2019一級結構工程師《鋼筋混凝土結構》講義:第五章第六節(jié)
5.6 保證斜截面受彎承載力的構造措施
斜截面承載力包括斜截面受剪承載力和斜截面受彎承載力兩個方面。梁的斜截面受彎承載力是指斜截面上的縱向受拉鋼筋、彎起鋼筋、箍筋等在斜截面破壞時,它們各自所提供的拉力對受壓區(qū)A的內力矩之和(Mu = FS·z+Fsv·zsv+Fsb·zsb),見圖5-28。
圖 5-28 受彎構件斜截面受彎承載力計算
但是,通常斜截面受彎承載力是不進行計算的,而是用梁內縱向鋼筋的彎起、截斷、錨固及箍筋的間距等構造措施來保證。為了說清楚這一問題,先介紹材料抵抗彎矩圖。
5.6.1 材料抵抗彎矩圖
1. 荷載效應圖(M 圖)
由荷載對梁的各個正截面產生的彎矩設計值M所繪制的圖形,稱為荷載效應圖,即M圖。
2. 材料抵抗彎矩圖(MR 圖)
由鋼筋和混凝土共同工作,對梁各個正截面產生的受彎承載力設計值 MR 所繪制的圖形,稱為材料抵抗彎矩圖MR 。
注意:設計時,所繪 MR 圖必須包住 M 圖,才能保證梁的各個正截面受彎承載力。
3.配通長直筋簡支梁的材料抵抗彎矩圖
圖 5-29 配通長直筋簡支梁的材料抵抗彎矩圖
(1) MR 圖外圍水平線的位置
1) 若 實配As = 計算As , 則 MR 圖外圍水平線與 M 圖相切;
2) 若 實配As >計算As, 利用下式求MR圖外圍水平線的位置:
MR = fyAs (h0 - fyAs /2α1fcb) (5-20)
(2) 每根鋼筋所承擔的抵抗彎矩 MRi
按該鋼筋的面積Asi與總鋼筋的面積As的比值進行分配。即
MRi = MR·Asi / As (5-21)
(3) MR 圖的繪制
① 用水平線將每根鋼筋所承擔的抵抗彎矩 MRi 示于彎矩圖上;
② 梁底縱筋不能截斷,可彎起;但伸入支座縱筋不能少于2根;
③ 彎起筋應畫在 MR 的外側。
(4) 充分利用截面
圖5-29中1、2、3三個截面分別稱為③、②、①鋼筋的充分利用截面。
(5) 不需要截面
圖5-29中2、3、4三個截面分別稱為③、②、①鋼筋的不需要截面。
4. 配彎起鋼筋簡支梁的材料抵抗彎矩圖
圖 5-30 配彎起鋼筋簡支梁的材料抵抗彎矩圖
(1) 彎筋的彎起點必須在此鋼筋不需要截面的外側;
(2) 彎筋與梁截面中軸線交點G、H對應在 MR 圖上的交點g、h不能落在M 圖以內;
(3) 彎筋MR 圖呈斜線,承擔的正截面受彎承載力相應減少;
(4) MR 圖為aigefhjb。g、h點都不能落在M圖以內,也即MR圖應能完全包住MR,梁正截面受彎才能滿足;
(5) 梁斜截面受彎承載力保證措施 —— 合理選擇彎筋的彎起點位置。
5.6.2 縱 筋 的 彎 起
1.彎起點的位置
—— 距充分利用截面的距離。取 a ≥0.5h。
現(xiàn)在研究彎起點E、F離充分利用截面1的距離。圖5-31中,對彎筋而言,未彎起前正截面Ⅰ-Ⅰ處的受彎承載力:
MⅠ = fy Asb Z (5-22)
彎起后,在Ⅱ-Ⅱ截面(斜截面)處的受彎承載力:
MⅡ = fy Asb Zb (5-23)
圖 5-31 彎起點位置
為了保證斜截面的受彎承載力,至少要求斜截面受彎承載力與正截面受彎承載力等強,即MⅡ = MⅠ,Zb = Z。
設彎起點離彎筋充分利用的截面Ⅰ-Ⅰ的距離為a,從圖5-31可見
Zb /sinα= Zctgα+ a (5-24)
