第5章 受弯构件的斜截面承载力 5.1选择题 1．对于无腹筋梁，当31<<λ时，常发生什么破坏（ B ）。 A ． 斜压破坏； B ． 剪压破坏； C ． 斜拉破坏； D ． 弯曲破坏； 2．对于无腹筋梁，当1<λ时，常发生什么破坏（ A ）。 A ． 斜压破坏； B ． 剪压破坏； C ． 斜拉破坏； D ． 弯曲破坏； 3．对于无腹筋梁，当3>λ时，常发生什么破坏（ C ）。 A ． 斜压破坏； B ． 剪压破坏； C ． 斜拉破坏； D ． 弯曲破坏； 4．受弯构件斜截面承载力计算公式的建立是依据（ B ）破坏形态建立的。 A ． 斜压破坏； B ． 剪压破坏； C ． 斜拉破坏； D ． 弯曲破坏； 5．为了避免斜压破坏，在受弯构件斜截面承载力计算中，通过规定下面哪个条件来限制（ C ）。 A ． 规定最小配筋率； B ． 规定最大配筋率； C ． 规定最小截面尺寸限制； D ． 规定最小配箍率； 6．为了避免斜拉破坏，在受弯构件斜截面承载力计算中，通过规定下面哪个条件来限制（ D ）。 A ． 规定最小配筋率； B ． 规定最大配筋率； C ． 规定最小截面尺寸限制； D ． 规定最小配箍率； 7．R M 图必须包住M 图，才能保证梁的（ A ）。 A ． 正截面抗弯承载力； B ． 斜截面抗弯承载力； C ． 斜截面抗剪承载力； 8．《混凝土结构设计规范》规定，纵向钢筋弯起点的位置与按计算充分利用该钢筋截面之间的距离，不应小于（ C ）。 A ．0.30h
h B．0.4 h C．0.5 h D．0.6 9．《混凝土结构设计规范》规定，位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率，对于梁、板类构件，不宜大于（ A ）。 A．25%； B．50%； C．75%； D．100%； 10．《混凝土结构设计规范》规定，位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率，对于柱类构件，不宜大于（ B ）。 A．25%； B．50%； C．75%； D．100%； 5.2判断题 1．梁侧边缘的纵向受拉钢筋是不可以弯起的。（∨） 2．梁剪弯段区段内，如果剪力的作用比较明显，将会出现弯剪斜裂缝。（×）3．截面尺寸对于无腹筋梁和有腹筋梁的影响都很大。（×） 4．在集中荷载作用下，连续梁的抗剪承载力略高于相同条件下简支梁的抗剪承载力。 （×） 5．钢筋混凝土梁中纵筋的截断位置，在钢筋的理论不需要点处截断。（×）5.3问答题 1．斜截面破坏形态有几类？分别采用什么方法加以控制？ 答：（1）斜截面破坏形态有三类：斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏 （2）斜压破坏通过限制最小截面尺寸来控制； 剪压破坏通过抗剪承载力计算来控制； 斜拉破坏通过限制最小配箍率来控制； 2．分析斜截面的受力和受力特点？ 答：（1）斜截面的受力分析： 斜截面的外部剪力基本上由混凝土剪压区承担的剪力、纵向钢筋的销栓力、骨料咬合力以及腹筋抵抗的剪力来组成。 （2）受力特点： 斜裂缝出现后，引起了截面的应力重分布。 3．简述无腹筋梁和有腹筋梁斜截面的破坏形态。
第五章：受弯构件的受剪性能 钢筋混凝土受弯构件，除了正截面破坏以外,还有可能在剪力和弯矩共同作用的区段内，会沿着斜向裂缝发生斜截面的破坏。这种破坏通常来得较为突然，具有脆性性质。因而，在钢筋混凝土受弯构件的设计中，如何保证构件的斜截面承载能力是非常重要的。 5.1 概述 受弯构件在荷载作用下，同时产生弯矩和剪力。在弯矩区段，产生正截面受弯破坏，而在剪力较大的区段，则会产生斜截面受剪破坏。 5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面破坏形态 箍筋布置与梁内主拉应力方向一致，可有效地限制斜裂缝的开展；但从施工考虑，倾斜的箍筋不便绑扎，与纵向筋难以形成牢固的钢筋骨架，故一般都采用竖直箍筋。 