3.1 受弯构件的构造要求
・3.1.1 截面形式及尺寸・
1)梁的截面形式及尺寸
(1)梁的截面形式
梁最常用的截面形式有矩形和T形,此外还可根据需要做成花篮形、十字形、I形、倒T形、倒L形等对称和不对称截面,如图3.1所示。在现浇整体式结构中,为了便于施工,常采用矩形或T形截面;而在预制装配式楼盖中,为了搁置预制板可采用矩形截面,但有时由于室内净高度的限制,也可采用花篮形、十字形截面;薄腹梁一般可采用I形截面。
(2)梁的截面尺寸
为了方便施工,梁的截面尺寸通常沿梁全长保持不变。在确定截面尺寸时,应满足下述构造要求。
①对于一般荷载作用下的梁,当梁的高度不小于表3.1规定的最小截面高度时,梁的挠度要求一般能得到满足,可不进行挠度验算。
图3.1 梁的截面形式
(a)矩形;(b)花篮形;(c)十字形;(d)T形;(e)倒T形;(f)I形
表3.1 梁的最小截面高度
注:①l为梁的计算跨度。
②梁的计算跨度l≥9 m时,表中数值应乘以1.2的系数。
②常用梁高。通常所用梁高为200,250,300,350,…,750,800,900,1 000 mm等。截面高度h≤800 mm时,级差取50 mm;h>800 mm时,级差取100 mm。
③常用梁宽。梁高确定后,梁的宽度可由常用的高宽比h/b来确定。矩形截面的高宽比h/b一般取2.0~3.5,T形截面的高宽比h/b一般取2.5~4.0。
常用梁宽为150,200,250,300 mm,若宽度b>200 mm,一般级差取50 mm。
砖砌体中梁的梁宽和梁高,如圈梁、过梁等按砖砌体所采用的模数来确定,如120,180,240,300,360 mm等。
(3)支承长度
梁的支承长度应满足纵向受力钢筋在支座处的锚固长度要求,当梁的支座为砖墙或砖柱时,可视为简支座,梁伸入砖墙、柱的支承长度应同时满足梁下砌体的局部承压强度。一般当梁高h≤500 mm时,支承长度a≥180 mm;h>500 mm时,a≥240 mm。当梁支承在钢筋混凝土梁(柱)上时,其支承长度a≥180 mm。钢筋混凝土桁条支承在砖墙上时,a≥120 mm;支承在钢筋混凝土梁上时,a≥80 mm。
2)板的截面形式及尺寸
(1)板的截面形式
板中现浇板的截面形式通常都是矩形,而预制板截面形式有矩形、槽形、倒槽形及多孔空心形等,如图3.2所示。
(2)板的厚度
板的厚度应满足强度、刚度和抗裂等方面的要求。从刚度出发,板的最小厚度应满足表3.2的要求。对于现浇民用建筑楼板,当板的厚度与计算跨度之比值满足表3.3规定时,则可认为板的刚度基本满足要求,而不需进行挠度验算。
图3.2 板的截面形式
(a)矩形;(b)槽形;(c)倒槽形;(d)多孔空心形
表3.2 现浇钢筋混凝土板的最小厚度
表3.3 不须做挠度计算的最小板厚
注:表中数值为板的厚度与计算跨度的最小比值。
(3)板的支承长度
板的支承长度应满足板的受力钢筋在支座处的锚固长度的要求。
①现浇板搁置在砖墙上时,其支承长度a应满足a≥h(板厚)且a≥120 mm。
②预制板的支承长度应满足以下条件:
a.搁置在砖墙上时,其支承长度a≥100 mm;
b.搁置在钢筋混凝土屋架或钢筋混凝土梁上时,a≥80 mm。
・3.1.2 混凝土保护层厚度・
1)混凝土保护层厚度
为了防止钢筋锈蚀和保证钢筋和混凝土能紧密地粘结在一起共同工作,梁、板的受力钢筋表面必须有一定厚度的混凝土保护层。结构构件中钢筋外边缘至构件表面范围用于保护钢筋的混凝土,称为保护层。《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)根据结构构件所处环境条件规定了设计使用年限为50年的混凝土结构混凝土保护层的最小厚度,按表3.4确定。同时,混凝土保护层的厚度还应不小于受力钢筋的直径。
表3.4 混凝土保护层最小厚度 单位:mm
注:①混凝土强度等级不大于C25时,表中保护层厚度数值应增加5 mm;
②钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层,基础中钢筋混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起,且不应小于40 mm。
2)梁、板的截面有效高度
从受压区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,以h0表示,如图3.3所示。截面有效高度h0可统一写为:
