建筑结构第4章受弯构件

《建筑结构》第4章钢筋混凝土受弯构件目录4.1概述4.2板、梁的一般构造4.3受弯构件正截面承载力计算（一）教学目标：◆

熟悉钢筋混凝土受弯构件的基本构造要求◆

熟练掌握适筋梁的正截面受弯承载力的三个工作阶段特点教学重点：◆

受弯构件的一般构造要求◆

适筋梁的正截面受弯承载力的三个工作阶段◆

受弯构件正截面破坏形态教学难点：◆

截面受弯承载力的三个工作阶段4.1概述4.1概述受弯构件截面上同时作用有弯矩和剪力的构件

Ｍ

Ｖ破坏类型正截面破坏:由弯矩引起斜截面破坏:主要由剪力引起截面类型单筋截面仅在受拉区配置纵向受力钢筋的截面双筋截面同时在受拉区配置纵向受力钢筋的截面设计内容构造措施构件各连接部位均应满足正常使用极限状态变形验算：f

max

≤flim

裂缝宽度验算：ｗmax

≤ｗlim

承载能力极限状态正截面受弯承载能力：计算纵筋斜截面受剪承载能力：计算箍筋4.2板、梁的一般构造4.2板、梁的一般构造一、钢筋混凝土板通常模数为10mm，现浇板hmin如表4.1板的类别最小厚度mm单向板屋面板、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悬臂板板的悬臂长度小于或等于500mm60板的悬臂长度大于500mm80无梁楼板150现浇钢筋混凝土板最小厚度表4.1板支承长度现浇板砖墙上预制板砖墙上混凝土梁上≥h，≥120mm，且满足钢筋锚固要求≥100mm≥80mm4.2板、梁的一般构造一、钢筋混凝土板板的配筋位置：沿板跨度方向（数量按计算配置）直径：6～12mm（现浇板≮8mm）间距：70mm～200mm

(当h＞150mm时：s≯250mm，且≯1.5h)作用：承受M产生的拉力种类：HRB400、HRB335或HPB235级⑴受力钢筋4.2板、梁的一般构造设置一、钢筋混凝土板板的配筋⑵分布钢筋①均匀地传力给受力钢筋②固定受力钢筋位置③抵抗混凝土收缩、温度拉应力作用位置：与受力钢筋垂直,纵筋内侧（数量按构造配置）面积：≮15%As，且≮0.15%bh直径：≮

6mm间距：≯250mm（有较大集中荷载时，≯200mm）配置4.2板、梁的一般构造绑扎板钢筋4.2板、梁的一般构造板的配筋

下部网片筋上部支座负筋与分布筋4.2板、梁的一般构造二、钢筋混凝土梁矩形、T形、花篮形、十字形、倒T形（矩形、T形为主）梁的截面高度h、刚度要求：根据高跨比h/l确定，见表4-3常用梁高：250、300…750、800、900、1000mm等矩形截面：h/b＝2.0～2.5宽度bT形截面：h/b＝2.5～4.0常用梁宽：180、200、250mm等截面尺寸截面形式：4.2板、梁的一般构造二、钢筋混凝土梁梁的配筋4.2板、梁的一般构造⑴纵向受力钢筋◆净距：上部筋：≥30mm，且≥1.5d

下部筋：≥25mm，且≥d

垂直净距（层距）：≥25mm且≥d◆作用：承受由M产生的拉（压）应力◆布置：位于梁受拉（压）区，数量计算定◆种类：HRB400级、HRB335级◆直径：12～25mm，一般≯28mm

4.2板、梁的一般构造⑵架力钢筋◆作用：①固定箍筋的正确位置，与梁底纵筋形成钢筋骨架；

②承受混凝土收缩及温度变化产生的拉力◆直径：l0＜4m：≮8mm

l0＝4～6m：≮10mm≮2根

l0＞6m：≮12mm◆设置：≮2根，位于梁的角部4.2板、梁的一般构造◆作用：①承受由M和V引起的主拉应力；②固定纵筋位置形成骨架。◆形式：开口式、封闭式，单肢、双肢、四肢（多用封闭双肢箍）

◆直径：h＜800mm时≮6mm

h＞800mm时≮8mm◆数量：由计算确定◆间距：s≤smax，smax见表4-5⑶箍筋◆作用：跨中平直部分承受由M产生的拉应力，弯起段承受主拉应力，弯起段平直部分可承受压力。◆数量位置：由计算确定◆弯起角度：h≤800mm时α＝45°

h＞800mm时α＝60°◆间距：第一排弯筋上弯点距支座边缘≮50mm

相邻弯筋上弯点距离≤smax4.2板、梁的一般构造⑷弯起钢筋◆作用：①承受混凝土收缩及温度变化的拉力，②增强钢筋骨架刚度。

◆设置：hw≥450mm时◆要求：间距≯200mm，每侧面积≮0.1%bhw

◆拉筋：直径同箍筋4.2板、梁的一般构造⑸梁侧构造钢筋（腰筋）腹板高度hw

：矩形截面取有效高度h0T形和I形截面取梁高减去上、下翼缘后的腹板净高。◆定义：纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离，◆保护层作用：①保护纵向钢筋不被锈蚀；②在火灾等情况下，使钢筋的温度上升缓慢；③使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结。

