梁钢筋计算实例.doc

二 钢筋混凝土梁板的配筋构造3.1 受弯构件的构造要求(1) 梁的一般构造钢筋混凝土梁的常用截面有矩形、T形、工形和花篮形等形式，如图图3.25梁的截面形式受弯构件在外荷载作用下，截面上将同时承受弯矩M和剪力y的作用。在弯矩较大的区段可能发生沿横截面的(称为正截面)受弯破坏，在剪力较大的区段可能发生沿斜截面的受剪破坏，当受力钢筋过早切断、弯起或锚固不满足要求时，还可能发生沿斜截面的受弯破坏。 一、梁和板的一般构造规定 (一)梁的配筋构造 1）梁的截面尺寸梁的截面高度h与梁的跨度l及所受荷载大小有关。一般情况下，独立简支梁，其截面高度h与其跨度l的比值(称为高跨比) h/l=1/121/8 ；独立的悬臂梁h/l为1/6左右；多跨连续梁h/l=1/181/12 。 梁的截面宽度b与截面高度h的比值b/h，对于矩形截面一般为1/2.51/2；对于T形截面一般为1/31/2.5 。为了统一模板尺寸便于施工，梁的常用宽度一般为180mm、200mm、220mm、250mm，250mm以上以50mm为模数；而梁的高度h一般为250mm、300 mm、1000mm等尺寸，当h800mm时以50mm为模数，当h800mm时以1OOmm为模数。 2)梁的配筋 梁中一般配置下列几种钢筋(图3.26)： 纵向受力筋。如号筋，它是用来承受弯矩的钢筋。纵向受力钢筋的常用直径为10-28mm，根数不得少于2根。梁内受力纵筋的直径应尽可能相同；当采用不同的直径时，它们之间相差至少应为2mm以上，便于施工中容易用肉眼识别，但相差也不宜超过6mm。弯起钢筋。如、号钢筋，它是由纵向受力钢筋弯起而成。它的作用是：中间段同纵向受力钢筋一样，可以承受跨中正弯矩；弯起段可以承受剪力；弯起后的水平段有时还可以用来承受支座处的负弯矩。 弯起钢筋的弯起角度般是：当梁高h 800mm时为45；当梁高h800mm时为60 图3.26梁的配筋形式 箍筋。如号钢筋，它主要是用于承受剪力。在构造上还可固定纵向受力钢筋的间距和位置，以便绑扎成一个立体的钢筋骨架。 箍筋的最小直径与梁的截面高度有关，常用直径为6mm、8mm、l0mm等。 纵向构造钢筋。如号钢筋，称为架立钢筋，其作用是固定箍筋并与受力钢筋形成骨架，一般设置在梁的受压区外缘两侧。 架立钢筋的直径与梁的跨度l有关。当l6m时，架立钢筋的直径不宜小于12mm；当l=46m时，直径不宜小于10mm ；当l4m时，直径不宜小于8mm。 简支梁的架立钢筋一般伸至梁端，当考虑其受力时，架立钢筋两端在支座内应有足够的锚固长度。当梁的腹板高度hw450mm时(hw见斜截面承载力计算)，在梁的两个侧面沿梁高度方向应设置纵向构造钢筋(腰筋号)，每侧纵向构造钢筋(不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不应小于bhw的0.1，且其间距不宜大于200mm并用拉筋联系(号)。（2）板钢筋混凝土板的常用截面有矩形、槽形和空心形等形式，如图3.23所示。图3.23板的截面形式 1)扳的厚度 板的厚度h与其跨度l及所受荷载大小有关。现浇板的最小厚度分别为：单跨板h/l1/35 ，多跨连续板h/l1/40，悬臂板h/l1/12。一般屋面板厚度不小于60mm，楼面板厚度不小于70mm。 2)板的受力钢筋 受力钢筋的直径通常采用6mm、8mm、10mm。受力钢筋的间距一般不小于70mm；当h215mm(24025215)，因此需要向下弯150mm。 号钢筋左端弯终点外的锚固长度 (按受拉区)20d2020400mm，右端 (按受压区) lOd1020200mm。 弯起钢筋斜段长度计算。首先要确定弯起钢筋在竖直方向上的外包尺寸。根据配筋剖面图，分析该根钢筋从上部上边缘至下部下边缘间的净高度，此即为外包尺寸(梁高扣除上下保护层厚度、排列在其外侧的纵筋直径和间距等)。