第 4 章 受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力

4.1 梁、板的一般構(gòu)造

　　受彎構(gòu)件主要是指梁與板。與構(gòu)件軸線相垂直的截面稱為正截面。梁、板正截面受彎承載力要求滿足

　　M　≤ Mu (4-1)

　　式中 M ——正截面的彎矩設(shè)計(jì)值。在承載力計(jì)算中，M是已知的;

　　Mu ——正截面受彎承載力的設(shè)計(jì)值，它是由正截面上材料所立生的抗力，這里的下角碼u是指極限值(Ultimatevalue)。

　　4.1.1 截面形狀和尺寸

　　1.截面形狀

　　梁、板常用矩形、T形、I字形、槽形、空心板和倒L形梁等對稱和不對稱截面。

　　2. 梁、板的截面尺寸

　　(1) 梁的高度h

　　根據(jù)高跨比(h/l)來估算梁高h(yuǎn)：次梁 1/20～1/25，主梁 1/12～1/15。一般取 h= 250、300、350、750、800、900、1000mm等尺寸。800mm以下的級差為5Omm，以上的為l00mm。

　　(2) 梁的寬度b

　　根據(jù)高寬比(h/b)來估算矩形截面的寬度或T形截面的肋寬b: 矩形梁的高寬比 2.0～3.5; T 形梁的高寬比 2.5～4.0(此處b為梁肋寬)。一般取 b = 100、120、150、200、250和300mm，300mm以下的級差為50mm。

　　(3) 現(xiàn)澆板的寬度一般較大，設(shè)計(jì)時(shí)可取單位寬度(b=1000mm)進(jìn)行計(jì)算。

　　(4) 現(xiàn)澆板的厚度h

　　根據(jù)板的跨度L來估算板的厚度h：單跨簡支板 h ≥ L/35;多跨連續(xù)板 h ≥ L/40;懸臂板 h ≥ L/12。另外尚應(yīng)滿足表4-1的現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的最小厚度要求。

　　4.1.2 材料選擇與一般構(gòu)造

　　1. 混凝土強(qiáng)度等級

　　梁、板常用的混凝土強(qiáng)度等級是C20、C30、C40。提高混凝土強(qiáng)度等級對增大受彎構(gòu)件正截面受彎承載力的作用不顯著。

　　2. 鋼筋強(qiáng)度等級及常用直徑

　　(1) 梁的鋼筋強(qiáng)度等級和常用直徑

　　1) 縱向受力鋼筋

　　梁中縱向受力鋼筋宜采用HRB400級或RRB400級(Ⅲ級)和HRB335級(Ⅱ級)，常用直徑為12mm, 14mm, 16mm, 18mm, 20mm, 22mm和25mm。根數(shù)最好不少于3(或4)根。設(shè)計(jì)中若采用兩種不同直徑的鋼筋，鋼筋直徑相差至少2mm,以便于在施工中能用肉眼識(shí)別。

　　為了便于澆注混凝土，以保證鋼筋周圍混凝土的密實(shí)性，縱筋的凈間距應(yīng)滿足圖4-2所示的要求。

　　2) 架立鋼筋

　　對于單筋矩形截面梁，當(dāng)梁的跨度小于4m時(shí)，架立鋼筋的直徑不宜小于8mm;當(dāng)梁的跨度等于4～6m時(shí)，不宜小于l0mm;當(dāng)梁的跨度大于6m時(shí)，不宜小于12mm。

　　3) 梁的箍筋

　　宜采用HPB235級(Ⅰ級)、HRB335(Ⅱ級)和HRB400級(Ⅲ級)的鋼筋，常用直徑是6mm、8mm和l0mm。

　　(2) 板的鋼筋強(qiáng)度等級及常用直徑

　　板內(nèi)鋼筋一般有縱向受拉鋼筋與分布鋼筋兩種。

　　1) 板的受力鋼筋

　　板的縱向受拉鋼筋常用HPB235級(Ⅰ級)、HRB335級(Ⅱ級)和HRB400級(Ⅲ級)鋼筋，常用直徑是6mm、8mm、l0mm和12mm，其中現(xiàn)澆板的板面鋼筋直徑不宜小于8mm。如圖4-3所示。

