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1、1,4 钢筋混凝土构件,2,4.1 钢筋混凝土受弯构件,4 钢筋混凝土构件,目 录,3,4 钢筋混凝土构件,1了解构件在受弯、受剪、受压、受扭时的破 坏特点； 2熟悉各基本构件的构造要求； 3会运用公式对各种构件进行简单的承载力及 配筋计算。,,4,4.1 钢筋混凝土受弯构件,5,建筑物中梁、板均为受弯构件，它承受由荷载产生的弯矩和剪力。在弯矩作用下，构件可能发生正截面受弯破坏(图4.1(a)，在弯矩和剪力共同作用下，构件也可能发生斜截面受剪或受弯破坏(图4.1(b)。,4.1.1 受弯构件的基本构造要求,4.1 钢筋混凝土受弯构件,6,图4.1 受弯构件破坏形式,4.1 钢筋混凝土受弯构件,
2、7,4.1.1.1 截面形式和尺寸 梁的截面形式，常见的有矩形、T形及花篮形等。板的截面形式，常见的有矩形、空心板及槽形板等(图4.2)。板与梁的主要区别在于宽高比不同，板的宽度远大于高度。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,8,图4.2 梁、板截面形式 （a）、（e）矩形；（b）T形；（c）花篮形； （d）I形；（f） 形；（g）空心类,4.1 钢筋混凝土受弯构件,9,（1）梁的截面尺寸 梁的截面尺寸除了满足强度条件外，还应满足刚度要求和施工的方便。从刚度条件看，构件截面高度可根据高跨比(hl0)来估计，见表4.1。 为了施工方便，便于模板周转，梁高h一般取50mm的模数递增，对于高度大于800m
3、m的梁，取100mm的模数递增。 常用的梁高h有250mm、300mm、750mm、800mm、900mm、1000mm等。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,10,表4.1 梁、板截面高跨比h/l0,注：表中l0为梁的计算跨度。当l09m时，表中数值宜乘以1.2。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,11,梁的高度确定之后，梁的截面宽度b可由常用的高宽比估计。例如： 矩形截面梁hb=2.0 3.5 T形截面梁hb=2.5 4.0 上述要求并非严格规定，宜根据具体情况灵活掌握。目前常用的梁宽有120mm、150mm、180mm、200mm、220mm、250mm，之后以50mm的模数递增。,4.1 钢筋混凝
4、土受弯构件,12,（2）板的厚度 板的厚度应满足强度和刚度的要求。从刚度条件看，板的厚度不宜小于表4.1的规定。现浇板的厚度还应不小于表4.2所列数值。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,13,表4.2 现浇钢筋混凝土板的最小厚度（mm）,4.1 钢筋混凝土受弯构件,14,4.1.1.2 受弯构件的钢筋 受弯构件的钢筋有两类，即受力钢筋与构造钢筋。受力钢筋由承载力计算确定，构造钢筋是考虑在计算中未估计到的影响(例如温度变化、混凝土收缩应力等)和施工需要而设置的。 （1）梁 梁中一般布置的钢筋有纵向受力钢筋、箍筋、弯起钢筋和架立钢筋(图4.3)。当梁的截面高度较大时，还应在梁的侧面设置构造钢筋。,4.
