第6章 受拉构件正截面的性能与设计

混凝土结构设计第6章构件斜截面承载力教材作者：梁兴文课件制作：马乐为课件审查：梁兴文第6章构件斜截面承载力主要内容：受弯构件受剪性能的试验研究斜截面受剪承载力计算构造要求偏心受力构件的受剪承载力重点：受弯构件受剪性能的试验研究斜截面受剪承载力计算腹筋的作用箍筋：①提高斜截面受剪承载力；②与纵筋绑扎，形成钢筋骨架→便于施工；③防止纵筋过早压曲，约束核心混凝土。弯起钢筋：由纵筋弯起形成承受较大的剪力。第6章构件斜截面承载力6.1概述梁的箍筋和弯起钢筋1无腹筋简支梁的受剪性能斜裂缝形成以前的应力状态第6章构件斜截面承载力6.2受弯构件受剪性能的试验研究斜裂缝出现前的应力状态第6章构件斜截面承载力2．斜裂缝形成以后斜裂缝出现后的应力状态斜截面上的抗力①剪压面上的压力和剪力；②斜截面相对错动产生的骨料咬合力；③纵向钢筋的销栓剪力；④纵向钢筋的拉力。应力状态的变化①剪压区的应力，增大；②纵向钢筋的拉力突然增大。6.2受弯构件受剪性能的试验研究2有腹筋简支梁的受剪性能剪跨比（Shearspanratio）对矩形截面梁，任一截面的正应力和剪应力可表示为则：定义：——广义剪跨比：反映了梁截面上正应力与剪应力（或弯矩M与V）的相对大小，影响梁的剪切破坏形态。●较大，说明（或M）较大截面容易被拉坏；●较小，说明（或V）较大截面容易被压坏。02201bhVbhM021VhM0VhM第6章构件斜截面承载力6.2受弯构件受剪性能的试验研究6.2受弯构件受剪性能的试验研究01010111hahVaVhVMAA02020222hahVaVhVMBB第6章构件斜截面承载力对于集中荷载作用下的简支梁集中荷载作用下的简支梁6.2受弯构件受剪性能的试验研究第6章构件斜截面承载力斜拉破坏剪压破坏斜压破坏当剪跨比较大(λ3)时，或箍筋配置不足时出现。特点是斜裂缝一出现梁即破坏。当剪跨比较小(λ1)时，或箍筋配置过多时易出现。此破坏系由梁中主压应力所致。当剪跨比一般(1λ3)时，箍筋配置适中时出现。此破坏系由梁中剪压区压应力和剪应力联合作用所致梁斜截面剪切破坏形态第6章构件斜截面承载力6.2受弯构件受剪性能的试验研究剪跨比试验表明，剪跨比越大，有腹筋梁的抗剪承载力越低，如图所示。对无腹筋梁来说，剪跨比越大，抗剪承载力也越低，但当λ≥3，剪跨比的影响不再明显。3影响斜截面受剪承载力的主要因素剪跨比对有腹筋梁受剪承载力的影响第6章构件斜截面承载力混凝土强度斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级的提高而提高。梁斜压破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗压强度。梁为斜拉破坏时，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。6.2受弯构件受剪性能的试验研究第6章构件斜截面承载力纵向钢筋配筋率试验表明，梁的受剪承载力随纵向钢筋配筋率ρ的提高而增大。这主要是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。纵向钢筋配筋率对有腹筋梁受剪承载力的影响6.2受弯构件受剪性能的试验研究6.2受弯构件受剪性能的试验研究第6章构件斜截面承载力配箍率和箍筋强度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。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。bsAnbsAsvsvsv1箍筋对有腹筋梁受剪承载力的影响第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算假定梁的斜截面受剪承载力Vu由斜裂缝上剪压区混凝土的抗剪能力Vc，与斜裂缝相交的箍筋的抗剪能力Vsv和与斜裂缝相交的弯起钢筋的抗剪能力Vsb三部分所组成。由平衡条件∑Y=0可得：Vu=Vc+Vsv+VsbVuVcVsVsb受剪承载力的组成如令Vcs为箍筋和混凝土共同承受的剪力，即Vcs=Vc+Vsv则Vu=Vcs+Vsb1计算原则第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算相对名义剪应力Vcs/ftbho与配箍系数的关系如下系数αsαsv与荷载形式和截面形状等因素有关2仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力tyvsvsvttcsffbhfV025.17.0svt对于矩形、T形等的一般受弯构件0.11/75.1svt）（集中荷载作用下的独立梁第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算均布荷载作用下矩形、T形和I形截面的简支梁，当仅配箍筋时，斜截面受剪承载力的计算公式对集中荷载作用下的矩形、T形和I形截面独立简支梁当仅配箍筋时，斜截面受剪承载力的计算公式0svyv0tcsu25.17.0hsAfbhfVV0svyv0tcsu0.10.175.1hsAfbhfVV第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