第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力设计
本章的重点是:
了解斜截面破坏的主要形态,影响斜截面抗剪承载力的主
要目因素;
掌握无腹筋梁和有腹筋梁的斜截面受剪承载力的计算公大
及适用条件,防止斜压破坏和斜拉破坏的措施;
了解受弯承载力图 (材料图 )的作法,弯起钢筋的弯起位置
和纵向受力钢筋的截断位置:
掌握纵向受力钢筋伸入支应的锚固要求和箍筋构造要求:
熟悉伸臂梁配筋图的绘制方法:
掌握深受弯构件斜截面承载力计算方法及构造要求。
§ 4.1.概述
4.1.1受弯构件斜截面受力与破坏分析
1.斜截面开裂前的受力分析
图 4-l所示的矩形截面简支梁,在对称集中荷载作下,
在支应附近的 AC和
DB区段内有弯矩和
剪力的共同作用。
构件在跨中正截面
抗弯承载力有保证
的情况下,有可能
在剪力和弯矩的联
合作用下,在支应
附 近区段发生沿斜
截面破坏 。
为了初步探讨截面破坏的原因, 现按材料力学的方法
绘出该梁在荷载作用下的 主应力迹线如 图 4-2所示 (其中实
线为主拉应力迹线,由虚线为主压应力迹线 )。
位于中和轴处的微元体 1,其正应力为零,切应力最大
,
主拉应力 σ tp和主压应力 σ cp与 梁轴线成 45o角;
位于受压区的微元体 2,由于压应力的存在,主拉应力
σ tp减少,主压应力 σ tp增大,主拉应力与梁轴线成 45o;
位于受拉区的微元体 3,由于拉应力的存在,主拉应力
σ tp增大,主压应力 σ cp减小主拉应力与梁轴线成夹角小于
45o。
对于均质弹性体来说,当 主拉应力或主压应力达到材
料的抗拉或抗压强度时,将引起构件截面的开裂和破坏。
对于钢筋混凝土梁,当主拉应力应力值超过混凝土抗
拉强度时,其裂缝走向与主拉应力的方向垂直,故是斜裂
缝。
在通常情况下,斜裂缝往往是由梁底的弯曲裂缝发展
而成的,称为 弯剪型斜裂缝 ;
当梁的腹板很薄或集中荷载置支座距离很小时,斜裂缝
可能首先在梁腹部出现,称为 腹剪型斜裂缝 (图 4-2c,d)。
斜裂缝的出现和发展使梁内应力的分布和数值发生变
化,最终导致在剪力较大的近支座内不同部位的 混凝土被
压碎或混凝土拉坏而丧失承载能力,即发生斜截面破坏。
2.无腹筋梁受力及破坏分析
腹筋是箍筋和弯起钢筋 (图 4-3)的总称 。无腹筋梁是指不
配箍筋和弯起钢筋的梁。实际工程中的梁一般都要配箍筋,
有时还配有弯起钢筋。
( 1)无腹筋梁斜裂缝出现前后的受力:
试验表明 当荷载较小、裂缝尚未出现时,可将钢筋混
凝土梁视为匀质弹性材料的梁,其受力特点可用材料力学方
法 分析。
随着荷载增加,梁在支座附近出现斜裂缝,现以图 4-
4中的斜裂缝 CB为界取出隔离体,其中 C为斜裂缝起点
,B为斜裂缝端点,斜裂缝上端截面 AB称为剪压区。
与剪力平衡的力有,AB
面上的混凝土切应力合力
V c;由于开裂面 BC两侧
凹凸不平产生的骨料咬合
力 V s的竖向分力;穿过
斜裂缝的纵向钢筋在斜裂
缝相交处的销栓力 V d。
与弯矩 M平衡的力矩
主要是由纵向钢筋拉力 T
和 AB面上混凝上压应力
合力 D组成的内力矩。
由于斜裂缝的出现,梁在剪弯段内的应力状态将发生很
大变化 主要表现在:
① 开裂前的剪力是全截面承担的, 开裂后则主要由剪压
区承担,混凝土切应力大大增加 (随着荷载的增大,斜裂缝宽
度增加,骨料咬合力也迅速减小 ),应力的分布规律不同于斜
裂缝出现前的情况。
②混凝土剪压区面积因斜裂缝的出现和发展而减小,剪
压区内的混凝土压应力将大大增加。
