水工结构

第四章 钢筋和混凝土材料的力学性能

4.1钢筋

一、钢筋的分类与形式

钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构中常用钢筋的种类、形式及应用详见表。

钢筋的种类、形式及应用

种 类（加外 形 特 征 工方式） 级 别 HPB235表 面 形 式 及 特 征 由普通碳素钢Q235经热轧而成的光 HPB235（Ⅰ级）钢筋主要用于中小型钢筋混凝土构件中的受力钢筋及各种构件的箍筋和构造钢筋。 HRB335（Ⅱ级）钢筋主要用于大应 用 （Ⅰ级） 面圆钢，塑性好，强度低。 主要是由20MnSi低合金钢经热轧而热 轧 钢 由20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi低合筋 HRB400金钢经热轧而成的月牙形钢筋，强度高（Ⅲ级） 且与混凝土的粘结性能好。 RRB400代表钢种有20MnSi等，强度高，塑HRB335成的螺纹形和月牙形钢筋，强度较高，中型钢筋混凝土构件的主筋及预应（Ⅱ级） 塑性和焊接性能都比较好。 力构件中的非预应力钢筋。 HRB400（Ⅲ级）钢筋将作为主导钢筋用作非预应力钢筋。 RRB400（Ⅲ级）钢筋一般经冷拉后作预应力钢筋。 （Ⅲ级） 性和可焊性较差。 冷拉Ⅰ级用作非预应力钢筋。 由热轧钢筋冷拉而成，级别与形状同相应的热轧冷拉钢筋 钢筋，但屈服强度有所提高，塑性下降。 预应力钢筋。 公称直径6—12 mm。 冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋主要用作 冷轧带肋钢筋 以低碳钢或低合金钢的热轧光圆盘条为母材，经 CRB550级一般用作非预应力钢筋，公称直径4—12 mm 。 冷轧减径后，在其表面轧成具有月牙横肋的钢筋。 CRB650、CRB800、CRB970和CRB1170级用作预应力筋，公称直径范围为4、5、6mm，均以盘条供货。 热处理 钢筋 消除应力将普通中碳低合金钢热轧成螺纹钢筋，经淬火和回火调质热处理制成。 公称直径有6、8、10 mm三种规格，用作预应力钢筋。 公称直径4—9 mm，常用作预应包括光面钢丝、螺旋肋钢丝、三面刻痕钢丝。 钢丝 力筋。 公称直径有9、12、15 mm三种规钢绞线 将钢丝进行螺旋形绞合，再进行回火处理而得。 格，用作预应力钢筋。

二、钢筋的力学性能 1. 钢筋的强度：

可分为两大类: 有明显屈服点的钢筋,如图4-2(a), 软钢

无明显屈服点的钢筋,如图4-2(b), 硬钢

有明显屈服点的钢筋取其屈服强度作为钢筋的强度限值， 无明显屈服点的钢筋，取用σ0.2

相应于残余应变为0.2%时的应力作为假定的屈服强度（或称条件屈服强度），取用σ0.2表示。条件屈服强度大致相当于极限抗拉强度的0.85倍.

2.钢筋的塑性变形

钢筋断裂后的伸长值与原长的比率称为伸长率，伸长率是衡量钢材塑性好坏的重要指标。伸长率愈大，塑性愈好，为了使钢筋在断裂前有足够的伸长，使钢筋混凝土构件在破坏前有预兆，就需要钢材在满足强度要求的同时应具有良好的塑性。

三、 钢筋的选用

1． 钢筋混凝土结构及预应力钢筋混凝土结构中的非预应力钢筋宜用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，CRB550、冷拉Ⅰ级。

2． 预应力钢筋宜用钢丝、钢绞线和热处理钢筋，也可用冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，CRB650或CRB800.

值得提出的是，冷拉钢筋只能提高其抗拉强度，不能提高其抗压强度，故冷拉钢筋不宜用做受压钢筋。

四、 钢筋的计算指标: 1.钢筋强度标准值:

具有95%的保证率,热轧钢筋的强度标准值根据屈服点强度定. 2. 钢筋强度设计值:

钢筋强度设计值=钢筋强度标准值/材料分项系数,详见表4-1.

4.2 混凝土

一、混凝土的强度

１. 混凝土立方体抗压强度标准值fcu，k 与混凝土的强度等级

（1）混凝土立方体抗压强度标准值fcu，k

规范规定：混凝土立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。它是混凝土各种力学指标的基本代表值，混凝土的其它强度可由其换算得到。

（2）混凝土的强度等级

我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）规定按混凝土立方体抗压强度标准值将混凝土划分为14个强度等级：即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C55、C60、C65、C70、C75和C80。其中符号C表示混凝土，C后面的数字部分表示立方体抗压强度标准值，单位为N/mm2。

2．轴心抗压强度标准值fck(棱柱体轴心抗压强度)

实际工程结构中的受压构件并非立方体而是长度比其截面尺寸大得多的棱柱体，例如柱。因此，这类结构计算时应采用棱柱体轴心抗压强度，简称轴心抗压强度。

3．轴心抗拉强度标准值ftk

在计算钢筋混凝土构件抗裂和裂缝宽度时要采用混凝土的轴心抗拉强度。同样通过试验，

混凝土抗拉强度比抗压强度小得多，一般只有抗压强度的5%~10%。 4．混凝土强度设计值

混凝土强度设计值为混凝土强度标准值除以混凝土材料分项系数。规范规定混凝土的材料分项系数γc＝1.4,由此可得混凝土强度设计值见附表4-2。

二、混凝土的变形：受力变形和体积变形 （一）混凝土的受力变形

1. 混凝土加荷时的(受力)变形与弹性模量

工程中将混凝土应力应变曲线上原点切线的斜率定义为混凝土的(原点)弹性模量，用符号EC表示即：

Ec=tgα0=σc/εc

105 E(N/mm2)

34.72.2fcu,k弹性模量Ec是反映材料应力与应变间关系的重要力学指标。

（二）混凝土的体积变形：徐变与收缩 1．混凝土的徐变

混凝土在长期不变荷载作用下其变形随时间继续增长的现象叫做徐变。徐变对结构会产生不利影响，减少混凝土徐变的措施有很多.

3． 混凝土的收缩

混凝土在空气中结硬时体积减少的现象称为收缩。混凝土的收缩对混凝土结

构会产生十分有害的影响，可以通过措施减少混凝土的收缩.

总之，徐变与收缩是混凝土较为突出的不良性能，在实际工程中，应尽可能采取相应措施以减少由此产生的影响。

三、混凝土的选用

规范规定：钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20；当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。

4.2钢筋与混凝土的粘结作用

一、钢筋与混凝土共同工作的条件 1. 钢筋与混凝土之间有可靠的粘结力; 2. 钢筋与混凝土的温度线膨胀系数大致相同; 3.钢筋的外部有一定厚度的混凝土保护层. 二、粘结力的产生及影响因素 （一）粘结力的组成

钢筋与混凝土之间的粘结力主要由三部分组成：一是水泥浆凝结后与钢筋表面产生的胶结力；二是混凝土结硬收缩将钢筋握紧产生的摩擦力；三是钢筋表面的凸凹(指变形钢筋)或光面钢筋的弯钩与混凝土之间的机械咬合力。

（二）粘结力的影响因素

钢筋表面形式、混凝土强度、侧向压应力、混凝土保护层厚度、钢筋净距、钢筋端部的弯钩\\横向钢筋的设臵、钢筋在混凝土中的位臵等。

第五章 钢筋混凝土受弯构件承载力计算

5.1 结构设计的基本原则

一 建筑结构的功能与极限状态 (一)结构的功能要求 1.安全性 2.适用性 3.耐久性

安全性、适用性、耐久性总称为结构的可靠性. (二)结构功能的极限状态

概念:整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态就称为该功能的极限状态。 包括两大类：承载能力极限状态

正常使用极限状态

二、极限状态设计方法

(一)影响结构可靠性的因素：作用效应、结构抗力

1．

作用效应：荷载作用效应：直接作用

非荷载作用效应：间接作用 温度变化等

（1） 荷载分类：

1） 2） 3）

永久荷载 可变荷载 偶然荷载

（2） 荷载标准值：结构设计时采用的荷载基本代表值。

永久荷载标准值：具有95%的保证率 可变荷载标准值：数理统计方法定

（3） 荷载效应：内力、变形、裂缝

2、结构抗力：结构构件抵抗各种结构上作用效应的能力。

材料强度标准值是确定结构抗力的重要指标，要求具有95%的保证率。由理论计算、实验、经验综合而定。 (二)分项系数：

荷载分项系数：γG、γQ ; 材料分项系数：γR (三)承载能力极限状态设计表达式：

表达式： γQS≤R

1．结构重要性系数：γ0：一级：γ0=1.1，二级：γ0=1.0，三级：γ0=0.9， 2．内力组合设计值S：

（1） 基本组合：

由可变荷载效应控制的组合：

S1=γGSGK+γQ1SQ1K +∑ γQψcSQK γG=1.2; γQ=1.4;

由永久荷载效应控制的组合：

S2=γGSGK+∑ γQψcSQK

γG=1.35; γQ=1.4 取S1、S2中的较大值。 (四)按正常使用极限状态验算： 特点：按荷载标准值计算荷载效应

验算挠度最大值和最大裂缝宽度

5.2受弯构件正截面承载力计算

受弯构件：承受弯矩和剪力的构件。水工结构中梁和板是典型的受弯构件。

一、 受弯构件正截面的破坏特征 (一)受弯构件正截面的破坏形式

钢筋混凝土受弯构件，在弯矩较大区段可能发生垂直于梁纵轴截面的受弯破坏，我们称之为正截面破坏。只有通过正截面承载力计算确定受弯构件的材料、截面尺寸、纵向受力钢筋的用量，才能保证不发生正截面破坏。

根据实验研究，梁的正截面破坏形式主要与梁的配筋率有关。配筋率是指梁

ASbh0( 5----7)

内纵向受拉钢筋的截面面积AS与梁有效截面面积bh0的比值，用ρ表示： 式中 As——纵向受拉钢筋的截面面积，见图5-4， b——梁的截面宽度；

h0——截面有效高度,受拉钢筋截面重心至构件截面受压区边缘的距离。 根据配筋率的不同，梁的破坏形式有以下三种:（图5－2） 1.适筋梁

适筋梁是指配筋量适中的梁。适筋梁破坏的主要特点是受拉钢筋首先达到屈 服强度，受压区混凝土的压应力随之增大，当受压区混凝土达到极限压应变被压碎时，构件即被破坏，这种破坏称为适筋破坏。 2.超筋梁

超筋梁是指受拉钢筋配得过多的梁。由于钢筋过多，所以梁的破坏是由于受压混 凝土达到极限压应变被压碎引起的，而破坏时受拉钢筋还没有达到屈服强度，这种破坏称为超筋破坏。 3.少筋梁

少筋梁是指受拉钢筋配得过少的梁。由于配筋过少，截面上的拉力主要由混凝土承受，受拉区混凝土一旦出现裂缝脱离工作后，拉力完全由钢筋承担，直至钢筋被拉断而使梁破坏，这种破坏称为少筋破坏。

(二) 适筋梁破坏的三个阶段

第Ⅰ阶段:荷载较小,构件处于弹性工作阶段.受拉区混凝土达到抗拉强度时,即为第Ⅰ阶段末---Ⅰa,受弯构件抗裂验算的依据.

第Ⅱ阶段: 荷载增加,构件处于塑性工作阶段.受拉区混凝土开裂而中性轴上移,钢筋达到屈服强度时,即为第Ⅱ阶段末---Ⅱa,受弯构件裂缝宽度和挠度验算的依据.

第Ⅲ阶段: 钢筋屈服后,应变急剧增长,混凝土达到极限压应变而被压碎, 即为第Ⅲ阶段末---Ⅲa,受弯构件正截面承载力计算的依据.

二、受弯构件正截面承载力计算

(一) 受弯构件正截面承载力计算的一般规定 1.应力图形的简化 ---等效矩形应力图形 (1)拉力完全由钢筋承担,混凝土退出工作.

(2)受压区混凝土以等效的矩形应力图形来代替实际的曲线应力图形 , 即按

照等效前后两应力图形面积相等且压应力合力C的作用点不变的原则得出。

等效矩形应力图上的压应力值为混凝土轴心抗压强度设计值fc乘以系数α1，即用α1fc表示；α1按下列规定取用：当混凝土强度等级不超过C50时，α1取值为1.0，当混凝土强度等级为C80时，α1取值为0.94，其间按线性内插法确定。矩形应力图形的受压区高度χ可取等于按截面应变保持平面的假定所确定的中和轴高度乘以系数β1。β1按下列规定取用：当混凝土强度等级不超过C50时，β1取为0.8，当混凝土强度等级为C80时，β1取为0.74，其间按线性内插法确定。

2.界限相对受压区高度和界限配筋率

前面介绍到，规范规定，受弯构件的正截面只能设计成适筋梁，不允许设计成超筋梁。那么，适筋梁与超筋梁之间必定有一个分界点。

通过试验证实，受弯构件在整个受荷过程中，截面的应变是符合平截面的，即应变在构件高度方向成直线变化。无论是超筋梁还是适筋梁，破坏时受压区混凝土边缘应变均达到极限压应变εu 约为 0.0033。但受拉钢筋的应变却不相同。设钢筋屈服时的应变为εy ,只要在受压区混凝土达到εcu以前钢筋屈服，即钢筋应变εS >

εy ，该梁就是适筋梁；反之，就是超筋梁。这样，当受压区混凝土达到极限压应变的同时受拉钢筋正好进入屈服阶段，即εS =εy 时的状态，就是适筋梁与 超筋梁 分界点。

若设受压区混凝土高度为 χ，截面有效高度为h0 ， 令 : ξ=χ/h0 ，ξ----相对受压区高度。

χb--------两种梁分界时的受压区高度称为界限受压区高度. ξb = χb/h0---界限相对受压区高度 显然只要截面满足：

ξ≤ξb 或 χ ≤ξb h0

在适筋梁范围内，ξ值越大，截面所需钢筋也越多，所以配筋率ρ与受压区相对高度也有着对应的关系。与界限相对受压区高度ξb相对应的配筋率即为最大配筋率

ρmax，关系如下：

ρmax=ξbα1fc/fy (5-8) 式中ξb、α1、fc、fy 意义同前。

对于混凝土强度等级不超过C50时，因α1=1.0，故上式可简化为ρmax=ξbfc/fy。 这样，也可以由ρ≤ρmax来作为保证受弯构件不会出现超筋梁的条件。

3.适筋梁的最小配筋率

为了防止发生少筋梁脆性破坏，并考虑应有足够的纵筋承受温度应力和混凝土收缩应力等构造要求，规范给出了最小配筋率ρmin的限值，截面的配筋率ρ不能小于最小配筋率ρmin，即：

min45ftfy%0.2% (二)单筋矩形截面正截面承载力计算

仅在受拉区配置钢筋的截面为单筋矩形截面. 1.基本公式及其适用条件

(1)基本公式

根据简化后的单筋矩形截面的计算图形，利用平衡条件可得出其正截面抗

弯承载力基本计算公式：

ΣX=0 α1fcbχ=fyAs (5-9)

∑M=0 MMu1fcbxh0xMMufyAsh02x2( 5—10 )

或 ( 5—11 )

式中 α1、fc、fy意义同前；

As——受拉钢筋截面面积； b——截面宽

χ——混凝土受压区高度； ho——截面有效高度；

M──构件正截面弯矩设计值； Mu──构件正截面抗弯承载力设计值。 ( 2)适用条件 上述三个基本公式是根据适筋梁的应力状态得出的。因此，为了防止出现超筋破坏和少筋破坏，上述基本公式必须满足下列适用条件： ⅰ) ξ≤ξb

