有腹筋梁受剪性能.ppt

5.1 概述概述 在保证受弯构件正截面受弯承载力的同时，还要保证斜截面承载力，它包括斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力两方面工程设计中，斜截面受剪承载力是由计算和构造来满足的，斜截面受弯承载力则是通过对纵向钢筋和箍筋的构造要求来保证的图5-1 箍筋和弯起钢筋三三. .无腹筋梁和有腹筋梁的传力机构无腹筋梁和有腹筋梁的传力机构无腹筋梁－拉杆拱无腹筋梁－拉杆拱有腹筋梁－桁架机构有腹筋梁－桁架机构2 有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态 配置箍筋的有腹筋梁，它的斜截面受剪破坏形态是以无腹筋梁为基础的，也分为斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种破坏形态这时，除了剪跨比对斜截面破坏形态有决定性的影响以外，箍筋的配置数量对破坏形态也有很大的影响 当λ＞3，且箍筋配置数量过少时，斜裂缝一旦出现，与斜裂缝相交的箍筋承受不了原来由混凝土所负担的拉力，箍筋立即屈服而不能限制斜裂缝的开展，与无腹筋梁相似，发生斜拉破坏如果λ＞3，箍筋配置数量适当的话，则可避免斜拉破坏，而转为剪压破坏这是因为斜裂缝产生后，与斜裂缝相交的箍筋不会立即受拉屈服，箍筋限制了斜裂缝的开展，避免了斜拉破坏箍筋屈服后，斜裂缝迅速向上发展，使斜裂缝上端剩余截面缩小，使剪压区的混凝土在正应力σ和剪应力τ共同作用下产生剪压破坏。

如果箍筋配置数量过多，箍筋应力增长缓慢，在箍筋尚未屈服时，梁腹混凝土就因抗压能力不足而发生斜压破坏在薄腹梁中，即使剪跨比较大，也会发生斜压破坏 所以，对有腹筋梁来说，只要截面尺寸合适，箍筋配置数量适当，使其斜截面受剪破坏成为剪压破坏形态是可能的5.3.2 拱形桁架模型Ø有腹筋梁的传力机构－桁架机构的组成有腹筋梁的传力机构－桁架机构的组成◆◆◆◆ 缝上部及受压区混凝土相当于受压弦杆；缝上部及受压区混凝土相当于受压弦杆；◆ ◆ ◆ ◆ 梁中配置箍筋，出现斜裂缝后，梁的剪力传递机构由原来无梁中配置箍筋，出现斜裂缝后，梁的剪力传递机构由原来无 腹筋梁的拉杆拱传递机构转变为桁架与拱的复合传递机构；腹筋梁的拉杆拱传递机构转变为桁架与拱的复合传递机构；◆ ◆ ◆ ◆ 斜裂缝间齿状体混凝土有如斜压腹杆；斜裂缝间齿状体混凝土有如斜压腹杆；◆ ◆ 箍筋的作用有如竖向拉杆；箍筋的作用有如竖向拉杆；◆ ◆ 临界斜裂纵筋相当于下弦拉杆；临界斜裂纵筋相当于下弦拉杆；◆ ◆ ◆ ◆ 箍筋将齿状体混凝土传来的荷载悬吊到受压弦杆，增加了混箍筋将齿状体混凝土传来的荷载悬吊到受压弦杆，增加了混 凝土传递受压的作用；凝土传递受压的作用；◆ ◆ 斜裂缝间的骨料咬合作用，还将一部分荷载传递到支座（拱斜裂缝间的骨料咬合作用，还将一部分荷载传递到支座（拱 作用）作用）5.2.1 有腹筋梁的受力破坏特征 梁内箍筋的作用梁内箍筋的作用◆◆◆◆ 斜裂缝出现后，拉应力由箍筋承担，增强了梁的剪力传递能力；斜裂缝出现后，拉应力由箍筋承担，增强了梁的剪力传递能力；◆◆◆◆ 箍筋控制了斜裂缝的开展，增加了剪压区的面积，骨料咬合力箍筋控制了斜裂缝的开展，增加了剪压区的面积，骨料咬合力Va也增也增加；加；◆◆◆◆ 吊住纵筋，延缓了撕裂裂缝的开展，增强了纵筋销栓作用吊住纵筋，延缓了撕裂裂缝的开展，增强了纵筋销栓作用Vd ；；◆◆◆◆ 箍筋参与斜截面的受弯，使斜裂缝出现后纵筋应力箍筋参与斜截面的受弯，使斜裂缝出现后纵筋应力s ss 的增量减小；的增量减小；u直接参与抗剪，使传力机制发生变化。

