受弯构件的正截面承载力计算

第4章受弯构件的正截面承载力计算

1.具有正常配筋率的钢筋混凝土梁正截面受力过程可分为哪三个阶段,各有何特点?

答:第Ⅰ阶段:混凝土开裂前的未裂阶段

当荷载很小,梁内尚未出现裂缝时,正截面的受力过程处于第Ⅰ阶段。由于截面上的拉、压应力较小,钢筋和混凝土都处于弹性工作阶段,截面曲率与弯矩成正比,应变沿截面高度呈直线分布(即符合平截面假定),相应的受压区和受拉区混凝土的应力图形均为三角形。

随着荷载的增加,截面上的应力和应变逐渐增大。受拉区混凝土首先表现出塑性特征,因此应力分布由三角形逐渐变为曲线形。当截面受拉边缘纤维的应变达到混凝土的极限拉应变时,相应的拉应力也达到其抗拉强度,受拉区混凝土即将开裂,截面的受力状态便达到第Ⅰ阶段末,或称为Ⅰa阶段。此时,在截面的受压区,由于压应变还远远小于混凝土弯曲受压时的极限压应变,混凝土基本上仍处于弹性状态,故其压应力分布仍接近于三角形。

第Ⅱ阶段:混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段

受拉区混凝土一旦开裂,正截面的受力过程便进入第Ⅱ阶段。在裂缝截面中,已经开裂的受拉区混凝土退出工作,拉力转由钢筋承担,致使钢筋应力突然增大。随着荷载继续增加,钢筋的应力和应变不断增长,裂缝逐渐开展,中和轴随之上升;同时受压区混凝土的应力和应变也不断加大,受压区混凝土的塑性性质越来越明显,应力图形由三角形逐渐变为较平缓的曲线形。

在这一阶段,截面曲率与弯矩不再成正比,而是截面曲率比弯矩增加得更快。

还应指出,当截面的受力过程进入第Ⅱ阶段后,受压区的应变仍保持直线分布。但在受拉区由于已经出现裂缝,就裂缝所在的截面而言,原来的同一平面现已部分分裂成两个平面,钢筋与混凝土之间产生了相对滑移。这与平截面假定发生了矛盾。但是试验表明,当应变的量测标距较大,跨越几条裂缝时,就其所测得的平均应变来说,截面的应变分布大体上仍符合平截面假定,即变形规律符合“平均应变平截面假定”。因此,各受力阶段的截面应变均假定呈三角形分布。

第Ⅲ阶段:钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段

随着荷载进一步增加,受拉区钢筋和受压区混凝土的应力、应变也不断增大。当裂缝截面中的钢筋拉应力达到屈服强度时,正截面的受力过程就进入第Ⅲ阶段。这时,裂缝截面处的钢筋在应力保持不变的情况下将产生明显的塑性伸长,从而使裂缝急剧开展,中和轴进一步上升,受压区高度迅速减小,压应力不断增大,直到受压区边缘纤维的压应变达到混凝土弯曲受压的极限压应变时,受压区出现纵向水平裂缝,混凝土在一个不太长的范围内被压碎,从而导致截面最终破坏。我们把截面临破坏前(即第Ⅲ阶段末)的受力状态称为Ⅲa阶段。

在第Ⅲ阶段,受压区混凝土应力图形成更丰满的曲线形。在截面临近破坏的Ⅲa阶段,受压区的最大压应力不在压应变最大的受压区边缘,而在离开受压区边缘一定距离的某一纤维层上。这和混凝土轴心受压在临近破坏时应力应变曲线具有“下降段”的性质是类似的。至于受拉钢筋,当采用具有明显流幅的普通热轧钢筋时,在整个第Ⅲ阶段,其应力均等于屈服强度。

2.钢筋混凝土梁正截面受力过程三个阶段的应力与设计有何关系?

答:Ⅰa阶段的截面应力分布图形是计算开裂弯矩M cr的依据;第Ⅱ阶段的截面应力分布图形是受弯构件在使用阶段的情况,是受弯构件计算挠度和裂缝宽度的依据;Ⅲa阶段的截面应力分布图形则是受弯构件正截面受弯承载力计算的依据。

3.何谓配筋率?配筋率对梁破坏形态有什么的影响?

答:配筋率ρ是指受拉钢筋截面面积A s与梁截面有效面积bh0之比(见图题3-1),即

bh A s

=

ρ 式中

A s —— 受拉钢筋截面面积; b —— 梁截面宽度;

h 0 —— 梁截面有效高度,h 0=h-a ; h —— 梁截面高度;

a —— 纵向受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离。

随着配筋率不同,钢筋混凝土梁可能出现下面三种不同的破坏形态: 1) 适筋破坏形态

适筋梁从开始加荷直至破坏,

面所能承担的弯矩增加甚微,时裂缝开展较宽,挠度较大,题4-2a )都能得到充分利用,符合安全、经济的要求,故在实际工程中,受弯构件都应设计成适筋梁。

2) 超筋破坏形态

配筋率过大的梁称为“超筋梁”。试验表明,由于超筋梁内钢筋配置过多,抗拉能力过强,当荷载加到一定程度后,在钢筋的拉应力尚未达到屈服强度之前,受压区混凝土已先被压碎,致使构件破坏(图4-4b )。由于超筋梁在破坏前钢筋尚未屈服而仍处于弹性工作阶段,裂缝开展不宽,延伸不高,梁的挠度较小,如图题3-2b 所示。由于它在没有明显预兆的情况下突然破坏,故其破坏类型属脆性破坏。超筋梁虽然配置有很多受拉钢筋,但其强度不能充分利用,这是不经济的,同时破坏前又无明显预兆,所以在实际工程中应避免设计成超筋梁。

3) 少筋破坏形态

配筋率过低的梁称为“少筋梁”。这种梁在开裂以前受拉区的拉力主要由混凝土承担,钢筋承担的拉力占很少一部分。到了第Ⅰ阶段末,受拉区一旦开裂,拉力就几乎全部转由钢筋承担。由于钢筋数量太少,使裂缝截面的钢筋拉应力突然剧增至超过屈服强度而进入强化阶段,此时钢筋塑性伸长已很大,裂缝开展过宽,梁将严重下垂,即使受压区混凝土暂未压碎,但过大的变形及裂缝已经不适于继续承载,从而标志着梁的破坏(图题3-2c ),在个别情况

题-3-1配筋率

题3-2 梁正截面的三种破坏形式 a )适筋梁b )超筋梁c )少筋梁

下,钢筋甚至可能被拉断。上述破坏过程一般是在梁出现第一条裂缝后突然发生,所以也属脆性破坏。因此,少筋梁也是不安全的。少筋梁虽然配了钢筋,但不能起到提高纯混凝土梁承载能力的作用,同时,混凝土的抗压强度也不能充分利用,因此在实际工程设计中也应避免。

不同配筋量梁的M 0—Ø0关系如图题3-3所示。

4.正截面承载力计算有哪些基本假定? 答:正截面承载力计算的基本假定有:

1)平截面假定:在构件受荷以后,截面应变沿截面高度保持线性分布。是指梁的变形规律符合“平均应变平截面假定”。

2)不考虑混凝土的抗拉强度。对处于承载能力极限状态下的正截面,其受拉区混凝土的绝大部分因开裂已经退出工作,而中和轴以下可能残留很小的未开裂部分,其合力小且离中和轴较近,作用相对很小,为简化计算,完全可以忽略其抗拉强度的影响。

3)混凝土的压应力与压应变之间的关系曲线按抛物线上升段和水平段取用,对于正截面处于非均匀受压时的混凝土,极限压应变的取值最大不超过0.0033。如图题4-1所示。

混凝土受压应力-应变关系曲线方程为: 当εc ≤ε0时(上升段)

⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭

⎫ ⎝

⎛--=n

c

c c f 0

11εε

σ 当ε0<εc ≤εcu 时(水平段)

c c f =σ

4)钢筋应力取钢筋应变与其弹性模量的乘积,但不大于其强度设计值。受拉钢筋的极限应变取0.01。 这一假定对钢筋的应力应变曲线采用了简化的理想化曲线,如图题4-2所示。曲线亦分两段组成: 第一段,当0≤εs ≤εy 时

σs =εs E s

第二段,当εs >εy 时

σs = f y

5.适筋梁与超筋梁破坏的本质区别是什么?什么是“界限破坏”?单筋矩形截面梁防止超筋破坏的公式有哪些?

