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第4章受弯构件正截面承载力的计算
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教学提示:本章应抓住“实验—基本假定—应力图形—基本公式—适用条件”主线进行教学。以适筋梁正截面试验为基础,引导学生分析受弯构件破坏现象和破坏机理,阐明基本假定;以基本假定为准则,绘出应力图形,突出问题的主要特性并使其简化;以应力图形为框架,推导基本公式和适用条件,并注重构造要求。
教学要求:要求学生熟练掌握适筋受弯构件正截面3个受力阶段,包括截面上应力与应变的分布、破坏形态、纵向受拉钢筋配筋率对破坏形态的影响、3个工作阶段在混凝土结构设计中的应用等。掌握受弯构件正截面承载力计算的基本假定及其在受弯承载力计算中的应用。熟练掌握单筋矩形、双筋矩形与T形截面受弯构件正截面受弯承载力的计算方法,配置纵向受拉钢筋的主要构造要求。
本章内容
● 梁板构造
● 试验研究分析
● 受弯构件正截面承载力计算的原则
● 单筋矩形截面正截面承载力计算
● 双筋矩形截面正截面承载力计算
● T形截面正截面承载力计算
● 影响受弯构件正截面承载力的因素分析
● 深受弯构件正截面承载力计算与构造要求
● 思考题
● 习题
收弯构件是指截面上同时承受弯矩(M)和剪力(V)为主,而轴力(N)可以忽略不计的构件,它是土木工程中数量最多,使用较为广泛的一类构件。工程结构中的梁和板就是典型的受弯构件。它们存在着受弯破坏和受剪破坏两种可能性。其中由弯矩引起的破坏往往发生在弯矩最大处且与梁板轴线垂直的正截面上,所以称之为正截面受弯破坏。本章主要介绍受弯构件正截面的受力特点和破坏形态、承载力计算方法以及相应的构造措施。关于受弯构件的受剪承载力计算将在第5章予以介绍。
梁板构造
截面形状及尺寸
1. 截面形状
工程结构中的梁和板的区别在于:梁的截面高度一般大于自身的宽度,而板的截面高度则远小于自身的宽度。
梁的截面形状常见的有矩形、T形、工字形、箱形、倒L形等;板的截面形状常见有矩形、槽形及空心形等,。
2. 截面尺寸
受弯构件的截面尺寸的确定,既要满足承载能力的要求,也要满足正常使用的要求,同时还要满足施工方便的要求。也就是说,梁、板的截面高度h与荷载的大小、梁的计算跨度(l0)有关。一般根据刚度条件由设计经验确定。工程结构中梁的截面高度可参照表4-1选用。同时,考虑便于施工和利于模板的定型化,构件截面尺寸宜统一规格,可按下述要求采用:
梁板构造
受弯构件常用截面形状
梁板构造
构件种类
简支
两端连续
悬臂
整体肋形梁
主梁
次梁
独立梁
说明:l0为梁的计算跨度;当l0>;悬臂梁的高度指其根部的高度。
梁板构造
矩形截面梁的高宽比h/~;T形截面梁的h/~。矩形截面的宽度或T形截面的梁肋宽b一般取为100mm、120mm、150mm (180mm)、200mm (220mm)、250mm、300mm、350mm…,300mm以上每级级差为50mm。括号中的数值仅用于木模板。
矩形截面梁和T形梁高度一般为250mm、300mm、350mm…750mm、800mm、900mm…,800mm以下每级级差为50mm,800mm以上每级级差为100mm。
板的宽度一般比较大,设计计算时可取单位宽度(b=1000mm)进行计算。其厚度应满足(如已满足则可不进行变形验算):①单跨简支板的最小厚度不小于l0/35;②多跨连续板的最小厚度不小于l0/40;③悬臂板的最小厚度(指的是悬臂板的根部厚度)不小于l0/12。同时,应满足表4-2的规定。
梁板构造
板的类别
厚度/mm
单向板
屋面板
板跨度<1500mm
50
板跨度≥1500mm
60
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
密肋板
肋间距≤700mm
40
肋间距>700mm
50
悬臂板
板的悬臂长度≤500mm
60
板的悬臂长度>500mm
80
无梁楼板
150
说明:悬臂板的厚度指悬臂根部的厚度;板厚度以10mm为模数。
梁板构造
钢筋布置
1. 梁的钢筋布置要求
梁的纵向受力钢筋,宜采用HRB400或RRB400(Ⅲ级钢筋)、HRB335(Ⅱ级钢筋),常用直径为12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm和25mm。根数不得小于2根。设计中若需要两种不同直径的钢筋,钢筋直径相差至少2mm,以便于在施工中能用肉眼识别,但相差也不宜超过6mm。
为了便于混凝土的浇筑,保证钢筋能