直接参与抗剪，使传力机制发生变化 ◆◆◆◆ 但配置箍筋对斜裂缝开裂荷载没有影响，也不能提高斜压破坏的承载但配置箍筋对斜裂缝开裂荷载没有影响，也不能提高斜压破坏的承载力，即对小剪跨比情况，箍筋的上述作用很小；力，即对小剪跨比情况，箍筋的上述作用很小； 对较大剪跨比情况，箍筋配置如果超过某一限值，则产生斜压破坏，对较大剪跨比情况，箍筋配置如果超过某一限值，则产生斜压破坏，继续增加箍筋没有作用继续增加箍筋没有作用5.2.25.2.2有腹筋梁的破坏形态有腹筋梁的破坏形态Ø影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比剪跨比l l和和配箍率配箍率r rsv 剪跨比 配箍率l<11≤ l ≤3l>3无腹筋斜压破坏剪压破坏斜拉破坏rsv很小斜压破坏剪压破坏斜拉破坏rsv适量斜压破坏剪压破坏剪压破坏rsv很大斜压破坏斜压破坏斜压破坏Ø 随剪跨比和配箍率的变化，有腹筋梁同样可能发生随剪跨比和配箍率的变化，有腹筋梁同样可能发生 斜拉、斜压斜拉、斜压和和剪压剪压三种沿斜截面的破坏形态三种沿斜截面的破坏形态Ø 斜拉破坏：斜拉破坏：剪跨比较大且配箍率较小时会发生。

剪跨比较大且配箍率较小时会发生通过构造要通过构造要 求来避免求来避免Ø 剪压破坏：剪压破坏：剪跨比和配箍率均较适中时会发生，破坏时与斜裂缝剪跨比和配箍率均较适中时会发生，破坏时与斜裂缝 相交的箍筋一般能达到屈服相交的箍筋一般能达到屈服通过计算来避免通过计算来避免Ø 斜压破坏：斜压破坏：剪跨比较小或配箍率均过大时会发生，破坏时与斜裂缝剪跨比较小或配箍率均过大时会发生，破坏时与斜裂缝 相交的箍筋不能达到屈服相交的箍筋不能达到屈服通过构造要求来避免通过构造要求来避免Ø以上的三种剪切破坏形态，就它们的抗剪承载力而言，以上的三种剪切破坏形态，就它们的抗剪承载力而言，对同样的构件，斜拉破坏最低，剪压破坏较高，斜压破坏对同样的构件，斜拉破坏最低，剪压破坏较高，斜压破坏最高，但就破坏性质而言，最高，但就破坏性质而言，均属脆性破坏均属脆性破坏，其中斜拉破坏，其中斜拉破坏脆性最突然，斜压破坏次之，剪压破坏稍好，脆性最突然，斜压破坏次之，剪压破坏稍好，因此对于受因此对于受弯构件，应尽可能设计成强剪弱弯，即若梁破坏，应尽可弯构件，应尽可能设计成强剪弱弯，即若梁破坏，应尽可能使构件发生正截面破坏。

