《建筑结构》模块2-钢筋混凝土受弯构件.pptx

1、2022年11月28日灵犀地教师根据高等职业院校土建类建筑结构课程教学要求制作钢筋混凝土受弯构件模块2钢筋混凝土受弯构件的构造要求正截面承载力计算斜截面承载力计算目录CATALOG挠度和裂缝宽度验算01理解受弯构件正截面和斜截面的破坏形态。02熟悉梁和板中的钢筋种类及其他构造要求。03掌握钢筋混凝土受弯构件正截面承载力和斜截面承载力的计算方法。04理解抵抗弯矩图的概念和做法以及纵向受力钢筋的弯起、锚固等构造措施。教学目标05了解钢筋混凝土受弯构件挠度和裂缝宽度的验算方法。06掌握减小构件变形和裂缝宽度的有效措施。钢筋混凝土受弯构件的构造要求u 2.1.1 钢筋混凝土受弯构件的截面形式及尺寸u

2、2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造u 2.1.3 混凝土的构造要求2.1.1 钢筋混凝土受弯构件的截面形式及尺寸梁的截面形式主要有矩形、T形、工字形（I形）、花篮形、倒L形等（见图），其中矩形截面和T形截面应用最广泛。板按截面形式一般分为矩形板、空心板、槽形板等，如图所示。1.截面形式2.1.1 钢筋混凝土受弯构件的截面形式及尺寸梁、板的截面高度一般按刚度条件估算。梁的截面高度h拟定以后，截面宽度b可按工程经验确定。板的厚度亦根据其跨度确定。2.截面尺寸为了施工方便，梁、板的截面尺寸还应符合模数要求。提示2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造1.梁的配筋梁内通常配有纵向受力钢筋、弯起钢

3、筋、箍筋和架立钢筋等四种钢筋（见图）。截面高度较大的梁，尚需设置纵向构造钢筋及拉筋。2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造u 1）纵向受力钢筋纵向受力钢筋沿梁的长度方向布置在受拉区，用来承受由内力弯矩造成的拉力;纵向受力钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500级钢筋;纵向受力钢筋的直径不能太粗也不能太细。为保证钢筋周围的混凝土浇筑密实，纵向受力钢筋应满足净间距的要求，如图所示。在梁的配筋密集区域宜采用并筋的配筋形式。提示2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造u 2）弯起钢筋 弯起钢筋在跨中是纵向受力钢筋。由于支座附近弯矩形成的拉力较小，所需纵向受力钢筋较少，所以

4、可将纵向受力钢筋弯起。钢筋的弯起角度一般为45，当截面高度大于800 mm时，弯起角度可采用60。弯起钢筋能协助箍筋承受剪力。提示2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造u 3）箍筋箍筋主要用以承受梁的剪力，固定纵向受力钢筋形成钢筋骨架，便于浇筑混凝土，联系受拉及受压钢筋共同工作。箍筋的常用直径为6 mm、8 mm、10 mm。箍筋有封闭式和开口式两种形式（见图）。除小过梁以外，一般均应采用末端有弯钩的封闭式箍筋。提示2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造u 4）架立钢筋架立钢筋设置在受压区外缘两侧，并平行于纵向受力钢筋。其作用：一是固定箍筋的位置，以形成梁的钢筋骨架；二是承受因温度变化和混

5、凝土收缩而产生的拉应力，防止发生裂缝。纵向受力钢筋可兼作架立钢筋。架立钢筋的最小直径应符合下表的规定。2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造u 5）纵向构造钢筋及拉筋纵向构造钢筋及拉筋如图所示。纵向构造钢筋可以增强梁内钢筋骨架的刚性，提高梁的抗扭能力，防止梁的中部因混凝土收缩和温度变化而侧面开裂。纵向构造钢筋一般不必做完狗，拉筋的直径一般与箍筋相同，间距常取箍筋间距的两倍。提示2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造2.板的配筋板通常只配置受力钢筋和分布钢筋，如图所示。2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造 1）受力钢筋放置在板底承受正弯矩的受力钢筋，简称正钢筋或底筋；放置在板面承受负弯矩

