混凝土结构基本原理 第九章 构件受冲切和局部受压性能
混凝土结构设计原理名词解释
学习必备 欢迎下载名词解释:1结构的极限状态: 当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。
2结构的可靠度: 结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
包括结构的安全性，适用性和耐久性。
3混凝土的徐变: 在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。
4混凝土的收缩：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。
5剪跨比m : 是一个无量纲常数，用0Vh M m =来表示，此处M 和V 分别为剪压区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h 0为截面有效高度。
6抵抗弯矩图: 抵抗弯矩图又称材料图，就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示个正截面所具有的抗弯承载力。
7弯矩包络图：沿梁长度各截面上弯矩组合设计值的分布图。
9预应力度λ： 《公路桥规》将预应力度定义为由预加应力大小确定的消压弯矩0M 与外荷载产生的弯矩s M 的比值。
10消压弯矩：由外荷载产生，使构件抗裂边缘预压应力抵消到零时的弯矩。
11钢筋的锚固长度：受力钢筋通过混凝土与钢筋的粘结将所受的力传递给混凝土所需的长度。
12超筋梁：是指受力钢筋的配筋率大于于最大配筋率的梁。
破坏始自混凝土受压区先压碎，纵向受拉钢筋应力尚小于屈服强度,在钢筋没有达到屈服前，压区混凝土就会压坏，表现为没有明显预兆的混凝土受压脆性破坏的特征。
13纵向弯曲系数：对于钢筋混凝土轴心受压构件，把长柱失稳破坏时的临界压力与短柱压坏时的轴心压力的比值称为纵向弯曲系数。
14直接作用：是指施加在结构上的集中力和分布力。
15间接作用：是指引起结构外加变形和约束变形的原因。
16混凝土局部承压强度提高系数：混凝土局部承压强度与混凝土棱柱体抗压强度之比。
17换算截面：是指将物理性能与混凝土明显不同的钢筋按力学等效的原则通过弹性模量比值的折换，将钢筋换算为同一混凝土材料而得到的截面。
预应力溷凝土构件设计
pc = pcI (压)
混凝土结构基本原理
第九章
由截面平衡条件： pe Ap = pcI Ac + s As
(con–lI –EpcI ) Ap = pcI Ac + EspcI As
式中：A0 = Ac +Es ·As + E ·Ap －换算截面面积。
Ncr ( c =ftk)
Nu(pe = fpy)
(a)施加轴力前
(b)消压状态
(c)开裂轴力
Nu
N0
N0
Ncr
Ncr
（+）
（－）
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第九章
加载至砼应力为零：
pc= 0
s= l5
pe= p0 = con – l
式中 N0 ––– 消压轴力，抵消截面上混凝土有效预压应力所需的轴向力。
d > 3m， l6 = 0
d 3m， 取l6 = 30N/mm2
混凝土结构基本原理
第九章
总损失： l = lI +lII
先张法： ls 100N/mm2
后张法： ls 80N/mm2
9.2.4 预应力损失值的组合
砼预压前 lI = l1 +l3 +l4
砼预压后 lII = l5
先张法构件：
用于永久固定钢筋、作为构件的一部分 –––锚具
不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时所固定预应力筋不同，锚具则不同，回缩量也不同，尺寸外形对构件的影响也不同。
9.1.4预应力砼构件的锚、夹具
混凝土结构基本原理
第九章
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帮 助
