1、第6章 受弯构件设计构造蒋秀根（）中国农业大学 水利与土木工程学院土木工程系第6章 受弯构件设计构造6.1 受弯构件材料与截面受弯构件材料与截面6.2 钢筋锚固与搭结钢筋锚固与搭结6.3 纵筋的切断纵筋的切断6.1 受弯构件材料与截面受弯构件材料与截面一、材料1.混凝土n目的：通过控制混凝土最小强度等级，保证混凝土结构的耐久性n要求：环境类别最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）最低混凝土强度等级一0.65225C20二a0.60250C25B0.55275C30三0.50300C30一、材料2.钢筋(1)问题n钢筋强度太低，造成钢筋数量增加、造价提高、施工困难；n钢筋强度太高，造成钢筋应力、应
2、变加大，裂缝宽度加大、延性下降。(2)要求n主筋：宜采用HRB335级和HRB400级钢筋，可采用HPB235级 钢筋n箍筋及其它：多采用HPB235级钢筋，可采用 HRB335级钢筋二、截面1.截面高度（板厚）(1)目的 在不验算构件变形的情况下，通过保证构件的截面高度，保证构件的刚度。(2)理论基础 承受均布荷载的简支梁挠度计算公式：EIlMEIlMEIlqlkkk4858384538453二、截面 考虑受弯截面在正常工作状态下开裂，截面的实际等效刚度采用ACI简化公式：其中EI为截面工作时的等效刚度，E0I0为截面初始刚度。00625.0IEEI 343400105.1112100.33
3、05625.0485bhlMbhlMIElMlkkk二、截面 工作状态下，近似取内力臂系数 ，截面有效高度 ，可得到挠度与钢筋的简化计算关系：0hfMsykk87.0shh95.00hlbhlbhbhlfAbhhlfAbhlhfAbhlMlyksyksyksk3242434340341062.31082.1335%5.11082.1105.195.087.0105.187.0105.1二、截面 考虑由于徐变产生的长期效应，构件的长期变形为：挠度控制要求：截面高度要求：hll31062.3nlhll11062.3331062.3nlh二、截面 对一般构件，,可以得到：（3）受弯构件截面高度受弯构
4、件截面高度2.截面宽度(1)目的:防止构件产生弯扭失稳、保证钢筋合理布置。(2)要求:200,0.2n91lhhb2131板板梁梁简支1/351/8-1/14连续1/401/12-1/16悬臂1/121/6三、钢筋布置1.钢筋作用 (1)承受荷载应力力 受拉、受压 (2)抵抗非荷载结构作用 收缩变形、温度变形2.钢筋分类与布置要求梁中钢筋组成wh钢筋钢筋作用作用位置及要求位置及要求主筋（纵筋）受拉钢筋承担截面弯矩梁截面受拉、受压边缘受压钢筋腹筋箍筋1.承担截面剪力；2.约束受压钢筋，防止钢筋失稳；3.约束混凝土，提高黏结强度。梁侧边或中间竖向布置弯筋承担截面剪力剪力较大截面构造钢筋架立筋1.固
5、定箍筋2.承担受压侧面可能出现的收缩应力。一般位于截面受压边缘支座构造钢筋承担支座截面可能出现的约束负弯矩按简支简化的受弯构件支座、截面受压边缘腰筋1.承担梁侧可能出现的收缩应力；2.承担可能出现的截面扭矩；3.提高箍筋的约束刚度；4.约束混凝土当梁高 （净腹板高度或有效高度）大于450mm时沿梁侧边纵向均匀布置2.钢筋分类与布置要求3.钢筋最小直径梁中钢筋最小直径钢筋钢筋钢筋最小直径钢筋最小直径主筋梁高大于300mm10mm梁高小于300mm8mm架立筋梁跨小于4m8mm梁跨4-6m10mm梁跨大于6m12mm腰筋同架立筋支座构造钢筋同主筋弯筋同主筋箍筋无受压纵筋梁高大于800mm8mm梁高
6、小于800mm6mm有受压纵筋或纵筋搭接区0.25倍纵筋直径4.钢筋保护层与钢筋间距（1）限制目的n保证钢筋周围有足够的混凝土，使钢筋混凝土之间的粘结强度达到要求n保证钢筋之间的间距，使得混凝土能顺利浇注。4.钢筋保护层与钢筋间距（2）构造要求梁钢筋保护层要求（mm）环境类别梁纵筋保护层厚度C20C20-C45C50一302525二a3030b3530三4035梁钢筋间距5.钢筋面积要求梁中钢筋最小配筋率6.关于箍筋（1）计算中不须设箍筋的梁，箍筋的布置要求如下6.关于箍筋（2）一般受弯构件的受力箍筋从支座边50mm开始布置，但砌体墙支承简支梁支座范围内须配置不少于2根，直径为0.25倍纵筋直
7、径、间距10d的箍筋。（3）当有受压钢筋时，箍筋应作成封闭式，最小直径、最大间距的要求见上述要求。当梁的宽度大于400mm且一层内的纵向受压钢筋多于3根，或当梁的宽度不大于400mm但一层内的纵向受压钢筋多于4根时，应设置复合箍筋。（4）纵筋搭接范围内应对箍筋加密，以提高混凝土的黏结强度。6.2 钢筋锚固与搭结钢筋锚固与搭结一、钢筋锚固1.主筋的锚固（1）受拉屈服钢筋的锚固长度 为：aldffltya钢筋锚固长度系数钢筋类型光圆钢筋带肋钢筋刻痕钢丝螺旋肋钢丝三股钢绞线七股钢绞线0.160.140.190.130.160.17受拉屈服钢筋的锚固长度典型钢筋锚固长度（d）受拉屈服钢筋的锚固长度锚固
