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3.1 構造要求

教學要求
　　1.理解鋼筋混凝土受彎構件鋼筋的種類、作用及配筋構造要求；
　　2.理解鋼筋彎鉤的作用、形式及設置彎鉤的條件；
　　3.理解鋼筋的連接形式及接頭構造要求；
　　4.掌握鋼筋錨固長度的確定方法。

　　截面上有彎矩和剪力共同作用，而軸力可以忽略不計的構件稱為受彎構件。梁和板是建筑工程中典型的受彎構件，也是應用最廣泛的構件。二者的區別僅在于，梁的截面高度一般大于截面寬度，而板的截面高度則遠小于截面寬度。

3.1.1截面形式及尺寸
　　梁的截面形式主要有矩形、Ｔ形、倒Ｔ形、Ｌ形、Ⅰ形、十字形、花籃形等（圖3.1.1）。其中，矩形截面由于構造簡單，施工方便而被廣泛應用。Ｔ形截面雖然構造較矩形截面復雜，但受力較合理，因而應用也較多。
　　板的截面形式一般為矩形、空心板、槽形板等（圖3.1.2）。

表3.1.1 梁、板截面高跨比h/l0參考值
構件種類					h/l0
梁	整體肋 形 梁	主梁	簡支梁		1/12
			連續梁		1/15
			懸臂梁		1/6
		次梁	簡支梁		1/20
			連續梁		1/25
			懸臂梁		1/8
	矩形截面獨立梁	簡支梁			1/12
		連續梁			1/15
		懸臂梁			1/6
板	單向板				1/35~1/40
	雙向板				1/40~1/50
	懸臂板				1/10~1/12
	無梁樓板			有柱帽	1/32~1/40
				無柱帽	1/30~1/35
注：表中l0為梁的計算跨度。當l0≥9m時　，表中數值宜乘以1.2。

　　梁、板的截面尺寸必須滿足承載力、剛度和裂縫控制要
求 ，同時還應滿足模數，以利模板定型化。
　　按剛度要求，根據經驗，梁、板的截面高度不宜小于表3.1.1所列數值。
　　按模數要求，梁的截面高度h一般可取250、300…800、900、1000㎜等，h≤800mm時以50mm為模數，h＞800mm時以100mm為模數；矩形梁的截面寬度和T形截面的肋寬b宜采用100、120、150、180、200、220、250mm，大于250mm時以50mm為模數。梁適宜的截面高寬比h/b，矩形截面為2～3.5，T形截面為2.5～4。
　　按構造要求，現澆板的厚度不應小于表3.1.2的數值。
現 澆板的厚度一般取為10mm的倍數，工程中現澆板的常用
厚度為60、70、80、100、120mm。

3.1.2梁、板的配筋
（1）梁的配筋
　　梁中通常配置縱向受力鋼筋、彎起鋼筋、箍筋、架立鋼筋等，構成鋼筋骨架（圖3.1.3），有時還配置縱向構造鋼筋及相應的拉筋等。
　①縱向受力鋼筋
　　根據縱向受力鋼筋配置的不同，受彎構件分為單筋截面和雙筋截面兩種。前者指只在受拉區配置縱向受力鋼筋的受彎構件；后者指同時在梁的受拉區和受壓區配置縱向受力鋼筋的受彎構件。配置在受拉區的縱向受力鋼筋主要用來承受由彎矩在梁內產生的拉力，配置在受壓區的縱向受力鋼筋則是用來補充混凝土受壓能力的不足。由于雙筋截面利用鋼筋來協助混凝土承受壓力，一般不經濟。因此，實際工程中雙筋截面梁一般只在有特殊需要時采用。
　　梁縱向受力鋼筋的直徑應當適中，太粗不便于加工，與混凝土的粘結力也差；太細則根數增加，在截面內不好布置，甚至降低受彎承載力。梁縱向受力鋼筋的常用直徑d =12~25mm。當h＜300mm時，d ≥8mm；當h≥300mm時，d ≥10mm。一根梁中同一種受力鋼筋最好為同一種直徑；當有兩種直徑時，其直徑相差不應小于2mm，以便施工時辨別。梁中受拉鋼筋的根數不應少于2根，最好不少于3～4根。縱向受力鋼筋應盡量布置成一層。當一層排不下時，可布置成兩層，但應盡量避免出現兩層以上的受力鋼筋，以免過多地影響截面受彎承載力。
　　為了保證鋼筋周圍的混凝土澆注密實，避免鋼筋銹蝕而影響結構的耐久性，梁的縱向受力鋼筋間必須留有足夠的凈間距，如圖3.1.4所示。當梁的下部縱向受力鋼筋配置多于兩層時，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。
　　　　　　　　　　　　　　表3.1.2 現澆板的最小厚度（mm）

