第四章-受弯构件..

第四章受弯构件正截面抗弯承载力计算第一节梁、板的一般构造一、梁的截面与配筋（一）梁的截面形状和尺寸1.梁截面高度钢筋混凝土简支梁截面高度:——梁的计算跨度2.梁截面宽度b矩形截面梁T形截面梁为了便于施工和模板定型化，梁的尺寸应符合模数的要求，通常取梁截面高度h为150、180、200、240、250mm，超过250mm时按100mm进制。梁截面的宽度b为120、150、180、200、220、250mm，超过250mm时按50mm进制。011(~)812hl0l11(~)22.5bh11(~)2.53bh3、梁的截面形状梁、板的截面形式常见的有矩形、T形、工形、箱形。（二）梁截面的配筋1、纵向受力钢筋（1）作用：承受纵向拉力作用（2）直径：一般在12mm~25mm（3）净间距：在梁的上部水平钢筋的净距离不小于30mm和1.5d；梁下部水平钢筋的净距不应小于25mm,和d。当梁下部钢筋多于2层时，2层以上钢筋水平向的中距应比下面2层的中距增大一倍；各层钢筋之间的净距不应小于25mm和d，d为钢筋的最大直径。（4）伸入支座内的纵筋数量伸入支座内的纵筋不少于2根。双筋梁中，受压钢筋兼作架立钢筋时，伸入支座的根数不少于两根，且必须保证箍筋的两个角各有一根纵向受力钢筋伸入支座。（5）并筋的配筋方式根据长期工程实践经验，为了保证混凝土现浇质量，解决粗钢筋及配筋密集引起设计、施工的困难，《混凝土结构设计规范》提出了并筋的配筋形式，规定如下：构件中的钢筋可以采用并筋的配筋形式。直径28mm及以下的钢筋并筋数量不超过3根，直径32mm的钢筋并筋数量宜2根，直径36mm及以上的钢筋不宜采用并筋。（a）(b)(c)(d)2、箍筋（1）作用：①抗剪②固定纵筋的位置，形成钢筋骨架。（2）直径：当h≤800mm,d≥6mm;当h＞800mm,d≥8mm;（3）设置要求按承载力计算不需要箍筋的梁，当截面高度大于300mm时，应沿梁的全长设置构造箍筋；当梁截面高度h=150mm~300mm时，可仅在梁两端各1/4范围内设置构造箍筋，为梁的计算跨度。但当在梁中部1/2跨度范围内有集中荷载作用时，则应沿梁的全长设置箍筋。当梁截面高度小于150mm时，可以不设置箍筋。（4）最大间距（5）梁中箍筋形式箍筋应做成封闭式，且弯钩直线段长度不应小于5d，d为箍筋直径。当梁的宽度b大于400mm，且一层内的纵向受压钢筋多于3根时，或当梁的宽度不大于400mm但一层内的纵向受力钢筋多于4根时，宜设置复合箍筋。梁高h150＜h≤300150200300＜h≤500200300500＜h≤800250350h＞80030040000.7tVfbh＞00.7tVfbh≤（6）梁中箍筋的肢数当梁宽b小于350mm时，宜采用双肢箍筋；当梁宽b大于等于400mm时宜用四肢箍筋；梁内受拉钢筋一排中配有多于5根受拉钢筋时或受压钢筋多于三根时，宜采用四肢箍筋或六肢箍筋，四肢箍筋一般由两个双肢箍筋组成。（7）抗扭箍筋受扭箍筋应做成封闭式；受扭箍筋和抗震设计所需的箍筋一样末端要做成135°的弯钩，弯钩的平直段长度应为10d，d为箍筋直径。3、弯起钢筋（1）作用：抗剪（2）设置要求：当梁高小于等于800mm时，弯起角为45°，当梁高h大于800mm时弯起角为60°。在弯终点外应留有平行于梁轴线方向的锚固长度，且在受拉区不应小于20d，在受压区不小于10d，d为弯起钢筋的直径。当纵向受拉钢筋受限制不能在需要的位置弯起或弯起钢筋不能满足抗剪要求时，需要增设附加鸭筋来补充，鸭筋的两端水平段要锚固在梁的受压区;不能采用一端锚固在受拉区，另一端锚固在受压区的浮筋。4、梁内构造钢筋梁内构造钢筋包括架立钢筋、梁上部纵向构造钢筋、梁截面中部构造钢筋、拉筋和构造负筋。（1）架立筋1）作用：架立筋一般配置在梁箍筋的上角，用来固定箍筋的位置；当混凝土收缩时可以防止梁上部产生的开裂。2）设置要求当梁跨度小于4m时，架立筋的直径不宜小于8mm；梁跨度在4~6m时，不宜小于10mm；当梁跨度大于6m时，不宜小于12mm。（2）梁上部纵向构造钢筋当梁端按简支计算但实际受到部分约束时，如梁端嵌固在承重砖墙中时，应在支座上部设置纵向构造钢筋。