腹筋在提高梁的受剪性能时所起的作用？

在配有箍筋或弯起钢筋的梁中，在斜裂缝出现之前，腹筋的作用不明显，对斜裂缝出现的影响不大，梁的加载特征和无腹筋梁相似。但在斜裂缝出现以后，混凝土逐步退出工作，而与斜裂缝相交的箍筋、弯起钢筋的应力显著增大，其中箍筋直接承担大部分剪力，并能改善梁的抗剪切能力。其作用具体表现如下：

(1) 腹筋可以承担部分剪力。

(2) 腹筋能限制斜裂缝向梁顶的延伸和开展，增大剪压区的面积，提高剪压区混凝土的抗剪能力。

(3) 腹筋可以延缓斜裂缝的开展宽度，从而有效提高斜裂缝交界面上的骨料咬合作用和摩阻作用。

(4) 腹筋还可以延缓沿纵筋劈裂裂缝的开展，防止混凝土保护层的突然撕裂，提高纵筋的销栓作用。

5.4.1 有腹筋梁的受剪破坏形态

1、有腹筋梁斜截面受剪破坏形态

有腹筋梁的斜截面破坏也可分为斜拉破坏、剪压破坏和斜压破坏三种，但其破坏的形成和无腹筋梁的斜截面破坏不完全相同。由于腹筋的存在，虽然不能防止或延缓斜裂缝的出现，但却能限制斜裂缝的开展和延伸。而且，腹筋的数量对梁斜截面的破坏形态和受剪承载力有很大影响。

（1）斜拉破坏

首先，请同学们观看有腹筋梁的斜拉破坏试验。

当剪跨比时，斜裂缝一旦出现，原来由混凝土承受的拉力转由箍筋承受，如果箍筋配置数量过少，那么箍筋很快会达到屈服强度，而不能抑制斜裂缝的发展，导致变形迅速增加，从而产生斜拉破坏。这种破坏属于脆性破坏。

（2）斜压破坏

首先，请同学们观看有腹筋梁的斜压破坏试验。

如果梁内箍筋配置数量过多，箍筋应力将一直处于较低水平，而混凝土开裂后斜裂缝间的混凝土却因主压应力过大而发生压坏，箍筋强度得不到充分利用，此时梁的受剪承载力取决于构件的截面尺寸和混凝土强度。这种破坏也属于脆性破坏。

（3）剪压破坏

首先，请同学们观看有腹筋梁的剪压破坏试验。

如果箍筋配置的数量适当，且时，则在斜裂缝出现以后，箍筋应力会明显增长。在其屈服前，箍筋可有效限制斜裂缝的展开和延伸，荷载还可有较大增长。当箍筋屈服后，由于箍筋应力基本不变而使应变迅速增加，斜裂缝迅速展开和延伸，最后斜裂缝上端剪压区的混凝土在剪压复合应力的作用下达到极限强度，发生剪压破坏。

（4）剪跨比对有腹筋梁抗剪性能的影响

首先，请同学们观看有腹筋梁抗剪试验。

（5）有腹筋梁斜截面受剪破坏小结

首先，请同学们观看混凝土梁受剪试验小结。

2、有腹筋梁斜截面受剪承载力影响因素

对于配有腹筋的混凝土梁，其斜截面受剪承载力影响因素除剪跨比、混凝土强度及纵向钢筋的配置外，箍筋或弯起钢筋的配置数量对梁的受剪承载力有较大影响。试验研究表明，当箍筋配置在合理范围内时，有腹筋梁的斜截面受剪承载力随箍筋配置量的增大和箍筋强度的提高而有较大幅度的提高。

配箍率的定义：用配箍率表示配箍量的多少，反映梁在箍筋间距范围内箍筋截面面积与相应混凝土水平投影面积的比值，用下式表示：

　　　　　　　　　　　　 (5-5)

5.4.2 斜截面承载力的计算公式和适用范围

有腹筋梁的受剪破坏形态有3种，应按哪一种进行斜截面承载力的计算？原因是什么？

钢筋混凝土梁沿斜截面的破坏形态均属于脆性破坏，一般应予以避免，故其斜截面承载力计算公式的确定比正截面受弯破坏稍有保守。由于斜拉破坏脆性性质明显，承载力低，而斜压破坏又不能充分发挥箍筋强度，造成浪费，故这两种破坏形态在设计时均不允许出现。而对于剪压破坏，虽属脆性破坏但有一定的延性特征，可通过计算来防止破坏。因此，我国规范规定的斜截面承载力计算公式是在剪压破坏形态下依据试验得出的。

对于仅配箍筋的简支梁（如图5-13所示），在出现斜裂缝后，取裂缝到支座间的隔离体作为研究对象。假定斜截面的受剪承载力由两部分组成，即

　　　　　　　　　　　　 (5-6)

式中，——构件斜截面上混凝土和箍筋受剪承载力设计值；

——混凝土的受剪承载力；

 ——箍筋的受剪承载力。

图5-13 仅配箍筋梁的斜截面承载力计算图

式(5-6)忽略了纵向钢筋对受剪承载力的影响，且未考虑增加腹筋对混凝土抗剪能力的影响，而仍采用无腹筋梁的试验结果，并将箍筋使混凝土抗剪承载力的提高部分包含在中。

1、斜截面受剪承载力计算公式

(1) 对矩形、T 形和工字形截面的一般受弯构件，假设其发生剪压破坏时，与斜裂缝相交的腹筋达到屈服，同时混凝土在剪压复合力作用下达到极限强度，则其斜截面的抗剪承载力由下式得到：

　　　　　　　　　　　　 (5-7)