即号筋的斜段(500252)1.414635mm。 号筋的斜段计算见剖面22。左端斜段在竖直方向上的外包尺寸为5002522025405mm；斜段长为4051.414573mm。图2.37悬挑梁端部钢筋 右端斜段在竖直方向上的外包尺寸计算。由配筋详图可见，悬挑梁底部边缘与水平面的夹角的正切值为tan2001740，该根钢筋在悬挑梁端部的竖直方向上的外包尺寸为3502522025255mm。 根据图720所示几何关系可准确计算出其斜段长度，即 由此可解得224mm，右端斜段长1.414224316mm。 计算弯起钢筋斜段长度，也可以用几何作图的方法求得，可避免繁琐的计算。 (3)按照上述公式计算各根钢筋的下料长度，填入钢筋配料单。 号筋(25) (6690+1502)+26.252522257203(mm)号筋(22) (175+265+4810+1740+2635)+26.25224O.5222228447(mm) 号筋(12) (5675+150)+26.25122125951(mm) 号筋(20) 3155+26.25203405(mm) 号筋(12) 1960+26.25122110(mm) 号筋(20) (400+573+340+316+200)+26.25204O.5202039(mm) 号筋(6) (500225+12)+(200一225+12)2+501298(mm)。 箍筋根数(6260-100)200+132(根) 号筋(6) 因为悬挑梁底部边缘与水平面的夹角的正切值为tana一2001740；左边第一根箍筋(距支座边50mm)在竖直方向上的外包尺寸为252+12306mm，箍筋间距为200mm，箍筋根数n= 9.325(取9根)。箍筋高差25mm，由第一根箍筋向右每根箍筋在竖直方向上的外包尺寸依次递减25mm，则下料长度每根依次递减25250mm。 第一根箍筋下料长度为306+(200一225+12)2+50986 mm；以306依次递减25可得向右各箍筋在竖直方向上的外包尺寸；以986依次递减50可得向右各箍筋的下料长度。 (4)钢筋和混凝土之间的粘结 1）粘结力的组成 粘结，是钢筋和混凝土这两种性质截然不同的材料能够共同工作的基础。在钢筋和混凝土之间通过粘结应力来实现力的传递，协调变形，否则，它们就不可能共同工作。所谓粘结应力，就是由于钢筋和混凝土的相对滑动趋势，在二者接触面产生的纵向剪应力。2）影响粘结强度的因素 影响钢筋和混凝土粘结强度的因素很多，主要有： 混凝土强度等级。强度等级越高，粘结强度越大，但不成正比。 钢筋外观特征。变形钢筋由于表面凸凹不平，其粘结强度高于光面钢筋。保护层厚度和钢筋间距，适当提高保护层厚度，保证一定的钢筋间距，可以提高混凝土对钢筋的握固力，进而提高粘结力。 浇注位置。混凝土浇注深度超过300mm时，由于混凝土的泌水下沉，气泡逸出，使其与“顶部”水平钢筋之间产生空隙层，从而削弱了钢筋与混凝土之间的粘结作用。 横向配筋及侧向压力。横向钢筋的配置可延缓裂缝的发展，侧向压力将进一步提高混凝土对钢筋的握固作用。 经过修正后的锚固长度不应小于250mm。 钢筋的搭接长度 施工中当钢筋的长度不够，需要搭接时，若采用绑扎接头，为保证粘结力的传递，必须具有足够的搭接长度。规范规定：受拉钢筋的搭接接头首先应满足接头面积百分率的要求，搭接长度按下式计算： ll=. la （3.35）式中：ll纵向受拉钢筋的搭接长度；一纵向受拉钢筋搭接长度修正系数，按表3.8采用。 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数 表3.8 纵向受拉钢筋搭接接头面积百分率 25 50 lOO 1.21.4l.6 在任阿请况下，纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度均不应小于300mm。 