③斜裂缝相交处的 纵向钢筋应力,由于斜裂缝的出现而
突然增大 。因为该处的纵向钢筋拉力T在斜裂缝出现前是由
截面 C处弯矩 Mc决定的 (见图 4-4)。而在斜裂缝出现后,根据
力矩平衡的概念,纵向钢筋的拉力 T则是由斜裂缝端点处截面
AB的弯矩 MB所决定 MB比 Mc要大很多。
④ 纵向钢筋拉应力的增大导致钢筋与混凝土间粘结应
力的增大 。有可能出现沿纵向钢筋的粘结裂缝 (图 4-5a)或撕
裂裂缝 (图 4-5b)。
图 4-5 粘结裂缝和撕裂裂缝
无腹筋梁此时如同拱结构 (图 4-6)纵向钢筋成为拱的拉
杆,较常见的破坏情形是临界斜裂缝的发展导致混凝土剪压
区高度的不断减小,最后在切应力和压应力的共同作用下
,剪压区混凝土被压碎 (拱顶破坏 )梁发生破坏,破坏时纵
向钢筋拉应力往往低于其屈服强度。
( 2)无腹筋梁斜截面破坏的主要形态:
A.剪跨比的概念,
①对于承受集中荷载的梁:第一个集中荷载作用点到支座边
缘之距 a(剪跨跨长)与截面的有效高度 h0之比称为剪跨比 λ
,即 λ= a/ h0
② 广义剪跨比的概念,λ= M/ Vh0(如果以 λ表示剪跨比
,集中荷载作用下的梁某一截面的剪跨比等于该截面的
弯矩值与截面的剪力值和有效高度乘积之比)
( 2)三种破坏形态:
①斜拉破坏( λ> 3)斜裂缝一旦出现,迅速向集中荷载
作用点延伸,很快形成临界裂缝,梁破坏,具有明显的
脆性(承载力小)。
②剪压破坏( 1< λ ≤ 3)斜裂缝缓慢向集中荷载作用点发
展,剪压区混凝土最终压碎,破坏有一定的预兆,但不
明显,仍属于脆性破坏(承载力较斜拉破坏时高一些)
③斜压破坏( λ ≤ 1)梁腹处的斜向混凝土最终压碎,破
坏前变形很小,亦属于脆性破坏(承载力很高),
3,有腹筋梁的受力及破坏分析
配有箍筋可以有效地提高梁的斜截面受剪承载力。
箍筋最有效的布置方式是与梁腹中的主拉应方向一致,
但为了施工方便,一般和梁轴线成 90o布置。
在斜裂缝出现前,箍筋的应力很小 主要由混凝士传递
剪力;斜裂缝出现后 与斜裂缝相交的箍筋应力增大。此时
。有腹筋梁如桁架。箍筋和混凝土斜压杆分别成为桁架的受
拉腹杆和受压腹杆,纵向受拉钢筋成为桁架的受拉弦杆,剪
压区混凝土则成为桁架的受压弦杆(图 4-7)。
4.1.2 影响斜截面受力性能的主要
因素
而当纵向受力钢筋在梁
的端部弯起时,弯起钢筋起
着和箍筋相似的作用 可以提
高梁斜截面的抗剪承载力 (图
4-8)。
1,剪跨比和高跨比
对于承受集中荷载作用的梁而言,剪跨比是影响其斜
截面受力性能的主要因素之一。
试验表明,对于承受集中荷载的梁, 随着的剪跨比的
增大 。 受剪承载力下降 (图 4-9)、对于承受均有荷载作用的
梁而言,构件跨度与截面高度之比 (简称跨高比 )l0/ h是影
响受剪承载力的主要因素, 随着跨高比的增大受剪承载力
降低 (图 4-10)。
2.腹筋的数量
如前所述, 箍筋和弯起钢筋可以有效地提高斜截
面的承载力 。 因此, 腹筋的数量增多时, 斜截面的承
载力增大 。
图 4-9 集中荷载作用下无腹筋梁的受剪承载力
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3.混凝土强度等级
从斜截面剪切破坏的几种主要形态可知,斜拉破坏
主要取决于混凝土的抗拉强度 。 剪压破坏和斜压破坏则
主要取决于混凝土的抗压强度 。因此,在剪跨比和其他
条件相同时,斜截面受剪承载力随混凝土强度 fcu的提高而
增大。试验表明,二者大致呈线性关系,,规范, 亦采
用与 fcu成线性关系的人 ft作为计算参量 之一。