弯起钢筋则可利用正截面受弯的纵向钢筋直接弯起而成。弯起钢筋的方向可与主拉应力方向一致，能较好地起到提高斜截面承载力的作用，但因其传力较为集中，有可能引起弯起处混凝土的劈裂裂缝。首先选用竖直箍筋，然后再考虑采用弯起钢筋。选用的弯筋位置不宜在梁侧边缘，且直径不宜过粗。斜裂缝的出现和最终斜截面受剪破坏与正应力与剪应力的比值有关。 剪跨比： 我们把在中集中力到支座之间的距离a 称之为剪跨，剪跨a 与梁的有效高度h 0的比值则称为剪跨比。 5.2.3斜截面受剪破坏的三种主要形态 1、无腹筋梁的剪切破坏形态 斜裂缝出现后梁中受力状态的变化 斜裂缝出现前，剪力由整个截面承担，支座附近截面a-a 的钢筋应力s σ与该截面的弯矩Ma 成正比。斜裂缝出现后，受剪面积减小，受压区混凝土剪力增大(剪压区)，斜裂缝出现后，截面a-a 的钢筋应力s σ取决于临界斜裂缝顶点截面b-b 处的Mb ，即与Mb 成正比。因此，斜裂缝出现使支座附近的s σ与跨中截面的s σ相近，这对纵筋的锚固提出更高的要求。梁由原来的梁传力机制变成拉杆拱传力机制。同时，销栓作用Vd 使纵筋周围的混凝土产生撕裂裂缝，削弱混凝土对纵筋的锚固作用。 2、荷载传递机构 剪跨比λ较大，主压应力角度较小，拱作用较小。剪力主要依靠拉应力（梁作用）传
习题1 一工作平台的梁格布置如图所示。平台所受荷载标准值为：恒荷载3.5kN/m 2（平台铺板和面层），活载8kN/m 2 。次梁简支于主梁侧面，钢材为Q235。设次梁采用热轧工字钢I 32a ，平台铺板与次梁可靠焊接，试验算次梁的强度和刚度。 解：（1）强度验算 I 32a 截面特性，4311080,692,x x I cm W cm ==自重52.7/0.52/kg m kN m = 次梁承受的线荷载标准值为： (3.530.52)8311.022435.02/35.02/k q kN m N mm =×++×=+== 荷载设计值为（按可变荷载效应控制的组合：恒荷载分项系数1.2，活荷载分项系数1.3）： 11.02 1.224 1.344.42/q kN m =×+×= 最大弯矩设计值为： 2211 44.425138.888 x M ql kN m ==××=? 截面跨中无孔眼削弱，因此3692nx x W W cm ==。由于型钢腹板较厚，一般不必验算抗剪强度，所以只需验算梁的抗弯强度。 梁的抗弯强度为： 6 223 138.810191/215/1.0569210 x nx M N mm N mm r W ×==<×× 满足强度要求。 （2）刚度验算 验算挠度：在全部荷载标准值作用下： 3334 5535.02500011 []384384206101108010400250k T T x q l v v l EI l ×=?=?=<=××× 在可变荷载标准值作用下：由全部荷载挠度验算结果可知，在可变荷载作用下的挠度 亦可满足设计要求。
所以梁刚度可满足要求。 习题3 若习题1中的次梁没与平台铺板连牢，试重新选择次梁的截面以满足设计要求。 解：若次梁没与平台铺板连牢，则需要计算其整体稳定。 假设次梁自重为0.7/kN m ，按整体稳定要求试截面。均布荷载作用在上翼缘，假设 b ?=0.73，已大于0.6，故b 1.070.282/0.730.68?′=?=。需要的截面模量为： (3.530.7)8311.22435.2/k q kN m =×++×=+= 11.2 1.224 1.344.64/q kN m =×+×= 2211 44.645139.588 x M ql kN m ==××=?6 33b 139.510954100.68215x x M W mm f ?×===×′× 选用I40a ，31086,x W cm =自重67.6/0.66/kg m kN m =，略小于假设自重，不必重新计算。 