《建筑结构(CD) 教学课件 ppt 作者 钏芳林 马丹丁 第四章 钢筋混凝土梁(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑结构(CD) 教学课件 ppt 作者 钏芳林 马丹丁 第四章 钢筋混凝土梁(1)（236页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 钢筋混凝土梁 （一）,邯郸职业技术学院建工系,钢筋混凝土梁一般是水平方向放置（有时也斜放）的构件，可能承受有弯矩、剪力、扭矩。承受弯矩、剪力的构件为受弯构件，这是建筑结构中最基本的构件。在构件中作用有扭矩的构件为受扭构件。,4.1 钢筋混凝土受弯构件 钢筋混凝土受弯构件包括板和梁。板的截面高度远小于板的宽度，现浇混凝土板一般为矩形截面，而预制板的截面形式则多种多样。,4.1.1 受弯构件的构造要求 1.梁、板的截面与配筋 (1) 梁、板的截面形式 梁：主要有矩形、形、倒形、形、形、十字形、花篮形等。,（2）梁的截面尺寸 梁的截面高度一般根据刚度条件确定，常见简支梁、连续梁、悬臂梁的截面
2、高度可按表4-1采用。,梁的截面高度h一般可取250、300、800、900、1000等，h800mm时以50mm为模数，h800mm时以100mm为模数；矩形梁的截面宽度和T形截面的肋宽b宜采用100、120、150、180、200、220、250mm，大于250mm时以50mm为模数。梁适宜的截面高宽比h/b，矩形截面为23.5，T形截面为2.54。,（3）梁的配筋 梁中的钢筋有纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立钢筋等 。,1）纵向受力钢筋。 用以承受由弯矩在受拉区产生的拉力。有时在受压区，协助混凝土共同负担压力。 常用直径为12、14、16、18、20、22、25、28mm。当梁高h30
3、0mm时，直径不应小于8mm；当梁高h300mm时，不应小于10mm。梁上部纵向 钢筋水平方向的净距不应小 于1.5d（d为钢筋最大直径） 和30，下部净距不应小 于d和25mm。纵向钢筋应尽 可能排成一排，两排时应上 下对齐。,2）弯起钢筋。 将跨中纵向受力钢筋弯起而成。其弯起部分承受斜截面剪力，端部水平段承受支座处负弯矩产生的拉力。 常用直径为1228mm。钢筋弯起角度一般为45，当梁高大于800mm时可采用60。,3）腰筋。 用以增强梁内钢筋骨架的刚性，增强梁的抗扭能力，防止梁中部因混凝土收缩和温度变化产生的侧面开裂。 当梁的腹板高度hw450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢
4、筋，每侧纵向构造钢筋（不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋）的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%，且间距不宜大于200mm。,4）架立钢筋。 设置在梁的受压区，用以固定箍筋的位置，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。 钢筋直径：当梁的跨度小于4m时，不宜小于8mm；跨度为46m时，不宜小于10mm；跨度大于6m时，不宜小于12mm。,5）箍筋。 垂直纵向钢筋放置的钢筋套子。其作用是：用以承受梁的剪力，固定纵向受力钢筋形成钢筋骨架，便于浇灌混凝土，联系受拉及受压钢筋共同工作。 常用的箍筋直径为4、6、8。箍筋形式有开口和闭口两种。常用闭口形式。箍筋肢数有单肢、双肢、
5、四肢等，依梁宽及受力筋数量而定。,2. 板的厚度与配筋 （1）板的厚度 板的厚度要满足承载力、刚度和抗裂度（或裂缝宽度）的要求。现浇板的厚度取10mm为模数，从刚度条件出发，单项受力板的厚度可按表4-2确定，同时应满足表4-3的要求。,（2）板的配筋 单项板中配有受力筋和分布钢筋，受力钢筋沿板的跨度方向在受拉区配置，分布钢筋配置在受力钢筋的内侧，与受力钢筋垂直，交点用细铁丝绑扎或焊接。,受力钢筋的直径一般为612 mm。 钢筋间距：当板厚150 mm时，不易大于200 mm；当板厚150 mm时，不易大于1.5且不易大于250 mm。为了保证施工质量，钢筋间距也不宜小70 mm。,分布钢筋的作
