第五章 受弯构件
1．选择题
（1）在主平面内受弯的工字形截面组合梁，在抗弯强度计算中，允许考虑截面部分发展塑性变形时，绕x 轴和y 轴的截面塑性发展系数x γ和y γ分别为 。
A. 1.05，1.05
B. 1.2，1.2
C. 1.15，1.15
D. 1.05，1.2
（2）计算梁的 时，应用净截面的几何参数。
A. 正应力
B. 剪应力
C. 整体稳定
D. 局部稳定
（3）钢结构梁的计算公式nx x x W M γσ=
中的x γ 。 A. 与材料强度有关
B. 是极限弯矩与边缘屈服弯矩之比
C. 表示截面部分进入塑性
D. 与梁所受荷载有关
（4）约束扭转使梁截面上 。
A. 只产生正应力
B. 只产生剪应力
C. 产生正应力，也产生剪应力
D. 不产生任何应力 （5）单向受弯梁失去整体稳定时是 形式的失稳。
A. 弯曲
B. 扭转
C. 弯扭
D. 双向弯曲
（6）焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当 时，梁的整体稳定性最好。
A. 加强梁的受压翼缘宽度
B. 加强梁受拉翼缘宽度
C. 受压翼缘与受拉翼缘宽度相同
D. 在距支座l /6（l 为跨度）减小受压翼缘宽度 （7）焊接工字形等截面简支梁，在其他条件均相同的情况下，当 时，梁的整体稳定性最差（按各种情况下最大弯矩数值相同比较）。
A. 两端有相等弯矩作用（纯弯矩作用）
B. 满跨均布荷载作用
C. 跨度中点有集中荷载作用
D. 在离支座l /4（l 为跨度）处个有相同一集中力
（8）一悬臂梁，焊接工字形截面，受向下垂直荷载作用，欲保证此梁的整体稳定，侧向支撑应加在 。
A. 梁的上翼缘
B. 梁的下翼缘
C. 梁的中和轴部位
D. 梁的上翼缘及中和轴部位（9）为了提高梁的整体稳定性，是最经济有效的办法。
A. 增大截面
B. 增加侧向支撑点
C. 设置横向加劲肋
D. 改变翼缘的厚度
（10）对提高工字形截面的整体稳定性作用最小。
A. 增加腹板厚度
B. 约束梁端扭转
C. 设置平面外支承
D. 加宽梁翼缘
（11）防止梁腹板发生局部失稳，常采用加劲措施，这是为了。
A. 增加梁截面的惯性矩
B. 增加截面面积
C. 改变构件的应力分布状态
D. 改变边界约束板件的宽厚比
（12）梁的支承加劲肋应设置在。
A. 弯曲应力大的区段
B. 剪应力大的区段
C. 上翼缘或下翼缘有固定荷载作用的部位
D. 有吊车轮压的部位
（13）焊接工字形截面梁腹板设置加劲肋的目的是。
A. 提高梁的抗弯强度
B. 提高梁的抗剪强度
C. 提高梁的整体稳定性
D. 提高梁的局部稳定性
（14）当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应。
A. 设置纵向加劲肋
B. 设置支承加劲肋
C. 减少腹板宽度
D. 增加翼缘的厚度
（15）焊接组合梁腹板中，布置横向加劲肋对防止引起的局部失稳最有效，布置纵向加劲肋对防止引起的局部失稳最有效。
A. 剪应力
B. 弯曲应力
C. 复合应力
D. 局部压应力
（16）钢梁腹板局部稳定采用准则，实腹式轴心受压构件局部稳定采用准则。
A. 腹板局部屈曲应力不小于构件整体屈曲应力
B. 腹板实际应力不超过腹板屈曲应力
C. 腹板实际应力不小于板的f y
D. 腹板局部临界应力不小于钢材屈服应力
（17）当无集中荷载作用时，焊接工字形截面梁翼缘与腹板的焊缝主要承受。
A. 竖向剪力
