混凝土结构1.docx

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混凝土结构1

1受弯构件

梁的配筋：

梁中通常配置纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立钢筋等，构成钢筋骨架。

梁上部无受压钢筋时，需配置2根架立筋，以便与箍筋和梁底部纵筋形成钢筋骨架

梁高度h>700mm时，要求在梁两侧沿高度每隔300~400设置一根纵向构造钢筋，以减小梁腹部的裂缝宽度，直径≥10mm；

箍筋主要承受剪力和弯矩在梁内引起的主拉应力，固定纵向受力筋，与其他筋

形成钢骨架。

分开口和闭口两种形式。

开口只适用于无振动荷载或开口处无受力钢筋的现浇T型梁的跨中部分；其余用封闭式

箍筋的肢数：

当b<150mm时，用单肢；当150mm350或在一层用的纵向钢筋多于5根，或受压钢筋多于3根时，用四肢

板的配筋：

板通常只配置纵向受力钢筋和分布钢筋

混凝土保护层厚度一般不小于15mm和钢筋直径d；

钢筋直径通常为6~12mm，HPB235级钢筋；板厚度较大时，钢筋直径可用14~18mm，HRB335级钢筋；

受力钢筋间距：

当板厚<150mm时，不大于200mm；当板厚>150mm时，不大于1.5h，且不大于300mm；一般要大于70mm；

垂直于受力钢筋的方向应布置分布钢筋，以便将荷载均匀地传递给受力钢筋，并便于在施工中固定受力钢筋的位置，同时也可抵抗温度和收缩等产生的应力。

梁正截面受弯构件承载力

弹性受力阶段

带裂缝工作阶段

屈服阶段

配筋率的影响

适筋梁

破坏始自受拉区钢筋屈服，然后混凝土压坏。

配筋合适的钢筋混凝土梁在屈服阶段这种承载力基本保持不变，变形可以持续很长的现象，表明在完全破坏以前具有很好的变形能力，有明显的预兆，这种破坏

称为“延性破坏”

超筋梁

如果ρ>ρmax，则在钢筋没有达到屈服前，压区混凝土就会压坏，表现为没有明显预兆的混凝土受压脆性破坏的特征。

超筋梁的破坏取决于混凝土的压坏，Mu与钢筋强度无关，且钢筋受拉强度未得到充分发挥，破坏又没有明显的预兆，因此，在工程中应避免采用。

那么ρmax实际就限制了适筋梁的最大配筋率，要求ρ<ρmax

少筋梁

当配筋率小于一定值时，钢筋就会在梁开裂瞬间达到屈服强度，即“Ⅰa状态”与“Ⅱa状态”重合，无第Ⅱ阶段受力过程。

此时的配筋率称为最小配筋率ρmin

这种破坏取决于混凝土的抗拉强度，混凝土的受压强度未得到充分发挥，极限弯矩很小。

配筋率如小于ρmin，钢筋有可能在梁一开裂时就进入强化，甚至拉断，梁的破坏与素混凝土梁类似，属于受拉脆性破坏特征。

少筋梁的这种受拉脆性破坏比超筋梁受压脆性破坏更为突然，很不安全，而且也很不经济，因此在建筑结构中不容许采用

正截面受弯承载力计算的基本公式

相对受压区高度ξ不仅反映了钢筋与混凝土的面积比（配筋率ρ），也反映了钢筋与混凝土的材料强度比，是反映构件中两种材料配比本质的参数。

适筋梁的判别条件

最小配筋率

同时不应小于0.2%

对于现浇板和基础底板沿每个方向受拉钢筋的最小配筋率不应小于0.15%。

受弯构件正截面承载力的计算

单筋矩形截面

双筋

一般来说采用双筋是不经济的，工程中通常仅在以下情况下采用：

弯矩很大，按单筋矩矩形截面计算所得的ξ又大于ξb，而梁截面尺寸受到限制，混凝土强度等级又不能提高时；即在受压区配置钢筋以补充混凝土受压能力的不足。

在不同荷载组合情况下，其中在某一组合情况下截面承受正弯矩，另一种组合情况下承受负弯矩，即梁截面承受异号弯矩，这时也出现双筋截面。

此外，由于受压钢筋可以提高截面的延性，因此，在抗震结构中要求框架梁必须必须配置一定比例的受压钢筋。

配置受压钢筋后，为防止受压钢筋压曲而导致受压区混凝土保护层过早崩落影响承载力，必须配置封闭箍筋。

当受压钢筋多于3根时，应设复合箍筋。

T形截面

受弯构件斜截面破坏

“强剪弱弯”

