5构件斜截面承载力.

第五章构件斜截面承载力2013级建筑工程工程管理本章重点第一节受弯构件斜截面承载力的一般概念第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态第三节受弯构件斜截面受剪破坏的机理及主要影响因素第四节受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式的建立第五节保证斜截面受弯承载力的构造措施第六节偏心受压构件斜截面受剪承载力计算第七节偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算第一节受弯构件斜截面承载力的一般概念1斜裂缝种类2箍筋肢数及面积计算3斜截面承载力计算内容在主要承受弯矩的区段内，产生正截面受弯破坏；而在剪力和弯矩共同作用的支座附近区段内，则会产生斜截面受剪破坏或斜截面受弯破坏。纯弯段剪弯段剪弯段第一节受弯构件斜截面承载力的一般概念bhh0AsPPaaAA2242tp2242cp当主拉应力tpmaxft时，梁的剪弯段开裂，出现斜裂缝斜裂缝是因梁中弯矩和剪力产生的主拉应变超过砼的极限拉应变而出现的。第一节受弯构件斜截面承载力的一般概念1斜裂缝种类bhh0AsPPaaAA2242tp2242cp根据a的不同(M和V比值不同)裂缝可能由截面中部开始出现（腹剪斜裂缝）裂缝可能由截面底部开始出现（弯剪斜裂缝）第一节受弯构件斜截面承载力的一般概念1斜裂缝种类在中和轴附近，正应力小，剪应力大，主拉应力方向大致为45°。当荷载增大，拉应变达到砼的极限拉应变值时，砼开裂，沿主压应力迹线产生腹部的斜裂缝，称为腹剪斜裂缝。腹剪斜裂缝中间宽两头细，呈枣核形，常见于薄腹梁中，如图所示。腹剪斜裂缝第一节受弯构件斜截面承载力的一般概念1斜裂缝种类（1）腹剪斜裂缝在剪弯区段截面的下边缘，主拉应力是水平向的。在这些区段仍可能首先出一些较短的垂直裂缝，然后延伸成斜裂缝，向集中荷载作用点发展，这种由垂直裂缝引伸而成的斜裂缝的总体，称为弯剪斜裂缝；弯剪斜裂缝第一节受弯构件斜截面承载力的一般概念1斜裂缝种类（2）弯剪斜裂缝这种裂缝上细下宽，是最常见的，如下图所示。弯剪段（本章研究的主要内容）统称腹筋——帮助混凝土梁抵御剪力有腹筋梁：弯筋和箍筋均有或有其一无腹筋梁：只有纵筋无腹筋弯筋箍筋PPs纵筋hbAsv1sv1svnAA箍筋肢数第一节受弯构件斜截面承载力的一般概念2箍筋肢数及面积计算单肢箍n=1双肢箍n=2四肢箍n=4第一节受弯构件斜截面承载力的一般概念2箍筋肢数及面积计算斜截面上有剪力，也有弯矩。为了防止斜截面破坏，要求：V≤VuM≤Mu规范规定:前者通过计算满足;后者通过构造措施保证。第一节受弯构件斜截面承载力的一般概念3斜截面承载力计算内容第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态1剪跨比2斜截面三种破坏形态3保证斜截面受剪承载力的方法4抗剪钢筋配置bhh0AsPPaa000VhMVhVaha反映了集中力作用截面处弯矩M和剪力V的比例关系计算剪跨比广义剪跨比剪跨比λ为集中荷载到临近支座的距离a与梁截面有效高度h0的比值，即λ＝a/h0。某截面的广义剪跨比为该截面上弯矩M与剪力和截面有效高度乘积的比值，即λ＝M/（Vh0）。第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态1剪跨比02020222hahVaVhVMBB01010111hahVaVhVMAA第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态1剪跨比（1）集中荷载作用下的剪跨比000VhMVhVaha对于受均布荷载的梁（厚板）剪跨比为：20012MlVhhβl为计算截面离支座的距离。第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态1剪跨比（2）均布荷载作用下的剪跨比(了解)判据：剪跨比及腹筋数量aPPaPP(a)(b)aPP(c)(a)斜压破坏(c)剪压破坏(b)斜拉破坏第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态2斜截面三种破坏形态（1）斜压破坏：当剪跨比较小(λ1)时，或箍筋配置过多时易出现。由梁中主压应力所致，类似于正截面承载力中的超筋破坏，表现为混凝土压碎。破坏时，混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而被压坏，破坏是突然发生。这种破坏多数发生在剪力大而弯矩小的区段，以及梁腹板很薄的T形截面或工字形截面梁内。第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态2斜截面三种破坏形态产生条件λ1或腹筋多、腹板薄。