受彎及壓彎構(gòu)件分析原理課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,土木工程專業(yè)：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理,第六章 受彎與壓彎構(gòu)建分析原理,6.1,受彎與受壓構(gòu)件分析原理,6.2 混凝土受彎構(gòu)件的一般構(gòu)造規(guī)定,6.3 混凝土受彎構(gòu)件正截面受力特點(diǎn),6.4 混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算,2024/11/11,5,6.,2,混凝土受彎構(gòu)件的一般 構(gòu)造要求,板的截面形式和尺寸,板的截面形式,矩形板,空心板,槽形板,6,.,2,.1,截面形式和尺寸,2024/11/11,6,板的

2、分類,單向板,（1）對(duì)邊支承的板,（2）長(zhǎng)跨與短跨之比,l,1,/,l,2,3.0的四邊支承板,雙向板,（1）兩鄰邊支承板,（2）三邊支承板,（3）長(zhǎng)跨與短跨之比,l,1,/,l,2,2.0的四邊支承板,四邊支承板,2,l,1,/,l,2,700mm）,懸 臂 板：60，80（懸臂長(zhǎng)度500mm）,無梁樓板：150,2024/11/11,8,梁的截面形式和尺寸,梁的截面形式,矩形,T形、倒L形,I形、花籃形,2024/11/11,9,梁截面尺寸,截面高度,h,：,800mm，以50mm為模數(shù),800mm，以100mm為模數(shù),截面寬度,b,：100、120、150、180、200mm,220、2

3、50mm，以后50為模數(shù),梁的高跨比,h,/,l,0,梁的寬高比,b,/,h,矩形截面：,1/3.51/2.5,T,形截面：,1/41/2.5,2024/11/11,10,受力鋼筋,常用直徑,6、8、10、12mm,鋼筋間距,（1）不宜小于70 mm,（2）間距不宜過大,h,150mm時(shí)，間距不宜大于200mm,h,150mm，間距宜1.5h，宜300mm,6,.,2,.2,板的配筋構(gòu)造,2024/11/11,11,單向板的分布鋼筋,分布鋼筋的作用,（,1）將板上荷載有效地傳遞給受力鋼筋,（2）固定受力鋼筋的位置，形成鋼筋網(wǎng),（3）防止溫度、收縮等原因沿板跨方向產(chǎn)生,裂縫。,分布鋼筋的布置,（

4、1）梁式板單位長(zhǎng)度上的分布鋼筋截面面積不宜小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15%，且不小于該方向上板截面面積的0.15%,（2）直徑不小于6mm，間距不大于250mm；當(dāng)集中荷載較大時(shí)，間距不大于200mm。,2024/11/11,12,雙向板受力鋼筋：兩個(gè)方向,長(zhǎng)跨內(nèi)側(cè)、短跨外側(cè),單向板受力鋼筋：短跨方向，外側(cè),分布鋼筋：長(zhǎng)跨方向、內(nèi)側(cè),2024/11/11,13,縱向受力鋼筋,單筋、雙筋截面,鋼筋布置,直徑：,1225mm,兩種直徑相差,2mm,受拉鋼筋根數(shù),2根，最好,34,根,一般布置一層，不超過兩層,凈距離滿足要求,兩層以上鋼筋中距增大一倍,6,.,2,.3,梁的配筋構(gòu)造,2024/

5、11/11,14,縱向受力鋼筋的保護(hù)層,（1）最小保護(hù)層厚度與環(huán)境、砼強(qiáng)度等級(jí)有,關(guān)。,（2）保護(hù)層過厚，采取防裂措施：鋼筋網(wǎng)片,保護(hù)鋼筋不致銹蝕（耐久性）,保證鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)（共同工作）,保護(hù)鋼筋火災(zāi)時(shí)不過早軟化（抗火能力）,2024/11/11,15,縱向受力鋼筋的配筋率,縱向受力鋼筋截面面積,梁截面高度,矩形截面寬,T,形截面肋（腹板）寬,2024/11/11,16,架立鋼筋,作用,（,1）固定箍筋位置形成骨架,（2）防止溫度裂縫、收縮裂縫,數(shù)量,兩根，受壓區(qū)外緣兩側(cè)平行于縱向受力鋼筋,最小直徑,梁跨6m，12mm,2024/11/11,17,彎起鋼筋,雙重角色,（,1）跨中是縱

6、向受力鋼筋（抵抗彎曲拉應(yīng)力）,（2）支座附近受剪鋼筋（抵抗主拉應(yīng)力）,彎起角度,一般取45,；,h,800mm時(shí)，采用60,鋼筋布置,150,h,300mm，,s,max,=150mm,300,h,500mm，,s,max,=200mm,500800mm，,s,max,=300mm,2024/11/11,18,箍筋,箍筋的作用,（,1）抵抗主拉應(yīng)力,（2）把其他鋼筋聯(lián)系在一起，形成骨架,箍筋的配置,（1）按計(jì)算確定,（2）按計(jì)算不需要箍筋的梁，按構(gòu)造配置,h,300mm，全長(zhǎng)配箍,h,=150300mm，端部各1/4跨內(nèi)配箍，當(dāng)中部1/2跨范圍內(nèi)有集中荷載，全長(zhǎng)設(shè)置,h,800mm，不宜小于8