B. 竖向剪力及水平剪力联合作用
C. 水平剪力
D. 压力
（18）确定梁的经济高度的原则是 。
A. 制造时间最短
B. 用钢量最省
C. 最便于施工
D. 免于变截面的麻烦
（19）在充分发挥材料强度的前提下，Q235钢梁的最小高度min h Q345钢梁的min h 。（其他
条件均相同）
A. 大于
B. 小于
C. 等于
D. 不确定
（20）梁的最小高度是由 控制的
A. 强度
B. 建筑要求
C. 刚度
D. 整体稳定
2．填空题
（1）验算一根梁的安全实用性应考虑 几个方面。
（2）对承受静力荷载或间接承受动力荷载的钢梁，允许考虑部分截面发展塑性变形，在计算中引
入 。
（3）梁的正应力公式为：nx
x x W M γ≤f ，式中：x γ是 ，nx W 是 。 （4）在工字形梁弯矩剪力都比较大的截面中，除了要验算正应力和剪应力外，还要在 处
验算折算应力。
（5）单向受弯梁从 变形状态转变为 变形状态时现象称为整体失稳。
（6）当荷载作用在梁的 翼缘时，梁整体稳定性提高。
（7）梁整体稳定判别式11/b l 中，1l 是 ，1b 是 。
（8）提高梁整体稳定的措施主要有 。
（9）梁腹板中，设置 加劲肋对防止 引起的局部失稳有效，设置 加劲肋对防止
引起的局部失稳有效。
（10）横向加劲肋按其作用可分为 、 两种。
（11）支承加劲的设计应进行 的验算。
（12）按构造要求，组合梁腹板横向加劲肋间距不得小于 。
（13）组合梁腹板的纵向加劲肋与受压翼缘的距离应在 之间。
（14）梁截面高度的确定应考虑三种参考高度，是指由确定的；由确定的；由确定的。
（15）梁翼缘宽度的确定主要考虑。
（16）受均布荷载作用的简支梁，如要改变截面，应在距支座约处改变截面较为经济。3．简答题
（1）梁的强度计算包括哪些内容？如何计算？
（2）影响梁整体稳定的因素包括哪些？提高梁整体稳定的措施包括哪些？
（3）一般采取什么措施保证梁受压翼缘和腹板的局部稳定？
（4）什么是腹板的屈曲后强度？何种梁可以利用腹板的屈曲后强度？
（5）设计型钢梁时，应计算哪些内容？
第4章受弯构件的正截面承载力计算 1．具有正常配筋率的钢筋混凝土梁正截面受力过程可分为哪三个阶段，各有何特点？ 答：第Ⅰ阶段：混凝土开裂前的未裂阶段 当荷载很小，梁内尚未出现裂缝时，正截面的受力过程处于第Ⅰ阶段。由于截面上的拉、压应力较小，钢筋和混凝土都处于弹性工作阶段，截面曲率与弯矩成正比，应变沿截面高度呈直线分布（即符合平截面假定），相应的受压区和受拉区混凝土的应力图形均为三角形。 随着荷载的增加，截面上的应力和应变逐渐增大。受拉区混凝土首先表现出塑性特征，因此应力分布由三角形逐渐变为曲线形。当截面受拉边缘纤维的应变达到混凝土的极限拉应变时，相应的拉应力也达到其抗拉强度，受拉区混凝土即将开裂，截面的受力状态便达到第Ⅰ阶段末，或称为Ⅰa阶段。此时，在截面的受压区，由于压应变还远远小于混凝土弯曲受压时的极限压应变，混凝土基本上仍处于弹性状态，故其压应力分布仍接近于三角形。 第Ⅱ阶段：混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段 受拉区混凝土一旦开裂，正截面的受力过程便进入第Ⅱ阶段。在裂缝截面中，已经开裂的受拉区混凝土退出工作，拉力转由钢筋承担，致使钢筋应力突然增大。随着荷载继续增加，钢筋的应力和应变不断增长，裂缝逐渐开展，中和轴随之上升；同时受压区混凝土的应力和应变也不断加大，受压区混凝土的塑性性质越来越明显，应力图形由三角形逐渐变为较平缓的曲线形。 