深受弯构件计算规定计算规定
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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)]。
χ)β)α)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。
深受弯构件二桩桩基承台计算一、设计依据《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)①《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010)②《建筑桩基技术规范》 (JGJ 94-2008)③二、示意图三、计算信息承台类型: 二桩承台计算类型: 验算截面尺寸构件编号: CT-11. 几何参数矩形柱宽 bc=400mm 矩形柱高 hc=400mm圆桩直径 d=400mm承台根部高度 H=700mmx方向桩中心距 A=1400mm承台边缘至边桩中心距 C=400mm2. 材料信息柱混凝土强度等级: C30 ft_c=1.43N/mm2, fc_c=14.3N/mm2承台混凝土强度等级: C30 ft_b=1.43N/mm2, fc_b=14.3N/mm2桩混凝土强度等级: C80 ft_p=2.22N/mm2, fc_p=35.9N/mm2 承台钢筋级别: HRB400 fy=360N/mm2承台箍筋级别: HRB400 fyv=360N/mm2水平分布筋钢筋级别: HRB400 fyh=360N/mm23. 计算信息结构重要性系数: γo=1.0纵筋合力点至近边距离: as=70mm4. 作用在承台顶部荷载基本组合值F=1000.000kNMx=0.000kN*mMy=0.000kN*mVx=0.000kNVy=0.000kN5. 配筋信息水平分布筋直径:12mm,间距:sv=100mm箍筋直径:12mm,间距:sh=100mm受拉筋最小配筋率:ρmin= 0.20%箍筋最小配筋率:ρsvmin= 0.20%水平分布筋最小配筋率:ρshmin= 0.20%箍筋面积:Asv=226mm2水平分布筋面积:Ash=226mm2四、计算参数1. 承台总长 Bx=C+A+C=0.400+1.400+0.400=2.200m2. 承台总宽 By=C+C=0.400+0.400=0.800m3. 承台根部截面有效高度 ho=H-as=0.700-0.070=0.630m4. 圆桩换算截面宽度 bp=0.8*d=0.8*0.400=0.320m五、内力计算1. 各桩编号及定位座标如上图所示:1号桩 (x1=-A/2=-0.700m, y1=0m)2号桩 (x2= A/2=0.700m, y2=0m)2. 各桩净反力设计值, 计算公式:Ni=F/n+My*xi/∑xi2+Vx*H*xi/∑xi2【8.5.3-2】①N1=1000.000/2+0.000*(-0.700)/((-0.700)2*2)+0.000*0.700*(-0.700)/((-0.700)2*2)=500.000kNN2=1000.000/2+0.000*0.700/(0.7002*2)+0.000*0.700*0.700/(0.7002*2)=500.000kN六、承台斜截面受剪计算1. 得到承台底面处的最大剪力值V=γo*max(|N1|, |N2|)=500.000kN2. 计算梁截面有效高度和腹板高度ho=H-as=700-70=630mmhw=ho=630mm3. 确定跨高比lo =min(1.15*(A-ls),A)=1400mmlo/H=1400/700=2.000V=γo*max(|N1|, |N2|)=500.000kNb=2C=800mm当hw/b=630/800=0.787≤4 时V≤(1/60)*(10+lo/H)*(βc*fc*b*ho)/γo混规(G.0.3-1)②=(1/60)*(10+2.000)*(1.0*14.3*800*630)/1.0=1441.440kN 截面符合条件。
