钢筋混凝土结构是混凝土结构中应用最多的一种,也是应用最广泛的建筑结构形式之一,它具有如下优点:
(1)就地取材。钢筋混凝土的主要材料是砂、石,水泥和钢筋所占比例较小。砂和石一般都可由建筑所在地提供,水泥和钢材的产地在我国分布也较广。
(2)耐久性好。钢筋混凝土结构中,钢筋被混凝土紧紧包裹而不致锈蚀,即使在侵蚀性介质条件下,也可采用特殊工艺制成耐腐蚀的混凝土,从而保证了结构的耐久性。
(3)整体性好。钢筋混凝土结构特别是现浇结构有很好的整体性,这对于地震区的建筑物有重要意义,另外对抵抗暴风及爆炸和冲击荷载也有较强的能力。
(4)可模性好。新拌合的混凝土是可塑的,可根据工程需要制成各种形状的构件,这给合理选择结构形式及构件断面提供了方便。
(5)耐火性好。混凝土是不良传热体,钢筋又有足够的保护层,火灾发生时钢筋不致很快达到软化温度而造成绪构瞬间破坏。
钢筋混凝土缺点主要是自重大,抗裂性能差,现浇结构模板用量大、工期长等。但随着科学技术的不断发展,这些缺点可以逐渐克服,例如采用轻质、高强的混凝土,可克服自重大的缺点;采用预应力混凝土,可克服容易开裂的缺点:人纤维做成纤维混凝土可克服混凝土的脆性;采用预制构件,可减小模板用量,缩短工期。
一、钢筋混凝土梁的受力特点及配筋要求
(一)钢筋混凝土梁的受力特点
在房屋建筑中,受弯构件是指截面上通常有弯矩和剪力作用的构件,梁和板为典型的受弯构件。在破坏荷载作用下,构件可能在弯矩较大处沿着与梁轴线垂直的截面(正截面)发生破坏,也可能在支座附近沿着与梁轴线倾斜的截面(斜截面)发生破坏
1.梁的正截面破坏
梁的正截面破坏形式与配筋率、混凝土强度等级、截面形式等有关,影响最大的是配筋率,随着纵向受拉钢筋配筋率P的不同,钢筋混凝土梁正截面可能出现适筋、超筋、少筋等三种不同性质的破坏。适筋破坏为塑性破坏,适筋梁钢筋和混礙土均能充分利用,既安全又经济,是受弯构件正截面承载力极限状态验算的依据。超筋破坏和少筋破坏均为脆性破坏,既不安全又不经济。为避免工程中出现超筋梁或少筋梁,规范对梁的最大和最小配筋率均作出了明确的规定。
2.梁的斜截面破坏
在一般情况下,受弯构件既受弯矩又受剪力,剪力和弯矩共同作用引起的主拉应力将使梁产生斜裂缝。影响斜面破坏形式的因素很多,如截面尺寸,混凝土强度等级,荷载形式,筋和弯起钢筋的含量等,其中影响较大的是配箍率。
(二)钢筋混凝土梁的配筋要求
梁中一般配制下面几种钢筋:纵向受力钢筋、箍筋、弯起倒筋、架立钢筋、纵向构造钢筋。
1.纵向受力钢筋
纵向受力钢筋布置在梁的受拉区,承受由于弯矩作用而产生的拉力。钢筋应采用HRBA400、HRB5O0、HRBF400、HRBF500钢筋。梁的纵向受力钢筋应符合下列规定:
(1)伸入梁支座范围内的钢筋不应少于两根
(2)梁高不小于300mm时,钢筋直径不应小于10mm;梁高小于300m时铜筋直径不应小于8mm
(3)梁上部钢筋水平方向的净间距不应小于30mm和1.5d;梁下部钢筋水平方向的净间距不应小于25mm和1.0d,当下部钢筋多于两层时,两层以上钢筋水平方向的中距应比下面两层的中距增大一倍:各层钢筋之间的净间距不应小于25mm和1.0d,d为筋的最大直径。
(4)在梁的配筋密集区域宜采用并筋的配筋形式。
在室内干燥环境,设计使用年限50年的条件下,当混凝土强度等级小于或等于C25时,钢筋保护层厚度不小于25mm;当混凝土强度等级大于C25时,钢筋保护层厚度不小于20mm:且不小于受力钢筋直径d。
2.箍筋
箍筋主要是承担剪力的,在构造上还能固定受力钢筋的位置,以便绑扎成钢筋骨架。箍筋宜采用HRBA00、HRBF400、HPB300、HRBS00、HRBF500钢筋,也可采用HRB35、HRBF35钢筋,其数量(直径和间距)由计算确定。梁中籀筋的配置应符合下列规定:
(1)按承载力计算不需要辖筋的梁,当截面高度大于300m时,应沿梁全长设置构造缩筋;当截面高度h=150~300mm时,可仅在构件端部1/4跨度范围内设置构造筋。但当在构件中部1/2跨度范围内有集中荷载作用时,则应沿梁全长设置箍筋。当截面高度小于150mm时,可以不设置筋;
(2)截面高度大于800mm的梁,箍筋直径不宜小于8mm;对截面高度不大于80ommn
的梁,不宣小于6m.梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时,箍筋直径尚不应小于0.25d,d为受压钢筋最大直径。
(3)梁中籀筋最大间距应符合规范的相关规定;
(4)当梁中配有按计算需要的纵向受压钢筋时,箍筋应符合以下规定
1)筋应做成封闭式,且弯钩直线段长度不应小于5d,d为筋直径。