　　為了便于澆注混凝土，以保證鋼筋周圍混凝土的密實(shí)性，板內(nèi)鋼筋間距不宜太密，為了正常地分擔(dān)內(nèi)力，也不宜過稀。鋼筋的間距一般為70～200 mm;當(dāng)板厚h≤150mm，不宜大于200 mm;當(dāng)板厚h>150mm，不宜大于1. 5h，且不應(yīng)大于250mm。

　　2)板的分布鋼筋

　　當(dāng)按單向板設(shè)計(jì)時(shí)，除沿受力方向布置受拉鋼筋外，還應(yīng)在受拉鋼筋的內(nèi)側(cè)布置與其垂直的分布鋼筋。

　　分布鋼筋宜采用HPB235級(Ⅰ級)和HRB335級(Ⅱ級)的鋼筋，常用直徑是6mm和8mm。單位長度上分布鋼筋的截面面積不應(yīng)小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15%，且不宜小于該方向板截面面積的0.15%;分布鋼筋的間距不宜大于250mm。

　　板中分布筋的作用：① 把荷載分布到板的各受力鋼筋上去;② 承擔(dān)混凝土收縮及溫度變化在垂直于受力鋼筋方向所產(chǎn)生的拉應(yīng)力;③ 固定受力鋼筋的位置。

　　(3) 縱向鋼筋在梁、板截面內(nèi)的布置要求

　　1) 下部鋼筋水平方向的凈距不小于鋼筋直徑d，也不小于25mm;上部鋼筋的凈距則不應(yīng)小于1.5d，也不應(yīng)小于30mm。

　　2) 豎向凈距不小于鋼筋直徑也不應(yīng)小于25mm。

　　3)梁的縱向受力鋼筋有時(shí)須放置成兩層，甚至還有多于兩層的。上、下鋼筋應(yīng)對齊，不能錯(cuò)列，以方便混凝土的澆搗。

　　4)當(dāng)梁的下部鋼筋多于兩層時(shí)，從第三層起，鋼筋的中距應(yīng)比下面兩層的中距增大一倍。

　　(4) 縱向受拉鋼筋的配筋百分率

　　1) 截面的有效高度ho

　　設(shè)正截面上所有縱向受拉鋼筋的合力點(diǎn)至截面受拉邊緣的豎向距離為as ，as = c + d/2(c為混凝土保護(hù)層厚度)。則合力點(diǎn)至截面受壓區(qū)邊緣的豎向距離

　　ho = h - as

　　h是截面高度，對正截面受彎承載力起作用的是h0，而不是h，所以稱h0為截面的有效高度。

　　2) 縱向受拉鋼筋的配筋百分率

　　ρ = As / bho(%) (4-2)

　　式中 As —— 縱向受拉鋼筋的總截面面積，單位為mm2;

　　bho ——截面的有效面積，b是截面寬度。

　　3. 混凝土保護(hù)層厚度

　　(1) 定義：縱向受力鋼筋的外表面到截面邊緣的垂直距離，稱為混凝土保護(hù)層厚度，用c表示。

　　(2)混凝土保護(hù)層有三個(gè)作用：① 保護(hù)縱向鋼筋不被銹蝕(防銹);② 在火災(zāi)等情況下，使鋼筋的溫度上升緩慢(防火);③ 使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結(jié)(粘結(jié)力)。

　　(3) 混凝土保護(hù)層最小厚度

　　梁、板、柱的混凝土保護(hù)層厚度與環(huán)境類別和混凝土強(qiáng)度等級有關(guān)。此外，縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度尚不應(yīng)小于鋼筋的公稱直徑。

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