《鋼筋混凝土受彎構(gòu)》課件

鋼筋混凝土受彎構(gòu)件探討鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的關(guān)鍵特征,包括材料性能、受力分析和設(shè)計(jì)原則。通過深入了解這些基礎(chǔ)知識,為工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。課程導(dǎo)言課程概述本課程將全面系統(tǒng)地講解鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的基本工作機(jī)理、破壞模式、承載能力計(jì)算以及配筋設(shè)計(jì)。教學(xué)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生將掌握鋼筋混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)的基本原理和方法。教學(xué)內(nèi)容課程涵蓋受彎構(gòu)件的基本概念、分析方法、設(shè)計(jì)計(jì)算、構(gòu)造要求等各個(gè)方面。課程意義掌握受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)對于建筑、橋梁、抗震等領(lǐng)域的應(yīng)用都具有重要意義。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的工作機(jī)理截面分區(qū)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的截面可以劃分為受壓區(qū)和受拉區(qū)。受壓區(qū)中混凝土承擔(dān)壓力,受拉區(qū)中鋼筋承擔(dān)拉力。兩者共同作用形成受彎構(gòu)件的承載能力。內(nèi)力分布受彎作用下,截面上方為壓應(yīng)力區(qū),下方為拉應(yīng)力區(qū)。壓應(yīng)力區(qū)中混凝土受壓,下方鋼筋受拉。內(nèi)應(yīng)力分布形成彎矩的承載能力。變形特點(diǎn)受彎作用下,構(gòu)件會發(fā)生撓曲變形。上部壓縮,下部拉伸。適當(dāng)?shù)匿摻钆渲每煽刂谱冃?提高整體剛度。受彎構(gòu)件的破壞模式1屈服破壞當(dāng)受彎構(gòu)件的受拉鋼筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí),會出現(xiàn)屈服破壞模式。這種破壞模式一般較為穩(wěn)定,可提前預(yù)知并作出措施。2壓潰破壞當(dāng)受彎構(gòu)件的受壓混凝土先達(dá)到極限應(yīng)變時(shí),會出現(xiàn)壓潰破壞模式。這種破壞模式具有突然性,應(yīng)避免出現(xiàn)。3剪力破壞當(dāng)受彎構(gòu)件的剪應(yīng)力超過其承載能力時(shí),會出現(xiàn)剪力破壞模式。這種破壞模式也具有突然性,需要重點(diǎn)關(guān)注。4傾覆破壞當(dāng)受彎構(gòu)件整體失穩(wěn)時(shí),會出現(xiàn)傾覆破壞模式。這種破壞模式往往發(fā)生在高細(xì)長比構(gòu)件上。受彎構(gòu)件的承載能力計(jì)算極限彎矩(kN·m)極限剪力(kN)上表展示了常見受彎構(gòu)件類型的承載能力數(shù)據(jù)。根據(jù)截面形狀和尺寸不同，其可承受的彎矩和剪力也會有所差異。設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際構(gòu)件情況進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。受彎構(gòu)件配筋的基本原理1平衡配筋達(dá)到鋼筋和混凝土同時(shí)到達(dá)極限狀態(tài)2超配筋混凝土提前到達(dá)極限狀態(tài)而鋼筋未達(dá)極限3欠配筋鋼筋先達(dá)極限狀態(tài)而混凝土未到極限受彎構(gòu)件配筋的基本原理是根據(jù)材料的不同性能特點(diǎn)，尋求達(dá)到鋼筋和混凝土同時(shí)到達(dá)極限狀態(tài)的平衡配筋。在配筋過程中要注意控制不同形式的受彎構(gòu)件超配筋和欠配筋的情況，確保構(gòu)件具備足夠的承載能力和延性。T型和L型截面受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)截面形式T型和L型截面常用于梁柱交接處,能提高受力性能。需要特別注意截面尺寸和配筋。受力分析T型和L型截面的應(yīng)力分布與矩形截面有所不同,需要考慮翼緣和腹板的協(xié)同作用。