一、基本资料:承台类型:二桩承台桩型号:灌注桩1、设计依据规范:《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2002《混凝土结构设计规范》 GB 50010-20022、几何参数:圆桩直径d=600mm 519.6mm600mm桩列间距Sa = 3*D = 1800mm 1200mm 1200mm 方柱尺寸:高度hc=500mm 宽度hc=500mm120.0mm 平均埋深: hm = 1.8m 3、竖向荷载Fk=2500KN 竖向荷载F=3177KN 绕y轴弯距Myk=0KN*m 绕y轴弯距My=0KN*m x向剪力Vxk=0KN x向剪力Vx=0KN4、作用在承台底的弯距0KN*m 0KN*m 5、材料信息:30fc=14.3N/mm 2ft= 1.43N/mm 2335235fy=300N/mm 2fy=210N/mm 2覆土容重γs=20KN/mm3Gk=129.6KN6、承台最小配筋率:Pmin=0.15%7、Ra=1450KN 二.承台计算:1、基桩反力标准值:1314.8KN <Ra=1450KN1314.8KN < 1.2Ra=1740KN2、基桩净反力设计值:1588.5KN 3、Fl≤2[β0x*(bc+a0y)+β0y*(hc+a0x)]*βhp*ft*h00.390m 1.20m1588.5KN1.080m0.361.500.972681.0KN >Fl=1588.5KN4、承台受剪验算:Fl ≤ βhs*β*ft*b0*h00.3901.2m 1588.5KN 0.361.291080mm 0.927722210.26KN >Fl=1588.5KNCT2日期:2013-4-10绕y轴弯距Myk=Myk+H*Vxk=荷载:(作用在承台顶部)标准组合:基本组合:换算边长c=0.866d=承台边缘至桩中心距离Sc=Sb=箍筋强度等级:HPB 柱下独立承台承台编号:绕y轴弯距My=My+H*Vx=混凝土强度等级:C 钢筋强度等级:HRB 承台根部厚度H=承台端部厚度h=根据《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2002 (8.5.3)根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002) (8.5.17)自柱边到最近桩边的水平距离:a0 =Nk=(Fk+Gk)/2=根据《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2002 (8.5.3)最不利一侧冲切面计算长度:bm =承台有效高度:h0 = H-as =冲跨比:λ0=a0/h0 = 冲切系数:β0 = 0.84/(λ0+0.2) =受冲切承载力截面高度影响系数:βhp=0.9+(2000-H)/12000=OKOKNmax=F/2+My/(Sa/2)=承台受柱冲切验算:Nk=(Fk+Gk)/2+Myk/(Sa/2)=作用于最不利冲切面以外冲切力设计值:Fl=受剪承载力截面高度影响系数:b hs =(800/H'0)1/4=OK根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002) (8.5.18)自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离:a0=计算截面处承台宽度:be = 2*Sb = β0*bm*βhp*ft*h0=OK斜截面上最大剪力设计值:Vl = 计算截面的剪跨比:λ= a0/h0 =剪切系数:β = 1.75/(λ+1.0) =βhs*β*ft*be*h0=计算受剪承载力截面高度影响系数b hs 时H'0=单桩承载力特征值:纵筋合力点至近边距离as=5、承台受弯计算:1033KN*m 计算跨度lo=1472.46mm 计算宽度b=1200mmlo/H= 1.22705<2承台有效高度Ho=1080.0mm 相对受压区高度:x=216mm αd=0.8+0.04*lo/H=0.849082Z=αd(ho-0.5x) =825.307704mm配筋计算:4170mm 2配筋率:0.29%>0.15%6、承台受压验算:31770.251.82.68112950.1877KN >Fl=混凝土局部受压面积:Al = Bc*Hc =Mmax =Nmax(Sa/2-hc/2)=按深受弯构件计算As=M/fy*z=混凝土局部受压计算面积:Ab = 混凝土受压时强度提高系数:βl = sq.