混凝土结构设计之受弯构件设计

二、常用梁、板的截面尺寸
一）、梁的宽度和高度
１、为统一模板尺寸、便于施工，通常采用：
梁宽度b=120、150、180、200、220、250、300、 350、…(mm) 梁高度h=250、300、……、750、800、 900、…(mm)。 ２、出于平面外稳定的考虑，梁截面高宽比作 出一定要求：
(本实验录像由清华大学提供)
三）适筋梁正截面受弯的三个阶段
在试验过程中，荷载逐级增加，由零开始直至梁正截面受弯 破坏。整个过程可以分为如下三个阶段：
开裂前--第一阶段，界限Ia 钢筋屈服前--第二阶段，界限IIa 梁破坏（混凝土压碎）前--第三阶段，界限IIIa
１、第I阶段－开裂前
１）从开始加荷到受拉区混凝土 开裂前，梁的整个截面均参加受力。 受拉区混凝土有一定的塑性变形， 但整个截面的受力基本接近线弹性， 荷载-挠度曲线或弯矩-曲率曲线基 本接近直线。截面抗弯刚度较大， 挠度和截面曲率很小，钢筋的应力 也很小，且都与弯矩近似成正比。 M/ Mu
一）混凝土
梁、板常用混凝土强度等级为C20、C25、C30、C35、 C40； 二）钢筋
１、梁箍筋常用HPB235级、 HRB335级、 HRB400级，主筋常用HRB335级、 HRB400级；
２、板常用HPB235级、HRB335级、 HRB400 级，其中HRB400级用于板中经济指标较好。
三）梁内钢筋直径及间距：
4.1.1常用梁、板的截面形状和尺寸
一、常用梁、板的截面形状 梁、板的截面形式常见的有矩形、T形、工
形、箱形、Γ形、Π形。
预应力T形吊车梁试验
（山东建筑大学结构试验室）
说明：
目前国内应用较多的是现浇钢筋混凝土结 构。
图示空心板、槽型板等一般为预制板，
考虑到施工方便和结构整体性要求，工程 中也有采用预制和现浇结合的方法，形成叠 合梁和叠合板
如下图所示。这样，在两个对称集中荷载间的区段(称“纯弯 段”)上，不仅可以基本上排除剪力的影响(忽略自重)，同时 也有利于在这一较长的区段上(L／3)布置仪表，以观察粱受荷 后变形和裂缝出现与开展的情况。在“纯弯段”内，沿梁高两 侧布置多排测点，用仪表量测梁的纵向变形。
纯弯段
弯矩图
剪力图
二）试验录象 １、简支梁试验录象1
h0
分布筋
受力筋
≤200
≥70
h0 = h -20
C≥15, d
4.2 受弯构件正截面的受力全过程
4.2.1 适筋梁正截面受弯的三个阶段
一、钢筋混疑土粱受弯性能的研究方法
１、钢筋混凝土粱是由钢筋和混疑上两种材料所组成，且混 凝土本身又是非弹性、非匀质材料。在荷载作用下，其受弯性 能如何，其正截面的应力应变变化规律如何，最可行的办法是 通过试验进行研究。
矩形截面梁：h/b=2~3.5； T形截面梁：h/b=2.5~４；
二）、板的截面尺寸
１、工程中应用较多为现浇板，对现浇板为矩 形截面，高度h取板厚，宽度b取单位宽度 （b=1000mm）。
２、出于耐久性及施工等多方面考虑，对现浇 板的最小厚度要求也有规定。
板的厚度按10mm增加。
三、材料选择与一般构造
２. 正截面：与构件计算轴线相垂直的截面为正截面。 ３. 承载力计算公式：
M ≤Mu ， M---受弯构件正截面弯矩设计值， Mu--受弯构件正截面受弯承载力设计值
４.混凝土保护层厚度： 纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离。
用c表示。 为保证混凝土结构的耐久性、防火性以及钢筋与
混凝土的粘结性能，钢筋的混凝土保护层厚度一 般不小于 25mm； ５、配筋率
用下述公式表示
As %
bh0
公式中各符号含义： As为受拉钢筋截面面积； b为梁宽；h0为梁的有 效高度，h0=h-a；a为所有受拉钢筋重心到梁底面 的距离，单排钢筋a= 35mm ，双排钢筋a= 55~60mm
h0
a b
提示： 在一定程度上标志
了正截面纵向受拉钢筋与混 凝土截面的面积比率，对梁 的受力性能有很大的影响。
本章主要内容
掌握梁正截面受弯的受力全过程（三个受 力阶段、三种破坏形态）
掌握正截面受弯承载力的基本计算原理
掌握受弯构件正截面受弯承载力的计算 （矩形截面、T形截面）
掌握梁板的构造要求
4.1概 述
梁板的一般构造要求
4.1.0 几个基本概念
１. 受弯构件：主要是指各种类型的梁与板，土木工 程中应用最为广泛。
1.0
0.8
0.6
0.4
f y c y
xn
c
f xn
Mu
My
II
s
II a III III a
第Ｉ阶段截面应力应变关系
M cr I a I
I
0
f cr
c≥cmin c≥cmin
d
钢筋数量较多时，可多排配置，也
可以采用并筋配置方式；
1.5d
d
5、梁上部无受压钢筋时，需配置2根架立筋，以便与箍筋 和梁底部纵筋形成钢筋骨架，直径一般不小于10mm；
６、 梁高度h>500mm时，在梁两侧沿高度每隔250设置一 根纵向构造钢筋，以减小梁腹部的裂缝宽度，直径 ≥10mm；
２、适筋梁：纵向受拉钢筋配筋率比较适当的正截面称为 “适筋截面”，具有适筋截面的梁就叫“适筋梁”。工程设计 中要求梁必须是适筋梁。
下面就通过适筋梁的试验来学习钢筋混疑土梁的受弯性能： 正截面三个阶段的工作特点及其破坏特征均。
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二、试验研究
一）试验梁的布置及特点 通常采用两点对称集中加荷，加载点位于梁跨度的1/3处，
四）板内钢筋直径及间距：
１、混凝土保护层厚度一般不小于15mm和钢筋直径d； ２、 钢筋直径通常为6~12mm；板厚度较大时，钢筋直径可用
14~18mm； ３、 受力钢筋间距一般在70~200mm之间； ４、垂直于受力钢筋的方向应布置分布钢筋，以便将荷载均匀
地传递给受力钢筋，并便于在施工中固定受力钢筋的位置， 同时也可抵抗温度和收缩等产生的应力。
≥30mm 1.5d
c≥cmin d
１、钢筋常用直径12~32mm。 ２、主筋的混凝土保护层c的厚度一般
不小于25mm ；
３、为保证混凝土浇注的密实性，梁
h0
底 部 钢 筋 的 净 距 不 小 于 2 5 mm 及 钢
c≥cmin 筋直径d，梁上部钢筋的净距不小于
1.5d 30mm及1.5 d；
a
c≥cmin ４、 纵向受力钢筋一般不少于2根，