05b斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围
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西南交大《混凝土结构设计原理》第五章受弯构件斜截面强度计算课堂笔记主要内容斜截面受力特点及破坏形态影响斜截面受剪承载力的计算公式斜截面受剪承载力就是的方式和步骤梁内钢筋的构造要求学习要求1、了解无腹梁裂缝出现前后的应力状态2、理解梁沿斜截面剪切破坏的三种主要形态以及影响斜截面受承载力的主要因素3、熟练掌握斜截面受剪承载力的计算方法4、能正确画出抵抗弯截图5、理解纵向钢筋弯起和截断时的构造规定并在设计中运用重点难点1、梁沿斜截面剪切破坏的三种主要形态2、斜截面受承载力的计算方法(包括计算公式、适用范围和计算步骤等)3、抵抗弯矩图的画法以及纵向受力钢筋弯起和截断的构造要求其中3 既是重点也是难点一、斜截面受力特点及破坏形态受弯构件在荷载作用下,截面除产生弯矩M夕卜,常常还产生剪力V,在剪力和弯矩共同作用的剪弯区段,产生斜裂缝,如果斜截面承载力不足,可能沿斜裂缝发生斜截面受剪破坏或斜截面受弯破坏。
因此,还要保证受弯构件斜截面承载力,即斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力。
工程设计中,斜截面受剪承载力是由抗剪计算来满足的,斜截面受弯承载力则是通过构造要求来满足的。
(一)无腹筋梁斜裂缝出现前、后的应力状态1、斜裂缝开裂前的应力分析承受集中荷载P 作用的钢筋混凝土简支梁,当荷载较小时混凝土尚未开裂,钢筋混凝土梁基本上处于弹性工作阶段,故可按材料力学公式来分析其应力。
但钢筋混凝土构件是由钢筋和混凝土两种材料组成,因此应先将两种材料换算成同一种材料,通常将钢筋换算成“等效混凝土”,钢筋按重心重合、面积扩大E s/E c倍换算为等效混凝土面积,将两种材料的截面视为单一材料(混凝土)的截面,即可直接应用材料力学公式。
梁的剪弯区段截面的任一点正应力b和剪应力T可按下列公式计算:正应力 b =My o/I o剪应力t =Vs0/I 0b式中I o—换算截面的惯性矩;y o --- 所求应力点到换算截面形心轴的距离;s0--- 所求应力的一侧对换算截面形心的面积矩;b --- 梁的宽度;M--- 截面的弯矩值;V--- 截面的剪力值;在正应力和剪应力共同作用下,产生的主拉应力和主压应力,可按下式求得:主拉应力b tp =b /2+[( b /2) 2+t 2] 1/2主压应力 b tp= b /2-[( b/2) 2+t 2] 1/2主应力作用方向与梁纵轴的夹角 a =1/2arctan(-2 T / b )2、斜裂缝的形成由于混凝土抗拉强度很低,随着荷载的增加,当主应力超过混凝土复合受力下的抗拉强度时,就会出现与主拉应力轨迹线大致垂直的裂缝。
受弯构件斜截面受剪承载力计算一、有腹筋梁受剪承载力计算基本公式1.矩形、T形和Ⅰ形截面的一般受弯构件,斜截面受剪承载力计算公式为:VVc0.7ftbh01.25fyvAvh0(5-6)式中ft一混凝土抗拉强度设计值;b一构件的截面宽度,T形和Ⅰ形截面取腹板宽度;h0一截面的有效高度;fyv一箍筋的抗拉强度设计值;Av一配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积,AvnAv1;n一在同一截面内箍筋的肢数;Av1一单肢箍筋的截面面积;一箍筋的间距。
2.集中荷载作用下的独立梁(包括作用多种荷载,且其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况),斜截面受剪承载力按下式计算:VVcA1.75ftbh0fyvvh01.0(5-7)式中一剪跨比,可取a/h0,a为计算截面至支座截面或节点边缘的距离,计算截面取集中荷载作用点处的截面。
当小于1.5时,取1.5;当大于3.0时,取3.0。
