【正文】 度不需要處彎起或截?cái)唷? 為保證斜截面的受彎承載力不小于正截面的受彎承載力，在梁的受拉區(qū)段彎起鋼筋時(shí)，要保證材料抵抗彎矩圖形必須包在彎矩圖形之外，彎起點(diǎn)應(yīng)在按正截面受彎承載力計(jì)算不需要該鋼筋截面面積之前。同時(shí)，為了保證每根彎起鋼筋都能與斜裂縫相交，彎起鋼筋的彎終點(diǎn)到支座邊緣或到前一排彎起鋼筋彎起點(diǎn)的距離，都不應(yīng)大于箍筋的最大間距的要求。 除部分承受跨中正彎矩的縱筋由于承受支座邊緣較大剪力的需要而彎起外，一般情況不應(yīng)在正彎矩區(qū)段內(nèi)截?cái)嗫v筋。而對懸臂粱、連續(xù)梁(板)等在支座附近負(fù)彎矩區(qū)段配置的縱筋，可將計(jì)算不需要的縱筋截?cái)?，以?jié)省鋼材。 縱向鋼筋截?cái)鄷r(shí)要考慮粘結(jié)錨固。每批鋼筋必須過鋼筋的理論截?cái)帱c(diǎn)延伸至按正截面受彎承載力計(jì)算不需要該鋼筋的截面之外才能截?cái)?即要延伸一個(gè)長度)。鋼筋的延伸長度用于保證鋼筋在有斜裂縫的彎剪區(qū)段的粘結(jié)錨固。 為了保證每一個(gè)斜裂縫內(nèi)都有必需數(shù)量的箍筋與之相交，發(fā)揮箍筋的作用，對箍筋的最大間距有限制要求。箍筋除了承受剪力外還起著固定縱筋與之形成鋼骨架的作用。為了保證鋼骨架有足夠的剛度，需要限制箍筋的最小直徑。箍筋除滿足對其最個(gè)直徑及最大間距的要求外，其配筋率尚應(yīng)不小于五、本章小結(jié) 1．鋼筋混凝土受彎構(gòu)件除了會發(fā)生正截面破壞外，也有可能會發(fā)生斜截面破壞。構(gòu)件是發(fā)生正截面破壞還是斜截面破壞取決于荷載大小和作用位置以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造和材料強(qiáng)度。為了防止斜截面破壞，要求構(gòu)件有合理的截面尺寸，并配置腹筋。 2．無腹筋梁的斜向開裂是斜向法向主拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生的。剪跨．比、混凝土強(qiáng)度是影響斜截面受剪承載力的主要因素，此外，縱筋配筋率、截面尺寸和形狀也有一定的影響。 3．《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》僅對無腹筋的一般板類構(gòu)件給出了斜截面受剪承載力計(jì)算公式，對其他無腹筋構(gòu)件，即使不用公式計(jì)算斜截面承載力，也不表示設(shè)計(jì)梁時(shí)可以不配置箍筋，一般也應(yīng)按構(gòu)造要求配置一定數(shù)量的箍筋。 4．斜截面受剪破壞可分為斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞三種類型。對斜拉破壞和斜壓破壞設(shè)計(jì)時(shí)通常采用構(gòu)造措施加以避免，對常見的剪壓破壞需要按計(jì)算配置腹筋來保證斜截面的受剪承載力。5．我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有腹筋梁的斜截面受剪承載力計(jì)算公式是分兩種情況分別給出的，即對矩形、T形和工字形截面一般受彎構(gòu)件對集中荷載作用下的獨(dú)立梁， 6．當(dāng)配箱特征佰討大時(shí)．箍筋的抗拉強(qiáng)度不能發(fā)揮．粱的斜截面破壞將由剪壓破壞轉(zhuǎn)為斜壓破壞，為防止斜壓破壞和限制使用階段的斜裂縫寬度，構(gòu)件的截面尺寸不應(yīng)過小。為此規(guī)定了截面限制條件。當(dāng)時(shí) 當(dāng)時(shí) 7．當(dāng)不需要按計(jì)算配置箍筋時(shí)，也必須按最小箍筋用量的要求配置構(gòu)造箍筋。 8．