【正文】 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 土木工 程專業(yè) 李章政 博士 教授 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 2 第 5章 混凝土受彎構(gòu)件 混凝土受彎構(gòu)件的一般構(gòu)造規(guī)定 混凝土受彎構(gòu)件正截面受力特點(diǎn) 混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力 混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力 混凝土受彎構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算 混凝土受彎構(gòu)件撓度驗(yàn)算 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 3 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 截面形式和尺寸 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 4 ?板的分類 ? 單向板 （ 1）對(duì)邊支承的板 （ 2）長(zhǎng)跨與短跨之比 l1/l2? ? 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 l1/l2? ? 懸臂板 四邊支承板 2l1/l23 宜按雙向板計(jì)算，也可按短跨方向的單向板計(jì)算、但長(zhǎng)跨方向構(gòu)造要加強(qiáng) 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 5 ?板的截面尺寸 ? 現(xiàn)澆板厚度為 10 mm的倍數(shù) ? 常用厚度 60、 70、 80、 100、 120mm… ?最小厚度 單向 屋面（樓面）板： 60 雙 向 板： 80 密 肋 板： 40， 50（肋間距 700mm） 懸 臂 板： 60， 80（懸臂長(zhǎng)度 500mm） 無(wú)梁樓板： 150 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 6 ?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 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 7 ?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、 1 150、 180、 200mm 2 250mm ，以后 50為模數(shù) 梁的高跨比 h/l0 簡(jiǎn)支 連續(xù) 懸臂 獨(dú)立梁或整體肋形梁的主梁 1/12~1/8 1/14~1/8 1/6 整體肋形梁的次梁 1/18~1/10 1/20~1/12 1/8 梁的寬高比 b/h 矩形截面： 1/~1/ T形截面： 1/4~1/ 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 8 ?受力鋼筋 ?常用直徑 12mm ?鋼筋間距 （ 1）不宜小于 70 mm （ 2）間距不宜過(guò)大 h?150mm時(shí)，間距不宜大于 200mm h150mm，間距宜 ?，宜 ?300mm 板的配筋構(gòu)造 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 9 ?單向板的分布鋼筋 ?分布鋼筋的作用 （ 1）固定受力鋼筋的位置，形成鋼筋網(wǎng) （ 2）將板上荷載有效地傳遞給受力鋼筋 （ 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 （ 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 % （ 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。 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 10 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) 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 11 ?縱向受力鋼筋 ?單筋、雙筋截面 ?鋼筋布置 ? 直徑： 12~25mm 兩種直徑相差 ?2mm ? 受拉鋼筋根數(shù) ?2根，最好 3~4根 ? 一般布置一層，不超過(guò)兩層 ? 凈距離滿足要求 兩層以上鋼筋中距增大一倍 梁的配筋構(gòu)造 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 12 ?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)，見(jiàn)附表 9。 梁 25 ~ 40mm。 一類環(huán)境： 2 30 （ 2）保護(hù)層過(guò)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粘結(jié)（共同工作） 保護(hù)鋼筋火災(zāi)時(shí)不過(guò)早軟化（抗火能力） 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 13 縱向受力鋼筋的配筋率 bhAs??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 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 14 ?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 4m， 8mm 梁跨 4~6m， 10mm 梁跨 6m， 12mm 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 15 ?彎起鋼筋 ?雙重角色 （ 1）跨中是縱向受力鋼筋（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?； h800mm時(shí)，采用 60? ?鋼筋布置 150h?300mm， smax=150mm 300h?500mm， smax=200mm 500h?800mm， smax=250mm h800mm， smax=300mm 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 16 ?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 h300mm，全長(zhǎng)配箍 h=150~300mm，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 h150mm，可不設(shè)箍筋 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 17 ?箍筋直徑要求 （ 1）一般要求 h?800mm，不宜小于 6mm h800mm，不宜小于 8mm 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： 10mm ?箍筋的形式 b?150mm，單肢箍 b?400mm，一層內(nèi)壓筋 ?4根，雙肢箍；一層內(nèi)壓筋 4根，復(fù)合箍； b400mm，壓筋 3根，復(fù)合箍。 一層內(nèi)拉筋 5根，復(fù)合箍。 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 18 ?箍筋最大間距 （ 1）一般情況，見(jiàn)下表 （ 2）特殊情況 — 計(jì)算需要受壓縱筋 s不應(yīng)大于 15d（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 10d。 梁高 h/mm V bh0 V ? bh0 150h?300 150 200 300h?500 200 300 500h?800 250 350 h800 300 400 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 19 ?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。 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 20 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 21 ?縱向構(gòu)造鋼筋 ?設(shè)置要求 （ 1）腹板高度 hw?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 %bhw， 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 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 22 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 h0表示 ? h0 = h as 鋼筋重心到混凝土受拉區(qū)邊緣的距離 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 23 as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，帶肋鋼筋外徑大于公稱直徑（表 52） 一層鋼筋 2/dca s ???兩層鋼筋 2/)25( 或ddca s ????d ?取 20mm，單層鋼筋 10?? ca s?? ca s雙 層鋼筋 一類環(huán)境下梁： ?C20，可取 as=40mm， 65mm ?C25，取 as=35mm， 60mm 板可取 as=25mm(?C20)或 20mm（ ?C25） 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 24 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 適筋梁純彎曲試驗(yàn) 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 25 ?荷載位移曲線 ? 直線關(guān)系： 未出現(xiàn)裂縫 末端開裂 Mcr ? 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， My 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， Mu極限彎矩 v/mm 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 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 Ia狀態(tài)， 抗裂驗(yàn)算的依據(jù) 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 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 IIa狀態(tài) , 裂縫寬度及變形 驗(yàn)算的依據(jù) 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 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。 IIIa狀態(tài) 正截面受彎承載力計(jì)算的依據(jù) Ft Fc 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 29 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 ? 土木工程專業(yè)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2022/6/1 30 ?鋼筋混凝土梁正截面破壞特征 ?適筋