【正文】 對(duì)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(huì)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。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(huì)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。于是，《規(guī)范》規(guī)定，對(duì)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。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。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?！兑?guī)范》規(guī)定：應(yīng)符合0．6≤≤1．7的要求，當(dāng)1．7時(shí)，取=。 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。 對(duì)于鋼筋混凝土的構(gòu)件來(lái)說(shuō)，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。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。這類構(gòu)件應(yīng)在設(shè)計(jì)中予以避免。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。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)。 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(wú)關(guān)的受扭狀態(tài)。2．規(guī)范規(guī)定的彎剪扭構(gòu)件配筋計(jì)算方法。 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)。試求： (1)當(dāng)箍筋采用6250mm時(shí)，梁的允許荷載設(shè)計(jì)值； (2)當(dāng)箍筋采用8250mm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(jí)為C25鋼筋均采用HRB335。試求箍筋數(shù)量。六、思考題 5．1 說(shuō)明無(wú)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)。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。為此規(guī)定了截面限制條件。 3．《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》僅對(duì)無(wú)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(duì)其他無(wú)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。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(duì)箍筋的最大間距有限制要求。而對(duì)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。因此，需要簡(jiǎn)便直觀地確定鋼筋截?cái)嗪蛷澠鸬姆绞?，在保證正截面和斜截面受彎承載力的前提下，充分合理利用縱筋，將部分縱筋在截面抗彎強(qiáng)度不需要處彎起或截?cái)唷? ③需要按計(jì)算配置箍筋時(shí)，按計(jì)算截面位置采用剪力設(shè)計(jì)值。具體如下： ①支座邊緣處的截面； ②受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的截面； ③箍筋截面面積和間距改變處的截面； ④腹板寬度改變處的截面。在需要按計(jì)算配置箍筋時(shí)，最小箍筋配筋率 即使不需要按計(jì)算配置箍筋，也必須按最小箍筋用量的要求配置構(gòu)造箍筋，也就是說(shuō)，應(yīng)滿足箍筋最大間距和箍筋最小直徑的構(gòu)造要求。截面限制條件分一般梁和薄腹梁兩種情況。時(shí)，混凝土抗剪能力就可以抵抗斜截面的破壞，可不進(jìn)行計(jì)算，僅需按構(gòu)造要求配置箍筋。 對(duì)于常見的剪壓破壞，需要按計(jì)算配置足夠的腹筋來(lái)保證斜截面受剪承載力。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，即使可以不計(jì)算，一般也應(yīng)按構(gòu)造要求配置一定數(shù)量的箍筋。構(gòu)件破壞時(shí)；斜截面受剪承載力隨著構(gòu)件高度的增加而降低?？v筋能抑制斜裂縫的發(fā)展，增大斜裂縫間交互面的剪力傳遞。梁的抗剪強(qiáng)度取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度。剪跨比定義為剪跨比可以表示為截面彎矩與剪力的比值。 為了防止受彎構(gòu)件沿斜方向產(chǎn)生裂縫而破壞，除了要求構(gòu)件有合理的截面尺寸外，通常配置一定的箍筋和彎起鋼筋，與縱筋和架立鋼筋組成骨架，箍筋和彎起鋼筋的作用是承受主拉應(yīng)力，阻止斜裂縫開展。