式中：——混凝土轴心抗拉强度设计值；

　　　　——箍筋的抗拉强度设计值；

　　　　——梁截面宽度(对于T形、工字形梁为腹板宽度)；

　　　　——梁的截面有效高度；

　　　　——箍筋间距范围内，箍筋的截面面积，。

(2) 对于集中荷载作用下的独立梁（若作用有多种荷载，则集中荷载在支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75％以上时，亦按集中荷载作用考虑。独立梁为不与楼板整浇的预制梁），应考虑剪跨比对受剪承载力的影响，所以受剪承载力应由下式得到：

　　　　　　　　　　　　 (5-8)

式中：——计算截面的剪跨比，，其中为集中荷载作用点至支座截面的距离，

当时，取；当时，取。

2、斜截面受剪承截力计算公式的适用条件

(1) 截面尺寸限制条件（为避免斜压破坏的发生）

从式(5-7)、(5-8)可以看出，对于确定截面尺寸的梁，提高其配箍率可以有效地提高斜截面受剪承载力。但根据试验结果，当箍筋的数量超过一定值后，梁的受剪承载力几乎不再增加，箍筋的应力达不到屈服强度而剪压区混凝土发生斜压破坏，此时梁的受剪承载力取决于混凝土的抗压强度和梁的截面尺寸。为了防止这种斜压破坏情况的发生，对梁的截面尺寸应有如下规定：

对于一般梁，即当时，应满足下式：

 　　　　　　　　　　　　(5-9)

对于薄腹梁，即当时，应满足下式：

 　　　　　　　　　　　　(5-10)

而当时，应满足下式：

 　　　　　　　　　　　　(5-11)

式中：——混凝土轴心抗压强度设计值；

　　　　——混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取=1.0，当混凝土强度等级为C80时，取=0.8；其间按线性内插法取用；

　　　　——计算截面上的最大剪力设计值；

　　　　——矩形截面宽度，T形或工字形截面的腹板宽度；

　　　　——截面的腹板高度，按如图5-15所示选取，矩形截面，T形截面，工字形截面（为截面下部翼缘的高度）。

(2) 最小配箍率及箍筋构造要求（为避免斜拉破坏的发生）

对于脆性特征明显的斜拉破坏，在工程设计中是不允许出现的，可通过规定箍筋的最小配箍率和箍筋的构造措施来防止产生此类破坏。箍筋最小直径和最大间距等构造要求参见文字教材5.6节的内容。

箍筋最小配筋率应按下列公式取用：

 　　　　　　　　　　　　(5-12)

式中，——箍筋的最小配筋率。

当或时，说明剪力设计值不足以引起梁斜截面混凝土开裂，此时箍筋的配筋率可不遵循，而按对应的构造要求进行配筋。

5.4.3 弯起钢筋

当梁所承受的剪力较大时，可配置箍筋和弯起钢筋来共同承受剪力。如图5-17所示，弯起钢筋所承受的剪力值等于弯起钢筋的拉力在平行于梁竖向剪力方向的分力值。弯起钢筋的抗剪承载力应按下式确定：

图5-17 配置箍筋和弯起钢筋的梁斜截面受剪承载力计算模型

　　　　　　　　　　　　 (5-13)

式中：——与斜裂缝相交的弯起钢筋的受剪承载力设计值；

　　　　——弯起钢筋的抗拉强度设计值，考虑到弯起钢筋与裂缝斜交时部分弯起钢筋已靠近受压区，可能达不到屈服强度，故其应考虑0.8的折减；

　　　　——同一弯起平面内弯起钢筋的截面面积；

　　　　——弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角，一般为45º，当梁截面超过700mm时，通常为60º。

(1) 对矩形、T形和工字形截面的一般受弯构件同时配置箍筋和弯起钢筋时的承载力计算按下式进行计算：

　　　　　　　　　　　　 (5-14)

(2) 对集中荷载作用下的矩形截面独立梁(包括作用有多种荷载，且其中集中荷载在支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75％以上的情况)同时配置箍筋和弯起钢筋的承载力计算应按下式进行计算：

 　　　　　　　　　　　　(5-15)

公式中各符号的含义及适用条件均与仅配置箍筋梁的斜截面承载力计算相同。

5.4.4 斜截面受剪承载力的计算位置

有腹筋梁斜截面受剪破坏一般是发生在剪力设计值较大或受剪承载力较薄弱处，因此，在进行斜截面承载力设计时，计算截面的选择一般应满足下列规定：

① 支座边缘处截面(如图5-18中的1－1截面)。

② 受拉区弯起钢筋起点处截面(如图5-18中的2－2截面和3－3截面)。

③ 箍筋截面面积或间距改变处截面(如图5-18中的4－4截面)。

④ 腹板宽度改变处截面。

5.4.5 截面复核（视频同上）

什么叫做斜截面承载力的复核？其计算步骤如何？

斜截面承载力的复核是指这样一类问题：已知材料强度、构件的截面尺寸、配箍数量以及弯起钢筋的截面面积，想知道斜截面所能承受的剪力设计值。这类问题的计算步骤如下：

(1) 根据已知条件检验已配腹箍是否满足构造要求，如不满足，则应该调整或只考虑混凝土的抗剪承载力。

(2) 验算已配箍筋是否满足最小配箍率的要求，如不满足，则只考虑混凝土的抗剪承载力。

(3) 当条件（1）和（2）都满足时，则可把已知条件直接代入斜截面受剪承载力计算公式进行复核。

(4) 验算截面尺寸的限制条件是否满足要求，如不满足则按截面尺寸限制条件所规定的最大剪力值确定斜截面抗剪承载力。