构件中的纵向受压钢筋，当采用搭接连接时，其搭接长度不应小于受拉钢筋搭接长度的O.7倍，且在任何情况下不应小于200mm。 光面钢筋的粘结能力差，为提高其粘结能力，钢筋末端应设180弯钩（图3.28），变形钢筋末端可不设弯钩，但都应满足锚固长度或搭接长度的要求。图3.28钢筋末端180弯钩 3.2.2 钢筋混凝土楼（屋）盖结构构造要求 1.受弯构件的破坏形式 少筋破坏(瞬时受拉破坏) 当构件的受拉区配筋太少时，随着荷载的增加，受拉区边缘出现裂缝，裂缝截面处的拉力即全部转由钢筋承担，由于钢筋配置较少，其应力突增，很快超过屈服极限甚至被拉断，裂缝就急速发展，构件也立即破坏，如图3.6(b)所示，这种破坏称为少筋破坏。少筋破坏的受弯构件承载力实际上和素混凝土受弯构件的承载力接近，它虽然配置了钢筋，但钢筋的作用不大，破坏前无明显预兆，破坏是突然发生的，破坏呈脆性性质。在实际工程中不允许采用少筋构件，一般用最小配筋率min来加以限制。 适筋破坏(拉压破坏) 当构件的受拉区配置适量的钢筋时，随着荷载的增加，受拉区边缘出现裂缝，裂缝截面处的拉力即全部转由钢筋承担，随着荷载继续增加，受拉区钢筋屈服，受压区高度减小，最后受压区混凝土被压碎导致构件破坏，如图3.6(c)所示，这种破坏称为适筋破坏。破坏时钢筋和混凝土的强度都能得到充分利用，破坏前有明显的裂缝和塑性变形，破坏不是突然发生的，破坏呈塑性性质。实际设计中必须将受弯构件设计成适筋构件。 超筋破坏(受压破坏)当构件的受拉区配置太多的受拉钢筋时，随着荷载的增加，受拉区边缘出现裂缝，裂缝截面处的拉力即全部转由钢筋承担，但由于钢筋配置太多，荷载继续增加钢筋还未屈服时受压区混凝土先压碎导致构件破坏，如图3.6(d)所示，这种破坏称为超筋破坏。超筋破坏前虽然也有一定的变形和裂缝预兆，但不像适筋破坏那样明显，而且当混凝土压碎时，破坏突然发生，破坏带有脆性性质，另外破坏时钢筋还未屈服，钢筋的强度得不到充分利用，所以在实际工程中不宜采用超筋构件。一般用最大配筋率max来加以限制。钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率() 表3.1 受力类型 最小配筋百分率受压构件 全部纵向钢筋O.6一侧纵向钢筋O.2 受弯构件，偏心受拉，轴心受拉构件一侧的受拉钢筋 O.2和45ft/fy中的较大值 受弯构件的截面最大配筋率max () 表3.2 钢筋等级 混凝的强度等级C15 C20 C25 C30 HPB235 2.105 2.807 3.479 4.18l HRB335 1.76 2.182 2.622 HRB400 RRB400 1.387 1.719 2.066 设计经验表明，当适筋受弯构件的配筋率为 实心板 =O.40.8 矩形梁 =O.61.5 T形梁 =O.91.8时，构件的用钢量和造价都较为经济，施工比较方便，受力性能也比较好。因此，常将梁、板的配筋率设计在上述范围之内。梁、板的上述配筋率称为常用配筋率，也称为经济配筋率。 梁内箍筋最大间距smax(mm) 表3.5 梁高 V0.7ftbho VO.7 ftbho 150h300 150 200 300h500 200 300 500800 300 400梁中箍筋最小直径(mm) 表3.6 梁高 箍筋直径 h800 6 h800 8为防止斜拉破坏，规范规定：梁内箍筋间距不宜超过表3.5规定的smax值。2 常用预制构件 （一） 预制板 由预制构件厂供应生产。（1） 实心板（平板） 其主要特点是：制作简单、上下板面比较平整，并且施工方便。缺点是材料用料多，自重大，抗弯刚度小，所以实心板的跨度一般比较小，适用于跨度不大的走道板、地沟盖板等。