破坏特点中和轴附近出现斜裂缝，然后向支座和荷载作用点延伸，破坏时在支座与荷载作用点之间形成多条斜裂缝，斜裂缝间混凝土突然压碎，腹筋不屈服。第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态2斜截面三种破坏形态（1）斜压破坏（2）斜拉破坏：当剪跨比较大(λ3)时，或箍筋配置不足时出现。由梁中主拉应力所致，其特点是斜裂缝一出现梁即破坏，迅速向受压区斜向伸展，破坏呈明显脆性，类似于正截面承载力中的少筋破坏。第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态2斜截面三种破坏形态产生条件λ3且腹筋量少。破坏特点受拉边缘一旦出现斜裂缝便急速发展，构件很快破坏。第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态2斜截面三种破坏形态（2）斜拉破坏（3）剪压破坏：当剪跨比一般(1≤λ≤3)时，箍筋配置适中时出现。由梁中剪压区压应力和剪应力联合所致，类似正截面的适筋破坏，也属脆性破坏，只是脆性不如其它两种破坏明显。破坏特征是，在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝，沿竖向延伸一小段长度后，就斜向延伸形成一些斜裂缝，而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝，称为临界斜裂缝。临界斜裂缝出现后迅速延伸，使斜截面剪压区的高度缩小，最后导致剪压区的砼破坏，使斜截面丧失承载力第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态2斜截面三种破坏形态产生条件1≤λ≤3且腹筋量适中。破坏特点受拉区边缘先开裂，然后向受压区延伸。破坏时，与临界斜裂缝相交的腹筋屈服，受压区混凝土随后被压碎。第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态2斜截面三种破坏形态（3）剪压破坏第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态所有的破坏均表现为脆性剪压破坏斜拉破坏斜压破坏2斜截面三种破坏形态（4）破坏形态总结它们在达到峰值荷载时，跨中挠度都不大，破坏后荷载都会迅速下降，表明斜截面受剪都属脆性破坏类型，而其中尤以斜拉破坏为甚。fF剪压破坏斜拉破坏斜压破坏如图为三种破坏形态的荷载挠度（F-f）曲线图，可见，各种破坏形态的斜截面承载力各不相同，斜压破坏时最大，其次为剪压，斜拉最小。第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态2斜截面三种破坏形态（4）破坏形态总结设计中斜压破坏和斜拉破坏主要靠构造要求来避免，而剪压破坏则通过配箍计算来防止。fF剪压破坏斜拉破坏斜压破坏第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态2斜截面三种破坏形态（4）破坏形态总结另外，还可能发生纵筋锚固破坏(粘结裂缝、撕裂裂缝)或支座局部受压破坏，这类破坏都用构造方法解决。有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要有三种：斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。对有腹筋梁来说，只要截面尺寸合适，箍筋数量适当，剪压破坏是斜截面受剪破坏中最常见的一种破坏形式。另外，可以通过在连续梁的中间支座布置鸭筋或者在主次梁的交接处布置吊筋，均能起到腹筋的作用。第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态3保证斜截面受剪承载力的方法梁中设置钢筋承担开裂后的拉力：箍筋、弯筋、纵筋、架立筋有腹筋梁：箍筋、弯起钢筋（斜筋）、纵筋无腹筋梁：纵筋····弯终点弯起点弯起筋纵筋箍筋架立筋ash0Asvssb......第二节剪跨比及梁沿斜截面受剪的破坏形态4抗剪钢筋配置PPaa0.40.30.20.1012345cc0Vfbh斜压剪压斜拉试验表明，剪跨比越大，有腹筋梁和无腹筋梁的抗剪承载力越低，如图所示。但当λ≥3，剪跨比的影响不再明显。第三节受弯构件斜截面受剪破坏的机理及主要影响因素1剪跨比对斜截面受剪承载力的影响梁斜压破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗压强度。梁斜拉破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度，而抗拉强度的增加较抗压强度来得缓慢，故混凝土强度的影响就略小。