3.2 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力（课件）-高一《建筑结构》同步精品课堂（高教版—第4版）

3.2 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力 建筑结构 同步精品课堂（中职专业课） 知识目标 掌握钢筋混凝土受弯构件正截面承载力等内容 。 能力目标 根据基本概念和知识提升对受弯构件正截面的破坏形式的内容进行掌握。 情感目标 通过对基础知识的学习把握，提升学生的学习兴趣、自信心和合作意识。培养一丝不苟的工匠精神，确保每一工序的质量，让质量至上、追求卓越成为建筑人的价值导向。 三维目标 看图识别梁的布置 情境引入 钢筋混凝土结构的计算理论是在试验的基础上建立的，通过试验了解破坏的形式和破坏过程，研究截面的应力分布，以便建立计算公式。 新知学习 受弯构件正截面的破坏形式 01 受弯构件以梁为试验研究对象，试验梁的布置如图3-14所示。为了着重研究正截 面受力和变形的规律，通常采用两点加荷，这样在两个对称集中荷载间的区段(称“纯 弯段”)上，不仅可以基本上排除剪力的影响(忽略自重),同时还有利于在这一较长的区段上布置仪表，以观察梁受荷载作用后变形和裂缝出现与开展的情况。 新知学习 受弯构件正截面的破坏形式 01 根据试验研究，当材料品种选定后，梁正截面的破坏形式主要与梁内纵向受拉钢筋的配筋率p 有关，配筋率的表达式为 式中 A. 纵向受拉钢筋的截面面积(图3-15); bh₀——混凝土的有效截面积。 根据配筋率的不同，钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种。 新知学习 1. 适筋梁 适筋梁是指含有正常配筋的梁。其破坏的主要特点是受拉区混凝土先出现裂缝， 然后受拉钢筋达到屈服强度，最后受压区混凝土被压碎，构件即告破坏 2. 超筋梁 超筋梁是指受拉钢筋配得过多的梁。其破坏特 点是受拉区混凝土裂缝开展不大，梁的挠度较小， 但受压混凝土先达到极限压应变而被压碎，使整个 构件破坏 3. 少筋梁 少筋梁是指受拉钢筋配得过少的梁。其破坏特点是受拉区混凝土一旦开裂，受拉 钢筋就会随之达到屈服强度，构件将产生很宽的裂缝和很大的变形，甚至因钢筋被拉 断而破坏 （一）受弯构件正截面的破坏形式 新知学习 1. 第 I 阶段 荷载较小时，截面上的拉应力与压应力均呈三角形分布，受拉区的钢筋与混凝土 共同承受拉力。当荷载继续增加时，受拉区混凝土出现塑性变形，中性轴略有上升， 边缘混凝土拉应力达到抗拉极限强度，当混凝土处于将裂未裂状态时为 I。状态。 2. 第Ⅱ阶段 荷载继续增加，在受拉区抗拉能力最薄弱的截面处首先出现第一条裂缝，开裂后 的混凝土退出工作，拉力几乎全部由钢筋承受，故在弯矩不变的情况下，开裂后的钢 筋应力较开裂前突然增大许多。 3. 第Ⅲ阶段 在第Ⅱ阶段末(即Ⅱ状态),钢筋应力已达屈服强度，由于钢筋的屈服，钢筋应力 将保持不变，而其变形继续增加，截面裂缝急剧伸展，中性轴迅速上移，受压区高度 不断减小，混凝土压应力增大，压应力图形曲线更加丰满 （二）适筋梁工作的三个阶段 新知学习 1. 基本假定 (1)梁弯曲变形后正截面应变仍保持平面； (2)不考虑受拉区混凝土参加工作 (3)采用理想化的混凝土σ-e 图形(图3-18)。 (4)纵向钢筋的应力取钢筋应变与其弹性模 量的乘积，但其绝对值不应大于其相应的强度设 计值。纵向受拉钢筋的极限拉应变取0.01。 2. 等效矩形应力图 受弯构件正截面承载力是以适筋梁Ⅲ。状态及其应力图作为依据的。根据上面的基 本假定，为了计算方便，将受压区混凝土的应力图简化为等效矩形应力图(图3-19)。 代换原则是：压应力合力大小相等，合力作用点位置不变。 （三）正截面承载力计算的基本假定和等效矩形应力图形 新知学习 (一)基本公式及其适用条件 受弯构件正截面承载力的计算，目的是求由荷载设计值在构件内产生的弯矩，使其不大于按材料强度设计值计算得出的构件正截面受弯承载力设计值。 (二)基本公式的应用 在设计中一般不直接应用基本公式，因需要求解一元二次方程组，很不方便 （四）单筋矩形截面梁正截面承载力的计算 新知学习 （四）单筋矩形截面梁正截面承载力的计算 单筋矩形正截面受弯构件承载力的计算有两种情况，即截面设计与截面验算。 1.截面设计 (1)材料选用。 一般梁、板常用C30~C40 级混凝土。钢筋混凝土梁、板应采用 HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500 级钢筋作受力钢筋。 (2)截面尺寸确定。根据工程经验，按前述高跨比h/l 来估计截面高度。 (3)经济配筋率。当弯矩设计值M 一定时，截面尺寸b、h(h₀)越大，则所需的钢 筋面积A,就越小，即配筋率p 越小，但混凝土用量和模板费用增加，并影响使用净空 高度；反之，b 、h(h₀) 越小，所需 A,就越大，p 增大，钢筋费用就越高。 新知学习 （四）单筋矩形截面梁正截面承载力的计算 单筋矩形正截面受弯构件承载力的计算有两种情况，即截面设