配筋設(shè)計(jì)不同部位的筋配置要求不同,需要滿足受壓翼緣和受拉腹板的需求。合理設(shè)計(jì)能提高整體承載能力。受彎構(gòu)件偏心受壓的分析偏心作用當(dāng)受彎構(gòu)件承受偏心壓力時(shí),會產(chǎn)生彎矩和軸力的組合作用,需要考慮這種復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。應(yīng)力分布偏心受壓時(shí),構(gòu)件截面上會出現(xiàn)不均勻的應(yīng)力分布,需要仔細(xì)分析。破壞模式偏心受壓可能會導(dǎo)致材料擠壓破壞或鋼筋拉斷等不同的破壞模式。承載能力分析必須結(jié)合軸力和彎矩的耦合作用,采用相應(yīng)的承載能力公式進(jìn)行計(jì)算。受彎構(gòu)件抗剪驗(yàn)算剪力驗(yàn)算根據(jù)荷載分析確定構(gòu)件內(nèi)力，計(jì)算最大剪應(yīng)力并與材料強(qiáng)度對比，確保安全裕度?？紤]剪跨比、配筋率等影響因素。斜裂縫驗(yàn)算評估斜拉裂縫出現(xiàn)的可能性，并計(jì)算所需的剪力和彎矩鋼筋。確保構(gòu)件有足夠的剪力承載能力。鋼筋錨固驗(yàn)算鋼筋在構(gòu)件支座和中間的錨固長度，確保鋼筋能可靠地傳遞剪力和彎矩?？紤]正應(yīng)力和負(fù)應(yīng)力區(qū)的差異。通過以上三項(xiàng)驗(yàn)算，可確保受彎構(gòu)件在承載荷載時(shí)能可靠地傳遞剪力,從而確保整個(gè)構(gòu)件的安全性。鋼筋混凝土梁的構(gòu)造詳圖鋼筋混凝土梁的構(gòu)造細(xì)部設(shè)計(jì)非常重要,包括主筋布置、箍筋安排、支座處理、梁底加強(qiáng)筋等。合理的構(gòu)造細(xì)部設(shè)計(jì)可以保證梁的承載力、剛度、耐久性和可靠性。同時(shí)還應(yīng)考慮施工工藝的可操作性。鋼筋構(gòu)造的主要目的是為了提高梁的抗剪能力、抗裂能力和抗振性能,并能有效地傳遞荷載。鋼筋混凝土柱的構(gòu)造詳圖鋼筋混凝土柱的構(gòu)造設(shè)計(jì)非常重要,它決定了柱子的承載能力和抗震性能。主要包括柱內(nèi)主筋的布置、箍筋的數(shù)量和間距、箍筋的掛鉤形式等細(xì)節(jié)。科學(xué)的構(gòu)造設(shè)計(jì)可以確保柱子在受荷時(shí)能夠發(fā)揮應(yīng)有的性能。同時(shí)還需要注意柱底部和柱頂部的連接細(xì)節(jié),確保與梁或基礎(chǔ)的平順轉(zhuǎn)接,傳遞各種內(nèi)力。此外,柱的長度、截面形狀和尺寸也會影響構(gòu)造的選擇,需要根據(jù)實(shí)際情況靈活處理。構(gòu)造細(xì)部設(shè)計(jì)要求材料與加工選用優(yōu)質(zhì)的鋼筋和混凝土材料,確保施工質(zhì)量。采用先進(jìn)的預(yù)制及現(xiàn)場澆筑工藝,保證各構(gòu)造細(xì)部完整準(zhǔn)確。保護(hù)措施采取有效的防腐、防火、防震等措施,確保構(gòu)件長期穩(wěn)定可靠。合理設(shè)置構(gòu)造縫,避免不均勻變形導(dǎo)致的裂縫。構(gòu)造要求按規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行受彎構(gòu)件的受力、配筋、搭接等細(xì)部規(guī)定。合理布置箍筋和縱筋,確保整體受力性能滿足設(shè)計(jì)需求。質(zhì)量控制嚴(yán)格的施工工藝控制和質(zhì)量檢驗(yàn),確保各項(xiàng)構(gòu)造細(xì)部達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)裂縫、剝落等病害。中實(shí)矩形截面梁的受彎設(shè)計(jì)1確定截面根據(jù)荷載和跨度確定梁截面尺寸2計(jì)算受彎承載力根據(jù)截面尺寸和材料強(qiáng)度計(jì)算受彎承載力3合理配筋根據(jù)受彎承載力確定主筋和箍筋中實(shí)矩形截面梁是最常見的受彎構(gòu)件之一。其設(shè)計(jì)過程包括確定合理的截面尺寸、計(jì)算其受彎承載能力,并根據(jù)受彎承載力合理配置主筋和箍筋。通過這些步驟可以確保梁能夠承擔(dān)作用于其上的彎矩和剪力,滿足使用要求。雙向受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)雙向受彎受彎構(gòu)件需承受兩個(gè)正交方向的彎矩作用,設(shè)計(jì)時(shí)需考慮兩個(gè)主要受力方向。雙向配筋在兩個(gè)主要受力方向上均需設(shè)置縱向和箍筋,構(gòu)成相互正交的筋網(wǎng)。