独立梁是指不与楼板整浇的梁。
构件中箍筋的数量可以用箍筋配箍率v表示:vAvb(5-8)3.当梁内还配置弯起钢筋时,公式(5-4)中Vb0.8fyAbin式中(5-9)fy一纵筋抗拉强度设计值;Ab一同一弯起平面内弯起钢筋的截面面积;一斜截面上弯起钢筋的切线与构件纵向轴线的夹角,一般取45o,当梁较高时,可取60。
剪压破坏时,与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋的拉应力一般都能达到屈服强度,但是拉应力可能不均匀。
为此,在弯起钢筋中考虑了应力不均匀系数,取为0.8。
另外,虽然纵筋的销栓作用对斜截面受剪承载力有一定的影响,但其在抵抗受剪破坏中所起的作用较小,所以斜截面受剪承载力计算中没有考虑纵筋的作用。
二、混凝土的受剪承载力可以抵抗斜截面的破坏,可不进行斜截面承载力计算,仅需按构造要求配置箍筋的条件oV0.7ftbh0或(5-10)V1.75ftbh01.0(5-11)三、计算公式的适用范围(上限和下限)l.截面限制条件当配箍特征值过大时,箍筋的抗拉强度不能发挥,梁的斜截面破坏将由剪压破坏转为斜压破坏,此时,梁沿斜截面的抗剪能力主要由混凝土的截面尺寸及混凝土的强度等级决定,而与配筋率无关。
分别写出建筑工程与桥梁工程中的斜截面承载力计算公式。
在建筑工程和桥梁工程中,斜截面承载力的计算可是相当重要的哟!这就好比我们做饭时掌握食材和调料的比例,要是弄错了,这“菜”可就不好吃啦。
先来说说建筑工程中的斜截面承载力计算公式。
对于受弯构件,斜截面受剪承载力由混凝土和箍筋共同承担。
其计算公式为:$V\leqV_{cs}+V_{sb}$ ,其中 $V_{cs}$ 是混凝土和箍筋共同抗剪承载力,$V_{sb}$ 是弯起钢筋抗剪承载力。
$V_{cs}=0.7f_{t}bh_{0}+1.25f_{yv}\frac{A_{sv}}{s}h_{0}$ ,这里面,$f_{t}$ 是混凝土轴心抗拉强度设计值,$b$ 是截面宽度,$h_{0}$ 是截面有效高度,$f_{yv}$ 是箍筋抗拉强度设计值,$A_{sv}$ 是配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积,$s$ 是沿构件长度方向的箍筋间距。
就拿我曾经参与的一个住宅项目来说吧。
那是一个多层的住宅楼,在计算某一梁的斜截面承载力时,我们就得严格按照这个公式来。
当时,我和同事们拿着尺子在现场仔细测量截面的宽度和高度,一丝一毫都不敢马虎。
回到办公室,对着一堆数据,反复核算。
就怕一个不小心,算错了,那可会影响整个建筑的安全性呐!再看看桥梁工程中的斜截面承载力计算公式。
对于矩形、T 形和工字形截面的受弯构件,其斜截面抗剪承载力的计算公式为:$V_{d}\leq V_{c}+V_{s}$ ,其中 $V_{d}$ 是考虑承载能力极限状态下的剪力组合设计值,$V_{c}$ 是混凝土提供的抗剪能力,$V_{s}$ 是箍筋和弯起钢筋提供的抗剪能力。
$V_{c}=0.45\times 10^{-3}\beta_{c}f_{cu,k}b_{h_{0}}$ ,这里的$\beta_{c}$ 是有关混凝土强度影响的系数,$f_{cu,k}$ 是混凝土立方体抗压强度标准值。
记得有一次在参与一座小型桥梁的建设时,为了算出准确的斜截面承载力,我们在施工现场顶着烈日,对桥梁的各个关键部位进行测量和记录。
●斜截面受剪承载力计算●截面复核已知:截面设计剪力V、混凝土强度等级( f c)、钢筋级别(F y、f yv)、b*h、a s(h0)、配箍量A sv(n\A svl)、s、弯起钢筋截面积A sb、弯起角度a s等。
求Vu。
第一步:检查截面限制条件,如不满足,应修改原设计。
当h w/b≤4时,属一般梁,应有V≤0.25 f c bh0当h w/b≥6时,属薄腹梁,应有V≤0.2 f c bh0当4<h w/b<6时,V按直线内插。