在这一阶段，截面曲率与弯矩不再成正比，而是截面曲率比弯矩增加得更快。 还应指出，当截面的受力过程进入第Ⅱ阶段后，受压区的应变仍保持直线分布。但在受拉区由于已经出现裂缝，就裂缝所在的截面而言，原来的同一平面现已部分分裂成两个平面，钢筋与混凝土之间产生了相对滑移。这与平截面假定发生了矛盾。但是试验表明，当应变的量测标距较大，跨越几条裂缝时,就其所测得的平均应变来说，截面的应变分布大体上仍符合平截面假定，即变形规律符合“平均应变平截面假定”。因此，各受力阶段的截面应变均假定呈三角形分布。 第Ⅲ阶段：钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段 随着荷载进一步增加，受拉区钢筋和受压区混凝土的应力、应变也不断增大。当裂缝截面中的钢筋拉应力达到屈服强度时，正截面的受力过程就进入第Ⅲ阶段。这时，裂缝截面处的钢筋在应力保持不变的情况下将产生明显的塑性伸长，从而使裂缝急剧开展，中和轴进一步上升，受压区高度迅速减小，压应力不断增大，直到受压区边缘纤维的压应变达到混凝土弯曲受压的极限压应变时，受压区出现纵向水平裂缝，混凝土在一个不太长的范围内被压碎，从而导致截面最终破坏。我们把截面临破坏前（即第Ⅲ阶段末）的受力状态称为Ⅲa阶段。 在第Ⅲ阶段，受压区混凝土应力图形成更丰满的曲线形。在截面临近破坏的Ⅲa阶段，受压区的最大压应力不在压应变最大的受压区边缘，而在离开受压区边缘一定距离的某一纤维层上。这和混凝土轴心受压在临近破坏时应力应变曲线具有“下降段”的性质是类似的。至于受拉钢筋，当采用具有明显流幅的普通热轧钢筋时，在整个第Ⅲ阶段，其应力均等于屈服强度。 2．钢筋混凝土梁正截面受力过程三个阶段的应力与设计有何关系？ 答：Ⅰa阶段的截面应力分布图形是计算开裂弯矩M cr的依据；第Ⅱ阶段的截面应力分布图形是受弯构件在使用阶段的情况，是受弯构件计算挠度和裂缝宽度的依据；Ⅲa阶段的截面应力分布图形则是受弯构件正截面受弯承载力计算的依据。 3．何谓配筋率？配筋率对梁破坏形态有什么的影响？ 答：配筋率ρ是指受拉钢筋截面面积A s与梁截面有效面积bh0之比（见图题3-1），即
第11章深受弯构件 钢筋混凝土深受弯构件是指跨度与其截面高度之比较小的梁。按照《公路桥规》的规定，梁的计算跨径l与梁的高度h之比l/h≤5的受弯构件称为深受弯构件。深受弯构件又可分为短梁和深梁：l/h≤2的简支梁和l/h≤2.5的连续梁定义为深梁；2＜l/h≤5的简支梁和2.5＜l/h≤5的连续梁称为短梁。 钢筋混凝土深受弯构件因其跨高比较小，且在受弯作用下梁正截面上的应变分布和开裂后的平均应变分布不符合平截面假定，故钢筋混凝土深受弯构件的破坏形态、计算方法与普通梁（定义为跨高比l/h＞5的受弯构件）有较大差异。 11.1深受弯构件的破坏形态 11.1.1 深梁的破坏形态 简支梁主要有以下三种破坏形态。 1）弯曲破坏 当纵向钢筋配筋率ρ较低时，随着荷载的增加，一般在最大弯矩作用截面附近首先出现垂直于梁底的弯曲裂缝并发展成为临界裂缝，纵向钢筋首先达到屈服强度，最后，梁顶混凝土被压碎，深梁即丧失承载力，被称为正截面弯曲破坏[图11-1a)]。 当纵向钢筋配筋率ρ稍高时，在梁跨中出现垂直裂缝后，随着荷载的增加，梁跨中垂直裂缝的发展缓慢，在弯剪区段内由于斜向主拉应力超过混凝土的抗拉强度出现斜裂缝。