(a) 张拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端 镦头锚具
结构设计原理总结
名词解释:1 结构的极限状态:当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。
2结构的可靠度:结构在规定的时间内;在规定的条件下，完成预定功能的概率。
包括结构的安全性，适用性和耐久性。
3混凝土的徐变:在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混疑土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。
4混凝土的收缩:混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝士的收缩。
5剪跨比m:是一个无里纲常数，用M来表示，此处M和V分别为剪压m=区段中棠价竖直截面的弯矩和剪力，ho为截面有效高度。
6抵抗弯矩图:抵抗弯矩图又称材料图;就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示个正截面所具有的抗弯承载力。
7弯拒包络图:沿梁长度各截面上弯矩组合设计值的分布图。
9预应力度《公路桥规》将预应力度定义为由预加应力大小确定的消压弯矩Mo与外荷载产生的弯矩Mg的比值。
10消压弯拒:由外荷载产生，使构件抗裂边缘预压应力抵消到零时的弯矩。
l1钢筋的锚固长度:受力钢筋通过混凝土与钢筋的粘结将所受的力传递给混疑士所需的长度。
12超筋梁:是指受力钢筋的配筋率大于于最大配筋率的梁。
破坏始自混凝土受压区先压;碎，纵向受拉钢筋应力尚小于屈服强度,在钢筋没有达到屈服前，压区混凝土就会压坏，表现为没有明显预兆的混疑士受压脆性破坏的特征。
13纵向弯曲系数:对于钢筋混凝土轴心受压构件，把长柱失稳破坏时的临界压力与短柱压坏时的轴心压力的比值称为纵向弯曲系数。
14直接作用:是指施加在结构上的集中力和分布力。
15间接作用:是指引起结构外加变形和约束变形的原因16混凝土局部承压强度提高系数:混凝士局部承压强度与混凝土棱柱体抗压强度之比。
17换算截面:是指将物理性能与混凝士明显不同的钢筋按力学等效的原则通过弹性模里比值的折换，将钢筋换算为同-混凝土材料而得到的截面。
冲切与局部承压承载力验算.
冲切与局部承压承载力验算请选择章节绪论第1章钢筋砼结构的力学性能第2章钢筋混凝土结构的基本计算原则第3章钢筋砼受弯构件的正截面强度第4章钢筋砼受弯构件的斜截面强度第5章钢筋混凝土梁承载能力校核与构造要求第6章钢筋混凝土受压构件承载能力计算第7章钢筋混凝土受扭及弯扭构件第8章钢筋混凝土受拉构件的强度第9章冲切与局部承压承载力验算第10章受弯构件的裂缝与变形验算第11章预应力混凝土的基本概念及其材料第12章预应力混凝土受弯构件的应力损失第13章预应力混凝土受弯构件的设计与计算第14章预应力混凝土简支梁设计第15章部分预应力混凝土受弯构件第一节冲切承载力计算一、概述二、无腹筋板的冲切承载能力计算三、有腹筋板的冲切承载能力计算四、矩形截面墩柱的扩大基础一、概述（一）破坏形态如图。
（二）构造措施1、采用增加板的厚度或柱顶加腋的方法，如图所示。
2、配置腹筋（箍筋和弯起钢筋）提高抗冲切能力。
如图所示。
3、腹筋配置要求(1)板的厚度不应小于150mm，板的厚度太小，腹筋无法设置；(2)箍筋直径不应小于8mm，其间距不应大于1/3h0。
箍筋应采用封闭式，并箍住架立钢筋；按计算所需的箍筋，应配置在冲切破坏锥体范围内，此外，应以等直径和等间距的箍筋自冲切破坏斜截面向外延伸配置在不小于0.5h0范围内（每侧布设箍筋的长度≥1.5h0）。
(3)弯起钢筋直径不应小于12mm，弯起角根据板的厚度采用30～45度，每一方向不应少于五根；弯起钢筋的倾斜段应与冲切破坏斜截面相交，其交点应在离集中反力作用面积周边以外1/2h～2/3h范围内。