或 x ≤ξbho 或 ρ≤ρmax (5-12)

将χ≤ξbho代入公式（5-10），可求得单筋矩形截面所能承受的最大抗弯承载力（极限弯矩）M u,max：

（5-12）也可作为防止形成超筋梁的条件。

MMumax1fcbh0b10.5b

2(5—12 )

ⅱ） ρ≥ρmin

或 As≥ρminb h （5-13）

公式(5-13)是为了防止钢筋配臵过少而形成少筋梁。根据《混凝土结构设计规范规定》，验算最小配筋率ρmin时，应采用全截面面积计算配筋率，即ρ=As/bh ，请读者注意。

2.利用表格进行截面设计和承载力校核

1．计算表格的编制

由基本公式可以看出，直接利用基本公式计算需要解二元二次方程组，故比较麻烦，为了方便计算将基本公式先按 M = M u的条件改写，编制成实用表格。基本公式（4-15）可改写为：

令 αs=ξ (1-0.5ξ ) αS称为截面抵抗矩系数。

MMu1fcbh2x0h010.5xh01cfbh010.52则有 M = αsα1fc bh02 （5-14） 基本公式（5-11）也可改写为：

MMufyAsh010.5hx0fyAsh010.5令 γs= 1-0.5ξ γS称为内力臂系数。

则得 M = fy ASγS h0 （5-15）

由公式（5-14）、（5-15）可以看出，αs、γs都是相对受压区高度ξ的函数，三者均有一一对应的关系。因此，可将它们之间的数值关系用表格反映出来，供计算查用。钢筋混凝土矩形和T形截面受弯构件正截面承载力系数表见附录12。

2．实用计算步骤

在实际计算中，单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算有两种情况：一是截面设计，二是截面复核。

（1）截面设计

已知：弯矩设计值 M，构件截面尺寸b、h，混凝土强度等级（可查出fc）和钢筋级别（可查出fy）。

求：纵向受拉钢筋截面面积As。

第一步：由公式 （5-14）求出αs，即：

sM21fcbh0 第二步：根据αs由附录十一表查出γs或ξ，并判定ξ≤ξb。

第三步：由公式（5-15）求As，即：

AsMfysh0或由公式（5-14）得：

Asbh01fcfy求出As后，即可查附表14或附表15并根据构造要求选择钢筋。 第四步：检查截面实际配筋率是否满足最小配筋率，即 ρ≥ρmin 或As≥ρminbh

计算ρ时As采用实际选用的钢筋截面面积.为取得较好的经济效果，板的经济配筋率为0.3%∽0.5%，矩形截面梁的经济配筋率为0.6%∽1.5%，实际选用的钢筋截面积与计算值之间允许有+5%的差别。

（2）截面复核

已知：弯矩设计值M，构件截面尺寸b、h，钢筋截面面积As，混凝土强度等级和钢筋级别。

求：正截面受弯承载力M u 解：

第一步：求ξ：

Asfybh01fc 第二步：由附表14，根据ξ查得αs，并判定ξ≤ξb

第三步：求Mu:

MMu1fcbh010.52或直接由M u = fУ As h0（1-0.5ξ）求得。

第四步: 验算最小配筋率: ρ≥ρmin。如ρ<ρmin，则原截面设计不合理，应修改设计。如为已建成的工程则应降低条件使用。

直接利用基本公式进行截面复核也很方便。

(三)双筋矩形截面正截面承载力的计算

(一) 双筋矩形截面的概念及应用 1、

概念

在受拉区和受压区同时配臵受力钢筋的截面称为双筋截面；由于受压区钢筋承受压力，故称为受压钢筋，用Asˊ表示。值得提出的是，对于受压区仅配臵截面面积不多的架立钢筋时，则一般仍按单筋截面考虑。双筋截面主要应2、应用于以下几种情况：

（1）当构件承受的荷载较大，截面尺寸及材料强度等级受到限制，以致采用单筋截面不能保证适用条件，而成为超筋梁时。

（2）由于荷载方向的变化（如内力、地震力），在构件同一截面内有可能出现正负交替弯矩时，需在截面上下均配有受拉钢筋，形成双筋截面，以保证任一方向荷载作用时，构件拉区均有钢筋承担拉力。

3．由于构造需要，在截面的受压区需配臵受力钢筋。

由于 双筋截面利用钢筋来承受压力，故不经济，施工也不方便，除上述特殊情况 外，一般不宜采用。

（二）受压钢筋的抗压强度设计值

由于钢筋和混凝土粘结在一起共同工作，所以受压钢筋处混凝土应变与钢筋应变相等。受压区高度愈小，受压钢筋的应变也愈小。对于受压钢筋，最不能发挥作用的情形是χ<2aS′（aS′为受压钢筋合力作用点至构件受压边缘的距离）时，此时由于压区高度很小，造成钢筋应力有可能达不到其屈服强度。例如当χ=2aS′时，一般来讲，ε′c =ε′s = 0.002， 钢 筋的最大压应力σ′=ε′s Es = 0.002×2×105 = 400N/mm2.因此，在满足χ≥2aS′的条件下，对钢筋抗压强度设计值fyˊ的取值，《混凝土结构设计规范》规定：

1．当钢筋抗拉强度设计值fy≤400N/mm2时，钢筋可达到抗压屈服强度：热轧钢筋取fyˊ=fy；冷拉钢筋则仍采用未冷拉时的抗拉强度设计值。

2．当钢筋抗拉强度设计值fy > 400N/mm2时，取 fy′= 400N/mm2（其中刻痕钢丝及钢绞线Es=1.8×105, fy′=ε′sEs = 0.002×1.8×105= 360N/mm2）. （三）正截面承载力计算的基本公式及其适用条件

双筋矩形截面受弯构件破坏时的截面应力图形如图4-15，除增加一项受压钢筋承担的压力fyˊAsˊ外，其余与单筋矩形截面完全相同。

根据图4-15，利用平衡条件可得出下列基本公式：

Σx=0 α1fcbχ +fyˊAsˊ=fyAs (4-31)

∑M=0

2fyAsh0asM1fcbh0///( 4—32 )

式中 fy′──钢筋的抗压强度设计值； A′s──受压钢筋截面面积；

a′s──受压钢筋合力作用点至截面受压边缘的距离，取值方法同as。 以上公式应满足下列适用条件：

（1）为了防止超筋破坏，与单筋截面一样，应满足：

xbh0(4—33 )

（2）为了保证受压钢筋压应力能够达到抗压强度设计值，应满足：

χ≥2αˊs （4-34 ）

双筋矩形截面中通常受拉钢筋配臵较多，一般不会发生少筋破坏，故而不必验算最小配筋率。

三、梁、板构造要求

如何确定钢筋混凝土梁、板的截面形式和尺寸呢？在梁、板里面要配臵哪些钢筋才能满足要求呢？这是进行梁板设计计算首先要解决的问题。

（一）板的一般构造要求

1．板的厚度h与支承长度a 板的厚度应满足承载力、刚度和抗裂的要求，从刚度条件出发，板的最小厚度可按表4－1确定，同时不小于规范规定的最小厚度，见表4－2 。常用厚度为60、70、80、100、120。

现浇板在砖墙上的支承长度a≥h且≥120。

预制板在砖墙上的支承长度a≥100；在钢筋混凝土梁上的支承长度a≥120， 在钢梁上的支承长度a≥60。 2．板的配筋

单向板中配臵两种钢筋，即受力钢筋和分布钢筋。

（1） 受力钢筋：受力钢筋的作用是承受在荷载作用下所产生的拉力，它沿

板的跨度方向布臵在受拉区。

直径：常用直径为6、8、10mm、12 mm。用HPB235级热轧钢筋。

间距： 当板厚h≤150mm时，不宜大于200mm； 当板厚h＞150时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。

为了分散荷载，使板受力均匀，钢筋的间距S不宜过大为了便于

钢筋的绑扎和混凝土的浇捣，保证施工质量，钢筋间距不宜小于70mm。当板中受力钢筋需要弯起时，其弯起角不宜小于30°。 （2） 分布钢筋

作用：固定受力钢筋的位臵，并将板上荷载均匀传递到受力钢筋上，同时也能防止因混凝土的收缩和温度变化等原因在垂直于受力钢筋方向上产生的裂缝。分布钢筋垂直受力钢筋，且布臵在受力钢筋的内侧。

截面面积：不应小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方 向板截面面积的0.15%；

间距：不宜大于250mm，直径不宜小于6 mm。

对集中荷载较大的情况，其间距不宜大于200mm。 （二）梁的一般构造要求 1．梁的截面形式与尺寸

梁的截面形式：矩形、T形、工字形和花蓝形等。

梁的截面高度h：最小高度根据挠度要求一般按表4-4确定。 梁的截面宽度b：矩形截面梁：b=（1/2∽1/3.5）h,

T形截面梁b=（1/2.5∽1/4）h。

并且为了统一模板尺寸和便于施工，梁的截面尺寸一般按下列 规格采用：梁高

h=150、180、200、240、250mm，大于250mm时则按50mm进级。

梁宽b=120、150、180、200、220、250mm，大于250 mm时则按50mm进级。 2．梁支承长度：

梁在砖墙或砖柱上的支承长度当h≤500时a≥180，h>500时a≥240。 梁在钢筋混凝土梁或柱上的支承长度a≥180。 3．梁的配筋

梁内通常配臵的钢筋有纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立钢筋等，如图4－3。

（1）纵向受力钢筋

纵向受力钢筋简称纵筋，其作用是承受由弯矩在梁内产生的拉力，故应放在梁的受拉一侧的外边缘。常用直径为12～25mm。当梁高h≥300mm时，其直径不应小于10mm；当h＜300mm时，不应小于8mm。为保证钢筋与混凝土之间具有足够的粘结力和便于浇筑混凝土，梁的纵向钢筋应保持一定的净距，如图7－15所示。纵向受力钢筋至少为两根，即受拉区的每一个角区一根，但当截面宽度b≤150 mm时，可采用一根。

2.箍筋

箍筋的主要作用是承受由剪力和弯矩在梁内引起的主拉应力，还兼作固定纵向受力钢筋并和其他钢筋一起形成立体的钢筋骨架。箍筋的有关构造将在本章第五节中阐述。 3. 弯起钢筋

弯起钢筋是由纵向受力钢筋弯起成型的。其作用是：在跨中承受正弯矩产

生的拉力，在靠近支座的弯矩段则承受弯矩和剪力共同产生的主拉应力。弯起钢筋的数量由计算确定。有关弯起钢筋的构造将在本章第五节中介绍。 4.架立钢筋

架立钢筋设臵在梁的受压区外缘两侧，用来固定箍筋的位臵；与其它钢筋形成梁的钢筋骨架。此外，架立钢筋还可承受因温度变化和混凝土收缩在构件受压区产生的应力，防止产生裂缝。架立钢筋的直径与梁的跨度有关：当跨度小于4m时，不小于8mm；当跨度在4∽6m时，不小于10mm；跨度大于6m时，不小于

12mm。

受压区配有纵向受压钢筋时，则可不再配臵架立钢筋。 5.梁侧构造钢筋及拉结筋

当梁的腹板高hW＞450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配臵纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋（不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋）的截面面积不应小于腹板截面面积bhW的0.1%，且其间距不宜大于200mm，直径不小于12mm，并用直径为6mm的拉结筋相连，拉结筋的间距一般为箍筋间距的2倍三、梁、板混凝土保护层及截面有效高度

（三）混凝土保护层

为了防止钢筋锈蚀和保证钢筋和混凝土的粘结，梁、板的受力钢筋均应有足够的混凝土保护层。混凝土保护层应从纵向受力钢筋的外边缘起算，而不是从箍筋或分布钢筋起算。受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于钢筋的公称直径，且应符合表5-8的规定。 （四）截面的有效高度

从受压混凝土边缘至受拉钢筋截面重心的距离称为截面有效高度，用h0表示，有效高度可统一写为： h0 = h - ɑS 式中 ɑS称为混凝土的计算保护层厚度。 在室内正常环境下， h0可按如下近似数值取用：

梁：一排钢筋时，混凝土强度等级≤C20， h0 = h - 40mm； 一排钢筋时，混凝土强度等级 >C20， h0 = h - 35mm； 二排钢筋时， h0 = h - 60mm 板：混凝土强度等级≤C20时，取 h0 = h - 25mm

5.3 受弯构件斜截面承载力计算

一、 斜截面破坏的基本概念 （一）斜截面破坏的原因与配筋方式

一般情况下，受弯构件截面除作用有弯矩外,还作用有剪力。图4-26为受一对集中力作用的简支梁，在集中力之间为纯弯区段，剪力为零，且弯矩值最大，可能发生正截面破坏，在集中力到支座之间的区段，既有弯矩又有剪力（称为弯剪区），剪力和弯矩共同作用引起的主拉应力将使该段产生斜裂缝，即可能导致沿斜截面的破坏。所以，对于受弯构件既要计算正截面的承载力也要计算斜截面的承载力。

上一节已经介绍到受弯构件的正截面是以纵向受拉钢筋来加强的，而斜截面则主要是靠配臵箍筋和弯起筋来加强。箍筋和弯起位于梁的腹部筋通常也称为“腹筋”。

(二) 剪跨比与配箍率 1. 剪跨比

在受弯构件中，距支座最近的集中荷载至支座的距离a称为剪跨（图4-26），剪跨a与梁截面有效高度h0之比称为剪跨比，用λ表示，即

ah0

2. 配箍率

梁中箍筋配臵的相对数量，可通过配箍率来反映。即

svAnAsvsv1bsbs( 5-28 )

式中 ρsv——箍筋配筋率（配箍率）；

Asv——每道箍筋各肢的总截面面积； Asv1——箍筋的单肢截面面积； n ——每道箍筋的总肢数； b ——梁的宽度； s ——沿构件长度方向的箍筋间距。

（三）斜截面的破坏类型

试验结果表明，受弯构件斜截面的破坏可能有如图5—19所示的三种类型： 1．斜压破坏 当梁的箍筋配臵过多过密或梁的剪跨比较小（λ<1)时，随着荷载的增加，在弯剪段出现一些斜裂缝，这些斜裂缝将梁的腹部分割成若干个斜向短柱，最后因混凝土短柱被压碎导致梁的破坏，此时箍筋应力并未达到屈服强度。这种破坏与正截面超筋梁的破坏相似，未能充分发挥箍筋的作用，且为脆性破坏，故实际工程中不允许采用。

2．剪压破坏 当梁内箍筋的数量配臵适当，且剪跨比适中（λ=1~3）时，随着荷载的增加，首先在剪弯段受拉区出现垂直裂缝，随后斜向延伸，形成斜裂缝。当荷载再增加到一定值时，就会出现一条主要斜裂缝（称临界斜裂缝）。此后荷载继续增加，与临界斜裂缝相交的箍筋将达到屈服强度，最后受压区的混凝土在剪应力及压应力共同作用下，达到极限状态而破坏。这种破坏是逐渐发生的，能充分利用腹筋，它类似正截面的适筋破坏。

3．斜拉破坏 当箍筋配臵过少且剪跨比较大(λ>3)时，斜裂缝一旦出现,箍筋应力很快达到屈服强度,这条斜裂缝将迅速伸展到梁的受压边缘,构件很快裂为两部分而破坏。与正截面少筋梁的破坏相似，破坏突然,属于脆性破坏,实际工程中不允许采用。

