钢筋的构造 PPT课件VIP

过年好 很高兴与大家一起学习 1 钢筋的构造 一 混凝土保护层二 钢筋的锚固三 钢筋的连接四 纵向受力钢筋的最小配筋率五 基本构件的钢筋构造要求六 钢筋的抗震构造要求 2 一 混凝土保护层 介绍混凝土结构中钢筋保护层的作用 由于历史的原因 我国混凝土结构中的钢筋保护层厚度相对较小 对其承载力和使用造成诸多不利影响 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 对保护层厚度的规定进行了适当调整 3 一 保护层的作用 1 受力钢筋粘结锚固混凝土结构中钢筋能够承载受力 是由于钢筋与混凝土之间的粘结锚固作用 粘结锚固作用很大程度上取决于握裹钢筋的混凝土厚薄 即保护层厚度 试验研究表明 在一般条件下 受力钢筋 尤其是变形钢筋 的粘结锚固强度与保护层厚度存在着线性关系 设计规范中钢筋的锚固长度则是在一定的保护层厚度条件下由可靠度计算确定的 因此 保护层满足一定厚度要求是钢筋正常受力的基础 4 一 保护层的作用 2 保护钢筋免遭锈蚀混凝土结构中钢筋周围混凝土碱性环境的包裹可使其免遭锈蚀 钝化 而大气中的二氧化碳和水引起的混凝土碳化可造成钢筋脱钝而遭受酸性介质的锈蚀 碳化的时间与混凝土厚薄 即保护层厚度 有关 调查分析表明 我国混凝土结构的保护层偏薄 故耐久性较差 而一定的混凝土保护层厚度则是保证结构耐久性所必需的 5 注意 从粘结锚固和耐久性角度而言 需要有较大的保护层厚度 然而从截面承载受力的角度而言 过大的保护层厚度会造成截面有效高度减小 承载能力下降 从而增加结构配筋量 因此 在确定混凝土保护层厚度的时候 应综合考虑粘结锚固 耐久性以及有效高度三个因素 在确保粘结锚固和耐久性的条件下尽可能取较小的保护层厚度 规范规定的保护层最小厚度正是其取值的最低限度 6 二 保护层的最小厚度 1 取值原则在短缺型的计划经济时代 由于物资匮乏 较多地考虑了充分发挥材料强度这一因素 为保证截面承载能力提高 只能加大有效高度 造成规范中保护层最小厚度的取值偏小 这也是效仿原苏联规范的结果 随着我国经济的发展 物资供应 尤其是钢筋 的极大丰富使增加保护层厚度成为可能 而且这也满足持续发展和扩大内需的需要 此次设计规范修订根据我国的实际情况对这部分内容作出了调整 适当增大了保护层最小厚度的限值 7 2 保护层最小厚度的基本值新规范第9 2 1条以强制性条文形式给出了保护层厚度的最低限度要求 1 由粘结锚固要求 保护层厚度应不小于纵向受力钢筋的公称直径d 对于普通钢筋而言 公称直径即其承载截面的直径 对于预应力钢绞线而言 公称直径是大于其承载截面当量直径的数值 对于强度较高的高效预应力钢筋而言 这样的选择对保证安全是必要的 8 2 由耐久性要求 保护层厚度应不小于表1中的数值 3 考虑地下环境中水及土壤对保护层的影响 新规范在表1注中增补了基础中钢筋保护层厚度不应小于40mm的规定 当无垫层时 根据我国工程实践经验 考虑施工不确定性的影响 钢筋保护层厚度不应小于70mm 应该指出的是 这只是关于一般混凝土基础中纵向受力钢筋的规定 对于有其它要求的结构 例如防水混凝土结构 则当特殊考虑 9 表1纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度 mm 10 3 与原规范的比较 1 环境类别的影响 原规范只有室内正常环境 一类 室内潮湿环境 露天环境及与水或土壤直接接触环境 二a类 现增加了严寒和寒冷地区的露天环境 与无侵蚀性的水及土壤直接接触的环境 二b类 使用除冰盐的环境 严寒和寒冷地区冬季水位变动的环境 滨海室外环境 三类 考虑冻融循环及轻度腐蚀环境还增加了其它有关规定 11 2 混凝土强度的影响 混凝土质量对耐久性有很大的影响 因而也是确定保护层厚度的重要因素 此次修订按混凝土强度等级作了适度调整 C20及其以下为低强混凝土 按耐久性要求只规定了环境类别为一级的数值 C50及其以上为高强混凝土 保护层厚度可适当减小 介于两者之间的为一般混凝土 12 3 构件类型的影响 原规范按板类构件 板 墙 壳 及杆类构件 梁 柱 分两类作出规定 新规范则分为三类 对梁 柱的保护层厚度分别作出规定 这种划分不仅考虑了混凝土碳化和有害介质侵蚀的特点 也考虑了构件在承载受力中的作用和对结构安全性的影响 特别是对于柱类构件 保护层厚度有明显增加 13 三 保护层厚度的调整 1 预制构件中的钢筋保护层厚度由于工厂化生产的预制构件混凝土质量容易得到保证 密实性相对较好 