6、用： 将板上荷载更有效地 传递到受力钢筋上去，防止因温度或混凝土收缩等原因沿跨度方向引起裂缝；固定受力钢筋的正确位置。 板中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%；其间距不宜大于250 mm。直径不宜小于6 mm。对集中荷载较大的情况，分布钢筋的截面面积应适当增加，其间距不宜大于200 mm。,3. 混凝土保护层（从纵筋的外边缘算起） 作用：一是保护钢筋不致锈蚀，保证结构的耐久性；二是保证钢筋与混凝土间的粘结；三是在火灾等情况下，避免钢筋过早软化。,4.1.2 单筋矩形截面受弯构件 正截面承载力计算 1.钢筋混凝土梁正截面
7、破坏状态 根据梁纵向钢筋配筋率的不同，钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型，不同类型梁的具有不同破坏特征。,(1) 适筋梁 当梁的受力钢筋配置适量，即minmax时，其破坏过程可分为三个工作阶段：,第I阶段弹性工作阶段。荷载很小时，混凝土的压应力及拉应力都很小，应力和应变几乎成直线关系。 截面达到将裂未裂的极限状态时，即第阶段末，用a表示。a阶段的应力状态是抗裂验算的依据。 第阶段带裂缝工作阶段。荷载增加，拉区混凝土开裂，拉力转让给钢筋，梁处于带裂缝工作阶段。第阶段的应力状态是裂缝宽度和变形验算的依据。 钢筋应力达到屈服强度fy时，标志截面进入第阶段末，以a表示。,第阶段破坏阶段：
8、到本阶段末（即a阶段），钢筋达到屈服，截面上形成一宽大的临界裂缝，受压边缘混凝土压应变达到极限压应变，受压区混凝土产生近乎水平的裂缝，混凝土被压碎，甚至崩脱，截面宣告破坏，此时截面所承担的弯矩即为破坏弯矩Mu。a阶段的应力状态作为构件承载力计算的依据。,适筋梁的破坏特征： 受拉钢筋首先达到屈服，然后压区混凝土压酥，梁的裂缝和变形剧增，破坏有先兆，故称为“塑性破坏”。钢筋和混凝土两种材料均得到充分利用。,(2) 超筋梁 梁的配筋量很大，max 破坏特征：受压区混凝土在钢筋屈服前即达到极限压应变被压碎而破坏。破坏时钢筋的应力还未达到屈服强度，因而裂缝宽度均较小，且形不成一根开展宽度较大的主裂缝，梁
9、的挠度也较小。脆性破坏,(3) 少筋梁 梁的配筋量很低，max 破坏特征：梁破坏时，裂缝往往集中出现一条，不但开展宽度大，而且沿梁高延伸较高。一旦出现裂缝，钢筋的应力就会迅速增大并超过屈服强度而进入强化阶段，甚至被拉断。脆性破坏,2. 基本假定 钢筋混凝土受弯构件的承载能力极限状态计算的依据为适配梁a阶段，为了建立基本公式，采用如下假定： （1）截面平均应变符合平截面假定，即梁在弯曲后，截面各点应变与该点到中和轴的距离呈正比，且钢筋应变与外围混凝土的应变相同。 （2）不考虑受拉区混凝土参加工作，全部拉力均由钢筋承担。 （3）采用理想化的混凝土应力-应变（cc）曲线作为计算混凝土应压力的依据；采
10、用理想化的钢筋应力-应变（cc）曲线作为计算钢筋应压力的依据。,适筋梁在正截面承载力极限状态，受拉钢筋已经达到屈服状态，压区混凝土达到受压破坏极限。以单筋矩形截面为例，根据上述假定，截面受力状态如图。,等效矩形应力图 简化原则：受压区混凝土的合力大小不变；受压区混凝土的合力作用点不变。 等效矩形应力图形的混凝土受压区高度为 ，等效矩形应力图形的应力值为 。,等效矩形应力图的两个无量纲的特征值1和1， 1=c，为等效矩形应力图的受压区高度，C为轴心受力试验理想化混凝土应力应变曲线中和轴高度。 1为矩形应力图的强度与受压区混凝土最大应力的比值。,3.基本计算公式 根据计算图式，由平衡条件并根据设计
