混凝土楼盖屋盖结构课件.ppt
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1、3.1 混凝土梁板构件基础知识 3.1.1 截面形状和尺寸,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,截面上有弯矩和剪力共同作用,轴力可以忽略不计的构件称为受弯构件。梁(beam)和板(slab/board)是典型的受弯构件。,梁的截面形式主要有矩形、形、倒形、形、形、十字形、花篮形等,板的截面形式一般为矩形、空心板、槽形板等,3.1 混凝土梁板构件基础知识,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,按刚度要求,根据经验,梁和板的截面高度不宜小于所规定数值(表3.2,表3.3)。,按模数要求,梁的截面高度h一般可取250、300800、900、1000等,h800mm时以50mm为模数,h800mm时以100mm为模数;
2、矩形梁的截面宽度和T形截面的肋宽b宜采用100、120、150、180、200、220、250mm,大于250mm时以50mm为模数。梁适宜的截面高宽比h/b,矩形截面为22.5,T形截面为2.54。,3.1.1 截面形状和尺寸,3.1 构造要求板最小厚度,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,按构造要求,现浇板的厚度不应小于下表的数值。现浇板的厚度一般取为10mm的倍数,,现浇板的最小厚度(mm),3.1.1 截面形状和尺寸,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,3.1 构造要求梁、板钢筋,梁钢筋示意图,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,梁钢筋骨架,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼
3、盖屋盖结构,梁钢筋骨架,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,梁钢筋骨架,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,单筋截面和双筋截面,前者指只在受拉区配置纵向受力钢筋的受弯构件;后者指同时在梁的受拉区和受压区配置纵向受力钢筋的受弯构件。,纵向受力钢筋,作用:配置在受拉区的纵向受力钢筋主要用来承受由弯矩在梁内产生的拉力,配置在受压区的纵向受力钢筋则是用来补充混凝土受压能力的不足。直径:直径应当适中,太粗不便于加工,与混凝土的粘结力也差;太细则根数增加,在截面内不好布置,甚至降低受弯承载力。梁纵向受力钢筋的常用直径d=1228mm。当h300mm时,d8mm;当h30
4、0mm时d10mm。,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,纵向受力钢筋,根数:梁中受拉钢筋的根数不应少于2根,最好不少于34根。纵向受力钢筋应尽量布置成一层。当一层排不下时,可布置成两层,但应尽量避免出现两层以上的受力钢筋,以免过多地影响截面受弯承载力。,混凝土结构设计规范GB50010-2010提出了并筋的配筋形式,规定如下:构件中的钢筋可以采用并筋的形式.直径28mm及以下的钢筋并筋数量不超过3根;直径32mm的钢筋并筋数量宜为2根;直径36mm及以上的钢筋不应采用并筋。,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,架立钢筋,架立钢筋
5、的最小直径(mm),位置:设置在受压区外缘两侧,并平行于纵向受力钢筋。作用:一是固定箍筋位置以形成梁的钢筋骨架;二是承受因温度变化和混凝土收缩而产生的拉应力,防止发生裂缝。受压区配置的纵向受压钢筋可兼作架立钢筋。,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,弯起钢筋,弯起钢筋在跨中是纵向受力钢筋的一部分,在靠近支座的弯起段弯矩较小处则用来承受弯矩和剪力共同产生的主拉力,即作为受剪钢筋的一部分。,钢筋的弯起角度一般为45,梁高h800mm时可采用60。,弯起钢筋的布置,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,1、箍筋主要用来承受由剪力和弯矩在梁内引起的主拉应力,2.并通过
