水工钢筋混凝土结构学课件第三章培训课件.ppt
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- 水工 钢筋混凝土 结构 课件 第三 培训
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1、第三章第三章 受弯构件正截面承载力受弯构件正截面承载力计算计算 第三章 受弯构件正截面承载力计算 概 述v受弯构件主要指结构中各种类型的受弯构件主要指结构中各种类型的梁与板梁与板。v受弯构件的受力特点是截面上承受受弯构件的受力特点是截面上承受弯矩弯矩M和剪力和剪力V。v受弯构件承载力的设计内容:受弯构件承载力的设计内容:(1)(1)正截面受弯承载力计算正截面受弯承载力计算按已知截面弯矩设计按已知截面弯矩设计值值 M,确定截面尺寸和计算纵向确定截面尺寸和计算纵向受力钢筋受力钢筋;(2)(2)斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算按受剪计算截面的剪按受剪计算截面的剪力设计值力设计值V,计算确定,
2、计算确定箍筋和弯起钢筋箍筋和弯起钢筋的数量。的数量。第三章第三章 受弯构件正截面承载力计算受弯构件正截面承载力计算 b h纵向钢筋 l0斜截面受剪承载力设计斜截面受剪承载力设计为防止斜截面破坏,须配弯起钢筋及箍筋。为防止斜截面破坏,须配弯起钢筋及箍筋。第三章 受弯构件正截面承载力计算概 述 第三章 受弯构件正截面承载力计算概 述 第三章 受弯构件正截面承载力计算3.1 受弯构件的截面形式和构造一一.截面形式截面形式第一节第一节 受弯构件的截面形式和构造受弯构件的截面形式和构造v 梁截面形式常见的有梁截面形式常见的有矩形、矩形、T形、工形、十字形、箱形、形、工形、十字形、箱形、形。形。v 现浇单
3、向板为现浇单向板为矩形矩形截面,截面,预制板常见的有预制板常见的有空心板。空心板。工形矩形板矩形T 形箱形空心板 二二.截面尺寸截面尺寸v为统一模板尺寸、便于施工,通常采用为统一模板尺寸、便于施工,通常采用梁梁宽度宽度b=120=120、150150、180180、200200、220220、250mm250mm,250mm250mm以上者以以上者以50mm50mm为模数递增。为模数递增。v梁高度梁高度h=250=250、300300、350350、400 400、800mm 800mm,800mm800mm以上者以以上者以100mm100mm为模数递增。为模数递增。v简支梁的简支梁的高跨比高
4、跨比h/l0一般为一般为1/81/8 1/121/12。v矩形截面梁矩形截面梁高宽比高宽比h/b=2.0=2.0 3.53.5,T T形截面形截面梁高宽梁高宽 比比h/b=2.5=2.5 4.04.0。v房屋建筑中板较薄,最小为房屋建筑中板较薄,最小为60mm60mm。v水工建筑中板厚变化范围大,厚的可达几水工建筑中板厚变化范围大,厚的可达几米,薄的可为米,薄的可为100mm100mm。第三章 受弯构件正截面承载力计算3.1 受弯构件的截面形式和构造b bh hb bh hc cc ccc c c c c c d=1028mm(常用常用)h0=h-a h0a30mm1.5dmindmindmi
5、ndmindmind三三.砼砼保护层保护层 为保证为保证耐久性耐久性、防防火性火性以及钢筋与砼以及钢筋与砼的的粘结性能粘结性能,钢筋,钢筋外面须有足够厚度外面须有足够厚度的砼保护层。的砼保护层。第三章 受弯构件正截面承载力计算3.1 受弯构件的截面形式和构造c cc ccc c c c c c d=1028mm(常用常用)h0=h-a h0a30mm1.5dmindmindmindmindmind第三章 受弯构件正截面承载力计算3.1 受弯构件的截面形式和构造四四.梁内钢筋直径和间距梁内钢筋直径和间距v梁底部纵向受力钢筋一般不少梁底部纵向受力钢筋一般不少于于2 2根,直径常用根,直径常用101