所以, a = Zb /sinα- Zctgα= Z(1一cosa)/ sinα (5-25)
通常,α=450 或 600,近似取 Z =0.9ho,
則 a=(0.373~0.52)h0 (5一26)
為方便起見,《混凝土設計規(guī)范》規(guī)定彎起點與按計算充分利用該鋼筋截面之間的距離,不應小于0.5h0,也即彎起點應在該鋼筋充分利用截面以外,大于或等于0.5h0處,所以圖5-30中e點離1截面應≥h0/2。
連續(xù)梁中,把跨中承受正彎矩的縱向鋼筋彎起,并把它作為承擔支座負彎矩的鋼筋時也必須遵循這一規(guī)定。如圖5-32中的鋼筋b,其在受拉區(qū)域中的彎起點(對承受正彎矩的縱向鋼筋來講是它的彎終點)離開充分利用截面4的距離應≥h0/2,否則,此彎起筋將不能用作支座截面的負鋼筋。
圖 5-32 彎起鋼筋彎起點與彎矩圖形的關系
l一在受拉區(qū)域中的彎起截面;2一按計算不需
要鋼筋“b”的截面;3一正截面受彎承載力圖;
4一按計算充分利用鋼筋強度的截面;
5一按計算不需要鋼筋“a”的截面
2.彎終點的位置
彎起鋼筋的彎終點到支座邊或到前一排彎起鋼筋彎起點之間的距離,都不應 大于箍筋的最大間距(≯ Smax),其值見表5-2內V>0.7ftbho一欄的規(guī)定。這一要求是為了使每根彎起鋼筋都能與斜裂縫相交,以保證斜截面的受剪和受彎承載力。
5.6.3 縱筋 的 錨 固
簡支梁在其支座處出現(xiàn)斜裂縫以后,該處鋼筋應力將增加,這時,梁的抗彎能力還取決于縱向鋼筋在支座處的錨固。如錨固長度不足,鋼筋與混凝土之間的相對滑動將導致斜裂縫寬度顯著增大,從而造成支座處的粘結錨固破壞。這種情況,容易發(fā)生在靠近支座處有較大集中荷載時。
1. 縱向鋼筋的錨固長度
(1) 縱向受拉鋼筋的錨固長度 —— La
當計算中充分利用鋼筋的抗拉強度時,縱向受拉鋼筋的錨固長度按下式計算:
La = α(fy/ft)d (5-27)
式中 La —— 受拉鋼筋的基本錨固長度;
fy —— 鋼筋抗拉強度設計值;
ft —— 混凝土軸心抗拉強度設計值;當混凝土強度等級高于C40時,按C40取值;
d —— 鋼筋的公稱直徑;
α—— 錨固鋼筋的外形系數(shù), 按表5-1取用。
表 5-1
(2) 錨固長度修正系數(shù)
另外,由于錨固條件的不同,錨固長度應分別乘以下列修正系數(shù):
1) 當采用HRB335級及HRB400級和RRB400級鋼筋的直徑大于25mm時,考慮到這種帶肋鋼筋在直徑較大時相對肋高減小,錨固作用將降低,取修正系數(shù)為1.1;
2) 涂有環(huán)氧樹脂涂層的HRB335級、HRB400級和RRB400級的鋼筋,其涂層對錨固不利,取修正系數(shù)為1.25;
3) 當錨固鋼筋在混凝土施工過程中易受擾動時(如滑模施工),修正系數(shù)取為1.1;
4)當采用HRB335級、HRB400級和RRB400級鋼筋的錨固區(qū)混凝土保護層大于鋼筋直徑的3倍且配有箍筋時,握裹作用加強,錨固長度可適當減短,修正系數(shù)為0.8;
5)當HRB335級、HRB400級和RRB400級鋼筋末端采用機械錨固措施時,錨固長度(包括附加錨固端頭在內的總水平投影長度)可乘以修正系數(shù)0.7。機械錨固形式如圖5-34所示。
圖 5-34 鋼筋機械錨固的形式
(a)末端帶1350彎鉤;(b)末端與短鋼筋雙面貼焊;
(c)末端與鋼板穿孔塞焊