式中 as——纵向受力钢筋合力点至截面近边的距离。
图3.3 梁、板截面的有效高度及钢筋保护层的厚度
①as在室内干燥环境下,对于板:
当混凝土强度等级>C25时,取
当混凝土强度等级≤C25时,取
②as在室内干燥环境下,对于梁:
当混凝土强度等级>C25时,取as=c+箍筋直径(预估)+mm= 38 mm,取as=40 mm(一排钢筋);或as=c+箍筋直径+d+
mm= 60.5 mm,取as=60 mm(二排钢筋)。
当混凝土强度等级≤C25时,取as=45 mm(一排钢筋);或取as=65 mm(二排钢筋)。
式中 c——混凝土保护层厚度;
d——梁板的受力筋直径(预估值)。
・3.1.3 梁、板的配筋・
1)梁的配筋
在钢筋混凝土梁中,通常配置的钢筋有纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立钢筋等,当梁的截面高度较大时,尚应在梁侧设置构造钢筋,如图3.4所示。
(1)纵向受力钢筋
纵向受力钢筋的作用主要是承受弯矩在梁截面内所产生的拉力,一般设置在梁的受拉一侧,双筋截面梁在受压区也可设置纵向受力钢筋,其数量应通过计算来确定。宜采用HPB300,HRB400,HRBF400,HRB500,HRBF500级,也可以采用HRB335,HRBF335级钢筋。
①直径:梁中常用的纵向受力钢筋直径为10~25 mm,一般不宜大于28 mm,以免造成梁的裂缝过宽。另外,同一构件中钢筋直径的种类一般不宜超过3种,为了施工时易于识别其直径,一般钢筋直径相差也不宜小于2 mm,同时直径也不应相差太大。
图3.4 梁的配筋
②根数及层数:梁内纵向受力钢筋的根数一般不应少于2根,当梁宽b≤150 mm时,也可为1根。纵向受力钢筋的层数与梁的宽度、钢筋根数、直径、间距及混凝土保护层的厚度等因素有关,通常要求钢筋沿梁宽均匀布置,并尽可能排成一排,以增大梁截面的内力臂,提高梁的抗弯能力,只有当钢筋根数较多、排成一排不能满足钢筋净距和混凝土保护层厚度时,才考虑将钢筋排成两排。
③间距:梁上部纵向受力钢筋的净距,不应小于30 mm,也不应小1.5d(d为受力钢筋的最大直径);梁下部纵向受力钢筋的净距,不应小于25 mm,也不应小于d。构件下部纵向受力钢筋的配置多于2层时,自第3层时起,水平方向的中距应比下面2层的中距大1倍,如图3.3所示。
④并筋:构件中的钢筋可采用并筋的配置形式。采用并筋的配筋形式,可以解决配筋密集引起的施工困难。《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)规定:直径28 mm及以下的钢筋并筋数量不应超过3根;直径32 mm的钢筋并筋数量宜为2根;直径36 mm及以上的钢筋不应采用并筋。并筋应按单根等效钢筋进行计算,等效钢筋的等效直径应按截面面积相等的原则换算确定。二并筋可按纵向或横向的方式布置;三并筋宜按品字形布置,并均按并筋的重心作为等效钢筋的重心,如图3.5所示。实际应用时,如果直径相同,也可以近似按照两并筋的等效直径取为单根直径的1.41倍,3根品字形并筋等效直径取为单根直径的1.73倍进行计算和应用。
图3.5 并筋布置示意
(2)弯起钢筋
弯起钢筋是由纵向受力钢筋弯起而成的,其作用是在跨中承受正弯矩产生的拉力,在靠近支座的弯起段承受弯矩和剪力共同产生的主拉应力。弯起钢筋的构造要求如下:
①弯起钢筋的设置及直径、根数要求。弯起钢筋的直径大小同纵向受力钢筋,而根数由斜截面计算确定。位于梁最外侧的钢筋不应弯起。梁中弯起钢筋的弯起角度一般宜取45°,当梁截面高度大于800 mm时,宜采用60°。当纵向钢筋不能弯起时,可单独采用有抗剪作用的弯筋(也称为鸭筋)承担弯矩和剪力共同产生的主拉应力,如图3.6(a)所示。弯起钢筋不应采用浮筋,如图3.6(b)所示。一般情况下,对于采用绑扎骨架的主梁及跨度≥6 m的次梁、吊车梁以及挑出1 m以上的悬臂梁,均宜设置弯起钢筋,悬臂梁的配筋如图3.7所示。
图3.6 梁内弯起钢筋
(a)鸭筋;(b)浮筋
图3.7 悬臂梁的配筋