(Ab/Al) =1.35βc*βl*fc*Al=混凝土强度影响线:βc=计算公式:《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)Fl ≤ 1.35βc*βl*fc*Aln局部荷载设计值:Fl = Fc =。
梁截面:b=800mm h=1000mm1400mmfy=360fc=14.3α1=1β1=0.8Es=2fcu.k=20.1N/mm*mmγo=1as=0.1*h=100mmM=525KN*M αcv=0.7n=4Asv1=79mm 2fyv=360N/mm*mm (砼4.2.3)Asv=n*Asv=316mm2s=100mm ft=1.43N/mm*mm二、计算:βc=10.8569792.64mm²X1=1738.318mmX2=61.68227mm εcu=0.00330.75862069682.7586mm180mm 693.36mm 2103.284489mm 20.262910561743.9999883mm1960.125479mm 20.245015685840mm 1736.111111mm 20.217013889V=2700KN1956240N=1956.24KN钢筋混凝土深受弯构件一、基本资料:N/mm*mm (砼6.2.6)M≤fy*As*Z 梁计算跨度: lo=类型(一):当ho/b不大于4时,1、正截面受弯承载力计算:内力臂Z=ad*(ho-0.5*X)=类型(一):当lo≥h时,(砼4.2.5)N/mm*mm(砼6.2.6)(砼4.1.(砼6.3.1)②当X≥0.2ho时ξb=β1/(1+fy/Es/εcu)=①当X<0.2ho时,X=0.2ho=内力臂计算:αd=0.8+0.04*lo/h=令:A=α1*fc*b*ad=则:X=(A*ho±√(A²*ho²-2*A*M))/A X≤ξb*ho=内力臂Z=ad*(ho-0.5*X)=%≥ρmin=0.200% 满足要求属适筋情况,受压区满足要求。
As=M/(fy*z)*γo=配筋率:ρ=As/(b*h)=类型(一):当ho/b不小于6时,2、受剪承载力计算:As=M/(fy*z)*γo=%≥ρmin=0.200% 满足要求类型(二):当lo<h时,内力臂Z=0.6*lo=配筋率:ρ=As/(b*h)=As=M/(fy*z)*γo=配筋率:ρ=As/(b*h)=V≤(10+lo/h)*βc*fc*b*ho/60=Z=ad*(ho-0.5*X)α1*fc*b*X=fy*As(砼6.2.10-2)M=fy*As*Z=fy*As*ad*(ho-0.5*X)=α1*fc*b*X*ad*(ho-0.5*X)%≥ρmin=0.200% 满足要求1441440N=1441.44KN1023.84KN720.72KNV=Vc+Vs=1744.56KN3、箍筋计算(估算):箍筋所抵抗的剪力为:Vs=fyv*Asv*h0/s=混凝土所抵抗的剪力为:V c=0.7*ft*b*h0=V≤(7+lo/h)*βc*fc*b*ho/60=需注意需修改计算结果分类1分类2需要结果2980KN*M 525KN*MV=ql=6750KN V=P=1500KN2、梁上为集中荷载时砼4.1.3)2<lo/h<5, 属于一般深受弯构件。
受弯构件计算技术手册受弯构件计算主要遵循《钢结构设计规范》GB50017-2003 第5章轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算第5.2节拉弯构件和压弯构件及第4章受弯构件的计算内容进行计算。
软件内受弯构件指仅受弯矩作用,无轴力作用状态下,构件的验算。