8、长度系数（）dla受拉屈服钢筋的锚固长度锚固长度系数10152025303540455020304050607080混凝土强度等级锚固长度系数HPB235HRB335HRB400一、钢筋锚固（2）简支支座的受拉钢筋锚固长度 为：（3）各种工况下钢筋的锚固长度为：sal,一、钢筋锚固2.箍筋的锚固(1)型式 无受压钢筋时可开口；有受压钢筋时应封闭 （2）端部：135弯钩，弯钩长度5d，50mm 3.弯筋的锚固 (1)型式 最好由主筋弯起，单独设立时，必须作成鸭筋（弯折2次）(2)水平段长度：20d（受拉区），10d（受压区）4.光圆钢筋的端部构造 端部：180弯钩，弯钩直径2.5d，弯后平直段长
9、度不少于3d，弯钩总长6.25d。二、钢筋搭接1.连接方法（1）搭接n绑扎n焊接（2）对接n焊接n机械2.搭接长度及搭接区构造（1）搭接区段受拉钢筋搭接面积要求构件类别搭接面积百分率不宜大于搭接面积百分率不应大于其他要求板0.251.相邻钢筋不宜在同一区段搭接；2.轴心受拉和小偏心受拉构件构件钢筋不得绑扎搭接；3.直径大于28mm的受拉钢筋、直径大于25mm的受压钢筋不宜绑扎搭接梁0.250.5墙0.25柱0.50二、钢筋搭接（2）搭接区段钢筋绑扎搭接长度要求6.3 纵筋的切断纵筋的切断一、问题的提出n不同截面由于内力不同，因而需要的钢筋数量也不同n钢筋数量如何变化（截断、切断）：n既保证强度
10、（实际强度大于实际内力）n又充分利用（节约，不浪费）？二、弯矩包络图与抵抗图弯矩图弯矩图概概 念念作用作用安全性安全性经济性经济性弯矩包络图沿梁长各截面最大弯矩的连线（有荷载有关）反映所有截面可能遇到的最大弯矩小相等弯矩抵抗图沿梁长各截面抗弯强度连线（与配筋有关）反映不同配筋截面强度变化的规律大三、钢筋充分利用点与不需要点概概 念念作作 用用充分利用点本截面该钢筋应力达到设计应力（屈服强度）应以此截面考虑该钢筋的锚固，保证该钢筋的强度利用钢筋不需要点（理论切断点）本截面该钢筋应力刚好为0，理论上不需要（可切断）；剩余钢筋的充分利用点仅满足正截面抗弯强度，在此切断可能导致斜截面破坏四、钢筋切断的
11、原则 1.依钢筋充分利用点考虑，保证钢筋在特定锚固条件下具有必要的锚固长度；2.依钢筋充分利用点考虑，保证切断后剩余钢筋能满足过充分利用点斜裂缝截面的抗弯承载力；3.依钢筋理论切断点考虑，保证切断后剩余钢筋能满足过切断点斜裂缝截面的抗弯承载力。五、斜截面弯曲破坏 由剪切破坏形成的斜裂缝导致主筋应力（向外）平移，平移长度为斜裂缝的水平投影长度（通常简化为h0），使得该截面主筋实际弯曲应力大于正截面弯曲应力。n 斜截面受弯承载力n 斜裂缝受压末端位置受剪承载力sviyvsvisbysbyszfAzfAzfAMyvsvsysbfAfAVsin六、纵向钢筋切断点1.理论基础：理论基础：n错位值（斜裂缝
12、水平投影长度）：n斜裂缝端部钢筋的最低要求应力（由于斜截面弯曲导致的应力迁移）：004375.0hh yf斜裂缝端部钢筋应力系数六、纵向钢筋切断点n斜裂缝端部钢筋实际应力：n从斜裂缝端部的钢筋最小延伸长度 ：由：推导得到：stsfdcdl,142.35.16ystsffdcdl,142.35.161ldcdffdcfdfdcfdfdcfdflstystystysty82.426.082.442.38782.442.342.35.16,1六、纵向钢筋切断点n利用混凝土抗拉强度公式：由于：，可以得到：n从充分利用点的钢筋最小延伸长度 ：由 ，有：43,19.0custff3223.0cutff 8
13、9894323,9937.035.419.023.0119.0tttstffffdldcdfflsty82.426.0,1六、纵向钢筋切断点 ddcdffddcdffdlltystyd4382.49937.026.04382.426.04389,108108108108175.082.41377.175.082.412616.075.082.412616.04382.412616.0hdcdflhdcdflhdcdfdffhdcdfffltatattyttyd六、纵向钢筋切断点六、纵向钢筋切断点中国规范规定 1.钢筋混凝土梁的下部受拉钢筋不宜切断 2.钢筋混凝土梁支座负弯矩钢筋不宜在受拉区切断
14、，需要切断时应满足下列条件六、纵向钢筋切断点中国规范规定3.悬臂梁的上部受拉钢筋应满足下列要求：至少有两根钢筋伸至梁端并向下弯折，弯折长度不小于12d；其余钢筋不得切断，可按弯起钢筋要求向下弯起。七、弯筋弯起点1至充分利用点n目的：弯起钢筋的斜截面抗弯强度不小于（充分利用点）正截面抗弯强度n要求：弯起段至充分利用点力臂不小于水平段至充分利用点力臂000414.0,45,sin)cos1(cossinhahzzazazzz正正正斜正斜取Z正Z斜a七、弯筋弯起点n规定：弯起点距充分利用不小于2至抗剪验算点n抗剪验算点（截面）：支座截面，或前一个弯起钢筋的下弯点n基本要求：抗剪n要求：弯起钢筋的上弯点至抗剪验算点（截面）的距离小于 05.0 hmaxS