6) 除構造需要的錨固長度外,當受力鋼筋的實際配筋面積大于其設計計算值時,鋼筋應力小于強度設計值,此時錨固長度可縮短。其修正量為設計計算面積與實際配筋面積的比值。但直接承受動力荷載的結構和抗震設計的結構,不得考慮此項修正。
修正后的錨固長度均不應小于0.7 La,且不應小于250mm。
2. 簡支支座處縱筋的錨固長度 —— LaS
簡支梁和連續(xù)梁簡支端的下部縱向受力鋼筋,應伸人支座有一定的錨固長度??紤]到支座處同時又存在有橫向壓應力的有利作用,支座處的錨固長度可比基本錨固長度略小。錨固長度LaS應符合以下條件:
(1) 當 V ≤ 0.7ftbho 時, LaS ≥ 5d
(2) 當 V > 0.7ftbho 時,帶肋鋼筋 LaS ≥ 12d;光面鋼筋 LaS ≥ 15d。
如 LaS不能符合上述規(guī)定時,應采取有效的附加錨固措施來加強縱筋的端部,如加焊橫向鋼筋、錨固鋼板或將鋼筋端部焊接在梁端的預埋件上等。
(3) 其他情況錨固的有關規(guī)定
1) 如在焊接骨架中采用光面鋼筋作為縱向受力鋼筋時,鋼筋末端可不做彎鉤,但在鋼筋的錨固長度LaS內應加焊橫向鋼筋:當V≤0.7ftbho 時,至少一根;當
V>0.7ftbho時,至少二根;橫向鋼筋的直徑不應小于縱向受力鋼筋直徑的一半;
同時,加焊在最外邊的橫向鋼筋,應靠近縱向鋼筋的末端。
2) 混凝土強度等級≤C25的簡支梁和連續(xù)梁的簡支端,如在距支座1.5h范圍內,作用有集中荷載(包括作用有多種荷載,而其中集中荷載對支座截面所產生的剪力占總剪力值75%以上的情況),且V>0.7ftbho時,對熱軋帶肋鋼筋宜采用附加錨固措施,或取LaS ≥ 15d。
3) 支承在砌體結構上的鋼筋混凝土獨立梁,在縱向受力鋼筋的錨固長度LaS范圍內應配置不少于兩個箍筋,其直徑不宜小于縱向受力鋼筋最大直徑的0.25倍,間
距不宜大于縱向受力鋼筋最小直徑的10倍,當采取機械錨固措施時,箍筋間距尚不宜大于縱向受力鋼筋最小直徑的5倍。
4) 梁簡支端支座截面上部應配負彎矩鋼筋,其數(shù)量不小于下部縱向受力鋼筋的1/4,且不少于2根。
5.6.4 縱 筋 的 截 斷
梁的正、負縱向鋼筋都是根據(jù)跨中或支座最大的彎矩值,按正截面受彎承載力的計算配置的。
1. 正彎矩縱筋
正彎矩區(qū)段內的縱向鋼筋都是采用彎向支座(用來抗剪或抵抗負彎矩)的方式來減少其多余的數(shù)量,而不宜在受拉區(qū)截斷,因為在受拉區(qū)截斷對受力不利。
2. 負彎矩縱筋
對于在支座附近的負彎矩區(qū)段內的縱筋,則往往采用截斷的方式來減少縱筋的數(shù)量,但不宜在受拉區(qū)截斷。
3. 縱筋截斷的有關規(guī)定
原因1:從理論上講,某一縱筋在其不需要點(稱為理論斷點)處截斷似乎無可非議,但事實上,當在理論斷點處切斷鋼筋后,相應于該處的混凝土拉應力會突增,有可能在切斷處過早地出現(xiàn)斜裂縫,而造成梁的斜截面受彎破壞。—→ 因而,縱筋必須從理論斷點以外延伸一定長度后再截斷。
原因2:縱向鋼筋還有一粘結錨固問題。如圖5-36所示,當在支座負彎矩區(qū)出現(xiàn)斜裂縫后,在斜截面B上的縱筋應力必然增大,在梁上引起一系列由B向C發(fā)展的針腳狀斜向粘結裂縫。若縱筋的粘結錨固長度不夠,則這些粘結裂縫將會連通,形成縱向水平劈裂裂縫,梁頂面也會出現(xiàn)縱向裂縫,最終造成構件的粘結破壞。—→ 所以還必須自鋼筋強度充分利用截面以外,延伸后再截斷鋼筋。