6、绑扎或焊接把其他钢筋联系在一起,形成空间骨架。,箍筋,设置范围:按计算不需要箍筋的梁,当梁的截面高度h300mm,应沿梁全长按构造配置箍筋;当h=150300mm时,可仅在梁的端部各1/4跨度范围内设置箍筋,但当梁的中部1/2跨度范围内有集中荷载作用时,仍应沿梁的全长设置箍筋;若h150mm,可不设箍筋。钢筋级别:梁内箍筋宜采用HPB300、HRB335、HRB400级钢筋。,直径:当梁截面高度h800mm时,不宜小于6mm;当h800mm时,不宜小于8mm。当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时,箍筋直径还不应小于纵向受压钢筋最大直径的1/4。为了便于加工,箍筋直径一般不宜大于12mm。箍筋的常
7、用直径为6、8、10mm。间距:应符合规范的规定。当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时,箍筋的间距不应大于15d(d为纵向受压钢筋的最小直径),同时不应大于400mm;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。,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,箍筋的形式可分为开口式和封闭式两种,当b400mm,且一层内的纵向受压钢筋多于3根,或当梁的宽度不大于400mm但一层内的纵向受压钢筋多于4根时,应设置复合箍筋。梁中一层内的纵向受拉钢筋多于5根时,宜采用复合箍筋。,箍筋的肢数,当梁的宽度b150mm时,可采用单肢;当b40
8、0mm,且一层内的纵向受压钢筋不多于4根时,采用双肢箍筋。,端部构造:应采用135弯钩,弯钩端头直段长度不小于50mm,且不小于5d。,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,箍筋的弯制过程,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,纵向构造钢筋及拉筋,当梁的截面高度较大时,为了防止在梁的侧面产生垂直于梁轴线的收缩裂缝,同时也为了增强钢筋骨架的刚度,增强梁的抗扭作用。梁的腹板高度hw450mm时,应在梁的两个侧面沿高度配置纵向构造钢筋(亦称腰筋),并用拉筋固定。,3.1 构造要求梁的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,纵向构造钢筋及拉筋,梁侧纵向构造钢筋的截面面积不应小
9、于腹板截面面积bhw的0.1%,且其间距不宜大于200mm。,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,梁板钢筋图(一),项目三 混凝土楼盖屋盖结构,梁板钢筋图(二),3.1 构造要求板的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,板通常只配置纵向受力钢 筋和分布钢筋(1)受力钢筋(Tensioned bar),作用:板受力钢筋用来承受弯矩产生的拉力直径:钢筋常用直径 d=6、8、10、12mm。,间距:当h150mm时,不宜大于200mm;当h150mm时,不宜大于1.5h,且不宜大于300mm。板的受力钢筋间距通常不宜小于70mm。,3.1 构造要求板的配筋,三 混凝土楼盖屋盖结构,(2)分布钢筋(Spread
10、bar),作用:一是固定受力钢筋的位置,形成钢筋网;二是将板上荷载有效地传到受力钢筋上去;三是防止温度或混凝土收缩等原因沿跨度方向的裂缝。,数量:梁式板中单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15,且不宜小于该方向板截面面积的0.15%。分布钢筋的直径不宜小于6mm,常用直径为6、8mm。间距:不宜大于250mm;当集中荷载较大时,分布钢筋截面面积应适当增加,间距不宜大于200mm。分布钢筋应沿受力钢筋直线段均匀布置,并且受力钢筋所有转折处的内侧也应配置。,3.1 构造要求板的配筋,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,绑扎板钢筋,3.1 构造要求3.1.3 混凝土保护层厚度,
11、项目三 混凝土楼盖屋盖结构,主要作用,一是保护钢筋不致锈蚀,保证结构的耐久性;二是保证钢筋与混凝土间的粘结;三是在火灾等情况下,避免钢筋过早软化。,混凝土保护层的最小厚度cmm,3.1 构造要求3.1.3 混凝土保护层厚度,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,现浇板保护层做法,3.2 正截面承载力计算 3.2.1 单筋矩形截面,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,纵向受拉钢筋配筋率:,适筋梁超筋梁少筋梁,min max,max,min,1.单筋截面受弯构件沿正截面的破坏特征 根据梁纵向钢筋配筋率的不同,钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型,不同类型梁的具有不同破坏特征。,3.2 正截面承载力计算三
