受力性能及破坏形态 PPT课件

腹剪斜裂缝是由剪弯区段截面 下边缘的垂直裂缝发展而成，下宽 上细，随着荷载的增加向集中荷载 作用点延伸。
弯剪斜裂缝
max
6 My 2 bh
max
3Q 2bh
3、无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态
（1）斜拉破坏 A:当剪跨比较大(λ>3)时 B:此破坏系由梁中主拉应力所致，斜裂缝一出现梁 即破坏，破坏呈明显脆性，类似于正截面承载力中的少 筋破坏。 C: 其特点是当垂直裂缝一出现，就迅速向受压区斜 向伸展，斜截面承载力随之丧失。
tg 2
2

1、无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态
2Байду номын сангаас
1
3 在这些曲线上 任意一点处的 切线的方向就 是在该点处的 主应力的方向， 这种曲线叫做 主应力轨迹线 （简称主应力 迹线）。
1、无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态
（ 1 ）在中和轴附近， 正应力小，剪应力大， 主拉应力方向大致为 450。 （ 2 ）在剪弯区段截面 的下边缘，主拉应力 还是接近水平方向的。
有腹筋梁中 斜裂缝出现 后，形成桁 架—拱受力 模型。
受拉腹杆－箍筋
拉杆－纵筋 压杆－裂缝间的混凝土
2、有腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态
有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要有三种：斜压 破坏、剪压破坏和斜拉破坏。 剪跨比和箍筋的配置数量是斜截面破坏形态有的重 要影响因素。 对有腹筋梁来说，只要截面尺寸合适，箍筋数量适 当，剪压破坏是斜截面受剪破坏中最常见的一种破坏形 式。
（1）工程设计中，斜截面受剪承载力是由计算来满足的。
（2）斜截面受弯承载力则是通过对纵向钢筋和箍筋的构造要 求来满足的。
主应力、正应力及剪应力
主应力、正应力及剪应力

式中：M 1、M 2——分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件两端截面按结构分析确定的对同一主轴的 组合弯矩设计值，绝对值较大端为M 2，绝对值较小端为 M 1，当构件按单曲率弯曲时，M 1/M 2取正 值，否则取负值。 注：已考虑侧移影响是指已考虑 P－Δ 效应。
《规范》考虑构件挠曲二阶效应的弯矩计算
h Ne f bh ( h ) c 0 2 As max min bh, f ( h a ) y 0 s
fy s s fy
Ne a1 fcbh02 (1 0.5 ) As fy( h0 as )
as
a1 fc bh02
Hale Waihona Puke / h0 1 1 2as b 2as
As
a1 fcbh0 b fyAs N
fy
min bh
As
a1 fcbh0 fyAs N
fy
min bh
截面设计
小偏心受压构件
As和A’s均未知，求As和A’s
初始偏心距ei

初始偏心距 ei = e0+ ea
（对两类偏心受压构件均应考虑）
偏压构件的二阶效应
ei y
y f × sin
N
N ei
px
le
f
le
N ( ei+ f )
x ei
N
◆ 由于侧向挠曲变形，轴向力将产生附加弯矩， 称之为二阶效应。 ◆ 对柱中截面，轴力N 的偏心距为 （ei+f），即跨中截面的弯矩为 M =N (ei+f ) ◆ 对于长细比较大的构件，二阶效应引起附加弯 矩不能忽略。 ◆ 在截面和ei相同的情况下，长细比l0/h不同， 侧向挠度f 的大小不同，影响程度会有很大差 别，将产生不同的破坏类型。

梁的剪力与弯矩
1
梁的剪力
解析剪力对梁的影响和剪切应力。
2
梁的弯曲
讨论梁的弯曲行为和弯曲应力。
3
横截面性能
探索截面形状对梁的强度和刚度的影响。
梁的挠度
1 挠度与刚度
2 梁的支撑条件
3 挠度计算
研究梁的弯曲变形和挠度。
解释梁的不同支撑条件对 挠度的影响。
介绍计算梁挠度的工程方 法。
杆件的稳定性
1
稳定性概念
材料力学课件PPT
材料力学课件PPT是一个全面的教学工具，涵盖了力学基础、应力与变形、杆 件的轴向受力、梁的剪力与弯矩、梁的挠度、杆件的稳定性以及结构稳定裂 解和破坏形态。
力学基础
1
牛顿力学原理
解释物体运动和力的相互作用。
2
力的向量和标量
了解力量的方向和大小。
3
运动和加速度
讨论物体的运动和加速度。
应力与变形
应力
探讨物体所受力的影响。
塑性变形
讲解材料在超出弹性范围时的塑性行为。
弹性变形
解析材料的弹性性质和应变量。
断裂
探索材料的破裂过程和强度。
杆件的轴向受力
拉力
描述由拉力引起的变形和破坏。
压力
研究由压力引起的压缩变形和破坏。
剪力
解释由剪切力引起的变形和破坏。
扭矩
探讨由扭转力引起的变形和破坏。
介绍杆件的稳定性和失稳行为。
2
纯压杆件
研究纯压杆件的稳定性和临界长度。
பைடு நூலகம்
3
压弯杆件
探讨压弯杆件的稳定性和稳定方程。
结构稳定裂解和破坏形态
稳定性裂解
解释结构在突然失去稳定性时的裂解过程。