6、的受力钢筋，简称负钢筋或面筋。受力钢筋的常用直径为6 mm、8 mm、10 mm和12 mm等，间距不宜小于70 mm。当边支座是简支时，下部正钢筋伸入支座的长度不应小于5d。提示2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造 2）分布钢筋板中分布钢筋垂直于受力钢筋均匀布置，并放在受力钢筋的内侧，与受力钢筋一起形成十字交叉钢筋网。分布钢筋的作用包括：固定受力钢筋的位置；将荷载均匀地传递给受力钢筋；抵抗温度变化和混凝土收缩等产生的应力。当集中荷载较大时，分布钢筋的配筋面积尚应增加，且间距不宜大于200 mm。提示2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造3.钢筋的设计参数1）钢筋强度标准值在结构设计中采

7、用正常情况下可能出现的最小材料强度值作为基本代表值该值称为材料强度标准值。普通钢筋的强度标准值见表。2）钢筋强度设计值材料强度设计值等于材料强度标准值除以材料分项系数。普通钢筋的强度设计值见表。3）钢筋的弹性模量钢筋的弹性模量是指在比例极限范围内应力与应变的比值，用Es表示，其值见表。续表2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造4.钢筋的弯钩、锚固与连接1）钢筋的弯钩为了增强钢筋在混凝土中的抗滑移能力和钢筋端部的锚固作用，钢筋骨架中的受拉光圆钢筋的末端应做半圆弯钩。半圆弯钩的构造要求如图所示。2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造 2）钢筋的锚固（1）受拉钢筋的锚固长度。当计算中充分利用钢筋

8、的抗拉强度时，受拉钢筋的锚固长度应根据锚固条件按式确定，且不应小于200 mm。2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造注：光圆钢筋末端应做180弯钩，弯后平直段长度不应小于3d，但做受压钢筋时可不做弯钩。式（21）中的a应按下列规定取用。当带肋钢筋的公称直径大于25 mm时取1.10。环氧树脂涂层带肋钢筋取1.25。施工过程中易受扰动的钢筋取1.10。当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时，修正系数取设计计算面积与实际配筋面积的比值，但对有抗震设防要求及直接承受动力荷载的结构构件，不应考虑此项修正。2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造2.1.2 钢筋混凝土受弯构件的配筋构造 3

9、）钢筋的连接钢筋连接可采用绑扎搭接、机械连接或焊接。同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开。钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.3倍的搭接长度，凡搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接区段，如图所示。2.1.3 混凝土的构造要求混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值是指按标准方法制作、养护的边长为150 mm的立方体试件，在28 d或设计规定龄期以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值。1.混凝土强度等级及其设计参数混凝土强度等级用符号C表示，共有14个等级，即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55

10、、C60、C65、C70、C75、C80。提示2.1.3 混凝土的构造要求混凝土轴心抗拉、抗压强度标准值和设计值、混凝土弹性模量见表。2.1.3 混凝土的构造要求结构的使用环境是影响混凝土结构耐久性的最重要因素。混凝土结构暴露的环境类别应按相关要求划分。钢筋外边缘与混凝土表面的距离称为钢筋的混凝土保护层厚度。其主要作用：保护钢筋不受锈蚀，保证结构的耐久性；保证钢筋和混凝土之间的黏结；在火灾等情况下避免钢筋过早软化。2.混凝土保护层正截面承载力计算u 2.2.1 单筋矩形截面受弯承载力u 2.2.2 单筋T形截面受弯承载力2.2.1 单筋矩形截面受弯承载力1.正截面的破坏形态钢筋混凝土受弯构件正

11、截面的破坏形态受到许多因素的影响，如配筋率、混凝土强度等级、截面形式等，其中配筋率对破坏形态的影响最为显著。配筋率是指纵向受力钢筋截面面积占截面总有效面积的百分比，即2.2.1 单筋矩形截面受弯承载力根据配筋率的不同，可以将梁分为适筋梁、超筋梁和少筋梁。建筑结构课程的计算公式大多是在实验研究的基础上得出的。在研究钢筋混凝土受弯构件的破坏特征和计算公式时，为了把弯矩和剪力的相互影响分离，只研究构件抵抗弯矩的能力，首先构造如图所示的简支梁，两个集中力作用点之间区段上的内力只有大小处处相等的弯矩而没有剪力。在不断加载的过程中观察适筋梁、超筋梁、少筋梁中间区段的破坏形态，并收集相应数据。从统计结果发现