與簡支梁相比，荷載作用下的連續(xù)梁在支座端有負(fù)彎矩，負(fù)正彎矩比對連續(xù)梁斜截面受剪承載力有很大影響，且集中荷載作用與均布荷載作用下的連續(xù)梁斜截面受剪承載力也略有不同。《土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》為簡化計(jì)算，對連續(xù)梁，采用與簡支梁相同的斜截面受剪承載力計(jì)算公式。為偏于安全，連續(xù)梁斜截面受剪承載力計(jì)算時(shí)采用計(jì)算剪跨比。 9．斜截面受彎承載力通常是通過構(gòu)造箍筋來保證的。當(dāng)縱向受力鋼筋需要彎起和截?cái)鄷r(shí)，不僅要保證正截面受彎承載力，也要保證斜截面受彎承載力，要按規(guī)定的要求彎起和截?cái)唷? 10．箍筋在形式、最小直徑、最大間距等方面要滿足構(gòu)造要求。六、思考題 5．1 說明無腹筋受彎梁產(chǎn)生斜裂縫的原因和斜裂縫生成前后的應(yīng)力狀態(tài)。 5，2 梁沿斜裂縫破壞的主要形態(tài)有哪幾種?其破壞原因和過程有何不同? ‘ 5．3 梁的斜截面受剪承載力計(jì)算公式是建立在哪種破壞條件下的?如何避免斜拉和斜壓破壞? 5．4 影響斜截面受剪承載力的因素有哪些，是如何影響的?斜截面受剪承載力計(jì)算公式中考慮了哪些因素? 什么是剪跨比?它對斜截面受剪承載力和破壞形態(tài)有哪些 5．6 梁的斜截面受剪承載力計(jì)算公式的適用范圍是什么?么要規(guī)定這些適用范圍? 5．7 應(yīng)對哪些截面進(jìn)行梁的斜截面受剪承載力計(jì)算? 5．8 箍筋的一般構(gòu)造要求有哪些?為什 5．10 連續(xù)梁與簡支梁相比，受剪承載力有無差別?集中荷載作用下連續(xù)梁的計(jì)算為什么采用計(jì)算剪跨比? 5。11 什么是抵抗彎矩圖?它的意義是什么? 5．12 梁內(nèi)縱筋彎起和截?cái)鄷r(shí)應(yīng)滿足哪些條件?七、習(xí) 題P=105kN P=105kN 5．1 如下圖所示，某鋼筋混凝土矩形截面簡支梁的截面尺寸，其承受的荷載設(shè)計(jì)值如圖所示，受拉區(qū)配有425縱筋，混凝土的強(qiáng)度等級為C30，該梁處于二類環(huán)境，箍筋選用HRB335，求所需的箍筋用量。5．2 T形截面鋼筋混凝土簡支梁的截面尺寸如下圖所示，集中荷載戶的設(shè)計(jì)值為640kN，混凝土采用C30，箍筋采用HRB400，梁處于一類環(huán)境。試求箍筋數(shù)量。5．3 如下圖所示的鋼筋混凝土矩形截面簡支梁的截面尺寸，荷載設(shè)計(jì)值為270kN，采用C30級混凝土，縱筋采用HRB335鋼筋，箍筋采用HPB235鋼筋。試計(jì)算縱向鋼筋和箍筋。5．4 如下圖所示的鋼筋混凝土簡支梁，混凝土的強(qiáng)度等級為C20，縱筋用HRB335鋼筋，箍筋用HPB235鋼筋。試求： (1)當(dāng)箍筋采用6@250mm時(shí)，梁的允許荷載設(shè)計(jì)值； (2)當(dāng)箍筋采用8@250mm時(shí)，梁的允許荷載設(shè)計(jì)值5．5 如下圖所示的鋼筋混凝土懸臂梁，混凝土強(qiáng)度等級為C25鋼筋均采用HRB335。試按下列要求進(jìn)行計(jì)算： (1)縱向受力鋼筋(跨中，支座)的直徑和根數(shù)； (2)腹筋(包括彎起鋼筋)的走私和間距。 (3)按抵抗彎矩圖布置鋼筋(彎起,切斷),給出剖面配筋圖。第六章．受扭構(gòu)件承載力計(jì)算一、學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1．了解平衡扭轉(zhuǎn)和協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)的概念。 2．了解純扭構(gòu)件裂縫出現(xiàn)前后的受力性能、破壞形態(tài)。 3．理解純扭構(gòu)件開裂扭矩、變角度空間桁架模型和極限扭矩。