越高，其差别越大。，强度越高，其差别越大。混凝土的力学性能混凝土的力学性能v3.混凝土应力应变曲线混凝土应力应变曲线混凝土的力学性能混凝土的力学性能 4.混凝土的徐变混凝土的徐变 混凝土受压后出产生瞬时压应变外，在混凝土受压后出产生瞬时压应变外，在维持其应力不变的情况下，其应变随时间而增长，维持其应力不变的情况下，其应变随时间而增长，这

6、种现象称为混凝土的徐变。这种现象称为混凝土的徐变。5.混凝土的收缩混凝土的收缩 混凝土在空气中硬化时体积变小的现象混凝土在空气中硬化时体积变小的现象称为混凝土的收缩。主要原因是混凝土的干燥称为混凝土的收缩。主要原因是混凝土的干燥失水和水泥胶体的碳化、凝缩，是混凝土内水失水和水泥胶体的碳化、凝缩，是混凝土内水泥浆凝固硬化过程中的物理化学作用的结果。泥浆凝固硬化过程中的物理化学作用的结果。混凝土的力学性能混凝土的力学性能 7.混凝土的强度等级混凝土的强度等级 8.混凝土的选用混凝土的选用 建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于不应低于C15。当

7、采用当采用HRB335级钢筋时，不宜低于级钢筋时，不宜低于C20。当采用当采用HRB400和和RRB400级钢筋以及承受重复级钢筋以及承受重复荷载的构件，不得低于荷载的构件，不得低于C20。预应力混凝土结构不应低于预应力混凝土结构不应低于C30。采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，不宜低于不宜低于C40。1.粘结力的组成：粘结力的组成：u（1）混凝土收缩将钢筋握固而产生的摩擦力；）混凝土收缩将钢筋握固而产生的摩擦力；u（2）由混凝土颗粒的化学作用而产生的胶合力；）由混凝土颗粒的化学作用而产生的胶合力；u（3）由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产

8、生的）由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的 机械咬合力。机械咬合力。2.保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施 （1）锚固长度；（）锚固长度；（2）搭接长度；（）搭接长度；（3）混凝土应）混凝土应有足够的厚度；（有足够的厚度；（4）光圆钢筋末端弯钩；（）光圆钢筋末端弯钩；（5）配置箍筋；（配置箍筋；（6）注意浇筑混凝土时的钢筋位置。）注意浇筑混凝土时的钢筋位置。二、受弯构件构造规定v受弯构件是承受弯距和剪力的构件。构件一般为水平方向放置(有时也斜放)，荷载的作用方向与构件轴线垂直。受弯构件是建筑结构中最基本的构件。板的构造规定板的构造规定1 截面尺寸截面尺寸对一般工

9、业与民用建筑楼面和屋面，现浇板最小厚度是：屋面60mm，民用建筑楼面70mm，工业建筑楼面80mm，无梁楼板150mm。v板的构造规定板的构造规定v2 2 板的配筋板的配筋受力钢筋一般为8-10的HPB235级钢筋，其间距为70-200mm.受力钢筋（纵向钢筋）代替混凝土起受拉作用。分布钢筋使得主筋受力均匀。v梁的构造规定梁的构造规定v1 1 梁的截面尺寸梁的截面尺寸 当梁高当梁高h800mmh800mm时，时，A A为为50mm50mm的倍数，的倍数，A A800mm800mm时，为时，为100mm100mm的倍数。梁宽的倍数。梁宽b200mmb200mm时，时，b b为为50mm50mm的

10、倍数，的倍数，200mm200mm以下的梁宽可为以下的梁宽可为150mm150mm或或180mm180mm。梁的高跨比梁的高跨比v梁的构造规定梁的构造规定v2 2 混凝土保护层厚度及钢筋间的净距混凝土保护层厚度及钢筋间的净距梁纵筋梁纵筋宜用宜用HRB400HRB400级或级或RRB400RRB400级和级和HRB335HRB335级，常用直径级，常用直径为为1212，1414，1616，1818，2020，2222，25mm25mm梁箍筋梁箍筋宜用宜用HPB235HPB235级、级、HRB335HRB335级和级和HRB400HRB400级，常用直径级，常用直径6 6，8 8，10mm10mm

11、混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度及钢筋间的净距要及钢筋间的净距要求有何意义？求有何意义？v梁的构造规定梁的构造规定v3 纵向钢筋纵向钢筋代替混凝土受拉代替混凝土受拉v4 箍筋和弯起钢筋箍筋和弯起钢筋 箍筋箍筋抗剪，承受剪应力抗剪，承受剪应力 弯起钢筋弯起钢筋用于抗剪用于抗剪 架立钢筋架立钢筋使得主筋、箍筋和架立筋一起形成骨架。使得主筋、箍筋和架立筋一起形成骨架。三、钢筋混凝土构件受弯承载力1.受弯构件正截面性能的研究habAsh0 xnecesf弯矩图剪力图2.梁的正截面破坏特征同样的截面尺寸、跨度相同样材料强度的粱，同样的截面尺寸、跨度相同样材料强度的粱，由于配筋量的不同，会发生不同的破坏。