12、，不同类型的梁具有不同的破坏特征。2.2.1 单筋矩形截面受弯承载力l 1）适筋梁配置适度纵向受力钢筋的梁称为适筋梁（minmax）。适筋梁从开始加载到完全破坏，其受力状态经历了三个阶段，如图所示。2.2.1 单筋矩形截面受弯承载力l 2）超筋梁配筋率超过最大配筋率的梁称为超筋梁（max）。超筋梁的工作过程缺少第阶段中的钢筋屈服过程。由于受拉区配置过多的钢筋，导致受压区混凝土在钢筋屈服前即达到极限压应变而被压碎。这种单纯因混凝土被压碎而引起的破坏发生的非常突然，没有明显的预兆，属于脆性破坏。因此，实际工程中不应采用超筋梁。提示2.2.1 单筋矩形截面受弯承载力l 3）少筋梁配筋率小于最小配筋率

13、的梁称为少筋梁（M，所以截面为第一类T形截面。（5）计算受压区高度。满足要求。2.2.2 单筋T形截面受弯承载力（7）验算最小配筋率。min，满足要求。该梁配筋如图所示。斜截面承载力计算u 2.3.1 斜截面的破坏形态u 2.3.2 斜截面抗剪承载力的计算u 2.3.3 保证斜截面受弯承载力的构造措施2.3.1 斜截面的破坏形态1.斜压破坏剪跨比很小(3)且箍筋配置过少，则通常会发生斜拉破坏。这种破坏的特点：斜裂缝一旦出现，将会很快形成一条临界斜裂缝，并且迅速延伸向集中荷载的作用点处，使梁斜向被拉断成为两部分而破坏。如图（c）所示。2.3.2 斜截面抗剪承载力的计算u 1.斜截面抗剪承载力的计

14、算公式2.3.2 斜截面抗剪承载力的计算u 1.斜截面抗剪承载力的计算公式（1）当仅配置箍筋时，矩形、T形和I形截面受弯构件的斜截面受剪承载力应符合下列规定。2.3.2 斜截面抗剪承载力的计算2.3.2 斜截面抗剪承载力的计算u 2.计算公式的适用条件2.3.2 斜截面抗剪承载力的计算u 3.公式的应用2.3.2 斜截面抗剪承载力的计算u 3.公式的应用2.3.2 斜截面抗剪承载力的计算u 4.需计算受剪承载力的位置计算斜截面受剪承载力时，剪力设计值的计算截面应按下列规定采用。（1）支座边缘处的斜截。（2）受拉区弯起钢筋起弯点处的斜截面。（3）箍筋截面面积或间距改变处的斜截面。（4）腹板宽度改

15、变处的斜截面。2.3.2 斜截面抗剪承载力的计算2.3.2 斜截面抗剪承载力的计算（3）复核梁截面尺寸及配箍率。（4）求按受剪承载力计算的梁所能承担的均布荷载设计值。满足要求，且所选箍筋直径和间距均符合构造规定。该梁箍筋配置如图所示。2.3.3 保证斜截面受弯承载力的构造措施 1.纵向受力钢筋弯起时的构造措施抵抗弯矩图是沿梁长各正截面实际配置的纵向受力钢筋所能承受的弯矩图，也叫作材料图。如一均布荷载作用下的简支梁，其设计弯矩图(M图)为抛物线，如图所示。根据跨中最大弯矩可得出其所需纵向受力钢筋为 ,钢筋材料所能承受的弯矩为Mu，其值为2.3.3 保证斜截面受弯承载力的构造措施 2.纵向受力钢筋