剪压破坏时，混凝土强度的影响则居于上述两者之间。第三节受弯构件斜截面受剪破坏的机理及主要影响因素2混凝土强度对斜截面受剪承载力的影响斜截面破坏是因混凝土到达极限强度而发生的，故斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级的提高而提高。第三节受弯构件斜截面受剪破坏的机理及主要影响因素2混凝土强度对斜截面受剪承载力的影响试验表明，梁的受剪承载力随纵向钢筋配筋率ρ的提高而增大。原因：纵向受拉钢筋约束了斜裂缝长度的延伸，从而增大了剪压区面积的作用。第三节受弯构件斜截面受剪破坏的机理及主要影响因素3纵向钢筋配筋率对斜截面受剪承载力的影响试验表明，在配箍最适当的范围内，梁的受剪承载力随配箍量的增多、箍筋强度的提高而有较大幅度的增长。第三节受弯构件斜截面受剪破坏的机理及主要影响因素4配筋率和箍筋强度对斜截面受剪承载力的影响原因：有腹筋梁出现斜裂缝后，箍筋不仅直接承受相当部分的剪力，而且有效地抑制斜裂缝的开展和延伸，对提高剪压区混凝土的抗剪能力和纵向钢筋的销栓作用有着积极的影响。但：剪切破坏属脆性破坏。为了提高斜截面的延性，不宜采用高强度钢筋作箍筋。配箍量一般用配箍率（又称箍筋配筋率）ρsv表示，即bsAnbsAsvsvsv1第三节受弯构件斜截面受剪破坏的机理及主要影响因素4配筋率和箍筋强度对斜截面受剪承载力的影响T形截面梁，其翼缘大小对受剪承载力有一定影响。适当增加翼缘宽度，可提高受剪承载力10%~30%，但翼缘过大，增大作用就趋于平缓。另外，梁宽增大也可提高受剪承载力。预应力能阻滞斜裂缝的出现和开展，增加混凝土剪压区的高度，提高混凝土所承担的抗剪能力。第三节受弯构件斜截面受剪破坏的机理及主要影响因素5截面形状6预应力国内外通过无腹筋简支梁集中力荷载试验的试件分析，得到极限弯剪承载力Vu考虑3个影响因素（剪跨比、混凝土抗压强度和纵向配筋率）的回归分析式为第四节受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式建立1无腹筋梁受剪承载力计算公式上式在实际运用中，系数不明确，实际运用价值不高，需明确参数。（1）公式分析归纳集中荷载下：上述实验数据表达式中极限承载力和单一因素剪跨比的关系如图。其上、下限曲线的近似计算式为第四节受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式建立1无腹筋梁受剪承载力计算公式（1）公式分析归纳集中荷载下：考虑强剪弱弯，取用承载力下限较为可靠，同时试件工程中常遇连系梁和梁腹加载等不利情况，宜采用更低的剪弯承载力计算式：为安全起见，我国设计规范取ft=0.1fc代入上式得第四节受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式建立1无腹筋梁受剪承载力计算公式（1）公式分析归纳（1）公式分析归纳第四节受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式建立1无腹筋梁受剪承载力计算公式a.均布荷载下：对矩形、T形和Ⅰ形截面的一般无腹筋梁受弯构件，受剪承载力设计值可按下列公式计算：b为矩形截面的宽度或T形截面和Ⅰ形截面的腹板宽度。07.0bhfVtc（2）总结第四节受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式建立1无腹筋梁受剪承载力计算公式•b.集中荷载作用下的矩形、T形和Ⅰ形截面独立梁（包括作用有多种荷载，且集中荷载在支座截面所产生的剪力值占总剪力值的75％以上的情况），受剪承载力设计值应按下列公式计算:当λ＜l.5时，取λ=1.5，当λ＞3,时，取λ=3。α为集中荷载作用点到支座或节点边缘的距离。00.175.1bhfVtc独立梁是指不与楼板整体浇筑的梁。（2）总结第四节受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式建立1无腹筋梁受剪承载力计算公式•c.厚板类受弯构件斜截面受剪承载力应按下列公式计算：一般板类受弯构件主要指受均布荷载作用下的单向板和双向板需要按单向板计算的构件。07.0bhfVthc4/10)800(hh（2）总结第四节受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式建立1无腹筋梁受剪承载力计算公式以上无腹筋梁受剪承载力计算公式仅有理论上的意义。实际上无腹筋梁不允许采用《规范》中仅给出不配置箍筋和弯起钢筋的一般单向板类构件的受剪承载力计算公式Vc=0.7bhftbh04/10800hh当h0小于800mm时取h0=800mm