4.纵筋配筋率
在其他条件相同时, 纵筋配筋率越大, 斜截面
承载力也越大 。
5.截面高度
通常情况下,无腹筋梁和板类受弯构件的抗剪承
载力随着截面高度的增加而增加,但当截面高度增加
到一定的高度时,截面抗剪承载力则不再呈线性增加,
这是因为随着截面高度的增加斜裂缝的宽度增加,骨
料咬合力被削弱,GB50010- 2002规定:
对无腹筋梁和板类受弯构件要考虑 高度影响系数
βh
6.其他因素
( 1)截面形状
T形截面 比矩形截面斜截面承载力提高 10%~ 20%。
( 2)预应力
预应力能抑制斜裂缝的出现和开展,从而提高斜截面
承载力。
4.1.4有腹筋梁的斜截面 三种破坏形态
配置箍筋的梁,其斜截面破坏形态与无腹筋梁类似。
1.斜拉破坏 当 配箍率 ρsv太小 或箍筋间距太大并且剪跨比 λ 较
大时,易发生斜拉破坏。其破坏特征与无腹筋梁相同,破坏时
箍筋被拉断,
2.当配置的 箍筋太多或剪跨比很小 (λ=1)时,发生斜压破坏 其特
征是混凝土斜向柱体被压碎,但箍筋不屈服,
3.当配筋适量且剪跨比介于斜压破坏和斜拉破坏的剪跨比之间
时 发生剪压破坏,其特征箍筋受拉屈服,剪压区混凝土压碎
,斜截面受剪承载力随配箍率 ρ sv以及箍筋强度 fyv的增加而增
大。
此外,斜截面上一般都有弯矩和剪力同时作用,因此要使
斜截面不发生破坏,要求 斜截面上的弯矩设计值不大于斜截面
的 抗弯承载力 和剪力设计值不大于 斜截面的抗剪承载力 。
§ 4.2 建筑工程中受弯构件斜截面设计方法
4.2.1 一般受弯构件斜截面设计
建筑工程中,一般受弯构件 斜截面的抗剪需要通过计算
加以控制,而 斜截面抗弯则一般不用计算而是用构造措施来
控制 。深受弯构件斜截面的设计方法与一般受弯构件有所不
同,将在 4.2.2中介绍。
1,受弯构件斜截面受剪承载力的计算
⑴不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件
板类构件通常承受的荷载不大,剪力较小,因此,一般
不必进行斜截面承载力的计算,也不配箍筋和弯起钢筋。但
是,当 板上承受的荷载较大 时,需要对其斜截面承载力进行
计算。
07.0 bhfV th?? (4-3)
( 4-4)4/1
0
)800( hh ??
不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件,其斜
截面的受剪承载力应按下列公式计算
式中 βh—— 截面高度影响系数,当 h。 小于 800mm时,取 h
。 等于 800mm时,当 h。 大于 2000mm时,取 h。 等于
2000mm。
(2)矩形 T形和工字形截面的 一般 受弯构件
①计算公式
(4-7)
在进行设计计算时,构件斜截面上的最大剪力设计
值 V 应满足下列公式要求 (图 4-8)
当仅配置箍筋时 V < V cs ( 4-5)
当配置箍筋和弯起钢筋时 V ≤V cs+ V sb ( 4-6)
式中 V cs—— 混凝土和箍筋共同能够承受的剪力;
V sb—— 弯起钢筋能够承受的剪力
A.一般情形,矩形截面梁承受均布荷载作用的情
况以及受均布荷载和集中荷载作用但以均布荷载为
主的情况; T形截面梁和工字形截面梁不论受何种
荷载作用的情况 。
式中 f t—— 混凝土抗拉强度设计值,按附表l -2采用;
b—— 截面宽度;
h0—— 截面有效高度;
fy v—— 箍筋抗拉强度设计值,按附表 2-3采用;
Asv—— 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积,
