混凝土结构设计基本原理-第3章-钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算优质PPT.ppt
《混凝土结构设计基本原理-第3章-钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算优质PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《混凝土结构设计基本原理-第3章-钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算优质PPT.ppt(76页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
![混凝土结构设计基本原理-第3章-钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算优质PPT.ppt](https://file1.bingdoc.com/fileroot1/2023-5/7/fd853343-f082-49df-8c64-2c0d1c4bf4a6/fd853343-f082-49df-8c64-2c0d1c4bf4a61.gif)
截面应变符合平截面假定。
应变很小,混凝土处于弹性工作阶段,应力应变成正比,受压区和受拉区混凝土应力分布图形为三角形。
混凝土结构设计基本原理,第三章,a阶段截面开裂临界状态,随着荷载增加,受拉区混凝土出现塑性变形,受拉区应力图呈曲线分布,而受压区应力图仍为直线。
受拉边缘混凝土达到其实际的抗拉强度和极限拉应变,截面处于开裂的临界状态。
受弯构件抗裂验算依据,截面弯距为开裂弯距钢筋应变接近,应力水平为中和轴位置略有上升。
混凝土结构设计基本原理,第三章,
(二)第阶段从截面开裂至受拉钢筋屈服阶段,荷载增加,截面立即开裂,截面上应力发生重分布。
受拉区混凝土开裂退出工作,钢筋拉应力增加。
裂缝出现并具有一定宽度和高度,中和轴位置上移。
截面刚度明显降低,挠度明显增大,弯距挠度曲线出现第1个转折点。
受压区混凝土压应变增大许多,出现塑性,应力图形呈曲线。
开裂截面应变不符合平截面假定,但平均应变符合平截面假定。
构件正常使用工作阶段,使用阶段变形和裂缝宽度验算依据,混凝土结构设计基本原理,第三章,a阶段受拉钢筋屈服状态,荷载继续增大,裂缝进一步开展,钢筋和混凝土的应力和应变不断增大,挠度增大逐渐加快。
受力钢筋屈服,钢筋应力达到屈服强度,混凝土结构设计基本原理,第三章,(三)第阶段受力钢筋屈服至破坏阶段,受拉钢筋屈服后,荷载可稍许增加,但挠度急剧增长,荷载挠度关系曲线出现第二个明显转折点。
受拉钢筋应力保持不变,应变持续增长。
裂缝迅速开展,中和轴进一步上移,受压区高度进一步减小。
受压区混凝土压应力迅速增大。
受压区混凝土塑性特征更充分,应力图形更丰满。
混凝土结构设计基本原理,第三章,a阶段受压区混凝土达到极限压应变状态,承载力极限状态承载力计算依据,受压区边缘混凝土达到极限压应变,梁受压区两侧及顶面出现纵向裂缝,混凝土完全被压碎,截面发生破坏。
图37适筋梁各工作阶段的应力、应变图,混凝土结构设计基本原理,第三章,适筋梁受弯构件试验特点,1、平均应变符合平截面假定;
2、挠度增长规律:
缓慢增长较快急剧增长;
3、钢筋应力增长规律:
缓慢发生突变增长较快不增长;
4、受压区混凝土压应力图形:
三角形微曲曲线形状丰满曲线形状。
阶段IIIa承载力计算依据。
阶段Ia抗裂计算依据;
阶段II变形、裂缝宽度计算依据;
混凝土结构设计基本原理,第三章,适筋梁正截面破坏试验,混凝土结构设计基本原理,第三章,三、受弯构件正截面的破坏形式,配筋率,单筋矩形截面示意图,混凝土结构设计基本原理,第三章,