答:适筋梁与超筋梁破坏的本质区别在于:前者受拉钢筋首先屈服,经过一段塑性变形后,受压区混凝土才被压碎;后者在钢筋屈服前,受压区混凝土首先达到弯曲受压极限压应变,导致构件破坏。

具有某个特定配筋率的梁,当其受拉钢筋开始屈服时,受压区边缘也刚好达到混凝土弯曲受压时的极限压应变。也就是说,钢筋屈服与受压区混凝土被压碎同时发生。我们把梁的这种破坏特征称为“界限破坏”。不难看出,这个特定的配筋率就是适筋梁的界限。

设计时,为使所设计的梁保持在适筋范围内而不致成为超筋梁,单筋矩形截面梁基本公式的适用条

题4-2 理想化的钢筋应力应变关系曲线

件为:

⎪⎪

⎪⎪⎭

⎪⎪⎪

⎬⎫⎪⎭⎫ ⎝⎛

-=≤=≤=≤≤2 01max 10

b b

c u y

c b b b b b

x h bx f M M f f h x x ααξρρξξξ或或或

上式中的第四个表达式意味着超过最大配筋率的用钢量并不能提高梁的承载力,M umax 为单筋矩形截面受弯承载力的上限值,这表明超筋梁是不经济的。

6.确定适筋梁的最小配筋率的原则是什么?单筋矩形截面梁防止少筋破坏的公式有哪些? 答:原则上可以用M u =M cu 的条件来确定适筋梁的最小配筋率ρ

min ,即按最小配筋率配筋的梁,用

基本公式所算得的破坏弯矩不应小于同截面、同强度等级的素混凝土梁所能承担的弯矩。

设计时,为避免设计成少筋梁,单筋矩形截面梁基本公式的适用条件为:

A s ≥A s,min =ρmin bh

当A s

7.梁的截面尺寸与纵向受力钢筋有哪些构造要求? 答:(1)梁的截面尺寸的构造要求

矩形截面梁的高宽比h/b 一般取2.0~3.5;T 形截面梁的h/b 一般取2.5~4.0(此处b 为梁肋宽)。为了统一模板尺寸便于施工,建议梁的宽度采用b

150、180、200、250、300、350mm 度采用h =250、300、350……750、800、900、等尺寸。

(2)梁的纵向受力钢筋的构造要求

梁中常用的纵向受力钢筋直径为根数最好不少于3(或4)根。同直径的钢筋,钢筋直径相差至少取2mm ,施工中能用肉眼识别。

密实性,纵筋的净间距应满足图题6(a )若钢筋必须排成两排时,上、下两排钢筋应当对齐。

为了保证钢筋不被锈蚀,同时保证钢筋与混凝土

紧密粘结,梁内钢筋的两侧和近边都应设有保护层。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,见附表18。由该表知,当环境类别为一类时,即在室内正常环境下,其最小厚度应不小于钢筋的公称直径和25mm 。在梁截面选择配筋计算时,若环境类别为一类,一般可取h 0=h-35mm (一排钢筋时,图题6(b );或h 0=h-60mm (两排钢筋时,图题6(a ))。

此外,为了固定箍筋并与受力钢筋连成钢筋骨架,在梁内应设置架立钢筋,当跨度小于4m 时,其直径不宜小于8mm ;当跨度为4m~6m 时,不宜小于10mm ;当跨度大于6m 时,不宜小于12mm 。

题6 净距、保护层及有效高度

8.板的截面尺寸、受力钢筋与分布钢筋有哪些构造要求?

答: 1)板的截面尺寸构造要求

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。其最小厚度除应满足各项功能要求外,尚应满足下表的要求。

现浇板厚度以10mm为模数。

2)板的受力钢筋的构造要求

题8 板的配筋

为了便于浇注混凝土,保证钢筋周围混凝土的密实性,板内钢筋间距不宜太密;为了正常地分担内力,也不宜过稀。钢筋的间距一般在70mm~200mm内;当h>150mm时,间距不应大于1.5h,在板的每米宽度内也不得少于3根。

板的混凝土保护层厚度一般取15mm,所以计算板的配筋时,一般可取h0=h-20mm。但对露天或室内高湿度环境下的板,当采用C25及C30时,板的保护层应加厚10mm,则可取板的有效厚度h0=h-30mm。

3)板的分布钢筋的构造要求

垂直于板的受力钢筋方向上布置的构造钢筋称为分布钢筋(图题8)。分布钢筋的作用是将板面上的荷载更均匀地传布给受力钢筋,同时在施工中可固定受力钢筋的位置,而且用它抵抗温度、收缩应力。

分布钢筋可按构造配置。《混凝土结构设计规范》中规定:分布钢筋的截面面积不应小于受力钢筋截面面积的15%,同时要求在单向板中其间距不应大于250mm,其直径不宜小于6mm。

9.在什么情况下采用双筋梁

答:在梁内利用钢筋来帮助混凝土承担压力并不经济,一般不宜采用。因此,只有在某些特殊情况下方采用双筋梁。例如,当构件承担的弯矩过大,而截面尺寸受建筑净空限制不能增大,混凝土强度等级也不宜再提高,采用单筋截面将无法满足x ≤ξb h 0的条件时,则可考虑采用双筋梁。此外,当梁截面由于不同荷载组合而承受正负弯矩的情况下,亦可按双筋截面计算。

10.双筋矩形截面梁中如何保证受压钢筋的应力达到抗压强度设计值?

答:双筋矩形截面梁中,受压钢筋的压应力s

σ'达到抗压强度设计值y f '的先决条件应满足: a x '≥2 或 a h z '-≤0

其含义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形的重心。当不满足上式规定时,则表明受压钢筋的位置

离中和轴太近,受压钢筋的应变s

ε'太小,以致其应力达不到抗压强度设计值y f '。以上a ′为受压钢筋截面重心至混凝土受压边缘的距离。

此外,必须注意,在计算中若考虑受压钢筋作用时,应按规范规定,箍筋应做成封闭式,其间距不应大于15d (d 为受压钢筋最小直径),且不宜大于400mm 。否则,纵向受压钢筋可能发生纵向弯曲(压屈)而向外凸出,引起保护层剥落甚至使受压混凝土过早发生脆性破坏。

11.设计双筋受弯构件正截面时,当A s ′为未知时,应如何计算?当A s ′为已知时应如何计算?两者的主要区别是什么?

答:(1)已知M 、b 、h 和材料强度等级,计算所需A s 和A s ′

在两个基本公式中共有三个未知数,即A s 、A s ′和x ,因而需再补充一个条件方能求解。在实际工程设计中,为了减少受压钢筋面积,使总用钢量A s +A s ′最省,应充分利用受压区混凝土承担压力。因此,可先假设受压区高度x = x b =ξb h 0或ξ=ξb ,这就使x 或ξ成为已知,而只需求算A s 和A s ′。

(2)已知M 、b 、h 和材料强度以及A s ′,计算所需A s A s ′既然已知,即可求出A s ′所承担的弯矩,由M 减去A s ′所承担的弯矩,即为A s 应承担的弯矩,此问题就已转化为前面已经介绍过的单筋矩形截面问题。

12.双筋矩形截面梁在承载力复核时可能产生哪几种情况?

答:双筋矩形截面梁在承载力复核:已知截面尺寸b 、h 和材料强度等级以及A s 和A ’s ,需复核构件正截面的受弯承载力,即求截面所能承担的弯矩。

此时可首先由下式求得x 。

s y s y c A f A f bx f =''+1α

当符合2a ′≤ x ≤ξb h 0时,可将x 值代入下式),便可求得正截面承载力M u 。

)(2001a h A f x h bx f M M s

y c u '-''+⎪⎭

⎫ ⎝⎛

-=≤α 若x <2a ′,则近似的按下式计算M u ,

即M u =f y A s (h 0- a ′);

若x >ξb h 0,则说明已为超筋截面。对于已建成的结构构件,其承载力只能按x =ξb h 0计算,此时,将x =ξb h 0代入下式,

)(2001a h A f x h bx f M M s

y c u '-''+⎪⎭

⎫ ⎝⎛

-=≤α 所得M u 即为此梁的极限承载力。如果所复核的梁尚处于设计阶段,则应重新设计使之不成为超筋

梁。

13.受弯构件T 形梁的如何鉴别它属于哪一种类型?

