混凝土基本原理受弯构件正截面承载力计算
混凝土受弯构件正截面承载力计算

r As f y As a1 fcbx x a1 fc
bh0 bh0 f y bh0 f y h0 f y
令
x
h0
则
r
a1 fc
fy
令b为 = r max时的相对受压区高度,即
rmax
b
a1
f
fc
y
= r max时的破坏形态为受压区边缘混凝土达到极限压
c fc e0 e ecu
n
2
1 60
(
fcu,k
50)
2.0
各系数查表4-3
e0 0.002 0.5( fcu,k 50)105 0.002
ecu 0.0033 0.5( fcu,k 50)105 0.0033
4.钢筋应力—应变关系的假定(本构关系)
Ese e e y fy e ey
4.3钢筋混凝土受弯构件正截面试验研究
一、受弯构件正截面破坏过程
受弯构件正截面破坏分为三个阶段 • 第一阶段:裂缝开裂前 • 第二阶段:从开裂到钢筋屈服 • 第三阶段:从钢筋屈服到梁破坏
(1)第I阶段
当荷载比较小时,混凝土基本处 于弹性阶段,截面上应力分布为三 角形,荷载-挠度曲线或弯矩-曲率 曲线基本接近直线。截面抗弯刚度 较大,挠度和截面曲率很小,钢筋 的应力也很小,且都于弯矩近似成 正比。
My
Mu
Failure”,破坏前
可吸收较大的应变
能。
0
f
2.超筋梁(Over reinforced)破坏
钢筋配置过多,将发生这种破坏。 破坏特征:破坏时钢筋没有达到屈服强度,破坏是由 于压区混凝土被压碎引起,没有明显预兆,为脆性破 坏。
第三讲受弯构件正截面承载力计算精选全文

Mu
1.0
砼退出工作,拉力主要由钢筋 承担,单钢筋未屈服;
b. 受压区砼已有塑性变形,但 不充分;
c. 弯距-曲率关系为曲线,曲
0.8 My
0.6
0.4
II
M cr
0
f cr
fy
fu f
加载过程中弯矩-曲率关系
率与挠度增长加快。
(三)屈服阶段(钢筋屈服至破坏): 纵向受力钢筋屈服后,截面曲率
和梁的挠度也突然增大,裂缝宽度随 My 之扩展并沿梁高向上延伸,中和轴继 续上移,受压区高度进一步减小。弯 矩再增大直至极限弯矩实验值Mu时, 称为第Ⅲ阶段(Ⅲa)。
截面每排受力钢筋最好相同,不同时,直径差≥2mm,但 不超过4~6mm。
钢筋根数至少≥2,一排钢筋宜用3~4根,两排5~8根。 钢筋间的距离: ≥d,且≥30mm、且≥1.25倍最大骨料粒径。 自下而上布置钢筋,且要求上下对齐。
五.板内钢筋的直径和间距
❖钢筋直径通常为6~12mm;
板厚度较大时,直径可用16~25mm,特殊的用32、36mm ; 同一板中钢筋直径宜相差2mm以上,以便识别。
第二节 试验研究与分析
一、适筋受弯构件正截面的受力过程
1.梁的布置及特点 通常采用两点对称集中加荷,加载点位于梁跨度的
1/3处,如下图所示。这样,在两个对称集中荷载间的区 段(称“纯弯段”)上,不仅可以基本上排除剪力的影响 (忽略自重),同时也有利于在这一较长的区段上(L/3)布 置仪表,以观察粱受荷后变形和裂缝出现与开展的情况。 在“纯弯段”内,沿梁高两侧布置多排测点,用仪表量 测梁的纵向变形。
前无明显预兆,属脆性破坏。
第3种破坏情况——少筋破坏
配筋量过少: 拉区砼一出现裂缝,钢筋很快达到屈服,可能经
钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

为保证钢筋混凝土结构的耐久性、防火性以及钢
筋与混凝土的粘结性能,钢筋的混凝土保护层厚
5度、一配般筋不率小于2A 5msm% ; ....4...2()
bh0
用下述公式表示
As bh0
%
公式中各符号含义:
As为受拉钢筋截面面积; b为梁宽;h0为梁的有效 高度,h0=h-as;as为所有受拉钢筋重心到梁底面 的距离,单排钢筋as= 35mm ,双排钢筋as= 55~60mm 。
M/ M u
Mu
1.0
0.8 My
0.6
II
0.4
III III a II a
M cr I a
I
0
f cr
fy
fu f
加载过程中弯矩-曲率关系
说明:
对于配筋合适的梁,在III
