鋼筋混凝土結構是混凝土結構中應用最多的一種,也是應用最廣泛的建筑結構形式之一,它具有如下優(yōu)點:
(1)就地取材。鋼筋混凝土的主要材料是砂、石,水泥和鋼筋所占比例較小。砂和石一般都可由建筑所在地提供,水泥和鋼材的產(chǎn)地在我國分布也較廣。
(2)耐久性好。鋼筋混凝土結構中,鋼筋被混凝土緊緊包裹而不致銹蝕,即使在侵蝕性介質條件下,也可采用特殊工藝制成耐腐蝕的混凝土,從而保證了結構的耐久性。
(3)整體性好。鋼筋混凝土結構特別是現(xiàn)澆結構有很好的整體性,這對于地震區(qū)的建筑物有重要意義,另外對抵抗暴風及爆炸和沖擊荷載也有較強的能力。
(4)可模性好。新拌合的混凝土是可塑的,可根據(jù)工程需要制成各種形狀的構件,這給合理選擇結構形式及構件斷面提供了方便。
(5)耐火性好?;炷潦遣涣紓鳠狍w,鋼筋又有足夠的保護層,火災發(fā)生時鋼筋不致很快達到軟化溫度而造成緒構瞬間破壞。
鋼筋混凝土缺點主要是自重大,抗裂性能差,現(xiàn)澆結構模板用量大、工期長等。但隨著科學技術的不斷發(fā)展,這些缺點可以逐漸克服,例如采用輕質、高強的混凝土,可克服自重大的缺點;采用預應力混凝土,可克服容易開裂的缺點:人纖維做成纖維混凝土可克服混凝土的脆性;采用預制構件,可減小模板用量,縮短工期。
一、鋼筋混凝土梁的受力特點及配筋要求
(一)鋼筋混凝土梁的受力特點
在房屋建筑中,受彎構件是指截面上通常有彎矩和剪力作用的構件,梁和板為典型的受彎構件。在破壞荷載作用下,構件可能在彎矩較大處沿著與梁軸線垂直的截面(正截面)發(fā)生破壞,也可能在支座附近沿著與梁軸線傾斜的截面(斜截面)發(fā)生破壞
1.梁的正截面破壞
梁的正截面破壞形式與配筋率、混凝土強度等級、截面形式等有關,影響最大的是配筋率,隨著縱向受拉鋼筋配筋率P的不同,鋼筋混凝土梁正截面可能出現(xiàn)適筋、超筋、少筋等三種不同性質的破壞。適筋破壞為塑性破壞,適筋梁鋼筋和混礙土均能充分利用,既安全又經(jīng)濟,是受彎構件正截面承載力極限狀態(tài)驗算的依據(jù)。超筋破壞和少筋破壞均為脆性破壞,既不安全又不經(jīng)濟。為避免工程中出現(xiàn)超筋梁或少筋梁,規(guī)范對梁的最大和最小配筋率均作出了明確的規(guī)定。
2.梁的斜截面破壞
在一般情況下,受彎構件既受彎矩又受剪力,剪力和彎矩共同作用引起的主拉應力將使梁產(chǎn)生斜裂縫。影響斜面破壞形式的因素很多,如截面尺寸,混凝土強度等級,荷載形式,筋和彎起鋼筋的含量等,其中影響較大的是配箍率。
(二)鋼筋混凝土梁的配筋要求
梁中一般配制下面幾種鋼筋:縱向受力鋼筋、箍筋、彎起倒筋、架立鋼筋、縱向構造鋼筋。
1.縱向受力鋼筋
縱向受力鋼筋布置在梁的受拉區(qū),承受由于彎矩作用而產(chǎn)生的拉力。鋼筋應采用HRBA400、HRB5O0、HRBF400、HRBF500鋼筋。梁的縱向受力鋼筋應符合下列規(guī)定:
(1)伸入梁支座范圍內的鋼筋不應少于兩根
(2)梁高不小于300mm時,鋼筋直徑不應小于10mm;梁高小于300m時銅筋直徑不應小于8mm
(3)梁上部鋼筋水平方向的凈間距不應小于30mm和1.5d;梁下部鋼筋水平方向的凈間距不應小于25mm和1.0d,當下部鋼筋多于兩層時,兩層以上鋼筋水平方向的中距應比下面兩層的中距增大一倍:各層鋼筋之間的凈間距不應小于25mm和1.0d,d為筋的最大直徑。
(4)在梁的配筋密集區(qū)域宜采用并筋的配筋形式。
在室內干燥環(huán)境,設計使用年限50年的條件下,當混凝土強度等級小于或等于C25時,鋼筋保護層厚度不小于25mm;當混凝土強度等級大于C25時,鋼筋保護層厚度不小于20mm:且不小于受力鋼筋直徑d。
2.箍筋
箍筋主要是承擔剪力的,在構造上還能固定受力鋼筋的位置,以便綁扎成鋼筋骨架。箍筋宜采用HRBA00、HRBF400、HPB300、HRBS00、HRBF500鋼筋,也可采用HRB35、HRBF35鋼筋,其數(shù)量(直徑和間距)由計算確定。梁中籀筋的配置應符合下列規(guī)定:
(1)按承載力計算不需要轄筋的梁,當截面高度大于300m時,應沿梁全長設置構造縮筋;當截面高度h=150~300mm時,可僅在構件端部1/4跨度范圍內設置構造筋。但當在構件中部1/2跨度范圍內有集中荷載作用時,則應沿梁全長設置箍筋。當截面高度小于150mm時,可以不設置筋;
(2)截面高度大于800mm的梁,箍筋直徑不宜小于8mm;對截面高度不大于80ommn
的梁,不宣小于6m.梁中配有計算需要的縱向受壓鋼筋時,箍筋直徑尚不應小于0.25d,d為受壓鋼筋最大直徑。
(3)梁中籀筋最大間距應符合規(guī)范的相關規(guī)定;
(4)當梁中配有按計算需要的縱向受壓鋼筋時,箍筋應符合以下規(guī)定
1)筋應做成封閉式,且彎鉤直線段長度不應小于5d,d為筋直徑。