答:第一类T 形梁:这一类梁的截面虽为T 形,但由于中和轴通过翼缘,即x ≤h f ′,混凝土受压区为矩形;第二类T 形梁:这一类梁截面的中和轴通过肋部,即x > h f ′,故混凝土受压区为T 形。

在截面设计时,弯矩设计值M 为已知,故:

当M h h h b f f f f c ≥⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛

'-''201α,属于第一类T 形截面; 当M h h h b f f f f c <⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛

'-''201α,属于第二类T 形截面。 在复核截面时,由于受拉钢筋面积为A s 已知,故

当s y f f c A f h b f ≥''1α时,属于第一类T 形截面; 当s y f f c A f h b f <''1α时,属于第二类T 形截面。

(整理)钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的计算

第3章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的计算 §1概述 1、受弯构件(梁、板)的设计内容:图3-1 ①正截面受弯承载力计算:破坏截面垂直于梁的轴线,承受弯矩作用而 破坏,叫做正截面受弯破坏。 ②斜截面受剪承载力计算:破坏截面与梁截面斜交,承受弯剪作用而破 坏,叫做斜截面受剪破坏。 ③满足规范规定的构造要求:对受弯构件进行设计与校核时,应满足规 范规定的要求。比如最小配筋率、纵向 2 ①板 ⑴板的形状与厚度: a.形状:有空心板、凹形板、扁矩形板等形式;它与梁的直观 区别是高宽比不同,有时也将板叫成扁梁。其计算与 梁计算原理一样。 b.厚度:板的混凝土用量大,因此应注意其经济性;板的厚度 通常不小于板跨度的1/35(简支)~1/40(弹性约束) 或1/12(悬臂)左右;一般民用现浇板最小厚度60mm, 并以10mm为模数(讲一下模数制);工业建筑现浇板 最小厚度70mm。 ⑵板的受力钢筋:单向板中一般仅有受力钢筋和分布钢筋,双向

板中两个方向均为受力钢筋。一般情况下互相垂直的 两个方向钢筋应绑扎或焊接形成钢筋网。当采用绑扎 钢筋配筋时,其受力钢筋的间距:当板厚度h≤150mm 时,不应大于200mm,当板厚度h﹥150mm时,不应大 于1.5h,且不应大于250mm。板中受力筋间距一般不 小于70mm,由板中伸入支座的下部钢筋,其间距不应 大于400mm,其截面面积不应小于跨中受力钢筋截面 面积的1/3,其锚固长度l as不应小于5d。板中弯起钢 筋的弯起角不宜小于30°。 板的受力钢筋直径一般用6、8、10mm。 对于嵌固在砖墙内的现浇板,在板的上部应配置构造钢筋,并应符合下列规定: a. 钢筋间距不应大于200mm,直径不宜小于8mm(包括弯起钢筋在内), 其伸出墙边的长度不应小于l1/7(l1为单向板的跨度或双向板的短边跨 度)。 b. 对两边均嵌固在墙内的板角部分,应双向配置上部构造钢筋,其伸出 墙边的长度不应小于l1/4。 c. 沿受力方向配置的上部构造钢筋,直径不宜小于6mm,且单位长度内的 总截面面积不应小于跨中受力钢筋截面面积的1/3。 ⑶板的分布钢筋:其作用是: a.分布钢筋的作用是固定受力钢筋; b.把荷载均匀分布到各受力钢筋上; c.承担混凝土收缩及温度变化引起的应力。 当按单向板设计时,除沿受力方向布置受力钢筋外,还应在垂直受力方向布置分布钢筋。单位长度上分布钢筋的截面面积不应小于单位宽度上 受力钢筋截面面积的15%,且不应小于该方向板截面面积的0.15%,分布 钢筋的间距不宜大于250mm,直经不宜小于6mm,对于集中荷载较大的情 况,分布钢筋的截面面积应适当增加,其间距不宜大于200mm,当按双向 板设计时,应沿两个互相垂直的方向布置受力钢筋。 在温度和收缩应力较大的现浇板区域内尚应布置附加钢筋。附加钢筋的数量可按计算或工程经验确定,并宜沿板的上,下表面布置。沿一个方向增加的附加钢筋配筋率不宜小于0.2%,其直径不宜过大,间距宜取150~200mm,并应按受力钢筋确定该附加钢筋伸入支座的锚固长度。 ⑷板中钢筋的保护层及有效高度:保护层厚度与环境条件及混凝 土等级有关,在一般情况下,混凝土保护层取15mm,详见规范;

正截面承载力计算

最小配筋率的确定原则:配筋率 为的钢筋混凝土受弯构件,按Ⅲa 阶段计算的正截面受弯承载力应等于同截面素混凝土梁所能承受的弯矩M cr (M cr 为按Ⅰa 阶段计算的开裂弯矩)。 对于受弯构件, 按下式计算: (2)基本公式及其适用条件 1)基本公式 式中: M —弯矩设计值; f c —混凝土轴心抗压强度设计值; f y —钢筋抗拉强度设计值; x —混凝土受压区高度。 2)适用条件 l 为防止发生超筋破坏,需满足ξ≤ξb 或x ≤ξb h 0; l 防止发生少筋破坏,应满足ρ≥ρmin 或 A s ≥A s ,min=ρmin bh 。 在式(3.2.3)中,取x =ξb h 0,即得到单筋矩形截面所能 min t y max(0.45f /f ,0.2% ) ρ= (3.2.1) s y c 1A f bx f =α(3.2.2) ()20c 1x h bx f M -≤α(3.2.3) () 20y s x h f A M -≤(3.2.4) 或

承受的最大弯矩的表达式: (3)计算方法 1)截面设计 己知:弯矩设计值M ,混凝土强度等级,钢筋级别,构件截面尺寸b 、h 求:所需受拉钢筋截面面积A s 计算步骤: ①确定截面有效高度h 0 h 0=h -a s 式中h —梁的截面高度; a s —受拉钢筋合力点到截面受拉边缘的距离。承载力计算时, 室内正常环境下的梁、板,a s 可近似按表3.2.4取用。 表 3.2.4 室内正常环境下的梁、板a s 的近似值(㎜) ②计算混凝土受压区高度x ,并判断是否属超筋梁 若x ≤ξb h 0,则不属超筋梁。否则为超筋梁,应加大截面尺寸,或 构件种类 纵向受力 钢筋层数 混凝土强度等级 ≤C20 ≥C25 梁 一层 40 35 二层 65 60 板 一层 25 20

钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算-混凝土结构设计原理讲解学习

钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算-混凝土结构设计原理

第四章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 本章学习要点: 1、掌握单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形截面承载力的计算方法; 2、了解配筋率对受弯构件破坏特征的影响和适筋受弯构件在各阶段的受力特点; 3、熟悉受弯构件正截面的构造要求。 §4-1 概述 一、受弯构件的定义 同时受到弯矩M和剪力V共同作用,而轴力N可以忽略的构件(图4-1)。 梁和板是土木工程中数量最多,使用面最广的受弯构件。 梁和板的区别:梁的截面高度一般大于其宽度,而板的截面高度则远小于其宽度。受弯构件常用的截面形状如图4-2所示。 图4-1 二、受弯构件的破坏特性