能使构件发生正截面破坏Ø受弯构件沿斜截面除了可能发生上述三种剪切破坏外，受弯构件沿斜截面除了可能发生上述三种剪切破坏外，还可能发生沿还可能发生沿斜截面的抗弯破坏斜截面的抗弯破坏，这种破坏亦通过构造要，这种破坏亦通过构造要求来避免求来避免 影响受弯构件抗剪承载力的主要因素一一. . 剪跨比剪跨比l l ◆◆◆◆ 影响荷载传递机构，从影响荷载传递机构，从而直接影响到梁中的应力状而直接影响到梁中的应力状态态随着剪跨比λ的增加，梁的破坏形态按斜压(λ＜1)、剪压(1≤λ≤3)和斜拉(λ＞3)的顺序演变，其受剪承载力则逐步减弱当λ＞3时，剪跨比的影响将不明显三三. .混凝土强度等级混凝土强度等级 ◆ ◆ ◆ ◆ 剪切破坏是由于剪压区应力达到复合应力（剪压）状态下剪切破坏是由于剪压区应力达到复合应力（剪压）状态下强度而发生的，故混凝土强度对受剪承载力有很大影响强度而发生的，故混凝土强度对受剪承载力有很大影响◆ ◆ ◆ ◆ 试验表明，随着混凝土强度的提高，试验表明，随着混凝土强度的提高，Vu与与 ft 近似成正比近似成正比 ◆ ◆ ◆ ◆ 事实上，斜拉破坏取决于事实上，斜拉破坏取决于ft ，剪压破坏也基本取决于，剪压破坏也基本取决于ft，只，只有在剪跨比很小时的斜压破坏取决于有在剪跨比很小时的斜压破坏取决于fc。

◆ ◆ ◆ ◆ 而斜压破坏可认为是受剪承载力的上限而斜压破坏可认为是受剪承载力的上限三三. . 纵筋配筋率纵筋配筋率Ø 纵筋配筋率越大，受压区面积越大，受剪面积也越大，纵筋配筋率越大，受压区面积越大，受剪面积也越大，并使纵筋的销栓作用也增加同时，增大纵筋面积还可限并使纵筋的销栓作用也增加同时，增大纵筋面积还可限制斜裂缝的开展，增加斜裂缝间的骨料咬合力作用制斜裂缝的开展，增加斜裂缝间的骨料咬合力作用Ø 在一定范围之内，随箍筋配筋强度的增大，梁的抗剪在一定范围之内，随箍筋配筋强度的增大，梁的抗剪 承载能力不断提高承载能力不断提高图5-14 箍筋的肢数(a)单肢箍；(b)双肢箍；(c)四肢箍图5-15 箍筋的配筋率对梁受剪承载力的影响五五. . 预应力的影响预应力的影响Ø对构件施加预应力，在一定范围内可以提高构件的抗对构件施加预应力，在一定范围内可以提高构件的抗剪承载能力剪承载能力6 截面尺寸和形状(1)截面尺寸的影响 截面尺寸对无腹筋梁的受剪承载力有较大的影响，尺寸大的构件，破坏时的平均剪应力比尺寸小的构件要低有试验表明，在其他参数(混凝土强度、纵筋配筋率、剪跨比)保持不变时，梁高扩大4倍，破坏时的平均剪应力可下降25%～30%。

