结构概念设计-第3章结构的水平体系

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1、概述(Introduction)第3章结构的水平体系TheHorizontalSystemofStructure3.1钢筋混凝土梁的受力状态分析(MechanicalAnalysisofR.C.Beam)3.2结构水平体系的主要类型和特点(TheMajorStylesandCharacteristicsofHorizontalStructuralSystem)概述(Introduction)7/15/20211第3章概述(Introduction)由板、梁、桁架等多种水平构件组成在竖直方向，通过平面外弯、剪承受竖向荷载，把它传给竖向结构体系。结构的水平体系在水平方向，

2、通过平面内的弯、剪承受水平荷载，并把它传给抗侧力的竖向结构体系。NVV应当指出（1）水平体系构件的竖向高度(例如板厚、梁高）比起它的跨度要小得多。（2）竖向荷载在数值上比水平荷载大得多。因此，水平体系构件在竖直方向上的弯剪承载力和变形是控制这些结构构件设计计算的主要因素。7/15/202123.1钢筋混凝土梁的受力状态分析(MechanicalAnalysisofR.C.Beam)3.1钢筋混凝土梁的受力状态分析(MechanicalAnalysisofR.C.Beam)3.2结构水平体系的主要类型和特点(TheMajorStylesandCharacteristic

3、sofHorizontalStructuralSystem)概述(Introduction)第3章结构的水平体系TheHorizontalSystemofStructure7/15/202133.1钢筋混凝土梁的受力状态分析梁是最常见的水平结构构件，应用很广，主要承受弯矩和剪力，是最典型的受弯构件。在混凝土梁的受拉区适当配置钢筋，由钢筋来承担混凝土中的拉应力，可大大提高梁的承载能力。实际上，钢筋混凝土梁(或结构)是钢筋和混凝土两种不同材料组合而成的组合结构，两种材料充分发挥各自的特长，共同工作，受力合理。凡是梁中混凝土抗拉不足的部位，都可以用钢筋来加强。VM根据力学知

4、识，如果将钢筋沿梁的主拉应力迹线布置，受力最为合理。但通常钢筋是一根一根的直筋，这样布置施工上有一定困难。(a)7/15/202143.1钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁试验试验梁反力架分配梁7/15/202153.1钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土适筋梁正截面破坏纵筋首先屈服混凝土随后压碎7/15/202163.1钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土超筋梁正截面破坏混凝土受压区被压坏侧向受拉破坏向上受拉破坏总之，是在垂直主压应力方向发生受拉破坏。7/15/202173.1钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁斜截面剪压破坏剪压破坏7/15/202183.1

5、钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁斜截面剪压破坏剪压区斜裂缝7/15/20219(b)(c)弯起筋架立筋或受压筋钢箍纵筋(d)钢筋混凝土梁中的钢筋布置如图(b)所示，下部纵筋主要用来承受弯矩引起的拉力，钢箍和弯起钢筋主要用来承受斜截面上的主拉应力。支座附近弯矩小，纵筋在靠近支座附近不能被充分利用，所以可弯起来承受斜截面上的拉力。钢筋的抗压强度也很高，埋在混凝土中还不易失稳，有时也用来帮助受压区混凝土抗压，以提高受压区的承载力。由于钢筋拉应力较高，一般情况下钢筋混凝土梁是带裂缝工作的，主要有跨中附近的垂直裂缝和支座附近的斜裂缝。随着荷载的增大，裂缝会不断扩大和延伸。

6、钢筋混凝土梁开裂以后的工作状态比较复杂，为加深对钢筋混凝土梁开裂后工作状态的理解，可以运用学得的结构概念，把它设想为某种我们已经比较熟悉的结构。3.1钢筋混凝土梁的受力状态分析（1）把钢筋混凝土梁设想为带有下斜腹杆的一个平行弦桁架，此时受拉纵筋为下弦，上部受压混凝土为上弦(上部受压纵筋也可看作是上弦的一部分)，钢箍为竖向腹杆，而弯起钢筋则是下斜式受拉腹杆(图c)。跨中没有弯起钢筋的梁段，可以设想由混凝土充当受压斜腹杆。（2）把只有一排弯起筋的钢筋混凝土梁看作下沉式桁架(图d)，受力状态基本相同，只是中间由混凝土充当受压腹杆的梁段长一些而已。7/15/2021103.1

7、钢筋混凝土梁的受力状态分析（3）对于没有弯起钢筋的梁，可以设想为带有上斜腹杆的平行弦桁架，由梁腹混凝土充当斜向受压腹杆(图e)。学过钢筋混凝土基本构件的同学一定还记得，在梁的斜截面计算中有一个截面限制条件，对于一般截面梁，其表达式为：V=0.25×bh0fc式中：fc——混凝土的抗压强度设计值；b和h0——分别为截面宽度和有效高度。此式反应了梁在主压应力方向的极限承载力。在剪力V作用下梁在主拉应力方向产生拉应力的同时，在主压应力方向也将产生同样大小的压应力，过大的斜向压应力有可能使梁在斜压方向压碎。对比图e）的支座斜腹杆，假设此斜腹杆的截面高度为h1