二、无腹筋板的冲切承载能力计算（一）计算简图计算简图如图所示。
（二）基本公式k为修正系数，取k＝0.7，代入前式，并考虑截面高度尺寸效应，得无腹筋板抗冲切承载力计算基本公式：（三）计算方法已知板面荷载设计值，板的厚度，柱截面尺寸，混凝土强度等级，验算冲切承载能力，可按下列步骤进行： 1.求冲切力Fld 2.按式计算 3.代入式进行抗冲切验算。
9混凝土结构设计原理课件 冲切与局部承压
v
n1 As1l1 n2 As2l2 sAcor
（2） 螺旋筋体积配筋率
v
4 Ass1 sd cor
（3）
cor
Acor Al
3.3构件局部受压截面尺寸
对配置间接钢筋的混凝土结构构件，其局部受 压区的截面尺寸应符合下列要求
0Fld 1.3s fcd Aln
当不满足时，应加大锚固区的截面尺寸、调整 锚具位置或提高混凝土强度等级。
（4）钢筋面积计算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱsv
4h0nAsv1 Asvu
Asbu1
1 4
Asbu
第二节 局部承压承载力
1 局部承压破坏机理 1.1 受力分析
1.2 破坏形态
先开裂后破(Al/A>1/9) 一裂就坏(1/36<Al/A<1/9) 局部混凝土下陷(Al/A<1/36)(未图示）
1.3 套箍理论
2 防止局部承压破坏的措施
所规定的 高度h范围内， 方格网钢筋不 应少于4片，螺 旋式钢筋不应 少于4圈。
3局部承压构件的承载力
3.1 混凝土局部承压强度提高系数
（1） 系数
Ab
Al
Al——不扣孔洞 Aln——扣除孔洞
（2） 计算底面积Ab
3.2配置间接钢筋的混凝土 局部承压强度提高系数
（1） 方格网钢筋体积配筋率
s ——混凝土局部承压修正系数,C50为1.0，
C80为0.76
Aln ----混凝土局部受压面积；当有垫板时可 考虑预压力沿锚具垫圈边缘在垫板中按45°扩散
后传至混凝土的受压面
3.4局部受压承载力计算
0Fld 0.9 s fcd kvcor fsd Aln
混凝土结构设计原理
⑴ 一级------严格要求不出现裂缝的构件 由《规范》8.1.1，在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：
σck σ pc 0
即要求在荷载效应标准组合Nk下，克服了有效预压应力后， 使构件截面混凝土不出现拉应力。
混凝土结构设计原理
10.预 应 力 混 凝 土 结 构
⑵二级------一般要求不出现裂缝的构件 由《规范》8.1.1，应同时满足如下两个条件：
σpcⅡ为后张法构件中最终建立的混凝土有效预压应力。
混凝土结构设计原理
10.预 应 力 混 凝 土 结 构
如所有钢筋同时张拉，则后张法构件无弹性压缩应力
损失(le=0)。因此扣除预应力损失后预应力筋承受的拉
力直接与混凝土承受的压力平衡，故由平衡条件，采用
概括符号可得混凝土的预压应力:
pc
( con l ) Ap Ac Es As
先张法构件
混凝土结构设计原理
10.预 应 力 混 凝 土 结 构
后张法构件
混凝土结构设计原理
10.预 应 力 混 凝 土 结 构
10.4.3预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算
为了保证预应力混凝土轴心受拉构件的可靠性，要进行①构
件使用阶段的承载力计算；②裂缝控制验算；③施工阶段（制 作、运输、安装）的承载力验算；④后张法构件端部混凝土的
混凝土结构设计原理
10.预 应 力 混 凝 土 结 构
10.4预应力混凝土轴拉构件受力性能分析
10.4.1施工阶段 1、先张法轴心受拉构件Pre-tension As
放张前
lⅠ l1 l3 l4
当混凝土强度达75%fcu,k以上时，放松钢筋，混凝土收压，产
生弹性压缩变形。
peI con lI E pcI
2013施岚青应试指南目录(Chapter1~9)
