混凝土结构基本原理(王海军版)--第3章1-受弯构件的基本原理-正承载力计算

第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所辽宁省大学资源共享课混凝土结构基本原理FundamentalsofConcreteStructures第3章受弯构件的正截面承载力计算原理主讲：王海军教授第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所§3.1受弯构件的一般构造要求§3.2受弯构件正截面受力试验分析§3.3受弯构件正截面承载力计算原理§3.4单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算§3.5双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算§3.6T形截面受弯构件正截面承载力计算§3.7梁内钢筋的构造要求本章思考题第3章受弯构件的正截面承载力计算原理第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所1、熟悉受弯构件梁、板钢筋的作用及配筋构造要求。2、了解受弯构件的正截面破坏类型及特征，适筋受弯构件的受力过程及各阶段的受力特点。3、深刻理解受弯承载力计算的基本原理，是创新的源泉。4、掌握单筋、双筋矩形截面和T形截面受弯构件正截面承载力计算的基本假定、应力简图、计算公式及适用条件，掌握计算原理的工程应用，即截面设计及截面复核。第3章学习目标第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所何为受弯构件？①民用建筑中的楼盖和屋盖梁、板，楼梯的梯段板、平台板、平台梁，门窗过梁等；②工业厂房中屋面大梁、吊车梁、连系梁等；③桥梁中的行车道板、主梁和横隔梁等。概述同时受到弯矩M和剪力V共同作用,而N可以忽略的构件。第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所受弯构件的破坏形式在弯矩M作用下发生正截面受弯破坏；在M和V共同作用下发生斜截面受剪或受弯破坏。第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所◆梁的截面形式有矩形、T形、工形、十字形、花篮形、倒T形、箱形◆预制板常见的有矩形、空心形、槽型板等?请举例！受弯构件的截面形状第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所◆何为构造措施？影响混凝土结构性能的因素很多、很复杂。承载力计算时通常只考虑荷载作用，而温度变形、混凝土的收缩与徐变、钢筋的应力松弛和蠕变等对承载力的影响不容易计算，一般采取构造措施加以解决。◆构造措施是怎样确定的？构造措施根据工程经验而定的，可防止因计算中未考虑或过于复杂而难以考虑的因素对结构构件可能造成的开裂或破坏的影响。受弯构件的一般构造要求§3.1结论：计算与构造同等重要，不可重计算，轻构造第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所1、截面尺寸梁的截面高度h与跨度及荷载大小有关，主要取决于构件刚度。3.1.1现浇梁的构造要求构件类型简支两端连续悬臂独立梁或整体肋形梁的主梁整体肋形梁的次梁618181~12181~141101~181121~201支承条件注：当梁的跨度超过9m时，表中数值宜乘以1.2。表3-1梁的高跨比h/l选择►梁高h=250、300、350、…、800mm。800mm以下的级差为50mm，以上的为100mm。梁的高度第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所梁的宽度►矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0~3.0；T形截面梁的高宽比h/b一般取2.5~4.0►梁肋宽b一般取为100、120、150、（180）、200、（220）、250和300mm，300mm以上的级差为50mm；第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所包括：纵筋、架立筋、箍筋、弯起筋，当梁的截面高度较大时，还应在梁侧设置构造钢筋及拉筋梁的配筋····弯终点弯起点弯起筋纵筋箍筋架立筋ash0Asvssb......腹筋：与构件轴线垂直布置的箍筋和弯起钢筋2、梁的配筋第3章1-动画-梁的配筋.swf第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所◆梁中纵向受力钢筋宜采用HRB400或RRB400级（Ⅲ级）和HRB335级（Ⅱ级）；（1）纵向受力钢筋◆直径常用10~32mm，直径的种类宜少，且相差2mm以上，以便识别;◆根数一般不得少于2根；最好不少于3根，优先布置角部，钢筋数量较多时，可多排配置，也可采用并筋配置方式；第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所•纵向钢筋的间距要求►下部纵筋间的净距不小于d，也不小于25mm；上部纵筋间的净距则不小于1.5d，也不应小于30mm；►竖向净距不小于钢筋直径，也应不小于25mm；若钢筋必须排成两层时，上、下两排应对齐不错列，以便混凝土的浇捣。ccd2d2bcd11.5dh0h60d2cbdcccd1d25mmc––保护层厚35h0h第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所◆梁上部不配受压钢筋时，需配置2根架立筋。◆架立筋的作用：①是把箍筋固定在正确的位置上，并与梁底纵向钢筋连成钢筋骨架；②是承受因温度变化和混凝土收缩产生的拉应力，防止产生裂缝。（2）架立钢筋◆架立筋的直径与梁的跨度l0有关，一般在10~14毫米之间。当l04m时，其直径不宜小于8mm；当l0=4~6m时，其直径不宜小于10mm；当l06m，其直径不宜小于12mm。第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所►梁箍筋宜采用HRB400、HRBF400（Ⅲ级钢筋；也可采用HRB335（Ⅱ级）和HPB300钢筋（Ⅰ级），常用直径6、8、10mm。（3）箍筋=(a)单肢箍(b)双肢箍(c)四肢箍箍筋的肢数◆箍筋的作用：①承受剪力；②联系梁内的受拉及受压纵向钢筋使其共同工作；③固定纵筋位置以便于混凝土浇注第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所（4）弯起钢筋◆弯起钢筋的作用：①承受剪力；②弯起后的水平段可以承担梁支座附近的负弯矩。