(一)适筋破坏,特点:
1、受拉区纵向受拉钢筋先屈服,然后受压区混凝土被压碎;
2、破坏有明显的预兆,延性破坏;
3、钢筋和混凝土的强度都得到了充分利用。
三、受弯构件正截面的破坏形式,混凝土结构设计基本原理,第三章,
(二)超筋破坏,特点:
1、梁破坏时受压区混凝土被压碎而受拉区纵向受拉钢筋没有达到屈服,仍处于弹性阶段;
2、受拉区裂缝宽度小,没有形成主裂缝,破坏没有明显预兆,脆性破坏;
3、破坏时混凝土的强度得到了充分利用,钢筋强度没有得到充分利用。
限制相对受压区高度,混凝土结构设计基本原理,第三章,(三)少筋破坏,特点:
1、梁一裂即坏。
2、钢筋应力立即屈服甚至被拉断;
裂缝只有一条,宽度很大且沿梁高延伸较高;
3、钢筋和混凝土的抗拉强度得到了充分利用,但破坏无明显预兆,呈脆性性质。
限制最小配筋率构造措施,混凝土结构设计基本原理,第三章,图38不同配筋率梁的正截面破坏形式(a)少筋梁;
(b)适筋梁;
(c)超筋梁,配筋率对截面破坏形式的影响,混凝土结构设计基本原理,第三章,矩形截面受弯构件的配筋形式,混凝土结构设计基本原理,第三章,一、受弯构件正截面承载力的计算简图,
(一)基本假定,1、截面应变保持平面;
2、不考虑混凝土的抗拉强度;
3、混凝土受压的应力应变曲线见图310;
4、纵向受拉钢筋的应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积强度设计值。
极限拉应变取为0.01。
混凝土结构设计基本原理,第一章,(上升段为二次抛物线,下降段为水平直线),混凝土受压应力应变曲线模型(GB500102002),混凝土结构设计基本原理,第三章,
(二)计算简图,图3-11单筋矩形截面受弯构件计算简图,混凝土结构设计基本原理,第三章,表3-2混凝土受压区等效矩形应力图形系数,混凝土结构设计基本原理,第三章,二、基本计算公式,混凝土结构设计基本原理,第三章,三、基本公式的适用条件,为了防止少筋,要求:
-最小配筋率,对受弯构件,此值取0.2%和中的较大值;
混凝土结构设计基本原理,第三章,为了防止超筋,要求:
-相对受压区高度,-相对界限受压区高度,是适筋构件和超筋构件相对受压区高度的界限值,按平截面变形假定求,界限破坏受拉钢筋屈服(),同时受压区混凝土达到极限压应变()而被压碎的一种特定破坏形式。
混凝土结构设计基本原理,第三章,有明显屈服点钢筋配筋时,当混凝土的强度等级时:
用HPB235钢筋时=0.614用HRB335钢筋时=0.550用HRB400钢筋时=0.518,混凝土结构设计基本原理,第三章,无明显屈服点钢筋配筋时,图3-15无明显屈服点钢筋应力-应变关系,混凝土结构设计基本原理,第三章,讨论:
与对应的最大配筋率,当达最大配筋率时,由式(3-2a)有,混凝土结构设计基本原理,第三章,当构件按最大配筋率配筋时,由式(33a)可以求出适筋受弯构件所能承受的最大弯距为:
当混凝土的强度等级时:
用HPB235钢筋时=0.426用HRB335钢筋时=0.399用HRB400钢筋时=0.384,混凝土结构设计基本原理,第三章,、对应于同一受力状态,三者等效,即超筋控制可以采用下面三者之一:
混凝土结构设计基本原理,第三章,四、基本公式的应用,
(一)截面设计,梁截面尺寸的确定,板厚度的确定,1、根据高跨比,由表35确定截面高度;
2、根据高宽比确定截面宽度。
1、根据高跨比,由表36确定板厚度;
2、取1m宽度板带计算,即,混凝土结构设计基本原理,第三章,梁、板截面有效高度的确定,室内正常环境中,梁、板的保护层厚度:
混凝土结构设计基本原理,第三章,室内正常环境中,梁、板、柱的保护层厚度,混凝土结构设计基本原理,第三章,OK!