正截面受弯破坏:沿弯矩最大的截面破坏,破坏截面与构件的轴线垂直。 斜截面破坏:沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏。破坏截面与构件轴线斜交。 进行受弯构件设计时,要进行正截面承载力和斜截面承载力计算。 图4-3 受弯构件的破坏特性 §4-2 受弯构件正截面的受力特性 一、配筋率对正截面破坏性质的影响 配筋率:为纵向受力钢筋截面面积A s与截面有效面积的百分比。 s A bh r= 式中 s A——纵向受力钢筋截面面积。

b——截面宽度, h——截面的有效高度(从受压边缘至纵向受力钢筋截面重心的距 离)。 构件的破坏特征取决于配筋率、混凝土的强度等级、截面形式等诸多因素,但配筋率的影响最大。受弯构件依配筋数量的多少通常发生如下三种破坏形式: 1、少筋破坏 当构件的配筋率低于某一定值时,构件不但承载力很低,而且只要其一开裂,裂缝就急速开展,裂缝处的拉力全部由钢筋承担,钢筋由于突然增大的应力而屈服,构件立即发生破坏。 图4-4 受弯构件正截面破坏形态 2、适筋破坏 当构件的配筋率不是太低也不是太高时,构件的破坏首先是受拉区纵向钢筋屈服,然后压区砼压碎。钢筋和混凝土的强度都得到充分利用。破坏前有明显的塑性变形和裂缝预兆。 3、超筋破坏 当构件的配筋率超过一定值时,构件的破坏是由于混凝土被压碎而引起的。受拉区钢筋不屈服。破坏前有一定变形和裂缝预兆,但不明显,。当混凝

§4.3 受弯构件正截面承载力计算的一般规定

§4-3 受弯构件正截面承载力计算的一般规定 一、基本假定 (1).平截面假定,即构件正截面在弯曲变形后仍保持平面,平均应变沿截面高度线性分布; (2).忽略受拉区混凝土的抗拉强度,拉力全部由钢筋承担; (3).混凝土受压时,采用理想化应力-应变关系为曲线,混凝土非均匀受压时的极限压应变为0.0033; (4).钢筋的应力-应变关系为完全弹塑性。 二、等效矩形应力图 等效矩形应力图的取用原则: 用等效矩形应力图计算得到的合力,大小等于C,合力的形心位置与y c一致。 混凝土强度:在实际构件中,受压区混凝土应力是不均匀的;在进行结构设计时,根据等效矩形应力图原理,取其受压区高度为x,平均压应力为平均压应力为α1f c,当混凝土强度等级不超过C50时,α1取为1.0, 当混凝土强度等级为C80时, α1取为0.94,其间按线性内插法取用。 三、相对界限受压区高度ξb和最大配筋率ρmax 当受弯构件处于界限破坏时,等效矩形截面的界限受压区高度,xb与截面有效高度,h0之比,称为相对界限受压区高度ξ b α1 f c bx b=f y A s →A s=α1bx b f c/f y →ρmax =A s/bh0 =α1x b f c/f y h0 ρmax=ξbα1 f c/f y 钢筋混凝土构件的ξb值

四、最小配筋率ρmin 最小配筋率ρmin 是适筋梁与少筋梁的界限,《规范》规定的纵向受力钢筋最小配筋百分率见附表B.3。 受弯构件:ρmin=max(0.2% ,0.45f t /f y) §4-4 单筋矩形截面正截面承载力计算 仅在受拉区配置纵向受拉钢筋的矩形截面, 称为单筋矩形截面。 一、基本公式及适用条件 1、基本公式: f y A s= α1 f c bx(4.9) (4.10) (4.11) 2、适用条件 (1)为防止超筋破坏: ;或;或 当时, (2)为防止少筋破坏: ;或 二、基本公式的应用 受弯构件正截面承载力计算分截面设计和截面复核两类问题。 1.截面设计 已知:弯矩设计值M ,构件安全等级γ0,截面尺寸b×h ,材料强度等级fy, fc, ft及α1,求所需纵向受拉钢筋的截面面积As。 (1)基本公式法 采用基本公式进行截面设计,其计算步骤如下:

(整理)3受弯构件承载力计算.

1 、一般构造要求 受弯构件正截面承载力计算 1 、配筋率对构件破坏特征的影响及适筋受弯构件截面受力的几个阶段 受弯构件正截面破坏特征主要由纵向受拉钢筋的配筋率ρ大小确定。配筋率是指纵受受拉钢筋的截面面积与截面的有效面积之比。 (3-1)

式中As——纵向受力钢筋的截面面积,; b——截面的宽度,mm; ——截面的有效高度, ——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)适筋梁 配置适量纵向受力钢筋的梁称为适筋梁。 适筋梁从开始加载到完全破坏,其应力变 化经历了三个阶段,如图3.8。 第I阶段(弹性工作阶段):荷载很小时, 混凝土的压应力及拉应力都很小,梁截面 上各个纤维的应变也很小,其应力和应变 几乎成直线关系,混凝土应力分布图形接 近三角形,如图3.8(a)。 当弯矩增大时,混凝土的拉应力、压应力 和钢筋的拉应力也随之增大。由于混凝土 抗拉强度较低,受拉区混凝土开始表现出 明显的塑性性质,应变较应力增加快,故 应力和应变不再是直线关系,应力分布呈 曲线, 当弯距增加到开裂弯距时,受拉边缘纤维的应变达到混凝土的极限拉应变,此时, 截面处于将裂未裂的极限状态,即第I阶段末,用Ia表示,如图3.13(b)所示。这时受压区塑性变形发展不明显,其应力图形仍接近三角形。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):当弯矩继续增加时,受拉区混凝土的拉应变超过其极其拉应变,受拉区 出现裂缝,截面即进入第Ⅱ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,未开裂部分混凝土虽可继续承担部分拉力,但因靠近中和轴很近,故其作用甚小,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。随着弯矩的不断增加,裂缝逐渐向上扩展,中和轴逐渐上移。由于受压区应变不断增大,受压区混凝土呈现出一定的塑性特征,应力图形呈曲线形,如图3.8?所示。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,钢筋应力不断增大,直至达到屈服强度,这时截面所能承担的弯矩称为屈服弯矩。 它标志截面即将进入破坏阶段,即为第Ⅱ阶段极限状态,以Ⅱa表示,如图3.8(d)所示。 第Ⅲ阶段(破坏阶段):弯矩继续增加,截面进入第Ⅲ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

第3章受弯构件的正截面承载力计算

1)承载力计算 基本资料:已知截面尺寸b 、h 、材料强度f c 、f t 、f y 、钢筋面积A s ,确定需用的计算参数α1、h 0、ξb 。 计算步骤: (1)验算bh A min s ρ≥,满足要求则进入下一步。此处,%)/4520.0max(y t min f f ,=ρ (2)求受压区高度x ,由s y c 1A f bx f =α得到b f αA f x c 1s y = (3)验算受压区高度x ,此时x 可能出现如下两种情况: 若0b h ξx ≤,则转入(4)—①) 若0b h ξx >,则转入(4)—②) (4)确定受弯承载力M u ①由)2 (0c 1x h bx f M -≤α,求出受弯受弯承载力M u 。 ②求受弯承载力M u 。取0b h ξx =。得到)5.01(b b 2 0c 1u ξξα-=bh f M 2) 配筋计算 基本资料:已知截面尺寸b 、h 、材料强度f c 、f t 、f y ,确定需用的计算参数α1、h 0、ξb ; 荷载效应M 。 计算步骤: (1) 求受压区高度x ,由)2 (0c 1x h bx f M -≤α得到 b f M h h x c 12 002- -α= (2) 验算受压区高度0b h ξx <,如满足要求则进入下一步. (3) 求受拉钢筋面积A s ,由s y c 1A f bx f =α,得到y c 1s f bx f A α= (4) 验算bh A min s ρ≥,当bh A min s ρ<时取bh A min s ρ= 此处%)/4520 .0max(y t min f f ,=ρ

1)承载力计算 基本资料:已知截面尺寸b 、h 、材料强度f c 、f t 、f y 、f ’y 、钢筋面积A ’s 、A s ,确定需用的计算参数α1、h 0、ξb 。 计算步骤: (1)求受压区高度x , 由'y s y c 1-s A f A f bx f ‘=α得 b f αA f x c 1s y = (2)验算受压区高度x ,此时x 可能出现如下三种情况: 若' 2s a x <,则转入①; 若0'≤≤2h x a b s ξ,则转入② 若0>h x b ξ,则转入③ (3)确定受弯承载力M u ①'2s a x <,由)-('0s s y u a h A f M =求得受弯承载力M u ②0' ≤≤2h x a b s ξ,由)-()2 -('0''01s s y c u a h A f x h bx f M +=α求得受弯承载力M u ③0>h x b ξ,求得受弯承载力M u ,取0h x b ξ=得 )-()0.5-1('0''b 2 01s s y b c u a h A f bh f M +=ξξα 2)配筋计算 (1)已知M ,求A ’s 、A s 基本资料:已知截面尺寸b 、h 、材料强度f c 、f t 、f y ,确定需用的计算参数α1、h 0、ξb ;荷载效应M 。 计算步骤: ①求受压钢筋A ’s ,由)-()2 -('0''01s s y c u a h A f x h bx f M +=α求A ’s 。 为了充分发挥混凝土的受压能力,取0h x b ξ=得到 ) -() 0.5-1(-' 0'b 201's y b c u s a h f bh f M A ξξα=