对于有腹筋梁，截面尺寸的影响将减小2)截面形状的影响 这主要是指T形梁，其翼缘大小对受剪承载力有影响适当增加翼缘宽度，可提高受剪承载力25%，但翼缘过大，增大作用就趋于平缓另外，加大梁宽也可提高受剪承载力5.4.2 斜截面受剪承载力的计算公式1 基本假设 国内外许多学者曾在分析各种破坏机理的基础上，对钢筋混凝土梁的斜截面受剪承载力给出过不少类型的计算公式，但终因问题的复杂性而不能实际应用 我国规范目前采用的是半理论半经验的实用计算公式 对于斜压破坏斜压破坏，通常用控制截面的最小尺寸来防止；对于斜拉破坏斜拉破坏，则用满足箍筋的最小配筋率条件及构造要求来防止；对于剪压破坏剪压破坏，因其承载力变化幅度较大，必须通过计算，使构件满足一定的斜截面受剪承载力，从而防止剪压破坏Ø基本假定基本假定根据梁的剪压破坏特征，建立以下的基本假定：根据梁的剪压破坏特征，建立以下的基本假定：1.忽略斜裂缝结合面上骨料咬合力以及纵筋销栓作忽略斜裂缝结合面上骨料咬合力以及纵筋销栓作用的抗剪能力，假定斜截面的抗剪承载力用的抗剪能力，假定斜截面的抗剪承载力 Vu由由剪剪压区混凝土压区混凝土、、箍筋箍筋和和弯起钢筋弯起钢筋三者提供，即：三者提供，即： Vu=Vc+Vsv+Vsb 2. 梁沿斜截面发生剪压破坏时，假定与斜裂缝相交梁沿斜截面发生剪压破坏时，假定与斜裂缝相交的箍筋与斜筋均达到其屈服强度，但考虑其应力的箍筋与斜筋均达到其屈服强度，但考虑其应力不均匀的影响。

不均匀的影响VcVuDcrh0a斜裂缝水平投影长度斜裂缝水平投影长度sscØ计算简图计算简图2.1 2.1 仅配有箍筋的梁仅配有箍筋的梁《规范》公式是以剪压破坏的受力特征作为建立计算公式的基础：Vcs＝Vc+Vsv式中： Vsv ––– 配有箍筋梁的抗剪承载力的提高部分VCS/ bh0 与ƒt 及 之间存在着线性关系，即有：VCS/bh0＝αc·ƒt ＋ αs v ρ s v ƒy v 变成无量纲形式 相对名义剪应力配箍系数待定系数，与截面形式、荷载情况有关2.1.1 2.1.1 矩形、矩形、T T形和形和I I形截面一般受弯构件形截面一般受弯构件写成极限状态设计表达式为：本公式适用于矩形、T形、工字形截面简支梁、连续梁、约束梁等一般受弯构件2.1.2 受集中荷载为主的矩形、受集中荷载为主的矩形、T形和形和I形独立梁形独立梁受集中荷载为主受集中荷载为主——指受不同荷载形式时，集中荷载在支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况独立梁独立梁——不与楼板整体现浇的梁，包括简支梁、连续梁、约束梁注意：λ：取计算剪跨比， ， a 为计算截面到支座截面或节点边缘的距离a 取值示意截面宽度b取值bbb四四. . 受弯构件斜截面承载力的计算步骤受弯构件斜截面承载力的计算步骤一般由正截面承载力确定截面尺寸bh，纵筋数量As，然后由斜截面受剪承载力确定箍筋或弯筋的数量。

截面设计步骤：2、 验算截面尺寸：已知b、h0、ƒt、ƒy v、 ƒy；V；求 nAsv1 ，S， Asb V  0.25βcfcbh0V  0.2βcfcbh0如不满足要求时，则应加大截面尺寸或提高砼强度等级1．求内力，绘制剪力图；3、验算可否构造配箍可构造配箍满足箍筋直径与间距要求当 V  0.7 ft b h0 时否则，按计算公式确定腹筋只配箍筋同时配箍筋和弯起钢筋一般情况特殊情况4、计算腹筋（1）只配箍筋而不配弯起钢筋a)求出配箍率ρsvb)选定箍筋肢数和直径c)确定间距≥ρsv,min=0.24ft/fyvd ≥dmin注意：设计配筋结果应满足构造要求（2）、同时配箍筋与弯起钢筋 ⑴先选定箍筋用量（n、d、s）应满足构造要求 sbcsVVV+≤￿cssbVVV-≥⑴先根据纵向钢筋造配弯起筋Asb sbcsVVV+≤￿asin.8 . 0ysbsbcsfAVVVV-=-≥￿⑵再确定箍筋用量 方法1⑵再确定弯起钢筋求出Asb方法2满足最小箍筋直径与间距及最小配箍率要求。