一:受弯构件强度的计算根据《钢结构设计规范》5.2拉弯构件和压弯构件规定,5.2.1弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件,其强度应按下列规定计算:参数说明:为构件所受轴力;为构件净截面面积;为构件所受绕X轴弯矩作用;为构件所受绕Y轴弯矩作用;为与X轴截面模量相应的截面塑性发展系数;为与Y轴截面模量相应的截面塑性发展系数;为与X轴相关的净截面模量;为与Y轴相关的净截面模量;为钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值。
其中,、、均需用户根据构件实际受力情况给出具体的数值。
为构件净截面面积,软件计算过程中直接利用截面所计算出的截面实际面积(受弯构件无轴力作用状态下,此项最终比值为0)。
、为净截面模量,因软件计算过程中直接取截面计算过程中的毛截面模量数值,所以此处引入抵抗矩系数,用于调整净截面模量与毛截面模量的比值,用户可根据实际情况自行计算,并将所得数值输入。
参数计算过程可参见截面计算用户手册:《钢板截面计算用户手册》、《等边角钢截面计算用户手册》、《不等边角钢截面计算用户手册》、《工字钢截面计算用户手册》、《槽钢截面计算用户手册》、《圆钢管截面计算用户手册》、《热轧H型钢截面计算用户手册》、《T型钢截面计算用户手册》、《方钢管截面计算用户手册》、《矩形钢管截面计算用户手册》、《卷边薄壁C型钢截面计算用户手册》、《卷边薄壁Z型钢截面计算用户手册》、《焊接H型钢截面计算用户手册》、《箱型截面计算用户手册》、《增强H型截面计算用户手册》、《增强箱型截面计算用户手册》、《T形与圆管组合截面计算用户手册》、《单腹板两圆管抗弯组合截面计算用户手册》、《双腹板两圆管抗弯组合截面计算用户手册》、《闭口双C形组合截面计算用户手册》、《开口双C形组合截面计算用户手册》、《开口双槽钢组合截面计算用户手册》、《闭口双槽钢组合截面计算用户手册》、《等边双角钢组合截面计算用户手册》、《短肢相连不等边双角钢组合截面计算用户手册》、《长肢相连不等边双角钢组合截面计算用户手册》、《十字等边双角钢组合截面计算用户手册》、《十字等边四角钢组合截面计算用户手册》、《实腹角钢H型钢组合截面计算用户手册》、《实腹双槽钢组合截面计算用户手册》、《实腹双H型钢组合截面计算用户手册》、《实腹TH型钢组合截面计算用户手册》、《实腹槽钢H型钢组合截面计算用户手册》、《十字柱型钢组合截面计算用户手册》、《双槽钢双肢柱组合截面计算用户手册》、《双H型钢双肢柱组合截面计算用户手册》、《双肢角钢H型钢组合截面计算用户手册》、《双肢槽钢H型钢柱组合截面计算用户手册》、《四肢角钢柱组合截面计算用户手册》、《三肢圆管柱组合截面计算用户手册》、《四肢圆管柱组合截面计算用户手册》,上述截面种类中,用户可根据需要选择相符合的截面对应手册查看。
◆深受弯构件的构造要求▲深梁的截面宽度或腹板厚度b不应小于140mm。
当l0/h≥1.0时,h/b不宜大于25;当l0/h<1.0时,l0/b不宜大于25。
深梁的混凝土强度等级不应低于C20。
当深梁下部支承在钢筋混凝土柱上时,宜将柱伸至深梁顶(图5-31)。
深梁顶应与楼板等水平构件可靠连接。
图5-31 下部支承伸入深梁高度范围的构造▲钢筋混凝土深梁的纵向受拉钢筋宜采用较小直径,并应按下列规定布置:※简支深梁和连续深梁的下部纵向钢筋应均匀布置在梁下边缘以上0.2h的范围内(图5-32及图5-33)。
图5-32 简支深梁的钢筋配置图5-33 连续深梁的钢筋配置※连续深梁中间支座部位的上部纵向受拉钢筋应按图5-34a、b、c规定的高度范围和配筋比例均匀布置在相应高度范围内。
对于l0/h≤1.0的连续深梁,在中间支座底面以上0.2l0到0.6l0高度范围内的纵向受拉钢筋配筋率尚不得小于0.5%。
水平分布钢筋可用作支座部位的上部纵向受拉钢筋。
不足部分应由附加水平钢筋补足。
附加水平钢筋应自支座向跨中延伸不小于0.4l0后截断(图5-33)。
图5-34 不同跨高比时连续深梁中间支座上部纵轴受拉钢筋在不同高度范围内的分配比例▲深梁的下部纵向受拉钢筋全部伸入支座,不得在跨中弯起或截断。