②弯起钢筋的锚固。《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)规定:在弯起钢筋的弯终点处应留有平行于梁轴线方向的锚固长度,在受拉区不应小于弯起钢筋直径的20倍,在受压区不应小于弯起钢筋直径的10倍,如图3.8所示。此外,梁底层钢筋中处于角部的钢筋不应弯起,顶层钢筋中处于角部的钢筋不应弯下。
图3.8 弯起钢筋的锚固
③弯起钢筋的间距。为了避免由于尺寸误差或施工误差使弯起钢筋的弯终点进入梁的支座内,也是为了充分发挥弯起钢筋的抗剪作用,靠近支座的第一排弯起钢筋的弯终点到支座边缘的距离不宜小于50mm,且不应大于表3.5中箍筋的最大间距smax,如图3.9所示。当设置两排或两排以上弯起钢筋时,第一排(从支座算起)弯起钢筋的弯起点到第二排弯起钢筋的弯终点之间的距离,不应大于表3.5中箍筋的最大间距
图3.9 弯起钢筋的间距
表3.5 梁中箍筋的最大间距smax 单位:mm
(3)箍筋
箍筋的主要作用是承受剪力和弯矩共同作用形成主拉应力引起的斜截面拉力,起到抗剪的作用;同时,箍筋还兼有固定纵向受力钢筋位置,并和其他钢筋一起形成钢筋骨架的作用以及限制斜裂缝宽度等作用。在钢筋混凝土梁中,宜采用箍筋作为承受剪力的钢筋。
①箍筋的形式和肢数。箍筋的形式通常有封闭式和开口式两种。箍筋的主要作用是作为腹筋承受剪力,除此之外,还起到固定纵筋位置和形成钢筋骨架的作用。由于箍筋属于受拉钢筋,因此箍筋必须有很好的锚固。在一般的梁中通常都采用封闭式箍筋。有抗震要求地区的梁中箍筋也都采用封闭式箍筋。
箍筋的肢数最常用的是双肢,除此还有单肢、四肢等。通常按下列原则确定箍筋的肢数:
a.当梁的宽度150 mm<b<350 mm时,以及一层钢筋中受拉钢筋不超过5根,按计算配置的受压钢筋不超过3根时采用双肢箍筋;
b.当梁的宽度b>400 mm,且一层纵向受压钢筋多于3根,或b≤400 mm,但一层内的纵向受压钢筋多于4根时,宜采用四肢箍筋;
c.当梁的宽度b<400 mm,一层内的纵向受压钢筋不多于4根时,可不采用四肢箍筋;
d.当b≤150 mm时可采用单肢箍筋。
②箍筋的直径。箍筋宜采用HPB300,HRB400,HRBF400,HRB500,HRBF500级,也可以采用HRB335,HRBF335级钢筋。为了使钢筋骨架具有一定的刚性,箍筋的直径不宜太小,其最小直径与梁高h有关。当箍筋用于抗剪、抗扭、抗冲切设计时,其抗拉强度设计值不宜采用强度高于400 MPa级的热轧带肋高强度钢筋。
a.当梁高h>800 mm时,箍筋直径不小于8 mm;
b.当梁高h≤800 mm时,箍筋直径不小于6 mm;
c.当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时,箍筋直径还不应小于纵向受压钢筋最大直径的1/4。
③箍筋的间距。箍筋的间距对斜裂缝的展开宽度有显著影响。如果箍筋间距过大,则斜裂缝可能不与箍筋相交,或者相交在箍筋不能充分发挥作用的位置。因此,一般宜采用直径较小、间距较密的箍筋。当然,若箍筋的间距过小,则箍筋的数量就会过多,导致施工不便。《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)规定梁中箍筋的最大间距应符合表3.5的要求。
④箍筋的布置。对于按计算不需要箍筋抗剪的梁,如截面高度大于300 mm时,仍应沿梁全长设置箍筋;对截面高度为150~300 mm的梁,可仅在构件端部1/4范围内设置箍筋,但当在构件中部1/2跨度范围内有集中荷载作用时,则应沿梁全长设置箍筋;当截面高度小于150 mm时,可不设箍筋。
(4)架立钢筋
在梁箍筋转角处无纵向受力钢筋时,应设架立钢筋。架立钢筋一般至少为2根,布置在梁箍筋转角处的角部。架立钢筋的作用是:固定箍筋的正确位置,与纵向受力钢筋构成钢筋骨架,并承受因温度变化、混凝土收缩而产生的拉力,以防止发生裂缝;另外,在截面的受压区布置钢筋对改善混凝土的延性亦有一定的作用。
①架立钢筋的直径。当梁的跨度小于4 m时,直径不宜小于8 mm;当梁的跨度为4~6 m时,直径不宜小于10 mm;当梁的跨度大于6 m时,直径不宜小于12 mm。
②架立钢筋与受力钢筋的搭接长度,应符合下列规定:
a.架立钢筋直径<10 mm时,架立钢筋与受力钢筋的搭接长度应≥100 mm;
b.架立钢筋直径≥10 mm时,架立钢筋与受力钢筋的搭接长度应≥150 mm。
(5)梁侧纵向构造钢筋