7、mm,計(jì)算需要受壓縱筋時(shí)，不小于最大縱,筋直徑的1/4,（2）常用直徑值：6、8、10mm,箍筋的形式,b,150mm,，單肢箍,b,400mm,，雙肢箍；,b400mm,，壓筋,3,根，復(fù)合箍。,2024/11/11,20,箍筋最大間距,（1）一般情況，見表,（2）特殊情況計(jì)算需要受壓縱筋,s,不應(yīng)大于15,d,（壓筋最小直徑），不應(yīng)大于400mm;,一層內(nèi)壓筋多于5根且直徑18mm，,s,不應(yīng)大于10,d,。,箍筋錨固要求,箍筋是受拉鋼筋,135,彎鉤,彎鉤端頭直段長(zhǎng)度不,小于,50mm,，不小于箍筋直徑的,5,倍。,2024/11/11,21,縱向構(gòu)造鋼筋,設(shè)置要求,（,1）腹板高度,h

8、,w,450mm，兩側(cè)面沿高度,配置腰筋，并用拉筋固定,（2）每側(cè)腰筋的截面面積不小于0.1%,bh,w,，,間距不宜大于200mm,縱向構(gòu)造鋼筋的作用,（1）防止側(cè)面產(chǎn)生垂直于,軸線的收縮裂縫,（2）增強(qiáng)鋼筋骨架的剛度,（3）增強(qiáng)梁的抗扭作用,縱向構(gòu)造鋼筋又稱腰筋,2024/11/11,22,6.1.4 截面有效高度,有效高度的概念,定義,受拉鋼筋合力中心到混凝土受壓區(qū)邊緣的距離,表示,有效高度用,h,0,表示,h,0,=,h,-,a,s,鋼筋重心到混凝土受拉區(qū)邊緣的距離,2024/11/11,23,a,s,與混凝土的保護(hù)層厚度,c,和鋼筋的外徑,d,有關(guān),光面鋼筋外徑和公稱直徑相同，帶肋鋼

9、筋外徑大于公稱直徑,一層鋼筋,兩層鋼筋,d,取,20mm,，單層鋼筋,2024/11/11,24,6.,3,混凝土受彎構(gòu)件 正截面受力特點(diǎn),荷載位移曲線,試驗(yàn)原理,四點(diǎn)彎曲,測(cè)截面應(yīng)變,測(cè)跨中撓度,6,.,3,.1,適筋梁純彎曲試驗(yàn),2024/11/11,25,荷載位移曲線,直線關(guān)系：,未出現(xiàn)裂縫,末端開裂,M,cr,直線轉(zhuǎn)折為曲線,混凝土開裂,撓度增長(zhǎng)較快,末端鋼筋開始屈服，,M,y,屈服彎矩,曲線再轉(zhuǎn)折,裂縫急劇開展、撓度急劇增大,曲線的最高點(diǎn)梁開始破壞，,M,u,極限彎矩,曲率1,/mm,2024/11/11,26,適筋梁正截面工作的三個(gè)階段,階段,I彈性工作階段,應(yīng)力應(yīng)變線性關(guān)系,荷載

10、增加，拉區(qū)混凝土塑性,變形發(fā)展，拉應(yīng)力曲線分布,階段末期，混凝土將裂未裂,I,a,狀態(tài)，,抗裂驗(yàn)算的依據(jù),2024/11/11,27,階段II帶裂縫工作階段,混凝土開裂,拉力主要由鋼筋承擔(dān),中和軸上升,混凝土拉、壓應(yīng)力曲線分布,裂縫隨荷載的增加而加寬,階段末期，受拉鋼筋屈服,II,a,狀態(tài),正常使用時(shí),裂縫寬度及變形,驗(yàn)算的依據(jù),2024/11/11,28,階段III破壞階段,裂縫急劇開展，寬度,變大，撓度增大,中和軸不斷上升，混,凝土受壓區(qū)高度縮小,當(dāng)壓區(qū)邊緣混凝土達(dá),到極限壓應(yīng)變時(shí)，受,壓混凝土壓碎，構(gòu)件,完全破壞。III,a,狀態(tài),正截面受彎承載力計(jì)算的依據(jù),F,t,F,c,2024/1

11、1/11,29,6.,3,.2 梁正截面破壞特征,破壞形態(tài)分類,影響因素,截面尺寸,鋼筋用量,破壞形態(tài),適筋破壞,超筋破壞,少筋破壞,配筋率,2024/11/11,30,鋼筋混凝土梁正截面破壞特征,適筋破壞,受拉鋼筋先屈服,混凝土壓區(qū)邊緣壓碎。延性破壞,超筋破壞,混凝土壓區(qū)邊緣壓碎,受拉鋼筋不屈服,少筋破壞,拉區(qū)混凝土開裂,鋼筋迅速屈服，強(qiáng)化、拉斷,2024/11/11,31,基本假定,平截面假定,壓區(qū)混凝土應(yīng)變基本符合平截面假定,拉區(qū)裂縫的存在，使鋼筋和混凝土之間發(fā)生了相對(duì)位移，開裂前原為同一個(gè)平面，開裂后受拉截面劈裂為二。不符合平截面假定，但跨中幾條裂縫的平均拉應(yīng)變大體上符合平截面假定。,