在简支深梁支座及连续深梁端的简支支座处,纵向受拉钢筋应沿水平方向弯折锚固(图5-40),其锚固长度应按受拉筋锚长度l a乘系数1.1采用;当不能满足上述锚固长度要求时,应采取在钢筋上加焊锚固钢板或将钢筋末端焊成环形等有效的锚固措施。
连续深梁的下部纵向受拉钢筋应全部伸过中间支座的中心线,其自支座边缘算起的锚固长度不应小于受拉钢筋锚固长度l a。
▲深梁应配置双排钢筋网,水平和竖向分布钢筋的直径均不应小于8mm,网格间距不应大于200mm:※当深梁端部竖向边缘处设有柱时,水平分布钢筋应锚入柱内,其锚固长度不宜小于受拉钢筋锚固长度l a;当深梁端部竖向边缘无柱时,水平分布筋在竖向边缘处应做成封闭式,或按图5-32的规定进行锚固。
深受弯构件水平分布钢筋面积计算项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、构件编号: L-1二、设计依据《混凝土结构设计规范》 GB50010-2010三、计算信息1. 几何参数梁宽: b=600mm梁高: h=2000mm梁的计算跨度: lo=3600mm2. 材料信息混凝土等级: C30 fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2水平分布钢筋种类: HRB335 fyh=300N/mm2水平分布钢筋间距: Sv=100mm竖向分布钢筋种类: HRB335 fyv=300N/mm2竖向分布钢筋间距: Sh=150mm水平分布钢筋最小配筋率: ρsh,min=0.200%(自动计算)竖向分布钢筋最小配筋率: ρsv,min=0.200%(自动计算)纵筋合力点至近边距离: as=0.1h=0.1*2000=200mm3. 荷载信息V=500.000kN4. 配筋信息Asv=500mm25. 设计参数结构重要性系数: γo=1.1四、计算过程1. 判断深受弯构件类型lo/h=3600/2000=1.800≤2.5, 属于深梁。
2. 计算梁截面有效高度和腹板高度ho=h-as=2000-200=1800mmhw=ho=1800mm3. 确定跨高比lo/h=3600/2000=1.800<2.0, 取lo/h=2.000。
4. 确定受剪面是否符合条件当hw/b=1800/600=3.000≤4 时V≤(1/60)*(10+lo/h)*(βc*fc*b*ho)/γo 混规(G.0.3-1)=(1/60)*(10+2.000)*(1.0*14.3*600*1800)/1.1=2808.000kN 截面符合条件。
5. 确定是否需按构造配筋[0.7*(8-lo/h)*ft*b*ho/(3*1000)+1.25*(lo/h-2)*fyv*Asv*ho/(3*Sh*1000)]/γo=[0.7*(8-2.000)*1.43*600*1800/(3*1000)+1.25*(2.000-2)*300*500*1800/(3*150*1000)]/1.1 =1965.600≥V=500.000kN不需进行配筋计算,仅需按构造要求配箍。
桥梁深受弯构件探讨摘要:探讨桥梁深受弯构件与一般梁在内力计算中的差异,并指出深受弯构件在内力计算时要注意的问题,同时总结了深受弯构件强度验算相对两个规范之间的差异,应用于桥梁中深受弯构件的设计。
关键词:深受弯构件,短梁,深梁,弯矩,剪力,配筋在大跨连续梁桥以及斜拉桥设计中,在中墩横梁、桥塔下横梁位置,横梁截面高度比较高,如果支座间距比较小,就会有其长细比(亦称跨高比)—计算跨度与截面高度之比比较小的情况,当简支梁,连续梁时,称为“短梁”;当简支梁,连续梁时,称为“深梁”(原桥梁规范)。
水工部门和建筑部门将“短梁”和“深梁”统称为深受弯构件。
本文将重点讨论桥梁设计中深受弯构件的计算过程及相应计算结果的比较。
短梁、深梁、常规梁的内力计算比较简支深受弯构件与常规梁的内力计算方法一致,本条将讨论短梁、深梁、常规梁为连续梁情况下的内力计算。
通过试验分析确定的具有不同跨高比的均质弹性简支梁( 开裂前)在承受均布荷载W时, 其跨中水平弯曲盈利的分布情况可以看出: 深梁的正截面应变分布不再符合平截面假定, 而且跨高比越小, 这种现象就越明显。