受弯构件正截面承载力计算

第四章受弯构件正截面承载力计算 一、目的要求 1.了解受弯构件的构造要求; 2熟悉受弯构件的破坏特征; 3掌握受弯构件的正截面计算。 二、重点、难点 1破坏特征的理解; 2受弯构件的计算方法; 3受弯构件配筋计算 三、主要内容 4.1概述 1受弯构件的截面形式 梁: 矩形, T形 ,I 形,倒L形 板:矩形,槽形,空心板 2两种受弯构件 单筋受弯构件:仅在截面受拉区配置受力钢筋的受弯构件称为单筋受弯构件. 双钢筋受弯构件:既在受拉区配置受力钢筋,同时也在受压区配置受力钢筋的 受弯构件称为双钢筋受弯构件. 3受弯构件所需进行的计算 (1)承载能力极限状态 正截面承载力计算—M 受力钢筋的配置问题 斜截面承载力计算—M,V 箍筋和弯起钢筋的配置问题 (2)正常使用极限状态 裂缝宽度验算 挠度验算 4.2实验研究分析 1梁的受力性能 (1)匀质弹性材料受弯构件的受力性能 变形规律符合平截面假定(平截面在梁变形后保持平面); 材料性能符合虎克定律(应力与应变成正比),受压区和受拉区的应力分布图形均为三角形;梁的挠度与弯矩成正比. (2)非匀质、非弹性材料受弯构件的受力性能 钢筋混泥土梁是有钢筋和混泥土两种材料所组成,且混泥土本身是非弹性,非匀 质材料,抗拉强度有远小于抗压强度,故其受力性能 有很大不同. 小于抗压强度,因而其受力性能有很大 不同。研究钢筋混凝土构件的受力性能,首先要进行 构件加载试验.为了着重研究粱正截面受力和变形的 变化规律,通常采用两点加荷,试验梁的布置一般如 图4.2所示。这样,在两个对称集中荷载间的区段,

形成纯弯段,可以基本上排除剪力的影响(忽略自重),同时也有利于在这一较长的区段上(L/3~L/2)布置仪表。 在“纯弯段”内,沿粱高两侧布置测点,用仪表量测粱的纵向变形;在梁跨中附近的钢筋表面处贴电阻片,用以量测钢筋的应变。不论使用哪种仪表量测变形,它都有一定的标距。因此,所测得的数值都表示标距范围内的干均应变值.另外,在跨中和支座上分别安装位移计以量测跨中的挠度,有时还要安装倾角仪以量测粱的转角。试验中还用目测观察粱上裂缝的分布和开展情况。 图4.3为中国建筑科学研究院所做钢筋 混凝土试验粱的弯矩与挠度关系曲线实测结 果。图中纵坐标为相对于粱破坏时极限弯矩从 的弯矩的无量纲值(M/Mu);横坐标为梁跨中 挠度f的实测值。试验时采取逐段加荷,从试 验可知钢筋混疑土梁从载入到破坏经历三个 阶段. 第1阶段:弯矩较小时,挠度和弯矩关系 接近直线变化。工作特点是粱尚未出现裂缝。 第1阶段:弯矩超过开裂弯矩Mcr后,由 于已有裂缝发生,且此后一段时间内将不断出 现新的裂缝,随着裂缝的出现与不断开展,挠度的增长速度较开裂前为快,(M /Mu)~f关系曲线上出现了第一个明显的转折点.这时的工作特点是梁带有裂缝。 第1阶段:整个发展过程中,钢筋的应力将随着荷载的增加而增加。当受拉钢筋刚到达屈服强度,(M/Mu)一f关系曲线上出现了第二个明显转折点,标志着粱受力进入第三阶段。阶段特点是梁的裂缝急剧开展,挠度急剧增加,而钢筋应变有较大的增长,但其应力基本上维持屈服强度不变.当继续加载,到达粱所承受的最大弯矩Mu,此时梁开始破坏。 2 梁正截面工作的三个阶段 (1)截面应力分布 梁截面应力分布在各个阶段的变化特点如图4.4所示。 第1阶段: 梁承受的弯矩很小,截面的应变也很小,混凝土处于弹性工作阶段,应力与应变成正比.截面应变符合平截面假定,故梁的截面应力分布为三角形,中和轴以上受压,另一侧受拉,钢筋与外围混凝土应变相同,共同受拉.随M的增大,截面应变随之增大.由于受拉区混龊土塑性变形的发展,应力增长缓慢,应变增长较快,拉区混凝土的应力图形呈曲线形,当弯矩增加到使曼拉边的应变到达混靛土的极限拉应变时,就进入裂缝出现的临界状态。如再增加荷载,拉区混疑土将 开裂,这时的弯矩为 开裂弯矩。在此阶段, 压区混凝土仍处于弹 性阶段,因此压区应 力图形为三角形。 第二阶段: 弯矩达Mcr 后.在纯弯段内混凝

钢筋混凝土受弯构件正截面承载力简便计算

钢筋混凝土受弯构件正截面承载力简便计算 (原创实用版) 目录 1.钢筋混凝土受弯构件的概念和分类 2.钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的计算方法 3.简便计算方法的提出和应用 4.结论和展望 正文 一、钢筋混凝土受弯构件的概念和分类 钢筋混凝土受弯构件是指在结构中承受弯矩作用的构件,其主要形式包括钢筋混凝土梁、板等。按照受力特点,可以分为受拉区、受压区和中性轴。在实际工程中,根据构件的截面形式和受力特点,可以采用不同的计算方法和设计公式。 二、钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的计算方法 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的计算,通常采用以下基本步骤: 1.确定受弯构件的材料性能参数,包括混凝土强度等级、钢筋种类和抗拉强度设计值等。 2.确定受弯构件的几何参数,包括截面尺寸、弯曲半径和截面形状等。 3.计算受弯构件的截面惯性矩和截面模量。 4.根据弯矩设计值和截面模量,计算受弯构件的正截面承载力。 三、简便计算方法的提出和应用 在实际工程中,为了简化计算过程,可以采用一些简便方法来估算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力。这些方法主要包括:

1.矩形截面法:对于矩形截面的钢筋混凝土受弯构件,可以采用矩形截面法进行简便计算。该方法假设受弯构件的截面在弯曲过程中保持矩形形状,从而简化了计算过程。 2.极限弯矩法:极限弯矩法是一种基于钢筋混凝土受弯构件破坏特性的计算方法。该方法认为,当受弯构件的弯矩达到极限值时,构件产生破坏。通过查阅相关规范和图表,可以得到极限弯矩值,从而估算正截面承载力。 四、结论和展望 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的计算是结构设计中的重要环节。采用简便计算方法可以简化计算过程,提高设计效率。然而,这些简便方法受到一定的局限性,例如矩形截面法适用于矩形截面构件,极限弯矩法需要查阅相关规范和图表等。在实际工程中,设计人员需要根据具体情况选择合适的计算方法,并注意验证计算结果的准确性。