12、t,c,6.,3,.3 梁正截面承載力計(jì)算方法,應(yīng)變和曲率之間的關(guān)系,2024/11/11,32,不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度,開裂截面中和軸以下的受拉混凝土截面小，拉應(yīng)力很小,忽略其作用偏于安全,已知材料的本構(gòu)關(guān)系,鋼筋本構(gòu)關(guān)系,極限拉應(yīng)變 0.01,應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,s,s,f,y,y,0.01,2024/11/11,33,混凝土的本構(gòu)關(guān)系,混凝土應(yīng)變,0,和,cu,當(dāng),c,0,時(shí),當(dāng),0,c,cu,時(shí),c,c,f,c,cu,0,2024/11/11,34,混凝土壓力的合力,當(dāng),0,y,y,0,時(shí),當(dāng),y,0,y,x,c,時(shí),根據(jù)平截面假定，壓應(yīng)變和中和軸的距離成正比,2024/11/11,35,

13、混凝土壓力的合力,F,c,混凝土壓力對(duì)中和軸的矩,2024/11/11,36,據(jù)此可以確定合力,F,c,作用點(diǎn)的位置,2024/11/11,37,等效應(yīng)力圖,思路,曲線分布的壓應(yīng)力合力計(jì)算公式復(fù)雜，合力矩公式（用于確定合力位置）也復(fù)雜,用均勻分布代替,要求,合力相等,作用點(diǎn)相同,（對(duì)中和軸之力矩相同）,2024/11/11,38,均勻分布受壓區(qū)高度，稱為計(jì)算受壓區(qū)高度，簡(jiǎn)稱受壓區(qū)高度：,x,=,1,x,c,均勻分布的壓應(yīng)力為：,c,=,1,f,c,合力相等,合力矩相等,求解,1,和,1,=,x/,x,c,2024/11/11,39,取,n,=2,，,0,=0.002,，,cu,=0.0033,

14、，得到,規(guī)范規(guī)定：,C50,混凝土，取,1,=0.8,、,1,=1.0,C80,混凝土，取,1,=0.74,、,1,=0.94,其間按線性內(nèi)插法確定,表,5-3,2024/11/11,40,相對(duì)界限受壓區(qū)高度,界限受壓區(qū)高度的概念,x,x,b,超筋梁：鋼筋不屈服,x,=,x,b,界限破壞：鋼筋屈服和混凝土壓碎,同時(shí)發(fā)生,x,b,稱為界限受壓區(qū)高度,相對(duì)界限受壓區(qū)高度,2024/11/11,41,相對(duì)受壓區(qū)高度定義為,即,界限破壞時(shí)，,=,b,，,x,c,=,x,b,，,s,=,y,=,f,y,/,E,s,，所以,與鋼筋級(jí)別有關(guān),與混凝土強(qiáng)度等級(jí)有關(guān),取值見：表,4-3,2024/11/11,4

15、2,防止發(fā)生超筋破壞的條件,x,b,h,0,或,b,防止少筋破壞的條件,最小配筋率,受壓構(gòu)件：全部縱向鋼筋,min,=0.6%,一側(cè)縱向鋼筋,min,=0.2%,受彎構(gòu)件、偏心受拉、軸心受拉的一側(cè)拉筋,防止少筋的條件,2024/11/11,43,6.,4,混凝土受彎構(gòu)件 正截面承載力計(jì)算,單筋截面,在受拉區(qū)配置受力鋼筋：,單筋,受壓區(qū)按構(gòu)造配置架立鋼筋（不考慮其受力）,經(jīng)濟(jì)配筋率,梁的經(jīng)濟(jì)配筋率：0.6%1.5%,板的經(jīng)濟(jì)配筋率：0.3%0.8%,6,.,4,.1,單筋矩形截面,2024/11/11,44,基本公式及適用條件,基本公式,或,配筋?。?M=M,u,承載力：,M,M,u,適用條件,防止超筋：,b,，或,x,b,h,0,防止少筋：,A,s,A,s,min,=,min,bh,2024/11/11,45,承載力公式的應(yīng)用,應(yīng)用之一：截面設(shè)計(jì)（配筋計(jì)算）,截面有效高度,一般情況,混凝土受壓區(qū)高度,取,M,=,M,u,=,1,f,c,bx,(,h,0,-0.5,x,),解得,則不會(huì)超筋,2024/11/11,46,計(jì)算鋼筋面積,不會(huì)少筋,選配鋼筋,根據(jù)計(jì)算的面積,選合適的鋼筋直徑和根數(shù),