4．掌握純扭和彎剪扭構(gòu)件按《規(guī)范》的配筋計(jì)算方法和構(gòu)造要求。二、學(xué)習(xí)重點(diǎn)： 1．規(guī)范規(guī)定的純扭構(gòu)件的配筋計(jì)算公式和配筋率。2．規(guī)范規(guī)定的彎剪扭構(gòu)件配筋計(jì)算方法。三、教學(xué)內(nèi)容：在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件受扭是基本受力形式之一。在實(shí)際工程中，構(gòu)件通常都是處在彎矩、剪力和扭矩甚至軸力共同作用的復(fù)合受力狀態(tài)，如鋼筋混凝土雨蓬梁、框架邊梁和曲梁以及吊車梁等，而受純扭的情況極少。 鋼筋混凝土構(gòu)件受扭狀態(tài)可以分為兩大類，即平衡扭轉(zhuǎn)和協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)。 平衡扭轉(zhuǎn)是指構(gòu)件中的扭矩由平衡關(guān)系荷載直接確定且與構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)剛度無關(guān)的受扭狀態(tài)。例如支承懸臂板的梁及吊車粱等承受的扭矩即為平衡扭矩。對于平衡扭轉(zhuǎn)，構(gòu)件必須具有足夠的受扭承載力，否則將因不能與作用扭矩平衡而引起破壞。 協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)是指作用在構(gòu)件上的扭矩由平衡關(guān)系與變形協(xié)調(diào)條件共同確定的受扭狀態(tài)。例如框架中的邊梁，受到次梁負(fù)彎矩的作用，在邊梁上引起的扭轉(zhuǎn)。對于協(xié)調(diào)扭矩，在受力過程中，因?yàn)榛炷梁弯摻畹姆蔷€性性能，尤其是混凝土的開裂和鋼筋的屈服，會引起內(nèi)力重分布。6．1 純扭構(gòu)件的扭曲截面承載力 1．受扭構(gòu)件破壞類型 試驗(yàn)表明，素混凝土矩形截面受扭構(gòu)件，在扭矩作用下，在其截面長邊最薄弱處產(chǎn)生一條與構(gòu)件縱軸呈45角的斜裂縫，并迅速向相鄰兩面以螺旋形延伸，形成三面開裂、一面受壓的空間扭曲面，構(gòu)件隨即破壞。破壞帶有突然性，屬于脆性破壞。鋼筋混凝土構(gòu)件在純扭作用下的破壞狀態(tài)隨配筋狀況的不同而不同，大致可分為四種類型。 (1)適筋破壞 正常配筋條件下的鋼筋混凝土構(gòu)件，在外扭矩的作用下，縱筋和箍筋首先達(dá)到屈服強(qiáng)度，然后混凝土被壓碎而破壞。這種破壞與受彎構(gòu)件的適筋梁類似，屬延性破壞，此類受扭構(gòu)件稱為適筋構(gòu)件。 (2)部分超筋破壞 當(dāng)縱筋和箍筋配筋比率相差較大，破壞時(shí)僅配筋率較小的縱筋或箍筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，而另一種鋼筋不屈服，此類構(gòu)件破壞時(shí)，亦具有一定的延性，但比適筋構(gòu)件的延性小，此類構(gòu)件稱為部分超配筋構(gòu)件。這類構(gòu)件應(yīng)在設(shè)計(jì)中予以避免。 (3)超筋破壞 當(dāng)縱筋和箍筋配筋率都過高，會發(fā)生縱筋和箍筋都沒有達(dá)到屈服強(qiáng)度，而混凝土先行壓壞的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象類似于受彎構(gòu)件的超筋脆性破壞，這種受扭構(gòu)件稱為超配筋構(gòu)件。這類構(gòu)件應(yīng)在設(shè)計(jì)中予以避免。 (4)少筋破壞 當(dāng)縱筋和箍筋配置均過少，一旦裂縫出現(xiàn)，構(gòu)件會立即發(fā)生破壞，此時(shí)縱筋和箍筋應(yīng)力不僅能達(dá)到屈服強(qiáng)度而且可能進(jìn)入強(qiáng)化階段，配筋只能稍稍延緩構(gòu)件的破壞，其破壞性質(zhì)與素混凝土矩形截面構(gòu)件相似，破壞過程急速而突然，破壞扭矩基本上等于開裂扭矩。其破壞特性類似于受彎構(gòu)件的少筋梁，這類構(gòu)件應(yīng)在設(shè)計(jì)中予以避免。2．純扭構(gòu)件的開裂扭矩 鋼筋混凝土構(gòu)件受扭時(shí)，在開裂前，應(yīng)變很小，從而鋼筋的應(yīng)力也很小，因此鋼筋對開裂扭矩的影響不大，在計(jì)算純扭構(gòu)件開裂扭矩時(shí)，忽略鋼筋的影響。 由材料力學(xué)公式可知，構(gòu)件的正截面在正應(yīng)力和剪應(yīng)力的共同作用下，相應(yīng)地產(chǎn)生主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力對于矩形截面純扭構(gòu)件，=0，則在扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，的單獨(dú)作用下，將在與構(gòu)件縱軸呈45角和135角的方向上產(chǎn)生主壓應(yīng)力和主拉應(yīng)力。由于混凝土的抗拉強(qiáng)度低于其抗剪強(qiáng)度，當(dāng)主拉應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，構(gòu)件就會在垂直于主拉應(yīng)力的方向產(chǎn)生斜裂縫。 對于鋼筋混凝土的構(gòu)件來說，混凝土既非理想彈性材料，又非理想塑性材料，而是介于兩者之間的彈塑性材料。因此，如果按彈性材料的應(yīng)力分布進(jìn)行計(jì)算，將低估構(gòu)件的開裂扭矩；而按完全塑性的應(yīng)力分布進(jìn)行計(jì)算，卻又高估構(gòu)件的開裂扭矩。根據(jù)試驗(yàn)資料分析，《規(guī)范》建議采用塑性材料的應(yīng)力圖形，即矩形截面混凝土構(gòu)件的開裂扭矩可按下式計(jì)算： 在工程中，除了矩形截面受扭構(gòu)件外，還有T形、工字形和箱形截面的受扭構(gòu)件，對于此類截面的構(gòu)件，可近似地將其視為由若干個(gè)矩形截面所組成。在計(jì)算構(gòu)件的開裂扭矩時(shí)，可認(rèn)為構(gòu)件的開裂扭矩了等于各個(gè)矩形分塊的開裂扭矩之和。 3．扭曲截面承載力計(jì)算 如前所述，在扭矩作用下，素混凝土構(gòu)件一旦出現(xiàn)裂縫立即發(fā)生破壞，表現(xiàn)為脆性破壞特征；配置適量的受扭縱筋和箍筋，則抗扭強(qiáng)度顯著提高，在適筋情況下，構(gòu)件破壞時(shí)，具有較好的延性。 由于受扭構(gòu)件的破壞機(jī)理較為復(fù)雜，目前要建立理想的計(jì)算模式尚有一定的困難。因此，《規(guī)范》根據(jù)國內(nèi)大量試驗(yàn)研究結(jié)果，并借鑒變角度空間桁架計(jì)算模型，對矩形截面受純扭件的鋼筋混凝土構(gòu)件的承載力計(jì)算，提出下面的經(jīng)驗(yàn)公式：式中為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；，為受扭構(gòu)件的截面受扭塑性抵抗矩。公式右邊的第一項(xiàng)為混凝土的的受扭承載力，第二項(xiàng)為鋼筋的受扭承載力?！兑?guī)范》規(guī)定：應(yīng)符合0．6≤≤1．7的要求，當(dāng)1．7時(shí)，取=。 鋼筋混凝土矩形截面純扭件的配筋計(jì)算方法如下：先假定值，然后按上述公式分別求出箍筋及縱筋的用量。試驗(yàn)結(jié)果表明，≤≤1．7時(shí)，所配置的縱筋和箍筋基本上均能夠達(dá)到屈服。另外，從施工角度來看，箍筋用量少些，施工較簡單。