钢筋混凝土受弯构件正截面承载力简便计算

钢筋混凝土受弯构件正截面承载力简便计算 正文: 在钢筋混凝土结构设计中,受弯构件是一种常见的结构元素,其正截面承载力是设计中的关键参数之一。正截面承载力的计算是评估构件的抗弯能力和安全性的基础,因此在设计中起着重要的作用。本文将介绍钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的简便计算方法,帮助读者更好地理解和应用。 1. 承载力计算的基本原理 钢筋混凝土受弯构件的正截面承载力可以通过极限状态计算方法来评估。其基本原理是根据构件的几何形状、材料性质和荷载作用下的应力分布,计算出构件的抗弯承载力。在计算过程中,一般采用等效矩形应力分布假设来简化计算。 2. 等效矩形应力分布假设 等效矩形应力分布假设是钢筋混凝土受弯构件计算的基础。该假设认为在受弯构件的截面内,混凝土的应力分布可以近似为一个矩形。在矩形应力分布中,混凝土的应力是一个线性递减的函数,而钢筋的应力则保持不变。

3. 正截面抗弯承载力计算公式 根据等效矩形应力分布假设,可以得到钢筋混凝土受弯构件正截面的抗弯承载力计算公式。常见的计算公式有多种,其中最常用的是弯矩-曲率法和应力-应变法。 - 弯矩-曲率法:根据截面的几何特性、材料特性和荷载情况,可以通过弯矩-曲率关系来计算截面的抗弯承载力。具体计算公式如下: M = σs * As * d + σc * Ac * (d - x) 其中,M为截面的弯矩,σs为钢筋应力,As为钢筋面积,d为截面的有效高度,σc为混凝土应力,Ac为混凝土面积,x为等效矩形应力分布中混凝土应力变为零的距离。 - 应力-应变法:根据混凝土和钢筋的应力-应变关系,可以分别计算出混凝土和钢筋的应力,然后将二者叠加得到截面的总应力。具体计算公式如下: σ = σc + σs 其中,σ为截面的总应力,σc和σs分别为混凝土和钢筋的应力。 4. 工程实例分析

第四章-受弯构件正截面承载力计算

第4章 受弯构件正截面承载力计算 知识点 1.适筋受弯构件正截面的三个受力阶段及截面应力、应变分布,受弯构件破坏形态及配筋对破坏形态的影响; 2.正截面受弯承载力的一般计算方法和基本假定,等效矩形应力图,界限相对受压区高度,最大和最小配筋率; 3.单筋、双筋矩形截面和T 形截面受弯构件的配筋计算方法、适用条件和构造要求; 4.受弯构件的正截面延性。 要点 1.适筋梁的破坏特征:适筋梁的破坏特征是受拉钢筋屈服后,压区混凝土被压碎。 2.梁的保护层厚度:梁的保护层厚度是指主筋表面至梁表面的距离。 3.双筋矩形截面受弯构件,当a x '<2时,表明受压钢筋不屈服。 4.对于受弯的梁类构件,其一侧纵向受拉钢筋力的配筋百分率不应小于45y t f f 和0.2中较大者。 5.一类环境类别下,梁的保护层的最小厚度规定为不小于钢筋直径和25mm 。 6.钢筋混凝土纯弯构件可能发生的破坏形式是:超筋破坏、适筋破坏与少筋破坏。 7.单筋梁截面的有效高度h 0=h-a ,式中a 指受拉钢筋合力点至梁受拉边缘的距离。 8.单筋梁基本公式的适用条件是:)(0h x b b ξξξ≤≤或、bh A A S ,S min min ρ=≥。 9.在荷载作用下,受弯构件的截面将承受变矩和剪力的共同作用,故对受弯构件进行承载能力极限状态计算时,一般应分别进行正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算。 10.对单筋矩形梁进行截面设计,出现b ξξ>情况,若不考虑采用双筋梁,则需加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。 11.第一类T 形梁的中和轴通过翼缘,可按(h b f ⨯')的单筋矩形截面计算其正截面受弯承载力,其配筋率应为(o S bh A = ρ)。 12.受弯构件三种破坏形式及其特征:(1)适筋梁破坏;钢筋先屈服后混凝土被压碎,属延性破坏。(2)超筋梁破坏;混凝土先被压碎,钢筋不屈服,属脆性破坏。(3)少筋梁破坏;混凝土一开裂,钢筋马上屈服而破坏,属脆性破坏。 13.单筋矩形梁正截面承载力的基本公式及其适用范围。 基本公式:

第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 受弯构件(bendingmember)是指截面上通常有弯矩和剪力共同作用而轴力可以忽视不计的构件。钢筋混凝土受弯构件的主要形式是板(Slab)和梁(beam),它们是组成工程结构的基本构件,在桥梁工程中应用很广。 在荷载作用下,受弯构件的截面将承受弯矩M和V的作用。因此设计受弯构件时,一般应满意下列两方面的要求: (1)由于弯矩M的作用,构件可能沿弯矩最大的截面发生破坏,当受弯构件沿弯矩最大的截面发生破坏时,破坏截面与构件轴线垂直,称为正截面破坏。故需进行正截面承载力计算。 (2)由于弯矩M和剪力V的共同作用,构件可能沿剪力最大或弯矩和努力都较大的截面破坏,破坏截面与构件的轴线斜交,称为沿斜截面破坏,故需进行斜截面承载力计算。 为了保证梁正截面具有足够的承载力,在设计时除了适当的选用材料和截面尺寸外,必需在梁的受拉区配置足够数量的纵向钢筋,以承受因弯矩作用而产生的拉力;为了防止梁的斜截面破坏,必需在梁中设置肯定数量的箍筋和弯起钢筋,以承受由于剪力作用而产生的拉力。 第一节受弯构件的截面形式与构造一、钢筋混凝土板的构造板是在两个方向上(长、宽)尺度很大,而在另一方向上(厚度)尺寸相对较小的构件。 钢筋混凝土板可分为整体现浇板和预制板。在施工场地现场搭支架、立模板、配置钢筋,然后就地浇筑混凝土的板称为整体现浇板。通常这种板的截面宽度较大,在计算中常取单位宽度的矩形截面进行计算。预制板是在预制厂和施工场地现场预先制好的板,板宽度一般掌握在Inl左右,由于施工条件好,预制板不仅能采纳矩形实心板,还能采纳矩形空心板,以减轻板的自重。板的厚度h由截面上的最大弯矩和板的刚度要求打算,但是为了保证施工质量及耐久性的要求,《大路桥规》规定了各种板的最小厚度;行车道板厚度不小于IOOmm人行道板厚度,就地浇注的混凝土板不宜小于80mm,预制不宜小于60mm。空心板桥的顶板和底板厚度,均不宜小于80mm。 (一)单向板(one-waysIabs) 单向板指的是板的长边与短变的比值22。板中钢筋由主钢筋(受力钢筋)和分布钢筋组成。主钢筋布置在板的受拉区, 行车道板内的主钢筋直径一般不小于10mm;人行道板内的主钢筋不小于8mmo在简支板跨中和连续板支点处,板内主钢筋中心的间距不应大于200mm,各主钢筋间横向净距和层与层之间的竖向净距,当钢筋为3层及以下时,不应小于30mm,并不小于钢筋直径。3层以上时,不应小于40mm,并不小于1.25钢筋直径。 分布钢筋(distributionsteeIbars)其主要作用是将板面上荷载更匀称的传递给主钢筋,同时在施工中可通过绑扎或点焊来固定主钢筋。行车道板内分布钢筋应设在钢筋内侧,其直径不应小于8mm,间距不应大于200mm,截面面积不小于板面积的0.1%人行道板分布钢筋直径不应小于6mm,间距不应大于200mmo (二)双向板 双向板内主钢筋的分布,可在纵向和横向各划成3个板带。两个边带的宽度均为短边宽度的1/4,中间带的钢筋应按计算数量设置,在边带设置中间带所需钢筋的一半,钢筋间距不应大于250mm,且不应大于板厚的两倍。 (三)斜板 斜板的钢筋可按下列规定布置, 1、当整体式斜板的斜交角(板的支座轴线的垂直线和桥纵轴线的夹角)不大于15°时,

钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

第四章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 本章学习要点: 1、掌握单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形截面承载力的计算方法; 2、了解配筋率对受弯构件破坏特征的影响和适筋受弯构件在各阶段的受力特点; 3、熟悉受弯构件正截面的构造要求。 §4-1 概述 一、受弯构件的定义 同时受到弯矩M和剪力V共同作用,而轴力N可以忽略的构件(图4-1)。 梁和板是土木工程中数量最多,使用面最广的受弯构件。 梁和板的区别:梁的截面高度一般大于其宽度,而板的截面高度则远小于其宽度。受弯构件常用的截面形状如图4-2所示。 图4-1 二、受弯构件的破坏特性 正截面受弯破坏:沿弯矩最大的截面破坏,破坏截面与构件的轴线垂直。 斜截面破坏:沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏。破坏截面与构件轴线斜交。 进行受弯构件设计时,要进行正截面承载力和斜截面承载力计算。