2)筋的間距不應大于15d,并不應大于400mm,當一層內的縱向受壓鋼筋多于5根且直徑大于18mm時,筋間距不應大于10d,ad為縱向受壓鋼筋的最小直徑
3)當果的寬度大于400mm且一層內的向受壓鋼筋多于3根時,或當梁的寬度不大于400mm但一層內的縱向受壓鋼筋多于4根時,應設置復合筋。
二、鋼筋混凝土板的受力特點及配筋要求
(一)鋼筋混凝土板的受力特點
鋼筋混凝土板是房屋建筑中典型的受彎構件,按其受彎情況,又可分為單向板與雙向板;按支承情況分,還可分為簡支板與多跨連續(xù)板
1.單向板與雙向板的受力持點
兩對邊支承的板是單向板,一個方向受彎,而雙向板為四邊支承,雙向受育,若板兩邊均布支承,當長邊與短邊之比小于或等于2時,應按雙向板計算;:當長邊與短邊之比大于2但小于3時,宜按雙向板計算:當按沿短邊方向受力的單向板計算時,應沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構造筋;當長邊與短邊長度之比大于或等于3時,可按沿短邊方向受力的單向板計算
2.連續(xù)板的受力特點
現(xiàn)澆肋形樓蓋中的板、次梁和主梁,一般均為多跨連續(xù)梁(板)。連續(xù)梁、板的受力特點是,跨中有正彎矩,支座有負彎矩。因此,跨中按最大正彎矩計算正筋,支座按最大負彎矩計算負筋。
(二)鋼筋混凝土板的配筋構造要求
(1)現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的最小厚度:單向受力屋面板和民用建筑樓板60mm,單向受力工業(yè)建筑樓板70mm,雙向板80mm,無梁樓板150mm,現(xiàn)澆空心樓蓋200mm
(2)板中受力鋼筋的間距,當板厚不大于150mm時不宣大于200mm:當板厚大于150mm時不宜大于板厚的1.5倍,且不宣大于250mm
(3)采用分離式配筋的多跨板,板底鋼筋宜全部伸入支座;簡支板或連續(xù)板下部縱向受力鋼筋伸入支座的錯固長度不應小于鋼筋直徑的5倍,且宜伸過支座中心線。
(4)按簡支邊或非受力邊設計的現(xiàn)澆混凝土板,當與混凝土梁、墻整體澆筑或嵌固在體墻內時,應設置垂直于板邊的板面構造鋼筋,并符合下列要求:
1)鋼筋直徑不宜小于8mm,間距不宜大于200m
2)鋼筋從混凝土梁邊、柱邊、墻邊伸入板內的長度不宜小于計算跨度的1/4,副體墻支座處鋼筋伸入板邊的長度不宜小于計算跨度的1/7
3)在樓板角部,宣沿兩個方向正交、斜向平行或放射狀布置附加鋼筋
4)鋼筋應在梁內、墻內或柱內可靠固。
(5)當按單向板設計時,應在垂直于受力的方向布置分布鋼筋,分布鋼筋直徑不宜小于6mm,間距不宜大于250mm:當集中荷載較大時,分布鋼筋的配筋面積尚應增加,且
間距不宜大于200mm。
(6)在溫度、收縮應力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域,應在板的表面雙向配置防裂構造鋼筋,間距不宜大于200mm。
(三)板的鋼筋混凝土保護層
在室內干燥環(huán)境,設計使用年限50年的條件下,當混凝土強度等級小于或等于C25時,鋼筋保護層厚度為20mm;當混凝士強度等級大于C25時,鋼筋保護層厚度為20mm:且不小于受力鋼筋直徑d
三、銅筋混凝土柱的受力特點及配筋要求
鋼筋混凝土柱是建筑工程中常見的受壓構件,對實際工程中的細長受壓柱,破壞前將發(fā)生縱向彎曲,因此,其承載力比同等條件的短柱低
(-)柱中縱向鋼筋的配置要求
(1)縱向受力鋼筋直徑不宜小于12mm:全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%
(2)柱中縱向鋼筋的凈間距不應小于50mm,且不宜大于300mm
(3)偏心受壓柱的截面高度不小于600mm時,在柱的側面上應設置直徑不小于10mm的縱向構造鋼筋,并相應設置復合箍筋或拉筋
(4)圓柱中駅向鋼筋不宜少于8根,不應少于6根:且宜沿周邊均勻布置
(5)在偏心受壓柱中,垂直于彎矩作用平面的側面上的縱向受力鋼筋以及軸心受壓柱中各邊的縱向受力鋼筋,其中距不宜大于300mm
(二)柱中的筋配置要求
(1)筋直徑不應小于d/4,且不應小于6mm,d為縱向鋼筋的最大直徑
(2)箍筋間距不應大于400m及構件截面的短邊尺寸,且不應大于15d,d為縱向鋼筋的最小直徑;
(3)柱及其他受壓構件中的周邊箍筋應做成封閉式;
(4)當柱截面短邊尺寸大于400mm且各邊縱向鋼筋多于3根時,或當柱截面短邊尺寸不大于400mm但各邊縱向銅筋多于4根時,應設置復合箍筋
(5)柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率大于3%時,箍筋直徑不應小于8mm,間距不應大于10d,且不應大于200mm。籀筋末端應做成135°彎鉤,且彎鉤末端平直段長度不應小于10d,d為縱向受力鋼筋的最小直徑。