水工钢筋混凝土结构学(第5版)
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

3.1 受弯构件的截面形式和构造

钢筋混凝土构件的截面尺寸与受力钢筋数量是由计算决定的。但在构件设计中,还需要满足许多构造上的要求,以照顾到施工的便利和某些在计算中无法考虑到的因素,这是必须予以充分重视的。

下面列出水工钢筋混凝土受弯构件正截面的一般构造规定,以供参考。

3.1.1 截面形式与截面尺寸

梁的截面最常用的是矩形、T形和Ⅰ形截面。在装配式构件中,为了减轻自重及增大截面惯性矩,也常采用Ⅰ形、∏形、箱形及空心形等截面[图3-5(a)]。板的截面一般是实心矩形,也有采用槽形和空心的,如码头的空心大板等[图3-5(b)]。

图3-5 梁、板的截面形式

受弯构件中,仅在受拉区配置纵向受力钢筋的截面称为单筋截面,如图3-6(a)所示;受拉区和受压区都配置纵向受力钢筋的截面称为双筋截面,如图3-6(b)所示。

为了使构件的截面尺寸有统一的标准,能重复利用模板并便于施工,确定截面尺寸时,通常要考虑以下一些规定:

现浇的矩形梁梁宽及T形梁梁肋宽b常取为120mm、150mm、180mm、200mm、220mm、250mm,250mm以上者以50mm为模数递增。梁高h常取为250mm、300mm、350mm、400mm、…、800mm,以50mm递增;800mm以上则可以100mm递增。

图3-6 梁的单筋及双筋截面

1—受拉钢筋;2—中和轴;3—受压钢筋

梁的高度h通常可由跨度l0决定,简支梁的高跨比h/l0一般为1/8~1/12。梁的高宽比h/b一般为2~3.5。但在预制的薄腹梁中,其高宽比h/b有时可达6左右。

在水工建筑中,板的厚度变化范围很大,薄的可为100mm左右,厚的则可达几米。对于实心板,其厚度一般不宜小于100mm。板的厚度以10mm递增,板厚在250mm以上者可以50mm为模数递增。

厚度不大的板,如工作桥、公路桥的面板,水电站主厂房楼板,其厚度约为板跨度的1/12~1/35。

对预制构件,为了减轻自重,其截面尺寸可根据具体情况决定,级差模数不受上列规定限制。

某些厚度较大的板,如水闸底板、尾水管底板等,板厚则常由稳定或运行条件确定。

3.1.2 混凝土保护层厚度

在钢筋混凝土构件中,为防止钢筋锈蚀,并保证钢筋和混凝土牢固粘结在一起,钢筋外面必须有足够厚度的混凝土保护层(图3-7)。这种必要的保护层厚度主要与钢筋混凝土结构构件的种类、所处环境条件等因素有关。纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度(从钢筋外边缘算起)不应小于钢筋直径及本教材附录4表1所列的数值,同时也不应小于粗骨料最大粒径的1.25倍。

图3-7 混凝土保护层厚度与梁内钢筋净距

3.1.3 梁内钢筋的直径和净距

为保证梁内钢筋骨架有较好的刚度并便于施工,梁的纵向受力钢筋的直径不能太细;同时为了避免受拉区混凝土产生过宽的裂缝,直径也不宜太粗,通常可选用直径为10mm~28mm的钢筋。同一梁中,截面一边的受力钢筋直径最好相同,但为了选配钢筋方便和节约钢材起见,也可用两种直径。最好使两种直径相差在2mm以上,以便于识别,两种直径相差也不宜超过4mm。

热轧钢筋的直径应选用常用直径,例如12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、25mm、28mm等,当然也需根据材料供应的情况决定。

梁跨中截面受力钢筋的根数一般不少于3~4根。截面尺寸特别小且不需要弯起钢筋的小梁,受力钢筋也可少到2根。梁中钢筋的根数也不宜太多,太多会增加浇灌混凝土的困难。

为了便于混凝土的浇捣并保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结力。梁内下部纵向钢筋的净距不应小于钢筋直径d,也不应小于25mm和最大骨料粒径的1.25倍;上部纵向钢筋的净距不应小于1.5d,也应不小于30mm及最大骨料粒径的1.5倍(图3-7)。下部纵向受力钢筋尽可能排成一层,当根数较多时,也可排成两层,但因钢筋重心向上移,内力臂减小,对承载力有一定影响。当两层还布置不开时,也允许将钢筋成束布置(每束以2根为宜)。在受力钢筋多于两层的特殊情况,第三层及以上各层的钢筋水平方向的间距应比下面两层的间距增大一倍。钢筋排成两层或两层以上时,应避免上下层钢筋互相错位,同时各层钢筋之间的净间距应不小于25mm和最大钢筋直径,否则将使混凝土浇灌发生困难。

3.1.4 板内钢筋的直径与间距

一般厚度的板,其受力钢筋直径常用6mm、8mm、10mm、12mm;厚板(如水闸、船闸的底板)的受力钢筋直径常用12~25mm,也有用到32mm、36mm甚至40mm的。同一板中受力钢筋可以用两种不同直径,但两种直径宜相差在2mm以上。

为传力均匀及避免混凝土局部破坏,板中受力钢筋的间距(中距)不能太稀,最大间距可取为:

板厚 h≤200mm时:200mm

200mm<h≤1500mm时:250mm

h>1500mm时:300mm

为便于施工,板中钢筋的间距也不要过密,最小间距为70mm,即每米板宽中最多放14根钢筋。

在板中,垂直于受力钢筋方向还要布置分布钢筋(图3-8)。分布钢筋的作用是将板面荷载更均匀地传布给受力钢筋,同时在施工中用以固定受力钢筋,并起抵抗混凝土收缩和温度应力的作用。分布钢筋布置在受力钢筋的内侧,且每米板宽中分布钢筋的截面面积不少于受力钢筋截面面积的15%(集中荷载时为25%)。

图3-8 板内钢筋布置

一般厚度的板中,分布钢筋的直径不宜小于6mm,间距不宜大于250mm,当承受的集中荷载较大时,分布钢筋间距不宜大于200mm。承受分布荷载的厚板,分布钢筋的配置可不受上述规定的限制,此时,分布钢筋的直径可采用10~16mm,间距可为200~400mm。当板处于温度变幅较大或处于不均匀沉陷的复杂条件,且在与受力钢筋垂直的方向所受约束很大时,分布钢筋宜适当增加。分布钢筋主要起构造作用,可采用光圆钢筋。