單向板			雙向板	密肋板		懸臂板		無梁樓板
屋面板	民用建 筑樓板	車道下 樓板		肋間距≤700㎜	肋間距＞700㎜	懸臂長度≤500㎜	懸臂長度＞500㎜
60	60	80	80	40	50	60	80	150

　②架立鋼筋
　　架立鋼筋設置在受壓區外緣兩側，并平行于縱向受力鋼筋。其作用，一是固定箍筋位置以形成梁的鋼筋骨架；二是承受因溫度變化和混凝土收縮而產生的拉應力，防止發生裂縫。受壓區配置的縱向受壓鋼筋可兼作架立鋼筋。

　　架立鋼筋的直徑與梁的跨度有關，其最小直徑不宜小于表3.1.3所列數值。
　　　　　　　　　　　　表3.1.3 架立鋼筋的最小直徑（mm）

梁跨（m）	＜4	4~6	＞6
架立鋼筋最小直徑（mm）	8	10	12

　圖3.1.3 梁的配筋圖　　　　　　　　　　圖3.1.4 受力鋼筋的排列

　③彎起鋼筋
　　彎起鋼筋在跨中是縱向受力鋼筋的一部分，在靠近支座的彎起段彎矩較小處則用來承受彎矩和剪力共同產生的主拉應力，即作為受剪鋼筋的一部分。 鋼筋的彎起角度一般為45°，梁高h＞800mm時可采用60°。當按計算需設彎起鋼筋時，前一排（對支座而言）彎起鋼筋的彎起點至后一排的彎終點的距離不應大于表3.1.4中V＞0.7f_t bh₀欄的規定。實際工程中第一排彎起鋼筋的彎終點距支座邊緣的距離通常取為50mm（圖3.1.5）。
　④箍筋
　　箍筋主要用來承受由剪力和彎矩在梁內引起的主拉應力，并通過綁扎或焊接把其他鋼筋聯系在一起，形成空間骨架。
　　　　　　　　　　表3.1.4 梁中箍筋和彎起鋼筋的最大間距S_max（mm）

梁高h（mm）	V＞0.7ftbh0	V≤0.7ftbh0
150＜h≤300	150	200
300＜h≤500	200	300
500＜h≤800	250	350
h＞800	300	400