承載能力驗(yàn)算需分別計(jì)算兩個(gè)主要方向上的彎矩承載能力,并保證同時(shí)滿足兩個(gè)方向的要求。預(yù)應(yīng)力梁的設(shè)計(jì)原理1預(yù)應(yīng)力作用預(yù)應(yīng)力通過在混凝土內(nèi)部布置鋼筋并施加預(yù)拉力,在受力過程中抵消部分受拉應(yīng)力。2設(shè)計(jì)目標(biāo)預(yù)應(yīng)力梁的設(shè)計(jì)目標(biāo)是限制混凝土的工作應(yīng)力,提高其抗裂性和承載能力。3截面選擇通常采用"T"形或"雙T"形截面,以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力效果并降低自重。4計(jì)算流程根據(jù)荷載條件確定預(yù)應(yīng)力力值,并進(jìn)行應(yīng)力校核和極限狀態(tài)驗(yàn)算。預(yù)應(yīng)力梁的受彎破壞斷裂破壞預(yù)應(yīng)力梁在受彎作用下,當(dāng)混凝土壓區(qū)達(dá)到其最大承載能力時(shí),會導(dǎo)致混凝土壓潰,從而造成梁體的突然斷裂破壞。這種破壞模式通常較為脆性,具有嚴(yán)重的安全隱患。屈服破壞當(dāng)預(yù)應(yīng)力梁的受彎作用足以導(dǎo)致受拉鋼筋屈服時(shí),梁體會出現(xiàn)較大的變形,雖然不會發(fā)生突然斷裂,但也會造成結(jié)構(gòu)安全隱患,因此應(yīng)當(dāng)避免。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的構(gòu)造要求錨固區(qū)構(gòu)造預(yù)應(yīng)力梁錨固區(qū)采用加密配筋,并設(shè)置足夠長的加固錨墊板以傳遞預(yù)應(yīng)力。同時(shí)也需考慮錨固區(qū)的應(yīng)力集中情況。支座區(qū)構(gòu)造預(yù)應(yīng)力梁支座區(qū)應(yīng)設(shè)置足夠長的支承長度,并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施,如設(shè)置支座墊塊、鋼襯等,以確保支座區(qū)的受力安全。偏心受力區(qū)構(gòu)造當(dāng)預(yù)應(yīng)力梁受到偏心荷載作用時(shí),需采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施,如增加配筋、設(shè)置受拉鋼板等,以確保該區(qū)域的承載能力。后張法預(yù)應(yīng)力梁的施工1方案制定根據(jù)設(shè)計(jì)要求,制定合理的預(yù)應(yīng)力梁施工方案,包括張拉方案、混凝土澆筑順序等。2現(xiàn)場準(zhǔn)備做好鋼筋綁扎、模板搭設(shè)、預(yù)應(yīng)力管道安裝等前期準(zhǔn)備工作。3張拉施工按照預(yù)先計(jì)算的張拉力和順序,對預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行分批次張拉,并及時(shí)記錄數(shù)據(jù)。4澆筑混凝土在預(yù)應(yīng)力管道安裝就緒后,進(jìn)行混凝土澆筑,確?；炷恋拿軐?shí)性和強(qiáng)度。5養(yǎng)護(hù)與檢查對澆筑的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù),并定期檢查預(yù)應(yīng)力鋼絞線的應(yīng)力狀態(tài)。鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度與剛度梁柱節(jié)點(diǎn)必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度,以承受來自上下梁和柱的內(nèi)力作用。這是設(shè)計(jì)的基本要求。鋼筋錨固梁柱交接處,梁主筋和箍筋必須能夠可靠地錨固在柱內(nèi),確保力的有序傳遞。構(gòu)造要求梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域還需滿足特殊的鋼筋布置和截面尺寸要求,以保證節(jié)點(diǎn)的整體穩(wěn)定性。工藝控制節(jié)點(diǎn)區(qū)域的混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)以及鋼筋綁扎等施工工藝也是關(guān)鍵所在。梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的構(gòu)造要求鋼筋布置梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)需要合理布置主筋、箍筋和構(gòu)造筋,確保節(jié)點(diǎn)區(qū)具有足夠的承載能力和剛度。抗剪設(shè)計(jì)要考慮節(jié)點(diǎn)區(qū)的剪力和扭矩作用,合理配置箍筋和構(gòu)造筋,以防止節(jié)點(diǎn)區(qū)出現(xiàn)脆性破壞。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)應(yīng)設(shè)置足夠的錨固長度,確保梁柱之間的有效力傳遞。節(jié)點(diǎn)區(qū)還要采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施。框架結(jié)構(gòu)的受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)1梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)合理設(shè)計(jì)梁柱連接節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵,確保節(jié)點(diǎn)區(qū)承受彎矩和剪力的能力。2箍筋設(shè)計(jì)箍筋的合理配置能有效約束混凝土并提高抗剪性能。3節(jié)點(diǎn)配筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)應(yīng)設(shè)置足夠的縱向和橫向受力鋼筋,保證節(jié)點(diǎn)的整體穩(wěn)定。4破壞模式控制設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免脆性破壞,確保構(gòu)件在受彎時(shí)表現(xiàn)出較好的延性。剪力墻結(jié)構(gòu)的受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)剪力墻的特點(diǎn)剪力墻結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)大的抗剪和抗彎性能,廣泛應(yīng)用于高層建筑和抗震建筑中。受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)剪力墻受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)需要考慮墻體的抗剪、抗震和整體穩(wěn)定性,以確保結(jié)構(gòu)安全。設(shè)計(jì)方法剪力墻受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)主要采用屈服線理論,合理配置縱向鋼筋和箍筋。構(gòu)造要求通過特殊的構(gòu)造措施,如加密箍筋、設(shè)置連梁等,提高構(gòu)件的抗剪和抗震性能。砌體結(jié)構(gòu)墻體的受彎設(shè)計(jì)墻體抗彎性能測試通過受彎試驗(yàn)可以了解砌體結(jié)構(gòu)墻體的抗彎承載能力、變形特性和破壞模式,為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。墻體受彎荷載分析砌體墻體在受彎作用下會產(chǎn)生不同程度的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力,需要對其進(jìn)行力學(xué)分析。墻體縱筋和箍筋設(shè)計(jì)合理配置縱筋和箍筋是保證砌體墻體抗彎性能的關(guān)鍵,需結(jié)合規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。橋梁上部結(jié)構(gòu)的受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)橋梁主梁設(shè)計(jì)橋梁主梁通常采用混凝土或鋼筋混凝土。設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮彎矩、剪力和軸力的組合作用,確保梁體有足夠的抗彎和抗剪能力。橋面系設(shè)計(jì)橋面系主要由橋面板和橫梁組成,承擔(dān)車輛荷載和行人荷載。設(shè)計(jì)時(shí)需要合理布置受力構(gòu)件以控制變形和裂縫。橋臺和橋墩設(shè)計(jì)橋臺和橋墩是上部結(jié)構(gòu)的承重構(gòu)件,需要承受重力和水平力。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保足夠的抗彎和抗剪能力,并考慮錨固和傳力等因素?？