6、028mm28mm;梁上;梁上部无受压钢筋时,需配置部无受压钢筋时,需配置2 2根根架架立筋立筋,与箍筋和梁底部纵筋形成,与箍筋和梁底部纵筋形成钢筋骨架,直径一般不小于钢筋骨架,直径一般不小于10mm10mm;v为保证砼浇注的密实性,梁底为保证砼浇注的密实性,梁底部钢筋的净距不小于部钢筋的净距不小于30mm30mm及及钢筋钢筋直径直径d d,梁上部钢筋的净距不小,梁上部钢筋的净距不小于于30mm30mm及及1.5 1.5 d d。3.1 受弯构件的截面形式和构造五五.板内钢筋的直径和间距板内钢筋的直径和间距v钢筋直径通常为钢筋直径通常为612mm;板厚度较大时,直径可用板厚度较大时,直径可用1
7、418mm;v受力钢筋最小间距为受力钢筋最小间距为70mm;v垂直于受力钢筋应布置垂直于受力钢筋应布置分布钢筋分布钢筋于于内侧内侧:将荷载均匀传递给受力钢筋,将荷载均匀传递给受力钢筋,施工中固定受力钢筋的位置,施工中固定受力钢筋的位置,抵抗温度和收缩产生的应力,抵抗温度和收缩产生的应力,抵抗另一方向的内力。抵抗另一方向的内力。70CCmin分布筋分布筋(f6f6300)h0 第三章 受弯构件正截面承载力计算 第三章 受弯构件正截面承载力计算3.2 受弯构件正截面的试验研究第二节第二节 受弯构件正截面的试验研究受弯构件正截面的试验研究habAsh0一梁的试验和应力一梁的试验和应力应变阶段应变阶段
8、(一)第(一)第阶段阶段未裂阶段未裂阶段v 荷载很小,应力与应变之荷载很小,应力与应变之 间成线性关系;间成线性关系;v 荷载荷载,砼拉应力达到,砼拉应力达到ft t,拉区呈塑性变形;压区应拉区呈塑性变形;压区应 力图接近三角形;力图接近三角形;v 砼达到极限拉应变砼达到极限拉应变 (e et=e etu),截面即将开裂,截面即将开裂 (a a状态),弯矩为状态),弯矩为开裂开裂 弯矩弯矩Mcr;v a a状态是抗裂计算依据。状态是抗裂计算依据。3.2 受弯构件正截面的试验研究第三章 受弯构件正截面承载力计算(二)第(二)第阶段阶段裂缝阶段裂缝阶段v 荷载荷载,拉区出现裂缝,拉区出现裂缝,中和
9、轴上移,拉区砼脱离中和轴上移,拉区砼脱离 工作,工作,拉力由钢筋承担。拉力由钢筋承担。v 阶段阶段是正常使用阶段是正常使用阶段变变 形形和和裂缝宽度裂缝宽度计算依据。计算依据。v 拉区有许多裂缝,纵向应拉区有许多裂缝,纵向应 变量测标距有足够长度变量测标距有足够长度 (跨过几条裂缝),平均(跨过几条裂缝),平均 应变沿截面高度分布近似应变沿截面高度分布近似 直线。直线。(平截面假定)(平截面假定)第三章 受弯构件正截面承载力计算3.2 受弯构件正截面的试验研究(三)第(三)第阶段阶段破坏阶段破坏阶段v 荷载荷载,钢筋应力先达到,钢筋应力先达到屈屈 服强度服强度fy y;v 压区砼压区砼边缘应变
10、随后达到边缘应变随后达到极极 限压应变限压应变e ecu,砼发生纵向水,砼发生纵向水 平裂缝压碎(平裂缝压碎(状态),弯状态),弯 矩为矩为极限弯矩极限弯矩Mu。v 阶段阶段是正截面承载力计算是正截面承载力计算 依据。依据。第三章 受弯构件正截面承载力计算3.2 受弯构件正截面的试验研究 二正截面破坏特征二正截面破坏特征(一)第(一)第1 1种破坏情况种破坏情况适筋破坏适筋破坏|配筋量适中:配筋量适中:v 受拉钢筋先屈服受拉钢筋先屈服,然后砼边缘达到极限压应变,然后砼边缘达到极限压应变 cucu,砼被压碎,构件破坏。,砼被压碎,构件破坏。v 破坏前,有显著的裂缝开展和挠度,有明显的破坏前,有显
11、著的裂缝开展和挠度,有明显的 破坏预兆,属破坏预兆,属延性破坏延性破坏。第三章 受弯构件正截面承载力计算3.2 受弯构件正截面的试验研究(二)第(二)第2 2种破坏情况种破坏情况超筋破坏超筋破坏|配筋量过多:配筋量过多:v 受拉钢筋未达到屈服,受拉钢筋未达到屈服,受压砼先达到极限压应受压砼先达到极限压应变变 而被压坏。而被压坏。v 承载力控制于砼压区,钢筋未能充分发挥作用承载力控制于砼压区,钢筋未能充分发挥作用。v 裂缝根数多、宽度细,挠度也比较小,砼压坏裂缝根数多、宽度细,挠度也比较小,砼压坏 前无明显预兆,属前无明显预兆,属脆性破坏脆性破坏。第三章 受弯构件正截面承载力计算3.2 受弯构件
