5 钢筋混凝土结构构件培训课件

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1、第5章 钢筋混凝土结构构件,受弯构件是指仅承受弯矩和剪力的构件。 梁和板的区别在于：梁的截面高度一般都远大于其宽度，而板的截面高度则远小于其宽度。 梁、板的制作工艺有现浇和预制两种，相应的梁、板叫现浇梁、现浇板和预制梁、预制板。 常见梁板的截面形式见图5.1、图5.2、图5.3、图5.4所示。 受弯构件在荷载的作用下，截面上将承受弯矩和剪力的作用。,5.1 钢筋混凝土受弯构件,图5.1钢筋混凝土板截面形式,(a) 平板；(b) 槽形板；(c) 多孔板,5.1 钢筋混凝土受弯构件,图5.2钢筋混凝土梁截面形式,5.1 钢筋混凝土受弯构件,图5.4板与梁一起浇灌的梁板结构,5.1 钢筋混凝土受弯构

2、件,由图可知，当受弯构件沿弯矩最大的截面破坏时，破坏截面与构件的轴线垂直，故称为沿正截面破坏。当受弯构件沿剪力最大的截面破坏时，破坏截面与构件的轴线斜交，称为沿斜截面破坏。,5.1 钢筋混凝土受弯构件,梁、板在荷载作用下将产生挠度和裂缝。 故进行受弯构件的设计时，应视具体情况进行下列设计： 1.承载力极限状态设计 （1） 正截面承载力设计计算； （2） 斜截面承载力设计计算。 2.正常使用极限状态设计 （1） 挠度验算； （2） 裂缝宽度验算。,5.1 钢筋混凝土受弯构件,1.模数要求 为了统一模板尺寸和便于施工，梁的截面尺寸应符合模数要求。当梁高h800mm时，h为50mm的倍数，当h800

3、mm时，为100mm的倍数。当梁宽b250mm时，b为50mm的倍数；当梁宽b250mm时，梁宽可取b=120mm、150mm、180mm、200mm、220mm。 2.梁的高跨比 梁截面高度h按高跨比h/l估算。,梁的截面尺寸,5.1.1 基本构造,3.梁截面的高宽比 梁截面的高宽比按下列比值范围选用，并应符合模数： 矩形截面时：h/b=2.03.5； T形截面时：h/b=2.54.0。 确定截面尺寸时宜先根据高跨比初选截面高度h，然后根据高宽比初选截面宽度b，最后由模数要求确定截面尺寸。,梁的截面尺寸,梁中的钢筋主要有纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立筋。,梁的配筋,用以承受弯矩在梁内产生

4、的拉力，设置在梁的受拉一侧。当弯矩较大时，可在梁的受压区也布置受力钢筋，协助混凝土承担压力（即双筋截面梁），纵向受力钢筋的数量通过计算确定。 a.直径：常用直径d=1025mm。当梁高300mm时，d10mm；梁高300mm时，d8 mm。 直径的选择应当适中，直径太粗则不易加工，并且与混凝土的粘结力亦差；直径太细则根数增加，在截面内不好布置，甚至降低受弯承载力。同一构件中当配置两种不同直径的钢筋时，其直径相差不宜小于2mm，以免施工混淆。,纵向受力钢筋,梁的配筋,b.间距：为便于浇筑混凝土，保证其有良好的密实性，梁上部纵向受力钢筋的净距不应小于30mm和1.5d(d为纵向钢筋的最大直径)。梁

5、下部纵向钢筋的净距，不应小于25mm和d。,梁的配筋,c.伸入支座钢筋的根数：梁内纵向受力钢筋伸入支座的根数，不应少于二根，当梁宽b100mm时，可为一根。 d.层数:纵向受力钢筋，通常沿梁宽均匀布置，并尽可能排成一排，以增大梁截面的内力臂，提高梁的抗弯能力。只有当钢筋的根数较多，排成一排不能满足钢筋净距和混凝土保护层厚度时，才考虑将钢筋排成二排，但此时梁的抗弯能力较钢筋排成一排时低(当钢筋的数量相同时)。 箍筋 用以承受梁的剪力，固定纵向受力钢筋,并和其它钢筋一起形成钢筋骨架，如图3-3所示。,梁的配筋,a.箍筋的数量 箍筋的数量应通过计算确定。如计算不需要时，当截面高度大于300mm时，应