保护层厚度可以适当减小 当混凝土表面采取有效保护措施 如水泥砂浆抹面等 时 耐久性可以得到提高 相应的保护层厚度也可以减小 新规范中保留了这些原规范已有的规定 14 2 辅助钢筋的保护层厚度梁 柱类构件中的箍筋 构造钢筋和板 墙 壳类构件中的分布钢筋不同于纵向受力钢筋 可统称为辅助钢筋 其直径一般不大 且在承载受力中的作用稍逊于受力主筋 保护层厚度可适当减小 对于前者 保护层厚度不应小于15mm 对于后者 可按表1中数值减10mm 且不应小于10mm 应该说明的是 分布钢筋保护层厚度限值较小并不是要求其一定配置在受力钢筋的外侧 根据我国混凝土结构的设计习惯 设计中仍可将其受力钢筋配置在截面最外侧 以取得较大的有效高度 增大截面抗力 只要受力钢筋满足保护层厚度限值即可 15 3 露天悬臂构件的保护措施悬臂构件的根部承受很大的弯矩和剪力 负弯矩引起的裂缝开口向上 如处于二 三类环境中 则受力主筋遭受腐蚀的可能性极大 悬臂构件无多余约束 一旦发生问题则可能引起倾覆 倒塌等恶性事故 因此对悬臂构件受力主筋的保护更为重要 尤其是露天的悬臂板 新规范规定二 三类环境中的悬臂板其上表面应采取防止钢筋遭受腐蚀的保护措施 16 4 厚保护层中的表面钢筋仅根据耐久性的要求 一般混凝土结构的保护层厚度控制在40mm的范围内即可 但在大型工程中有可能采用直径超过40mm的粗直径钢筋 根据锚固的要求 保护层厚度不应小于钢筋的公称直径 即应大于40mm 此外 在结构的某些部位 例如框架顶层边节点的角部受力主筋弯弧处 也可能形成厚度很大的混凝土保护层 这部分厚度很大的表层混凝土无法受到钢筋的有效围箍约束 一旦发生裂缝 其宽度往往很大且容易发生混凝土脱落的严重后果 新规范规定 纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度大于4Omm时 应对保护层采取有效的防裂构造措施 常用的办法是在构件的表面配置焊接或绑扎的细直径钢筋网片 也称蒙皮钢筋 17 18 四 特殊情况下的保护层厚度 1 混凝土结构的防火要求混凝土的保护层厚度还与建筑的防火要求有关 根据防火需要提出的要求详见 建筑设计防火规范 GBJ16 和 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 的规定 设计时应遵守执行 新规范无改变 19 2 恶劣环境中的保护层厚度规范只提供了处于一 二 三类环境等级中混凝土的保护层要求 对处于恶劣环境条件下的混凝土结构保护层属于非共性的专门问题 应由其它的相应规范解决 海洋工程 四类环境 情况由 港口工程混凝土和钢筋混凝土结构设计规范 JTJ267 处理 化学腐蚀情况 五类环境 由 工业建筑防腐蚀设计规范 GB50046 解决 恶劣环境中混凝土结构的钢筋最好采用环氧树脂涂层钢筋 相应标准为 环氧树脂涂层钢筋 JG3042 20 3 百年使用期的要求对设计使用年限为100年的混凝土结构 其在一类环境中的混凝土保护层厚度应按表1内数值相应乘系数1 40取用 这是由于混凝土碳化深度与时间的平方根成比例 百年使用期为1 4 当然 对表面采取有效的防护措施时 其保护层可以适当减小 此外在使用过程中还应定期检查维护 对于二 三类环境中的情况 则应采取专门的有效措施 21 五 小结 混凝土结构中钢筋的保护层厚度涉及钢筋的粘结锚固及抵抗锈蚀能力两方面的问题 影响结构的承载力及耐久性 故在修订规范时以强制性条文形式给出了其最低限度的要求 保护层的最小厚度 由于以往我国在这方面的要求较低 此次修订作了适当提高 并对不同情况下的调整及特殊环境下的要求作出规定 希望有关工程技术人员特别是设计人员予以注意 22 二 钢筋的锚固 23 1 锚固长度的计算 混凝土结构设计规范 9 3 1第9 3 1条当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时 受拉钢筋的锚固长度应按下列公式计算 普通钢筋 la fyd ft 9 3 1 1 预应力钢筋 la fpyd ft 9 3 1 2 式中la 受拉钢筋的锚固长度 fy fpy 普通钢筋 预应力钢筋的抗拉强度设计值 按本规范表4 2 3 1 4 2 3 2采用 ft 混凝土轴心抗拉强度设计值 按本规范表4 1 4采用 当混凝土强度等级高于C40时 按C40取值 d 钢筋的公称直径 注 有抗震要求的构件 须按抗震规范的要求 乘以一定的系数得出抗震锚固长度与结构构件的抗震等级有关 24 钢筋的外形系数 按表9 3 1取用 