等于 nAsvl其中,n为在同一截面内箍筋的肢数,Asvl为单肢
箍筋的截面面积;
s—— 沿构件长度方向箍筋的间距 。
说明:T形截面梁和工字形截面梁可以不区分荷载情况而
用同一公式 (4-7)是因为在发生剪压破坏时 T形截面和工字形截
面的剪压区面积要比同样宽度 b的矩形截面的大,其受剪承载
力比同条件的矩形截面的要高,因而在荷载作用时,按式 (4-7)
计算将提高T形及工字形截面的受剪承载力储备。另一方面,
当T形和工字形截面的梁腹很薄时,可能在梁腹发生斜压破坏
,其受剪承载力随腹板高度的增加而降低 (此时翼缘宽度对受剪
承载力影响甚微 ),但这种破坏可通过构造措施来防止。
B.特殊情形,对集中荷载作用下的独立梁 (包括作用有
多种荷载,且其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪
力值占总剪力值的 75%以上的情况 ),应考虑剪跨比的影响。此
时
(4-8)
式中 λ—— 计算截面的剪跨比,取 λ=a/ h。,a为计算截面至
支座截面或节点边缘的距离,计算截面取集中荷载
作用点处的截面。当 λ< 1.5时,取 λ=1.5;当 λ> 3时
,取 λ=3。计算截面至支座之间的箍筋,应均 匀配
置。
弯起钢筋能够承受的剪力按下式计算
(4-9)
式中 V sb—— 与斜裂缝相关的弯起钢筋受剪承载力设计值;
fy—— 弯起钢筋的抗拉强度计值,按附表 2-3采用;
Asb—— 弯起钢筋的截面面积;
α—— 弯起钢筋与梁轴线夹角,一般取 45o,当梁高 h>
800mm时,取 60o;
0.8—— 应力不均匀系数,用来考虑靠近剪压区的弯起
钢 筋斜截面破坏 时可能达不到钢筋抗拉强度设计值。
②计算公式的适用范围
梁的斜截面受的承载力计算式 (4-5)~式 (4-9)仅适用
于剪压破坏情况 。为防止斜压破坏和斜拉破坏,还应规
定其上、下限值。
A.上限值 —— 最小截面尺寸(防止斜压破坏)
当发生斜压破坏时,梁腹的混凝土被压碎、箍筋不屈
服,其受剪承载力主要取决于构件的 腹板宽度、梁截面
高度及混凝土强度,因此,只要保证构件截面尺寸不太
小,就可防止斜压破坏的生,受弯构件的最小截面尺寸应
满足下列要求
(4-10)
(4-11)
(4-12)
式中 V—— 构件斜截面上的最大剪力设计值;
βc—— 混凝士强度影响系数 当混凝上强度等级不超过
C50时,取 βc=1.0当混凝土强度等级为 C80时,取
βc=0.8;其间按线性内插法取用或查表 4-1;
b—— 矩形截面的宽度,T形截面或工字形截面的腹板
宽度;
hw—— 截面的腹板高度;矩形截面取有效高度 h0。 T形
截面取有效高度减去翼板高度,工字形截面取腹板净高 (图
4-13)。
在设计中 如果不满足式 (4-10)~式 (4-12)的条件时,应加
大构件截面尺寸或提高混凝土强度等级,直到满足为止。对
于T形或工字形截面的简支受弯构件,当有实践经验时,公
式 (4-10)中的系数可改为 0.3。
B,下限值 —— 最小配筋率和箍筋最大间距及最小直径
(防止斜拉破坏)
试验表明,若箍筋的配筋率过小或箍筋间距过大,在 λ较大
时一但出现斜裂缝 可能使箍筋迅速屈服甚至拉断,斜裂缝急
剧开展,导致发生斜拉破坏、此外,若箍筋直径过小、也不
能保证钢筋骨架的刚度。
为了防止斜拉破坏,梁中箍筋间距不宜大于表 4-2规定,
直径不宜小于表 4-3规定, 也不应小于 d/ 4(d为纵向受压钢筋
的最大直径 。
yv
tsv
f
f
bs
nA 24
m i n
1 ??? ??