　　箍筋應根據計算確定。按計算不需要箍筋的梁，當梁的截面高度h＞300mm，應沿梁全長按構造配置箍筋；當h=150～300mm時，可僅在梁的端部各1/4跨度范圍內設置箍筋，但當梁的中部1/2跨度范圍內有集中荷載作用時，仍應沿梁的全長設置箍筋；若h＜150mm，可不設箍筋。
　　梁內箍筋宜采用HPB235、HRB335、HRB400級鋼筋。箍筋直徑，當梁截面高度h≤800mm時，不宜小于6mm；當h＞800mm時，不宜小于8mm。當梁中配有計算需要的縱向受壓鋼筋時，箍筋直徑還不應小于縱向受壓鋼筋最大直徑的1/4。為了便于加工，箍筋直徑一般不宜大于12mm。箍筋的常用直徑為6、8、10mm。
箍筋的最大間距應符合表3.1.4的規定。當梁中配有計算需要的縱向受壓鋼筋時，箍筋的間距不應大于15d（d為縱向受壓鋼筋的最小直徑），同時不應大于400mm；當一層內的縱向受壓鋼筋多于5根且直徑大于18mm時，箍筋間距不應大于10d。
　　箍筋的形式可分為開口式和封閉式兩種（圖3.1.6）。除無振動荷載且計算不需要配置縱向受壓鋼筋的現澆Ｔ形梁的跨中部分可用開口箍筋外，均應采用封閉式箍筋。箍筋的肢數，當梁的寬度b≤150mm時，可采用單肢；當b≤400mm，且一層內的縱向受壓鋼筋不多于4根時，可采用雙肢箍筋；當b＞400mm，且一層內的縱向受壓鋼筋多于3根，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，應設置復合箍筋。梁中一層內的縱向受拉鋼筋多于5根時，宜采用復合箍筋。

　　梁支座處的箍筋一般從梁邊（或墻邊）50mm處開始設置。支承在砌體結構上的獨立梁，在縱向受力鋼筋的錨固長度las范圍內應配置兩道箍筋，其直徑不宜小于縱向受力鋼筋最大直徑的0.25倍，間距不宜大于縱向受力鋼筋最小直徑的10倍。當梁與鋼筋混凝土梁或柱整體連接時，支座內可不設置箍筋（圖3.1.7）。　　應當注意，箍筋是受拉鋼筋，必須有良好的錨固。其端部應采用135°彎鉤，彎鉤端頭直段長度不小于50mm，且不小于5d。
　⑤縱向構造鋼筋及拉筋
　　當梁的截面高度較大時，為了防止在梁的側面產生垂直于梁軸線的收縮裂縫，同時也為了增強鋼筋骨架的剛度，增強梁的抗扭作用，當梁的腹板高度hw≥450mm時，應在梁的兩個側面沿高度配置縱向構造鋼筋（亦稱腰筋），并用拉筋固定（圖3.1.8）。每側縱向構造鋼筋（不包括梁的受力鋼筋和架立鋼筋）的截面面積不應小于腹板截面面積bhw的0.1%，且其間距不宜大于200mm。此處hw的取值為：矩形截面取截面有效高度，T形截面取有效高度減去翼緣高度，I形截面取腹板凈高（圖3.1.9）。縱向構造鋼筋一般不必做彎鉤。拉筋直徑一般與箍筋相同，間距常取為箍筋間距的兩倍。

　　

圖3.1.9　 hw的取值

（2）板的配筋
　　板通常只配置縱向受力鋼筋和分布鋼筋（圖3.1.10）。
　①受力鋼筋
　　梁式板的受力鋼筋沿板的短跨方向布置在截面受拉一側，用來承受彎矩產生的拉力。
　　板的縱向受力鋼筋的常用直徑為6、8、10、12mm。
　　為了正常地分擔內力，板中受力鋼筋的間距不宜過稀，但為了綁扎方便和保證澆搗質量，板的受力鋼筋間距也不宜過密。當h≤150mm時，不宜大于200mm；當h＞150mm時，不宜大于1.5h，且不宜大于300mm。板的受力鋼筋間距通常不宜小于70mm。
　②分布鋼筋
　　分布鋼筋垂直于板的受力鋼筋方向，在受力鋼筋內側按構造要求配置。分布鋼筋的作用，一是固定受力鋼筋的位置，形成鋼筋網；二是將板上荷載有效地傳到受力鋼筋上去；三是防止溫度或混凝土收縮等原因沿跨度方向的裂縫。
　　分布鋼筋宜采用HPB235、HRB335級鋼筋，常用直徑為6、8mm。梁式板中單位長度上分布鋼筋的截面面積不宜小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15％，且不宜小于該方向板截面面積的0.15%。分布鋼筋的直徑不宜小于6mm，間距不宜大于250mm；當集中荷載較大時，分布鋼筋截面面積應適當增加，間距不宜大于200mm。分布鋼筋應沿受力鋼筋直線段均勻布置，并且受力鋼筋所有轉折處的內側也應配置。
3.1.3混凝土保護層厚度
　　鋼筋外邊緣至混凝土表面的距離稱為鋼筋的混凝土保護層厚度。其主要作用，一是保護鋼筋不致銹蝕，保證結構的耐久性；二是保證鋼筋與混凝土間的粘結；三是在火災等情況下，避免鋼筋過早軟化。
縱向受力鋼筋的混凝土保護層不應小于鋼筋的公稱直徑，并符合表3.1.5的規定。
表3.1.5混凝土保護層最小厚度