加大截面尺寸重新进行设计,混凝土结构设计基本原理,第三章,适筋梁的受弯承载力Mu,超筋梁的受弯承载力Mu,适筋梁的最小配筋率,钢筋混凝土梁的Mu=素混凝土梁的受弯承载力Mcr,混凝土结构设计基本原理,第三章,混凝土结构设计基本原理,第三章,五、计算表格的制作及使用,式(3-3a)可写成:
-截面抵抗弯矩系数,同样,式(3-4a)可以写成:
-内力臂系数,混凝土结构设计基本原理,第三章,混凝土结构设计基本原理,第三章,计算框图如下:
或,由上可见,和都与有关。
可事先给定许多值,求出对应的值和值,列成计算表格,混凝土结构设计基本原理,第三章,混凝土结构设计基本原理,第三章,混凝土结构设计基本原理,第三章,?
单筋矩形截面的最大承载力,混凝土结构设计基本原理,第三章,结构构件承受交变作用时;
适用情况,弯矩设计值大于单筋截面的最大抵抗弯矩值而截面尺寸、混凝土强度等级等因素又不宜改变时;
受压区由于某种原因已布置受力钢筋时候。
双筋截面不经济,尽量少用。
混凝土结构设计基本原理,第三章,一、计算公式及适用条件,混凝土结构设计基本原理,第三章,当时,可近似的取计算,对受压钢筋合力作用点取矩,得。
公式(3-18)和(3-19)的适用条件,混凝土结构设计基本原理,第三章,二、计算公式的应用,
(一)截面设计,已知求。
两个方程,三个未知数需补充条件。
混凝土结构设计基本原理,第三章,则由式(3-18)和(3-19)可得:
混凝土结构设计基本原理,第三章,已知求。
两个方程,两个未知数可以直接求解。
(一)截面设计,混凝土结构设计基本原理,第三章,
(二)承载力校核,已知:
求:
步骤:
由式(3-18)求;
-1若,由式(3-19)求,混凝土结构设计基本原理,第三章,-2若,由式(3-21)求,-3若,则取,求,混凝土结构设计基本原理,第三章,混凝土结构设计基本原理,第三章,混凝土结构设计基本原理,第三章,一、概述,整体楼盖,混凝土结构设计基本原理,第三章,翼缘的计算宽度,见教材表38,混凝土结构设计基本原理,第三章,翼缘的计算宽度,混凝土结构设计基本原理,第三章,二、基本计算公式及适用条件,
(一)两类T形截面及其判别,图4-13各类T形面中和轴的位置,混凝土结构设计基本原理,第三章,第一类T形截面:
中和轴在翼缘内,即第二类T形截面:
中和轴在梁肋内,即当中和轴刚好通过翼缘底面时,为两类T形截面的分分界线。
此时:
330,331,截面设计,承载力校核,类T形截面,类T形截面,混凝土结构设计基本原理,第三章,
(二)第一类T形截面计算,按的单筋矩形截面计算,适用条件:
图3-35第一类T形截面,混凝土结构设计基本原理,第三章,(三)第二类T形截面计算,适用条件:
图3-36第二类T形截面,混凝土结构设计基本原理,第三章,三、基本计算公式的应用,截面设计,按bfh单筋矩形截面进行设计,I类T形截面,混凝土结构设计基本原理,第三章,II类T形截面,截面设计,增加梁截面尺寸、提高混凝土强度等级,混凝土结构设计基本原理,第三章,截面承载力校核,按bfh单筋矩形截面进行校核,I类T形截面,II类T形截面,截面承载力校核,混凝土结构设计基本原理,第三章,混凝土结构设计基本原理,第三章,混凝土结构设计基本原理,第三章,混凝土结构设计基本原理,第三章,1板最小厚度;
混凝土结构设计基本原理,第三章,受力钢筋常用直径:
6、8、10mm;
保护层厚度,分布钢筋,混凝土结构设计基本原理,第三章,2梁,截面尺寸,1、根据高跨比,由表35确定截面高度;
混凝土结构设计基本原理,第三章,纵向钢筋,纵向钢筋,混凝土结构设计基本原理,第三章,构造钢筋,