12、种梁的破坏特征,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,MMcr,第I阶段弹性工作阶段。加载开裂 荷载很小时,混凝土的压应力及拉应力都很小,应力和应变几乎成直线关系。截面达到将裂未裂的极限状态时,即第I阶段末,用Ia表示。Ia阶段的应力状态是抗裂验算的依据。,cr 开裂弯矩,适筋梁,配置适量纵向受力钢筋的梁称为适筋梁。,3.2 正截面承载力计算三种梁的破坏特征,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,MMy,第阶段带裂缝工作阶段。开裂屈服 第阶段的应力状态是裂缝宽度和变形验算的依据。钢筋应力达到屈服强度fy时,标志截面进入第阶段末,以a表示。,My 屈服弯矩,3.2 正截面承载力计算三种梁的破坏特征,项目三 混凝土楼
13、盖屋盖结构,MMu,Mu 极限弯矩,第阶段破坏阶段:屈服压碎 到本阶段末(即a阶段),受压边缘混凝土压应变达到极限压应变,受压区混凝土产生近乎水平的裂缝,混凝土被压碎,甚至崩脱,截面宣告破坏,此时截面所承担的弯矩即为破坏弯矩Mu。a阶段的应力状态作为构件承载力计算的依据。,3.2 正截面承载力计算三种梁的破坏特征,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,适筋梁的破坏始于受拉钢筋屈服。从受拉钢筋屈服到受压区混凝土被压碎(即弯矩由My增大到Mu),需要经历较长过程,有明显的三个阶段。由于钢筋屈服后产生很大塑性变形,使裂缝急剧开展和挠度急剧增大,给人以明显的破坏预兆,这种破坏称为延性破坏。适筋梁的材料强度能得到
14、充分发挥。,3.2 正截面承载力计算三种梁的破坏特征,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,超筋梁,纵向受力钢筋配筋率大于最大配筋率的梁为超筋梁。,特征:受压区混凝土在钢筋屈服前即达到极限压应变被压碎而破坏。破坏时钢筋的应力还未达到屈服强度,因而裂缝宽度均较小,且形不成一根开展宽度较大的主裂缝,梁的挠度也较小。属于“脆性破坏”。,3.2 正截面承载力计算三种梁的破坏特征,三 混凝土楼盖屋盖结构,少筋梁,配筋率小于最小配筋率的梁为少筋梁。,破坏特征:梁破坏时,裂缝往往集中出现一条,不但开展宽度大,而且沿梁高延伸较高。一旦出现裂缝,钢筋的应力就会迅速增大并超过屈服强度而进入强化阶段,甚至被拉断。属于“脆性破
15、坏”,结论:适筋梁的材料强度能得到充分发挥,安全经济,是正截面承载力计算的依据,而少筋梁、超筋梁都应避免。,3.2 正截面承载力计算,三 混凝土楼盖屋盖结构,2.单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算(1)计算原则 1)基本假定 平截面假定。钢筋的应力 等于钢筋应变 与其弹性模量 的乘积,但不得大于其强度设计值,即 不考虑截面受拉区混凝土的抗拉强度。受压混凝土采用理想化的应力应变关系,当混凝土强度等级为C50及以下时,混凝土极限压应变=0.0033。,3.2 正截面承载力计算,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,混凝土应力应变曲线,3.2 正截面承载力计算,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,2)等效矩形应力图
16、简化原则:按照受压区混凝土的合力大小不变、受压区混凝土的合力作用点不变的原则。,等效矩形应力图形的混凝土受压区高,等效矩形应力图形的应力值为,3.2 正截面承载力计算,项目三 混凝土楼盖屋盖结构,3)适筋梁与超筋梁的界限界限相对受压区高度,适筋梁的破坏受拉钢筋屈服后混凝土压碎;超筋梁的破坏混凝土压碎时,受拉钢筋尚未屈服;界限配筋梁的破坏受拉钢筋屈服的同时混凝土压碎。,受弯构件等效矩形应力图形的混凝土受压区高度 x与截面有效高度h0之比称为相对受压区高度,用表示,=x/h0。适筋梁界限破坏时等效受压区高度与截面有效高度之比称为界限相对受压区高度,用b表示。若,构件破坏时受拉钢筋不能屈服,表明构件
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