12、由于配筋量的不同，会发生不同的破坏。（1）适筋破坏。）适筋破坏。特征：受拉钢筋首先屈服；随着受拉钢筋塑特征：受拉钢筋首先屈服；随着受拉钢筋塑性变形的发展，受压混凝土边缘纤维达到极限压性变形的发展，受压混凝土边缘纤维达到极限压应变，混凝土压碎；梁在破坏前有明显预兆；破应变，混凝土压碎；梁在破坏前有明显预兆；破坏前裂缝和变形急剧发展，这种破坏称延性破坏。坏前裂缝和变形急剧发展，这种破坏称延性破坏。配筋率配筋率0bhAs2.梁的正截面破坏特征 （2）超筋破坏）超筋破坏 特征：当构件受拉区配筋量很高时，则破坏时特征：当构件受拉区配筋量很高时，则破坏时受拉钢筋不会屈服，破坏是因混凝土受压区边缘受拉钢筋不

13、会屈服，破坏是因混凝土受压区边缘达到极限压应变、混凝土被压碎而引起的。发生达到极限压应变、混凝土被压碎而引起的。发生这种破坏时，受拉区混凝土裂缝不明显，破坏前这种破坏时，受拉区混凝土裂缝不明显，破坏前无明显预兆，是一种脆性破坏。无明显预兆，是一种脆性破坏。（3）少筋破坏）少筋破坏 特征：受拉区混凝土一旦开裂，则裂缝处的钢特征：受拉区混凝土一旦开裂，则裂缝处的钢筋拉应力迅速达到屈服强度并进入强化段，甚至筋拉应力迅速达到屈服强度并进入强化段，甚至钢筋被拉断；受拉区混凝土裂缝很宽、构件挠度钢筋被拉断；受拉区混凝土裂缝很宽、构件挠度很大，而受压混凝土并未达到极限压应变。属脆很大，而受压混凝土并未达到极

14、限压应变。属脆性破坏。性破坏。3.受弯构件正截面承载力计算公式C=fcbxTs=ssAsM fcx=xn0,cysNf bxf A基本方程基本方程)2(,00 xhbxfMMcu0hx 相对受压区高度相对受压区高度0200,0,(1 0.5)cysucNf bhf AMMf bh 计算公式适用条件计算公式适用条件max00 bhAhxsbb或防止超筋脆性破坏防止超筋脆性破坏(Brittle Failure)防止少筋脆性破坏防止少筋脆性破坏(Low Reinforced)bhAsmin4 T形截面受弯构件正截面承载力计算形截面受弯构件正截面承载力计算4.钢筋混凝土构件受剪承载力弯矩图剪力图 钢筋

15、混凝土受弯构件有可能在剪力和弯矩共同作用的支座附近的区段内，沿斜裂缝发生斜截面受剪破坏或斜截面受弯破坏。0VhMv广义剪跨比广义剪跨比：v v集中荷载下的简支集中荷载下的简支梁，计算剪跨比为梁，计算剪跨比为：0ha影响斜截面抗剪承载力的主要因素剪跨比剪跨比 在一定的剪跨比范围内，随着剪跨比的增加，抗剪承载力降低。在一定的剪跨比范围内，随着剪跨比的增加，抗剪承载力降低。混凝土强度混凝土强度 在其它条件相同时，斜截面抗剪承载力随混凝土强度的提高而增在其它条件相同时，斜截面抗剪承载力随混凝土强度的提高而增大。大。箍筋配筋率箍筋配筋率 箍筋的抗剪作用：箍筋的抗剪作用：1，与纵筋、斜裂缝间混凝土及剪压区

16、混凝土，与纵筋、斜裂缝间混凝土及剪压区混凝土组成桁架体系，箍筋充当受拉腹杆；组成桁架体系，箍筋充当受拉腹杆；2，抑制斜裂缝的发展，增加，抑制斜裂缝的发展，增加裂缝间的摩擦力。裂缝间的摩擦力。纵向钢筋的配筋率纵向钢筋的配筋率 配筋率越大，斜截面抗剪承载力较大。配筋率越大，斜截面抗剪承载力较大。5.截面形状尺寸截面形状尺寸bsnAbsAsvsvsv1斜截面受剪承载力的计算 二、弯起钢筋二、弯起钢筋 当剪力较大时，可利用纵筋弯起与斜裂缝相交当剪力较大时，可利用纵筋弯起与斜裂缝相交来提高受剪承载力。来提高受剪承载力。0.8fyAsbsin8.0sbycsuAfVV为弯起钢筋与构件轴线的夹角，为弯起钢筋

17、与构件轴线的夹角，一般取一般取4560。三、截面限制条件三、截面限制条件 当配箍率超过一定值后，则在箍筋屈服前，斜压杆混凝土已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。压坏，故可取斜压破坏作为受剪承载力的上限。规范规范是通过控制受剪截面剪力设计值不大于斜压破坏时是通过控制受剪截面剪力设计值不大于斜压破坏时的受剪承载力来防止由于配箍率而过高产生斜压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，受剪截面应符合下列截面限制条件，当4bhw时，025.0bhfVcc当5bhw时，020.0bhfVcc当54bhw时，按直线内插法取用。c为高强混凝土的强度折减为高强混凝土的强度折减系数系数fcu,k 50N/mm2时，时，c=1.0fcu,k=80N/mm2时，时，c=0.8其间线性插值。其间线性插值。