11、要求，可有：,式中 ： M弯矩设计值；,钢筋抗拉强度设计值；,混凝土轴心抗压强度设计值；,矩形应力图的强度与受压混凝土最大应力的比值,纵向受力钢筋截面面积；,混凝土等效受压区高度；,截面有效高度，h0=h-as,as为受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离，当为一排钢筋时，as=c+d/2，其中d为钢筋直径，c为混凝土保护层厚度。,矩形截面的宽度。,相对受压区高度 由式（4-2）可得 则相对受压区高度即为 由上式可得 对于材料给定的截面，相对受压区高度 和配筋率 之间有明确的换算关系，对应于 的 即为该截面允许的最大配筋率。,称为相对界限受压区高度。它是截面钢筋屈服（ ）与混凝土压区边缘达极限压应
12、变（ ）同时发生时界限受压区高度 与截面的有效高度 的比值。,是否超筋破坏的判断：,若 ，构件破坏时受拉钢筋不能屈服，表明构 件超筋破坏。 若 ，构件破坏时受拉钢筋已经达到屈服强 度，表明发生的破坏为适筋破坏或少筋破坏。,适筋梁与少筋梁的界限 截面最小配筋率 最小配筋率的确定原则：配筋率 为钢筋混凝土受弯构件，按a阶段计算的正截面受弯承载力应等于同截面素混凝土梁所能承受的弯矩Mcr（Mcr为按a阶段计算的开裂弯矩）。,4. 适用条件 为了防止出现超筋梁和少筋梁的情况，基本公式必须满足下列条件 1) 防止超筋梁破坏应满足 2) 防止少筋梁破坏应满足 当温度因素对结构构件有较大影响时，受拉钢筋最小
13、配筋率应比规定适当增加。,5.基本公式的应用 设计受弯构件时，一般仅须对控制截面进行受弯承载力计算。 所谓控制截面，在等截面构件中一般是指弯矩设计值最大的截面；在变截面构件中则是指截面尺寸相对较小，而弯矩相对较大的截面。 基本计算公式的应用有两种情况：截面设计和截面校核。,1截面设计 在进行截面设计时，通常是已知弯矩设计值M，要求确定构件的截面尺寸及配筋。就适筋梁而言，对正截面受弯承载力起决定作用的是钢筋的强度，而混凝土强度等级的影响不很明显。采用高强混凝土还存在降低结构延性等方面的问题。因此普通钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不宜选的过高，一般现浇构件用C20、C25、C30，预制构件为了减轻
14、自重可适当提高。钢筋宜采用HRB400级和HRB335级，也可采用HRB235级和HRB335级钢筋。,关于截面尺寸的确定，按照构件的高跨比来估计。 当材料与截面储尺寸确定后，基本公式中有两个未知量 和 ，通过解方程即可求的所需钢筋面积 。,【例4-1】某钢筋混凝土简支梁，结构安全等级为二级，计算跨度 l0=6.3m 。承受的恒荷载标准值（包括梁自重） ，活荷载标准值 混凝土强度为C20，HRB335级钢筋，梁的截面尺寸 ，计算梁的纵向受拉钢筋 。,【解】 （1）安全等级为二级的建筑，重要性数 。 （2）查得材料强度设计值 C20混凝土 HRB335级钢筋 （3）荷载的分项系数：恒荷载 活荷载
15、 （4）梁承受的均布荷载设计值,截面的弯矩值 设纵向受拉钢筋按一排放置，则梁的有效高度 由式（4-3a）得 整理上式得： 解上式的一元二次方程式，得截面的受压区高度为 将x值代入（4-2）式，受拉钢筋的截面面积为,由以上验算，截面符合适筋条件。 选配钢筋：选用418，实际钢筋截面面积 一排钢筋所需的最小宽度为 与假定相符，不必重算。 配筋如图4-12所示,2截面复核 在实际工程中，经常遇到已经建成的或已完成设计的结构构件，其截面尺寸、配筋量和材料等均已知，要求计算截面的受弯承载力，或复核截面承受某个弯矩值是否安全。此类问题的根本是求截面极限承载力值。在基本公式中，有两个未知量 和 ，通过解方程即可求得所需截面极限承载力值 。,六、计算表格 按基本公式求解，一般必须解二次联立方程，为简化计算，可根据基本公式编制计算表格。下面介绍编制思路。 将基本公式（3.1）式、（3.2）式改写为 设：,可得 对混凝土压力合力作用点取力矩平衡，可得 系数 仅与受压区相对高度 有关，可以预先算出，列成表格以便应用（附表）。系数 代表力臂 与 的比值，称内力臂系数；系数 称截面抵抗矩系数。 在具体计算中，若查表不便时，亦可直接用下式计算。,在具体计算中，若查表不便时，亦可直接用下式计算。,【例4-2】已知
