山大建筑结构课件第三章钢筋混凝土受弯构件(2).ppt

第三章 钢筋混凝土受弯构件,1、理解受弯构件的破坏特征； 2、熟练掌握单筋矩形截面受弯构件正截面承载力 计算公式及适用条件第 二 讲,教学目标：,重 点,单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算公式难 点,受弯构件的破坏过程和破坏特征3.2.1 单筋矩形截面 1.单筋截面受弯构件沿正截面的破坏特征 根据梁纵向钢筋配筋率的不同，钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型，不同类型梁的具有不同破坏特征§3.2 正截面承载力计算,,,配筋率：纵向受拉钢筋截面面积与混凝土有效面积的比值，即,,,简支梁三等分加载示意图,从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力虽然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接近线弹性截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小，且都与弯矩近似成正比当受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时（et=etu），为截面即将开裂的临界状态，此时的弯矩值称为开裂弯矩Mcr（ cracking moment）,在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担，导致钢筋应力有一突然增加（应力重分布），这使中和轴比开裂前有较大上移。

荷载继续增加，钢筋拉应力、挠度变形不断增大，裂缝宽度也不断开展，但中和轴位置没有显著变化由于受压区混凝土压应力不断增大，其弹塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布当荷载达到某一数值时，纵向受拉钢筋将开始屈服该阶段钢筋的拉应变和受压区混凝土的压应变都发展很快，截面受压区边缘纤维应变增大到混凝土极限压应变时，构件即开始破坏其后，再进行试验时虽然仍可以继续变形，但所承受的弯矩将开始降低，最后受压区混凝土被压碎而导致构件完全破坏1 梁的三个工作阶段,第一阶段：抗裂计算的依据 第二阶段：构件在正常使用极限状态中 变形与裂缝宽度验算的依据 第三阶段：承载力极限状态计算的依据,2 破坏形式 （Failure modes）,配筋合适的钢筋混凝土梁在屈服阶段这种承载力基本保持不变，变形可以持续很长的现象，表明在完全破坏以前具有很好的变形能力，破坏前可吸收较大的应变能，有明显的预兆，这种破坏称为“延性破坏”,超筋梁的破坏取决于混凝土的压坏，Mu与钢筋强度无关，且钢筋受拉强度未得到充分发挥，破坏又没有明显的预兆，因此，在工程中应避免采用配筋较少时，钢筋有可能在梁一开裂时就进入强化段最终被拉断， 梁的破坏与素混凝土梁类似，属于受拉脆性破坏特征。

少筋梁的这种受拉脆性破坏比超筋梁受压脆性破坏更为突然，很不安全，而且也很不经济，因此在建筑结构中不容许采用不同配筋率梁的破坏形态,① 适筋破坏 破坏过程：(点击播放视频),② 超筋破坏 破坏过程：(点击播放视频),破坏特征：受压区混凝土在钢筋屈服前即达到极限压应变被压碎而破坏破坏时钢筋的应力还未达到屈服强度，因而裂缝宽度均较小，且形不成一根开展宽度较大的主裂缝，梁的挠度也较小破坏特征：,T = As fs,C,,,,脆性破坏 Brittle failure mode,,,,,,,,Crushing,,,ecu= 0.003,③ 少筋破坏 破坏过程：(点击播放视频),破坏特征：梁破坏时，裂缝往往集中出现一条，不但开展宽度大，而且沿梁高延伸较高一旦出现裂缝，钢筋的应力就会迅速增大并超过屈服强度而进入强化阶段，甚至被拉断破坏性质：脆性破坏,结论：适筋梁的材料强度能得到充分发挥，安全经济，是正截面承载力计算的依据，而少筋梁、超筋梁都应避免 2.单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 （1）计算原则 1）基本假定,①平截面假定②钢筋的应力 等于钢筋应变 与其弹性模量 的乘积，但不得大于其强度设计值，即,③不考虑截面受拉区混凝土的抗拉强度。

④受压混凝土采用理想化的应力－应变关系，当混凝土强度等级为C50及以下时，混凝土极限压应变 =0.0033fc,,,ecu= 0.0033,ec= 0.0025,,es= 0.005,,0.002,,ec= 0.001,,ec= 0.002,,,,,,,,,,,,,0.005,,,,在极限弯矩的计算中，仅需知道 C 的大小和作用位置yc即可可取等效矩形应力图形来代换受压区混凝土应力图等效原则： 等效矩形应力图形与实际抛物线应力图形的面积相等，即合力大小相等； 等效矩形应力图形与实际抛物线应力图形的形心位置相同，即合力作用点不变等效矩形应力图 （ Equivalent Rectangular Stress Block ）,基本方程,对于适筋梁，受拉钢筋应力ss=fy,相对受压区高度,基本方程改写为：,,Reinforcement Ratio,相对受压区高度x 不仅反映了钢筋与混凝土的面积比（配筋率r），也反映 钢筋与混凝土的材料强度比，是反映构件中两种材料配比的本质参数3.3.3 界限相对受压区高度,界限相对受压区高度,,相对界限受压区高度仅与材料性能有关，而与截面尺寸无关！,,达到界限破坏时 的受弯承载力为,,适筋梁的 判别条件,本质是,,是否超筋破坏的判断：,若 ，构件破坏时受拉钢筋不能屈服，表明构件 超筋破坏； 若 ，构件破坏时受拉钢筋已经达到屈服强度， 表明发生的破坏为适筋破坏或少筋破坏。

同时不应小于0.2% ； 对于现浇板和基础底板沿每个方向受拉钢筋的最小配筋率不应小于0.15%最小配筋率规定了少筋和适筋的界限,3.4 最小配筋率,防止发生少筋破坏，应满足ρ≥ρmin 或 As≥As，min=ρminbh小 结： 1. 单筋矩形截面受弯构件沿正截面的破坏特征 2. 单筋矩形截面受弯构件承载力计算的基本公式及 适用条件 作业布置： 预 习：单筋矩形截面受弯构件承载力计算方法； 思考题： 3.1~3.11 结束！ 谢谢大家！,。