梁侧构造钢筋的作用是防止因温度变化及混凝土收缩等在梁的侧面产生垂直于梁轴线的收缩裂缝,如图3.4所示。当梁的腹板高度hw≥450 mm时,在梁的两个侧面应沿梁的高度方向配置纵向构造钢筋,每侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积的0.1%,间距不宜大于200 mm。粱两侧的纵向构造钢筋宜用拉筋联系,拉筋的直径与箍筋直径相同,间距为300~500 mm,通常取为箍筋间距的2倍。梁侧纵向构造钢筋一般伸至梁端,并满足受拉钢筋的锚固要求。
2)板的配筋
板中一般配置有受力钢筋和分布钢筋,如图3.10所示。当板端嵌固于墙内时,板端将产生负弯矩,因此尚需设置板面构造负筋,其配置要求详见第7章。两对边支承的板应按单向板计算。四边支承的板应按下列规定计算:当长边与短边长度之比不大于2.0时,应按双向板计算;当长边与短边长度之比大于2.0,但小于3.0时,宜按双向板计算;当长边与短边长度之比不小于3.0时,宜按沿短边方向受力的单向板计算,并应沿长边方向布置构造钢筋。
图3.10 板的配筋
(1)板中受力钢筋
板中受力钢筋的作用是承受板产生的拉力。板中受力钢筋的直径通常采用HPB300,HRB400,HRBF400级等钢筋,常用的直径为6,8,10,12,14 mm。
在同一构件中,当采用不同直径的钢筋时,其种类不宜多于两种,以免施工不便。板中受力钢筋的间距不宜过小或过大,过小则不易浇筑混凝土且钢筋与混凝土之间的可靠粘结难以保证;过大则不能正常分担内力,板的受力不均匀。当板厚≤150 mm时,板内受力钢筋间距(受力钢筋中至中的距离)不宜大于200 mm;当板厚大于150 mm时,间距不宜大于1.5h,且不宜大于250 mm。为了便于钢筋绑扎和浇筑混凝土,确保混凝土施工质量,钢筋间距不宜小于70 mm。
(2)分布钢筋和构造负筋
在单向板中垂直于板的受力钢筋方向布置的构造钢筋称为分布钢筋。分布钢筋的作用是将板面上承受的荷载更均匀地传给受力钢筋,并用来抵抗温度、收缩应力沿分布钢筋方向产生的拉应力,同时在施工时可固定受力钢筋的位置。
分布钢筋可按构造配置。《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)规定:分布钢筋的截面面积不宜小于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%;其间距不宜大于250 mm。分布钢筋的直径不宜小于6 mm,若受力钢筋的直径为12 mm或以上时,直径可取8 mm或10 mm。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200 mm。
按简支边或非受力边设计的现浇混凝土板,当与混凝土梁、墙整体浇筑或嵌固在砌体墙内时,应设置板面构造钢筋(构造负筋),并应符合下列要求:钢筋直径不宜小于8 mm,间距不宜大于200 mm,且单位宽度内的配筋面积不宜小于跨中相应方向板底钢筋截面面积的1/3;与混凝土梁、混凝土墙整体浇筑单向板的非受力方向,钢筋截面面积尚不宜小于受力方向跨中板底钢筋截面面积的1/3;钢筋从混凝土梁边、柱边、墙边伸入板内的长度不宜小于l0/4,砌体墙支座处钢筋伸入板边的长度不宜小于l0/7,其中计算跨度l0对单向板按受力方向考虑,对双向板按短边方向考虑;在楼板角部,宜沿两个方向正交、斜向平行或放射状布置附加钢筋。钢筋应在梁内、墙内或柱内可靠锚固。
当混凝土板的厚度不小于150 mm时,对板的无支承边的端部,宜设置U形构造钢筋并与板顶、板底的钢筋搭接,搭接长度不宜小于U形构造钢筋直径的15倍且不宜小于200 mm;也可采用板面、板底钢筋分别向下、向上弯折搭接的形式。
3)受弯构件的其他构造要求
(1)钢筋的锚固长度
为使钢筋和混凝土能可靠地一起工作,共同受力,钢筋在混凝土中必须有一定的锚固长度。钢筋在混凝土中的锚固长度应满足《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)要求。
当锚固钢筋的保护层厚度不大于5d时,锚固长度范围内应配置横向构造钢筋,其直径不应小于d/4;对梁、柱、斜撑等构件间距不应大于5d,对板、墙等平面构件间距不应大于10d,且均不应大于100 mm,此处d为锚固钢筋的直径。
当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时,受拉钢筋的基本锚固长度lab应按下列公式计算:
普通钢筋
预应力钢筋
式中 lab——受拉钢筋的基本锚固长度;
fy,fpy——普通钢筋、预应力钢筋的抗拉强度设计值;
ft——混凝土轴心抗拉强度设计值,当混凝土强度等级高于C60时,按C60取值;
d——钢筋的公称直径;
α——钢筋的外形系数,按表3.6取用。
表3.6 钢筋的外形系数
注:光圆钢筋系指HPB300级钢筋,其末端应做180°弯钩,弯后平直段长度不应小于3d,但作受压筋时可不作弯钩。
受拉钢筋的锚固长度应根据锚固条件按式(3.4)计算,且不小于200 mm:
式中ξa为锚固长度修正系数,按以下规定计算,当多于一项时可以连乘计算,但不应小于0.6;预应力钢筋可以取1.0。
当带肋钢筋的公称直径大于25 mm时,ξa取1.10;环氧树脂涂层带肋钢筋,ξa取1.25;施工过程中易受扰动的钢筋,ξa取1.10;当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时,ξa取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,不应考虑此项修正;锚固钢筋的保护层厚度为3d时ξa可取0.80,保护层厚度为5d时ξa可取0.70,中间按内插法取值,此处d为锚固钢筋的直径。经上述修正后的锚固长度不应小于按公式计算锚固长度的0.7倍,且不应小于250 mm。
混凝土结构中的纵向受压钢筋,当计算中充分利用其抗压强度时,锚固长度不应小于相应受拉锚固长度的70%。受压钢筋不应采用末端弯钩和一侧贴焊锚筋的锚固措施。
(2)纵向受力钢筋在简支支座处的锚固
如果纵向钢筋在简支支座处伸入支座的锚固长度不够,往往会使纵向受力钢筋产生滑移,钢筋与混凝土的相对滑移将使构件裂缝宽度显著增大,甚至使纵筋从混凝土中拔出而造成破坏。为了防止这种破坏,《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)规定钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部,纵向受力钢筋伸入梁的支座范围内的锚固长度las(图3.4),应符合下列条件:
①当V≤0.7ftbh0时,las≥5d(V≤0.7ftbh0及V>0.7ftbh0的概念详见3.4节内容)。
②当V>0.7ftbh0时:
a.对带肋钢筋,las≥12d;
b.对光圆钢筋,las≥15d;
c.简支板下部纵向受力钢筋伸入支座长度las≥5d。
光圆受力钢筋锚固长度的末端应做180°弯钩(也称为半圆弯钩),如图3.11所示,弯后平直段长度不应小于3d,每一个半圆弯钩增加的最小长度为6.25d,但作受压筋时也可不做弯钩。
图3.11 钢筋的锚固弯钩
支承在砌体结构上的钢筋混凝土独立梁,在纵向受力钢筋的锚固长度las范围内应配置不少于2个箍筋,其直径不宜小于纵向受力钢筋最小直径的0.25倍,间距不宜大于受力钢筋最小直径的10倍。当采取机械锚固措施时箍筋间距尚不宜大于钢筋最小直径的5倍。
(3)连续梁或框架梁中间支座、边支座的钢筋锚固
框架梁或连续梁的上部纵向钢筋应贯穿中间节点或中间支座范围。框架梁或连续梁的上部纵向钢筋在边节点的锚固长度,当采用直线锚固形式时,不应小于受拉钢筋锚固长度la;当柱的截面尺寸不足时,梁上部纵向钢筋应伸至节点外侧边并向下弯折,其包含弯弧段在内的水平投影长度不应小于0.4la,弯折后的垂直投影长度不应小于15d。
连续梁或框架梁的下部纵向钢筋在中间支座或中间节点处的锚固应符合下列要求:
①当计算中不利用钢筋强度时,其伸入节点或支座的锚固长度应符合简支端支座中的锚固规定。
②当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时,下部纵向钢筋应锚固在节点或支座内,钢筋的锚固方式及长度应与上部钢筋的规定相同。下部纵向钢筋亦可贯穿节点或支座范围,并在节点或支座外梁内弯矩较小部位设置搭接接头。