一、承载能力极限状态的荷载效应组合 11结构重要性系数 22基本组合 3二、正常使用极限状态荷载效应组合12荷载效应标准组合设计值13荷载效应频遇组合设计值13荷载效应准永久组合设计值13公路桥涵设计通用规范的规定14三、结构倾覆、滑移或漂浮演算时的分项系数151规范的相关规定152漂浮演算163刚体倾覆演算174刚体滑移演算17一、民用建筑楼面均布活荷载18二、等效均布活荷载25三、工业建筑楼面活荷载29四、屋面活荷载31五、屋面积灰荷载33六、施工和检修荷载及栏杆水平荷载34七、动力系数37一、桥式吊车的受力情况371．吊车竖向荷载372．吊车水平荷载493．吊车纵向水平荷载T0 40二、规范规定41三、吊车梁所承担的吊车荷载42四、排架所承担的吊车荷载46一、规范规定52二、算例54一、风荷载标准值591.风荷载标准值计算公式592.基本风压603.风压高度变化系数uz 614.风荷载体型系数us 625.风向震动、风振系数656.风向风振69二、各类结构风荷载计算70（一）单层房屋的风荷载70（二）多层房屋的风荷载74（三）高层房屋的风荷载76（四）高层钢结构房屋的风荷载83（五）高耸结构83三、特殊情况下的风荷载计算86风荷载的群楼效应86山区的风荷载87远海海面和海岛的风荷载 89四、围护结构的风荷载90一、地震作用941。
抗震设防的三个水准目标942。
抗震设计的两阶段方法953。
抗震计算、抗震措施和抗震构造措施954。
设防烈度的调整955。
地震影响系数α101二、地震作用验算1021。
地震作用计算原则1022。
地震作用的计算方法1043。
偶然偏心的影响1074。
重力荷载代表值1095。
结构自振周期1116。
上部结构在基底的嵌固部位113一、底部剪力法1141。
筑抗震设计规范的规定1142。
高层建筑混凝土结构技术规程的规定1173。
楼层最小地震剪力1204。
屋面突出部分的地震作用效应计算1275。
钢筋混凝土结构的特点及配筋要求
钢筋混凝土结构的特点及配筋要求一、钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构是混凝土结构中应用最多的一种，也是应用最广泛的建筑结构形式之它具有如下优点:(1)就地取材。
钢筋混凝土的主要材料是砂、石，水泥和钢筋所占比例较小。
砂和石一般都可由建筑所在地提供，水泥和钢材的产地在我国分布也较广。
(2)耐久性好。
钢筋混凝土结构中，钢筋被混凝土紧紧包裹而不致锈蚀，即使在侵蚀性介质条件下，也可采用特殊工艺制成耐腐蚀的混凝土，从而保证了结构的耐久性。
(3)整体性好。
钢筋混凝土结构特别是现浇结构有很好的整体性，这对于地震区的建筑物有重要意义，另外对抵抗暴风及爆炸和冲击荷载也有较强的能力。
(4)可模性好。
新拌合的混凝土是可塑的，可根据工程需要制成各种形状的构件，这给合理选择结构形式及构件断面提供了方便。
(5)耐火性好。
混凝土是不良传热体，钢筋又有足够的保护层，火灾发生时钢筋不致很快达到软化温度而造成结构瞬间破坏。
钢筋混凝土缺点主要是自重大，抗裂性能差，现浇结构模板用量大、工期长等。
但随着科学技术的不断发展，这些缺点可以逐渐克服，例如采用轻质、高强的混凝土，可克服自重大的缺点;采用预应力混凝土，可克服容易开裂的缺点:掺入纤维做成纤维混凝土可克服混凝土的脆性;采用预制构件，可减小模板用量，缩短工期。
二、钢筋混凝土结构主要技术要求国家标准《混凝土结构通用规范》GB55008-2021对混凝土结构设计规定如下:混凝土结构工程应确定其结构设计工作年限、结构安全等级、抗震设防类别、结构上的作用和作用组合。
应进行结构承载能力极限状态、正常使用极限状态和耐久性设计，并应符合工程的功能和结构性能要求。
1.结构体系(1)混凝土结构体系应满足工程的承载能力、刚度和延性性能要求。
(2)混凝土结构体系设计应符合下列规定:①不应采用混凝土结构构件与砌体结构构件混合承重的结构体系。
②房屋建筑结构应采用双向抗侧力结构体系。
③抗震设防烈度为9度的高层建筑，不应采用带转换层的结构、带加强层的结构错层结构和连体结构。