阶段,其承载力基本保持不 变而变形可以很大,在完全
M/ M u
Mu
1.0
破坏以前具有很好的变形能 力,破坏预兆明显,我们把
0.8 My
通常采用两点对称集中加荷,加载点位于梁跨度 的1/3处,如下图所示。这样,在两个对称集中荷载间 的区段(称“纯弯段”)上,不仅可以基本上排除剪力的 影响(忽略自重),同时也有利于在这一较长的区段上(L /3)布置仪表,以观察粱受荷后变形和裂缝出现与开 展的情况。在“纯弯段”内,沿梁高两侧布置多排测 点,用仪表量测梁的纵向变形。
梁破坏时的极限弯矩Mu小于在正常情况下的开
裂弯矩Mcr。梁配筋率越小, Mcr -Mu的差值越大; 越大(但仍在少筋梁范围内), Mcr -Mu的差值越小。
当Mcr -Mu =0时,它就是少筋梁与适筋梁的界限。这
时的配筋率就是适筋梁最小配筋率的理论值min。
混凝土结构设计原理第4章:钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

◆判别条件:f y As 1 fcb'f h'f
第一类T形截面
满足:
0M 1 fcb'f h'f h0 h'f 2 否则为第二类截面
混凝土结构设计原理
第4章
■第一类T形截面的计算公式及适用条件
图4.13 第一类T形截面计算简图
◆计算公式: 1 fcbf x f y As
0M
1
f cbf x(h0
由式(4-27)可得:
x h0
h02
M 2
fyAs(h0
1 fcb
as)
As
fyAs 1 fcbx
fy
…4-34 …4-35
混凝土结构设计原理 情形2:已知条件
第4章
M1
0M
f
' y
As'
h0
as'
x h0
h02
M1
0.51 fcb
x h0 b N
Y
x 2as'
按 A未s' 知,重新计算 和As' As
x) 2
◆适用条件: 1.防止超筋破坏: x bh0 2.防止少筋破坏 : As minbh
按 bf h的单筋
矩形截面计算
混凝土结构设计原理
第4章
■第二类T形截面的计算公式及适用条件
图4.14 第二类T形截面计算简图
◆计算公式: 1 fcbx 1 fc (bf b)hf fy As
0M
② 由式(4-27)求 Mu
Mu
fyAs(h0 as) 1 fcbx(h0
x) 2
…4-37
③ 验算: Mu M ?
混凝土结构设计原理
[精华]混凝土结构的受弯构件正截面承载力计算
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第四章 受弯构件正截面承载力
(1)材料选用
▲混凝土:现浇梁板:常用C20~C30级混凝土; 预制梁板:常用C20~C35级混凝土。
(这是由于适筋梁的Mu主要取决于fyAs,因此RC受弯构 件的 fc 不宜较高)
▲钢筋:梁常用Ⅱ~Ⅲ级钢筋,板常用Ⅰ~Ⅱ级钢筋。 (RC受弯构件是带裂缝工作的,由于裂缝宽度和挠度变形
d
a'
0.5(1 ) 0.55
故取 x = xb
h0 即取 M1 s,max 1 fcbh02
(注:为提高破坏时的延性也可取x = 0.8xb)
第四章 受弯构件正截面承载力 (2)情况二:已知:M,b、h、fy、 fy ’、 fc、As’
求:As 未知数:x、 As
M f y As (h0 a)
x) 2
第四章 受弯构件正截面承载力 ▲基本公式的另一表达形式
基本公式 1 fcbx f y As
M
Mu
1 fcbx(h0
x) 2
f y As (h0
x) 2
当令 =x/h0
s=1-0.5
s= (1-0.5 ) 此两式可知: 、 s 、 s三个系
时
数只要知道其中一个,其余两个即可
其中M1 s,max1 fcbh02
第四章 受弯构件正截面承载力 ▲补充条件x= bh0或 = b的依据
由基本公式求得:
As
As
1 fc
fy
b h0
2
M
1 fcbh02 (1 0.5 )
f y (h0 a)
为使As 、 As’的总量最小,必须 使
d ( As As ) 0
混凝土结构设计原理-受弯构件正截面承载力精选全文