第二步:当V>0.07f c bh0时,检查是否满足条件ρsv=A sv/bs≥ρsv,min=0.02f c/f yv,如不满足,应修改原设计。
第三步,以上检查都通过后,把各已知量代入Vu=0.07f c bh0+1.5h0A sv f yv/s+0.8f y a s bsinαs或Vu=0.2f c bh0/(λ+1.5)+1.25h0A sv f y v/s+0.8f y a s bsinαs求出Vu.。
当有V≤Vu时,该计算位置受剪承载力满足;否则应修改原设计。
●截面设计已知:截面设计剪力V、混凝土强度等级( f c)、钢筋级别(F y、f yv)、b*h、a s(h0)等。
求配箍量A sv(n\A svl)、s、弯起钢筋截面积A sb、弯起角度a s等。
第一步:检查截面限制条件,如不满足,应修改原设计。
第二步:计算并构造条件V≤0.07f c bh0(或V≤0.2f c bh0/(λ+1.5),如满足,说明不需按计算配置箍筋,只需按构造要求配置箍筋;如不满足,则需按以下步骤经计算配置腹筋。
第三步:根据(不低于)构造要求配置箍筋(确定箍筋直径,肢数和间距),然后按Vcs=0.07 f c bh0+1.5h0A sv f yv/s或Vcs=0.2f c bh0/(λ+1.5)+1.25h0A sv f y v/s计算混凝土和箍筋共同的受剪承载力Vcs。
偏心受压构件斜截面受剪承载力计算
一、偏心受压构件斜截面受剪承载力设计值
式中:1、偏心受压构件计算截面的剪跨比;
①对各类结构的框架柱,
②当框架结构中柱的反弯点在层高范围内时,,(为柱的净高)
③时,;时,
④为计算截面上与剪力设计值对应的弯矩设计值;
⑤承受均布荷载时
⑥承受集中荷载时(包括作用由多种荷载且集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总
剪力的75%以上的情况),取当时,取当时,取
2、与剪力设计值相应的轴向压力设计值;当时,取。
二、符合下列公式要求时,可不进行斜截面受剪承载力计算,仅需根据构造要求配置箍筋;。
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就像我们出门得知道路线,做饭得清楚食材用量一样,搞建筑也得把这个公式弄明白。
我记得有一次,跟着一个施工队去现场考察。
那是一个阳光灿烂的日子,工地里机器轰鸣,工人们忙忙碌碌。
我们走到一处正在浇筑混凝土的地方,工程师拿着图纸,一脸严肃地和施工负责人讨论着什么。
我凑过去一听,原来他们在说斜截面受剪的问题。
工程师指着图纸上的一个部位说:“这个地方的斜截面受剪承载力可不能马虎,得严格按照公式来计算。
”施工负责人皱着眉头:“这公式太复杂了,我怕算错啊。
”工程师笑了笑:“别怕,咱们一步步来。
”这时候我才意识到,这个斜截面受剪承载力计算公式可不是摆在书本上的一堆符号,而是实实在在关系到建筑质量和安全的关键。
咱们先来聊聊这个公式到底是啥。
斜截面受剪承载力计算公式就像是一个精准的“天平”,它要平衡好多因素。
比如说混凝土的抗压强度、箍筋的抗拉强度、截面的尺寸,还有就是剪力的大小等等。
这可不是简单地把几个数字往里面一塞就行,每一个参数都有它的讲究。
就拿混凝土的抗压强度来说吧,它就像是建筑材料的“内功”,内功深厚,抵抗剪力的能力就强。
可别小看这抗压强度,它的数值可不是随便定的,得通过严格的实验和检测才能确定。
再说说箍筋。
箍筋就像是给建筑结构穿上的“铠甲”,它的抗拉强度直接影响着斜截面的受剪能力。
箍筋布置得合理、强度够高,就能在关键时刻发挥大作用,保护结构不被剪力破坏。
还有截面的尺寸,这就好比是一个容器的大小。
尺寸越大,能承受的剪力相对也就越大。
但也不是说越大就越好,还得考虑成本、空间等实际问题。
在实际应用这个公式的时候,那可得小心谨慎。
一个数字算错,可能就会带来大麻烦。
我曾经见过一个案例,就是因为计算时粗心大意,少考虑了一个因素,结果导致建筑在使用过程中出现了裂缝,这可把大家吓得不轻。