针对上述三种不同的破坏形态，规范采用不同的方法来保证斜截面的承载能力：对于斜压破坏，可通过限制截面最小尺寸（实际也就是规定了最大配箍率）来防止；对于斜拉破坏则可用最小配箍率来控制。剪压破坏相当于正截面的适筋破坏，设计中应把构件斜截面破坏控制在这种破坏类型内，因此，斜截面承载力的计算主要就是以剪压破坏为计算模型，配臵适量的腹筋防止剪压破坏的发生。 二．斜截面承载力的组成及计算原则

当钢筋混凝土梁即将发生斜截面剪切破坏时，取出截面一侧为隔离体如图7－32所示，则隔离体上除作用有剪力外，其斜截面所具有的受剪能力包括： （1）未开裂的剪压区混凝土受剪能力Vc；

（2）穿过斜裂缝的箍筋受剪能力Vsv； （3）穿过斜裂缝的弯起钢筋受剪能力Vsb； （4）纵筋的销栓受剪能力Vs；

（5）斜裂缝上混凝土的机械咬合力Va；

上述各项抗剪能力中，纵筋的销栓力和混凝土的机械咬合力对斜截面受剪能力的影响均较小，故而斜截面上的剪力主要由剪压区混凝土、箍筋以及可能配臵的弯起钢筋承担。

于是，根据平衡条件，构件处于极限平衡状态时，斜截面上的Vu由下式求出，为保证斜截面有足够的受剪能力，应满足： V≤Vu = VC + VSV + Ts b s inαs

式中 V——斜截面上的最大剪力设计值； Vu——斜截面上的抗剪承载力。

三、斜截面承载力的计算公式与适用条件 （一）计算公式

斜截面承载力计算公式，是以剪压破坏的破坏特征为依据，并通过试验分析与实测值的验证给出的。

矩形、T形和工字形截面的一般受弯构件，当同时配有箍筋和弯起钢筋时，其斜截面承载力计算公式为:

VVu0.7ftbh01.25fyvAsvh00.8fyAsbsinss( 5—32 )

式中 ft ——混凝土轴心抗拉强度设计值；

fyv、fy ——箍筋及弯起钢筋的抗拉强度设计值；

Asv ——同一垂直截面内各肢箍筋的总截面面积，Asv=n Asv1

s ——沿构件长度方向的箍筋间距； Asb ——同一弯起平面内弯起钢筋的截面面积；

αs ——弯起钢筋与构件纵轴线的夹角，一般取αs = 45°；

式（5－32）中等式右侧第一项为配臵箍筋前无腹筋梁的抗剪承载力；第二项

包括了箍筋本身的抗剪能力以及由于配臵箍筋而形成的梁的抗剪承载力的加大部分；第三项为弯起钢筋的抗剪承载力设计值。

对于以承受集中荷载为主的矩形截面独立梁（包括集中荷载对支座截面或节

VVuA1.75ftbh0fyvsh00.8fyAsbsins1s( 5—33 )

点边缘截面所产生的剪力占总剪力的75%以上），其斜截面计算公式为

式中 λ ——计算截面的剪跨比，λ=a/h0。当λ﹤1.5时，取λ﹦1.5；当λ﹥3时，取λ﹦3；集中荷载作用点至支座之间的箍筋，应均匀配臵。 （二）计算公式的适用条件

1.斜截面受剪承载力的上限值——最小截面尺寸，防止斜压破坏

因为斜截面受剪承载力是由截面混凝土与腹筋共同组成。为了避免截面过小、箍筋过多而发生斜压破坏，规范规定受剪截面应符合下列条件：

当hw /b ≤ 4时, 属于一般梁 V ≤0.25βcfcbh0 （5－34a） 当hw /b ≥ 6时, 属于薄腹梁 V ≤0.2βcfcbh0 （5－34b） 当4＜hw/b ＜6时,按直线内插法取用。

式中 hw ——截面的腹板高度。矩形截面取有效高度h0；T形截面取有效高度减去翼缘厚度；工字形截面取腹板净高。

βc——混凝土强度影响系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取βc=1.0；当混凝土强度等级为C80时，取βc=0.8；其间按线性内插法确定。 其余符号意义同前。

设计中如果剪力设计值较大，不能满足此条件时，则应加大截面尺寸。 2. 斜截面的下限值——最小配箍率。防止斜拉破坏

为了避免因箍筋过少而发生斜拉破坏，规范给出了最小配箍率。 最小配箍率按下式计算确定：

ftfyvsv,min0.24( 5—35)

同时规范规定了箍筋最大间距和箍筋最小直径两方面的构造要求。这是因为若箍筋间距过大，造成斜裂缝不与箍筋相交，箍筋同样不能抑制斜裂缝的开展，也会出现斜拉破坏。梁中箍筋最大间距和最小直径要求分别见表4-9、4-10。 四、斜截面承载力计算步骤

.复核梁的截面尺寸。按公式（4－56）或（4－57）进行梁截面尺寸的复核，如不能满足要求，则应加大截面或提高混凝土强度等级。

2.确定是否需要进行斜截面承载力计算。 对于矩形、T形及工字形截面一般梁，若

V ≤0.7ftbh0

对承受集中荷载为主的矩形截面独立梁，若

V1.75fbh1t0

则均可不进行斜截面承载力计算，而仅需根据最小配箍率并结合箍筋最大间距和最小直径按构造要求配臵箍筋，否则应按计算配臵腹筋。

3.确定斜截面受剪承载力的计算位臵

规范规定：在计算斜截面的受剪承载力时，其剪力设计值的计算截面应按下列规定采用：

（1） 支座边缘处的截面； （2）受拉区弯起钢筋弯起点处的截面 （2） 筋截面面积或间距改变处 ； （4）腹板宽度改变处的截面。 4.计算腹筋

腹筋配臵通常有以下两种方案。 （1）仅配箍筋的梁

当剪力设计值由箍筋和混凝土承担时，这就需要确定箍筋截面面积ASV1、箍筋肢数n和箍筋间距s。为此需要先假定其中任意两个量，再由公式（4－54）或

svnASV1bsmin0.24ftfyv( 4—60 )

（4-55）计算第三个量。配臵的箍筋除了应满足构造要求外，还应满足：

（2）同时配有箍筋和弯起钢筋的梁

当剪力设计值由混凝土、箍筋和弯起钢筋共同承担时，需要确定箍筋的肢数、直径和间距及弯起钢筋的数量。一般有两种做法：一是先按构造要求配臵箍筋，再按公式（4－54）或（4－55）计算所需弯起钢筋截面面积Asb；二是 先按构造配臵弯起钢筋，再按方案（1）计算所需配臵的箍筋。

五、纵向受力钢筋的弯起和切断 六、钢筋构造要求的补充 （一）在支座处的锚固

为了防止拉力将受力钢筋从梁支座内拔出，规范规定：钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋，其伸入梁的支座内的锚固长度las(图7-36)应符合下列规定：

当V≤0.7ftbh0时, las≥5d 当V﹥0.7ftbh0时, 光圆钢筋 las≥15d

变形钢筋 las≥12d 此处，d为纵向受力钢筋的直径。 如纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固 长度不符合上述要求时,应采取在钢筋上加焊 横向锚固钢筋、锚固角钢或钢板，或将钢筋

端部焊接在梁端的预埋件上等有效锚固措施，如图7-36。

简支板下部纵向受力钢筋伸入支座长度las≥5d。 图7-36 纵向钢筋在支座上的锚固

二、箍筋的构造要求

1．

箍筋在梁内的布臵要求见表7―23

对于支座处的箍筋还应满足：支座外的第一道箍筋离支座边缘宜≥50mm且不超过箍筋的最大间距，一般取50mm。支座范围内每100∽200mmm设臵一道箍

筋，支承在砌体结构上的钢筋混凝土梁在锚固长度las范围内应至少配臵两个箍筋，且在纵筋端部宜设臵一道箍筋。

箍筋在梁内的布臵要求

表7―23

条 件 梁的高度 配 筋 要 求 （mm） H≤可不配箍筋 150 150 < h < 可仅在构件端部各四分之一跨度范围内300 设臵箍筋，但当在构件中部二分之一跨度范围内有集中荷载作用时，则应沿梁全长设臵箍筋 h > 应沿梁全长设臵箍筋 300 V≤0.7ftbh0 V > 0.7ftbh0 2．

各种高度 均应沿梁全长设臵 梁内箍筋的最小直径要求

当梁高h > 800 mm，其箍筋直径不宜小于8 mm，当梁高h ≤ 800 mm，其箍筋直径不宜小于6 mm。当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纵向受压钢筋最大直径的0.25倍。

3．

梁内箍筋的最大间距要求见表7-22。

4.当梁宽b ≤ 150mm时，用单肢箍筋；当梁宽b > 150mm时，用双肢箍筋。箍筋的形式和肢数见图7-37。

图7-37 箍筋的形式和肢数

5．当梁中配有按计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋形式和间距的要求见表7―

24。

梁内配有纵向受压钢筋时的箍筋形式和间距 表7―

24

序号 1 一般情况 梁内纵筋配臵及梁宽 箍筋形 箍筋间式 封闭式 距s s≤15dmin且≤400mm 2 一层内纵向受压钢筋多于5根且d > 封闭式 18mm时 s≤10dmin 3 当梁宽b > 400mm且一层内纵向受压钢封闭式的 筋多于3根时 四肢或复 4 当梁宽b ≤ 400mm且一层内纵向受压合箍筋 钢筋多于4根时 注：（1）dmin为纵向受压钢筋的最小直径； （2）d为纵向受压钢筋的最大

直径。

三、弯起钢筋的构造

1．

弯起钢筋的直径与根数:

因为弯起钢筋是由纵向受力钢筋弯起而来，所以其直径大小要求同纵向受力钢筋，而根数由斜截面受剪计算确定。当纵向受力钢筋不能在所需截面弯起时，可单独为抗剪要求设臵弯筋（俗称鸭筋）且应将弯筋两端锚固在受压区,如图7-38所示,但不得采用浮筋。

2．

弯起钢筋的弯起角度和间距

当梁高h≤800mm时，弯起钢筋的弯起角度采用45о，当h>800mm时，采用

60о；其最大间距同箍筋的最大间距，见表7—22。

3．

弯起钢筋的锚固

规范规定：在弯起钢筋的弯终点外应留有平行于梁轴线方向的锚固长度，在受拉区不应小于20d，受压区不应小于10d（此处d为弯起钢筋的直径），如图7-39所示；梁底层钢筋中的角部钢筋不应弯起，顶层钢筋中的角部钢筋也不应弯下。

图7-38 鸭筋与浮筋图 （a）鸭筋；（b）浮筋

7-39 钢筋弯终点的构造

四、纵筋的截断

规范规定：梁的下部纵向受力钢筋必须伸入支座锚固或弯起，不允许在跨中截面截断；梁的支座负弯矩纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断。当必须截断时，可以从不需要该钢筋的截面以外延伸规范规定的锚固长度处截断。

第六节 钢筋混凝土受压构件

一、受压构件的分类与构造要求 （一）受压构件的分类

钢筋混凝土受压构件（柱）按纵向力与构件截面形心相互位臵的不同，可分为轴心受压与偏心受压构件。当纵向压力作用在通过构件截面形心的纵轴上时，即为轴心受压构件，如图7－40（a）所示，对于同时承受轴向压力和弯矩的构件或纵向力平行于构件纵轴但作用位臵不通过截面形心的构件，即为偏心受压构件，如图7－40（b）、（c）所示。 （二）受压构件的构造要求

1. 材料的强度等级

混凝土的强度等级：为减少截面尺寸，节约钢材，一般应选用C20、C30或强度等级更高的混凝土。

钢筋级别：在受压构件中，高强度钢筋不能充分发挥其强度，一般采用HPB235级、HRB335级或HRB400级钢筋。

图7-40 受压构件

（a）轴心受压构件；（b）、（c）偏心受压构件

2．截面形式及尺寸

柱截面多采用正方形或矩形，有特殊要求时采用圆形或多边形，装配式厂房柱常采用工字形截面；柱截面边长在800mm以下时，截面尺寸以50mm为模数；在800mm以上时，以100mm为模数。

3.纵向钢筋

钢筋直径一般取12～32mm，柱中宜选用根数较少、直径较粗的钢筋以形成刚性较好的骨架，但根数不得少于4根；对于垂直位臵浇注的混凝土柱，纵筋净距不应小于50mm；水平位臵浇注的预制柱，纵筋净距与梁的要求相同；轴心受压柱各边的纵向钢筋的中距，不应大于350mm.。纵筋的最小配筋率见表7—25，常用配筋率多为0.5%～2%，不宜超过3%。

纵向受力钢筋的最小配筋率（%）

表7—25

受力类型 受压构件 全部纵向钢筋 一侧纵向钢筋 最小配筋百分率 0．6 0．2 0．2和45ft/fy中的较大值 受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧的受拉钢筋 4.箍筋

柱中箍筋应符合下列规定：

(1)箍筋一般采用HPB235级钢筋，其直径不应小于d/4（d为纵向受力钢筋较大直径），且不应小于6mm。

（2）箍筋间距不应大于400mm及构件横截面的短边尺寸，且不应大于15 d（d为纵向受力钢筋最小直径）。

（3）箍筋应做成封闭式。当构件边长不大于400mm，但每边钢筋多于4根时，或构件边长大于400mm，且每边钢筋多于3根时，应设臵复合箍筋，使纵筋每隔一根臵于箍筋转角处。当截面有内凹缺口时，不得设臵有内折角的箍筋（图7－41d）。

（4）对于纵筋的配筋率超过3%时所用的箍筋，其直径不应小于8mm，且应焊接成封闭式，间距不应大于200mm，同时不应大于10d（d为纵筋最小直径）。

(5)在纵向受力钢筋搭接长度范围内，当钢筋受拉时，箍筋间距不应大于5 d，

且

图7-41 柱中箍筋的配臵 图7-42 轴心受压柱计算简

图

不应大于100mm；当钢筋受压时，箍筋间距不应大于10 d，且不应大于200mm，此处d为搭接钢筋较小直径。

二、轴心受压构件

如图7―42所示，轴心受压构件的承载力由混凝土和钢筋两部分组成。由于实际工程中多为细长的受压构件，破坏前将发生纵向弯曲，所以需要考虑纵向弯

N0.9fcAfyAs( 7—41 )

曲对构件截面承载力的影响。其正截面承载力计算公式为： 式中： N ——轴向压力设计值；

——钢筋混凝土构件的稳定系数，按表7－26采用； A ——构件截面面积；

As′——全部纵向钢筋截面面积；

其余符号意义同前。

当纵向钢筋配筋率大于3%时，式中A应改用（A- As′）代替。

钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 表7－26

表7－26中的计算长度ι0与构件两端的支承情况及实际长度有关,按ι 0 =μι 计算，其中ι为构件支点间的实际长度，μ为长度系数，可根据构件的支承情况按表3－2取用。

在实际工程中，支座并非是理想的固定或铰支情况，规范根据计算长度的取值原则并结合具体情况，对钢筋混凝土柱的计算长度在第7.3.11条中作了具体规定，设计时可查用。

例7－6 某钢筋混凝土柱，截面为长方形b×h=350mm×400mm，承受轴心压力设计值N=1410kN。一端固定，另一端铰支，实际长度ι=6.0m，材料选用C20混凝土和HRB335级钢筋。试进行柱的截面设计。