(限制最大配筋率或最小截面尺寸)
混 凝土结构设计原 理
X六章 _____
3.钢筋混凝土纯扭构件破坏形态 根据配置钢筋数量的不同，受扭构件的破坏形态可分为:
少筋破坏 适筋破坏 部分超筋破坏（？） 完全超筋破坏
混 凝土结构设计原
X六章 _____
(1)少筋破坏
当配筋数量过少时,一旦开裂，钢筋就会被时拉断, 导致构件立即破坏，破坏为脆性破坏，构件破坏时|没有
混 凝土结构设计原 理
(4)完全超筋破坏
X六章 _____
当箍筋和纵筋配置都过多时，在钢筋屈服前混凝土 就先被压碎了，为脆性破坏，破坏时没有明显预兆，与受 弯构件超筋破坏类似。
完全超筋是指纵筋和箍筋都没有屈服。 超筋破坏时钢筋没有被充分利用，是一种浪费，破坏 时的延性也比较差，设计中应避免。
请解释：什么叫配筋数量过多？如何避免?
断 明显预兆，与受弯构件少筋破坏类似。
请解释：什么叫配筋数量过少？如之一过少时
(限制最小配筋率和最大箍筋间距)
混 凝土结构设计原
X六章 _____
(2)适筋破坏 当箍筋和纵筋数量配置适当时,
在受压区混凝土被压碎前，与临界 斜裂面相交的钢筋都能达到屈服， 这种破坏属于延性破坏，破坏时有 明显预兆，与适筋梁的情况类似。
设计中应当使受扭构件设计成 适筋构件。
钢筋屈服形成空间扭曲破坏面
混 凝土结构设计原
X六章 _____
（3）部分超筋破坏
部分超筋是指纵筋或箍筋中的一种配 置过多而没有屈服:另一种配置适中 而屈服:破坏前有一定预兆，这种破 坏具有一定的延性,但延性不如适筋 破坏好。
形成空间扭曲破坏面，工程设计中也可采用。

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柱的吊装验算
柱在其自重作用 下为受弯构件，其计 算简图和弯矩图如图 所示，一般取上柱柱 底、牛腿根部和下柱 跨中三个控制截面。
柱的吊装方式及计算简图
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经验公式作为抗裂控制条件来确定牛腿的截面尺寸：
Fvs
10.5FFbvss
ftkbh0 0.5 a
h0
式中Fvk、Fhk——分别为作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖
向力和水平拉力值；
β——裂缝控制系数；
a——竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离
b——牛腿宽度； h0——牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。
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牛腿设计
牛腿尺寸及配筋
为了防止牛腿顶面加载垫板下混凝土的局部受压破坏，垫板下的局
部压应力应满足
c
Fvk A
0.75fc
式中：A为局部受压面积；fc为混凝土轴心抗压强度设计值。
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6
牛腿设计
（3）纵向受力钢筋计算与构造 计算简图：试验研究表明，牛腿在竖向力和水平拉力作用下，其受 力特征可以用由牛腿顶部水平纵向受力钢筋为拉杆和牛腿内的斜向 受压混凝土为压杆组成的三角桁架模型来描述。
在厂房结构钢筋混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊车梁 和连系梁等构件的部位，设置从柱侧面伸出的短悬臂，称为。
牛腿按承受的竖向力作用点至牛腿根部柱边缘水平距离的不同 分为两类：
a h 0 ，按悬臂梁进行设计； a h 0 短牛腿 ，是一个变截面短悬臂深梁。
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1
牛腿设计
（1）牛腿的受力特点及破坏形态
牛腿的计算简图
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2019年8月28
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三、影响粘结强度的因素
1．混凝土强度
粘结强度与混凝土抗拉强度大约成正比关系
2．构件中钢筋的位置
混凝土浇筑后有下沉及泌水现象。处于水平位置的钢筋，其下的混 凝土由于水分、气泡的逸出及混凝土的下沉，并不与钢筋紧密接触，削 弱了二者之间的粘结作用，比竖向位置的钢筋的粘结强度要低。
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2.混凝土在长期荷载作用下的变形—徐变
1 )徐变：混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形。 2 )徐变曲线
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3)影响徐变的因素：
（1）混凝土长期荷载作用下的应力
应力≤0.5R0a时，线性徐变； 0.5R0a≤≤0.8R0a，时，非线性徐变 >0.8R0a，非稳定徐变。
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3. 抗拉强度 1)测试方法:采用圆柱体或立方体的劈裂 试件来测定.(如下图）
劈裂试验
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2)采用劈裂试验测抗拉强度的原因
采用两端预埋钢筋的混凝土棱柱体测试轴心抗拉 强度时（如下图），保持试件轴心受拉是很重要的， 也是不容易完全做到的。混凝土内部结构不均匀，钢 筋的预埋和试件的安装都难以对中，而偏心又对抗拉 强度测试有很大的干扰。
性越差。延性是材料承受变形的能力）
3. —应变速率。
4.
应变速率小，峰值应力R0a降低，0增大。
5. —测试技术和实验条件
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3）混凝土的弹性模量，变形模量 （如图）
2019年8月28
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原点弹性模量：Eh 切线模量： Eh