其截面积不应小于跨中截面下部所配纵向受力钢筋计算所需截面面积的1/4，且不小于2根。（3）梁截面中部构造钢筋1）作用当梁截面高度h相对较高，架立筋或上部受压纵筋到梁下部截面受拉纵筋之间距离较大，梁中部混凝土收缩作用会引起开裂，设置梁截面中部构造钢筋可以有效防止梁中部的开裂；此外，梁截面中部构造钢筋还具有增加梁内钢筋骨架刚度的作用。2）设置当梁的腹板的高度大于等于450mm时，在梁的两个侧面应沿截面高度配置纵向构造钢筋，此构造钢筋一般应选用HPB300级光圆钢筋，每侧面积不小于0.1%bhw，梁截面中部构造钢筋沿梁截面高度方向的间距不大于200mm，直径为10~14mm。（4）拉筋主要作用是拉结和固定梁截面中部构造钢筋的位置，使梁截面中部构造钢筋和梁的钢筋骨架拉结成一个整体。拉筋和箍筋的直径、弯钩的要求一致，拉筋的间距是箍筋的两倍。二、板的厚度和配筋（一）板的厚度板的厚度要满足强度、刚度和抗裂（或裂缝宽度）的要求。现浇板的最小厚度要求见表3-3。（二）板的配筋1、受力钢筋（1）作用：承担由弯矩产生的拉应力。（2）配置单向板：l2:l1≥3,沿短跨方向布置受力钢筋双向板：l2:l1≤2，沿长、短跨方向均布置受力钢筋（3）间距及数量板中受力钢筋的间距，当板厚不大于150mm时，不宜大于200mm；当板厚大于150mm时不宜大于板厚的1.5倍，且不宜大于250mm。板内所配的受力钢筋的数量，对简支板按跨中弯矩最大截面、或连续板对其跨中和连续支座弯矩最大截面的抗弯承载力计算所得结果，并参照《规范》有关要求决定的。（4）直径板厚h小于100mm时，d=6~8mm；当板厚h=100~150mm时，d=8~12mm；当板厚h大于150mm时，d=12~16mm。2、分布钢筋（1）作用1）固定受力钢筋的位置，确保浇筑混凝土时受力筋不发生平面和上下移动；2）将板上局部承受的集中力向比较大范围的受力钢筋上传递；3）抵抗由混凝土收缩和温度的变化在垂直于受力钢筋方向的拉应力，防止板表面产生沿受力钢筋方向的开裂；4）在单向板肋形楼屋盖中，分分布钢筋可以抵抗沿板长边方向传递的数值较小的内力。（2）配置沿板的宽度方向上单位长度内分布钢筋的面积不宜小于沿板长度方向上实配受力钢筋面积的0.15%；分布钢筋间距不宜大于250mm，其直径不小于6mm。3、构造钢筋在现浇单向板肋形板楼盖中，主梁、次梁和单向板三部分整体浇注在一起，受力后可能会在主梁与板连接处发生裂缝，也可能在板边缘和板的角部受墙体和边梁等的嵌固，板上部荷载作用后在板边缘和板的角部发生开裂，为了有效地防止这些问题的发生，就必须在板的上部和板的角部设置构造钢筋。（1）现浇单向或双向板角上部构造钢筋为了防止板角受双长边和短边方向嵌固作用出现垂直于板对角线的板面裂缝，就必须在板角的上部设置构造负筋，在板上部离板角点l1/4范围内配置板面双向钢筋网，该钢筋在支座内满足锚固长度要求；从墙边伸入板内长度不小于l1/4（是单向板或双向板的短边跨度）。（2）受承重墙的嵌固板边上部的构造钢筋沿主梁跨度方向间距200mm配置垂直主梁的板上部构造钢筋，该钢筋d=8mm,从主梁边伸入板内的长度为板跨的四分之一即l0/4；单位长度范围内的受力钢筋面积不小于板内受力钢筋面积的1/3。（三）钢筋的间距、钢筋保护层厚度和梁的有效高度1、钢筋间距钢筋间距是指同排钢筋之间以及设置多排配筋时上下层钢筋之间的净距。2.梁中钢筋间距3.板中钢筋间距板中采用绑扎钢筋网时，受力钢筋间距为：当板厚h≤150mm时，钢筋间距s不应大于200mm；当板厚h＞150mm时，不应大于1.5h,也不大于250mm。4.保护层厚度5.截面的有效高度从构件受拉钢筋合力中心到构件受压区混凝土上边缘的距离称为构件有效高度。（1）梁的有效高度单排：h0=h-35mm双排：h0=h-60mm0h（2）板的有效高度h0=h-20mm≤200≥70C≥15,分布筋h0受力筋第二节钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯承载力的试验研究一、试验简介钢筋混凝土梁根据正截面配筋率的大小分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种。