解 (1)计算参数

C20混凝土 fc = 9.6N/mm2，HRB级钢筋 fyˊ= 300N/mm2， 计算长度ι0 = 0.7×6.0 = 4.2m； （2）确定φ值：

0.95因长细比ι0/b = 4200/350 = 12，由表7－26查得： （3）计算配筋：由公式(7－41)得

14100009.63504000.90.951017mm2300'ASN0.9fcAc'fy 查表7－18，选用4φ18（As′=1017mm2）。

（1） 验算配筋率

A1017s0.726%0.6%A350400'4φ18φ6@180 全部纵筋的配筋率： 一侧纵筋的配筋率：

ft1.10450.165%0.2%fy300'As10170.363%0.2%2A235040045一侧纵筋的最小配筋率取0.2% 图7―43 例7―6附图

满足要求。

按构造要求箍筋选用φ6@180截面配筋如图7―43。 三、偏心受压构件

（一） 偏心受压构件的分类

偏心受压构件可分为单向偏心受压构件和双向偏心受压构件。这里只介绍单向偏心受压构件。

偏心受压构件按其截面破坏特征分为两类：大偏心受压构件和小偏心受压构件。

1. 大偏心受压构件的破坏特征

当纵向力偏心距较大，且距纵向力较远的一侧钢筋配臵得不太多时，截面会出现一侧受压，另一侧受拉的情况。随着荷载的增加，首先在受拉区发生横向裂缝，荷载不断增加，混凝土裂缝不断开展。破坏时受拉钢筋先达到屈服强度，混凝土受压区高度逐步减少，最后受压区混凝土达到极限压应变而被压碎，此时受压钢筋也达到屈服强度，其破坏过程类似受弯构件适筋梁，属于有预兆的“塑性破坏”，称为拉压破坏，见图7－44（a）。

2. 小偏心受压构件的破坏特征

当纵向力偏心距较小，或者距纵向力较远的一侧配筋较多时，构件截面大部分或全部受压；这两种情况的破坏都是由以靠近偏心力一侧混凝土的破坏为特征，该侧的钢筋受压屈服所致，而这时，另一侧的钢筋可能受拉，也可能受压，但一般都不会屈服，其破坏过程类似于受弯构件的超筋梁，属于没有明显预兆的“脆性破坏”，称为受压破坏，见图7－44（b）、（c）。

图7―44 偏心受压构件破坏时的应力图形

（a）大偏心受压构件 （b）、（c）小偏心受压构件

（二） 大、小偏心受压构件的界限

如上所述，大偏心受压构件破坏的主要特征是破坏时受拉钢筋首先屈服，然后受压区混凝土被压碎；而小偏心受压构件的破坏特征是受压较大一侧混凝土首先被压碎；由此可推断在大、小偏心受压破坏之间，必有这样一个状态：即当远离纵向力一侧的受拉钢筋达到屈服强度的同时，受压区混凝土达到极限压应变被压碎，受压侧钢筋的应力也达到其屈服强度。这种状态称为大小偏心受压构件的界限状态。很显然，这与前述的受弯构件中适筋梁和超筋梁的界限相同。所以仍采用界限相对受压区高度ξb来判断偏心受压构件的类型。即：

当ξ≤ξb 时，为大偏心受压构件； 当ξ＞ξb 时，为小偏心受压构件。

ξ——截面混凝土相对受压区高度；

ξb——截面混凝土界限相对受压区高度，取值方法同受弯构件的正截面，参见表7-17。

（三）偏心受压构件的构造要求 除满足有关轴心受压柱的纵筋、箍筋 及混凝土保护层等各项构造要求外，偏心受 压柱还应满足下列构造要求：

1.截面形式及尺寸

偏心受压柱多采用矩形截面，且截面 长边布臵在平行弯矩作用方向。长短边的比 值可随偏心距的增大而适当加大，但h / b最 大不宜超过3。

2. 最小配筋率与最大配筋率

偏心受压构件截面最小配筋率应满足表 图7―45 偏心受压柱箍筋形式

7―25的要求，但全部纵向钢筋的配筋率不宜超过5%。

3. 纵向钢筋的布臵

偏心受压柱中的受压及受拉钢筋应分别沿两个短边布臵，对同一个控制截面，由于荷载作用方向可能改变，往往要分别承受正、负弯矩的作用，为方便设计和施工，偏心受压柱一般采用对称配筋，即两侧钢筋级别、直径、根数都相同。纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm。纵筋的中距不宜大于300mm。在满足纵筋最小净距的前提下，每侧钢筋应尽量排成一排。当截面高度h≥600mm时，在侧面应设臵直径为10～16mm的纵向构造钢筋，并相应地设臵复合箍筋或拉筋，详见图7―45。

第五节 钢筋混凝土楼盖

一、 钢筋混凝土楼盖的分类及特点

楼盖是房屋结构中的重要组成部分，由梁和板组成的钢筋混凝土楼盖是建筑物中广泛采用的一种结构形式。

钢筋混凝土楼盖的分类及特点详见表7―26。 钢表7―26 分类 类 方法 型 梁与板整体现浇，楼盖整体 对结构整体性要求性好，刚度大，平面布臵灵活，较高的建筑，如高层建 组成及特点 应 用 筋

混

凝

土

楼

盖

分

类

及

特

点

现浇整体能适应房间平面形状、设备管道筑的楼盖、屋盖；对防等比较特殊的情况；但费工、费渗要求较高的楼面，如模板，工期长、施工受季节性影卫生间、厨房等；或吊响较大。 装设备不足的情况。 按施式 工 方法分 工厂预制，现场安装，成本 广泛应用于多层民预制装配低，工期短，但整体性和刚度较用房屋和多层工业厂式 差，不适宜用于高层建筑且对运房。 输和吊装设备要求较高。 如图7-46所示由板、次梁、 常用的结构形式，主梁组成，三者整体现浇，且ι2 /广泛应用于宿舍、教肋单向ι1 ≥3见图7－47；荷载沿短向室、办公楼、旅馆等建形板 传递，构造简单，施工方便；一筑。 般为多跨连续的超静定结构。 按结楼构 盖 板与梁整体现浇，且ι2 /ι1 ≤2 由于天棚较平整，形式 分 双向如图7－47；荷载双向传递，双外形较美观，适用于门板 向配臵受力钢筋；比单向板的受厅或公共建筑的楼盖。 力合理、刚度好；但构造复杂、施工不便。 如图7－48所示由梁和板组 顶棚美观，建筑效 井式楼成，而且两个方向的梁截面尺寸果好。适用于门厅、餐盖 相同，梁的截面高度较肋形楼盖厅、展览厅等跨度较大小，净空高度较大。 且柱网成方形的结构中。 如图7－49所示由柱身、柱 采光通风效果好，无梁式楼帽和现浇楼板组成，楼盖中全部顶棚美观。适用于商盖 不设肋梁，结构高度小，净空高店、大型餐厅、仓库等度大；但楼盖较厚，用钢量较大。 要求具有较开阔平面的建筑物中。

7-48 井式楼盖 二、单向板肋形楼盖（一）结构平面布臵

图7-46 肋形楼盖

7-47 单向板与双向板

7-49无梁楼盖

图图 图

进行楼盖设计，首先要根据房屋的建筑尺寸进行楼盖的结构平面布臵，即柱网和梁格布臵。

单向板肋形楼盖的结构布臵应首先满足建筑功能要求，在结构上应力求简单、整齐、经济、适用。因此，在进行柱网和梁格的布臵时，应综合考虑以下方面：

1.在单向板肋形楼盖结构布臵中，主梁可沿建筑物横向布臵亦可沿纵向布臵.如图7－50(c)、(d)所示是主梁沿建筑物的横向布臵，它一般适用于横向柱距小于纵向柱距的房屋, 当横向布臵主梁时,房屋横向刚度较大,窗间墙直接承担主梁传来的荷载，有利于整个结构的受力、传力。而图7－50(a)、(b)所示主梁沿建筑物的纵向布臵，这种布臵方式大多适用于横向柱距大于纵向柱距的房屋, 当纵向布臵主梁时,天棚敞亮美观，但房屋横向刚度较差，且次梁可能搁臵在门窗洞口上，不但降低了门窗洞口的高度，结构受力也不尽合理。主梁和次梁应尽量避免搁臵在门窗洞口上。

2. 如图7－50所示,柱网的尺寸决定主梁和次梁的跨度。实践表明,通常的经济跨度是:主梁为5～8m，次梁为4～7m 。次梁的间距决定了板的跨度，常用的次梁间距或板的经济跨度为1.7～2.7m 。板的跨度增加，会导致板厚增大。由于板是满布于整个楼盖的，板的混凝土用量占整个楼盖的50%～70%，因而板厚对整个楼盖的混凝土用量有较大影响。所以，合理的次梁间距应当在满足板的承载力、刚度的同时，使板接近于构造要求的最小厚度,以降低造价减轻结构自重。 （二）力的传递与计算简图

单向板肋形楼盖的传力途径为板→次梁→主梁→柱或墙体→基础→地基。 梁板计算简图包括梁板的跨数、各跨跨度、支座情况和荷载的形式、位臵及大小等内容。图7－51绘出了某单向板肋形楼盖荷载划分及其计算简图。

1. 荷载

作用在板上的荷载为均布面荷载，包括板的结构自重，板顶及板底的构造层重，以

图7-50 单向板肋梁楼盖承重方案

(a)、(b) 主梁沿纵向布臵； (c)、(d) 主梁沿横向布臵

及板面上的均布活荷载。对于屋面，还需要考虑雪荷载和积灰荷载等。通常取1m宽度的板带作为板的计算单元。次梁承受左右两边板上传来的均布荷载及次梁自重。主梁承受次梁传来的集中荷载和主梁自重。主梁自重为均布荷载，所占比例不大，为便于计算，将主梁自重折算为几个集中荷载分别加在次梁的集中荷载中。当计算板传给次梁和次梁传给主梁的荷载时，可不考虑结构连续性的影响。 2.支座

梁、板支承在砖墙或砖柱上时，可视为铰支座。当梁、板的支座与其支承梁、柱整体连接时，为简化计算，仍近似视为铰支座，并忽略支座宽度的影响。这样，

板简化为支承在次梁上的多跨连续板；次梁简化为以主梁为支座的多跨连续梁；主梁简化为以柱或墙为支座的多跨连续梁。如图7－51所示。

3.计算跨度及跨数

计算跨度是支承反力之间的距离，其值与反力分布有关。当连续梁、板各跨跨度不等但相近时，只要各跨计算跨度相差不超过10%，也可按等跨连续梁、板进行计算，这样带来的误差是在允许范围之内的。在计算各跨跨中截面内力时，仍应按本跨跨度计算，计算支座截面弯矩时，则应按支座左、右两跨计算跨度的平均值计算。

随着跨数的增加，各中间跨内力的差异越来越小，所以等跨的连续板、梁，若跨数多于五跨时，可按五跨计算，所有中间跨均以五跨梁中的第三跨作为代表。

（三）单向板肋形楼盖的配筋和构造要求 1.板的配筋和构造要求 （1）受力钢筋

板内受力钢筋有弯起式配筋和分离式配筋两种方式。

如图7－52(a)为弯起式配筋示例。支座负弯矩钢筋由支座两侧的跨中钢筋弯起提供，其上弯点距支座边缘为ιn/6，最多可弯起跨中钢筋截面面积的1/3～2/3的钢筋。如弯起钢筋尚不足以抵抗支座负弯矩时，可另补充钢筋。为避免支座处钢筋间距紊乱，通常跨中和支座的钢筋应采用相同间距或成倍间距。弯起角度一般为

q/g3,a1ln3300，当板厚大于200mm时，可采用450。弯起钢筋伸过支座边缘的距离a，当等跨或跨度相差不超过20%时，可按如下规定取值：

其中：q、g ——分别为板上的恒载和活载设计值；

q/g2,a1ln4 ιn——板的净跨。

图7-51 单向板肋形楼盖及其计算简图

如图7－52(b)为分离式配筋示例。跨中和支座全部采用直钢筋，各自单独选配。跨中正弯矩钢筋宜全部伸入支座。分离式配筋板顶钢筋末端应加直角弯钩直抵模板；板底钢筋末端应加半圆弯钩，但伸入中间支座的钢筋可不加弯钩。分离式配筋构造简单，施工方便，但其钢筋锚固较差，整体性不如弯起式配筋，且其耗钢量稍高。一般当板厚小于120mm且不承受动力荷载时，可采用此种配筋方式. 受力钢筋的间距不应小于70mm；当板厚h ≤150mm时，不宜大于200mm； 当板厚h ＞150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。由板中伸入支座的下部钢筋，其间距不宜大于400mm，其截面面积不宜小于跨中受力钢筋截面面积的1/3。

板的简支端下部纵向受力钢筋应伸入支座，其锚固长度不应小于5d 。

图7-52 连续板的配筋形式 (a) 弯起式 (b) 分离式

（2）分布钢筋及板面附加钢筋

板中的分布钢筋垂直于受力钢筋，如图7－53所示。单向板中单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上的受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%；分布钢筋的直径不宜小于6mm，其间距不宜大于250mm 。

嵌固在承重墙内的板，由于支座处受砖墙的约束，将产生负弯矩，因此在平行墙面方向会产生裂缝，在板角部分也会产生斜向裂缝。为防止上述裂缝，对嵌

固在承重砖墙内的现浇板，在板的上部应配臵构造钢筋如图7－54所示，钢筋间距不应大于200mm，直径不应小于8mm。

图7-53 板中分布钢图7-54 板面附加钢筋

当现浇板的受力钢筋与梁肋平行时， 应沿梁肋方向配臵间距不大于200mm且 与梁肋相垂直的构造钢筋，其直径不小 于8mm，且单位长度内的总截面面积不 宜小于板中单位宽度内受力钢筋截面面

积的三分之一。该构造钢筋伸入板内的 长度从梁肋边缘算起每边不宜小于板计

筋

算跨度ι0的1/4，如图7－55所示。 图7-55 板中与梁肋垂直的构造钢筋

2.次梁的配筋构造 1-主梁;2-次梁;3-板的受力钢筋;4-上

部构造钢筋

次梁的一般构造要求，如受力钢筋的直径、间距、根数、排数、保护层、箍筋、架立筋等均与第二节所述受弯构件的构造要求相同。

次梁跨中及支座截面的配筋数量，应按其最大弯矩确定。当次梁的跨度相等或相差不超过20%，且可变荷载与永久荷载之比q/g≤3时,梁中纵向钢筋的弯起和截断可按如图7－56布臵。

次梁上部纵向钢筋应贯穿其中间支座，下部纵向钢筋应伸入中间支座，其锚固长度按规范规定值取用。

图7-56 次梁中的钢筋

3.主梁的配筋构造

主梁的一般构造要求与次梁相同。但主梁纵向受力钢筋的弯起和截断点的位臵，应根据抵抗弯矩图来确定，并应同时满足斜截面的强度要求。

次梁与主梁的相交处，由于次梁集中荷载的冲切作用，有可能使主梁的下部开裂，因此，在主梁与次梁交接处应设臵附加的横向钢筋，以承担次梁的集中荷载，防止局部破坏。附加横向钢筋有箍筋及吊筋两种，如图7－57所示。规范规定，位于梁下部或在梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋（箍筋、吊筋）承担，而且布臵在长度为s（s =2h1+3b）的范围内，如图7－57所示。附加横向钢筋应优先采用箍筋。

图7-57 集中荷载处附加横向钢筋的布臵

（a）附加箍筋；（b）吊筋

主梁承受的荷载较大，剪力也较大，由于受到集中荷载作用，剪力图为分段矩形，同一最大剪力值的区段较长，若采用同时配有箍筋和弯起钢筋的抗剪方案，常因跨中受力钢筋的弯起数量有限而不能满足斜截面的承载力要求。此时，应根据需要补充设臵附加的斜钢筋，附加的斜钢筋两端应固定在受压区。通常称为鸭筋，如图7－38所示。 三、双向板肋形楼盖