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局部受压净面积 2a Ac Al
Flu 0.9c l fc Aln
局部受压时的计 算底面积
Fl
A
r
l
Ab 局部受压时的强度提高系数 Al
2b
z
A
五、混凝土构件局部受压性能
2. 不配附加钢筋的局部受压承载力
Ab的确定——原则是Ab和Al同心对称
b b b b b Al 2a a Fl Ab Al b b b Ab Ab Al Al Ab A
局部荷载或集中反力作 用面积形状的影响系数 Flu
V=uA 45º0.7V=0.7ftA
1.2 1 0.4 s min 0.5 s h0 2 4um
临界截面周长与板截面有 效高度之比的影响系数
h0/2
二、无抗冲切钢筋板的冲切性能
1. 抗冲切承载力
Ac
Ab= Al
r z
A
Ab= Al Al
aaa
2b
五、混凝土构件局部受压性能
3. 配置附加钢筋的局部受压承载力
承载力计算公式
混凝土强度等级不超过 C50，取1.0；为C80，取 0.85，其间线性插值
钢筋范围内混凝土核芯面积 (从最外侧间接钢筋的外表 面算起) Flu
Acor Al
Flu 0.9(c l fc 2lv v cor f y ) Aln
若不满足改变截面尺寸或加柱帽
若Fl 0.7 f tumh0 , 可不配置抗冲切钢筋
按承载力公式计算抗冲切钢筋的用 量，且应满足构造要求
四、抗冲切承载力计算公式应用
2.既有构件的承载力计算
0.7 f tum h0 Flu max 0.5 f tum h0 0.8 f yv Asvu , 或 0.5 f tum h0 0.8 f y Asbu sin
2. 承载力计算
仅配箍筋
h0/3 且100 45º >1.5h0 h0
Flu 0.5 f tumh0 0.8 f yv Asvu
与45º 冲切锥体斜截面相交的 全部箍筋截面积
Fl u
Flu,max 1.2 f tumh0
>1.5h0
三、配有冲切钢筋板的冲切性能
2. 承载力计算
L1
h0
板的抗冲切承载力不满足要求时，可在柱顶加柱帽
三、配有冲切钢筋板的冲切性能
1. 配筋形式
h0/3 且100 45º h0 45º h/2 2h/3 架立筋 Fl Fl 每方向不 少于3根 h0
箍筋
>1.5h0
弯筋
>1.5h0
三、配有冲切钢筋板的冲切性能
Flu 1.2 f tum h0
五、混凝土构件局部受压性能
1. 局部受压的破坏机理
Ac
Al 2a
A
z=Fl /Al
Fl
A 压
A 0.5~1.0b
试件宽度的 一半
r
对核芯区混 凝土有约束 作用
z
A A
拉
r
2b
z=Fl /Ac
A
五、混凝土构件局部受压性能
2. 不配附加钢筋的局部受压承载力
Flu 0.7 f tumh0
有孔洞时对um 进行修正以考虑开洞的影响 Flu 中心 孔洞 h0/2
45º
V=uA 45º0.7V=0.7ftA
um
若L1>L2时，孔洞的边长L2应用 L1L2
代替
靠近柱边且孔洞最大宽度小于1/4柱宽和1/2 板厚中的较小者时，孔洞的影响可忽略
h0/2
6h0
第九章 构件受冲切和局部受压性能
同济大学土木工程学院建筑工程系 顾祥林
一、冲切的基本概念
板中纵向受力钢筋 h0
板柱节点处
F
冲切问题 出现在
柱下平板基 础处
锥体（冲切锥）破坏
二、无抗冲切钢筋板的冲切性能
1. 抗冲切承载力
45º
h0
Flu 0.7 f t umh0
距冲切荷载边界h0/2处的 周长
仅配弯筋
h/2 2h/3 Fl 45º h0
Flu 0.5 f tumh0 0.8 f y Asbu sin
与45º 冲切锥体斜截面相交的 全部弯筋截面积
Flu,max 1.2 f tumh0
四、抗冲切承载力计算公式应用
1.基于承载力的截面设计
验算截面尺寸：Fl 1.2 f tumh0
方格网或螺旋式 间接钢筋的体积 配筋率
方格网
Flu
Flu,max 1.35c l fc Aln
螺旋式
六、局部受压承载力公式的应用
Flu
略！！！
方格网
Flu
螺旋式