为了防止斜截面破坏，需要配置腹筋（箍筋、弯起钢筋）

梁中设置钢筋承担开裂后的拉力：

箍筋、弯筋、纵筋、架立筋–––形成钢筋骨架。

剪跨比

M、V分别是受剪破坏截面的弯矩和剪力

h0有效高度

M=Va

a集中荷载至支座的距离剪跨

——随着剪跨比增大，斜截面受剪承载力下降

承受均布荷载作用的粱

跨高比l/h

跨高比增大，受剪承载力下降。

受弯构件斜截面有斜压、剪压、斜拉3种破坏形态。

受弯构件正截面有适筋、超筋、少筋3种破坏形态。

斜压破坏

剪跨比很小（λ<1），或腹筋配置过多。

剪应力起主导作用。

腹部先出现裂缝。

主压应力的方向沿支座与荷载作用点的连线，好象一些斜的短柱被压碎，而腹筋还未达屈服。

与正截面的超筋破坏相似。

承载力，取决于混凝土的抗压强度fc。

属脆性破坏。

减压破坏

剪跨比较小（1<λ<3），且腹筋配置适中。

斜裂缝出现后，承载力没有很快丧失，荷载可以继续增加，与此相交的腹筋达到屈服，最后剪压区混凝土在正应力和剪应力共同作用下，达抗压极限强度而丧失承载力。

与正截面适筋梁破坏相似。

承载力，取决于混凝土的复合应力下（剪压）的强度f以及腹筋用量Asv。

斜拉破坏

剪跨比λ较大（λ>3），且腹筋配置较少时。

斜截面正应力占主导地位

一旦出现斜裂缝，就很快形成临界斜裂缝，荷载传递路线被切断，承载力急剧下降，脆性性质显著。

破坏是由于混凝土（斜向）拉坏引起的，称为斜拉破坏。

与正截面少筋梁破坏相似。

斜拉承载力，取决于混凝土的抗拉强度ft。

无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的

斜拉破坏为受拉脆性破坏，脆性性质最显著；

斜压破坏为受压脆性破坏；

剪压破坏界于受拉和受压脆性破坏之间。

（是一种较理想的破坏形式）能充分发挥腹筋和混凝土的强度。

影响受剪承载力的主要因素

箍筋配箍率

配箍率反映了梁中箍筋的数量

假定梁的斜截面承载力由三个主要因素（混凝土、箍筋、弯起钢筋）决定。

斜压破坏取决于混凝土的抗压强度和截面尺寸。

钢筋的弯起截断

斜截面既要抗剪，也要抗弯

抗剪可以通过配置一定的腹筋来完成

如果纵向钢筋沿梁长度不变，则斜截面抗弯也能保证。

但是，配置纵向钢筋时，只是按最大弯矩配置的，在其他截面是偏多的，可以在适当位置把纵向钢筋截断或弯起作为抗剪钢筋。

注意：

如果截断或弯起的位置不妥当，就会使斜截面的抗弯不满足要求。

弯起

当弯起钢筋作为抗剪腹筋时，其间距还应满足抗剪的构造要求，同时弯折终点应有一直线段锚固长度，当直线段位于受拉区时，直线段长度不小于20d；当直线段位于受压区时，直线段长度不小于10d。

为使每根弯起钢筋都能与斜裂缝相交，弯起钢筋的弯终点到支座边或到前一排弯起钢筋弯起点之间的距离都不应大于箍筋的最大间距。

截断

延伸长度ld钢筋截断点到计算最大负弯矩截面的距离。

当最大负弯矩较小时，钢筋可一次全部截断

当弯矩较大时，钢筋可分批截断

刚度和裂缝

钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度及变形

影响裂缝宽度的主要因素有

受拉钢筋的应力：

钢筋的应力值越大，裂缝宽度也大;

纵向受拉钢筋的配筋率：

随配筋率的增大，裂缝宽度有所减少;

钢筋的直径：

其他条件相同时，裂缝宽度随直径的增大而增大;

混凝土保护层厚度：

其他条件相同时，保护层越厚裂缝宽度越大，因而增大保护层厚度对于控制裂缝宽度是不利的;

钢筋的表面形状：

其他情况相同时，配置带肋钢筋时的裂缝宽度比光圆钢筋小;

由于混凝土徐变等原因，在荷载长期作用下裂缝宽度有所增大;

配筋图

轴心受压构件

轴心受压单向偏心受压双向偏心受压

轴心受压承载力是正截面受压承载力的上限。

截面形式和尺寸

圆形、矩形、工字型为主

圆形截面尺寸要求d≥350mm

矩形截面尺寸要求b≥300mm

工字形截面要求翼缘厚度不小于120mm，腹板厚度不宜小于100mm

材料的强度等级

柱子宜采用较高强度的混凝土，一般高于C20。

钢筋宜采用中低强度等级的钢筋，由于高强钢筋不能充分发挥钢筋的强

度，所以不宜采用。

箍筋应为封闭式

纵筋的作用：

协助混凝土受压；承担弯矩作用；减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响

箍筋的作用：

斜截面抗剪承载力；约束纵筋，形成空间钢筋骨架；约束混凝土，提高混凝土抗压强度，限制裂缝发展

普通箍筋柱

可分为短柱和长柱；

矩形截面：

l0/b≤8圆形截面：

l0/d≤7任意截面l0/i≤28

稳定系数ϕ主要与柱的长细比l0/b有关

正截面受压承载力计算

使用计算步骤