(4-13)
注:梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时,箍筋直径
尚 不应小于 d/4(d为纵向受压钢筋的最大直径 )。
当 V> 0.7ftbh0时,配箍率尚应满足最小配箍率要求, 即
⑶斜截面受剪承载力的计算位置
在计算梁斜截面受剪承载力时,其计算位置应按下列
规定采用 (图 4-14):
图 4- 14 斜截面受剪承载力计算位置
① 支座边缘处截面 (图中 1-1截面 )。该截面承受的剪力
值最大。在用材料力学方法计算支座反力也即支座剪力时
,跨度一般是算至支座中心。但由于支座和构件连接在一
起,可
以共同承受剪力,因此受剪控制截面应是 支座边缘截面
。计算该截面剪力设计值时,跨度取净跨长 ln即算至支座
内边缘处 )。用支座边缘的剪力设计值确定第一排弯起钢
筋和 1-1截面的箍筋;
② 受拉区弯起钢筋弯起点处截面 (图中 2-2截面和 3-3
截面 );
③ 箍筋截面面积或间距改变处截面 (图中 4-4截面 );
④ 腹板宽度改变处截面 。
上述截面均为斜截面受剪承载力较薄弱的位置,在
计算时应取其相应区段内的最大剪力值作为剪力设计值
。具体作法详见例题。
设计时,弯起钢筋距支座边缘距离 s 1及弯起钢筋之
间的距离 s 2(图 4-14A)均不应大于箍筋最大间距 S max(表 4-
2),以保证可能出现的斜裂缝与弯起钢筋相交。
(4)斜截面受剪承载力计算步骤
一般先由梁的高跨比、高宽比等构造要求及正截面受
弯承载力计算确定截面尺寸、混凝土强度等级及纵向钢筋
用量,然后进行斜截面受剪承载力设计计算。其步骤为:
①确定计算截面和截面剪力设计值;
②验算截面尺寸是否足够;
③验算是否可以按构造配置箍筋;
④当不能仅按构造配置箍筋时,按计算确定所需腹筋
数量;
⑤绘出配筋图。
钢筋混凝土斜截面抗剪承载力计算可以用下面的框
图表示:
A.一般情形 (图 4-15)
B.特殊情形
在图 4-15的框图中,将 1.75/ (λ+ 1.0)取代 0.7,将
1.0取代 1.25即可得相应的斜截面受剪计算的框图。
2.斜截面的构造要求
前面介绍的主要是梁的斜截面受剪承载力的计算问题,
在剪力和弯矩共同作用下产生的斜裂缝,还会 导致与其相
交的纵向钢筋拉力增加,引起斜截面受弯承载力不足及锚
固不足的破坏,因此,在设计中,除了保证梁的正截面受
弯承载力和斜截面受剪承载力外,在考虑纵向钢筋弯起、
截断及钢筋锚固时,还需在构造上采取措施,保证 梁的斜
截面受弯承载力及钢筋的可靠锚固 。
⑴正截面受弯承载力图 (材料图 )的概念
所谓正截面受弯承载力图,是指按实际配置的纵向钢筋
绘制的梁上各正截面所能承受的弯矩图,它反映了沿梁长
正截面上材料的抗力,故简称为材料图。
①材料图的作法
按梁正截面承载力计算的纵向受力钢筋是以同符号
弯矩区段的最大弯矩为依据求得的,该最大弯矩处的截
面称为控制截面。
以单筋矩形截面为例,若在控制截面处实际选定的
纵筋为 As由第三章式 (3-23)可知
(4-14)
式中 ξ =x/h0。 截面的相对受压区高度 ξ 由式 (3-8)确定
(4-15)
当 ξ > ξ b时取 ξ =ξ b
将式 (4-15)代人式 (4-14),有
(4-16)
(4-17)
或
可见,抵抗弯矩 Mu与钢筋截面面积 (或配筋率 )为
二次曲线关系 (图 4-20)。
在作材料图时, 可用式 (4-16)或式 (4-17)求 Mu。在控制截
面, 各钢筋按其面积的大小 (不同规格的钢筋按 fyAs的大小分
担弯矩。在其余截面,当钢筋面积减小时 (如弯起或截断部分
钢筋 ),弯矩可假定按比例减少 (由图 4-20可知,随着钢筋面积
的减少,Mu的减少要慢些,二者并不成正比;但按这个假定
作材料图偏于安全且大为方便 )。
下面具体说明材料图的作法。
A,纵向受拉钢筋全部伸入支座
显然,各截面 Mu相同 此时的材料图为矩形图。