(2)空心板 空心板又称多孔板，如图6-2-6(b)所示，又可分为普通钢筋混凝土空心板和预应力空心板。 空心板具有上下板面平整，用料省，自重轻，并且刚度大，受力性能好，隔声、隔热效果好等优点，因此是目前民用建筑中应用最广泛的一种板，但空心板制作比较复杂，且不能开洞。 (3)槽形板 槽形板有正槽板(肋向下)和反槽板(肋向上)两种，如图6-2-6(c)所示。槽形板由面板、纵肋和横肋组成，肋向下的称为正槽板，肋向上的称为反槽板。 正槽板受力合理，用料省、自重轻、便于开洞，但不能形成平整的顶棚，隔声、隔热效果较差。正槽板一般用于对顶棚要求不高的建筑楼面，在工业厂房中应用较为广泛。 反槽板的受力性能较差，但可提供平整的顶棚，可与正槽板组成双层楼盖，在两层槽板中间填充保温材料，具有良好的保温性能，可用在寒冷地区的屋盖中。 (4)T形板 T形板有单T板和双T板两种，如图6-2-6(d)所示。有预应力板和非预应力板两种。单T板具有受力性能好、制作简便、布置灵活、开洞自由、能跨越较大空间等特点，是通用性很强的构件。双T板的宽度和跨度在预制时可根据需要加以调整，并且整体刚度比单T板好，承载力大，但自重较大，对吊装有较高要求。T形板既可用于楼板、屋面板，也可用作外墙板。 以上四种预制板均有标准图供选用，不需自己设计。施工单位可直接在预制构件加工厂买到定型产品。(二)楼盖梁 楼盖梁的截面尺寸和配筋受梁跨度、负荷面积、楼盖荷载等较多因素影响，不便设计定型图，设计人员需自行设计。 预制梁一般为单跨梁，主要是简支梁、挑梁和外伸梁。其截面形式常为矩形、十字形和花篮形。矩形截面梁的外形简单，施工方便，应用较广泛。当梁截面高度较大时，在层高不变的条件下采用十字形或花篮形截面可增大房屋净高，较经济。十字形或花篮形截面，可全部预制，也可做成叠合梁(有利于加强楼盖的整体性)。在房屋的门窗过梁和工业房屋的连系梁中也用到L形截面。 (三)悬挑构件 建筑工程中，常见的钢筋混凝土雨篷、挑檐等是具有代表性的悬挑构件。可现浇可预制。 (1)雨篷 雨篷由雨篷板和雨篷梁两部分组成。 雨篷梁一方面支撑雨篷板，另一方面又兼作门过梁，除承受自重及雨篷板传来的荷载外，还承受着上部墙体的重量以及楼面梁、板可能传来的荷载。雨篷可能发生的破坏有雨篷板根部受弯断裂，雨篷梁受弯、剪、扭破坏和整体雨篷倾覆破坏三种。 为防止雨篷可能发生的破坏，雨篷应进行雨篷板的受弯承载力计算、雨篷梁弯剪扭承载力计算、雨篷整体倾覆验算，以及采取相应的构造措施。 1)雨篷板的构造要求：雨篷板通常都做成变厚度板，根部厚度h按不小于112估算，且当现浇雨篷板的悬臂长度l500mm时，h不应小于60mm；现浇雨篷板的悬臂长度l500mm时，h不应小于80mm。而端部厚度不小于50mm。 雨篷板的受力钢筋应布置在板的上部，伸人雨篷梁的长度应满足受拉钢筋锚固长度的要求。分布钢筋应布置在受力钢筋的内侧，如图。2)雨篷梁：雨篷梁的宽度一般与墙厚相同，梁高应符合砖的模数。为防止雨水沿墙缝渗入墙内，通常在梁顶设置高过板顶60mm的凸块。雨篷梁嵌人墙内的支承长度不应小于370mm。 雨篷梁的配筋按弯剪扭构件计算配置纵筋和箍筋，雨篷梁的箍筋必须满足抗扭箍筋要求。(2)钢筋混凝土挑檐挑檐板的受力与雨篷板相似。需要注意的是挑檐板挑出部分转角处的配筋，转角处须配置上下层加固钢筋，如图6-210(a)所示，或设置放射状附加构造负筋，如图6-210(b)所示。 悬臂雨篷(或挑檐)板有时带构造翻边，注意不能误认为是边梁，这时应考虑积水荷载对翻边的作用。当为竖直翻边时，积水将对其产生向外的推力，翻边的钢筋应置于靠近积水的内侧，且在内折角处钢筋有良好的锚固，如图6-211(a)所示。但当为斜翻边时，由于斜翻边自身重量产生的力矩使其有向内倾倒的趋势，故翻边钢筋应置于外侧，且应弯入平板一定的长度，如图6-211(b)所示。