梁的配筋····弯终点弯起点弯起筋纵筋箍筋架立筋ash0Asvssb......第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所（5）梁侧构造钢筋◆梁高度h≥450mm时，要求在梁两侧沿高度设置纵向构造钢筋，直径≥10mm；每侧纵向构造钢筋(不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%，且间距不宜大于200mm。梁两侧的腰筋以拉筋联系，拉筋直径与箍筋相同，间距一般为箍筋间距的两倍。◆作用：抵抗由于温度应力及混凝土收缩应力在梁侧产生的裂缝，同时与箍筋共同构成网格骨架以利于应力扩散。第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所现浇钢筋混凝土板的最小厚度（mm）表3.2-1单向板工业建筑楼板板的类别密肋板悬臂板厚度屋面板双向板704060民用建筑楼板60行车道下的楼板8080肋间距小于或等于700mm肋间距大于700mm板的悬臂长度小于或等于500mm无梁楼板506080150板的悬臂长度大于500mm►现浇板设计时可取单位宽度（b=1000mm）进行计算。还应满足连续板简支板140l悬臂板135l112lh≥h≥h≥3.1.2现浇板的构造要求1、板厚第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所•板的配筋图3-3板的配筋≤20070≤C≥15,d分布筋h0h0=h-20►采用HPB300（Ⅰ级）、HRB335级（Ⅱ级）和HRB400级（Ⅲ级）钢筋；►常用直径6、8、10和12mm，现浇板的板面钢筋直径不宜小于8mm；►板钢筋的间距一般为（70~200mm)；板厚h≤150mm，筋间距≤200mm；h＞150mm，筋间距≤1.5h且≤250mm。纵向受力钢筋分布钢筋•①板的纵向受拉钢筋2、板的配筋第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所►采用HPB300（Ⅰ级）和HRB335级（Ⅱ级）钢筋；►常用直径6和8mm；►单位长向上分布筋表面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15％；►分布筋的间距不宜大于250mm，直径不宜小于6mm；►分布筋的作用：1）均匀传力；2）固定受力钢筋位置；3）抵抗温度和收缩应力。•②板的分布筋第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所3.1.3纵向受拉钢筋的配筋百分率(%)0sbhA…3－2是纵向受力钢筋截面面积As与截面有效面积的百分比，是影响梁受力性能的一个重要指标。h0a≥30mm1.5dc≥cmind≥cmin1.5d≥cmin1.5dc≥cmindc≥cmind配筋率第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所最小配筋率控制最小配筋率是防止构件发生少筋破坏(%)minbhAs受力类型最小配筋百分率受压构件全部纵向钢筋强度等级500MPa0.50强度等级400MPa0.55强度等级300MPa、335MPa0.60一侧纵向钢筋0.20受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧的受拉钢筋0.20和45ft/fy中的较大值附表3-3钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率(%)第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所►保护层厚度是指最外层钢筋的外表面至截面边缘的垂直距离，用c(cover)表示；►c与环境类别和混凝土强度等级有关,为保证RC结构的耐久性、防火性以及对钢筋的有效锚固，c一般不小于钢筋直径，且符合附表3-2的规定；►室内环境下：梁的最小砼保护层厚度cmin=20mm；板的最小砼保护层厚度cmin=15mm；①保护层厚度3.1.4混凝土保护层厚度环境类别板、墙、壳梁、柱、杆一1520二a2025b2535三a3040b4050第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所1)保护纵向钢筋不被锈蚀；2)在火灾等情况下使钢筋的温度上升缓慢；3)使纵向受力钢筋和混凝土有较好的粘结；②保护层作用：第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所3.1.5截面有效高度h0a≥30mm1.5dc≥cmind≥cmin1.5d≥cmin1.5dc≥cmindc≥cmind►①梁的截面有效高度h0为梁截面受压区的外边缘至受拉钢筋合力点的距离，h0=h–as，as为受拉钢筋合力点至受拉区边缘的距离。纵筋为一排钢筋时，as=c+dsv+d/2；纵筋为两排钢筋时，as=c+dsv+d+e/2；其中，c为混凝土保护层厚度，按附表3-2选用；d取常用钢筋直径8mm~32mm的中值20mm；dsv取常用箍筋直径8mm~12mm的中值10mm；e为上下两排钢筋的净距，一般取e=25mm计算。返回第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所►②板的截面有效高度h0=h–as，受力钢筋一般为一排钢筋，as=c+d/2。截面设计时，取d=10mm计算as。返回•板的保护层厚度一般取15mm，所以计算板的配筋时，一般可取板的有效高度h0=h-20mm，但对露天或室内潮湿环境下的板，当采用C25及C30混凝土时，板的保护层宜加厚10mm，可取板的有效高度h0=h-30mm。第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所辽宁省大学资源共享课混凝土结构基本原理FundamentalsofConcreteStructures第3章受弯构件的正截面承载力计算原理主讲：王海军教授第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所两个知识点：一个是梁受力工作的3个阶段；另一个是梁的3种破坏类型及特点。学习要求：了解受弯构件正截面承载力试验的基本知识，熟悉受弯构件正截面破坏类型及特征，适筋受弯构件的受力过程及各阶段的受力特点。受弯构件正截面受力试验分析§3.2第3章受弯构件的承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究