这是由于深梁的尺寸比例与普通钢筋混凝土浅梁不同,故其性能与其说属于一维构件, 不如说是二维构件, 且为双向受力。
因此, 受弯前为平面的截面, 受弯后不再保持平面, 应力分布也不能再看作是线性的。
而在普通梁中被略去不及的剪切变形, 现在深梁中要比纯弯矩所产生的变形大的多。
因此受压区的应力分布, 即使还在弹性阶段, 已经属于非线性性质; 在极限荷载阶段, 混凝土中的压应力分布不像普通梁那样成抛物形曲线分布, 应力值也不相同。
此外, 这种梁开裂厚将引起内力重新分布, 从而使梁的破坏特征和承载力也与普通钢筋混凝土梁不同, 随着跨高比的减小, 这些差异会更加明显。
为了验证这一结论,采用有限单元计算方法,通过实体单元与梁单元两种模型,计算梁截面内力的差异。
(验证所采用的软件为MIDAS)(1)、长细比时的内力情况(短梁)图一短梁构件立面、断面示意图由上图知:加载方式按总重240000kN,其中实体单元按上表面的面荷载加载q=2500 kN/m2;梁单元按均布荷载q=10000kN/m计。
概念:深梁deep beam一般指梁的跨度与高度之比L/h≤2的简支梁和L/h≤2.5的连续梁,且适用于本身直接承受竖向荷载为主的深梁(剪力墙结构的连系梁虽然尺寸接近深梁,但其支座条件不同,梁的剪切变形较大,故不在本条之列)。
深梁因其高度与跨度接近,受力性能与一般梁有较大差异,在荷载作用下,梁的正截面应变不符合平截面假定。
为避免深梁出平面失稳,规范对梁截面高宽比(h/b)或跨宽比(L0/h)作了限制(截面宽度不小于140mm,当Lo/h≥1时,h/b不宜大于25,当Lo/h<1时,Lo/b不宜大于25),并要求简支深梁在顶部、连续深梁在顶部和底部尽可能与其它水平刚度较大的构件(如楼盖)相连接。
简支深梁的内力计算与浅梁相同。
但连续深梁的弯矩及剪力与一般连续梁不同,其跨中正弯矩比一般连续梁偏大,支座负弯矩则偏小,且随跨高比及跨数的不同而变化。
工程设计中,对连续深梁内力按弹性力学方法计算,暂不考虑塑性内力重分布。
试验表明,简支深梁在斜裂缝出现后,梁内即发生明显的内力重分布,形成以纵向受拉钢筋为拉杆、斜裂缝上部混凝土为拱肋的拉杆拱受力体系。
深梁的受剪承载力主要取决于截面尺寸、混凝土强度等级和剪跨比,其次为支承长度,分布钢筋,尤其竖向分布筋作用较小。
深梁支座的支承面和集中荷载的加荷点都是高应力区,易发生局压破坏,应进行局压承载力计算。
深梁是较复杂的构件,应遵守规范有关要求。
1、深受弯构件分类钢筋混凝土受弯构件根据其跨度与高度之比(简称跨高比)的不同,可以分为如下三种类型:浅深:短梁:深梁:(简支梁)(连续梁)式中,h为梁截面高度;L0为梁的计算跨度,可取Lc和1.15Ln两者中较小值,Lc为支座中心线之间的距离,Ln为梁的净跨。
浅梁在实际工程中量大面广,可称为一般受弯构件。
短梁和深梁又称为深受弯构件。
深受弯构件在建筑工程中的应用已日渐广泛。
2、承载力计算钢筋混凝土深受弯构件的正截面受弯承载力应按下列公式计算:(4-54)(4-55)(4-56)当时,取内力臂。
附录G 深受弯构件G.0.1简支钢筋混凝土单跨深梁可采用由一般方法计算的内力进行截面设计;钢筋混凝土多跨连续深梁应采用由二维弹性分析求得的内力进行截面设计。
G.0.2钢筋混凝土深受弯构件的正截面受弯承载力应符合下列规定:M≤fAz(G.0.2-1)sy z=α(h-0.5x)(G.0.2-2)0dα=0.80+0.04l/h(G.0.3-3)0d 当l<h 时,取内力臂z=0.6l。
00式中:x——截面受压区高度,按本规范公式第 6.2 节计算;当x<0.2h时,取x=00.2h;0——截面有效高度:h/h≤2 时,跨中截面al,其中h h为截面高度;当h-a=s 000s取0.1h,支座截面a取0.2h;当l/h>2 时,a按受拉区纵向钢筋截面重心至受拉边s s 0缘的实际距离取用。
G.0.3钢筋混凝土深受弯构件的受剪截面应符合下列条件:当h/b 不大于 4 时w(G.0.3-1)当h/b 不小于 6 时w)G.0.3-2(当h/b 大于 4 且小于 6 时,按线性内插法取用。