梁的下部纵向钢筋宜贯穿节点或支座。当必须锚固时,应符合下列锚固要求:当计算中不利用该钢筋的强度时,其伸入节点或支座的锚固长度对带肋钢筋不小于12d,对光圆钢筋不小于15d,d为钢筋的最大直径;当计算中充分利用钢筋的抗压强度时,钢筋应按受压钢筋锚固在中间节点或中间支座内,其直线锚固长度不应小于0.7la;当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时,钢筋可采用直线方式锚固在节点或支座内,锚固长度不应小于钢筋的受拉锚固长度la;当柱截面尺寸不足时,宜按采用钢筋端部加锚头的机械锚固措施,也可采用90°弯折锚固的方式;钢筋可在节点或支座外梁中弯矩较小处设置搭接接头,搭接长度的起始点至节点或支座边缘的距离不应小于1.5h0。
抗震结构的钢筋锚固应满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)的规定。
常见的非抗震框架梁中间支座、边支座的钢筋锚固,如图3.12所示。
图3.12 框架梁支座处的钢筋锚固
(4)纵向钢筋的接头
纵向受力钢筋需要接长时,接头宜设置在受力较小处。梁内的同一根钢筋宜少设接头,在常见的钢筋混凝土简支梁、连续梁和框架梁中,纵向钢筋最好不设接头。如果由于钢筋长度不够或设置施工缝的要求需采用钢筋接头时,宜优先采用焊接或机械连接,也可采用绑扎的搭接接头。
绑扎的搭接接头这种传力方式是通过搭接钢筋与混凝土之间的粘结力将一根钢筋的力传给另一根钢筋,但搭接接头的受力情况较不利,因为当2根钢筋受力时,在搭接区段外围的混凝土承受着由两根钢筋所产生的劈裂力,如果钢筋的搭接长度不足或缺乏必要的横向钢筋,构件将出现纵向劈裂破坏。因此,各根受力钢筋的接头,其中包括焊接或搭接接头的位置均应互相错开,以免接头这个薄弱环节过分集中。
《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)规定:轴心受拉和小偏心受拉构件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>28 mm及受压钢筋的直径d>32 mm时,不宜采用绑扎搭接接头。
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。位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率应满足: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:
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;
ζL——纵向受拉钢筋的搭接长度修正系数,按表3.7取用。
表3.7 纵向受拉钢筋的搭接长度修正系数
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300 mm,如图3.13所示。
图3.13 纵向受拉钢筋的绑扎搭接
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200 mm。
纵向受力钢筋的机械连接接头宜相互错开。钢筋机械连接区段的长度为15d,d为连接钢筋的较小直径。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。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%;但对板、墙、柱及预制构件的拼接处,可根据实际情况放宽。纵向受压钢筋的接头百分率可不受限制。
机械连接套筒的保护层厚度宜满足有关钢筋最小保护层厚度的规定。机械连接套筒的横向净间距不宜小于25 mm;套筒处箍筋的间距仍应满足相应的构造要求。直接承受动力荷载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%。
细晶粒热轧带肋钢筋以及直径大于28 mm的带肋钢筋,其焊接应经试验确定;余热处理钢筋不宜焊接。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为连接钢筋的较小直径)且不小于500 mm,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。纵向受拉钢筋的接头面积百分率不宜大于50%,但对预制构件的拼接处,可根据实际情况放宽。纵向受压钢筋的接头百分率可不受限制。
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