图4-3 受弯构件的破坏特性 §4-2 受弯构件正截面的受力特性 一、配筋率对正截面破坏性质的影响 配筋率:为纵向受力钢筋截面面积A s 与截面有效面积的百分比。 s A bh r = 式中 s A ——纵向受力钢筋截面面积。 b ——截面宽度, 0h ——截面的有效高度 (从受压边缘至纵向受力钢筋截面重心的距离)。 构件的破坏特征取决于配筋率、混凝土的强度等级、截面形式等诸多因素,但配筋率的影响最大。受弯构件依配筋数量的多少通常发生如下三种破坏形式: 1、 少筋破坏 当构件的配筋率低于某一定值时,构件不但承载力很低,而且只要其一开裂,裂缝就急速开展,裂缝处的拉力全部由钢筋承担,钢筋由于突然增大的应

力而屈服,构件立即发生破坏。 图4-4 受弯构件正截面破坏形态 2、适筋破坏 当构件的配筋率不是太低也不是太高时,构件的破坏首先是受拉区纵向钢筋屈服,然后压区砼压碎。钢筋和混凝土的强度都得到充分利用。破坏前有明显的塑性变形和裂缝预兆。 3、超筋破坏 当构件的配筋率超过一定值时,构件的破坏是由于混凝土被压碎而引起的。受拉区钢筋不屈服。破坏前有一定变形和裂缝预兆,但不明显,。当混凝土被压碎时,破坏突然发生,钢筋的强度得不到充分发挥,破坏带有脆性性质。 由上所述,受弯构件的破坏形式取决于受拉钢筋和受压混凝土相互抗衡的结果。当受压混凝土的抗压强度大于受拉钢筋的抗拉能力时,钢筋先屈服;反之,当受拉钢筋的抗拉能力大于受压区混凝土的抗压能力时,受压区混凝土先压碎。 ﹡少筋破坏和超筋破坏都具有脆性性质,破坏前无明显预兆,破坏时将造成严重后果,材料的强度得不到充分利用。在设计时不能将受弯构件设计成少筋构件和超筋构件,只能设计成适筋构件。 二、适筋受弯构件截面受力的三个阶段 1、第一阶段——截面开裂前的阶段 当荷载很小时,截面上的内力很小,应力和应变成正比,截面上的应力分布为直线。这种受力阶段为第Ⅰ阶段,如图4-5(a)所示。 当荷载不断增大时,截面上的内力也不断增大,受拉区混凝土出现塑性变形,受拉区的应力图形呈曲线。当荷载增大到某一数值时,受拉区边缘的混凝土可以得到其实际的抗拉极限应变值。截面处在开裂前的临界状态。此时为Ⅰa 阶段,如图4-5(b)。

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 受弯构件是指在受外力作用下,其截面产生弯曲变形的结构元素。在计算受弯构件的正截面受弯承载力时,一般可以采用弯剪理论或变形分离理论。 弯剪理论是指受弯构件的弯曲变形和剪切变形是相互耦合的,即在计算截面受弯承载力时考虑弯曲破坏和剪切破坏的综合影响。 变形分离理论是指将受弯构件的弯曲变形和剪切变形分开计算,即先计算弯曲破坏时的承载力,再计算剪切破坏时的承载力,最后取两者中较小的值作为截面受弯承载力。 无论采用哪种理论,计算截面受弯承载力的步骤大致相同,包括以下几个方面: 1.确定受弯构件的截面形状、尺寸和材料特性。这些参数是计算受弯承载力的基本数据,需要根据实际情况进行确定。 2.计算受弯构件的惯性矩和截面模数。惯性矩和截面模数是描述截面抗弯刚度的重要参数,可以通过数学公式或截面性质手册中的查表获得。 3.计算受弯构件的弯矩和剪力。弯矩和剪力是受弯构件所受外力的作用结果,可以通过等距剪力图法、弯矩分布图法或有限元分析等方法进行计算。 4.判定截面的受弯破坏形式。根据弯剪理论或变形分离理论,判定截面在受弯作用下的破坏形式,即是由弯曲破坏控制还是由剪切破坏控制。 5.计算截面受弯承载力。根据受弯构件截面的受弯破坏形式,分别应用弯剪理论或变形分离理论计算截面受弯承载力。

6.比较计算结果与设计要求。将计算得到的截面受弯承载力与设计要求进行比较,确保受弯构件的受弯性能满足结构设计的要求。 总之,在计算受弯构件的正截面受弯承载力时,需要综合考虑弯剪理论和变形分离理论,通过确定截面形状、尺寸和材料特性,计算惯性矩和截面模数,计算弯矩和剪力,判定受弯破坏形式,计算截面受弯承载力,并与设计要求进行比较,以保证结构的安全和可靠性。

3单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算

3单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算单筋矩形截面受弯构件是一种常见的结构构件,广泛应用于建筑、桥梁、机械等领域。它的正截面承载力是指在构件所受到的弯矩作用下,正截面能够承受的最大力矩值。 单筋矩形截面受弯构件的正截面承载力计算一般按照以下步骤进行: 1.假设构件正截面处于弹性阶段,根据材料的弹性力学理论,正截面的受弯应力与弯曲弯矩之间的关系为σ=M/W,其中σ为正截面的受弯应力,M为弯矩,W为截面抗弯矩。 2.计算截面抗弯矩W。对于单筋矩形截面,一般可将其简化为矩形截面,截面抗弯矩W为b*h^2/6,其中b为矩形截面的宽度,h为矩形截面的高度。 3.根据构件的几何尺寸和受力情况,计算弯矩M。弯矩的计算可以采用静力学方法或者有限元分析方法。静力学方法一般是通过平衡方程来计算弯矩,有限元分析方法则利用计算机模拟构件的力学行为,得到准确的弯矩数值。 4.将步骤1和步骤2得到的结果代入公式σ=M/W,计算出正截面的受弯应力。 5.根据材料的强度理论或者试验结果,确定构件正截面的抗弯强度。抗弯强度一般是指正截面可以承受的最大受弯应力。 6.比较步骤4计算出的受弯应力与步骤5确定的抗弯强度,如果受弯应力小于抗弯强度,则正截面具有足够的承载力;如果受弯应力大于抗弯强度,则正截面不能承受所施加的弯矩。

7.如果正截面的承载力不足,可以通过增加构件的尺寸或者采用其他形状的截面来增加其抗弯强度。 需要注意的是,以上的计算步骤是在构件正截面处于弹性阶段的假设下进行的。如果构件正截面处于塑性阶段或者受到其他复杂的荷载作用,需要进行强度计算,采用不同的计算方法和理论,并考虑构件的完全塑性铰的形成等因素。 总而言之,单筋矩形截面受弯构件正截面承载力的计算是一项重要的结构设计工作,需要根据构件的几何尺寸、材料的性能以及受力情况等因素进行详细的计算分析,确保构件的安全可靠。

受弯构件正截面承载力计算

受弯构件正截面承载力计算 首先,要确定构件的受弯矩作用情况。受弯构件一般分为简支梁和连 续梁两种情况。简支梁是指两端支座对构件提供支持,构件在两端被约束 不能发生横移的情况下受弯。连续梁是指构件两端被支座约束,在两端之 外的位置也能够受到约束力的情况下受弯。 其次,要选择适当的计算方法。根据构件的几何形状和材料特性,可 以选择不同的受弯承载力计算方法。常用的方法有弯矩—曲率法、截面刚 度法、受弯承载力计算公式和有限元分析法等。 在弯矩-曲率法中,首先需要计算构件的截面性能参数,如截面系数、受压区高度和面积、受拉区高度和面积等。然后,通过叠加法计算构件的 弯矩分布,并绘制出弯矩-曲率曲线。最后,根据构件材料的弹性模量和 截面的几何特性,利用受弯构件的弯曲理论计算出构件的正截面承载力。 在截面刚度法中,首先需要计算构件的截面的截面模量和惯性矩。然后,根据结构静力平衡方程和弯矩公式,将构件的正截面承载力计算为截 面模量与受拉应变之积,并与极限受拉应变比较。 受弯承载力计算公式是一种经验公式,根据构件的几何形状和材料特性,利用统计学方法得出。该方法计算相对简单,适用于一般情况。 有限元分析法是近年来随着计算机技术的发展而兴起的一种计算方法。它通过将构件离散成若干个细小的单元,在计算机上建立数学模型并进行 数值计算,得到构件的正截面承载力。这种方法的优点是能够较准确地模 拟构件的实际受力情况,适用于复杂的结构和荷载状况。 总之,受弯构件正截面承载力的计算是一个复杂的过程,需要综合考 虑材料特性、几何形状、受力状况和计算方法等因素。在实际设计中,需

要根据具体情况选择适当的计算方法,并结合工程实践经验进行合理的设计。

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。

(整理)受弯构件正截面受弯承载力计算.

