正截面 工程结构
78页1、工程结构,主 讲:张海霞 单 位: 土木工程学院,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算,受弯构件:,同时受到弯矩 M 和剪力V 共同作用, 而N 可以忽略的构件。,第一节 一般构造要求,一、截面形式,受弯构件截面类型:梁、板,二、截面尺寸,1、矩形截面和T形截面梁高h和梁宽b,梁的截面尺寸宜取整数,以50mm作为级差;梁高h常采用200、250、300、350、400750、800、900、1000mm。梁的宽度b常采用120、150、180、200、220、250、300、350mm等。,2、梁的高跨比,h/l 符合规范要求,应满足承载力极限状态和正常使用极限状态,3、板厚,现浇板厚度以10mm作为级差,常用的厚度有60、70、80、90、100、120mm等。,板的高跨比(h/l0),三、混凝土保护层,净距25mm 钢筋直径d,净距30mm 钢筋直径1.5d,净距25mm 钢筋直径d,四、纵向受力钢筋,1、配筋率,纵向受力钢筋截面面积As与 截面有效面积bh0 的百分比,2、梁的纵向受力钢筋,h0梁截面有效高度;,一排钢筋时 h0=h-(3540) (mm) 两排钢筋时 h0
2、=h-(6575) (mm),至少2根。梁跨度较大时,一般不少于3根;常用直径1028mm, 种类不宜过多,且同一截面不同直径相差不应小于2mm;若排两 排时,上下对齐;架立筋设置在梁的受压区,用来固定箍筋并与 受力钢筋形成钢筋骨架.,3、板的受力钢筋和分布钢筋,通常配置受力钢筋和分布钢筋。,直径:6、8、10mm HPB235级 间距:当采用绑扎网时,板中受力钢筋的间距不宜小于70mm。当板厚h150mm时,不宜大于200mm;当板厚h150mm时,不宜大于1.5h,且不宜大于250mm。,分布钢筋,4、梁的纵向构造钢筋,架立钢筋的直径,当梁的跨度小于4m时,不宜小于8mm; 当梁的跨度为46m时,不宜小于10mm;当梁的跨度大于6m时,不宜小于12mm。,当梁的腹板高度hw450mm时,在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋,每侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%,其间距不宜大于200mm。 梁侧的构造钢筋应以拉结筋相连,拉结筋直径一般与箍筋相同,间距为500700mm,常取箍筋间距的整数倍。,3.2 单筋矩形梁正截面承载力计算,“单筋”是指仅在截面的受拉区
3、配置有按计算确定的纵向受拉钢筋。,一、受弯构件正截面的破坏形态,适筋破坏,min max,混凝土压碎,受拉区混凝土开裂,受拉区钢筋屈服,纵向受拉钢筋先屈服,受压混凝土后压碎。梁的破坏始于受拉钢筋的屈服。 破坏前裂缝、变形有明显的发展, 有破坏征兆, 属延性破坏。 钢材和砼材料充分发挥。 设计允许。,特点:,少筋破坏, min,受拉区混凝土开裂,钢筋应力迅速达到屈服强度或进入强化段,梁发生断裂,而受压区混凝土未被压碎,一裂即坏,由砼的抗拉强度控制, 承载力很低。受压混凝土未压碎; 破坏很突然,属脆性破坏; 混凝土的抗压承载力未能充分发挥; 设计不允许。,特点:,超筋破坏, max,受拉区混凝土开裂,受拉区钢筋承担拉应力,但未屈服,受压区混凝土被压碎,特点:,裂缝多而细,钢筋应力不高, 最终由于压区砼压碎而崩溃;,裂缝、变形均不太明显, 破坏具有脆性性质;,钢材未充分发挥作用;,设计不允许。,超筋梁,适筋梁,少筋梁,不同配筋率梁得M-f,二、适筋梁正截面受力的三个阶段,截面弯矩-曲率关系,第一阶段 截面开裂前阶段,第二阶段 从截面开裂到纵向受拉钢筋即将屈服的阶段,第三阶段 破坏阶段,(弹性
4、阶段),(带裂缝工作阶段),My,fyAs,IIa,M,sAs,II,sAs,M,I,Mu,fyAs=Z,D,IIIa,M,fyAs,III,sAs,Mcr,Ia,ftk,进行受弯构件截面各受力工作阶段的分析, 可以详细了解截面受力的全过程, 而且为裂缝、变形及承载力的计算提供依据。,Ia 抗裂计算的依据,II 正常工作状态, 变形和裂缝宽度验算的依据;,IIIa 承载能力极限状态;,三、单筋矩形梁的基本计算公式,(一)计算基本假定,以IIIa阶段作为承载力极限状态的计算依据, 并引入基本假定:,1.平截面假定截面平均应变保持平面;,2. 不考虑受拉区混凝土的抗拉强度;,3. 已知受压区混凝土的 关系 ;,4. 已知受拉钢筋的 关系 。,混凝土的应力 应变关系,注意:纵向受拉钢筋的极限拉应变取为0.01,钢筋的应力 应变关系,0.01,受压砼的应力图形从实际应力图,理想应力图,等效矩形应力图,D,D,D,Mu,Mu,Mu,Asfy,Asfy,Asfy,实际应力图,理想应力图,计算应力图,等效原则:,1.受压区混凝土合力大小不变 2.受压区混凝土合力作用点不变,等效应力图形的应力与受压区
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