混凝土结构原理-第六版-第3章

（c）少筋破坏
1 适筋破坏形态
其特点是纵向受拉钢筋先屈服，受压区边缘混凝土随后压碎 时，截面才破坏，属延性破坏类型。
适筋梁的破坏特点是破坏始自受拉区钢筋的屈服。
2 超筋破坏形态
特点是混凝土受压区边缘先压碎，纵向受拉钢筋不屈服，在没 有明显预兆的情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏，属于脆 性破坏类型。
3 少筋破坏形态 当ρ＜ρmin·h/h0时发生少筋破坏，少筋梁破坏时的极
限弯矩M0u小于开裂弯矩M0cr， 故其破坏特点是受拉区混 凝土一裂就坏，属脆性破坏类型。
图3-10 少筋梁M0-φ0关系曲线图
3.2.3 界限破坏及界限配筋率
比较适筋梁和超筋梁的破坏，可以发现，两者的差异在于：前 者破坏始自受拉钢筋屈服；后者则始自受压区混凝土压碎。显然， 总会有一个界限配筋率ρb，这时钢筋应力到达屈服强度的同时受压 区边缘纤维应变也恰好到达混凝土受弯时的极限压应变值。这种破 坏形态称为“界限破坏”，即适筋梁与超筋梁的界限。
第3章 受弯构件的正截面 受弯承载力
教学要求： 1 深刻理解适筋梁正截面受弯全过程的三个阶段 及其应用。
2 熟练掌握单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形 截面受弯构件的正截面受弯承载力计算。
3 熟练掌握梁截面内纵向钢筋的选择和布置。
4 理解纵向受拉钢筋配筋率的意义及其对正截 面受弯性能的影响。
3.1.当梁高小于 300mm时，不应小于8mm。
2）梁的箍筋宜采用HPB400级、 HRB335级，少量用HPB300级钢筋， 常用直径是6mm、8mm和10mm。
（2）板的钢筋强度等级及常用直径
板内钢筋一般有受拉钢筋与分布钢筋两种。 1）板的受力钢筋
板的受拉钢筋常用HRB400级和HRB500级钢筋，常用直 径是6mm、8mm、10mm和12mm。为了防止施工时钢筋被 踩下，现浇板的板面钢筋直径不宜小于8mm。
3 混凝土保护层厚度
从最外层钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离，称为混凝土 保护层厚度，用c表示，最外层钢筋包括箍筋、构造筋、分布筋 等。
混凝土保护层有三个作用： 1)防止纵向钢筋锈蚀； 2)在火灾等情况下，使钢筋的温度上升缓慢； 3)使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结。
梁、板、柱的混凝土保护层厚度与环境类别和混凝土强度等 级有关，设计使用年限为50年的混凝土结构，其混凝土保护层最 小厚度，见附表4-3。
（2）采用梁高h=250mm、300mm、350mm、750mm、 800mm、900mm、1000mm等尺寸。800mm以下的级差为 50mm，以上的为100mm。
（3）现浇板的宽度一般较大，设计时可取单位宽度 （b=1000mm）进行计算。
3.1.2 材料选择与一般构造
1 混凝土强度等级 现浇钢筋混凝土梁、板常用的混凝土强度等 级是C25、C30，一般不超过C40。
（3）第III阶段：钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段 纵向受拉钢筋屈服后，正截面就进入第III阶段工作。
3.2.2 正截面受弯的三种破坏形态
结构、构件和截面的破坏有脆性破坏和延性破坏两种类型。脆 性破坏将造成严重后果，且材料没有得到充分利用，因此在工程中， 脆性破坏类型是不允许的。
图3-8 梁的三种破坏形态 （a）适筋破坏；（b）超筋破坏；
1 截面形式
图3-1 常用梁、板截面形式 (a)单筋矩形梁；(b)双筋矩形梁；(c)T形梁；(d)I形梁；
(e)槽形板；(f)空心板；(g)环形截面梁
2 梁、板的截面尺寸
现浇梁、板的截面尺寸宜按下述采用： （1）矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0～3.5；T形截面梁的 h/b一般取2.5～4.0（此处b为梁肋宽）。矩形截面的宽度或T 形截面的肋宽b一般取为100mm、120mm、150mm、 (180mm)、200mm、（220mm）、250mm和300mm， 300mm以上的级差为50mm；括号中的数值仅用于木模。
（1）第Ⅰ阶段：混凝土开裂前的未裂阶段
1)混凝土没有开裂； 2)受压区混凝土的应力图形是直线，受拉区混凝土的应力图形在第 Ⅰ阶段前期是直线，后期是曲线； 3)弯矩与截面曲率基本上是直线关系。 Ⅰa阶段可作为受弯构件抗裂度的计算依据。
（2）第Ⅱ阶段：混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段
1)在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土退出工作，拉力主要 由纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服； 2)受压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只 有上升段的曲线； 3)弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快。 阶段Ⅱ相当于梁正常使用时的受力状态，可作为正常使用阶 段验算变形和裂缝开展宽度的依据。
此外，纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度尚不应小于钢 筋的公称直径。
混凝土结构的环境类别，见表1-1。
3.2 受弯构件正截面的受弯性能
3.2.1 适筋梁正截面受弯的三个受力阶段
当受弯构件正截面内配置的纵向受拉钢筋能使其正截 面受弯破坏形态属于延性破坏类型时，称为适筋梁。
图3-4 试验梁
适筋梁正截面受弯的全过程可划分为三 个阶段——未裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段。
2 钢筋强度等级及常用直径 (1)梁的钢筋强度等级和常用直径 1)梁内纵向受力钢筋。 梁中纵向受力钢筋宜采用HRB400级和 HRB500级，常用直径为12mm、14mm、 16mm、18mm、20mm、22mm和25mm。
纵向受力钢筋的直径，当梁高大于等于
图3-2 梁截面内纵向钢筋布置 及截面有效高度h0
ρ=ρb时，受拉钢筋应力到达屈服强度的同时受压区混 凝土压碎使截面破坏。界限破坏也属于延性破坏类型，所 以界限配筋的梁也属于适筋梁的范围。
2）板的分布钢筋
图3-3 板的配筋
除沿受力方向布置受拉钢筋外，还应在受拉钢筋的内 侧布置与其垂直的分布钢筋。分布钢筋宜采用HRB400级 和HRB335级钢筋，常用直径是6mm和8mm。
（3）纵向受拉钢筋的配筋率
As (%)
纵向受拉钢筋的配筋率ρ在b一h0定程度上标志了正截面上纵向受
拉钢筋与混凝土之间的面积比率，它是对梁的受力性能有很大影 响的一个重要指标。