第4章 受弯构件正截面受弯承载力计算 一、判断题 1.界限相对受压区高度ξb 与混凝土等级无关。 ( √ ) 2.界限相对受压区高度ξb 由钢筋的强度等级决定。 ( √ ) 3.混凝土保护层是从受力钢筋外侧边算起的。 ( √ ) 4.在适筋梁中提高混凝土强度等级对提高受弯构件正截面承载力的作用很大。 ( × ) 5.在适筋梁中增大截面高度h 对提高受弯构件正截面承载力的作用不明显。 ( × 6.在适筋梁中其他条件不变时ρ越大,受弯构件正截面承载力也越大。 √ ) 7.梁板的截面尺寸由跨度决定。 ( × ) 8,在弯矩作用下构件的破坏截面与构件的轴线垂直,即正交,故称其破坏为正截面破坏。 ( √ ) 9.混凝土保护层厚度是指箍筋外皮到混凝土边缘的矩离。 ( × ) 10.单筋矩形截面受弯构件的最小配筋率P min =A s,min /bh 0。 ( × ) 11.受弯构件截面最大的抵抗矩系数αs,max 由截面尺寸确定。 ( × ) 12.受弯构件各截面必须有弯矩和剪力共同作用。 ( × ) 13.T 形截面构件受弯后,翼缘上的压应力分布是不均匀的,距离腹板愈远,压应力愈小。 ( √ ) 14.第一类T 形截面配筋率计算按受压区的实际计算宽度计算。 ( × ) 15.超筋梁的受弯承载力与钢材强度无关。 ( × ) 16.以热轧钢筋配筋的钢筋混凝土适筋粱,受拉钢筋屈服后,弯矩仍能有所增加是因为钢筋应力已进入强化阶段。( × ) 17.与素混凝土梁相比钢筋混凝土粱抵抗混凝土开裂的能力提高很多。( × ) 18.素混凝土梁的破坏弯矩接近于开裂弯矩。( √ ) 19.梁的有效高度等于总高度减去钢筋的保护层厚度。( × ) 二、填空题 1.防止少筋破坏的条件是___ρ≥ρmin _______,防止超筋破坏的条件是__ρ≤ρmax ____。 2.受弯构件的最大配筋率是__适筋_________构件与___超筋________构件的界限配筋率。 3.双筋矩形截面梁正截面承载力计算公式的适用条件是 (1)0h x b ξ≤,保证____防止超筋破坏____________; (2) ____s a x 2≥________,保证____受压钢筋达到屈服____________。 4.受弯构件正截面计算假定的受压区混凝土压应力应变分布图形中,ε0=__0.002,εcu =__0.0033___。 5.受弯构件ρ≥ρmin 是为了__防止少筋破坏;ρ≤ρmax 是为了__防止超筋破坏______。 6.第一种T 形截面梁的适用条件及第二种T 形截面梁的适用条件中,不必验算的条件分别是_超筋破坏_____及__少筋破坏_____。 8.界限相对受压区高度ξb 需要根据__平截面假定___等假定求出。 9.单筋矩形截面梁所能承受的最大弯矩为_)5.01(20 1max ,b b c u bh f M ξξα-=,否则应____采用双筋截面_。 10.在理论上,T 形截面梁,在M 作用下,b f ’越大则受压区高度x 的内力臂_愈大__,因而 可__减少______受拉钢筋截面面积。

钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的计算

钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的计算 §1概述 1、受弯构件(梁、板)的设计容:图3-1 ①正截面受弯承载力计算:破坏截面垂直于梁的轴线,承受弯矩作用而 破坏,叫做正截面受弯破坏。 ②斜截面受剪承载力计算:破坏截面与梁截面斜交,承受弯剪作用而破 坏,叫做斜截面受剪破坏。 ③满足规规定的构造要求:对受弯构件进行设计与校核时,应满足规 规定的要求。比如最小配筋率、纵向钢 2、梁、板的一般构造要求 ①板 ⑴板的形状与厚度: a.形状:有空心板、凹形板、扁矩形板等形式;它与梁的直观区 别是高宽比不同,有时也将板叫成扁梁。其计算与梁 计算原理一样。 b.厚度:板的混凝土用量大,因此应注意其经济性;板的厚度 通常不小于板跨度的1/35(简支)~1/40(弹性约束) 或1/12(悬臂)左右;一般民用现浇板最小厚度60mm, 并以10mm为模数(讲一下模数制);工业建筑现浇板 最小厚度70mm。 ⑵板的受力钢筋:单向板中一般仅有受力钢筋和分布钢筋,双向 板中两个向均为受力钢筋。一般情况下互相垂直的两

个向钢筋应绑扎或焊接形成钢筋网。当采用绑扎钢筋 配筋时,其受力钢筋的间距:当板厚度h≤150mm时, 不应大于200mm,当板厚度h﹥150mm时,不应大 于1.5h,且不应大于250mm。板中受力筋间距一般 不小于70mm,由板中伸入支座的下部钢筋,其间距 不应大于400mm,其截面面积不应小于跨中受力钢 筋截面面积的1/3,其锚固长度l as不应小于5d。板中 弯起钢筋的弯起角不宜小于30°。 板的受力钢筋直径一般用6、8、10mm。 对于嵌固在砖墙的现浇板,在板的上部应配置构造钢筋,并应符合下列规定: a. 钢筋间距不应大于200mm,直径不宜小于8mm(包括弯起钢筋在), 其伸出墙边的长度不应小于l1/7(l1为单向板的跨度或双向板的短边跨 度)。 b. 对两边均嵌固在墙的板角部分,应双向配置上部构造钢筋,其伸出墙边 的长度不应小于l1/4。 c. 沿受力向配置的上部构造钢筋,直径不宜小于6mm,且单位长度的总 截面面积不应小于跨中受力钢筋截面面积的1/3。 ⑶板的分布钢筋:其作用是: a.分布钢筋的作用是固定受力钢筋; b.把荷载均匀分布到各受力钢筋上; c.承担混凝土收缩及温度变化引起的应力。 当按单向板设计时,除沿受力向布置受力钢筋外,还应在垂直受力向布置分布钢筋。单位长度上分布钢筋的截面面积不应小于单位宽度上受力 钢筋截面面积的15%,且不应小于该向板截面面积的0.15%,分布钢筋的 间距不宜大于250mm,直经不宜小于6mm,对于集中荷载较大的情况, 分布钢筋的截面面积应适当增加,其间距不宜大于200mm,当按双向板 设计时,应沿两个互相垂直的向布置受力钢筋。 在温度和收缩应力较大的现浇板区域尚应布置附加钢筋。附加钢筋的数量可按计算或工程经验确定,并宜沿板的上,下表面布置。沿一个向增加的附加钢筋配筋率不宜小于0.2%,其直径不宜过大,间距宜取150~200mm,并应按受力钢筋确定该附加钢筋伸入支座的锚固长度。 ⑷板中钢筋的保护层及有效高度:保护层厚度与环境条件及混凝 土等级有关,在一般情况下,混凝土保护层取15mm,详见规; 有效高度是指受力钢筋形心到混凝土受压区外边缘的距离,用

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