梁腹斜裂缝两侧混凝土的主压应力，由于主拉应力的卸荷作用而显著增大，梁内产生明显的应力重分布，形成以纵向受拉钢筋为拉杆，斜裂缝上部混凝土为拱腹的拉杆拱受力体系[图11-1c)]。在此拱式受力体系中，受拉钢筋首先达到屈服而使梁破坏，这种破坏被称为斜截面弯曲破坏[图11-1b)]。 图11-1 简支深梁的弯曲破坏 a)正截面弯曲破坏b)斜截面弯曲破坏c)拉杆拱受力图式 2）剪切破坏 当纵向钢筋配筋率较高时，拱式受力体系形成后，随着荷载的增加，拱腹和拱顶（梁顶受压区）的混凝土压应力亦随之增加，在梁腹出现许多大致平行于支座中心至加载点连线的斜裂缝。最后梁腹混凝土首先被压碎，这种破坏称为斜压破坏[图11-2a)]。 深梁产生斜裂缝之后，随着荷载的增加，主要的一条斜裂缝会继续斜向延伸。临近破坏时，在主要斜裂缝的外侧，突然出现一条与它大致平行的通长劈裂裂缝，随之深梁破坏。这种破坏被称为劈裂破坏[图11-2b)]。 3）局部承压破坏和锚固破坏
练习五 受弯构件 一、选择题（××不做要求） 1．计算梁的（ A ）时，应用净截面的几何参数。 A ）正应力 B ）剪应力 C ）整体稳定 D ）局部稳定 2．钢结构梁计算公式nx x x W M γσ= 中，γx （ C ）。 A ）与材料强度有关 B ）是极限弯矩与边缘屈服弯矩之比 C ）表示截面部分进人塑性 D ）与梁所受荷载有关 ××3．在充分发挥材料强度的前提下，Q235钢梁的最小高度h min （ C ）Q345钢梁的h min （其他条件均相同）。 A ）大于 B ）小于 C ）等于 D ）不确定 ××4．梁的最小高度是由（ C ）控制的。 A ）强度 B ）建筑要求 C ）刚度 D ）整体稳定 5．单向受弯梁失去整体稳定时是（ C ）失稳。 A ）弯曲 B ）扭转 C ）弯扭 D ）都有可能 6．为了提高梁的整体稳定，（ B ）是最经济有效的办法。 A ）增大截面 B ）增加支撑点，减小l 1 C ）设置横向加劲肋 D ）改变荷载作用的位置 7．当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应（ B ）。 A ）设置纵向加劲肋 B ）设置横向加劲肋 C ）减少腹板宽度 D ）增加翼缘的厚度 ××8．焊接组合梁腹板中，布置横向加劲肋对防止（ A ）引起的局部失稳最有效，布置纵向加劲肋对防止（ B ）引起的局部失稳最有效。 A ）剪应力 B ）弯曲应力 D ）复合应力 D ）局部压应力 ××9．确定梁的经济高度的原则是（ B ）。 A ）制造时间最短 B ）用钢量最省 C ）最便于施工 D ）免于变截面的麻烦
××10．当梁整体稳定系数φb＞0.6时，用φ’b代替φb主要是因为（ B ）。 A）梁的局部稳定有影响B）梁已进入弹塑性阶段 C）梁发生了弯扭变形D）梁的强度降低了 ××11．分析焊接工字形钢梁腹板局部稳定时，腹板与翼缘相接处可简化为（ D ）。 A）自由边B）简支边C）固定边D）有转动约束的支承边 ××12．梁的支承加劲肋应设置在（ C ）。 A）弯曲应力大的区段B）剪应力大的区段 C）上翼缘或下翼缘有固定荷载作用的部位D）有吊车轮压的部位 13．双轴对称工字形截面梁，经验算，其强度和刚度正好满足要求，而腹板在弯曲应力作用下有发生局部失稳的可能。在其他条件不变的情况下，宜采用下列方案中的（ A ）。 A）增加梁腹板的厚度B）降低梁腹板的高度 C）改用强度更高的材料D）设置侧向支承 14．防止梁腹板发生局部失稳，常采取加劲措施，这是为了（ D ）。 A）增加梁截面的惯性矩B）增加截面面积 C）改变构件的应力分布状态D）改变边界约束板件的宽厚比 15．工字形钢梁横截面上的剪应力分布应为下图所示的哪种图形?（ D ） 16．双轴对称工字形截面梁，截面形状如图所示，在弯矩和剪力共同作用下，关于截面中应力的说法正确的是（ D ）。 A）弯曲正应力最大的点是3点 B）剪应力最大的点是2点 C）折算应力最大的点是1点 D）折算应力最大的点是2点