验算整体稳定： 6 223 b x 139.510176/215/0.73108610x M N mm f N mm W ?×==<=′×× 满足整体稳定要求。 根据习题1，易知其满足强度和刚度要求。 习题4 下图所示一焊接形工字形简支梁，材料为Q345-B 钢，梁两端设有侧向支撑；跨中作用集中静荷载由两部分组成，其中恒荷载标准值为150kN ，活荷载标准值为300kN ，试验算该梁的强度、刚度和整体稳定承载力。 解：1）求截面形心位置 上翼缘：2 1420208400A mm =×= 110c y mm =? 腹板： 22900109000A mm =×= 2470c y mm =? x x 1
第五章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 一、填空题： 1、钢筋混凝土受弯构件，随配筋率的变化，可能出现 、 和 等三种沿正截面的破坏形态。 2、受弯构件梁的最小配筋率应取 和 较大者。 3、钢筋混凝土矩形截面梁截面受弯承载力复核时，混凝土相对受压区高度b ξξφ，说明 。 4．受弯构件min ρρ≥是为了____ _______________；max ρρ≤是为了___ _。 5．第一种T 形截面梁的适用条件及第二种T 形截面梁的试用条件中，不必验算的条件分别是_______及_________。 6．T 形截面连续梁，跨中按 截面，而支座边按 截面计算。 7、混凝土受弯构件的受力过程可分三个阶段，承载力计算以 阶段为依据，抗裂计算以 阶段为依据，变形和裂缝计算以 阶段为依据。 二、判断题： 1、界限相对受压区高度b ξ由钢筋的强度等级决定。（ ） 2、混凝土保护层的厚度是从受力纵筋外侧算起的。（ ） 3、在适筋梁中增大梁的截面高度h 对提高受弯构件正截面承载力的作用很大。（ ） 4、在适筋梁中，其他条件不变的情况下，ρ越大，受弯构件正截面的承载力越大。（ ） 5．f h x '≤的T 形截面梁，因为其正截面抗弯强度相当于宽度为f b '的矩形截面，所以配筋率ρ也用f b '来表示，即0/h b A f s '=ρ（ ） 6．在适筋范围内的钢筋混凝土受弯构件中，提高混凝土标号对于提高正截面抗弯强度的作用不是很明显的（ ） 三、选择题： 1、受弯构件正截面承载力计算采用等效矩形应力图形，其确定原则为（ ）。 A 保证压应力合力的大小和作用点位置不变 B 矩形面积等于曲线围成的面积 C 由平截面假定确定08.0x x = D 两种应力图形的重心重合 2、钢筋混凝土受弯构件纵向受拉钢筋屈服与受压混凝土边缘达到极限压应变同时发生的破坏属于（ ）。 A 适筋破坏 B 超筋破坏 C 界限破坏 D 少筋破坏 3、正截面承载力计算中，不考虑受拉混凝土作用是因为（ ）。 A 中和轴以下混凝土全部开裂 B 混凝土抗拉强度低 C 中和轴附近部分受拉混凝土范围小且产生的力矩很小 D 混凝土退出工作 4、钢筋混凝土矩形截面梁截面受弯承载力复核时，混凝土相对受压区高度b ξξφ，说明（ ）。
受弯构件
Flexural Member
第一节 第 节 概述 第二节 构件受弯时的截面强度 第三节 受弯构件的变形计算和变形能力 第四节 整体稳定弯扭平衡方程和稳定临界弯矩 第五节 受弯构件中板件的局部稳定
§1 概述
一、结构系统中的 统 “受弯构件”
§1 概述
一、结构系统中的受弯构件（续） 统
结构中的构件 —— 构件受力状态
轴心受拉/压构件 轴 受力构件 轴心受力构件 受弯构件 受压(拉)构件或压(拉)弯构件 桁架弦腹杆、支撑 悬索 梁 柱
Q:受弯构件一定是水平布置的结构构件吗？
纯弯构件与弯剪构件: 弯矩分布特征对比
§1 概述
二、受弯构件类型与截面 受弯构件类型与截
受力状态 单向受弯与 向受弯 受力状态：单向受弯与双向受弯
参阅 §6.1 §6 1
跨数与边界约束 跨数与边界约束： 单跨：简支、固定、自由（包括对扭转约束） 多跨 传力体系：平台式结构——板→次梁→主梁 截面形式：实腹式、空腹式→格构式（桁架） 强轴、弱轴 轴 轴 沿长度变化：等截面与变截面