建議學(xué)習(xí)中注意對(duì)無(wú)腹筋梁斜截面受剪承載力計(jì)算中的混凝土強(qiáng)度指標(biāo)和最小配筋率的理解，有腹筋梁的受剪承載力計(jì)算及縱筋彎起、截?cái)嗟脑砗鸵? 四、學(xué)習(xí)內(nèi)容：5．1 概述 在荷載作用下，構(gòu)件會(huì)發(fā)生正截面破壞還是斜截面破壞，主要取決于荷載的大小、作用位置以及結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和材料強(qiáng)度。 5．掌握有膽筋簡(jiǎn)支梁戶連續(xù)梁的受剪承載力計(jì)算方、計(jì)算公式及其適用范圍o 6．理解抵抗彎矩圖、縱筋錨固、彎起及截?cái)嗟葮?gòu)造要求。 第五章 受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算一、學(xué)習(xí)目標(biāo) ： 1．了解斜截面破壞的主要形態(tài)和影響因素。求所需受拉和受壓鋼筋截面面積、。 4．2 已知梁的截面尺寸，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，縱向受力鋼筋為，環(huán)境類別為一類，若承受彎矩設(shè)計(jì)值M=80kN其計(jì)算方法主要有基本公式法和計(jì)算系數(shù)法。本章小結(jié) 受彎構(gòu)件是土木工程中用的最普遍的構(gòu)件，設(shè)計(jì)好此類構(gòu)件，除需 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚?、?zhǔn)確的計(jì)算外，還需要進(jìn)行概念設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，T形及倒L形截面受彎構(gòu)件受壓區(qū)的翼緣計(jì)算寬度緝應(yīng)按表43各項(xiàng)中的最小值取用。第二類T形梁正截面承載力計(jì)算圖 基本公式的適用條件如下。2）（具體計(jì)算時(shí)，）必須注意，此處而不是。 驗(yàn)算：Ⅰ. Ⅱ.是否滿足。(2)已知、和材料強(qiáng)度以及，計(jì)算所需既然已知，即可求出所承擔(dān)的彎矩，由減去所承擔(dān)的彎矩，即為，應(yīng)承擔(dān)的彎矩，此問(wèn)題就已轉(zhuǎn)化為前面已經(jīng)介紹過(guò)的單筋矩形截面問(wèn)題。若滿足構(gòu)造要求，即則、即為所求。 ①確定 (一排，；兩排。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了減少受壓鋼筋面積，使總用鋼量最省，應(yīng)充分利用受壓區(qū)混凝土承擔(dān)壓力。選用鋼筋時(shí)應(yīng)滿足有關(guān)間距、直徑及根數(shù)等構(gòu)造要求。是否滿足，若不滿足，加大截面尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)，返回②；若滿足，則進(jìn)入④。 (2)用計(jì)算系數(shù)法求解 ①按構(gòu)造要求，假定，并求出。是否滿足，若不滿足，加大截面尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)，返回②；若滿足，則進(jìn)人④。求：所需的受拉鋼筋截面面積。構(gòu)造要求詳見教材。時(shí)，受拉鋼筋屈服和混凝土被壓碎同時(shí)發(fā)生)。 根據(jù)截面上力的平衡條件，可得 ≤或 6．基本公式的適用條件 因基本公式是根據(jù)適筋梁Ⅲa階段的應(yīng)力狀態(tài)推導(dǎo)而得的，故不適用于超筋梁和少筋梁。 ②不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度。超筋梁的破壞特點(diǎn)是：在受拉鋼筋屈服前，受壓區(qū)混凝土已先被壓碎，致使構(gòu)件破壞，是脆性破壞。 2．鋼筋混凝土梁的破壞形式 根據(jù)配筋率不同，鋼筋混凝土梁有三種破壞形式。 ②混凝土開裂后至鋼筋屈服前的裂縫階段。作習(xí)題前，應(yīng)先復(fù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，搞懂例題，不能邊看例題邊作習(xí)題。 。 。和失效概率P，?什么是目標(biāo)可靠指標(biāo)?可靠指標(biāo)與結(jié)構(gòu)失效概率有何定性關(guān)系?怎樣確定可靠指標(biāo)?為什么說(shuō)我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》采用的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法是近似概率設(shè)計(jì)方法?其主要特點(diǎn)是什么? 10我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式采用何種形式?說(shuō)明式中各符號(hào)的物理意義及荷載效應(yīng)基本組合的取值原則，式中可靠指標(biāo)體現(xiàn)在何處。 4．我國(guó)目前采用的是近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，使用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的術(shù)語(yǔ)。荷載是直接作用，而混凝土的收縮、溫度變化、基礎(chǔ)沉降、地震等是間接作用。 