弹性工作阶段 在外荷载达到倾覆破坏荷载的
20%-30%，水平裂缝1出现，在此 之前为弹性阶段。 带裂缝工作阶段
随着荷载的增加，梁尾出现裂 缝2，出现阶梯型斜裂缝3时的荷载 约为破坏荷载的80% 破坏阶段 （1）挑梁的倾覆破坏。 （2）1、2延伸，挑梁下砌体受压面 积减小，压应力不断增大，挑梁前 下砌体局压破坏裂缝4。 （3）挑梁抗弯不足裂缝5及抗剪不足 裂缝6
33挑梁抗弯不足裂缝挑梁抗弯不足裂缝55及抗剪不足裂缝及抗剪不足裂缝662挑梁的三种破坏形态挑梁的三种破坏形态?1裂缝3的继续发展表明挑梁倾覆力矩大于抗倾覆力矩挑梁围绕倾覆点o发生倾覆破坏
第二节 挑梁设计
一端嵌入墙内，一端挑出墙外用以支撑雨篷、悬挑外廊、 阳台、挑檐以及悬挑楼梯等的钢筋混凝土梁。
一、挑梁的受力性能与破坏形态
Al 挑 梁 下 砌 体 局 部 受 压 面积 ，Al 1.2bhb; b 挑 梁 的 截 面 宽 度; hb 挑 梁 的 截 面 高 度 。
8
1.25
1.5
9
四、钢筋混凝土梁的承载力计算
挑梁的最大弯矩设计值在x0处： Mmax=M0v
最大剪力在墙边。 Vmax=V0
受弯和受剪计算与一般钢筋混凝土梁相同。
10 10
五、挑梁的构造要求
挑梁设计应符合现行国家标准《混凝土结构 设计规范》GB50010的有关规定外，并应满足下 列要求： 1） 纵向受力钢筋至少应有1/2的钢筋面积伸入梁尾 端，且不少于2φ12。其余钢筋伸入支座的长度不 应小于2ι1/3； 2）挑梁埋入砌体长度ι1与挑出长度ι之比宜大于1.2； 当挑梁上无砌体时，ι1与ι之比宜大于2。
（3）梁上部裂缝5、斜裂缝6不断发展，混凝土 挑梁在倾覆点附近发生正截面受弯破坏或斜截面 受剪破坏。

CHAPTER
剪力墙抗震性能评估方法
基于位移的抗震性能评估
通过测量剪力墙在地震作用下的位移响应，分析其刚度、阻尼比 等参数，评估其抗震性能。
基于能量的抗震性能评估
通过分析地震输入能量与剪力墙耗能能力的关系，评估其抗震性能。 该方法考虑了结构的非线性行为和能量耗散机制。
基于性能的抗震性能评估
根据预先设定的性能目标，如层间位移角限值、构件损伤程度等， 对剪力墙的抗震性能进行评估。
新型抗震技术在剪力墙中应用前景
隔震技术
消能减震技术
通过设置隔震支座或隔震沟等隔震措施，减 小地震作用对剪力墙的影响，提高其抗震性 能。
通过在剪力墙中设置消能器或阻尼器等耗能 元件，耗散地震输入的能量，减轻地震对结 构的破坏。
结构振动控制技术
智能化抗震设计
利用主动控制、半主动控制或混合控制等技 术，对剪力墙的振动进行实时监测和控制， 提高其抗震性能。
联肢墙
剪力墙上开有一列或多列洞口，且洞口尺寸相对较大，此时 剪力墙的受力相当于通过洞口之间的连梁连在一起的一系列 墙肢，故称连肢墙。
框支剪力墙
当底层需要大空间时，采用框架结构支撑上部剪力墙，就形 成框支剪力墙。
剪力墙设计要求及规范
抗震设计
刚度要求
稳定性要求
应遵循“强剪弱弯、强 墙弱梁”的原则，保证 剪力墙的承载力和延性。
剪力墙应具有足够的刚 度，以减小地震作用下 的层间位移和顶点位移。
应保证剪力墙的整体稳 定性，避免出现失稳现
象。
构造要求
应满足现行国家规范 《建筑抗震设计规范》
等相关规定。
02 剪力墙构造与施工方法
CHAPTER
剪力墙构造组成及原理
剪力墙基本构造