§1 概述
三、受弯构件的失效形式 受弯构件的失效形式
强度破坏： 强度破坏 材料或截面屈服 材料断裂 疲劳
参阅 §3，6.2 §3，6 2
失稳： 整体失稳 弯扭变形 整体失稳：弯扭变形 局部失稳：翼缘失稳：受压 腹板失稳 受压 受弯或受剪 腹板失稳：受压、受弯或受剪 过度变形（刚度不足）
第5章 受弯构件的斜截面承载力 选择题 1．对于无腹筋梁，当31<<λ时，常发生什么破坏（ B ）。 A ． 斜压破坏； B ． 剪压破坏； C ． 斜拉破坏； D ． 弯曲破坏； 2．对于无腹筋梁，当1<λ时，常发生什么破坏（ A ）。 A ． 斜压破坏； B ． 剪压破坏； C ． 斜拉破坏； D ． 弯曲破坏； 3．对于无腹筋梁，当3>λ时，常发生什么破坏（ C ）。 A ． 斜压破坏； B ． 剪压破坏； C ． 斜拉破坏； D ． 弯曲破坏； 4．受弯构件斜截面承载力计算公式的建立是依据（ B ）破坏形态建立的。 A ． 斜压破坏； B ． 剪压破坏； C ． 斜拉破坏； D ． 弯曲破坏； 5．为了避免斜压破坏，在受弯构件斜截面承载力计算中，通过规定下面哪个条件来限制（ C ）。 A ． 规定最小配筋率； B ． 规定最大配筋率；
C．规定最小截面尺寸限制； D．规定最小配箍率； 6．为了避免斜拉破坏，在受弯构件斜截面承载力计算中，通过规定下面哪个条件来限制（ D ）。 A．规定最小配筋率； B．规定最大配筋率； C．规定最小截面尺寸限制； D．规定最小配箍率； M图必须包住M图，才能保证梁的（ A ）。 7． R A．正截面抗弯承载力； B．斜截面抗弯承载力； C．斜截面抗剪承载力； 8．《混凝土结构设计规范》规定，纵向钢筋弯起点的位置与按计算充分利用该钢筋截面之间的距离，不应小于（ C ）。 h A． h B． h C． h D． 9．《混凝土结构设计规范》规定，位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率，对于梁、板类构件，不宜大于（ A ）。 A．25%； B．50%； C．75%； D．100%； 10．《混凝土结构设计规范》规定，位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率，对于柱类构件，不宜大于（ B ）。
练习五 受弯构件 一、选择题（××不做要求） 1．计算梁的（ A ）时，应用净截面的几何参数。 A ）正应力 B ）剪应力 C ）整体稳定 D ）局部稳定 2．钢结构梁计算公式nx x x W M γσ= 中，γx （ C ）。 A ）与材料强度有关 B ）是极限弯矩与边缘屈服弯矩之比 C ）表示截面部分进人塑性 D ）与梁所受荷载有关 3．在充分发挥材料强度的前提下，Q235钢梁的最小高度h min （ C ）Q345钢梁的h min （其他条件均相同）。 A ）大于 B ）小于 C ）等于 D ）不确定 4．梁的最小高度是由（ C ）控制的。 A ）强度 B ）建筑要求 C ）刚度 D ）整体稳定 5．单向受弯梁失去整体稳定时是（ C ）失稳。 A ）弯曲 B ）扭转 C ）弯扭 D ）都有可能 6．为了提高梁的整体稳定，（ B ）是最经济有效的办法。 A ）增大截面 B ）增加支撑点，减小l 0 C ）设置横向加劲肋 D ）改变荷载作用的位置 7．当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应（ B ）。 A ）设置纵向加劲肋 B ）设置横向加劲肋 C ）减少腹板宽度 D ）增加翼缘的厚度 8．焊接组合梁腹板中，布置横向加劲肋对防止（ A ）引起的局部失稳最有效，布置纵向加劲肋对防止（ B ）引起的局部失稳最有效。 A ）剪应力 B ）弯曲应力 C ）复合应力 D ）局部压应力 9．