2)筋的间距不应大于15d,并不应大于400mm,当一层内的纵向受压钢筋多于5根且直径大于18mm时,筋间距不应大于10d,ad为纵向受压钢筋的最小直径
3)当果的宽度大于400mm且一层内的向受压钢筋多于3根时,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,应设置复合筋。
二、钢筋混凝土板的受力特点及配筋要求
(一)钢筋混凝土板的受力特点
钢筋混凝土板是房屋建筑中典型的受弯构件,按其受弯情况,又可分为单向板与双向板;按支承情况分,还可分为简支板与多跨连续板
1.单向板与双向板的受力持点
两对边支承的板是单向板,一个方向受弯,而双向板为四边支承,双向受育,若板两边均布支承,当长边与短边之比小于或等于2时,应按双向板计算;:当长边与短边之比大于2但小于3时,宜按双向板计算:当按沿短边方向受力的单向板计算时,应沿长边方向布置足够数量的构造筋;当长边与短边长度之比大于或等于3时,可按沿短边方向受力的单向板计算
2.连续板的受力特点
现浇肋形楼盖中的板、次梁和主梁,一般均为多跨连续梁(板)。连续梁、板的受力特点是,跨中有正弯矩,支座有负弯矩。因此,跨中按最大正弯矩计算正筋,支座按最大负弯矩计算负筋。
(二)钢筋混凝土板的配筋构造要求
(1)现浇钢筋混凝土板的最小厚度:单向受力屋面板和民用建筑楼板60mm,单向受力工业建筑楼板70mm,双向板80mm,无梁楼板150mm,现浇空心楼盖200mm
(2)板中受力钢筋的间距,当板厚不大于150mm时不宣大于200mm:当板厚大于150mm时不宜大于板厚的1.5倍,且不宣大于250mm
(3)采用分离式配筋的多跨板,板底钢筋宜全部伸入支座;简支板或连续板下部纵向受力钢筋伸入支座的错固长度不应小于钢筋直径的5倍,且宜伸过支座中心线。
(4)按简支边或非受力边设计的现浇混凝土板,当与混凝土梁、墙整体浇筑或嵌固在体墙内时,应设置垂直于板边的板面构造钢筋,并符合下列要求:
1)钢筋直径不宜小于8mm,间距不宜大于200m
2)钢筋从混凝土梁边、柱边、墙边伸入板内的长度不宜小于计算跨度的1/4,副体墙支座处钢筋伸入板边的长度不宜小于计算跨度的1/7
3)在楼板角部,宣沿两个方向正交、斜向平行或放射状布置附加钢筋
4)钢筋应在梁内、墙内或柱内可靠固。
(5)当按单向板设计时,应在垂直于受力的方向布置分布钢筋,分布钢筋直径不宜小于6mm,间距不宜大于250mm:当集中荷载较大时,分布钢筋的配筋面积尚应增加,且
间距不宜大于200mm。
(6)在温度、收缩应力较大的现浇板区域,应在板的表面双向配置防裂构造钢筋,间距不宜大于200mm。
(三)板的钢筋混凝土保护层
在室内干燥环境,设计使用年限50年的条件下,当混凝土强度等级小于或等于C25时,钢筋保护层厚度为20mm;当混凝士强度等级大于C25时,钢筋保护层厚度为20mm:且不小于受力钢筋直径d
三、铜筋混凝土柱的受力特点及配筋要求
钢筋混凝土柱是建筑工程中常见的受压构件,对实际工程中的细长受压柱,破坏前将发生纵向弯曲,因此,其承载力比同等条件的短柱低
(-)柱中纵向钢筋的配置要求
(1)纵向受力钢筋直径不宜小于12mm:全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5%
(2)柱中纵向钢筋的净间距不应小于50mm,且不宜大于300mm
(3)偏心受压柱的截面高度不小于600mm时,在柱的侧面上应设置直径不小于10mm的纵向构造钢筋,并相应设置复合箍筋或拉筋
(4)圆柱中駅向钢筋不宜少于8根,不应少于6根:且宜沿周边均匀布置
(5)在偏心受压柱中,垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋,其中距不宜大于300mm
(二)柱中的筋配置要求
(1)筋直径不应小于d/4,且不应小于6mm,d为纵向钢筋的最大直径
(2)箍筋间距不应大于400m及构件截面的短边尺寸,且不应大于15d,d为纵向钢筋的最小直径;
(3)柱及其他受压构件中的周边箍筋应做成封闭式;
(4)当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多于3根时,或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向铜筋多于4根时,应设置复合箍筋
(5)柱中全部纵向受力钢筋的配筋率大于3%时,箍筋直径不应小于8mm,间距不应大于10d,且不应大于200mm。籀筋末端应做成135°弯钩,且弯钩末端平直段长度不应小于10d,d为纵向受力钢筋的最小直径。