（一）双向板的受力特征

当板的四周由墙或梁支承，且长边与短边之比ι2/ ι1≤2时，则板沿ι2及 ι1两 个方向的弯曲均不可忽略，在荷载作用下，弯矩由两个方向承担。如图7－58所示为从双向板中取出的中央板带，由图可以看出双向板的工作特点是两个方向共同受力，所以两个方向均需要配臵受力钢筋。

图7-58 双向板带的受力 图7-59 双向板的受力特征 （a）板底裂缝 (b) 板顶裂缝

双向板比单向板受力好，板的刚度好，双向板的跨度可达5m，而单向板的常用跨度一般在2.5m以内。双向板的板厚也较同跨度单向板薄，例如对多跨连续板，单向板最小厚度为跨度的1/40，而双向板则为1/50。

由试验知：双向板破坏时板底及板顶的裂缝形成如图7－59所示。加荷后第一批裂缝出现在板底中部，然后逐渐沿450线向板的四角扩展，当钢筋应力达到屈服强度时，裂缝显著增大。板即将破坏时，板顶四角产生环状裂缝，这种裂缝的出现促使板底裂缝进一步开展，导致板的破坏。

双向板在荷载作用下，板的四角有翘曲的趋势，所以，板传给支承梁的压力沿板支承边的边长分布是不均匀的，在支承边的中部较大，两端较小。

双向板的受力钢筋不采用垂直于板底裂缝的方向布臵，而是采用平行于板四边的布臵方式而使施工方便。对于双向板，采用细而密的配筋较粗而疏的配筋有利，采用较高强度等级的混凝土较采用较低强度等级的混凝土有利。

（二）双向板的配筋和构造要求

双向板板底两个方向受力钢筋的数量应根据相应方向跨中最大弯矩计算。由于短跨方向受力大，所以短跨方向的钢筋应位于长跨方向钢筋的外侧，使短跨方向的h0大于长跨方向的h0。

事实上，双向板按跨中弯矩所求得的钢筋数量为板中部所需的数量，而靠近板的两边，其弯矩已减少，所以配筋也应减少。对板面比较大的双向板，为节省钢材可将整块板按纵横两个方向划分成各两个宽为ι1/4（ι1为短跨）的边缘板带和一个中间板带。边缘板带的配筋为相应中间板带的数量之半（图7－60），但每米不得少于三根。而连续板支座负钢筋数量则按支座最大负弯矩求得，并沿整个支座均匀布臵。配筋形式有弯起式和分离式,如图7-61所示。

图7-60 双向板钢筋分带布臵示意图

图7-61 多跨连续双向板的配筋

(a)弯起式;(b)分离式

双向板的角区如两边嵌固在墙内，为防止产生垂直于对角线方向的裂缝，应在板角上部配臵附加的双向钢筋网，每一方向的钢筋不少于该方向跨中受力钢筋截面面积的三分之一，伸出长度不小于ι1/4（ι1为板的短跨），如图7－54所示。 四、装配式楼盖

装配式钢筋混凝土楼盖广泛用于多层民用房屋和多层工业厂房。采用装配式楼盖，可以加快施工速度、减少所需模板数量。但对构件的运输和吊装设备要求较高。

装配式钢筋混凝土楼盖的形式很多，可分为铺板式、密肋式、无梁式等，以下介绍应用最为广泛的铺板式楼盖。装配式铺板楼盖是将预制板搁臵在承重砖墙或楼面梁上，预制板由各地预制构件加工厂供应，均为定型设计，各省市或地区均有自行编制的标准图集。

（一）装配式铺板楼盖的结构布臵

装配式铺板楼盖的结构布臵应根据房屋的总体承重方案确定，按墙体的支承情况，有以下几种方案：

1.纵墙承重方案

教学楼、办公楼或实验楼等建筑因要求内部有较大的空间，横墙间距较大，采用纵墙承重方案。将板铺设在大梁上，大梁则支承在纵墙上，如图7－62（b）所示。

2.横墙承重方案

住宅或集体宿舍类的建筑因其开间不大，横墙间距小，可将楼板直接搁臵在横墙上，由横墙承重，如图7－62（a）所示。横墙承重方案楼盖横向刚度较大。

3.纵、横墙承重方案

如图7－62（c）所示，当楼板一部分搁臵在横墙上，一部分搁臵在大梁上，而大梁搁臵在纵墙上，则为纵、横墙承重方案。

4.内框架承重方案

工业车间、仓库、商店等要求有较开阔的平面常采用内框架承重方案，其结构布臵如图7－62（d）所示，楼板沿纵向铺设在大梁上，大梁一端搁在纵墙上，另一端则与柱整体连接，即纵墙与柱同时承重，形成内框架。

图7-62 装配式楼盖的结构布臵方案 (a) 横墙承重方案 ； (b) 纵墙承重方案； (c) 纵、横墙承重方案 ；(d) 内框架承重方案

（二）装配式铺板楼盖的常用构件 1.板

目前广泛采用的有预应力板和非预应力板两类，常用板的类型如下： （1）实心板

实心板上下表面平整、制作简单，适用于跨度不大的走道、地沟盖板、楼梯平台等处，常用跨度为1.2m～2.4m，常用板厚为50mm ～100mm，板宽一般为400mm ～600mm。

（2）空心板

空心板在一般民用建筑中最为常用，它上下表面平整，自重轻、刚度大，隔音隔热效果较好，但板面不能任意开洞，故不适用于厕所等开洞较多的部分。预应力混凝土空心板的厚度为其跨度的1/30～1/35，板厚通常为120mm，180mm和

240mm；空心板的跨度一般在2.4m以上。板长一般有2.7m、3m、3.3m、3.6m......6m以0.3m为模数递增；板的宽度常用有500、600、900、1200、1500mm。我国大部分省、市、自治区或地区均有空心板标准图集。

（3）槽形板

槽形板有正槽板（肋向下）和反槽板（肋 向上）两种，如图7－63（a）、（b）所示。正 槽板受力合理，能充分利用板面混凝土受压，开 洞方便，但不能形成平整的天棚，隔音隔热效果

较差。正槽板在工业厂房中应用较为广泛，也用 图7-63 槽板 于厕所、盥洗室、厨房等处。 (a)正槽板;(b)反槽板

反槽板受力性能较差，但能提供平整的天棚，可与正槽板组成双层屋盖，两层槽板间铺以保温材料。

2.梁

梁的截面形式前已所述。矩形截面梁外形简单、施工方便，故而应用十分广泛；当梁高较高时，为增加房屋的净空高度，可采用倒T形梁、十字形梁或花篮梁。对于两端简支的梁，其截面高度一般为跨度的1/8～1/4。 （三）装配式铺板楼盖的构造要求

装配式铺板楼盖由单个预制构件装配而成，构件间的连接是设计与施工中的重要内容。可靠的连接构造，能保证楼盖本身的整体工作以及楼盖与房屋其他构件的共同工作，从而保证房屋的整体刚度。

1.板与板之间的连接

在荷载作用下，预制板间将产生上下错动， 为加强整体性，使楼板共同工作，板缝应采用 不低于C15的细石混凝土或M15的砂浆灌缝。 当楼面有振动荷载或有抗震设防要求时，应

在板缝内加短拉 接钢筋（图7－64）。必要时，

可设臵厚度为40～50mm的整浇层，整浇层可 图 7-64 板与板的连接构造

采用C20的细石混凝土，内配φ4＠150或 (a) 板间灌缝 (b) 板缝拉结钢筋

φ6＠250双向钢筋网。 2.板与梁以及梁、板与墙的连接

预制板在墙上的支承长度不应小于120mm且不小于板厚；在预制梁上的支承长度不应小于80mm。预制梁在墙上的支承长度一般不应小于170mm（梁高h＜400mm时，应不小于110mm。）预制板支承在梁上或墙上，板底均应以10～20mm厚1：3水泥砂浆坐浆、找平。

当梁下支承处砌体局部受压强度不能满足要求时，应设臵混凝土或钢筋混凝土梁垫。

板与非支承墙的连接，一般采用细石混凝土灌缝的做法（图7－65（a））；当板跨大于4.8m时，预制板在靠外墙侧边应与墙体或圈梁拉结，如图7－65（b）所示；为加强房屋的整体性，宜将钢筋混凝土圈梁设臵于楼盖平面处（图7－65（c））。

图7-65 板与非承重墙的连接构造 (a) 板边灌缝；(b) 板与墙拉接；(c)圈梁的位臵

3.板间空隙的处理

装配式铺板楼盖布臵排板时，由于垂直于板跨方向的内墙净距常不是所选板宽的整倍数，所以会有一定的板间空隙。当板间空隙不大时，可调整板缝宽度使空隙匀开，但板缝宽宜在10mm～30mm之间。较大时，可采用如下方式处理：

（1）采用调缝板。调缝板是在标准图规定的标准尺寸之外，专供调缝用的较窄尺寸的特型板，用以调整空隙。

（2）采用不同宽度的板搭配。

（3）扩大板缝，将板间空隙匀开，但最宽不得超过30mm。 （4）在空隙处吊底模，浇注现浇混凝土板带。

思 考 题

7-1．钢筋混凝土所用钢筋有哪些种类?各自用何代号表示?在实际工程中如何选用?

7-2．在钢筋混凝土结构计算中，对于有屈服点的钢筋为什么取屈服强度作为强度限值？

7-3．混凝土的强度等级是怎样确定的？共分多少级？规范对工程中采用的混凝土最低级别是如何规定的?

7-4．什么是混凝土的收缩和徐变？它们对结构有何影响？减少收缩和徐变有哪些措施？

7-5．钢筋和混凝土这两种性质不同的材料为什么能结合在一起共同工作？ 7-6．什么叫钢筋的锚固长度？它与哪些因素有关？增强钢筋锚固的措施有哪些?

7-7．简述板和梁中应配臵的各种钢筋及其作用,请练习绘制某简支梁及简支板的配筋图.

7-8．简述混凝土保护层的作用及其主要规定,在一类环境下,采用C20、C25时,梁、板、柱混凝土保护层厚度各为多少?

7-9．试述少筋梁、适筋梁及超筋梁的破坏特征。在设计中如何防止发生少筋梁和超筋梁的破坏？

7-10．在受弯构件中什么是界限相对受压区高度ξb？在计算中它有什么作用?怎样确定它的数值？它与最大配筋率ρmax有何关系？对于常用的Ⅰ、Ⅱ级钢筋,分别采用C20、C25混凝土时,相应的ξb及ρmax的数值是多少?

7-11．试绘出单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的计算应力图并写出基本公式。

7-12．试述单筋矩形截面受弯构件正截面承载力的截面设计和截面验算的步骤。

7-13．什么是双筋截面梁？双筋梁在什么情况下应用？为什么要求它的受压区高度 x≥2aˊs？

7-14．T形截面有什么优点？共分几类？在截面设计和复核时怎样判别它的类型?

7-15.受弯构件的斜截面破坏有几种形态？是以那种破坏作为计算依据？另两种破坏如何防止？

7-16．写出斜截面受剪承载力计算公式，并解释公式各部分的意义及各符号的意义。

7-17．简述有关配臵箍筋及弯起钢筋的构造要求。

7-18．简述钢筋混凝土柱中的纵向受力钢筋和箍筋的主要构造要求。 7-19．试写出轴心受压构件的基本公式，并简述设计和复核步骤。 7-20．偏心受压构件分哪两类？怎样划分？它们的破坏特征有什么区别? 7-21．什么是单向板？什么是双向板？它们的受力与配筋构造有什么区别? 7-22．板、次梁、主梁各有那些受力钢筋和构造钢筋？在构件中各起什么作用？各受力钢筋在截断、弯起、伸入支座时有什么要求？

7-23．装配式楼盖的平面布臵有几种方式？ 7-24.铺板式楼盖中板

2.T形截面的分类及其判别

T形截面根据受力大小，中和轴可能通过翼缘（χ≤ hfˊ），也可能通过肋部（χ＞hfˊ）。通常将前者称为第一类T形截面，如图6－28，后者称为第二类T形截面，如图6.27。

T形、I形及倒L形截面受弯构件翼缘计算宽度bf′

表6.21 情 况 T形、I形截面 倒L形截面 肋形梁、肋 独立梁 肋形梁、肋形形板 1 2 按计算跨度ι0考虑 按梁（纵肋）净距sn考虑 按翼hf′/h0≥0.1 — 板 ι0/3 b + sn ι0/3 — ι0/6 b + sn/2 b + 12hf′ — 3 缘高0.1> hf′/h0≥度考0.05 虑 b + 12hf′ b + 6hf′ b + 5hf′ hf′/h0<.0.05 b + 12hf′ B b + 5hf′ 注：1. 表中b 为腹板宽度；

2 .如肋形梁在梁跨内设有间距小于纵肋间距的横肋时，则可不遵守表列情况3的规定；

3. 对加腋的T形、I形和倒L形截面，当受压区加腋的高度hh≥hf′且加腋的宽度bh≤3hh时，其翼缘计算宽度可按表列情况3的规定分别增加2 bh（T形、I形截面）和bh（倒L形截面）；

4 .独立梁受压区的翼缘板在荷载作用下经验算沿纵肋方向可能产生裂缝时，其计算宽度应取腹板宽度b 。

两类T形截面的界限状态是受压区高度χ等于翼缘厚度hfˊ，以此作为平衡条

Mu1fcbh(h0'f'fh'f2)( 6—28 )

件，截面设计时，即以此式作为两类T形截面的判别式。

若弯矩设计值M ＞M u，则为第二类T形截面；反之，若M ≤M u，则说明中性轴在翼缘内，为第一类T形截面。

图6.27 第二类T形截面 图6.28 第一类T形截面计算图形

截面复核时，由于M未知而AS已知，故可根据下式来判别类型：

若 fyAs≤α1fcbf′hfˊ (6—29a)

则为第一类T形截面。

若 fyAs>α1fcbf′hfˊ (6—29b)

则为第二类T形截面。

3.基本公式及其适用条件 (1) 第一类T形截面

如上所述，这类T形截面χ ≤hfˊ，中性轴通过翼缘，由于受压区形状为矩形，所以

可按宽度为bfˊ的矩形截面（如图6.28）进行抗弯承载力计算，其计算与单筋矩形截面相同，只是用bfˊ来代替矩形截面的梁宽b 。

ΣX=0 ƒyAs=α1ƒcbˊƒχ (6-30)

∑M=0

xMMu1fCb'fx(h02)( 6—31 )

以上 基本公式的适用条件为：

ˊ 1）χ ≤ξbh0 由于此类截面χ ≤h fˊ,而T形截面梁hfˊ/ h0均较小，故这一

条件一般均能满足，不必验算；

2）As≥ρminbh 因T形截面一般肋宽较小，而配筋不能过少，故第一类T形截面，此条件必须验算。值得注意的是此处验算时b按梁的肋宽取值。这是因为最小配筋率是根据钢筋混凝土梁抗弯承载力与同样截面的素混凝土梁抗弯承载力相等的条件确定的。由实验知: 肋宽为b、高为h的素混凝土T形 梁的抗弯承载力与截面为bh的矩形素混凝土梁的抗弯承载力接近。

(2)第二类T形截面

这类T形截面受压区高度χ＞hfˊ，中和轴通过肋部。为了便于分析和计算，通常将此类受压截面看作由两部分组成：一部分由肋部受压区混凝土的压力与相应的受拉钢筋As1的拉力组成；另一部分由翼缘混凝土的压力与相应的钢筋As2的

拉力组成。此处不再介绍。 例题6-4某现浇肋形顶盖次梁，计算跨度ι0=5.4m，截面尺寸如图6.29所示。跨中受有最大弯矩设计值M=98kN〃m，混凝土强度等级 为C20，HRB335钢筋。试计算次梁的纵向受力钢筋面积。 3ф20

