梁钢筋计算实例

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=1/12—1/8；独立的悬臂梁h/l为1/6左右；多跨连续梁h/l=1/18—1/12。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1/2.5～1/2；对于T形截面一般为1/3～1/2.5。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、300mm、…、1000mm等尺寸，当h≤800mm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)：①纵向受力筋。如①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。②弯起钢筋。如②、③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③箍筋。如④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。④纵向构造钢筋。如⑤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=4～6m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hw≥450mm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⑥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(⑦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/l≥1/35，多跨连续板h/l≥1/40，悬臂板h/l≥1/12。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h150mm时，间距不应大于200mm；当h≥150mm时，间距不应大于1.5h，且不宜大于250mm(图3.24)板内钢筋的保护层见图3.27，其厚度取决于周围环境和混凝土的强度等级。板内混凝土保护层厚度具体要求见《规范》。3)板的分布钢筋板内的分布钢筋是指垂直于板内受力钢筋方向布置的构造钢筋。分布钢筋与受力钢筋绑扎或焊接在一起，形成钢筋骨架。分布钢筋的作用是：将板面的荷载更均匀地传递给受力钢筋；抵抗该方向温度和混凝土的收缩应力；在施工中固定受力钢筋的位置等。分布钢筋的截面面积不应少于受力钢筋截面面积的15％，且不宜小于板该方面截面面积的0.15％，间距不宜大于250mm。分布钢筋的直径—般为6mm、8mm、10mm(图3.24)。图3.24板的配筋为了便于浇注混凝土，保证钢筋与混凝土能够较好地粘结在一起，以及保证钢筋周围混凝土的密实性，纵向受力钢筋的净间距及混凝土的最小保护层厚度应满足有关要求。(3)混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度是指受力钢筋外边缘至混凝土构件表面的距离，其作用是保护钢筋在混凝土结构中不受锈蚀，如设计无要求时应符合表2.17规定。混凝土保护层厚度(mm)表2.17项次环境与条件构件名称混疑土强度等级≤C20C25及C30≥C351室内正常环境板、墙、壳梁和柱15252露天或室内高湿度环境板、墙、壳梁和柱3545253515253有垫层无垫层基础3570注：1.处于室内正常环境由工厂生产的预制构件，当混凝土强度等级不低于C20且施工质量有可靠保证时，其保护层厚度可按表中规定减5mm，但预制构件中的预应力钢筋(包括低碳冷拔钢丝)的保护层厚度不应小于15Mm，处于露天或室内高湿环境的预制构件，当表面另作水泥砂浆抹面层且有质量保证措施时，保护层厚度可按表中室内正常环境中构件的数值采用。2.钢筋混凝土受弯构件，钢筋端头的保护层厚度一般为10mm。预制的肋形板，其主肋的保护层厚度可按梁考虑。3.板、墙、壳中分布钢筋的保护层厚度不应小于10mm。梁柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm。(5)钢筋下料长度计算’直钢筋下料长＝构件长度一保护层厚度+弯钩增加长度弯起钢筋下料长度＝直段长度+斜段长度一弯折量度差值+弯钩增加长度箍筋下料长度＝直段长度+弯钩增加长度一弯折量度差值(或箍筋下料长度＝箍筋周长＋箍筋调整值)(6)配筋计算实例例2.1某外廊式教学楼共有5根相同型号的钢筋混凝土外伸简支梁(L1)，梁的配筋如图2.36所示，钢筋级别为HRB235级(光圆钢筋)。求各种钢筋的下料长度并填写钢筋配料单。解：钢筋配筋计算可按下列步骤进行。(1)阅读施工图纸。了解该梁的配筋情况，包括纵向受力钢筋的品种、规格、数量、位置，箍筋、横向钢筋的品种、规格、数量、间距等。在施工配筋图上，如果钢筋的锚固与搭接等细部问题，设计未予注明者按一般构造要求处理，此处取纵筋及梁端保护层25mm。在钢筋配料单上绘出各种钢筋简图，并填写有关各种数据。(2)分析和计算各钢筋的外包尺寸，将数据标注在钢筋简图上。①号受力钢筋伸入支座的锚固长度al(HRB235光圆钢筋)＝15d一15×25—375mm，因此需向上弯。为满足操作需要，至少上弯150mm。②号弯起钢筋左端弯终点外的锚固长度al(受拉区)＝20d＝20×22＝440mm，因此需向下弯440—265＝175mm。图2.36钢筋混凝土外伸简支梁L1的配筋③号架立钢筋左端锚固长度al(用作构造负筋)＝25d＝25×12＝300mm215mm(240—25—215)，因此需要向下弯150mm。⑥号钢筋左端弯终点外的锚固长度al(按受拉区)＝20d＝20×20＝400mm，右端al(按受压区)＝lOd＝10×20＝200mm。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②号筋的斜段＝(500—25×2)×1.414＝635mm。⑥号筋的斜段计算见剖面2—2。左端斜段在竖直方向上的外包尺寸为500—25×2—20—25＝405mm；斜段长为405×1.414＝573mm。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tan＝200／1740，该根钢筋在悬挑梁端部的竖直方向上的外包尺寸为350—25×2—20—25＝255mm。根据图7—20所示几何关系可准确计算出其斜段长度，即255200tan501740xx由此可解得x＝224mm，右端斜段长＝1.414×224—316mm。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。①号筋(25)(6690+150×2)+2×6.25×25—2×2×25＝7203(mm)②号筋(22)(175+265+4810+1740+2×635)+2×6.25×22—4×O.5×22—2×22＝8447(mm)③号筋(12)(5675+150)+2×6.25×12—2×12＝5951(mm)④号筋(20)3155+2×6.25×20＝3405(mm)⑤号筋(12)1960+2×6.25×12＝2110(mm)⑥号筋(20)(400+573+340+316+200)+2×6.25×20—4×O.5×20＝2039(mm)⑦号筋(6)[(500—2×25+12)+(200一2×25+12)]×2+50＝1298(mm)。箍筋根数(6260-100)／200+1＝32(根)⑧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一200／1740；左边第一根箍筋(距支座边50mm)在竖直方向上的外包尺寸为503502001740－25×2+12＝306mm，箍筋间距为200mm，箍筋根数n=174050251200＝9.325(取9根)。箍筋高差Δ＝31211291＝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25×2＝50mm。第一根箍筋下料长度为[306+(200一2×25+12)]×2+50＝986mm；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：①混凝土强度等级。强度等级越高，粘结强度越大，但不成正比。②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。③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。④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。⑤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。②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=ξ.la（3.35）式中：ll—纵向受拉钢筋的搭接长度；ξ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％≤2550lOOξ1.21.4l.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。③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①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