環境類別		板、墻、殼			梁			柱
		≤C20	C25~C45	≥C50	≤C20	C25~C45	≥C50	≤C20	C25~C45	≥C50
一		20	15	15	30	25	25	30	30	30
二	a	—	20	20	—	30	30	—	30	30
	b	—	25	20	—	35	30	—	35	30
三		—	30	25	—	40	35	—	40	35

注：①基礎中縱向受力鋼筋的混凝土保護層厚度不應小于40mm；當無墊層時不應小于70mm。
　　②處于一類環境中且由工廠生產的預制構件，當混凝土強度等級不低于C20時，其保護層厚度可按表中　　 規定減少5mm，但預制構件中的預應力鋼筋的保護層不應小于15mm；處于二類環境且由工廠生產的預制　　 構件，當表面采取有效保護措施時，保護層厚度可按表中一類環境數值采用。
　　③預制鋼筋混凝土受彎構件鋼筋端頭的保護層厚度不應小于10mm；預制肋形板主肋鋼筋的保護層厚度應　　 按梁的數值取用。
　　④板、墻、殼中分布鋼筋的保護層厚度不應小于表中相應數值減10mm，且不小于10mm。梁、柱箍筋和構　　 造鋼筋的保護層不應小于15mm。

　　混凝土保護層厚度過大，不僅會影響構件的承載能力，而且會增大裂縫寬度。實際工程中，一類環境中梁、板的混凝土保護層厚度一般取為：混凝土強度等級≤C20時，梁30mm，板20mm；混凝土強度等級≥C25時，梁25mm，板15mm。當梁、柱中縱向受力鋼筋的砼保護層厚度大于40mm時，應對保護層采取有效的防裂構造措施（圖3.1.11）。
3.1.4鋼筋的彎鉤、錨固與連接

 

　　緒論中已講到，鋼筋和混凝土之所以能共同工作，最主要的原因是二者間存在粘結力。在結構設計中，常要在材料選用和構造方面采取一些措施，以使鋼筋和混凝土之間具有足夠的粘結力，確保鋼筋與混凝土能共同工作。材料措施包括選擇適當的混凝土強度等級，采用粘結強度較高的變形鋼筋等。構造措施包括保證足夠的混凝土保護層厚度和鋼筋間距，保證受力鋼筋有足夠的錨固長度，光面鋼筋端部設置彎鉤，綁扎鋼筋的接頭保證足夠的搭接長度并且在搭接范圍內加密箍筋等。