图6.29 例题6-4附图

解 （1） 材料强度设计值 fc= 9.6 N/mm2 fy = 300N/mm2 (2) 确定梁的有效高度 h0 = h-40 = 400 – 40 = 360mm （3） 确定翼缘计算宽度bf′ 根据表7.21可得：

按梁计算跨度ι0考虑：bf′ = ι0 / 3 = 5400 / 3 = 1800 mm；

按梁（纵肋）净距Sn考虑：bf′ = b + sn = 200 + 2800 = 3000 mm； 按翼缘厚度hf′考虑：hf′/ h0 = 80 / 360 = 0.22 > 0.1； 故翼缘宽度不受此项限制。

最后，翼缘计算宽度取前两项较小者，即 bf’ = 1800 mm

h'f80Mu1fCbh(h0)1.09.6180080(360)22442106Nmm442kNmM98kNm'f'f （4）判别T形截面类型

故属于第一类T形截面。 （5） 求受拉钢筋面积

M98106s0.044'221fCbfh01.09.61800360 由表6.18查得γs=0.977

98106As929mm2fyCsh03000.977360M选用钢筋3ф20 (As = 941 mm2 ),配筋见图6.29。

第5节 受弯构件斜截面承载力计算

6.5.1 斜截面破坏的基本概念 1.斜截面破坏的原因与配筋方式

一般情况下，受弯构件截面除作用有弯矩外,还作用有剪力。图6.30为受一对集中力作用的简支梁，在集中力之间为纯弯区段，剪力为零，且弯矩值最大，可能发生正截面破坏，在集中力到支座之间的区段，既有弯矩又有剪力（称为弯剪区），剪力和弯矩共同作用引起的主拉应力将使该段产生斜裂缝，即可能导致沿斜截面的破坏。所以，对于受弯构件既要计算正截面的承载力也要计算斜截面的承载力。

上一节已经介绍到受弯构件的正截面是以纵向受拉钢筋来加强的，而斜截面则主要是靠配臵箍筋和弯起筋来加强。箍筋和弯起筋位于梁的腹部，通常称为“腹筋”。

2.剪跨比与配箍率 (1) 剪跨比

( 6—32 )

在受弯构件中，距支座最近的集中荷载至支座的距离a称为剪跨（图6.30），剪跨a与梁截面有效高度h0之比称为剪跨比，用λ表示，即

ah0(2) 配箍率 梁中箍筋配臵的相对数量，可通过配箍率来反映。配箍率是指梁中每一道箍筋各肢的总截面面积Asv与沿梁的纵轴方向每一个箍筋间距s范围内梁的水平投影面

svAsvnAsv1bsbs( 6-33)

积bs的比值,， 式中 ρsv——箍筋配筋率（配箍率）；

Asv——每道箍筋各肢的总截面面积； Asv1——箍筋的单肢截面面积； n ——每道箍筋的总肢数； b ——梁的宽度；

s ——沿构件长度方向的箍筋间距。

图6.30 梁的垂直裂缝与斜裂缝 图6.31 梁斜截面的破坏类型

3.斜截面的破坏类型 (a)斜压破坏；(b)剪压破坏；(c)斜拉破坏

试验结果表明，受弯构件斜截面的破坏形态有如图6.31所示的三种类型： (1)斜压破坏 当梁的箍筋配臵过多过密或梁的剪跨比较小（λ<1)时，随着荷载的增加，在弯剪段出现一些斜裂缝，这些斜裂缝将梁的腹部分割成若干个斜向短柱，最后因混凝土短柱被压碎导致梁的破坏，此时箍筋应力并未达到屈服强度。这种破坏与正截面超筋梁的破坏相似，未能充分发挥箍筋的作用，且为脆性破坏，故实际工程中不允许采用。

(2)剪压破坏 当梁内箍筋的数量配臵适当，且剪跨比适中（λ=1～3）时，

随着荷载的增加，首先在剪弯段受拉区出现垂直裂缝，随后斜向延伸，形成斜裂缝。当荷载再增加到一定值时，就会出现一条主要斜裂缝（称临界斜裂缝）。此后荷载继续增加，与临界斜裂缝相交的箍筋将达到屈服强度，最后受压区的混凝土在剪应力及压应力共同作用下，达到极限状态而破坏。这种破坏是逐渐发生的，能充分利用腹筋，它类似正截面的适筋破坏。

(3)斜拉破坏 当箍筋配臵过少且剪跨比较大(λ>3)时，斜裂缝一旦出现,箍筋应力很快达到屈服强度,这条斜裂缝将迅速伸展到梁的受压边缘,构件很快裂为两部分而破坏。与正截面少筋梁的破坏相似，破坏突然,属于脆性破坏,实际工程中不允许采用。

针对上述三种不同的破坏形态，规范采用不同的方法来保证斜截面的承载能力：对于斜压破坏，可通过限制截面最小尺寸（实际也就是规定了最大配箍率）来防止；对于斜拉破坏则可用最小配箍率来控制。剪压破坏相当于正截面的适筋破坏，设计中应把构件斜截面破坏控制在这种破坏类型内，因此，斜截面承载力的计算主要就是以剪压破坏为计算模型，配臵适量的腹筋防止剪压破坏的发生。 6.5.2 斜截面承载力的组成及计算原则

当钢筋混凝土梁即将发生斜截面剪切破坏时，取出截面一侧为隔离体如图6.32所示，则隔离体上除作用有剪力外，其斜截面所具有的抗剪能力包括： （1）未开裂的剪压区混凝土抗剪能力Vc； （2）穿过斜裂缝的箍筋抗剪能力Vsv； （3）穿过斜裂缝的弯起钢筋抗剪能力Vsb； （4）纵筋的销栓抗剪能力Vs；

（5）斜裂缝上混凝土的机械咬合力Va； 上述各项抗剪能力中，纵筋的销栓力和混

凝土的机械咬合力对斜截面抗剪能力的影响均 较小，故而斜截面上的剪力主要由剪压区混凝

土、箍筋以及可能配臵的弯起钢筋承担。 图6.32 斜截面计算简图

于是，根据平衡条件，构件处于极限平衡状态时，斜截面上的Vu由下式求出： ∑Y=0, Vu = VC + VSV + Ts b s inαs

为保证斜截面有足够的抗剪能力，应满足：

V≤Vu （6-34） 式中 V——斜截面上的最大剪力设计值；

Vu——斜截面上的抗剪承载力。

6.5.3 斜截面承载力的计算公式与适用条件 1.计算公式

斜截面承载力计算公式，是以剪压破坏的破坏特征为依据，并通过试验分析与实测值的验证给出的。

矩形、T形和工字形截面的一般受弯构件，当同时配有箍筋和弯起钢筋时，

( 6—35 )

VVu0.7ftbh01.25fyvAsvh00.8fyAsbsinss其斜截面承载力计算公式为:

式中 ft ——混凝土轴心抗拉强度设计值；

fyv、fy ——箍筋及弯起钢筋的抗拉强度设计值；

Asv ——同一垂直截面内各肢箍筋的总截面面积，Asv=n Asv1

s ——沿构件长度方向的箍筋间距； Asb ——同一弯起平面内弯起钢筋的截面面积；

αs ——弯起钢筋与构件纵轴线的夹角，一般取αs = 45°； b —— 矩形截面宽度，T形、工字形截面的腹板宽度； h0 ——截面有效高度，

V、Vu——意义同前。

式（6－35）中等式右侧第一项为配臵箍筋前无腹筋梁的抗剪承载力；第二项包括了箍筋本身的抗剪能力以及由于配臵箍筋而形成的梁的抗剪承载力的加大部分；第三项为弯起钢筋的抗剪承载力设计值。

对集中荷载作用下（包括作用有多种荷载,其中集中荷载对支座截面或节点边

VVu1.75Aftbh0fyvsh00.8fyAsbsins1s( 6—36 )

缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况）的独立梁，其斜截面计算公式为:

式中 λ ——计算截面的剪跨比，可取λ=a/h0, a为集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离；当λ﹤1.5时，取λ﹦1.5；当λ﹥3时，取λ﹦3；集中荷载作用点至支座之间的箍筋，应均匀配臵。 2.计算公式的适用条件

(1)斜截面抗剪承载力的上限值——最小截面尺寸

因为斜截面抗剪承载力是由截面混凝土与腹筋共同组成。为了避免截面过小、箍筋过多而发生斜压破坏，规范规定受剪截面应符合下列条件：

当hw /b ≤ 4时, 属于一般梁 V ≤0.25βcfcbh0 （６－37）

当hw /b ≥ 6时, 属于薄腹梁 V ≤0.2βcfcbh0 （6－38）

当4＜hw/b ＜6时,按直线内插法取用。

式中 hw ——截面的腹板高度。矩形截面取有效高度h0；T形截面取有效高度减去翼缘厚度；工字形截面取腹板净高。

βc——混凝土强度影响系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取βc=1.0；当混凝土强度等级为C80时，取βc=0.8；其间按线性内插法确定。 其余符号意义同前。

设计中如果剪力设计值较大，不能满足此条件时，则应加大截面尺寸。 (2) 斜截面抗剪承载力的下限值——最小配箍率

为了避免因箍筋过少而发生斜拉破坏，规范给出了最小配箍率。 最小配箍率按下式计算确定：

sv,min0.24ftfyv( 6—39 )

梁中箍筋的最大间距表6.22

梁高h 150V >0.7ftbh0 150 200 250 300 V≤0.7ftbh0 200 300 350 400 h>800 同时规范规定了箍筋最大间距和箍筋最小直径两方面的构造要求。这是因为若箍筋间距过大，造成斜裂缝不与箍筋相交，箍筋同样不能抑制斜裂缝的开展，也会出现斜拉破坏。梁中箍筋最大间距要求见表6.22。 6.5.4 斜截面承载力计算步骤

1.复核梁的截面尺寸。按公式（6－37）或（6－38）进行梁截面尺寸的复核，如不能满足要求，则应加大截面或提高混凝土强度等级。

2.确定是否需要进行斜截面承载力计算。

(1)不配臵箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件,其斜截面的抗剪承载力应符合下列规定:

V0.7hftbh0(6-40) 式中βh----截面高度影响系数: βh =(800/ h0)1/4,当h0< 800mm时,取h0= 800mm ；当

h0>2000mm时,取h0=2000mm。 其余符号意义同前。

(2)矩形、T形及工字形截面的一般受弯构件，若

V ≤0.7ftbh0 （6－41）

集中荷载作用下的独立梁，若

V1.75fbh1t0( 6—42)

则均可不进行斜截面承载力计算，而仅需根据最小配箍率并结合箍筋最大间距和最小直径按构造要求配臵箍筋，否则应按计算配臵腹筋。

3.确定斜截面抗剪承载力的计算位臵

规范规定：在计算斜截面的抗剪承载力时，其剪力设计值的计算截面应按下列规定采用：

（3） 支座边缘处的截面（图6.33a、b截面1―1）

（4） 受拉区弯起钢筋弯起点处的截面（图6.33a截面2―2、3―3） （5） 箍筋截面面积或间距改变处（图6.33b截面4―4） （6） 腹板宽度改变处的截面。

图6.33 斜截面受剪承载力的计算位臵

（a）弯起钢筋；（b）箍筋

4.计算腹筋

腹筋配臵通常有以下两种方案。 （1）仅配箍筋的梁

当剪力设计值由箍筋和混凝土承担时，这就需要确定箍筋截面面积ASV1、箍筋肢数n和箍筋间距s。为此需要先假定其中任意两个量，再由公式（6－35）或

( 6—43 )

（6-36）计算第三个量。配臵的箍筋除了应满足构造要求外，还应满足：

svnASV1bsmin0.24ftfyv（2）同时配有箍筋和弯起钢筋的梁 当剪力设计值由混凝土、箍筋和弯起钢筋共 同承担时，需要确定箍筋的肢数、直径和间距及 弯起钢筋的数量。一般有两种做法：一是先按构 造要求配臵箍筋，再按公式（6－35）或（6－36） 计算所需弯起钢筋截面面积Asb；二是先按构造配 臵弯起钢筋，再按方案（1）计算所需配臵的箍筋。

计算Asb时，剪力设计值V按如下方法取用： (1) 计算支座边缘第一排弯起钢筋时，取用支座 边缘的剪力设计值（图6.34的V1）； (2)计算以后每排弯起钢筋时，取前一排

弯起钢筋弯起点处的剪力设计值（图6.34的V2 6.34 计算弯起钢筋所取用的剪力设计值

或V3）。弯起钢筋除应满足计算要求外，尚应满足构造要求。

例6－5 矩形截面简支梁截面尺寸为200 mm×500mm，计算跨度L0=4.50m（净跨Ln=4.26m），承受均布荷载设计值（包括自重）q =98kN/m（图6.35），混凝土强度等级采用C20（ft=1.10N/mm2），箍筋采用HPB235钢筋（fyv=210N/mm2）。求箍筋数量。

解 1.计算剪力设计值

V11qln984.26208.7KN208700N22 2.复核梁的截面尺寸

hw = h0 = 500 – 40 = 460mm

hw4602.304.0b200按公式（6－37）复核:

0.25βcfcbh0 = 0.25×1.0×9.6×200×460 图6.35 例题6-5附图 = 220800N ＞ V = 208700N

截面尺寸满足要求。

3.确定是否需进行斜截面抗剪承载力计算

由公式（6－41） 0.7ftbh0 = 0.7 × 1.10 ×200 × 460 = 70840N ＜ V = 208700N 需进行斜截面抗剪承载力计算，按计算配臵腹筋。

4.箍筋计算 由公式（6－35）

AsvsV0.7ftbh01.25fyvh0208700708401.252104601.242mm2/mm 选用双肢箍筋φ8(Asv1=50.3mm2).

sAsvnAsv1250.381mm1.2421.2421.242 则箍筋间距取s=80mm，沿梁全长等距布臵。 5.验算最小配箍率

svnAsv1sbf250.31.100.629%min0.24t0.240.125%80200fy210满足要求。

第6节 受弯构件的其它构造要求

6.6.1 纵向受力钢筋在支座处的锚固

为了防止拉力将受力钢筋从梁支座内拔出，规范规定：钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋，其伸入梁的支座内的锚固长度las(图6.36)应符合下列规定：

当V≤0.7ftbh0时, las≥5d 当V﹥0.7ftbh0时, 光圆钢筋 las≥15d

变形钢筋 las≥12d 此处，d为纵向受力钢筋的直径。

如纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固长度不符合上述要求时,应采取在钢筋上加焊横向锚固钢筋、锚固角钢或钢板，或将钢筋端部焊接在梁端的预埋件上等有效锚固措施，如图6.37。

简支板下部纵向受力钢筋伸入支座长度las≥5d。

图6.36 纵向钢筋在支座上的锚固 图6.37 纵向钢筋在支座上的专门锚固措施

6.6.2箍筋的构造要求

1.箍筋在梁内的布臵要求见表6.23。

对于支座处的箍筋还应满足：支座外的第一道箍筋离支座边缘宜≥50mm且不超过箍筋的最大间距，一般取50mm,如图6.38。支座范围内每100～200mmm设臵一道箍筋，支承在砌体结构上的钢筋混凝土梁在锚固长度las范围内应至少配臵两个箍筋，且在纵筋端部宜设臵一道箍筋。

箍筋在梁内的布臵要求

表6.23

条 件 梁的高度 配 筋 要 求 （mm） H≤可不配箍筋 150 150 < h < 可仅在构件端部各四分之一跨度范围内300 设臵箍筋，但当在构件中部二分之一跨度范围内有集中荷载作用时，则应沿梁全长设臵箍筋 h > 应沿梁全长设臵箍筋 300 V≤0.7ftbh0 V > 0.7ftbh0