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，值應(yīng)取略大于1較為合理，一般可取=1．2。 4．純扭構(gòu)件受扭配筋的要求 (1)截面限制要求 如前所述，當(dāng)受扭鋼筋配筋量過大時(shí)，可能在受扭鋼筋屈服以前便由于混凝土被壓碎而使構(gòu)件破壞。這時(shí)，即使進(jìn)一步增加鋼筋，構(gòu)件的受扭承載力幾乎不再增加。也就是說，在這種情況下，構(gòu)件的受扭承載力取決于混凝土強(qiáng)度和截面尺寸。因此，《規(guī)范》規(guī)定，時(shí)，受純扭構(gòu)件的截面限制條件為 式中：為受純扭構(gòu)件承受的扭矩；為混凝土強(qiáng)度的影響系數(shù)，其取值與斜截面承載力計(jì)算公式相同；為受純扭構(gòu)件的截面塑性抵抗矩；為混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 (2)最小的受扭配筋要求 如前所述，當(dāng)受扭鋼筋配量過少或過稀時(shí)，配筋將無助于開裂后構(gòu)件的受扭承載力。因此，為防止受純扭構(gòu)件在適筋時(shí)混凝土發(fā)生脆斷，應(yīng)使鋼筋混凝土受純扭構(gòu)件的承載力不小于其開裂扭矩。根據(jù)此原則和試驗(yàn)結(jié)果分析，受純扭構(gòu)件的最小配筋率為 當(dāng)作用于構(gòu)件上的扭矩小于構(gòu)件的開裂扭矩時(shí)，該扭矩將由混凝土承擔(dān)。于是，《規(guī)范》規(guī)定，對于的純扭構(gòu)件，當(dāng)滿足下式時(shí)，可按構(gòu)造要求配置受扭鋼筋： 6．2 彎剪扭構(gòu)件的扭曲截面承載力計(jì)算 1．彎剪扭構(gòu)件破壞類型 試驗(yàn)表明，受彎剪扭作用的構(gòu)件，在適筋條件下，扭彎比中較小時(shí)，即彎矩作用比扭矩顯著，裂縫首先發(fā)生在構(gòu)件的受拉底面，這是在彎矩和扭矩共同作用下拉應(yīng)力的疊加且以彎曲拉應(yīng)力為主造成的；然后裂縫發(fā)展到兩個(gè)側(cè)面，截面頂部縱筋受壓，在彎曲受壓的基礎(chǔ)上承受扭矩引起的拉力，這是互相消彌的有利方面。在三個(gè)面上的螺旋形裂縫形成一個(gè)扭曲破壞面，第四個(gè)面為彎曲受壓頂面。構(gòu)件破壞時(shí)體現(xiàn)為先是與螺旋形裂縫相交的縱筋和箍筋受拉達(dá)到屈服強(qiáng)度，最終截面上邊緣的混凝土受壓破壞。這種破壞形式稱為第一類型破壞。若扭彎比和扭剪均較大，即扭矩作用顯著時(shí)，如果構(gòu)件頂部配筋較少，因?yàn)閺澗剌^小，在構(gòu)件頂面產(chǎn)生的壓應(yīng)力也較小，受到扭矩作用下的拉力就會抵消彎曲作用下的壓應(yīng)力，且所余的拉力作用較大，這時(shí)頂部縱筋先于構(gòu)件底部縱筋達(dá)到受拉屈服強(qiáng)度，破壞面始于構(gòu)件頂面發(fā)展到兩個(gè)側(cè)面。這種破壞形式稱為第二類型破壞。當(dāng)剪力和扭矩都較大，扭剪比又較大時(shí)，則裂縫首先出現(xiàn)在構(gòu)件扭矩產(chǎn)生應(yīng)力流和剪力應(yīng)力流同向的側(cè)面上，然后向頂面和底面發(fā)展，這三個(gè)面上的螺旋形裂縫形成破壞面，破壞時(shí)與螺旋形裂縫相交的鋼筋受拉并達(dá)到屈服強(qiáng)度，受壓區(qū)靠近另一側(cè)面(扭矩產(chǎn)生應(yīng)力流與剪力應(yīng)力流異向)。這種破壞稱為第三類型破壞。 對于彎剪扭共同作用下的構(gòu)件，除了上述三種破壞形態(tài)外，試驗(yàn)表明，如果剪力起顯著作用而扭矩較小，即扭剪比較小時(shí)，還會發(fā)生與剪壓破壞十分相近的受剪破壞形態(tài)，實(shí)際上已經(jīng)是剪力在起控制作用了。 彎剪扭共同作用下的鋼筋混凝土構(gòu)件承載力計(jì)算方法，與純扭構(gòu)件相同，主