试验表明，在其它参数不变的情况下，梁高扩大 4倍，受剪承载力可下降25%---30%
（2）截面形状的影响
T形梁的翼缘大小：适当增加翼缘宽度，可提高 受剪承载力25%，但翼缘过大，增大作用趋于平 缓； 梁宽增厚：可提高受剪承载力。

பைடு நூலகம்
（三）、纵筋配筋率ρ

纵筋的受剪产生的销栓力能限制斜裂缝的 扩展，从而加大剪压区的高度。

故纵筋的配筋率ρ越大，梁的受剪承载力提 高。

在我国规范中的抗剪计算公式中并未考虑 这一影响。
（四）、配箍率和箍筋强度

定义：
nAsv1 sv bs

sv ------配箍率；
n----同一截面内箍筋的肢 数；

三种破坏形态的荷载挠 （P-f）曲线示意图
三、 影响斜截面受剪承载力的主要因素 （一）、 剪跨比 （二）、 混凝土强度 （三）、纵筋配筋率ρ （四）、配箍率和箍筋强度 （五）、斜截面上的骨料咬合力 （六）、截面尺寸和形状
（一）、剪跨比
（二）、 混凝土强度

随混凝土强度提高，梁抗剪性能增大。二 者呈线性关系。 斜压破坏梁(λ<1)受混凝土强度影响最大， 斜拉最小，剪压则居二者之间。


Asv1 ----单肢箍筋的截面 面积；
b---截面宽度；
图 梁的受剪承载力与 配箍特征系数的关系 二者大致呈线性关系

s-----箍筋间距；

sv f yv
----配箍特征系数
（五）、斜截面上的骨料咬合力

斜裂缝处的骨料咬合力对无腹筋梁的斜截 面受剪承载力影响较大。
（六）、截面尺寸和形状 （1）截面尺寸的影响

请解释：什么叫配筋数量过少？如何避免？
注意：当纵筋和箍筋都少或其 中之一过少时
（限制最小配筋率和最大箍筋间距）
混凝土结构设计原理
第六章
（2）适筋破坏 当箍筋和纵筋数量配置适当时，
在受压区混凝土被压碎前，与临界 斜裂面相交的钢筋都能达到屈服， 这种破坏属于延性破坏，破坏时有 明显预兆，与适筋梁的情况类似。
设计中应当使受扭构件设计成 适筋构件。
钢筋屈服形成空间扭曲破坏面
混凝土结构设计原理
第六章
（3）部分超筋破坏
部分超筋是指纵筋或箍筋中的一种配 置过多而没有屈服;另一种配置适中 而屈服；破坏前有一定预兆，这种破 坏具有一定的延性，但延性不如适筋 破坏好。
形成空间扭曲破坏面，工程设计中也可采用。
混凝土结构设计原理
（4）完全超筋破坏
第六章
当箍筋和纵筋配置都过多时，在钢筋屈服前混凝土 就先被压碎了，为脆性破坏，破坏时没有明显预兆，与受 弯构件超筋破坏类似。
完全超筋是指纵筋和箍筋都没有屈服。 超筋破坏时钢筋没有被充分利用，是一种浪费，破坏 时的延性也比较差，设计中应避免。
请解释：什么叫配筋数量过多？如何避免？
（限制最大配筋率或最小截面尺寸）
混凝土结构设计原理
第六章
3.钢筋混凝土纯扭构件破坏形态 根据配置钢筋数量的不同，受扭构件的破坏形态可分为：
少筋破坏 适筋破坏 部分超筋破坏（ ？） 完全超筋破坏
少时，一旦开裂，钢筋就会被拉断，
导致构件立即破坏，破坏为脆性破坏，构件破坏时没有 明显预兆，与受弯构件少筋破坏类似。