配筋率：是指梁内配置的受拉钢筋横截面面积与梁有效截面积的比值。0sAbh通常采用两点对称集中加荷，加载点位于梁跨度的1/3处，如下图所示。这样，在两个对称集中荷载间的区段称为“纯弯段”。二、钢筋混凝土适筋梁受力破坏的三个阶段1、第一阶段：从加载到受拉区混凝土即将开裂１）从开始加荷到受拉区混凝土开裂前，梁的整个截面均参加受力。受拉区混凝土有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接近线弹性，荷载-挠度曲线或弯矩-曲率曲线基本接近直线。截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小，且都与弯矩近似成正比。第Ｉ阶段截面应力应变关系２）受拉区混凝土即将开裂的临界状态Ⅰa受拉区混凝土塑性变形达到最大，受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时，εt=εtu，为截面即将开裂的临界状态（Ⅰa状态）。受压区应力直线分布。此时的弯矩值称为开裂弯矩Mcr，作为受弯构件抗裂度计算依据。2.第二阶段：从受拉区混凝土开裂到受拉钢筋屈服１）在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担，导致钢筋应力突然增加（应力重分布），这使中和轴比开裂前有较大上移。II阶段前期截面应力应变关系２）荷载继续增加，钢筋的拉应力，挠度变形不断增大，裂缝宽度也随荷载的增加而不断开展，由于受压区混凝土的压应力随荷载的增加而不断增大，其弹塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布。钢筋混凝土在正常使用情况下，截面弯矩一般处于该阶段。所以在正常使用情况下，钢筋混凝土是带裂缝工作的。裂缝宽度和挠度变形计算，要以该阶段的受力状态分析为依据。Mesfs３）随着荷载增加，当钢筋应力达到屈服强度时（εs=εy），梁的受力性能将发生质的变化。此时的受力状态记为Ⅱa状态，弯矩记为My，也称为屈服弯矩。Mfs=fyeseyIIa阶段截面应力应变关系3.第三阶段：从钢筋屈服到受压区混凝土被压碎，构件发生破坏。１）钢筋应力达到屈服时，受压区混凝土尚未压坏。在该阶段，钢筋应力保持为屈服强度fy不变，即钢筋的总拉力T保持定值，但钢筋应变εs则急剧增大，裂缝显著开展，中和轴迅速上移，受压区高度有较大减少。MeyfyⅢ阶段截面应力和应变分布２）在试验室内，混凝土受压可以具有很长的下降段，梁的变形可以持续较长，但有一个最大弯矩Mu。超过Mu后，梁的承载力将有所降低，直至最后压区混凝土压酥。Mu称为极限弯矩，此时的受压边缘混凝土的压应变称为极限压应变ecu，对应截面受力状态为“IIIa状态”。MueyⅢa阶段截面应力和应变分布fyecu二、梁正截面破坏形态按照梁的破坏形式不同，划分为以下三类：适筋梁；超筋梁；少筋梁1．适筋梁2．超筋梁3.少筋梁1、适筋梁（1）定义钢筋混凝土梁内受拉钢筋的含量在一个比较合适范围内的梁，即的梁，称为适筋梁。（2）破坏过程起始于梁弯矩最大截面的混凝土边缘开裂；随着受力过程的持续钢筋屈服，受压区高度减少，钢筋拉应力上升直到屈服；混凝土的压应变不断上升，压应力达到强度设计值，塑性发展越来越充分，直至混凝土在达到极限应变后被压碎。3）破坏特点破坏过程的阶段性明显，经历了较长的受力变形的过程，梁中材料的力学性能得到了较好发挥，经济性能好，属于延性破坏。（4）应用情况由于破坏经历几个明显的受力阶段，破坏前有明显的征兆，为结构的抢修和加固可以提供必要的时间，所以工程中只允许使用这种梁。minmax2、超筋梁（1）定义梁截面内所配的受拉钢筋的含量超过适筋梁最大配筋率的梁，即的梁。（2）破坏过程钢筋混凝土梁内纵向受拉钢筋数量过多，在荷载作用下梁内受拉区钢筋的应力和应变增长缓慢，随着荷载的继续增加，上缘受压区混凝土应力和应变随着试验加载过程