荷載的分項(xiàng)系數(shù)是根據(jù)給定的目標(biāo)可靠指標(biāo)和不同的可變荷載與永久荷載比值，對(duì)不同類型的構(gòu)件進(jìn)行反算后得出相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，從中經(jīng)過(guò)優(yōu)選確定的。混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用表示。其中標(biāo)準(zhǔn)值為基本代表值，組合值、準(zhǔn)永久值和頻遇值可由基本代表值乘以相應(yīng)的系數(shù)得到。 由可變荷載效應(yīng)控制的組合的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式為 ≤ 由永久荷載效應(yīng)控制的組合的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式為 ≤極限狀態(tài)設(shè)計(jì)為避免直接進(jìn)行概率計(jì)算，將影響結(jié)構(gòu)安全的因素作為隨機(jī)變量，應(yīng)用概率方法進(jìn)行分析，采用荷載和材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值及相應(yīng)的“分項(xiàng)系數(shù)”來(lái)表示的方式。用可靠指標(biāo)p進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可靠度校核，可以較全面地考慮可靠度影響因素的客觀變異性，使結(jié)構(gòu)滿足預(yù)期的要求。在隨機(jī)變量均服從正態(tài)分布，且極限狀態(tài)方程為線性時(shí)，則 通常把結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞類型分為延性破壞和脆性破壞兩類。當(dāng)Z=RS=0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)和失效狀態(tài)的分界處，超過(guò)這一界限，結(jié)構(gòu)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求了。極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)開始失效的標(biāo)志。 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限不等同于建筑結(jié)構(gòu)的使用年限。 結(jié)構(gòu)的抗力是指結(jié)構(gòu)抵抗荷載、變形、裂縫開展等的能力。作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩、剪力、軸向力和變形等。 3．作用和作用效應(yīng)、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、荷載和材料的分項(xiàng)系數(shù)及荷載和材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值。 4．理解作用和作用效應(yīng)、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。 ?？紤]上述影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素，揚(yáng)長(zhǎng)避短，采取合理措施，保證鋼筋和混凝土不發(fā)生粘結(jié)破壞或剪切“刮犁式”破壞現(xiàn)象。設(shè)置彎鉤后，能較大地提高鋼筋錨固性能，是一種有效的附加安全措施。鋼筋表面粗糙程度影響摩擦力。不同的鋼筋的粘結(jié)和錨固能力組成有所區(qū)別。鋼筋表面凹凸不平產(chǎn)生與混凝土之間的機(jī)械咬合作用力，又稱咬合力。鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)能力和錨固能力是混凝土和鋼筋保持整體，共同工作的基礎(chǔ)。2．3鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用 在荷載、溫度、收縮等外界因素作用下，鋼筋和混凝土這兩種材料結(jié)合在一起能夠共同工作，一是因?yàn)槎咧g相近的溫度線膨脹系數(shù)；二是因?yàn)榛炷劣不?，鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生的粘結(jié)能力來(lái)抵抗粘結(jié)應(yīng)力。徐變與下列一些因素有關(guān)：混凝土的組成成分對(duì)徐變有很大影響；混凝土的制作方法、養(yǎng)護(hù)條件，特別是養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫濕度對(duì)徐變有重要影響；加荷時(shí)混凝土的齡期，構(gòu)件截面的形狀、尺寸也會(huì)對(duì)徐變產(chǎn)生很大的影響；鋼筋的存在以及應(yīng)力的性質(zhì)，也會(huì)對(duì)徐變產(chǎn)生相應(yīng)影響。當(dāng)向水泥石施加外荷載時(shí)，初期結(jié)晶體與凝膠體共同承受外荷載。了解混凝土受拉時(shí)的應(yīng)力和變形關(guān)系。了解不同約束方式有不同約束效果。 了解混凝土處于三向受壓狀態(tài)時(shí)的變形特點(diǎn)。