确定梁的经济高度的原则是（ B ）。 A ）制造时间最短 B ）用钢量最省 C ）最便于施工 D ）免于变截面的麻烦 10．××当梁整体稳定系数φb ＞0.6时，用φ’b 代替φb 主要是因为（ B ）。 A ）梁的局部稳定有影响 B ）梁已进入弹塑性阶段 C ）梁发生了弯扭变形 D ）梁的强度降低了 11．××分析焊接工字形钢梁腹板局部稳定时，腹板与翼缘相接处可简化为（ D ）。 A ）自由边 B ）简支边 C ）固定边 D ）有转动约束的支承边 12．梁的支承加劲肋应设置在（ C ）。 A ）弯曲应力大的区段 B ）剪应力大的区段 C ）上翼缘或下翼缘有固定荷载作用的部位 D ）有吊车轮压的部位 13．双轴对称工字形截面梁，经验算，其强度和刚度正好满足要求，而腹板在弯曲应力作用下有发生局部失稳的可能。在其他条件不变的情况下，宜采用下列方案中的（ A ）。 A ）增加梁腹板的厚度 B ）降低梁腹板的高度 C ）改用强度更高的材料 D ）设置侧向支承
美国AISC2005钢结构规范介绍（五） 受 弯 构 件 张庆芳 张志国 （石家庄铁道学院 石家庄 050043） 同GB50017-2003规范相比，AISC2005规范中受弯构件的一章对各种情况考虑地十分周全，正因为如此，有些公式规定令人望而生畏。然而，通常实际中遇到的为下面的第2节的情况。 本章下面的规定均假定梁绕一个主轴弯曲、构件承受平行于主轴且通过剪心的荷载，或者，在荷载作用点和支座有抗扭约束。 受弯构件承载力计算的规定尽管很多，但总体思路可以概述为：梁的名义承载力n M 与截面类型和侧向支撑点间的距离有关。n M 最大为塑性铰弯矩p M ，其前提条件是截面为compact 且侧向无支长度b l ≤p l 。否则，承载力会降低，其变化情况如图1、图2所示。受弯构件的名义承载力n M 应取各种可能的极限状态下承载力的较小者。 M p p r 长细比 λ名义受弯承载力M n y 0.7F S 图1 名义抗弯承载力与热轧工形截面翼缘宽厚比的关系 p r L pd M 0.7F y S M n 名义受弯承载力无支长度b L 图2 名义抗弯承载力与无支长度的关系
需要指出的是，本文中用到的截面分类的内容，如compact、noncompact、slender 等，已在“美国2005钢结构规范介绍（四）受压构件”一文中详述，读者可以参照，这里不再赘述。 1．一般规定 设计受弯承载力为b n M f ，n M 为名义承载力，按照后面的规定计算；系数b f ＝0.9。 后面的公式中常常用到的侧向支撑区段间的侧扭屈曲修正系数b C ，除非特别说明，均按照下式计算： max max 12.532.5343b m A B C M C R M M M M = ￡+++ （1-1） 式中 max M ——无支区段最大弯矩的绝对值； A M 、 B M 、 C M ——分别为无支区段1/4、1/2、3/4位置弯矩设计值； m R ——截面对称性参数； 双轴对称，m R ＝1.0； 单轴对称，承受单向曲率，m R ＝1.0； 单轴对称，承受相反曲率，m R ＝20.5+2( )yc y I I ； y I ——对主轴y 轴的惯性矩； yc I ——对受压翼缘对主轴y 轴的惯性矩，相反曲率时指的是较小翼缘对主轴y 轴的 惯性矩。 单轴对称构件发生相反曲率弯曲时，侧扭屈曲承载力应对两个翼缘都检算。弯曲承载力设计值应大于等于最大的弯矩效应（该弯矩在所考虑的翼缘产生压应力）。 允许对所有的状况将b C 偏于安全取为1.0。对自由端无支撑的悬臂梁，b C ＝1.0。 2．双轴对称compact 截面工形构件和槽钢绕主轴弯曲 名义受弯承载力为n M 取屈服极限状态（塑性弯矩）和侧扭屈曲极限状态的较小者。 （1）屈服 n M ＝p y x M F Z = （2－1） 式中，y F ——所使用钢材的规定最小屈服应力； x Z ——对x 轴的塑性截面模量，相当于我国规范GB50017中的px W 。