受弯构件 是指仅承受的弯矩和剪力的构件 ,广泛分布于建筑的平面结构里,例如楼盖和屋盖中的梁和板。
梁和板的区别在于: 梁的截面高度一般都远大于其宽度,而板的截面高度则远小于其宽度。
梁、板的制作工艺有现浇和预制两种,相应的梁、板叫 现浇梁、现浇板和预制梁、预制板 。
常见梁板的截面形式见下图所示:
试验和理论分析表明:钢筋混凝土受弯构件可能沿弯矩最大的截面发生破坏,也可能沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面发生破坏。
当受弯构件沿弯矩最大的截面破坏时,破坏截面与构件的轴线垂直,故称为 沿正截面破坏 。当受弯构件沿剪力最大的截面破坏时,破坏截面与构件的轴线斜交,称为 沿斜截面破坏 。
梁、板在荷载作用下将产生挠度和裂缝。故进行受弯构件的设计时,应视具体情况进行下列设计:
1.承载力极限状态设计
(1) 正截面承载力设计计算;
(2) 斜截面承载力设计计算。
2.正常使用极限状态设计
(1) 挠度验算;
(2) 裂缝宽度验算。
一、 板的构造规定
(一) 截面尺寸
板的截面尺寸应满足承载力、刚度的要求。现浇板的厚度h取10mm为模数,从刚度条件出发,不需作挠度验算的板的厚度与跨度的最小比值(h/l)应按表1取值。同时必须满足现浇板的最小厚度,对于一般民用建筑的楼面板为60mm,工业建筑楼面板为70 mm,屋面板为60mm。
(二) 板的配筋
板中通常配置 受力钢筋 和 分布钢筋 。
板中 受力钢筋 沿板的跨度方向在受拉区布置;分布钢筋布置在受力钢筋的内侧,并与受力钢筋垂直,交点处用细铁丝绑扎或焊接,共同形成钢筋网片。
板中受力钢筋承担由弯矩产生的拉力。板中受力筋直径d=6-10 ,间距为70-200,一般采用HPB、HRB钢筋。锚固长度5d。
板中 分布钢筋 的作用 是固定受力钢筋的正确位置,抵抗混凝土因温度变化及收缩产生的拉应力,将板上的荷载有效地传到受力钢筋上去。面积要求15%、0.15%,Φ6@250。
二、梁的构造规定
(一) 梁的截面尺寸
1. 模数要求
为了统一模板尺寸和便于施工,梁的截面尺寸应符合模数要求。
当梁高: h≤800mm 时,h为50mm的倍数;
h>800mm 时,为100mm的倍数。
当梁宽: b≥250mm 时,b为50mm的倍数;
b<250mm 时,梁宽可取b=120mm、150mm、180mm、200mm、220mm。
2. 梁的高跨比
梁截面高度h按高跨比h/l估算。梁的高跨比h/l按 表2 采用,表中l0为梁的计算跨度。
※梁截面的高宽比
梁截面的高宽比按下列比值范围选用,并应符合模数:
矩形截面时:h/b=2.0~3.5;
T形截面时:h/b=2.5~4.0。
确定截面尺寸时宜先根据高跨比初选截面高度h,然后根据高宽比初选截面宽度b,最后由模数要求确定截面尺寸。
(二)混凝土保护层及钢筋间净距
混凝土保护层的作用 是防止钢筋锈蚀、防火和保证钢筋与混凝土的紧密粘结,故梁、板的受力钢筋均应有足够的混凝土保护层。
混凝土保护层应从钢筋的外边缘算起。保护层厚度主要取决于构件使用环境、构件类型、混凝土强度等级、受力钢筋直径等因素的影响。
具体数值按表3采用,但同时也不应小于受力钢筋的直径,如图6所示。
(三) 梁的配筋
梁中的钢筋有 纵向受力钢筋 、 弯起钢筋 、 箍筋 和 架立筋 等,如图7。
1. 纵向受力钢筋
纵向受力钢筋的主要作用是用来承受由弯矩在梁中产生的拉力。
直径不小于10mm,通常是12-25mm,且优先选择直径较小的钢筋,不同直径搭配直径相差不超过两个级别。
钢筋伸入支座的数量:当梁宽b≥100mm时,不宜少于两根;当梁宽b<100mm时,可为一根。
2. 架立钢筋
架立筋设置在梁的受压区外缘两侧,一般应与纵向受力钢筋平行。 架立筋的主要作用 是用来固定箍筋的正确位置和形成钢筋骨架;此外,架立钢筋还可承受因温度变化和混凝土收缩而产生的应力,防止裂缝发生。
架立钢筋的直径与梁的跨度有关:当跨度小于4m时,不宜小于8mm;当跨度等于4~6m时,不宜小于10mm;跨度大于6m时,不小于12mm。
3. 箍筋
箍筋的主要作用 是用来承受由剪力和弯矩在梁内引起的主拉应力,防止斜截面破坏。其次,箍筋通过绑扎和焊接把其它钢筋连系在一起,形成一个空间钢筋骨架。
梁内箍筋数量 由抗剪计算和构造要求确定。
梁高大于800mm,箍筋d≥8mm,梁高不大于800mm,箍筋d≥6mm
箍筋分 开口 和 封闭 两种形式(如图8)。箍筋的肢数有 单肢、双肢 和 四肢 (如图8)
4. 弯起钢筋
弯起钢筋一般是由纵向受力钢筋弯起而成的。
弯起钢筋作用是 弯起段用来承受弯矩和剪力产生的主拉应力;跨中水平段承受弯矩产生的拉力;弯起后的水平段可承受支座处的负弯矩。
弯起钢筋的数量、位置由计算确定。
弯起钢筋的弯起角度:当梁高不大于800mm时,采用45°;当梁高大于800mm时,弯起角采用60°。
5. 纵向构造钢筋
当梁的腹板高度hw≥450mm时,在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋,每侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%,且其间距不宜大于200mm, 纵向构造钢筋的作用 是防止混凝土由于温度变化和收缩等原因在梁侧中部产生裂缝。
梁的腹板高度hw的取值如下: 对于矩形截面,取截面有效高度h0;对于T形截面,取截面有效高度减去翼缘高度;对于工字形截面,取腹板净高。