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1、项目3 钢筋混凝土受弯构件设计,任务3.1 受弯构件构造要求 任务3.2 受弯构件正截面承载力计算 任务3.3 受弯构件斜截面承载力计算 任务3.4 受弯构件变形及裂缝宽度验算,返回,任务. 受弯构件构造要求,. 受弯构件简介 受弯构件是指截面上仅有弯矩和剪力作用的构件，它是钢筋混凝土结构工程中应用最广泛的一种构件。一般房屋建筑中的梁、板以及楼梯和过梁都是典型的受弯构件。 钢筋混凝土受弯构件在荷载作用下，可能发生两种主要破坏：一种是沿弯矩最大的截面破坏，破坏截面垂直于构件的轴线，称为正截面破坏；另一种是沿剪力最大或剪力和弯矩都较大的截面破坏，破坏截面与构件的轴线斜交，称为斜截面破坏。,下一页,
2、返回,任务. 受弯构件构造要求,因此，对受弯构件进行承载能力极限状态计算时，既要保证不沿正截面破坏，对受弯构件进行正截面（受弯）承载力计算，又要保证不沿斜截面破坏，对受弯构件进行斜截面承载力计算。另外，还需对受弯构件进行正常使用极限状态的校核。 本项目首先讨论最常见的单筋矩形截面、双筋矩形截面和单筋 形截面受弯构件正截面承载力计算。同时，介绍钢筋混凝土梁、板中与正截面承载力计算有关的部分构造要求。其次，介绍受弯构件斜截面承载力计算。最后，介绍受弯构件正常使用极限状态的校核。钢筋混凝土受弯构件结构设计内容如图-所示。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件构造要求,. 一般构造要求 . 梁的构造
3、要求 . 截面形式与尺寸 梁的截面形式常用的有矩形、形、形、环形等对称和不对称截面，如图-所示。 梁的截面尺寸宜符合下述要求： （）梁的高度。梁截面高度h与跨度及所受荷载有关，一般按高跨比估计，见表-。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件构造要求,同时，考虑便于施工和利于模板的定型化，构件截面尺寸宜统一规格，通常采用h、 等尺寸。 以下的级差为，以上的为。 （）梁的高宽比。梁的截面宽度常用高宽比hb确定：矩形截面，该比值为； 形截面，该比值为。通常采用b、 等，大于时采用 的倍数。 . 梁的配筋,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件构造要求,梁中的钢筋有纵向受力钢筋、弯起钢筋、纵向构造钢
4、筋（腰筋）、箍筋和架立钢筋，如图-所示。 （）纵向受力钢筋。梁底部纵向受力钢筋主要承受弯矩产生的拉力，一般不少于根，直径常用。设计中若采用两种不同直径的钢筋，钢筋直径相差至少，以便在施工中能用肉眼识别；同时，直径不应相差过分悬殊，以免造成钢筋受力不均匀，一般控制在 范围内。钢筋数量较多时，可多排配置。 （）弯起钢筋、。弯起钢筋由纵向钢筋在支座附近弯起形成，它在跨中承受弯矩产生的拉力，斜弯段承受剪力，弯起后水平段可承受支座位置处的负弯矩产生的拉力。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件构造要求,弯起钢筋的弯起角度：当梁高h 时采用；当梁高h 时采用。 （）箍筋。箍筋又称为钢箍或横向钢筋，是设置
5、在纵筋外侧，方向与纵筋垂直并将纵筋紧紧箍住的钢筋。所起作用：承受构件的剪力；防止受压纵筋压屈；固定纵向受力钢筋形成钢筋骨架，便于浇筑混凝土；连系受拉及受压钢筋共同工作。 箍筋级别：梁内的箍筋宜采用级和级，也可采用钢筋。 箍筋直径：箍筋直径一般为。箍筋最小直径见表-。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件构造要求,箍筋位置：按计算不需要箍筋的梁，梁中仍需按构造配置箍筋。当梁截面高度大于时，仍应沿梁全长设置箍筋；当梁截面高度为300 时，可仅在构件端部各跨度范围内设置箍筋，但当在构件中部跨度范围内有集中荷载时，则应沿梁全长设置箍筋；当梁截面高度在 以下时，可不设置箍筋。 箍筋间距：梁中箍筋间距由