吉林建筑工程学院 受弯构件实验指导书及实验报告 班级 姓名 学号 土木工程系结构实验室
二OO四年 实验一短期荷载下单筋矩形截面梁正截面强度试验 一、实验目的 通过适筋梁的试验，加深对受弯构件正截面三个工作阶段的认识，并验证正截面强度计算公式。 二、试验内容和要求 1、试件在纯弯曲段的裂缝出现和展开过程，并记下抗裂荷载P s cr(M s cr)量测试件在各级荷载下的跨中挠度值。绘制梁跨中挠度的M-f P s cr(M s cr)图。 2、测试件在纯弯曲段沿截面高度的平均应变，绘制沿梁高度的应变分布图形。 3、观察和描述试件破坏情况和特征，记下破坏荷载P s p(M s u)。验证理论公式，并对试验值和理论值进行比较。 三、试件和试验方法 1、试件 试验梁混凝土强度等级为C20，试件尺寸和配筋如图1-1所示。 2、试验设备及仪器 ①千斤顶及加荷架 ②百分表
③手持式应变仪 ④电阻应变仪 ⑤电阻应变片 ⑥读数显微镜 3、 试验方法 ①用千斤顶和反力架进行二点加载。 ②用百分表测读挠度。 ③用手持应变仪沿截面高度的平均应变。 ④电阻应变计计录受拉钢筋应变值。 仪表布置如图1-2所示 图 2 4、试验步骤 ①在未加荷前用百分表及手持应变仪读初读数，检查有无初始干缩裂缝。 ②加第一级荷载后读手持式应变仪，以量测梁未开裂时，沿截面高度的平均应变值。 ③电阻应变计记录受拉区应变，判断有无开裂。 ④估计试验梁的抗裂荷载，在梁开裂前分三级加荷，如仍未开裂，再少加些，直到裂缝出现，记下荷载值P s cr (M s cr )，每次加荷后，持荷五分钟后读百分表，以量测试件支座和跨中位移值。 ⑤试验梁出裂后至荷载之间分二次加荷，每次加荷五分钟后读百分表，至使用荷
1.单筋矩形截面 例4-1 已知矩形截面简支梁(见图4-19)，混凝土保护层厚为20mm(一类环境)，梁计算跨度l 0=5m ，梁上作用均布永久荷载(已包括梁自重)标准值g k =6kN/m ，均布可变荷载标准值q k =15kN/m 。选用混凝土强度等级C20，钢筋HRB335级。试确定该梁的截面尺寸b ×h 及配筋面积A s 。 图4-18 例题4-1图 解： （1） 设计参数 由附表2和附表6查得材料强度设计值，C20混凝土f c =9.6N/mm 2，f t =1.1N/mm 2，HRB335级钢筋f y =300N/mm 2，等效矩形图形系数α1=1.0。设该梁的箍筋选用直径为φ8的HPB300钢筋。 （2） 计算跨中截面最大弯矩设计值 22011 (1.2 1.4)(1.26 1.415)588.12588 k k M g q l KN m =+=?+??=? （3）估计截面尺寸b h ? 由跨度选择梁截面高度 450h mm =（ 1 11 l ），截面宽度 b =200mm （12.25h ）， 取简支梁截面尺寸 200450 b h m m m m ?=? （4）计算截面有效高度0h 先按单排钢筋布置，取受拉钢筋形心到受拉混凝土边缘的距离 a s = c+d v +d /2≈40mm ，取a s =40mm ，则梁有效高度 h 0=h -a s =450-40=410mm 。 （5）计算配筋 6 ,max 22 1088.125100.2730.3991.09.6200410 s s c M f bh ααα?===<=???