6、全梁按构造布置；当截面高度在150300mm时，应在梁的端部1/4跨度内布置箍筋；但，如果在梁的中部1/2的范围内有集中荷载的作用时，应全梁设置；截面高度小于150mm的梁可不设置箍筋。 b.箍筋的直径 当h250mm d4mm 当250mm h 800mm d6mm 当 h 800mm d8mm 当梁内配有纵向受压钢筋时，箍筋直径不应小于最大受压钢筋直径的1/4。,梁的配筋,c.箍筋的形式和肢数 箍筋的形式有开口式和封闭式两种。一般采用封闭式，对不承受动荷载和扭转的T形现浇梁，在跨中截面上部受压的区段内可采用开口。箍筋的肢数有单肢、双肢、四肢，当梁宽b 150mm时用单肢，当150mm b4

7、00mm用双肢，当b 400mm时和或一层内的纵向钢筋多于4根，或受压钢筋多于三根，用四肢。见图。(设置原则:受压区钢筋隔一拉一),梁的配筋,将纵向受力筋在不需要的位置弯起,用来协助箍筋承受弯矩和剪力共同产生的主拉应力，弯起后的水平段也可用于承受支座端的负弯矩。 a.弯起钢筋的数量 通过斜截面承载能力计算得到，一般由受力钢筋弯起而成，如受力钢筋数量不足可单独设置。 b.弯起钢筋的弯起角度 当梁高小于等于800mm时采用450，当梁高大于800mm时采用600,弯起钢筋,梁的配筋,架立钢筋,架立钢筋设置在梁受压区的角部，与纵向受力钢筋平行。其作用是固定箍筋的正确位置，与纵向受力钢筋构成骨架，并承

8、受温度变化、混凝土收缩而产生的拉应力，以防止发生裂缝。 架立钢筋的直径,当梁的跨度4m时，不宜小于8mm；当梁的跨度=46m时，不宜小于10mm；当梁的跨度6m时，不宜小于12mm。,梁的配筋,梁侧构造钢筋,梁的配筋,梁、板混凝土保护层和截面有效高度,梁、板的混凝土保护层 指受力钢筋的外边缘至混凝土外边缘的最小距离。其作用是防止钢筋锈蚀，保证钢筋和混凝土紧密地粘结在一起共同工作。保护层厚度与钢筋直径、构件种类、环境类别和混凝土强度等级等因素有关。 当梁、柱中的纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度大于40mm时，应对混凝土采取有效的防裂构造措施。,梁、板混凝土保护层和截面有效高度,丛混凝土碳化、脱钝和

9、钢筋锈蚀的耐久性角度考虑，不再以纵向受力钢筋，而以最外层钢筋（包括箍筋、构造筋、分布筋、钢筋网片等）计算保护层厚。,梁、板混凝土保护层和截面有效高度,5.1 钢筋混凝土受弯构件,5.1.1 基本构造,板的构造规定,板的承载力应满足荷载、刚度和抗力的要求。 现浇板的厚度h取10mm为模数，从刚度条件出发，不需作挠度验算的板的厚度与跨度的最小比值(h/l)应按表5.1取值。 同时必须满足现浇板的最小厚度，对于一般民用建筑的楼面板为60mm，工业建筑楼面板为70 mm，屋面板为60mm。,5.1 钢筋混凝土受弯构件,5.1.1 基本构造,板的构造规定,板的跨厚比：钢筋混凝土单向板不大于30，双向板不

10、大于40；无梁支承的有柱帽板不大于35，无梁支承的无柱帽板不大于30。预应力板可适当增加；当板的荷载、跨度较大时宜适当减小。（新增内容）,板的构造规定,井字楼盖(密肋板),板的构造规定,无梁楼盖,板的构造规定,板的构造规定,板的配筋,板的构造规定,受力钢筋的作用主要是承受弯矩在板内产生的拉力，设置在板的受拉一侧，其数量通过计算确定。 a.直径：常采用直径为812mm的HPB235级钢筋，大跨度板常采用冷轧钢筋。为了使板内钢筋受力均匀，配置时应尽量采用直径小的钢筋。在同一块板中采用不同直径的钢筋时，其种类一般不宜多于2种，钢筋直径差应不少于2mm，以免施工不便。 b.间距：为便于绑扎钢筋和混凝土

11、的浇捣，使钢筋受力均匀，钢筋间距不宜太大，也不宜太小。板中受力钢筋的间距应符合表的规定。,受力钢筋,板的构造规定,表 受力钢筋间距,板的构造规定,分布钢筋的作用是将板承受的荷载均匀地传给受力钢筋；承受温度变化及混凝土收缩在垂直板跨方向所产生的拉应力；在施工中固定受力钢筋的位置。 分布钢筋可按构造配置。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15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%；分布钢筋的间距不宜大于250mm，直径不宜小于6mm；对于集中荷载较大的情况，分布钢筋的截面面积应适当加大，其间距不宜大于200mm。通常情况下的分布钢筋，可参照表3-5及表3-6中的相