以例 4-1为例该梁是均布荷载作用下的简支梁 (设计弯矩图
为抛物线 )跨中 (控制截面弯矩设计值 M=158.18kN ·m 。据此算
得 As=1524mm2;当配置纵筋 3Φ 25时,As=1473mm2与计算值
相差 3.1%,可近似取 Mu=M测每根纵筋可分担的弯矩为 Mu/
3≈50.93KN·m全部纵筋伸入支座时的材料图为图 4-1中 oaebo′
与 oo′形成的矩形图。
B,部分纵向受拉钢筋弯起
在例 4-1中 确定抗剪的箍筋和弯筋时考虑 1Φ 25在离支
座的 C点弯起 (该点到支座边缘的距离为 650mm)该钢筋弯
起后其内力臂逐渐减小,因而其抵抗弯矩变小,直至等于
零。假定该钢筋弯起后与梁轴线 (取 1/ 2梁高位置 )的交点
为 D,过 D点后不再考虑进钢筋承受弯矩,侧 CD段的材料
图为斜直线 cd(图 4-22)。
C,部分纵向受拉钢筋截断
在图 4-23中,假定纵筋①抵抗控制截面 A-A的部分弯矩 (
图中纵坐标 ef),A-A为①号筋强度充分利用截面,B-B和 C-C
为按计算不需要该钢
筋截面也称理论截断
点,则在 B-B和 C-C处
截面①号筋的材料图
即图中的矩形阴影部
分 abcd。 为了可靠锚
固 。 ①号筋的实际截
断点尚需延伸一段长
度 (详后 )。应当注意,
承受正弯矩的梁下部
受力钢筋不在跨内截
断。
②材料图的作用
A,反映材料利用的程度
显然,材料图越贴近弯矩图,表示材料利用程度越高
。
B,确定纵向钢筋的弯起数量和位置
设计中,将跨中部分纵向钢筋弯起的目的有两个 。 一
是用于 斜截面抗剪,其数量和位置由受剪承载力计算确定
,二是 抵抗支座处弯矩 。
注意,材料图全部覆盖住弯矩图,各正截面受弯承载
力才有保证 ;而要满足截面受弯承载力的要求 也必须通过
作材料图才能确定弯起钢筋的数量和位置。
C.确定纵向钢筋的截断位置
通过绘制材料图还可确定纵向钢筋的理论截断点及其
延伸长度,从而确定纵向钢筋的实际截断位置。
(2)满足 斜截面受弯承载力 的纵向钢筋弯起位置
图 4- 24表示弯起钢
筋弯起点与弯矩图形的
关系 。 钢筋②在受拉区
的弯起点为 1,按正截面
受弯承载力计算不需要
该钢筋的截面为 2,该钢
筋强度充分利用的截面
为 3,它所承担的弯矩为
图中阴影部分 。 则可以
证明 (略 )。当弯起点与按
计算充分利用该钢筋的
截面之间的距离不小于 h0
/ 2时, 可以满足斜截面
受弯承载力的要求 (保证
斜截面的受弯
承载力不低于正截面受弯承载力 )。自然,钢筋弯起后与梁
中心线的交点应在该钢筋正截面抗弯的不需要点之外。
总之,若利用弯起钢筋抗剪, 则钢筋弯起点的位置应 同
时满足抗剪位置 (由抗剪计算确定 ),正截面抗弯 (材料图覆盖
弯矩图 )及 斜截面抗弯 (s≥ h0/2)三项要求。在例 4-1中,从抗
剪计算、材料图与弯矩图的关系可知钢筋弯起点的位置符合
上述三项要求。
⑶ 纵向受力钢筋的截断位置
在混凝土梁中,根据内力分析所得的弯矩图沿梁纵长方
向是变化的,因此,所配的纵向受力钢筋截面面积也应沿梁
纵长方向有所变化。有时,这种变化采取这起钢筋的形式,
但在工程中应用得更多的是将纵向受力钢筋根据弯矩图的变
化而在适当的位置切断这就带来了延伸长度的问题。
任何一根纵向受力钢筋在结构中要发挥其承载受力的
作用,应从“其强度充分利用截面”外伸一定的长度 ld1,
依靠这段长度与混凝土的粘结锚固作用维持钢筋以足够的
抗力。同时 当一根钢筋由于弯矩图变化,将不考虑其抗
力而切断时 从按正截面承载力计算“不需要该钢筋的截
面”也须外伸一定的长度 ld2,作为受力钢筋应有的构造
措施,在结构设计中,应从上述 两个条件中确定的较长外
伸长度作为纵向受力钢筋的实际延伸长度 ld,作为其真正
的切断点 (图 4-25)。
钢筋混凝土连续梁、框架梁支座截面的负弯矩纵向钢