满足适筋梁的要求。 112)1120.2730.326s ξα=--=--?= 20 0.3262004109.6855300 c s y f A bh mm f ξ???=== 由附表16，选用3 20钢筋，A s =942mm 2。 （6）验算最小配筋率 min min 0.45 0.00165941 0.010******* 0.002 t s y f A f bh ρρρ>=== ==?>= 满足要求。 （7）验算配筋构造要求 钢筋净间距为 200282203 425m m d 20m 22 mm -?-?>>== 满足构造要求。 例4-2 某钢筋混凝土矩形截面梁，混凝土保护层厚为25mm(二a 类环境)，b =250mm ，h =500mm ，承受弯矩设计值M =160KN m ?，采用C20级混凝土，HRB400级钢筋，箍筋直径为φ8，截面配筋如图4-19所示。复核该截面是否安全。 解： （1）计算参数 由附表2和附表6查得材料强度设计值，C20级混凝土，等效矩形图形系数 1.0α=，29.6/c f N mm =，21.1/t f N mm =，HRB400级钢筋，钢筋面积21256s A mm =，2360/y f N mm =，0.518b ξ=。 （2）计算截面有效高度0h 因混凝土保护层厚度为25mm(二a 类环境)，得截面有效高度
第4章 受弯构件的计算原理 4.1 概述 受弯构件：承受横向荷载和弯矩的构件。 单向受弯构件——只在一个主平面内受弯。 双向受弯构件——在两个主平面内同时受弯。 钢结构受弯构件保证项目： （1）承载力极限状态 抗弯强度 抗剪强度 整体稳定性 受压翼缘的局部稳定性 不利用腹板屈曲后强度的构件，还要保证腹板的局部稳定性。 （2）正常使用极限状态 刚度 4.2 受弯构件的强度和刚度 4.2.1 弯曲强度 nx x W M = σ （4。2。1） 正应力分布见图： 单向受弯梁的抗弯强度： f W M nx x x ≤γ （4。2。2） 双向受弯梁的抗弯强度： f W M W M ny y y nx x x ≤+γγ （4。2。3） x γ——塑性发展系数。需计算疲劳的梁，不宜考虑塑性发展，取1.0。
4.2.2 抗剪强度 单向抗剪强度 t I S V x x y =τ （4。2。4） 双向抗剪强度 t I S V t I S V y y x x x y +=τ （4。2。5） 验算条件： v f ≤max τ （4。2。6） 4.2.3 局部压应力 f l t F z w c ≤=ψσ （4。2。7） 跨中集中荷载： y R z h h a l 52++= （4。2。8） 支座处： b h a l y z ++=5.2 （4。2。8） b ——梁端到支座边缘距离，如b 大于2.5h y ，取2.5h y 。 4.2.4 折算应力 第四强度理论：在复杂应力状态下，若某一点的折算应力达到钢材单向拉伸的屈服点，则该点进入塑性状态。 折算应力f c c z 12223βτσσσσσ≤+-+= （4。2。10） 1y I M x x =σ （4。2。11） 4.2.5 受弯构件的刚度 标准荷载下的挠度大小。 ][v v ≤ （4。2。12）