2.已知:矩形截面钢筋混凝土简支梁,计算跨度为6000mm, as=35mm, 作用均布荷载25 kN/m,混凝土强度等级C20,钢筋HRB335级。 ( fc =9.6 N/mm2 , ft =1.1 N/mm2 , fy =300 N/mm2 )
试设计此梁
3.已知:矩形截面梁尺寸b=200mm、h=450mm,as=35mm。混凝土 强度等级C70,钢筋HRB335级,实配4根20mm的钢筋。 ( fc =31.8 N/mm2 , ft =2.14 N/mm2 , fy =300 N/mm2 )
b
max
b
1 fc
fy
受弯构件正截面承载力计算
最小配筋率ρmin
最小配筋率规定了少筋和适筋的界限
m in
As bh
0.45
ft fy
且同时不应小于0.2%
受弯构件正截面承载力计算
造价
总造价
混凝土
钢
经济配筋率
经济配筋率 板:0.4~0.8%
矩形梁:0.6~1.5% T形梁:0.9~1.8%
受弯构件正截面承载力计算
小相等; 2. 等效矩形应力图形与实际抛物线应力图形的形心位置相同,即合
力作用点不变。
受弯构件正截面承载力计算
表 5.1 混凝土受压区等效矩形应力图系数
≤C50 C55
C60
C65
C
0.8
0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 0.79 0.78 0.77 0.76 0.73 0.74
钢筋与混凝土的材料强度比,是反映构件中两种材料配比的本质参数。
基本方程改为:
N 0, M 0,
1 fcb h0 s As M u 1 fcbh02 (1 0.5 )
《混凝土结构基本原理》受弯构件正截面承载力计算

3) 现 浇 板 的 宽 度 一 般 较 大 , 设 计 时 可 取 单 位 宽 度 (b=1000mm)进行计算。
5.2 受弯构件的一般构造
(3)材料选择 1)混凝土强度等级:梁、板常用的混凝土强度等级是C20、
3)第Ⅲ阶段:弯矩由My增至极限弯矩Mu,该阶段结束 的标志是混凝土压应变达到其非均匀受压时的极限压应变, 而并非混凝土的应力达到其极限压应力。第Ⅲ阶段末是混凝 土构件极限承载力设计的依据。
5.3 受弯构件的正截面的受力分析
5.3.3 正截面受弯的三种破坏形态
1)延性破坏:配筋合适的构件,具有一定的承载力,同 时破坏时具有一定的延性,如适筋梁ρminh/h0≤ρ≤ρb 。(钢筋 的抗拉强度和混凝土的抗压强度都得到发挥)
4)板的分布钢筋,当按单向板设计时,除沿受力方向布置受 力钢筋外,还应在垂直受力方向布置分布钢筋。分布钢筋宜采用 HPB300级(Ⅰ级)和HRB335级(Ⅱ级)级钢筋,常用直径是6mm
5.2 受弯构件的一般构造
4)纵向受拉钢筋的配筋百分率
设正截面上所有纵向受拉钢筋的合力点至截面受拉边缘的
竖向距离为as,则合力点至截面受压区边缘的竖向距离h0=h-
2)受拉脆性破坏:承载力很小,取决于混凝土的抗拉强 度,破坏特征与素混凝土构件类似。虽然由于配筋使构件在 破坏阶段表现出很长的破坏过程,但这种破坏是在混凝土一 开裂就产生,没有预兆,也没有第二阶段,如少筋梁ρ<ρmin h/h0、少筋轴拉构件;(混凝土的抗压强度未得到发挥)
3)受压脆性破坏:具有较大的承载力,取决于混凝土受 压强度,延性能力较差,如超筋梁ρ>ρb和轴压构件。(钢筋 的受拉强度没有发挥)
受弯构件正截面承载力计算混凝土结构设计原理

受弯构件正截面承载力计算混凝土结构设计原理受弯构件正截面承载力计算是混凝土结构设计中的关键内容之一、正截面承载力的计算原理主要涉及构件截面几何参数、混凝土材料特性、受力分析以及一系列的假设和假定条件。
下面对受弯构件正截面承载力计算的原理进行详细介绍。
一、截面几何参数受弯构件的承载力计算首先需要确定截面的几何参数,包括截面尺寸、形状和面积等。
常见的截面形状有矩形、T形、L形等,不同形状的截面在计算时需要根据其特点分别考虑。
截面的面积可以直接根据几何关系计算得到。
二、混凝土材料特性混凝土材料的特性对受弯构件的承载力计算有着重要影响。