钢筋的外形系数表9 3 1钢筋类型光面带肋刻痕螺旋肋三股钢七股钢钢筋钢筋钢丝钢丝绞线绞线 0 160 140 190 130 160 17注 光面钢筋指HPB235级钢筋 其末端应做180 弯钩 弯后平直段长度不应小于3d 但作受压钢筋时可不做弯钩 带肋钢筋系指HRB335级 HRB400级钢筋及RRB400级余热处理钢筋 25 注意 锚固长度的修正 当符合下列条件时 计算的锚固长度应进行修正 26 当HRB335 HRB400和RRB400级钢筋的直径大于25mm时 其锚固长度应乘以修正系数1 1 HRB335 HRB400和RRB400级的环氧树脂涂层钢筋 其锚固长度应乘以修正系数1 25 当钢筋在混凝土施工过程中易受扰动 如滑模施工 时 其锚固长度应乘以修正系数1 1 当HRB335 HRB400和RRB400级钢筋在锚固区的混凝土保护层厚度大于钢筋直径3倍且配有箍筋时 其锚固长度可乘以修正系数0 8 注 如柱在基础中的插筋 除构造需要的锚固长度外 当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时 如有充分依据和可靠措施 其锚固长度可乘以设计计算面积与实际配筋面积的比值 但对有抗震设防要求及直接承受动力荷载的结构构件 不得采用此项修正 当采用骤然放松预应力钢筋的施工工艺时 先张法预应力钢筋的锚固长度应从距构件末端0 25ltr处开始计算 此处ltr为预应力传递长度 按本规范第6 1 9条确定 经上述修正后的锚固长度不应小于按公式 9 3 1 1 9 3 1 2 计算锚固长度的0 7倍 且不应小于250mm 27 2 第9 3 2条当HRB335级 HRB400级和RRB400级纵向受拉钢筋末端采用机械锚固措施时 包括附加锚固端头在内的锚固长度可取为按本规范公式 9 3 1 1 计算的锚固长度的0 7倍 机械锚固的形式及构造要求宜按图9 3 2采用 28 采用机械锚固措施时 锚固长度范围内的箍筋不应少于3个 其直径不应小于纵向钢筋直径的0 25倍 其间距不应大于纵向钢筋直径的5倍 当纵向钢筋的混凝土保护层厚度不小于钢筋公称直径的5倍时 可不配置上述箍筋 29 3 第9 3 3条当计算中充分利用纵向钢筋的抗压强度时 其锚固长度不应小于本规范第9 3 1条规定的受拉锚固长度的0 7倍 4 第9 3 4条对承受重复荷载的预制构件 应将纵向非预应力受拉钢筋末端焊接在钢板或角钢上 钢板或角钢应可靠地锚固在混凝土中 钢板或角钢的尺寸应按计算确定 其厚度不宜小于10mm 30 三 钢筋的连接 分类 绑扎连接机械连接焊接连接第9 4 1条钢筋的连接可分为两类 绑扎搭接 机械连接或焊接 机械连接接头和焊接接头的类型及质量应符合国家现行有关标准的规定 受力钢筋的接头宜设置在受力较小处 在同一根钢筋上宜少设接头 31 1 绑扎连接1 1适用范围 第9 4 2条轴心受拉及小偏心受拉杆件 如桁架和拱的拉杆 的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头 当受拉钢筋的直径d 28mm及受压钢筋的直径d 32mm时 不宜采用绑扎搭接接头 第9 4 10条需进行疲劳验算的构件 其纵向受拉钢筋不得采用绑扎搭接接头 也不宜采用焊接接头 且严禁在钢筋上焊有任何附件 端部锚固除外 32 1 2搭接区段及接头百分率 搭接长度的计算 第9 4 3条同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开 钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1 3倍搭接长度 凡搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接区段 同一连接区段内纵向钢筋搭接接头面积百分率为该区段内有搭接接头的纵向受力钢筋截面面积与全部纵向受力钢筋截面面积的比值 图9 4 3 33 34 位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率 对梁类 板类及墙类构件 不宜大于25 对柱类构件 不宜大于50 当工程中确有必要增大受拉钢筋搭接接头面积百分率时 对梁类构件 不应大于50 对板类 墙类及柱类构件 可根据实际情况放宽 纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一连接区段内的钢筋搭接接头面积百分率按下列公式计算 