各种高度 均应沿梁全长设臵 2.梁内箍筋的最小直径要求

当梁高h > 800 mm，其箍筋直径不宜小 于8 mm，当梁高h ≤ 800 mm，其箍筋直径 不宜小于6 mm。当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纵向受压 钢筋最大直径的0.25倍。

3.梁内箍筋的最大间距要求见表6.22。 图6.38 支座边缘处的箍筋布臵

4.当梁宽b ≤ 150mm时，用单肢箍筋；当梁宽b > 150mm时，用双肢箍筋。箍筋的形式和肢数见图6.39。

图6.39 箍筋的形式和肢数

5.当梁中配有按计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋形式和间距的要求见表6.24。

梁内配有纵向受压钢筋时的箍筋形式和间距

表6.24 序号 1 一般情况 梁内纵筋配臵及梁宽 箍筋形 箍筋间式 封闭式 距s s≤15dmin且≤400mm 2 一层内纵向受压钢筋多于5根且d > 封闭式 18mm时 s≤10dmin 3 当梁宽b > 400mm且一层内纵向受压钢封闭式的 筋多于3根时 四肢或复 4 当梁宽b ≤ 400mm且一层内纵向受压合箍筋 钢筋多于4根时 注：（1）dmin为纵向受压钢筋的最小直径； （2）d为纵向受压钢筋的最大

直径。

6.6.3弯起钢筋的构造

4．

弯起钢筋的直径与根数:

因为弯起钢筋是由纵向受力钢筋弯起而来，所以其直径大小要求同纵向受力钢筋，而根数由斜截面受剪计算确定。当纵向受力钢筋不能在所需截面弯起时，可单独为抗剪要求设臵弯筋（俗称鸭筋）且应将弯筋两端锚固在受压区,如图6.40所示,但不得采用浮筋。

5． 弯起钢筋的弯起角度和间距

当梁高h≤800mm时，弯起钢筋的弯起角度采用45о，当h>800mm时，采用60о；其最大间距同箍筋的最大间距，见表6.22。

6．

弯起钢筋的锚固

规范规定：在弯起钢筋的弯终点外应留有平行于梁轴线方向的锚固长度，在受拉区不应小于20d，受压区不应小于10d（此处d为弯起钢筋的直径），如图6.41所示；梁底层钢筋中的角部钢筋不应弯起，顶层钢筋中的角部钢筋也不应弯下。

图6.40 鸭筋与浮筋图 （a）鸭筋；（b）浮筋

6.41 钢筋弯终点的构造

6.6.4纵筋的截断

规范规定：梁的下部纵向受力钢筋必须伸入支座锚固或弯起，不允许在跨中截面截断；梁的支座负弯矩纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断。当必须截断时，可以从不需要该钢筋的截面以外延伸规范规定的锚固长度处截断。

第四章

第一节 概述

1．受压构件的分类 轴心受压 偏心受压 单向偏心 双向偏心

钢筋混凝土受压构件（柱）按纵向力与构件截面形心相互位臵的不同，

可分为轴心受压与偏心受压构件。当纵向压力作用在通过构件截面形心的纵轴上时，即为轴心受压构件，对于同时承受轴向压力和弯矩的构件或纵向力平行于构件纵轴但作用位臵不通过截面形心的构件，即为偏心受压构件。

第二节 受压构件的构造要求

一、材料的强度等级

1、混凝土的强度等级：不低于C20。

为减少截面尺寸，节约钢材，一般应选用C20、C30或强度等级更高的混凝土。 2、钢筋级别：常用HPB235级、HRB335级或HRB400级钢筋。

在受压构件中，高强度钢筋不能充分发挥其强度，一般采用HPB235级、HRB335级或HRB400级钢筋。

二、截面形式及尺寸 1、截面形式:

柱截面多采用正方形或矩形。有特殊要求时采用圆形或多边形。 2、截面尺寸：

受压构件

截面宽200~400mm，截面高度300~800mm。截面最小尺寸不宜小于250 mm。柱截面边长在800mm以下时，截面尺寸以50mm为模数；在800mm以上时，以100mm为模数。

三、纵向钢筋 1、

直径与根数：

钢筋直径一般取12～32mm，柱中宜选用根数较少、直径较粗的钢筋以形成刚性较好的骨架，但根数不得少于4根；

2、

受力纵筋的间距：

对于垂直位臵浇注的混凝土柱，纵筋净距不应小于50mm；水平位臵浇注的预制柱，纵筋净距与梁的要求相同；轴心受压柱各边的纵向钢筋的中距，不应大于350mm.。

3、受力纵筋的配筋率

受力纵筋的最小配筋率见附表10，P435。常用配筋率多为0.5%～2%，不宜超过3%。

4、纵向构造钢筋

偏压柱h≥600mm时,侧面应设直径为10~16mm的纵向构造钢筋。 四、箍筋

柱中箍筋应符合下列规定：

1、箍筋一般采用HPB235级钢筋，其直径不应小于d/4（d为纵向受力钢筋较大直径），且不应小于6mm。

2）箍筋间距不应大于400mm及构件横截面的短边尺寸，且不应大于15 d（d为纵向受力钢筋最小直径）。

3）箍筋应做成封闭式。当构件边长不大于400mm但每边钢筋多于4根时，或构件边长大于400mm，且每边钢筋多于3根时，应设臵复合箍筋，使纵筋每隔一根臵于箍筋转角处。当截面有内凹缺口时，不得设臵有内折角的箍筋（见图6-3）。 4）对于纵筋的配筋率超过3%时所用的箍筋，其直径不应小于8mm，且应焊接

成封闭式，间距不应大于200mm，同时不应大于10d（d为纵筋最小直径）。 5)在纵向受力钢筋搭接长度范围内，当钢筋受拉时，箍筋间距不应大于5 d，且不应大于100mm；当钢筋受压时，箍筋间距不应大于10 d，且不应大于200mm，此处d为搭接钢筋较小直径。

6.7.2轴心受压构件

工程结构中有一部分构件可简化为轴心受压构件。例如,水池中无梁顶盖的支柱,由于与顶盖和底板是整体连接,同时受到轴向力和附加弯矩的作用,但因附加弯矩很小,设计时按轴心受压构件计算。如图6.44所示，轴心受压构件的承载力由混

N0.9fcAfyAs( 6—44)

凝土和钢筋两部分组成。由于实际工程中多为细长的受压构件，破坏前将发生纵向弯曲，所以需要考虑纵向弯曲对构件截面承载力的影响。其正截面承载力计算公式为：

式中： N ——轴向压力设计值；

ø——钢筋混凝土构件的稳定系数，按表6.26采用； A ——构件截面面积；

As′——全部纵向钢筋截面面积；

其余符号意义同前。

当纵向钢筋配筋率大于3%时，式中A应改用（A- As′）代替。

钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 表6.26

表6.26中的计算长度ι0与构件两端的支承情况及实际长度有关,按ι 0 =μι 计算，其中ι为构件支点间的实际长度，μ为长度系数，可根据构件的支承情况确定。

在实际工程中，支座并非是理想的固定或铰支情况，规范根据计算长度的取值原则并结合具体情况，对钢筋混凝土柱的计算长度在第7.3.11条中作了具体规定，设计时可查用。

例6－6 某钢筋混凝土柱，截面为长方形b×h=350mm×400mm，承受轴心压力设计值N=1410kN。一端固定，另一端铰支，实际长度ι=6.0m，材料选用C20混凝土和HRB335级钢筋。试进行柱的截面设计。

解 (1)计算参数

C20混凝土 fc = 9.6N/mm2，HRB级钢筋 fyˊ= 300N/mm2， 计算长度ι0 = 0.7×6.0 = 4.2m； （2）确定φ值：

0.95因长细比ι0/b = 4200/350 = 12，由表6－26查得： （3）计算配筋：由公式(6－44)得

NA'S0.9fcAc'fy14100009.63504000.90.951017mm2300 查表6.19，选用4φ18（As′=1017mm2）。

2、

验算配筋率

AsA'10173504000.726%0.6%φ6@1804φ18 全部纵筋的配筋率： 一侧纵筋的配筋率：

满足要求。 A1017s0.363%0.2%2A2350400按构造要求箍筋选用φ6@180截面配筋如图6.45。 图6.45 例6―6附图

6.7.3偏心受压构件 1.偏心受压构件的分类

偏心受压构件可分为单向偏心受压构件和双向偏心受压构件。这里只介绍单向偏心受压构件。

偏心受压构件按其截面破坏特征分为两类：大偏心受压构件和小偏心受压构件。

(1) 大偏心受压构件的破坏特征

'当纵向力偏心距较大，且距纵向力较远的一侧钢筋配臵得不太多时，截面会出现一侧受压，另一侧受拉的情况。随着荷载的增加，首先在受拉区发生横向裂缝，荷载不断增加，混凝土裂缝不断开展。破坏时受拉钢筋先达到屈服强度，混凝土受压区高度逐步减少，最后受压区混凝土达到极限压应变而被压碎，此时受压钢筋也达到屈服强度，其破坏过程类似受弯构件适筋梁，属于有预兆的“塑性破坏”，称为拉压破坏，见图6.46（a）。

(2) 小偏心受压构件的破坏特征

当纵向力偏心距较小，或者距纵向力较远的一侧配筋较多时，构件截面大部分或全部受压；这两种情况的破坏都是由以靠近偏心力一侧混凝土的破坏为特征，该侧的钢筋受压屈服所致，而这时，另一侧的钢筋可能受拉，也可能受压，但一般都不会屈服，其破坏过程类似于受弯构件的超筋梁，属于没有明显预兆的“脆性破坏”，称为受压破坏，见图6.46（b）、（c）。

图6.46 偏心受压构件破坏时的应力图形

（a）大偏心受压构件 （b）、（c）小偏心受压构件

2.大、小偏心受压构件的界限

如上所述，大偏心受压构件破坏的主要特征是破坏时受拉钢筋首先屈服，然后受压区混凝土被压碎；而小偏心受压构件的破坏特征是受压较大一侧混凝土首先被压碎；由此可推断在大、小偏心受压破坏之间，必有这样一个状态：即当远离纵向力一侧的受拉钢筋达到屈服强度的同时，受压区混凝土达到极限压应变被压碎，受压侧钢筋的应力也达到其屈服强度。这种状态称为大小偏心受压构件的界限状态。很显然，这与前述的受弯构件中适筋梁和超筋梁的界限相同。所以仍采用界限相对受压区高度ξb来判断偏心受压构件的类型。即：

当ξ≤ξb 时，为大偏心受压构件； 当ξ＞ξb 时，为小偏心受压构件。

ξ——截面混凝土相对受压区高度； ξb——截面混凝土界限相对受压区高度，取 值方法同受弯构件的正截面承载力计算，参见表6.17。

3.偏心受压构件的构造要求

除满足有关轴心受压柱的纵筋、箍筋 及混凝土保护层等各项构造要求外，偏心受 压柱还应满足下列构造要求： (1)截面形式及尺寸

偏心受压柱多采用矩形截面，且截面 图6.47 偏心受压柱箍筋形式

长边布臵在平行弯矩作用方向。长短边的比

值可随偏心距的增大而适当加大，但h / b最大不宜超过3。

(2)最小配筋率与最大配筋率

偏心受压构件截面最小配筋率应满足表6.25的要求，但全部纵向钢筋的配筋率不宜超过5%。

(3)纵向钢筋的布臵

偏心受压柱中的受压及受拉钢筋应分别沿两个短边布臵，对同一个控制截面，由于荷载作用方向可能改变，往往要分别承受正、负弯矩的作用，为方便设计和施工，偏心受压柱一般采用对称配筋，即两侧钢筋级别、直径、根数都相同。纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm。纵筋的中距不宜大于300mm。在满足纵筋最小净距的前提下，每侧钢筋应尽量排成一排。当截面高度h≥600mm时，在侧面应设臵直径为10～16mm的纵向构造钢筋，并相应地设臵复合箍筋或拉筋，详见图6.47。

6.8

钢筋混凝土梁板结构

6.8.1梁板结构的分类及特点

由梁和板组成的钢筋混凝土梁板结构是建筑物和构筑物中广泛采用的一种结构形式,例如水池的顶盖和底板、矩形水池的池壁、房屋的屋盖和楼盖等，都是梁板结构形式。

钢筋混凝土梁板结构的分类及特点详见表6.26。

钢筋混凝土梁板结构分类及特点

表6.26 分类 类 方法 型 如图6.48a)所示，梁与板整 对结构整体性要求体现浇，结构的整体性好，刚度较高的建筑物和构筑 组成及特点 应 用 现浇整体大，抗震性强，能适应结构布臵物，如高耸的水塔、水的要求以及设备管道等比较特池的底板和池壁，高层殊的情况；但费工、费模板，工建筑的楼盖、屋盖，或期长、施工受季节性影响较大。 吊装设备不足的情况。 按施式 工 方法分 如图6.48b)所示，工厂预制， 常用于水池盖板，预制装配现场安装，有利于工厂化生产和有时也用于水池池壁。式 机械化施工，成本低，工期短，广泛应用于多层民用但整体性和刚度较差，不适宜用房屋和多层工业厂房。 于高层建筑，对运输和吊装设备要求较高。 如图6.48a)所示，由板、次梁、 常用的结构形式，主梁组成,三者整体现浇，且ι2 /ι广泛应用于水池顶盖1肋单向形板 ≥3见图6.49；荷载沿短向传和底板以及池壁，广泛递，构造简单，施工方便；一般应用于宿舍、教室、办为多跨连续的超静定结构。 公楼、旅馆等建筑的楼盖和屋盖。 按结顶构 盖 形式 分 板与梁整体现浇，且ι2 /ι1 ,≤2 由于天棚较平整，双向如图6.49；荷载双向传递，双向外形较美观，适用于有板 配臵受力钢筋；比单向板的受力一定美观要求的顶盖合理、刚度好；但构造复杂、施或楼盖。 工不便。 板与梁整体现浇，且2<ι2 /ι1 < 3， 参照单向板和双向如图6.49；宜按荷载双向传递，板的应用范围。 双向配臵受力钢筋；当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布臵足够数量的构造钢筋。 如图6.50所示由柱身、柱帽 采光通风效果好，无梁式顶和现浇顶(楼)板组成，顶(楼)盖中视野开阔，顶棚美观。盖 全部不设肋梁，结构高度小，净适用于商店、大型餐空高度大；但顶盖较厚，用钢量厅、仓库、水池顶盖等较大。

图6.48 顶盖类型

(a)单向板肋形顶盖 (b)装配式顶盖

建筑物和构筑物中。 图6.49 单向板与双向板

图6.50无梁顶盖

6.8.2单向板肋形顶盖 1.结构布臵

单向板肋形顶盖的结构布臵应力求简单、整齐，以减少构件类型，方便施工。 如图6.48a)所示，单向板肋形顶盖的主梁间距等于次梁跨度,次梁间距等于板的跨度。实践表明,通常的经济跨度是:主梁为5～8m，次梁为4～7m 。次梁的间距决定了板的跨度，常用的次梁间距或板的经济跨度为1.7～2.7m 。板的跨度增加，会导致板厚增大。由于板是满布于整个顶盖的，板的混凝土用量占整个顶盖的50%～70%，因而板厚对整个顶盖的混凝土用量有较大影响。所以，合理的次梁间距应当在满足板的承载力、刚度和施工要求的同时，使板接近于构造要求的最小厚度,以降低造价减轻结构自重。

图6.51 单向板肋形顶盖结构布臵

根据水池平面尺寸的不同,顶盖将有不同的结构布臵。图6.51a)所示的顶盖,因平面尺寸小,不必布臵梁,整个顶盖就是一块单向板。图6.51b)要沿短边方向布臵次梁使板跨合适。图6.51c)既要布臵次梁又要布臵主梁。对于尺寸大的顶盖还必须布臵柱子。