16、截断时的构造措施2.3.3 保证斜截面受弯承载力的构造措施 3.纵向受力钢筋在支座内的锚固伸入支座的纵向钢筋应具有足够的锚固长度，否则钢筋与混凝土的相对滑移将使斜裂缝的宽度显著增大，甚至将纵向钢筋拔出，发生黏结锚固破坏。钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度las的数值应根据剪力的大小按下表确定。2.3.3 保证斜截面受弯承载力的构造措施 4.悬臂梁纵向钢筋的弯起和截断由于悬臂梁全长受负弯矩的作用，负弯矩钢筋可以分批向下弯折并锚固在梁的下边，但必须有不少于两根上部钢筋伸至悬臂梁外端，并向下弯折不小于12d。悬臂梁的配筋如图所示。挠度和裂缝宽度验算u 2.4.1 挠度验

17、算u 2.4.2 裂缝宽度验算2.4.1 挠度验算1.钢筋混凝土受弯构件的刚度钢筋混凝土受弯构件的截面刚度是一个变量，会随弯矩的增大而减小，随纵向受拉钢筋配筋率的减小而减小；在荷载长期作用下，由于混凝土徐变的影响，梁的某个截面的刚度将随时间的增长而降低。综上所述，钢筋混凝土受弯构件挠度计算的关键是截面抗弯刚度（B）的取值问题。2.4.1 挠度验算2.刚度的计算公式1）短期刚度钢筋混凝土受弯构件出现裂缝后，在荷载标准组合作用下的截面弯曲刚度称为短期刚度，用Bs表示。钢筋混凝土受弯构件的短期刚度可按式计算。2.4.1 挠度验算2.刚度的计算公式混凝土规范采用了半经验半理论的刚度计算公式，规定对矩形

18、、T形、倒T形和I形截面受弯构件考虑荷载长期作用的影响，采用荷载标准组合时的长期刚度按式计算。2.4.1 挠度验算3.钢筋混凝土构件的挠度验算2.4.2 裂缝宽度验算1.裂缝控制等级2.4.2 裂缝宽度验算2.裂缝宽度计算的实用公式根据试验结果，混凝土规范规定对矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件，按荷载标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度可按下列公式计算。2.4.2 裂缝宽度验算2.裂缝宽度计算的实用公式2.4.2 裂缝宽度验算3.影响裂缝宽度的主要因素及减小裂缝宽度的措施1）影响裂缝宽度的主要因素（1）纵向钢筋的应力。裂缝宽度与钢筋应力近似成线性关系。（2）

19、纵向钢筋的直径。在保持钢筋截面面积不变的条件下，采用细而密的钢筋可以增大钢筋表面积，使黏结力增大，裂缝宽度变小。（3）纵向钢筋的表面形状。带肋钢筋的黏结强度较光圆钢筋大得多，故可减小裂缝宽度。（4）纵向钢筋的配筋率。构件受拉区混凝土截面的纵向钢筋的配筋率越大，裂缝宽度越小。（5）保护层厚度。保护层越厚，裂缝宽度越大。2.4.2 裂缝宽度验算3.影响裂缝宽度的主要因素及减小裂缝宽度的措施2）减小裂缝宽度的措施减小裂缝宽度的主要措施包括：增大构件截面尺寸；增大钢筋截面面积；提高混凝土强度等级；减小混凝土保护层厚度；钢筋面积不变时，采用较小直径的钢筋；采用带肋钢筋。其中，采用较小直径的带肋钢筋是减小

20、裂缝宽度最有效的措施。需要注意的是，减小混凝土保护层厚度虽能减小裂缝宽度，但同时考虑到耐久性的要求，混凝土保护层厚度不能过小。思考与练习1.思考题（1）钢筋混凝土梁、板的截面高度应满足哪些要求？（2）梁中一般配有哪几种钢筋？各有什么作用？（3）板中一般配有哪几种钢筋？各有什么作用？（4）对梁、板中受力钢筋的间距有何要求？（5）板中分布钢筋的作用是什么？（6）板中分布钢筋的数量和间距应满足哪些要求？（7）为何要限制钢筋混凝土保护层的厚度？一般构件的保护层厚度为多少？思考与练习1.思考题（8）钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形态？各有什么特点？（9）钢筋混凝土适筋梁正截面的受力全过程可划分为几