5、1 钢筋混凝土受弯构件,15,图4.3 梁内钢筋布置,4.1 钢筋混凝土受弯构件,16,纵向受力钢筋布置于梁的受拉区，承受由弯矩作用而产生的拉力。有时在梁的受压区，也配置纵向受力钢筋与混凝土共同承受压力。其数量应通过计算来确定，宜采用HRB500、HRB400、HRBF400、HRBF500钢筋。 箍筋承受由弯矩和剪力在梁内产生的主拉应力作用，除保证斜截面强度外，箍筋还通过绑扎或焊接把其他钢筋连接在一起，形成空间骨架。箍筋的数量应根据计算确定。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,17,箍筋的肢数：当梁的宽度b150mm 时，可采用单肢(图4.4（a）)；当b400mm，且一层内的纵向受压钢筋不多于4
6、根时，采用双肢箍筋 (图4.4（b）、（c）)；当b400mm ，且一层内的纵向受压钢筋多于3根（图（d），或当梁的宽度b400mm ，但一层内的纵向受压钢筋多于4根时，应设置复合箍筋(图(e)。 梁内箍筋宜采用HPB300级钢筋，有时也采用HRB400级钢筋。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,18,图4.4 箍筋的形式和肢数,4.1 钢筋混凝土受弯构件,19,弯起钢筋是为保证斜截面强度而设置的，一般可将纵向受力钢筋弯起而形成，有时也专门设置弯起钢筋，以满足纵向受力钢筋和斜截面的需要。钢筋的弯起角度一般为45，当梁高h800mm时，采用60。 架立钢筋布置于梁的受压区，它平行于纵向受拉钢筋，以固定
7、箍筋的正确位置，承受由于混凝土收缩及温度变化所产生的应力。如在受压区有受压纵向钢筋时，受压钢筋可兼作架立钢筋。架立钢筋的直径与梁的跨度有关，其常用直径有8mm、10mm、12mm。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,20,当梁的腹板高度h450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积的0.1，一般d=1216mm，间距不宜大于200mm。 梁侧构造钢筋的作用是承受因温度变化、混凝土收缩在梁的中间部位引起的拉应力，防止混凝土在梁中间部位产生裂缝，如图4.5所示。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,21,图4.5 梁侧构造钢筋及拉筋布置,4.1 钢筋混凝土
8、受弯构件,22,（2）板 板中一般布置两种钢筋，即受力钢筋与分布钢筋(图4.6)。,图4.6 板的配筋示意图,4.1 钢筋混凝土受弯构件,23,受力钢筋沿板的跨度方向设置，承担由弯矩作用而产生的拉力。 板中的受力钢筋通常采用HPB300级或HRB335级钢筋，常用的直径为6mm、8mm、10mm、12mm。在同一构件中，当采用不同直径的钢筋时，其种类不宜多于2种，以免施工不便。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,24,分布钢筋与受力钢筋垂直，设置在受力钢筋的内侧。分布钢筋的作用是将荷载均匀地传给受力钢筋，并用来抵抗因混凝土收缩及温度变化而在垂直受力钢筋方向所产生的拉力，同时保证浇筑混凝土时，受力钢筋
9、的设计位置不变。 分布筋的直径不小于6mm，间距为200250mm ，当集中荷载较大时，分布钢筋截面面积应适当增加。如在板的两个方向均配置受力钢筋，则两方向的钢筋均可兼作分布钢筋。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,25,4.1.1.3 钢筋的保护层厚度 为了防止钢筋锈蚀，保证钢筋与混凝土间有足够的粘结强度,及在火灾等情况下避免钢筋过早软化，在钢筋的外面设置混凝土保护层。钢筋外缘至构件边缘的距离称作保护层的厚度。 构件中受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋的直径d，最外层钢筋的保护层厚度应符合表4.3的规定。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,26,表4.3 混凝土保护层的最小厚度c（mm）,注：混凝土强度等
10、级不大于C25时，表中保护层厚度数值应增加5mm； 钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层，基础中钢筋的混凝土保护层厚度应从垫 层顶面算起，且不应小于40mm。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,27,4.1.1.4 截面的有效高度h0 有效高度h0是指受拉钢筋的重心至混凝土受压边缘的距离，如图4.7所示，它与受力钢筋的直径及排放有关。在室内正常环境下，计算时可近似取： 板：当混凝土强度大于C25时，h0=h-20； 梁：当混凝土强度大于C25时，单排h0=h-30；双排h0=h-60。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,28,图4.7 梁、板的有效高度,4.1 钢筋混凝土受弯构件,29,4.1.2 受弯构件正截