混凝土受弯构件正截面承载力影响因素分析 摘要:本文将以单筋矩形截面梁为例，并以正截面承栽力计算的基本假定为前提分析。比较规范采用的应力～应变曲线，美国E ．Hognestad 建议的应力一应变曲线以及德国Rusch 建议的模型，推导出这三种不同本构模型下的正截面承载力计算公式，然后通过分析混凝土极限压应变、混凝土强度、钢筋强度、配筋率、截面尺寸等对构件正截面承载力的影响大小，通过影响结果判断各自的影响程度,有利于在设计中采取有效的经济措施改善结构的承载力。 关键词：受弯构件；平截面；矩形截面；正截面承载力；应力应变曲线；影响因素 1、前言 结构或结构的一部分濒于失效的一种特定状态，亦即在这种状态下，结构或构件恰好达到设计所规定的某种功能要求的极限称为该功能的极限状态。按此状态进行设计的方法称极限状态设计法（分为半概率极限状态设计法和概率极限状态设计法）。现阶段采用概率极限状态设计法，它将工程结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两大类；按照各种结构的特点和使用要求，给出极限状态方程和具体的限值作为结构设计的依据。用结构的失效概率或可靠指标度量结构可靠度，在结构极限状态方程和结构可靠度之间以概率理论建立关系。这种设计方法即为基于概率的极限状态设计法，简称为概率极限状态设计法。其设计式是用荷载或荷载效应、材料性能和几何参数的标准值附以各种分项系数，再加上结构重要性系数来表达。对承载能力极限状态采用荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计,对正常使用极限状态按荷载的短期效应组合和长期效应组合进行设计。 本文混凝土受弯构件正截面承载力计算采用的是承载力极限状态设计法,结构或构件的作用效应要小于或等于结构(或构件)的抗力,从而使结构或构件能正常工作满足使用要求。 2、基本假定 钢筋混凝土构件正截面承载力的计算方法比较成熟，它采用平截面假定等几个基本假定。 （1）平截面假定 在一定的量测区段内截面的平均应变分布是线性的，符合平截面假定。由此容易计算出极限状态下至中和轴距离为y 点的混凝土应变为()c cu o c o y y y x x εεε= = 式中：c x 为受压区高度；cu ε为截面破坏时受压区边缘的混凝土应变；o ε为有应变梯度下
1 、一般构造要求 受弯构件正截面承载力计算 1 、配筋率对构件破坏特征的影响及适筋受弯构件截面受力的几个阶段 受弯构件正截面破坏特征主要由纵向受拉钢筋的配筋率ρ大小确定。配筋率是指纵受受拉钢筋的截面面积与截面的有效面积之比。 （3－1）
式中As——纵向受力钢筋的截面面积，； b——截面的宽度，mm； ——截面的有效高度， ——受拉钢筋合力作用点到截面受拉边缘的距离。 根据梁纵向钢筋配筋率的不同，钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型，不同类型梁的破坏特征不同。 (1)适筋梁 配置适量纵向受力钢筋的梁称为适筋梁。 适筋梁从开始加载到完全破坏，其应力变 化经历了三个阶段，如图3.8。 第I阶段（弹性工作阶段）：荷载很小时， 混凝土的压应力及拉应力都很小，梁截面 上各个纤维的应变也很小，其应力和应变 几乎成直线关系，混凝土应力分布图形接 近三角形，如图3.8（a）。 当弯矩增大时，混凝土的拉应力、压应力 和钢筋的拉应力也随之增大。