12、正截面的试验研究(三)第(三)第3 3种破坏情况种破坏情况少筋破坏少筋破坏|配筋量过少:配筋量过少:v 拉区砼一出现裂缝,拉区砼一出现裂缝,钢筋很快达到屈服钢筋很快达到屈服,可能,可能经经 过流幅段进入强化段。过流幅段进入强化段。v 破坏时常出现一条很宽裂缝,挠度很大,不能破坏时常出现一条很宽裂缝,挠度很大,不能 正常使用。正常使用。v 开裂弯矩是其破坏弯矩,属于脆性破坏开裂弯矩是其破坏弯矩,属于脆性破坏。第三章 受弯构件正截面承载力计算3.2 受弯构件正截面的试验研究弯矩弯矩挠度关系曲线挠度关系曲线破坏特征随配筋量变化:破坏特征随配筋量变化:v配筋量太少,破坏弯矩接配筋量太少,破坏弯矩接近开
13、裂弯矩,大小取决于砼近开裂弯矩,大小取决于砼的抗拉强度及截面大小;的抗拉强度及截面大小;v配筋量过多,钢筋不能充配筋量过多,钢筋不能充分发挥作用,破坏弯矩取决分发挥作用,破坏弯矩取决于砼的抗压强度及截面大小;于砼的抗压强度及截面大小;v合理的配筋应在这两个限合理的配筋应在这两个限度之间,避免发生超筋或少度之间,避免发生超筋或少筋破坏。筋破坏。第三章 受弯构件正截面承载力计算3.2 受弯构件正截面的试验研究第三节第三节 正截面受弯承载力计算原则正截面受弯承载力计算原则一计算方法的基本假定一计算方法的基本假定(1 1)平截面假定。)平截面假定。(2 2)不考虑受拉区砼的工)不考虑受拉区砼的工作。作
14、。(3 3)受压区砼采用理想化)受压区砼采用理想化的应力应变曲线。的应力应变曲线。(4 4)有明显屈服点的钢筋)有明显屈服点的钢筋应力应变关系采用理想应力应变关系采用理想的弹塑性曲线。的弹塑性曲线。第三章 受弯构件正截面承载力计算3.3 正截面受弯承载力计算原则二适筋和超筋破坏的界限条件二适筋和超筋破坏的界限条件v界限破坏:界限破坏:受拉钢筋达到受拉钢筋达到屈服强度的同时受压砼达到屈服强度的同时受压砼达到极限压应变,此时:极限压应变,此时:h00033.0/cucsyysEfeeee Ef hxsyycucubb/0033.00033.0000eee第三章 受弯构件正截面承载力计算3.3 正截
15、面受弯承载力计算原则v根据平截面假定:根据平截面假定:等效矩形应力图等效矩形应力图 用等效矩形应力图形代替曲线应力图形,应力为用等效矩形应力图形代替曲线应力图形,应力为fc。根据。根据合力大小和作用点位置不变合力大小和作用点位置不变的原则:的原则:008.0,8.0 xxxxbb第三章 受弯构件正截面承载力计算3.3 正截面受弯承载力计算原则 0033.018.00sybbEfhx适筋梁的判别条件适筋梁的判别条件b0hx 相对受压区高度相对受压区高度相对界限受压区高度相对界限受压区高度第三章 受弯构件正截面承载力计算3.3 正截面受弯承载力计算原则第四节第四节 单筋矩形截面构件正截面受弯承载力
16、计算单筋矩形截面构件正截面受弯承载力计算一计算简图一计算简图第三章 受弯构件正截面承载力计算3.4 单筋矩形截面受弯承载力计算二二.基本公式基本公式 第三章 受弯构件正截面承载力计算 AfbxfxhbxfMMsyccdud)2(1103.4 单筋矩形截面受弯承载力计算v为计算方便,基本公式改写如下:为计算方便,基本公式改写如下:第三章 受弯构件正截面承载力计算 AfbxfxhbxfMMsyccdud)2(110200(1 0.5);11()suscddcssMMf bhf bhf A3.4 单筋矩形截面受弯承载力计算0=x/h 第三章 受弯构件正截面承载力计算 v适用条件适用条件ycbsbbf
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