主要包括混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量以及裂缝宽度等。
这些参数可以通过试验或经验公式得到。
三、受力分析受弯构件一般由弯矩和剪力共同作用,承载力计算需要分析受力状况,确定弯矩和剪力的大小和分布。
在受弯构件中,弯矩是主要的受力,承载力计算主要围绕弯矩展开。
四、假设和假定条件在受弯构件的承载力计算中,通常会做一系列的假设和假定条件来简化计算。
这些假设和假定条件包括:假定构件截面尺寸保持不变;假定混凝土是线弹性材料;假定受力状况是弯矩作用下的受弯构件等。
五、弯矩与应力的关系在混凝土结构中,弯矩与混凝土截面的应力分布之间存在紧密的关系。
一般情况下,在受弯构件的顶部和底部会产生最大应力,而截面中部应力较小。
通过应力分布的分析,可以确定截面中混凝土各个位置的应力大小。
六、受弯构件正截面承载力计算公式根据上述原理,可以推导出受弯构件正截面承载力计算的公式。
常用的计算公式有弯矩和应力的平衡条件公式、极限平衡条件公式和受拉区有效高度的计算公式等。
七、受弯构件正截面破坏模式根据受弯构件的截面形状和具体受力情况,破坏模式可以分为混凝土破坏和钢筋屈服。
混凝土破坏是指混凝土达到其抗拉极限后发生脆性断裂;钢筋屈服是指钢筋试件发生屈服破坏。
总之,受弯构件正截面承载力计算是混凝土结构设计中的重要环节。
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◆ 梁上部无受压钢筋时,需配置2根架立筋(hanger bars),
以便与箍筋和梁底部纵筋形成钢筋骨架,直径一般不小
于10mm;
◆ 梁高度h>450mm时,要求在梁两侧沿高度每隔200设置
一根纵向构造钢筋(skin reinforcement),以减小梁腹部
第
的裂缝宽度,直径≥10mm;
混凝土结构设计原理
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
图4-3
第
混凝土结构设计原理
四 章
2.现浇梁、板的截面尺寸
► 矩形截面梁的高宽比h/b 一般取2.0 ~ 3.5;
T 形截面梁的 h/b 一般取2.5 ~ 4.0
►梁肋宽b 一般取为100、120、150、(180)、
200、(220)、250、300、350mm,300mm以下
四 章
应变图
c max
应力图 M
t max
Mcr
M
y
My
M
xf D
Mu Z
sAs
I
ftk sAs
Ia
sAs
II
fyAs IIa
fyAs III
fyAs=Z IIIa
图4-6 梁在各受力阶段的应力、应变图
第
混凝土结构设计原理
四 章
c d11.5d 、 30mm
c
c c
h0 h
d2d 25mm
h0 h
d2
c
60
d2
b
c––保护层厚 c
d
35 c b
图4-2 梁配筋净距、保护层及有效高度
混凝土结构设计原理
第 四 章
• 板: 板内钢筋一般有纵向受力钢筋和分布钢筋;
h s
分布钢筋 受力钢筋
图4-6 板的配筋
混凝土结构设计原理
混凝土结构设计原理
第 四 章
现浇钢筋混凝土板的最小厚度(mm)
板的类别
表4-2
厚
度
屋面 板
60
单向 板
民用建筑楼板
60
工业建筑楼板
70
行车道下的楼板
80
双向板
80
肋间距小于或等于700mm
40
密肋 板
肋间距大于700mm
50
板的悬臂长度小于或等于500mm
60
悬臂 板
板的悬臂长度大于500mm
80
的级差为50mm。;括号中的数值仅用于木模。
► 梁 的 高 度 采 用 h=250 、 300 、 350 、 750 、 800 、
900mm。800mm以下的级差为50mm, 800mm以
上的为100mm。
►现浇板的宽度一般较大,设计时可取单位宽度
(b=1000mm)进行计算,还应满足下表要求:
无 梁 楼板
150
第
混凝土结构设计原理
四 章
4.1.2 钢筋布置
1.梁的钢筋布置要求
►梁中纵向受力钢筋宜采用HRB400或RRB400级(Ⅲ 级)和HRB335级(Ⅱ级);
►常用直径12、14、16、18、20、22和25mm ;