1.鋼筋的彎鉤
　　為了增加鋼筋在混凝土內的抗滑移能力和鋼筋端部的錨固作用，綁扎鋼筋骨架中的受拉光面鋼筋末端應做彎鉤。標準彎鉤的構造要求如圖3.1.12。
2.鋼筋的錨固
　　鋼筋混凝土構件中，某根鋼筋若要發揮其在某個截面的強度，則必須從該截面向前延伸一個長度，以借助該長度上鋼筋與混凝土的粘結力把鋼筋錨固在混凝土中，這一長度稱為錨固長度。鋼筋的錨固長度取決于鋼筋強度及混凝土強度，并與鋼筋外形有關。它根據鋼筋應力達到屈服強度時，鋼筋才被拔動的條件確定。
　（1）當計算中充分利用鋼筋的抗拉強度時，普通受拉鋼筋的錨固長度la按下式計算：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3.1.1)
式中　l_a—受拉鋼筋的基本錨固長度；
　　　f_y—普通鋼筋、預應力鋼筋的抗拉強度設計值；
　　　f_t—混凝土軸心抗拉強度設計值，當混凝土強度等級高于C40時，按C40取值；
　　　d —鋼筋的公稱直徑；
　　　α—錨固鋼筋的外形系數，按表3.1.6采用。
　　　 按式（3.1.1）計算的錨固長度應按下列規定進行修正，但經修正后的錨固長度不應小于計算值的0.7倍，且不應小于250mm：
　　①對HRB335、HRB400和RRB400級鋼筋，當直徑大于25mm時乘以系數1.1，在錨固區的混凝土保護層
　　　 厚度大于鋼筋直徑的3倍且配有箍筋時乘以系數0.8；
　　②對HRB335、HRB400和RRB400級的環氧樹脂鋼筋乘以系數1.25；
　　③當鋼筋在混凝土施工中易受擾動（如滑模施工）時乘以系數1.1；
　　④除構造需要的錨固長度外，當縱向受力鋼筋的實際配筋面積大于其設計計算面積時，如有充分依據和
　　 可靠措施，其錨固長度可乘以設計計算面積以實際配筋面積的比值（有抗震設防要求及直接承受動
　　 力載的構件除外）。

　　當HRB335、HRB400和RRB400級縱向受拉鋼筋末端采用機械錨固措施（圖3.1.13）時，包括附加錨固端頭在內的錨固長度可取為按式（3.1.1）計算的錨固長度的0.7倍。
　　　　　　　　　　　　表3.1.6 錨固鋼筋的外形系數α

3.1.13 鋼筋機械錨固的形式及構造要求
(a)末端帶135^o彎鉤；(b)末端與鋼板穿孔塞焊；(c)末端與短鋼筋雙面貼焊

　（2）當計算中充分利用鋼筋的抗壓強度時，其錨固長度不應小于式（3.1.1）計算的錨固長度的0.7倍。
按上述規定計算的縱向受拉、受壓鋼筋的最小錨固長度見表3.1.7。

　　　　　　　　　　　　　　　表3.1.3 鋼筋的最小錨固長度（mm）

序號

混 凝 土 強度等級

C15

C20

C25

C30

C35

≥C40

鋼筋直徑d(mm)