11、面的破坏形式 大量试验表明：随着纵向受拉钢筋配筋率的不同，受弯构件正截面可能产生三种不同的破坏形式，如图4.8所示。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,30,图4.8 梁的三种破坏情况 （a）少筋梁（脆性破坏）;（b）超筋梁（脆性破坏）; （c）适筋梁（塑性破坏）,4.1 钢筋混凝土受弯构件,31,纵向受拉钢筋配筋率反映纵向受拉钢筋面积与混凝土有效面积的比值： 式中As纵向受拉钢筋截面面积； b梁的截面宽度； h0梁的截面有效高度(当验算最小配筋时 取h)。,=,4.1 钢筋混凝土受弯构件,32,（1）少筋梁 少筋梁的破坏特点是:受拉区配置的钢筋过少，受拉区混凝土一旦开裂，受拉钢筋即屈服，破坏前无明
12、显预兆，属于脆性破坏。工程中不允许采用少筋梁。 （2）超筋梁 超筋梁的破坏特点是:在梁内放置的纵向受拉钢筋过多，在荷载作用下，受拉钢筋尚未屈服，受压区混凝土已被压碎，不能再承担压力，属于脆性破坏。工程中不允许将梁设计成超筋梁。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,33,（3）适筋梁 适筋梁的破坏特点是：在梁内配置适量的纵向受拉钢筋，受力时，钢筋首先进入屈服阶段，再继续增加荷载后，混凝土受压破坏，我们称这种破坏为“适筋破坏”。 适筋梁的钢筋与混凝土均能充分发挥作用，且破坏不是突然发生的，破坏前有明显预兆，裂缝与挠度有明显的增长，故适筋破坏属延性破坏。故梁在工程实际中都设计为适筋梁。,4.1 钢筋混凝土受
13、弯构件,34,通过对钢筋混凝土梁的观察和实验表明，适筋梁从施加荷载到破坏可分为三个阶段，如图4.9所示。 a阶段的应力状态是抗裂验算的依据。 a阶段的应力状态是裂缝宽度和变形验算的依据。 a阶段的应力状态是构件正截面承载力计算的依据。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,35,图4.9 适筋梁工作的三个阶段,4.1 钢筋混凝土受弯构件,36,37,38,39,40,41,42,4.1.2.2 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力的计算公式 仅在截面受拉区配置受力钢筋的受弯构件为单筋受弯构件。受弯构件正截面承载力计算是以适筋梁a阶段的应力状态为依据。 （1）基本公式 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算简图
14、如图4.10所示，根据平衡条件推导如下：,4.1 钢筋混凝土受弯构件,43,图4.10 单筋矩形截面正截面承载力计算简图 （a）单筋矩形截面;（b）等效矩形应力图形,4.1 钢筋混凝土受弯构件,44,由得 由得 或 式中fc混凝土轴心抗压强度设计值； 1系数，当混凝土强度等级不超过C50时，1取1.0，当混凝土强度等级为C80时，1取0.94，其间按线性内插法取用；,(4.2),(4.1),(4.3),4.1 钢筋混凝土受弯构件,45,b截面宽度； x混凝土受压区高度； fy钢筋抗拉强度设计值； As 纵向受拉钢筋截面面积； h0截面有效高度； u构件截面破坏时的极限弯矩； 作用在构件截面上的
15、弯矩设计值。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,46,（2）基本公式适用条件 基本公式(4.1)、(4.2)、(4.3)是在适筋条件下建立的。因此，基本公式必须满足下列条件： 或 和 式中b 热轧钢筋相对界限受压区高度,见表4.4。max单筋矩形截面适筋梁的最大配筋率, 见表4.5。 min混凝土构件中纵向受力钢筋的最小配筋率，见表4.6。,(4.6),(4.5),(4.4),4.1 钢筋混凝土受弯构件,47,表4.4 混凝土强度等级小于等于C50的热轧钢筋相对界限受压区高度b,表4.5 单筋矩形截面适筋梁的最大配筋率max（%）,4.1 钢筋混凝土受弯构件,48,0.20和45,表4.6 纵向受力
16、钢筋的最小配筋率min(%),注：受压构件全部纵向钢筋最小配筋百分率，当采用C60及以上强度等级的混凝 土时，应按表中规定增加0.10； 板类受弯构件（不包括悬臂板）的受拉钢筋，当采用强度级别400N/mm2、 500N/mm2的钢筋时，其最小配筋百分率应允许采用0.15和45ft/fy中的较大值； 偏心受拉构件中的受压钢筋，应按受压构件一侧纵向钢筋考虑； 受压构件的全部纵向钢筋和一侧纵向钢筋的配筋率以及轴心受拉构件和 小偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率，均应按构件的全截面面积计算； 受弯构件、大偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率，应按全截面面积扣除 受压翼缘面积后的截面面积计算； 当钢筋沿构件截面周边布置时，“一侧纵向钢筋”系指沿受力方向两个对 边中一边布置的纵向钢筋。,4.1 钢筋混凝土受弯构件,49,（3）基本公式的应用