由于混凝土 抗拉强度较低，受拉区混凝土开始表现出 明显的塑性性质，应变较应力增加快，故 应力和应变不再是直线关系，应力分布呈 曲线， 当弯距增加到开裂弯距时，受拉边缘纤维的应变达到混凝土的极限拉应变，此时， 截面处于将裂未裂的极限状态，即第I阶段末，用Ia表示，如图3.13(b)所示。这时受压区塑性变形发展不明显，其应力图形仍接近三角形。Ia阶段的应力状态是抗裂验算的依据。 第Ⅱ阶段（带裂缝工作阶段）：当弯矩继续增加时，受拉区混凝土的拉应变超过其极其拉应变，受拉区 出现裂缝，截面即进入第Ⅱ阶段。裂缝出现后，在裂缝截面处，受拉区混凝土大部分退出工作，未开裂部分混凝土虽可继续承担部分拉力，但因靠近中和轴很近，故其作用甚小，拉力几乎全部由受拉钢筋承担，在裂缝出现的瞬间，钢筋应力突然增加很大。随着弯矩的不断增加，裂缝逐渐向上扩展，中和轴逐渐上移。由于受压区应变不断增大，受压区混凝土呈现出一定的塑性特征，应力图形呈曲线形，如图3.8?所示。第Ⅱ阶段的应力状态代表了受弯构件在使用时的应力状态，故本阶段的应力状态作为裂缝宽度和变形验算的依据。 当弯矩继续增加，钢筋应力不断增大，直至达到屈服强度，这时截面所能承担的弯矩称为屈服弯矩。 它标志截面即将进入破坏阶段，即为第Ⅱ阶段极限状态，以Ⅱa表示，如图3.8(d)所示。 第Ⅲ阶段（破坏阶段）：弯矩继续增加，截面进入第Ⅲ阶段。这时受拉钢筋的应力保持屈服强度不变，钢筋的应变迅
受弯构件计算例题
1.单筋矩形截面 例4-1 已知矩形截面简支梁(见图4-19)，混凝土保护层厚为20mm(一类环境)，梁计算跨度l 0=5m ，梁上作用均布永久荷载(已包括梁自重)标准值g k =6kN/m ，均布可变荷载标准值q k =15kN/m 。选用混凝土强度等级C20，钢筋HRB335级。试确定该梁的截面尺寸b ×h 及配筋面积A s 。 图4-18 例题4-1图 解： （1） 设计参数 由附表2和附表6查得材料强度设计值，C20混凝土f c =9.6N/mm 2， f t =1.1N/mm 2，HRB335级钢筋f y =300N/mm 2，等效矩形图形系数α1=1.0。设该梁的箍筋选用直径为φ8的HPB300钢筋。 （2） 计算跨中截面最大弯矩设计值 22011(1.2 1.4)(1.26 1.415)588.12588 k k M g q l KN m =+=?+??=? （3）估计截面尺寸b h ?
由跨度选择梁截面高度 450h mm =（ 111l ），截面宽度 b =200mm （12.25h ）， 取简支梁截面尺寸 200450b h mm mm ?=? （4）计算截面有效高度0h 先按单排钢筋布置，取受拉钢筋形心到受拉混凝土边缘的距离 a s = c+d v +d /2≈40mm ，取a s =40mm ，则梁有效高度 h 0=h -a s =450- 40=410mm 。 （5）计算配筋 6 ,max 22 1088.125100.2730.3991.09.6200410s s c M f bh ααα?===<=??? 满足适筋梁的要求。 112)1120.2730.326s ξα=--=--?= 200.3262004109.6855300 c s y f A bh mm f ξ???=== 由附表16，选用320钢筋，A s =942mm 2。 （6）验算最小配筋率 min min 0.45 0.001659410.010********.002t s y f A f bh ρρρ>=====?>= 满足要求。