4.2板、梁的一般构造三、混凝土保护层厚度4.3受弯构件正截面承载力计算（一）钢筋混凝土梁的破坏形式正截面受弯破坏斜截面受剪（弯）破坏原因：由弯矩M引起原因：由弯矩剪力引起措施：计算配置纵筋措施：计算箍筋、构造措施如何计算保证？相关知识一、4.3受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件组成钢筋混凝土抗拉、压强度均较高在fy内呈弹性抗压强度较高，抗拉强度很低，呈弹塑性性能不同，如何合理进行互补？相关知识二、4.3受弯构件正截面承载力计算力学梁受力特点前提特点变形、应力与M呈正比钢筋混凝土梁受力如何？匀质弹性材料相关知识三、4.3受弯构件正截面承载力计算问题的引入钢筋混凝土梁如何保证在弯矩作用下其正截面承载力？其受力性能如何？其可能破坏的形式如何？4.3受弯构件正截面承载力计算配筋率不同，分为不同的破坏形式：适筋破坏少筋破坏超筋破坏正截面受弯试验正截面承载力计算的四个基本假设破坏时应力应变适筋破坏分为三个不同的阶段：弹性阶段带裂缝工作阶段破坏阶段应力应变分布规律平衡方程破坏阶段弯矩平衡方程轴力平衡方程4.3受弯构件正截面承载力计算受弯构件正截面破坏形态配筋率：反映钢筋与混凝土配比的指标破坏特征：受压区混凝土被压碎破坏时，钢筋尚未屈服。破坏性质：“脆性破坏”超筋梁：ρ＞ρmax适筋梁：ρmin≤ρ≤ρmax破坏特征：钢筋先屈服，混凝土后压碎破坏性质：“延性破坏”少筋梁：ρ＜ρmin破坏特征：开裂后钢筋迅速屈服，混凝土受压失效，一裂就坏破坏性质：“脆性破坏”

4.3受弯构件正截面承载力计算一、受弯构件正截面的受力性能一、受弯构件正截面的受力性能

h0hasAsbaa

剪弯区纯弯段剪弯区位移计位移计位移计

P应变测点PM=PaV=P试验梁：支承约束：配筋适中的理想简支梁荷载作用：两点对称逐级加荷（忽略自重）受力区段：“纯弯段”钢筋混凝土梁正截面工作的三个阶段4.3受弯构件正截面承载力计算

实测：梁的挠度、混凝土及钢筋的纵向应变等，绘制M/Mu~f

曲线ⅢaⅡa

ⅠaⅢⅡⅠ

01020304050607080f（mm）

M/Mu

10080604020转折点2转折点1特点：曲线有两个明显转折点，梁受力和变形可分为三个阶段钢筋混凝土梁正截面工作的三个阶段4.3受弯构件正截面承载力计算

第Ⅰ阶段（弹性工作阶段）加载→开裂对应开裂弯矩Ｍcr第Ⅱ阶段（带裂缝工作阶段）开裂→屈服对应屈服弯矩My第Ⅲ阶段（破坏阶段）屈服→压碎对应极限弯矩Mu

钢筋混凝土梁正截面工作的三个阶段Ⅲa状态：计算Mu的依据Ⅰa状态：计算Mcr的依据Ⅱ阶段：计算裂缝、刚度的依据应力状态与计算关系4.3受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土梁受力特点1、截面应变仍呈直线分布，中和位置随M增大而上升2、钢筋应力第Ⅰ阶段：σs

小而慢，Ⅰa有突变第Ⅱ阶段：σs

增长快，Ⅱa达fy第Ⅲ阶段：σs=fy，产生流幅至混凝土压碎3、挠度与M不成正比第Ⅰ阶段：f增长慢第Ⅱ阶段：f

增长快第Ⅲ阶段：f

剧增至构件破坏4.3受弯构件正截面承载力计算本节小结：1、梁、板的一般构造◆板的配筋：受力钢筋分布钢筋◆

梁的配筋：纵向受力筋架立钢筋箍筋弯起钢筋腰筋2、受弯构件正截面承载力计算理论◆钢筋混凝土梁正截面的破坏形态：情况少筋梁适筋梁超筋梁配筋率ρ<ρminh/h0ρminh/h0≤ρ≤ρmaxρ>ρmax破坏原因混凝土开裂钢筋先到达屈服，然后受压区混凝土压碎受压区混凝土先压碎，钢筋未到达屈服破坏性质脆性延性脆性材料强度利用情况混凝土抗压强度未利用钢筋抗拉强度、混凝土抗压强度均充分利用钢筋抗拉强度未充分利用◆钢筋混凝土梁正截面工作的三个阶段：第一阶段：