w式中:V——剪力设计值;——计算跨度,当l 小于h 时,取2h;l 00b——矩形截面的宽度以及T形、I形截面的腹板厚度;——截面高度、截面有效高度;h、h0——截面的腹板高度:对矩形截面,取有效高度h;对T形截面,取有效高度h0w减去翼缘高度;对I形和箱型截面,取腹板净高;——混凝土强度影响系数,按本规范第 6.5 节的规定取用。
βc G.0.4矩形、T形和I形截面的深受弯构件,在均布荷载作用下,当配有竖向分布钢筋和水平分布钢筋时,其斜截面的受剪承载力应符合下列规定:(G.0.4-1)对集中荷载作用下的深受弯构件(包括作用有多种荷载,且其中集中荷载对支座截面所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况),其斜截面的受剪承载力应符合下列规定:(G.0.4-2)式中:λ——计算剪跨比:当l/h 不大于 2.0 时,取λ=0.25;当l/h 大于 2 且小于 5 00时,取λ=a/h,其中,a 为集中荷载到深受弯构件支座的水平距离;λ的上限值为0(0.92l/h-1.58),下限值为(0.42l/h-0.58);00l/h——跨高比,当l/h 小于 2 时,取 2.0。
附录G 深受弯构件
G.0.1简支钢筋混凝土单跨深梁可采用由一般方法计算的内力进行截面设计;钢筋混凝土多跨连续深梁应采用由二维弹性分析求得的内力进行截面设计。
G.0.2钢筋混凝土深受弯构件的正截面受弯承载力应符合下列规定:
M≤f y A s z(G.0.2-1)
z=αd(h0-0.5x)(G.0.2-2)
αd=0.80+0.04l0/h(G.0.3-3)
当l0<h 时,取内力臂z=0.6l0。
式中:x——截面受压区高度,按本规范公式第 6.2 节计算;当x<0.2h0时,取x=0.2h0;
h0——截面有效高度:h0=h-a s,其中h 为截面高度;当l0/h≤2 时,跨中截面a s 取0.1h,支座截面a s 取0.2h;当l0/h>2 时,a s 按受拉区纵向钢筋截面重心至受拉边缘的实际距离取用。
G.0.3钢筋混凝土深受弯构件的受剪截面应符合下列条件:
当h w/b 不大于4 时
(G.0.3-1)
当h w/b 不小于6 时
(G.0.3-2)
当h w/b 大于4 且小于6 时,按线性内插法取用。
式中:V——剪力设计值;
l0——计算跨度,当l0小于h 时,取2h;
b——矩形截面的宽度以及T形、I形截面的腹板厚度;
h、h0——截面高度、截面有效高度;
h w——截面的腹板高度:对矩形截面,取有效高度h0;对T形截面,取有效高度减去翼缘高度;对I形和箱型截面,取腹板净高;
βc——混凝土强度影响系数,按本规范第6.5 节的规定取用。
G.0.4矩形、T形和I形截面的深受弯构件,在均布荷载作用下,当配有竖向分布钢筋和水平分布钢筋时,其斜截面的受剪承载力应符合下列规定:
(G.0.4-1)
对集中荷载作用下的深受弯构件(包括作用有多种荷载,且其中集中荷载对支座截面所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况),其斜截面的受剪承载力应符合下列规定:
(G.0.4-2)
式中:λ——计算剪跨比:当l0/h 不大于2.0 时,取λ=0.25;当l0/h 大于2 且小于5 时,取λ=a/h0,其中,a 为集中荷载到深受弯构件支座的水平距离;λ 的上限值为(0.92l0/h-1.58),下限值为(0.42l0/h-0.58);
l0/h——跨高比,当l0/h 小于2 时,取2.0。
G.0.5一般要求不出现斜裂缝的钢筋混凝土深梁,应符合下列条件:
V k≤0.5f tk bh0(G.0.5)
式中:V k——按荷载效应的标准组合计算的剪力值。
此时可不进行斜截面受剪承载力计算,但应按本规范第G.0.10 条、第G.0.12 条的规定配置分布钢筋。
G.0.6钢筋混凝土深梁在承受支座反力的作用部位以及集中荷载作用部位,应按本规范第6.8 节的规定进行局部受压承载力计算。