6、构造或计算确定，一般为 、 、 、。梁中箍筋的最大间距宜符合表-的规定。 箍筋形式：箍筋形式依梁宽及受力筋数而定，如图-所示。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件构造要求,在梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，为了使受压钢筋不因屈曲影响抗力，箍筋应当符合下列要求：箍筋应做成封闭式，当梁的宽度大于，并且一层内的纵向受压钢筋多于根时；当梁的宽度不大于，但一层内的纵向受压钢筋多于根时，应设置复合箍筋（如四肢箍）。 （）架立钢筋。设置在梁的受压区，用以固定箍筋位置，形成钢筋骨架并能承受混凝土收缩和温度变化所产生的内应力的构造钢筋。架立钢筋的直径，当梁的跨度 时，不宜；当梁的跨度在 范围时，不宜；当梁
7、的跨度时，不宜。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件构造要求,（）纵向构造钢筋。当梁扣除翼缘厚度后的截面 高度 时，在梁的两侧应沿高度配置纵向构造钢筋（图-），每侧纵向构造钢筋（不包括受力钢筋及架立钢筋）的截面面积不应小于扣除翼缘厚度后的梁截面面积的。纵向构造钢筋的间距不宜，直径为。 . 钢筋净距 为保证混凝土浇筑的密实性，梁底部钢筋的净距不小于 及钢筋直径d，梁上部钢筋的净距不小于 及钢筋直径d，如图-所示。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件构造要求,. 板的构造要求 . 板的截面形式及尺寸 钢筋混凝土板常用截面有矩形板、槽形板和空心板等形式，如图-所示。 现浇板的宽度一般较大，设
8、计时可取单位宽度（b1000）进行计算。根据板的不同类别，混凝土结构设计规范（）规定，现浇钢筋混凝土板的最小厚度，见表-。 板的跨厚比：钢筋混凝土单向板不大于，双向板不大于；无梁支承的有柱帽板不大于，无梁支承的无柱帽板不大于；预应力板可适当增加；当板的荷载、跨度较大时宜适当减小。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件构造要求,. 板内钢筋 （）受力钢筋。受力钢筋沿板的跨度方向布置，板的受力钢筋常用 级、级和级钢筋，常用直径是、，其中现浇板的板面钢筋直径不宜小于。 板中受力钢筋的间距一般为；板厚h 时，钢筋间距；h 时，钢筋间距h且，如图-所示。 （）分布钢筋。,上一页,下一页,返回,任务.
9、受弯构件构造要求,分布钢筋的作用是把荷载传递到受力钢筋上，施工时固定受力钢筋的位置，承担垂直于板跨方向因温度变化及混凝土收缩产生的拉应力。分布钢筋宜采用级、级和级钢筋，常用直径是 和。单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的，且不应小于该方向板截面面积的，分布钢筋的间距不宜大于，直径不宜小于，如图-所示。 . 混凝土保护层厚度及截面配筋率的要求 . 混凝土保护层厚度,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件构造要求,混凝土保护层厚度是指结构构件中最外层钢筋外边缘（箍筋外皮）至构件表面范围用于保护钢筋的混凝土厚度，如图-所示。 混凝土保护层的作用：保护纵向钢筋不被锈蚀；发生
10、火灾时延缓钢筋温度上升；保证纵向钢筋与混凝土的较好粘结。 最外层钢筋的混凝土保护层厚度应符合表-的要求，受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于钢筋直径。 . 截面的有效高度 截面的有效高度h 为纵向受拉钢筋合力点至截面受压区边缘的竖向距离，如图-所示.,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件构造要求,. 纵向受拉钢筋的配筋率 纵向受拉钢筋总截面面积A 与正截面的有效面积bh 的比值（图-），称为纵向受拉钢筋的配筋百分率，用表示，或简称配筋率，用百分数来计量，即 纵向受拉钢筋的配筋率在一定程度上标志了正截面上纵向受拉钢筋与混凝土之间的面积比率，它是对梁的受力性能有很大影响的一个重要指标。,上一页,返