梁支座截面負彎矩縱向鋼筋受拉當必須截斷時,應符合以下規(guī)定:
(1) 當 V≤0.7ftbho 時,截斷點應同時滿足:
① 距不需要截面 ≮20d; ② 距充分利用截面 ≮1.2 La
(2) 當 V>0.7ftbho 時,截斷點應同時滿足:
① 距不需要截面 ≮ho 且 ≮20d;② 距充分利用截面 ≮1.2La+ho
(3) 若截斷點仍位于負彎矩受拉區(qū)內,截斷點應同時滿足:
① 距不需要截面≮1.3ho且≮20d;② 距充分利用截面≮1.2 La+1.7ho
4. 懸臂梁上部鋼筋向下彎折的有關規(guī)定
(1) 應有不少于2根上部鋼筋伸至懸臂梁外端,并向下彎折≮12d;
(2) 其余鋼筋不應在梁的上部截斷,而應按規(guī)定的彎取點位置向下彎折,并在梁的下邊錨固,彎終點外的錨固長度應滿足:① 在受壓區(qū)≮10d; ② 在受拉區(qū)≮20d。
5.6.5 箍 筋 的 間距
1. 箍筋的最大間距Smax
箍筋的間距除按計算要求確定外,其最大的間距還應滿足表5-2的規(guī)定。當V>0.7ftbho 時,箍筋的配箍率還不應小于0.24ft/fyv。
3. 箍筋間距的其它規(guī)定
(1) 箍筋的間距在綁扎骨架中不應大于15d,同時不應大于40Omm,d為縱向受壓鋼筋中的最小直徑。這是為了防止受壓筋的壓曲。因此,當梁中配有計算需要的縱向受壓鋼筋時,箍筋還必須做成封閉式
當一層內的縱向受壓鋼筋多于三根時,還應設置復合箍筋(例如四肢箍),但當梁寬不大于40omm,且縱向鋼筋一層內不多于四根時可不設。當一層內的縱向受壓鋼筋多于五根且直徑大于18mm時,箍筋的間距必須小于或等于10d。
(3) 當梁中綁扎骨架內縱向鋼筋為非焊接搭接時,在搭接長度內,箍筋直徑不宜小于搭接鋼筋直徑的0.25倍,箍筋的間距應符合以下規(guī)定:
1) 受拉時,間距不應大于5d,且不應大于100mm;
2) 受壓時,間距不應大于1Od,且不應大于200mm。d為搭接鋼筋中的最小直徑。
3) 當受壓鋼筋直徑大于25mm時,應在搭接接頭兩個端面外1O0mm范圍內,各設置兩個箍筋。
4) 采用機械錨固措施時,錨固長度范圍內的箍筋不應少于3個,其直徑不應小于縱向鋼筋直徑的0.25倍,其間距不應大于縱向鋼筋直徑的5倍。當縱向鋼筋的混凝土保護層厚度不小于鋼筋直徑或等效直徑的5倍時,可不配置上述箍筋。
最新資訊
- 2024年度二級注冊結構工程師專業(yè)考試資料:規(guī)范、標準、規(guī)程2024-08-13
- 2024年度一級注冊結構工程師專業(yè)考試資料:規(guī)范、標準、規(guī)程2024-08-13
- 環(huán)球網校雙11預售開啟!定金百倍膨脹,直播再返現(xiàn)金2023-10-25
- 環(huán)球網校結構工程師雙11活動來啦,限時優(yōu)惠!2023-10-25
- 注冊結構工程師考試大綱下載2023-05-16
- 2023年一級注冊結構工程師考試大綱內容2023-04-14
- 2023年結構工程師教材內容變動對比2023-04-10
- 2023年注冊結構工程師專業(yè)基礎教材變動對比2023-04-03
- 2023年新版注冊結構工程師基礎教材2023-03-29
- 2023一級結構工程師基礎考試真題2023-01-29