35 ll la 9 4 3 式中ll 纵向受拉钢筋的搭接长度 la 纵向受拉钢筋的锚固长度 按本规范第9 3 1条确定 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数 按表9 4 3取用 在任何情况下 纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度均不应小于300mm 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数表9 4 3纵向钢筋搭接接头面积百分率 2550100 1 21 41 6 36 1 3受压钢筋的搭接长度 第9 4 4条构件中的纵向受压钢筋 当采用搭接连接时 其受压搭接长度不应小于本规范第9 4 3条纵向受拉钢筋搭接长度的0 7倍 且在任何情况下不应小于200mm 37 1 4搭接长度范围内的箍筋配置 第9 4 5条在纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋 其直径不应小于搭接钢筋较大直径的0 25倍 当钢筋受拉时 箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的5倍 且不应大于100mm 当钢筋受压时 箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的10倍 且不应大于200mm 当受压钢筋直径d 25mm时 尚应在搭接接头两个端面外100mm范围内各设置两个箍筋 38 2 机械连接 第9 4 6条纵向受力钢筋机械连接接头宜相互错开 钢筋机械连接接头连接区段的长度为35d d为纵向受力钢筋的较大直径 凡接头中点位于该连接区段长度内的机械连接接头均属于同一连接区段 在受力较大处设置机械连接接头时 位于同一连接区段内的纵向受拉钢筋接头面积百分率不宜大于50 纵向受压钢筋的接头面积百分率可不受限制 39 第9 4 7条直接承受动力荷载的结构构件中的机械连接接头 除应满足设计要求的抗疲劳性能外 位于同一连接区段内的纵向受力钢筋接头面积百分率不应大于50 第9 4 8条机械连接接头连接件的混凝土保护层厚度宜满足纵向受力钢筋最小保护层厚度的要求 连接件之间的横向净间距不宜小于25mm 40 3焊接接头 第9 4 9条纵向受力钢筋的焊接接头应相互错开 钢筋焊接接头连接区段的长度为35d d为纵向受力钢筋的较大直径 且不小于500mm 凡接头中点位于该连接区段长度内的焊接接头均属于同一连接区段 位于同一连接区段内纵向受力钢筋的焊接接头面积百分率 对纵向受拉钢筋接头 不应大于50 纵向受压钢筋的接头面积百分率可不受限制 注 1装配式构件连接处的纵向受力钢筋焊接接头可不受以上限制 2承受均布荷载作用的屋面板 楼板 檩条等简支受弯构件 如在受拉区内配置的纵向受力钢筋少于3根时 可在跨度两端各四分之一跨度范围内设置一个焊接接头 41 第9 4 10条 当直接承受吊车荷载的钢筋混凝土吊车梁 屋面梁及屋架下弦的纵向受拉钢筋必须采用焊接接头时 应符合下列规定 1必须采用闪光接触对焊 并去掉接头的毛刺及卷边 2同一连接区段内纵向受拉钢筋焊接接头面积百分率不应大于25 此时 焊接接头连接区段的长度应取为45d d为纵向受力钢筋的较大直径 3疲劳验算时 应按本规范第4 2 5条的规定 对焊接接头处的疲劳应力幅限值进行折减 42 四 纵向受力钢筋的最小配筋率 第9 5 1条钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于表9 5 1规定的数值 钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率 表9 5 1受力类型最小配筋百分率受压构件全部纵向钢筋0 6一侧纵向钢筋0 2受弯构件 偏心受拉轴心受拉构件一侧的0 2和45ft fy中的较大值受拉钢筋 43 注 1 受压构件全部纵向钢筋最小配筋百分率 当采用HRB400级 RRB400级钢筋时 应按表中规定减小0 1 当混凝土强度等级为C60及以上时 应按表中规定增大0 1 2 偏心受拉构件中的受压钢筋 应按受压构件一侧纵向钢筋考虑 3 受压构件的全部纵向钢筋和一侧纵向钢筋的配筋率以及轴心受拉构件和小偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按构件的全截面面积计算 受弯构件 大偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按全截面面积扣除受压翼缘面积 b f b h f后的截面面积计算 4 当钢筋沿构件截面周边布置时 一侧纵向钢筋 系指沿受力方向两个对边中的一边布置的纵向钢筋 44 第9 5 2条对卧置于地基上的混凝土板 板中受拉钢筋的最小配筋率可适当降低 但不应小于0 15 第9 5 3条预应力混凝土受弯构件中的纵向受拉钢筋配筋率应符合下列要求 Mu Mcr 9 5 3 式中Mu 构件的正截面受弯承载力设计值 按本规范公式 7 2 1 1 7 2 2 2 或公式 7 2 5 计算 但应取等号 并将M以Mu代替 Mcr 构件的正截面开裂弯矩值 按本规范公式 8 2 3 6 计算 45 五 基本构件的配筋构造要求 1 板2 梁3 柱4 框架结构梁柱节点 46 5 1板 第10 1 3条当多跨单向板 多跨双向板采用分离式配筋时 跨中正弯矩钢筋宜全部伸入支座 支座负弯矩钢筋向跨内的延伸长度应覆盖负弯矩图并满足钢筋锚固的要求 第10 1 4条板中受力钢筋的间距 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 第10 1 5条简支板或连续板下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度不应小于5d d为下部纵向受力钢筋的直径 当连续板内温度 收缩应力较大时 伸入支座的锚固长度宜适当增加 47 第10 1 6条当现浇板的受力钢筋与梁平行时 应沿梁长度方向配置间距不大于200mm且与梁垂直的上部构造钢筋 其直径不宜小于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边算起每边不宜小于板计算跨度l0的四分之一 图10 1 6 48 第10 1 7条对与支承结构整体浇筑或嵌固在承重砌体墙内的现浇混凝土板 应沿支承周边配置上部构造钢筋 其直径不宜小于8mm 间距不宜大于200mm 并应符合下列规定 1 现浇楼盖周边与混凝土梁或混凝土墙整体浇筑的单向板或双向板 应在板边上部设置垂直于板边的构造钢筋 其截面面积不宜小于板跨中相应方向纵向钢筋截面面积的三分之一 该钢筋自梁边或墙边伸入板内的长度 在单向板中不宜小于受力方向板计算跨度的五分之一 在双向板中不宜小于板短跨方向计算跨度的四分之一 在板角处该钢筋应沿两个垂直方向布置或按放射状布置 当柱角或墙的阳角突出到板内且尺寸较大时 亦应沿柱边或墙阳角边布置构造钢筋 该构造钢筋伸入板内的长度应从柱边或墙边算起 上述上部构造钢筋应按受拉钢筋锚固在梁内 墙内或柱内 2 嵌固在砌体墙内的现浇混凝土板 其上部与板边垂直的构造钢筋伸入板内的长度 从墙边算起不宜小于板短边跨度的七分之一 在两边嵌固于墙内的板角部分 应配置双向上部构造钢筋 该钢筋伸入板内的长度从墙边算起不宜小于板短边跨度的四分之一 沿板的受力方向配置的上部构造钢筋 其截面面积不宜小于该方向跨中受力钢筋截面面积的三分之一 沿非受力方向配置的上部构造钢筋 可根据经验适当减少 49 第10 1 8条当按单向板设计时 除沿受力方向布置受力钢筋外 尚应在垂直受力方向布置分布钢筋 单位长度上分布钢筋的截面面积不宜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 分布钢筋的间距不宜大于250mm 直径不宜小于6mm 对集中荷载较大的情况 分布钢筋的截面面积应适当增加 其间距不宜大于200mm 注 当有实践经验或可靠措施时 预制单向板的分布钢筋可不受本条限制 50 第10 1 9条在温度 收缩应力较大的现浇板区域内 钢筋间距宜取为150 200mm 并应在板的末配筋表面布置温度收缩钢筋 板的上 下表面沿纵 横两个方向的配筋率均不宜小于0 1 温度收缩钢筋可利用原有钢筋贯通布置 也可另行设置构造钢筋网 并与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构件中锚固 51 第10 1 10条混凝土板中配置抗冲切箍筋或弯起钢筋时 应符合下列构造要求 1板的厚度不应小于150mm 2按计算所需的箍筋及相应的架立钢筋应配置在与45 冲切破坏锥面相交的范围内 且从集中荷载作用面或柱截面边缘向外的分布长度不应小于1 5h0 图10 1 10a 箍筋应做成封闭式 直径不应小于6mm 间距不应大于h0 3 3按计算所需弯起钢筋的弯起角度可根据板的厚度在30 45 之间