算3配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力ssby0svyv0tusin8.025.17.0AfhsAfbhfVVssby0svyv0tusin8.0175.1AfhsAfbhfVV第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算上限值—最小截面尺寸当≤4.0时，属于一般的梁，应满足bhw0cc25.0bhfV当≥6.0时，属于薄腹梁，应满足bhw0cc2.0bhfV当4.06.0时，属于薄腹梁，应满足bhw0cc)14(025.0bhfbhVw4公式的适用范围下限值—箍筋最小含量yvt1svminv,s24.0ffbsnA为了避免发生斜拉破坏，《规范》规定，配箍率应大于最小配箍率，箍筋最小配筋率为第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算约束梁的受力特点受剪承载力低于简支梁由于约束梁剪跨段内存在弯矩符号相反的正、负弯矩区段，在反弯点两侧梁端弯矩方向相同，纵向钢筋应力方向相反，纵筋两端受力方向相同，使粘结力易遭到破坏。粘结裂缝的开展，引起纵筋外侧砼保护层剥落；并引起纵筋受拉区延伸，使受压区纵筋变成受拉，二者均使得剪压区砼的剪应力和压应力增大，梁的受剪承载力降低。5连续梁、框架梁和外伸梁的斜截面受剪承剪力连续梁的应力重分布第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算约束梁的受剪承载力●广义剪跨比为梁的实际剪跨比，其值小于计算剪跨比；即●约束梁的受剪承载力低于相同条件的简支梁，但若计算时不用广义剪跨比，而用计算剪跨比，则计算结果偏低。●约束梁的受剪承载力仍用简支梁的计算公式，但采用计算剪跨比。aaMMMaaMMaM)11(,111MMhaVhVaVhM00101100haVhMuV●公式的上、下限条件与简支梁相同。第6章构件斜截面承载力6.4受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算（1）支座边缘截面（1-1）；（2）腹板宽度改变处截面（2-2）；（3）箍筋直径或间距改变处截面（3-3）；（4）受拉区弯起钢筋弯起点处的截面（4-4）。1计算截面的确定第6章构件斜截面承载力斜截面受剪承载力的计算按下列步骤进行设计：1．求内力，绘制剪力图；2．验算是否满足截面限制条件，如不满足，则应加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级；3．验算是否需要按计算配置腹筋。4．计算腹筋（1）对仅配置箍筋的梁，可按下式计算：对矩形、T形和工字形截面的一般受弯构件00125.17.0hfbhfVsnAyvtsv2设计计算对集中荷载作用下的独立梁0010.10.175.1hfbhfVsnAyvtsv（2）同时配置箍筋和弯起钢筋的梁，可以根据经验和构造要求配置箍筋确定Vcs，然后按下式计算弯起钢筋的面积。sin8.0sbycsfVVA6.4受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算第6章构件斜截面承载力也可以根据受弯承载力的要求，先选定弯起钢筋再按下式计算所需箍筋：00125.1sin8.07.0hfAfbhfVsnAyvsbytsv0010.1sin8.00.175.1hfAfbhfVsnAyvsbytsv然后验算弯起点的位置是否满足斜截面承载力的要求。6.4受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算第6章构件斜截面承载力1偏心受压构件斜截面受剪承载力计算轴向压力对受剪承载力的影响矩形、T形和I形截面的计算公式NhsAfbhfVV07.0175.10svyv0tu2偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算NhsAfbhfVV2.0175.10svyv0tu6.7偏心受力构件的斜载面受剪承载力第6章构件斜截面承载力3剪力墙的斜截面受剪承载力计算为了防上斜压破坏，剪力墙的受剪截面应符合下列条件0cc25.0bhfV钢筋混凝土剪力墙在偏心受压时的斜截面受剪承载力按下列公式计算0vshyvw0tu13.05.05.01hsAfAANbhfVV钢筋混凝土剪力墙在偏心受拉时的斜截面受剪承载力按下列公式计算0vshw0tu)13.05.0(5.01hsAfAANbhfVVyv6.7偏心受力构件的斜载面受剪承载力第6章构件斜截面承载力小结斜截面承载力计算是钢筋混凝土结构的一个重要问题。设计梁、柱、剪力墙等结构构件时，应同时解决正截面承载力和斜面截面承截力的计算和构造问题。斜截面剪切破坏的主要形态有斜压、剪压和斜拉三种。斜截面受剪承截力计算公式是以剪压破坏特征为基础建立的，其他两种破坏形态则是通过构造要求来防止出现。钢筋混凝土柱、剪力墙等偏心受力构件的斜截面受剪承截力计算与受弯构件的主要区别，在于应考虑轴向力的影响。在一定范围内，轴向压力可使构件的受剪承载力提高，而轴向拉力则使受剪承载力降低。