G.0.7深梁的截面宽度不应小于140mm。
当l0/h≥1 时,h/b 不宜大于25;当l0/h<1 时,l0/b 不宜大于25。
深梁的混凝土强度等级不应低于C20。
当深梁支承在钢筋混凝土柱上时,宜将柱伸至深梁顶。
深梁顶部应与楼板等水平构件可靠连接。
G.0.8钢筋混凝土深梁的纵向受拉钢筋宜采用较小的直径,且宜接下列规定布置:
1单跨深梁和连续深梁的下部纵向钢筋宜均匀布置在梁下边缘以上0.2h 的范围内(图G.0.8-1 及图G.0.8-2)。
2连续深梁中间支座截面的纵向受拉钢筋宜按图G.0.8-3 规定的高度范围和配筋比例均匀布置在相应高度范围内。
对于l0/h 小于1 的连续深梁,在中间支座底面以上0.2l0 到0.6l0 高度范围内的纵向受拉钢筋配筋率尚不宜小于0.5%。
水平分布钢筋可用作支座部位的上部纵向受拉钢筋,不足部分可由附加水平钢筋补足,附加水平钢筋自支座向跨中延伸的长度不宜小于0.4l0(图G.0.8-2)。
图G.0.8-1单跨深梁的钢筋配置
1—下部纵向受拉钢筋及弯折锚固;2—水平及竖向分布钢筋;3—拉筋;4—拉筋加密区
图G.0.8-2连续深梁的钢筋配置
1—下部纵向受拉钢筋;2—水平分布钢筋;3—竖向分布钢筋;4—拉筋;5—拉筋加密区;6—支座截面上
部的附件水平钢筋
图G.0.8-3连续深梁中间支座截面纵向受拉钢筋在不同高度范围内的分配比例
G.0.9深梁的下部纵向受拉钢筋应全部伸入支座,不应在跨中弯起或截断。
在简支单跨深梁支座及连续深梁梁端的简支支座处,纵向受拉
钢筋应沿水平方向弯折锚固(图G.0.8-1),其锚固长度应按本规范第8.3.1 条规定的受拉钢筋锚固长度l a 乘以系数 1.1 采用;当不能满足上述锚固长度要求时,应采取在钢筋上加焊锚固钢板或将钢筋末端焊成封闭式等有效的锚固措施。
连续深梁的下部纵向受拉钢筋应全部伸过中间支座的中心线,其自支座边缘算起的锚固长度不应小于l a。
G.0.10深梁应配置双排钢筋网,水平和竖向分布钢筋的直径均不应小于8mm,其间距不应大于200mm。
当沿深梁端部竖向边缘设柱时,水平分布钢筋应锚入柱内。
在深梁上、下边缘处,竖向分布钢筋宜做成封闭式。
在深梁双排钢筋之间应设置拉筋,拉筋沿纵横两个方向的间距均不宜大于600mm,在支座区高度为0.4h,宽度为从支座伸出0.4h 的范围内(图G.0.8-1 和图G.0.8-2 中的虚线部分),尚应适当增加拉筋的数量。
G.0.11当深梁全跨沿下边缘作用有均布荷载时,应沿梁全跨均匀布置附加竖向吊筋,吊筋间距不宜大于200mm。
当有集中荷载作用于深梁下部3/4 高度范围内时,该集中荷载应全部由附加吊筋承受,吊筋应采用竖向吊筋或斜向吊筋。
竖向吊筋的水平分布长度s 应按下列公式确定(图G.0.11a);
当h1不大于h b/2 时
s=b b+h b(G.0.11-1)
当h1大于h b/2 时
s=b b+2h1(G.0.11-2)
式中:b b——传递集中荷载构件的截面宽度;
h b——传递集中荷载构件的截面高度;
h1——从深梁下边缘到传递集中荷载构件底边的高度。
竖向吊筋应沿梁两侧布置,并从梁底伸到梁顶,在梁顶和梁底应做成封闭式。
附加吊筋总截面面积A sv 应按本规范第9.2 节进行计算,但吊筋的设计强度f yv 应乘以承载力计算附加系数0.8。
图G.0.11深梁承受集中荷载作用时的附加吊筋
注:图中尺寸单位mm
G.0.12深梁的纵向受拉钢筋配筋率ρ(A s/(bh))、水平分布钢筋配筋率ρsh(A sh/(bs v),s v 为水平分布钢筋的间距)和竖向分布钢筋配筋率ρsv(A sv/(bs h),s h 为竖向分布钢筋的间距)不宜小于表G.0.12 规定的数值。
表G.0.12深梁中钢筋的最小配筋百分率(%)
注:当集中荷载作用于连续深梁上部1/4 高度范围内且l0/h 大于1.5 时,竖向分布钢筋最小配筋百分率应增加0.05。
G.0.13除深梁以外的深受弯构件,其纵向受力钢筋、箍筋及纵向构造钢筋的构造规定与一般梁相同,但其截面下部二分之一高度范围内和中间支座截面上部二分之一高度范围内布置的纵向构造钢筋宜较一般梁适当加强。