拐鹪O(shè)計(jì)對于位于高烈度地震區(qū)的橋梁,還需要進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。通過合理的受力機(jī)制、柔性連接和減震裝置,提高橋梁的抗震性能。橋墩和橋臺的受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)受力分析對橋墩和橋臺的受彎構(gòu)件進(jìn)行荷載分析,包括永久荷載和臨時(shí)荷載,以確定其受力狀態(tài)。鋼筋布置合理設(shè)置縱向和箍筋,確保構(gòu)件的承載能力和整體穩(wěn)定性,滿足抗剪和抗彎的需求。構(gòu)造細(xì)部注重構(gòu)件的整體性和抗震性能,采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施,如加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)區(qū)等?？拐饦?gòu)造措施在受彎構(gòu)件上的應(yīng)用配筋加密在受彎構(gòu)件中,采用加密箍筋和垂直箍筋的抗震構(gòu)造措施,可以提高構(gòu)件的抗剪和抗彎能力,提升整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。梁柱節(jié)點(diǎn)加固合理設(shè)計(jì)梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域的構(gòu)筋,可以確保節(jié)點(diǎn)區(qū)在地震作用下不發(fā)生脆性破壞,提高整體結(jié)構(gòu)的抗震能力。墻體配筋優(yōu)化在受彎構(gòu)件中增加豎向和水平方向的筋組,可以提高墻體的抗剪和抗彎性能,增強(qiáng)其耗能能力和抗震韌性。防震設(shè)計(jì)方法在受彎構(gòu)件上的體現(xiàn)加強(qiáng)抗震筋在受彎構(gòu)件中增加配置更多的縱向筋和箍筋,提高構(gòu)件的抗震性能。這有助于提高構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度和延性,增強(qiáng)鋼筋混凝土構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。增大構(gòu)件尺寸適當(dāng)增加受彎構(gòu)件的截面尺寸,可提高構(gòu)件的耗能能力。這有利于控制構(gòu)件的變形,防止發(fā)生脆性破壞。采用耗能措施在受彎構(gòu)件中設(shè)置金屬屈服型或摩擦型消能裝置,可以吸收地震能量,減少構(gòu)件受損程度。這是一種更加主動的抗震手段。提高混凝土強(qiáng)度使用更高強(qiáng)度的混凝土可以提高構(gòu)件的承載能力,降低地震作用下的損壞程度。這有助于確保受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。常見受彎構(gòu)件病害與維修加固裂紋由于荷載過大、混凝土收縮、鋼筋銹蝕等原因?qū)е碌牧鸭y是最常見的病害?？刹捎米{、粘鋼板等方式進(jìn)行修復(fù)加固。變形超載、基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致的變形可通過增加截面、設(shè)置受力支撐等措施來控制變形。鋼筋銹蝕鋼筋暴露在惡劣環(huán)境中會導(dǎo)致嚴(yán)重銹蝕,需要對鋼筋進(jìn)行保護(hù)或更換。混凝土剝落由于鋼筋銹蝕或偏載導(dǎo)致的混凝土剝落,可通過修補(bǔ)混凝土并增設(shè)保護(hù)涂層來防止進(jìn)一步損壞。受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)相關(guān)的規(guī)范條文介紹1JGJ3-2010《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》該規(guī)范規(guī)定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求和計(jì)算方法,包括受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)。2GB50010-2010《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)范確定了建筑物中各類荷載的計(jì)算方法,為受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)依據(jù)。3GB50011-2010