筋不宜在受拉区截断,如必须截断时,其延伸过度 ld,可按
表 4-4中 ld1和 ld2中取外伸长度较长者确定 。其中 ld1是从“
充分利用该钢筋强度的截面”延伸出的长度,而 ld2是从”
按压截面承载力计算不需要该钢筋的截面”延伸出的长度
。
表 4-4 负弯矩钢筋的延伸长度 ld
⑷ 钢筋在支座处的锚固 。
支座附近的剪力较大,在出现斜裂缝后由于与斜裂缝
相交的纵筋应力会突然增大,若纵筋伸入支座的锚固长度
不够,将使纵筋滑移,甚至被从混凝土中拔出引起锚固破坏
。
为了防止这种破坏纵向钢筋伸入支座的长度和数量应该
满足下列要求。
①伸人梁支座的纵向受力钢筋根数
当梁宽 ≥150mm时,不应少于 2根;当梁宽< 155mm时
可为 1根。
②简支梁
简支梁下部纵筋伸入支座的锚固长度 las(图 4-26)应满足
表 4-5的规定。
当纵筋伸入士座的锚固长度不符合表 4-5的规定时,应
采取下述专门锚固措施但伸入支座水平长度不应小于 5d
。
A.在梁端将纵向受力钢筋上弯,并将弯折后长度计
入 las内 (图 4-27);
B,在纵筋端部加焊横向锚固钢筋或锚固钢板 (图 4-28)
,此时可将正常锚固长度减少 5d。
C.将钢筋端都焊接在梁端的预埋件上 (图 4-29)。
③连续梁及框架梁
在连续梁、框架梁的中间支座或中间节点处,纵筋伸
人支应的长度应满足下列要求 (图 4-30):
A,上部纵向钢筋应贯穿中间支应或中间节点范围;
B,下部纵向钢筋根据其受力情况 分别采用不同锚固
长度。
a.当计算中不利用其强度时,对光面钢筋取 las≥15d。
对月牙纹钢筋取 las≥12),并在满足上述条件的前提下,一
般均伸至支应中心线;
B,当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时 (支座受正弯
矩作用 ),其伸入支应的锚固长度不应小于 la;
c、当计算中充分利用钢筋的抗压强度时 (支座受负弯
矩按双筋截面梁计算配筋时 ),其伸入支座的锚固长度不
应小于 0.7la;
(5)弯起钢筋的锚固
弯起钢筋的弯终点外应用有锚固长度,其长度在 受拉
区不应小于 20d,在受压区不应小于 10d;对光面钢筋在 末
端尚应设置弯钩 (图 4-31)。位于梁低层两侧的钢筋不应弯
起。
弯起钢筋不得采用 浮筋 (图 4-32a);当支座处剪力很大而
又不能利用纵筋弯起抗剪时,可设置仅用于抗剪的鸭筋 (图 4-
32b),其端部锚固与弯起钢筋的相同。
⑹箍筋的构造要求
梁中的箍筋对抑制斜裂缝的开展、联系受压区与受拉区
、传递剪力等有重要作用,因此应重视箍筋的构造要求。
前述梁的箍筋间距、直径和最小配箍率是箍筋最基本的
构造要求,在设计中应予遵守。
箍筋一般推荐采用 HRB335级(可获得较好的经济效益)
,目前较多采用 HP B235级钢 。
箍筋一般采用 135° 弯钩的 封闭式箍筋,当T形截面梁翼缘
顶面另有横向受拉钢筋时,也可采用开口式箍筋 (图 4-33)。
梁内一般采用双肢箍筋 (n=2)。当梁的宽度大于 400mm、
且一层内的纵向受压钢筋多于四根时,应设置复合箍筋 (如四
肢箍 );当梁宽度很小时,也可采用单肢箍筋 (图 4-34)。
当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋 (如双筋梁 )时,箍筋
应为封闭式 其间距不应大于 15d(绑扎骨架中 )或 20d(焊接骨架
中 ),d为纵向受压钢筋中的最小直径;同时在任何情况下均
不应大于 400 mm。当一层内的纵向受压钢筋多于 5根且直径
大于 18mm时,箍筋间距不应大于 10d。
在绑扎骨架中非焊接的用接接头长度范围内,当搭接钢
筋为受拉时,其箍筋间距 s≤ 5d,且不应大于 100mm;当搭接
钢筋为受压时,箍筋间距 s≤ 10d,且不应大于 200mm.d为受
力钢筋中的最小直径。
设计例题略。
谢 谢!