11、回,任务. 受弯构件正截面承载力计算,. 正截面受弯的三种破坏形态 试验表明，梁的正截面破坏形式与钢筋含量、混凝土强度等级和截面形式等有关，影响最大的是梁内纵向受力钢筋的含量，由于纵向受拉钢筋配筋百分率的不同，受弯构件正截面受弯破坏形态有少筋破坏、适筋破坏和超筋破坏三种。如图-所示，与这三种破坏形态相对应的梁称为少筋梁、适筋梁和超筋梁。 . 少筋梁 配筋率小于最小配筋率（）的梁称为少筋梁。少筋梁钢筋，有可能在梁一开裂时就进入强化段最终被拉断，梁的破坏与素混凝土梁类似，属于受拉“脆性破坏”的性质。,下一页,返回,任务. 受弯构件正截面承载力计算,少筋梁的这种受拉脆性破坏比超筋梁受压脆性破坏更为突
12、然，很不安全，因此在建筑结构中不容许采用。 . 适筋梁 配置适量（）纵向受力钢筋的梁称为适筋梁。适筋梁的正截面受弯破坏过程分为三个阶段，如图-所示。 （）第一阶段截面开裂前的未裂阶段。当荷载很小时，截面上的内力很小，应力与应变成正比，截面的应力分布为直线（图-），这种受力阶段称为第阶段。当荷载不断增大时，截面上的内力也不断增大，由于受拉区混凝土出现塑性变形，受拉区的应力图形为曲线。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件正截面承载力计算,当荷载增大到某一数值时，受拉区边缘的混凝土可达其实际的抗拉强度和抗拉极限应变值。截面处在开裂前的临界状态，即第阶段末，用表示。梁处于将裂未裂的极限状态，故对于
13、不允许出现裂缝的受弯构件，此时的应力状态可作为其抗裂度计算的依据。 （）第二阶段带裂缝工作阶段。梁在各受力阶段的应力、应变图截面受力达阶段后，荷载只要稍许增加，截面立即开裂，截面上应力发生重分布，裂缝处混凝土不再承受拉应力，钢筋的拉应力突然增大，受压区混凝土出现明显的塑性变形，应力图形为曲线，这种受力阶段称为第阶段。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件正截面承载力计算,荷载继续增加，裂缝进一步开展，钢筋和混凝土的应力不断增大。当荷载增加到某一数值时，受拉区纵向受力钢筋开始屈服，钢筋应力达到其屈服强度f，梁此时承担的弯矩M 为屈服弯矩，它标志截面进入第阶段末，用表示。第阶段的应力状态代表了受
14、弯构件在使用时的应力状态，故可作为构件在使用阶段裂缝宽度和挠度计算的依据。 （）第三阶段破坏阶段。钢筋屈服，截面曲率和梁挠度突然增大，裂缝宽度随着扩展并沿梁高向上延伸，中性轴继续上移，受压区高度进一步减小。受压区塑性特征表现得更为充分，受压区应力图形更趋丰满。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件正截面承载力计算,破坏前，梁内裂缝宽度的发展和挠度增加是梁即将破坏的明显预兆，有一个破坏的过程，所以称为“塑性破坏”。这种梁在破坏时充分发挥了受拉钢筋和受压混凝土的作用，因此，称为“适筋梁”。 . 超筋梁 配筋率超过最大配筋率（）的梁称为超筋梁，此时发生超筋破坏形态，其特点是混凝土受压区先压碎，纵向受拉钢筋不屈服。在受压区边缘纤维应变到达混凝土受弯极限压应变值时，钢筋应力尚小于屈服强度，但此时梁已告破坏。试验表明，钢筋在梁破坏前仍处于弹性工作阶段，裂缝开展不宽，延伸不高，梁的挠度亦不大。,上一页,下一页,返回,任务. 受弯构件正截面承载力计算,它在没有明显预兆的情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏，属于“脆性破坏”的性质。超筋梁虽配置过多的受拉钢筋，但由于梁