12、应数值取二者中的直径较大和间距较小者。,板的分布钢筋,板的构造规定,梁、板截面的有效高度,as受拉区混凝土边缘至受拉区钢筋合力作用点距离。 当钢筋排一排时as=(c+d/2)，c保护层厚度查表求得，d为梁板钢筋常用直径的平均值。板中受力钢筋直径一般为612，平均直径按10计算；梁中受拉钢筋直径一般为1225，平均按20计算。 当梁中钢筋排两排时as=5560,一般取60。,hw 截面的腹板有效高度。矩形截面取有效高度；T形截面取有效高度减去翼缘高度；I形截面取腹板净高。,梁、板混凝土保护层和截面有效高度,h0 举例,一截面尺寸为200mm500mm的矩形截面梁，混凝土强度等级为C20，钢筋排一

13、排,求截面有效高度。钢筋排两排呢? 查得混凝土保护层厚度为30mm,钢筋取平均直径20mm,则,H0=500-40=460mm,受弯构件以梁为试验研究对象。试验表明：同样的截面尺寸、跨度和同样材料强度的梁，由于配筋量的不同，会发生本质不同的破坏。 根据配筋率的不同，可将梁分为适筋梁、超筋梁、少筋梁。配筋率用下式计算： 受弯构件的截面配筋率是指纵向受拉钢筋截面面积与截面有效面积的百分比。,梁的类型,=As/(bh0),当构件的配筋太少时，构件不但承载能力很低，而且受拉边一旦开裂，裂缝就急速向上扩展，裂缝截面处的拉力全部由钢筋承担，钢筋数量较少，此时钢筋由于突然增大的应力而屈服，构件亦即发生破坏。

14、 此种破坏的特点是“一裂即坏”，无明显的预兆，属于脆性破坏。,少筋梁,梁的类型,当构件的配筋不是太少但也不是太多（大于最小配筋率）时，构件的破坏首先是由于受拉区纵向受拉钢筋屈服，然后受压区混凝土被压碎，构件即告破坏，钢筋和混凝土的强度都能得到充分利用。 此种破坏在构件破坏前有明显的塑性变形和裂缝预兆，破坏不是突然发生的，属于塑性破坏。,适筋梁,梁的类型,当构件的配筋太多（大于最大配筋率）时，构件的破坏特征发生质的变化。截面受压边缘的混凝土在受拉钢筋尚未达到屈服强度前就被压碎，构件被破坏。 这种破坏在破坏前虽然有一定的变形和裂缝预兆，但不明显，而且当混凝土压碎时，破坏突然发生，钢筋的强度得不到充

15、分利用，破坏具有脆性性质，这种破坏称为超筋破坏。,超筋梁,梁的类型,适筋梁,受弯构件在加载至破坏的过程中，随着荷载的增加及混凝土塑性变形的发展，对正常配筋的梁，其正截面上的应力和应变发展过程可分以下三个阶段 ：,第阶段，荷载增加，受拉区混凝土开裂，混凝土承担的拉力转让给钢筋，梁处于带裂缝工作阶段。第二阶段末，受拉区钢筋屈服。该阶段作为构件的变形及裂缝宽度极限计算的依据。（正常工作阶段） 第阶段，荷载继续增大，钢筋达到屈服，截面上形成一宽大的临界裂缝，受压区混凝土由较大的塑性变形到压碎，梁到达破坏时的极限弯矩。第三阶段末受压区混凝土达到最大应变。该阶段作为承载力极限状态的计算依据。,适筋梁,综上

16、所述，对于适筋梁，其破坏是始于受拉钢筋屈服，此时受压区混凝土应力峰值及边缘纤维压应变并未达到其极限值，因而混凝土并未被压碎，还需施加一定弯矩（即My增大到Mu）。但是，由于钢筋已经屈服将产生很大塑性变形，使裂缝急剧开展和挠度急剧增大，将给人以明显预兆，这种破坏称为“延性破坏”，如图。由于适筋梁的材料强度能充分发挥，因而它是作为设计依据的一种破坏形式。,适筋梁,钢筋混凝土梁的三个阶段,适筋梁,计算基本假定,为了简化计算，受弯构件正截面承载力应按下列基本假定进行计算：平截面假定不考虑截面受拉区混凝土的抗拉强度 材料应力 等效应力图,单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,等效矩形应力图形,（1）基本公式及适用条件 基本公式 由静力平衡条件可推导出计算公式： X=0 1 f cb x= fyAs M=0 M Mu= 1 f cb x（h0-0.5x）,单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,防止超筋破坏 x xb= b