21、个阶段？各阶段的主要受力特征是什么？（10）钢筋混凝土受弯构件设计中应如何避免超筋破坏和少筋破坏？（11）钢筋混凝土受弯构件斜截面有哪几种破坏形态？各有什么特点？（12）正常使用极限状态的验算有哪些内容？思考与练习2.单项选择题（1）HRB335级钢筋的强度设计值为（）N/mm2。A.210 B.270 C.300 D.360（2）C25混凝土抗压强度设计值为（）N/mm2。A.16.7 B.11.9 C.1.27 D.25（3）钢筋混凝土超筋梁与适筋梁的界限条件是（）。A.b B.=b C.b D.以上都不对（4）某钢筋混凝土矩形截面梁的宽度为b=250 mm，有效高度为h0=515 mm，

22、配置选用418钢筋，试计算配筋率为（）。A.0.75%B.0.70%C.0.79%D.0.85%思考与练习2.单项选择题（5）T形截面按受压区高度不同可分为两种，其中（）的计算方法和矩形截面计算方法完全一致。A.第一类T形截面 B.第二类T形截面 C.第一类和第二类T形截面 D.界限状态T形截面（6）钢筋混凝土适筋梁的破坏特征是（）。A.受拉钢筋没有屈服，受压区混凝土被压碎 B.梁出现明显主裂缝，被一分为二 C.梁破坏时，受拉钢筋屈服，且有明显的预兆 D.梁破坏时，受拉钢筋没有屈服，且没有明显预兆（7）按构件实际配筋绘出的各正截面能承受的弯矩图形称为（）。A.抵抗弯矩图 B.弯矩图 C.钢筋截

23、断图 D.受力图思考与练习2.单项选择题（8）提高钢筋混凝土构件截面刚度的最有效措施是（）。A.提高混凝土强度等级 B.增加钢筋的面积 C.改变截面形状 D.增加截面高度（9）在钢筋混凝土构件变形和裂缝验算中，荷载、材料强度都取（）。A.设计值 B.标准值 C.计算值 D.实际值（10）混凝土规范规定，纵向钢筋弯起点的位置与按计算充分利用该钢筋截面之间的距离不应小于（）。A.0.3h0 B.0.4h0 C.0.5h0 D.0.6h0思考与练习3.多项选择题（1）钢筋混凝土梁的配筋主要包括（）。A.纵向受拉钢筋 B.架立钢筋 C.箍筋 D.弯起钢筋（2）钢筋混凝土板中的配筋主要包括（）。A.受力

24、钢筋 B.分布钢筋 C.箍筋 D.弯起钢筋（3）根据梁纵向钢筋配筋率的不同，钢筋混凝土梁可分为（）三种类型。A.无筋梁 B.超筋梁 C.少筋梁 D.适筋梁（4）钢筋混凝土梁斜截面破坏通常较为突然，具有脆性性质，其破坏形态包括（）。A.斜拉破坏 B.斜压破坏 C.剪压破坏 D.拉压破坏（5）在理论研究和试验结果的基础上，混凝土规范给出了钢筋混凝土构件斜截面抗剪承载力的来源，包括（）。A.混凝土 B.箍筋 C.弯起钢筋 D.纵向受拉钢筋思考与练习3.多项选择题（6）钢筋混凝土构件斜截面抗剪承载力的计算位置包括（）。A.支座边缘的截面 B.受拉区钢筋起弯点处的截面 C.箍筋截面面积或间距改变的截面

25、D.腹板宽度改变的截面（7）钢筋混凝土构件的截面刚度为一变量，其特点可归纳为（）。A.随弯矩的增大而减小 B.随纵向受拉钢筋配筋率的减小而减小 C.梁某个截面的刚度随时间增大而降低 D.与钢筋弹性模量、截面形状和尺寸、混凝土强度等级等有关（8）钢筋混凝土构件裂缝宽度的主要影响因素有（）。A.纵向钢筋的应力 B.纵向钢筋的直径 C.纵向钢筋配筋率及表面形状 D.保护层厚度（9）下列措施中可以减小钢筋混凝土构件裂缝宽度的有（）。A.增大钢筋截面面积 B.采用变形钢筋 C.增大构件截面尺寸 D.在钢筋截面面积不变的情况下采用较小直径的钢筋思考与练习4.计算题思考与练习4.计算题思考与练习4.计算题谢谢观赏 敬请指正2022年11月28日灵犀地教师