混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力～應(yīng)變關(guān)系反映了受荷各個(gè)階段內(nèi)部的變化及其破壞機(jī)理，它是研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度理論(截面應(yīng)力分析、內(nèi)力重分配、剛度和撓度、抗裂性和裂縫寬度控制、結(jié)構(gòu)抗震性能等)的重要依據(jù)。但是研究復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度問(wèn)題，對(duì)于認(rèn)識(shí)混凝土強(qiáng)度極限狀態(tài)具有重要意義。在多軸應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度理論中，混凝土的抗拉強(qiáng)度是一個(gè)非常重要的參數(shù)。此外，混凝土的其他力學(xué)性能，如抗拉強(qiáng)度、彈性模量等也都與混凝土抗壓強(qiáng)度有內(nèi)在聯(lián)系，因而建立了它們之間的關(guān)系，也就可以通過(guò)抗壓強(qiáng)度推斷出混凝土的其他力學(xué)性能。 掌握混凝土應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，每種模型具有的特點(diǎn)及其適用范圍，要結(jié)合具體構(gòu)件的計(jì)算進(jìn)行分析。在試驗(yàn)時(shí)，還因?yàn)樗x擇試件的大小和形狀、試驗(yàn)方法或加載時(shí)間長(zhǎng)短的不同，測(cè)得的強(qiáng)度值也不同。2．2 混凝土 1．混凝土的組成結(jié)構(gòu) 要掌握混凝土的組成結(jié)構(gòu)，包括微觀結(jié)構(gòu)、亞微觀結(jié)構(gòu)及宏觀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理，這對(duì)于理解混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂度和破壞機(jī)理是非常重要的。 掌握鋼筋的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線的特點(diǎn)和數(shù)學(xué)模型，分清雙直線模型、三折線模型和雙斜線模型所代表的鋼筋類型。 了解鋼筋的力學(xué)性能主要包括哪些內(nèi)容，如強(qiáng)度、變形及物理性能等，要用到什么指標(biāo)來(lái)表示，以及如何確定這些性能指標(biāo)，這些都是我們合理選擇鋼筋品種的基本依據(jù)。了解鋼筋的化學(xué)成分及含量要求，掌握鋼筋中化學(xué)成分對(duì)鋼筋性能的影響及具體的要求。要能夠合理、可靠地設(shè)計(jì)一個(gè)鋼筋混凝土房屋，必須掌握混凝土結(jié)構(gòu)的受力特征、計(jì)算原理和設(shè)計(jì)方法，為此必須了解鋼筋和混凝土各自的力學(xué)性能和二者共同工作的機(jī)理。三、學(xué)習(xí)建議1．注意規(guī)范對(duì)鋼筋的級(jí)別和強(qiáng)度、混凝土的強(qiáng)度等級(jí)的規(guī)定。3．混凝土在一次短期加荷時(shí)的變形性能，混凝土處于三向受壓的變形特點(diǎn)。2．理解單軸和復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度，混凝土的變形性能。本課程有著較強(qiáng)的實(shí)踐性，一方面要通過(guò)課堂學(xué)習(xí)、習(xí)題、作業(yè)來(lái) 掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所必需的理論知識(shí)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐性 教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)會(huì)運(yùn)用這些知識(shí)來(lái)正確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決工程中的技 術(shù)問(wèn)題；另一方面要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)參觀來(lái)了解實(shí)際工程的結(jié)構(gòu)布置、配筋構(gòu) 造、預(yù)應(yīng)力的施工工藝等，以積累感性知識(shí)，增加工程經(jīng)驗(yàn)。 ③在學(xué)習(xí)本課程時(shí)，對(duì)規(guī)范的運(yùn)用是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。本 課程要解決的不僅是材料的強(qiáng)度和變形的計(jì)算問(wèn)題，主要還是結(jié)構(gòu)和 構(gòu)件的設(shè)計(jì)，如結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)選型、材料選擇和配筋構(gòu)造等。另外，由于混凝土材料物理力學(xué)性能的復(fù)雜性，沒(méi)有非常完善的強(qiáng)度理論，其中的強(qiáng)度和變形規(guī)律，在很大程度上依賴于實(shí)驗(yàn)分析。后者研究的是單一、勻質(zhì)、連續(xù)、彈性(或理想彈塑性)材料的構(gòu)件，而鋼筋混凝土原理則是