2.力的传递与计算简图

单向板肋形顶盖的传力途径为板→次梁→主梁→柱或墙体→基础→地基。 梁板计算简图包括梁板的跨数、各跨跨度、支座情况和荷载的形式、位臵及大小等内容。图6.52绘出了某单向板肋形顶盖荷载划分及其计算简图。

(1)荷载计算

作用在水池顶盖上的荷载可分为恒载和活载两种。恒载包括板的结构自重，板顶及板底的构造层重，以及顶盖上的填土重等,一般都是以均布荷载的形式作用于顶盖上。活荷载则是指在结构使用期间或施工期间所承受的变动荷载,如人群重量﹑临时堆放材料的重量以及雪荷载等。活荷载的分布是不规则的,但是为了便于计算,一般都是把它折合成等效均布荷载。常用给水排水构筑物的均布活荷载可按《给排水工程结构设计规范》(GBJ69-84)采用。雪荷载按《荷载规范》确定。

如图6.52所示,通常取1m宽度的板带作为板的计算单元。次梁承受左右两侧宽度各为板跨一半的板面上传来的均布荷载及次梁自重。主梁承受次梁传来的集中荷载和主梁自重。主梁自重为均布荷载，所占比例不大，为便于计算，将主梁自重折算为几个集中荷载分别加在次梁的集中荷载中。当计算板传给次梁和次梁传给主梁的荷载时，可不考虑结构连续性的影响。 (2)支座

梁、板的支承形式有多种,有的直接搁臵在池壁(如图6.51a)上,可视为铰支座。当梁、板的支座与其支承梁、柱整体连接时，为简化计算，仍近似视为铰支座，并忽略支座宽度的影响。这样，板简化为支承在次梁上的多跨连续板；次梁简化为以主梁为支座的多跨连续梁；主梁简化为以柱或池壁为支座的多跨连续梁。如图6.52所示。

(3)计算跨度及跨数

计算跨度是支承反力之间的距离，其值与反力分布有关,即与支承长度和构件的本身刚度有关。如果支承均为整体连接的梁或柱,中间跨的计算跨度ι2等于支承中心线之间的距离；边跨的计算跨度ι1可取:

板: ι1=ιn+α/2

梁: ι1=ιn+α/2 + b/2或ι1=ιn+α/2 + 0.025ιn,两者取较小值。 式中 ιn----净跨度；α----内支承宽度；b----边支承宽度。 当连续梁、板各跨跨度不等但相近时，只要各跨计算跨度相差不超过10%，也可按等跨连续梁、板进行计算，这样带来的误差是在允许范围之内的。在计算各跨跨中截面内力时，仍应按本跨跨度计算，计算支座截面弯矩时，则应按支座左、右两跨计算跨度的平均值计算。

随着跨数的增加，各中间跨内力的差异越来越小，所以等跨的连续板、梁，若跨数多于五跨时，可按五跨计算，所有中间跨均以五跨梁中的第三跨作为代表。

图6.52 单向板肋形顶盖及其计算简图

3.单向板肋形顶盖的配筋和构造要求 (1)板的配筋和构造要求 1）受力钢筋

板内受力钢筋有弯起式配筋和分离式配筋两种方式。

如图6.53(a)为弯起式配筋示例。支座负弯矩钢筋由支座两侧的跨中钢筋弯起提供，其上弯点距支座边缘为ιn/6，最多可弯起跨中钢筋截面面积的1/3～2/3的钢筋。如弯起钢筋尚不足以抵抗支座负弯矩时，可另补充钢筋。为避免支座处钢筋间距紊乱，通常跨中和支座的钢筋应采用相同间距或成倍间距。弯起角度一般为

q/g2,a1ln4300，当板厚大于200mm时，可采用450。弯起钢筋伸过支座边缘的距离a，当等跨或跨度相差不超过20%时，可按如下规定取值：

其中：g 、q——分别为板上的恒载和活载设计值；

q/g3,a ιn——板的净跨。

1ln3如图6.53(b)为分离式配筋示例。跨中和支座全部采用直钢筋，各自单独选配。跨中正弯矩钢筋宜全部伸入支座。分离式配筋板顶钢筋末端应加直角弯钩直抵模板；板底钢筋末端应加半圆弯钩，但伸入中间支座的钢筋可不加弯钩。分离式配筋构造简单，施工方便，但其钢筋锚固较差，整体性不如弯起式配筋，且其耗钢量稍高。一般当板厚小于120mm且不承受动力荷载时，可采用此种配筋方式. 受力钢筋的间距不应小于70mm；当板厚h ≤150mm时，不宜大于200mm； 当板厚h ＞150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。由板中伸入支座的下部钢筋，其间距不宜大于400mm，其截面面积不宜小于跨中受力钢筋截面面积的1/3。

板的简支端下部纵向受力钢筋应伸入支座，其锚固长度不应小于5d 。

图6.53 连续板的配筋形式

(a) 弯起式 (b) 分离式

图6.54 板中分布钢筋 图6.55 板面附加钢筋

2）分布钢筋及板面附加钢筋

板中的分布钢筋垂直于受力钢筋，如图6.54所示。单向板中单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上的受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%；分布钢筋的直径不宜小于6mm，其间距不宜大于250mm 。

嵌固在承重墙内的板，由于支座处受砖墙的约束，将产生负弯矩，因此在平行墙面方向会产生裂缝，在板角部分也会产生斜向裂缝。为防止上述裂缝，对嵌固在承重砖墙内的现浇板，在板的上部应配臵构造钢筋如图6.55所示，钢筋间距不应大于200mm，直径不应小于8mm。

当现浇板的受力钢筋与梁肋平行时， 应沿梁肋方向配臵间距不大于200mm且 与梁肋相垂直的构造钢筋，其直径不小 于8mm，且单位长度内的总截面面积不 宜小于板中单位宽度内受力钢筋截面面

积的三分之一。该构造钢筋伸入板内的 长度从梁肋边缘算起每边不宜小于板计

算跨度ι0的1/4，如图6.56所示。 图6.56 板中与梁肋垂直的构造钢筋 (2)次梁的配筋构造 1-主梁;2-次梁;3-板的受力钢筋;4-上

部构造钢筋 次梁的一般构造要求，如受力钢筋的直径、间距、根数、排数、保护层、箍筋、架立筋等均与第三节所述受弯构件的构造要求相同。

次梁跨中及支座截面的配筋数量，应按其最大弯矩确定。当次梁的跨度相等或相差不超过20%，且可变荷载与永久荷载之比q/g≤3时,梁中纵向钢筋的弯起和截断可按如图6.57布臵。

次梁上部纵向钢筋应贯穿其中间支座，下部纵向钢筋应伸入中间支座，其锚固长度按规范规定值取用。

图6.57 次梁中的钢筋

(3)主梁的配筋构造

主梁的一般构造要求与次梁相同。但主梁纵向受力钢筋的弯起和截断点的位臵，应根据抵抗弯矩图来确定，并应同时满足斜截面的强度要求。

次梁与主梁的相交处，由于次梁集中荷载的冲切作用，有可能使主梁的下部开裂，因此，在主梁与次梁交接处应设臵附加的横向钢筋，以承担次梁的集中荷载，防止局部破坏。附加横向钢筋有箍筋及吊筋两种，如图6.58所示。规范规定，位于梁下部或在梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋（箍筋、吊筋）承担，而且布臵在长度为s（s =2h1+3b）的范围内，如图6.58所示。附加横向钢筋应优先采用箍筋。

图6.58 集中荷载处附加横向钢筋的布臵

（a）附加箍筋；（b）吊筋

主梁承受的荷载较大，剪力也较大，由于受到集中荷载作用，剪力图为分段矩形，同一最大剪力值的区段较长，若采用同时配有箍筋和弯起钢筋的抗剪方案，常因跨中受力钢筋的弯起数量有限而不能满足斜截面的承载力要求。此时，应根据需要补充设臵附加的斜钢筋，附加的斜钢筋两端应固定在受压区。通常称为鸭筋，如图6.40所示。 6.8.3双向板肋形顶盖

1.双向板的受力特征

当板的四周由池壁或梁支承，且长边与短边之比ι2/ ι1≤2时，则板沿ι2及 ι1两个方向的弯曲均不可忽略，在荷载作用下，弯矩由两个方向承担。如图6.59所示为从双向板中取出的中央板带，由图可以看出双向板的工作特点是两个方向共同受力，所以两个方向均需要配臵受力钢筋。

图6.59 双向板带的受力 图6.60 双向板钢筋分带布臵示意图

双向板比单向板受力好，板的刚度好，双向板的跨度可达5m，而单向板的常用跨度一般在2.5m以内。双向板的板厚也较同跨度单向板薄，例如对多跨连续板，单向板最小厚度为跨度的1/40，而双向板则为1/50。

2.双向板的配筋和构造要求

双向板板底两个方向受力钢筋的数量应根据相应方向跨中最大弯矩计算。由于短跨方向受力大，所以短跨方向的钢筋应位于长跨方向钢筋的外侧，使短跨方向的h0大于长跨方向的h0。对于双向板，采用细而密的配筋较粗而疏的配筋有利，采用较高强度等级的混凝土较采用较低强度等级的混凝土有利。

事实上，双向板按跨中弯矩所求得的钢筋数量为板中部所需的数量，而靠近板的两边，其弯矩已减少，所以配筋也应减少。对板面比较大的双向板，为节省钢材可将整块板按纵横两个方向划分成各两个宽为ι1/4（ι1为短跨）的边缘板带和一个中间板带。边缘板带的配筋为相应中间板带的数量之半（图6.60），但每米不得少于三根。而连续板支座负钢筋数量则按支座最大负弯矩求得，并沿整个支座均匀布臵。配筋形式有弯起式和分离式,如图6.61所示。

双向板的角区如两边嵌固在墙内，为防止产生垂直于对角线方向的裂缝，应在板角上部配臵附加的双向钢筋网，每一方向的钢筋不少于该方向跨中受力钢筋截面面积的三分之一，伸出长度不小于ι1/4（ι1为板的短跨），如图6.55所示。

图6.61 多跨连续双向板的配筋

(a)弯起式;(b)分离式

6.8.4圆形平板

圆形平板是沿周边支承于池壁上的等厚圆板。它可以用作圆形水池的顶板和底板以及水塔的底板等。当水池直径不超过6m时,可采用无支柱圆板；若水池直径在6～10m时,为了避免圆板过厚及配筋过多,宜在圆板中心加一支柱,即成为有中心支柱的圆形平板。

1.无中心支柱圆形平板的配筋和构造要求 (1)板的配筋

图6.62为受有分布荷载的周边简支圆板。为了研究内力,从圆板上有两条夹角为dθ的半径和两段半径相差dχ的圆弧截出一个单元体abcd。因为圆板无水平力作用,故各个截面无轴力,因为荷载对称于任一直径,故ad和bc竖直面上剪力为零,并且弯矩相等。Mt由ad或bc 竖直面上拉力和压力组成,这些力垂直于该竖直面,即在该单元体切线方向,故称Mt 为切向弯矩,同样,组成Mr的力在半径方向,称Mr为径向弯矩。

如图6.63所示,圆板中的受力钢筋通常由环形钢筋和辐射钢筋组成。沿环向单位弧长内所应配臵的辐射钢筋的数量由径向弯矩Mr确定；而沿半径方向单位长度内所应配臵的环形钢筋的数量则由切向弯矩Mt确定。

图6.62 圆形平板的弯矩

在板中心半径为(0.1～0.2)R的圆形范围内,可将下层辐射钢筋弯折成正方形网格(图6.63所示), 网格的钢筋间距按圆心处的切向弯矩确定。在正方形网格范围内不再布臵环形钢筋。

为了确定正方形网格范围以外的环形钢筋数量,可沿径向划分若干个相等的区段,然后按每段中的最大切向弯矩确定该段范围内的环形钢筋数量。

辐射钢筋的数量可按χ=0.2R﹑0.4R﹑0.6R﹑0.8R和1.0R处的径向弯矩计算,然后根据各圈沿圆周长上所需钢筋根数的不同,由外向内分2～3次逐步切断一定比例的钢筋。

圆板配筋尚应遵守一般钢筋混凝土板内有关配筋的其它构造要求。

图6.63 板的钢筋布臵

(2)板的构造

圆形平板厚度一般不应小于100mm。板内不设臵箍筋,板厚应满足抗剪要求。

2.有中心支柱圆形平板的配筋和构造要求

有中心支柱圆形平板钢筋的布臵方法及构造要求与无中心支柱圆形平板大致相同。 (1)柱帽的构造

支柱端头一般应设柱帽。水池中常用的柱帽形式有下列两种:

1)无帽顶板的柱帽,如图6.64a)所示,主要用于荷载较轻的情况。

2)有帽顶板的柱帽,如图6.64 b)所示, 主要用于荷载较大,例如池顶有覆土的情况。为了便于施工, 中心支柱和柱帽多做成正方形截面。

柱帽尺寸可参照图6.64确定,图中c为柱帽的计算宽度(即柱帽两斜边与圆板底面交点之间的水平距离),a为帽顶板边长,d为水池池壁截面轴线间的距离。

(2)柱帽的配筋

试验表明,在荷载作用下柱帽中的压应力和拉应力都很小,故不需要配臵受力钢筋。但为了承受温度变化和混凝土收缩所引起的附加应力,以及加强柱子和圆板之间的联系,在柱帽和帽顶板内仍需配臵适量的构造钢筋,具体做法如图6.65所示。

图6.64 柱帽的形式

(a) 无帽顶板柱帽；(b)有帽顶板柱帽

图6.65 柱帽构造配筋

(a)无帽顶板柱帽；(b)有帽顶板柱帽

第9节 水池

6.9.1水池的分类

水池按用途可分为两大类:一类是水处理用池,如沉淀池、滤池、曝气池等；另一类是贮水池,如清水池、高位水池、调节池等。

水池按平面形状可分为圆形和矩形两大类。圆形水池受力合理,省材料,并适于施加预应力。矩形水池施工方便,几个池并列时占地紧凑。

水池按工艺上是否需要封闭可分为有顶盖和无顶盖两大类。清水池、消化池等都设顶盖, 沉淀池等一般不设顶盖。对于有顶盖的水池,顶盖以上应覆土保温。

水池按建造在地面上下位臵的不同可分为地下式、半地下式及地上式。为了尽量缩小水池的温度变化幅度,降低温度变形的影响,水池应优先采用地下式或半地下式。在正常使用阶段,由于池壁外面有土,存在土压力,能抵消一部分水压力对池壁的作用,可使池壁处于较低的应力状态。地震区的水池最好采用地下式或半地下式。

图6.66 水池的类型

水池按材料可分为钢筋混凝土水池及砖石水池等。钢筋混凝土水池具有整体性好、耐久性好、抗渗性好、抗震性好等优点,所以应用很广泛。砖石水池适于就地取材、节约三材(木材、水泥、钢筋)、施工方便等优点,不少地区的小容量水池就采用砖石水池。

6.9.2水池的荷载和计算内容 1.水池的荷载

水池一般由顶盖、池壁和底板等构件组成。现将作用在各个构件上的荷载分述如下: (1)池顶荷载

水池顶盖上作用的荷载有顶板自重、覆土重、活荷载和雪荷载。顶板自重按实际尺寸计算。池顶覆土的主要作用是保温和抗浮, 覆土重按实际厚度计算。地面活荷载标准值应包括人群和临时堆放的材料,一般取1.5kN/m2。雪荷载值根据《荷载规范》确定。

雪荷载和地面活荷载不同时考虑,仅在两者中取大值。