►根数不少于3(或4)根; ►梁箍筋宜采用HPB300(Ⅰ级)、 HRB335级(Ⅱ级) 和HRB400级(Ⅲ级)钢筋,常用直径6、8、10mm。
第四章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
第四章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
§4.1 受弯构件的一般构造要求 4.1.1 受弯构件 4.1.2 材料的选择与一般构造
§4.2 受弯构件正截面受力全过程和破坏特征 4.2.1 正截面受弯的三种破坏形态 4.2.2 适筋受弯构件截面受力的几个阶段
在弯矩和剪力共同作用下发生斜截面受剪或受弯破坏。
图4-2 本章要求掌握:单筋矩形截面、双筋矩形截面、单
筋T形截面正截面承载力计算。
第
混凝土结构设计原理
四 章
受弯构件的配筋形式
P
P
剪力引起的 斜裂缝
架立
箍筋
弯矩引起的 垂直裂缝
弯筋
纵筋
第
混凝土结构设计原理
四 章
4.1.1 截面形状及尺寸
1. 受弯构件梁、板的截面类型
►单位长向上分布筋表面面积不宜小于单位宽度上受力
钢筋截面面积的15%,分布筋的间距不宜大于250mm,直
径不宜小于6mm;
►作用:均匀传力;固定受力钢筋位置;
抵抗温度和收缩应力。
第
混凝土结构设计原理
四 章
2.混凝土保护层厚度及作用
►保护层厚度是指纵向受力钢筋的外表面至截
面边缘的垂直距离,用c表示,见附表14; ►室内环境下:
本节思考题
第
混凝土结构设计原理
四 章
§4.1 受弯构件的一般构造要求
受弯构件
pp
同时受到弯矩M和 剪力V共同作用, 而N可以 忽略的构件。
主要是指各种类型 的梁与板。
lll
M
pl
V p
图4-1
第
混凝土结构设计原理
四 章
• 受弯构件的破坏情况
在弯矩作用下发生正截面(与构件的计算轴线相垂直 的截面)受弯破坏;
四 章
§4. 2 受弯构件正截面受力全过程和破坏特征
4.21..1 适正筋截梁面的工试作验的三个阶段
(1 ~ 1)L 34
应变测点P (1 ~ 1)L
P
34
百分表 L
弯矩M图
剪力V图
图4-4试验梁
第
混凝土结构设计原理
四 章
可绘出适筋梁跨中弯矩M/Mu~f点的曲线如图:
图4-5 M0-φ0图
第
混凝土结构设计原理
混凝土保护层厚度一般不小于15mm和钢筋直径d;
垂直于受力钢筋的方向应布置分布钢筋,以便将
荷载均匀地传递给受力钢筋,并便于在施工中固定
受力钢筋的位置,同时也可抵抗温度和收缩等产生
的应力。
第
混凝土结构设计原理
四 章
• 板的分布筋
►采用HPB300(Ⅰ级)和 HRB335级(Ⅱ级)钢筋; ►常用直径6和8 mm;
பைடு நூலகம்
第
混凝土结构设计原理
四 章
◆为保证RC结构的耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的 粘结性能,钢筋的混凝土保护层(cover)厚度一般不小于 25mm;
◆为保证混凝土浇注的密实性(consolidation),梁底部钢 筋的净距(clear spacing)不小于25mm及钢筋直径d,梁上 部钢筋的净距不小于 30mm及1.5 d;
第 四 章
• 板的纵向受拉钢筋
►采用HPB300(Ⅰ级)、 HRB335级(Ⅱ级)和 HRB400级(Ⅲ级)钢筋;
►常用直径6、8、10和12mm,现浇板的板面钢筋 直径不宜小于8mm;
►板钢筋的间距一般为(70~200mm); ►当采用绑扎钢筋时,板厚h≤150mm,筋间距 ≤200mm;
h>150mm,筋间距≤1.5h且≤300mm。
梁的最小砼保护层厚度cmin=25mm; 板的最小砼保护层厚度cmin=15mm; ► 纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小
于钢筋的公称直径;
第
混凝土结构设计原理
四 章
保护层作用 :
►保护纵向钢筋不被锈蚀; ►在火灾等情况下使钢筋的温度上升缓慢; ►使纵向受力钢筋和混凝土有较好的粘结;
第
混凝土结构设计原理