≤25

＞25

≤25

＞25

≤25

＞25

≤25

＞25

≤25

＞25

≤25

＞25

1

鋼筋 種類

HPB235

2

HRB335

—

3

HRB400 RRB400

—

　　注：①表中橫線以下的數值為當計算中充分鋼筋的抗壓強度時，受壓鋼筋的錨固長度；
　　　　②縱向受拉鋼筋的錨固長度在任何情況下不應小于250mm。

4.鋼筋的連接
　　鋼廠生產的熱軋鋼筋，直徑較細時采用盤條供貨，直徑較粗時采用直條供貨。盤條鋼筋長度較長，連接較少，而直條鋼筋長度有限（一般9~15m），施工中常需連接。當需要采用施工縫或后澆帶等構造措施時，也需要連接。
　　鋼筋的連接形式分為兩類：綁扎搭接；機械連接或焊接。《混凝土規范》規定，軸心受拉及小偏心受拉構件的縱向受力鋼筋不得采用綁扎搭接接頭；直徑大于28mm的受拉鋼筋及直徑大于32mm的受壓鋼筋不宜采用綁扎搭接接頭。
　　鋼筋連接的核心問題，是要通過適當的連接接頭將一根鋼筋的力傳給另一根鋼筋。由于鋼筋通過連接接頭傳力總不如整體鋼筋，所以鋼筋連接的原則是：接頭應設置在受力較小處，同一根鋼筋上應盡量少設接頭；機械連接接頭能產生較牢固的連接力，所以應優先采用機械連接。
　　（1）綁扎搭接接頭
　　綁扎搭接接頭的工作原理，是通過鋼筋與混凝土之間的粘結強度來傳遞鋼筋的內力。因此，綁扎接頭必須保證足夠的搭接長度，而且光圓鋼筋的端部還需做彎鉤(圖3.1.14)。
　　縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度l_l應根據位于同一連接區段內的鋼筋搭接接頭面積百分率按下式計算，且在任何情況下均不應小于300mm：
　　　　　　　　　　　　　　l_l = ζ l_a≥300mm 　　　　　　　　(3.1.2)
　式中　 l_a—受拉鋼筋的錨固長度；
　　　　ζ—受拉鋼筋搭接長度修正系數，按表3.1.8采用。
　　　　　　　　　　　　　　表3.1.8 受拉鋼筋搭接長度修正系數

　　縱向受壓鋼筋采用搭接連接時，其受壓搭接長度不應小于按式（3.1.2）計算的受拉搭接長度的0.7倍，且在任何情況下均不應小于200mm。
　　鋼筋綁扎搭接接頭連接區段的長度為1.3倍搭接長度，凡搭接接頭中點位于該長度范圍內的搭接接頭均屬同一連接區段（圖3.1.15）。位于同一連接區段內的受拉鋼筋搭接接頭面積百分率(即有接頭的縱向受力鋼筋截面面積占全部縱向受力鋼筋截面面積的百分率)，對于梁類、板類和墻類構件，不宜大于25%；對柱類構件，不宜大于50%。當工程中卻有必要增大受拉鋼筋搭接接頭面積百分率時，對梁類構件不應大于50%；對板類、墻類及柱類構件，可根據實際情況放寬。
　　同一構件中相鄰縱向的綁扎搭接接頭宜相互錯開。在縱向受力鋼筋搭接長度范圍內應配置箍筋，其直徑不應小于搭接鋼筋較大直徑的0.25倍。當鋼筋受拉時，箍筋間距s不應大于搭接鋼筋較小直徑的5倍，且不應大于100mm（圖3.1.16）；當鋼筋受壓時，箍筋間距s不應大于搭接鋼筋較小直徑的10倍，且不應大于200mm。當受壓鋼筋直徑大于25mm時，還應在搭接接頭兩個端面外100mm范圍內各設置兩個箍筋。
　　需要注意的是，上述搭接長度不適用于架立鋼筋與受力鋼筋的搭接。架立鋼筋與受力鋼筋的搭接長度應符合下列規定：架立鋼筋直徑＜10mm時，搭接長度為100mm；架立鋼筋直徑≥10mm時，搭接長度為150mm。
　　（2）機械連接接頭
　　縱向受力鋼筋機械連接接頭宜相互錯開。鋼筋機械連接接頭連接區段的長度為35d（d為縱向受力鋼筋的較大直徑）。在受力較大處設置機械連接接頭時，位于同一連接區段內縱向受拉鋼筋機械連接接頭面積百分率不宜大于50%，縱向受壓鋼筋可不受限制；在直接承受動力荷載的結構構件中不應大于50%。
　　（3）焊接接頭
　　 縱向受力鋼筋的焊接接頭應相互錯開。鋼筋機械連接接頭連接區段的長度為35d（d為縱向受力鋼筋的較大直徑）且不小于500mm。位于同一連接區段內縱向受拉鋼筋的焊接接頭面積百分率不應大于50%，縱向受壓鋼筋可不受限制。