建筑结构与建筑设备辅导--构造规定

~ 四、构造规定
(一)伸缩缝
1，设置伸缩缝的目的
伸缩缝的设置，是为了防止温度变化和混凝土收缩而引起结构过大的附加内应力，从而避免当受拉的内应力超过混凝土的抗拉强度时引起结构产生裂缝。
温度变化包括大气温度发生变化和太阳辐射使结构各部位的温度变化不同，从而导致温差内应力。对超静定结构来说，即使结构各部位间的温差很小，但温度变化引起构件伸缩也会引起内应力。温度变化越大，结构或构件越长，产生的变形和引起的内应力也越大。一般来说，温度应力主要集中在结构的顶部和底部，顶部主要由屋盖和建筑物内部的温差引起，底部则园地基和建筑物温度的不同引起。
混凝土收缩是指在混凝土硬化过程中因体积减小而引起收缩，从而使超静定结构构件的变形被约束而引起收缩拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。
2．钢筋混凝土结构伸缩缝间距
设计中为了控制结构物的裂缝，其中一个重要的措施就是用温度伸缩缝将过长的建筑 物分成几个部分，使每一个部分的长度不超过规范规定的伸缩缝间距要求。规范第 9．1．1条给出了钢筋混凝土结构伸缩缝的间距，见表7-28。
钢筋混凝土结构伸缩缝的间距 表7-28
结构类别 室内或土中 露天
排架结构 装配式 100 70
框架结构 装配式 75 50
现浇式 55 35
剪力墙结构 装配式 65 40
现浇式 45 30
挡土墙、地下室墙壁等类结构 装配式 40 30
现浇式 30 20

注：1．装配整体式结构房屋的伸缩缝间距宜按表中现浇式的数值取用；
2．框架-剪力墙结构或框架-按心筒结构房屋的伸缩缝间距可根据结构的具体布置情况取击中枢架结构与剪力墙结构之间的数值；
3．当屋面无保温或隔热措施时，框架结构、剪力墙结构的伸缩缝间距宜按表中露天栏的数值取用；
4．现浇挑檐、雨罩等外露结构的伸缩缝间距不宜大于12m；
5．对下列情况，表7－28中的伸缩缝间距宜适当减小：
(1)柱高(从基础顶面算起)低于8m的排架结构；
(2)屋画无保温或隔热措施的排架结构；
(3)位于气候干燥地区、夏季炎热目．暴雨频繁地区的结构或经常处于高温作用厂的结构；
(4)采用滑模类施工工艺的剪力墙结构；
(5)材料收缩较大、室内结构因施上外露时间较长等。
6．对下列情况，如有充分依据和可靠措施，表7－28中的伸缩缝问距可适当增大：
(1)棍凝土浇筑采用后浇带分段施工；
(2)采用专门的预加应力措施；
(9)采取能减小棍凝土缸度变化或收缩的措施。
当增大伸缩缝间距时，尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。
从表中可以看出，在确定伸缩缝间距时，主要考虑的因素有以下几点：
(1)要区别结构构件工作环境是在室内(或土中)还是在露天。对于直接暴露在大气中的结构，由于气温变化明显，会产生较大的伸缩，因而比起围护在室内或埋在地下的结构来说，温度应力要大得多。因此，对前者伸缩缝间距的限制比后者要严，也就是说，前者比后者的限值要小。
(2)要区别结构体系和结构构件的类别。结构物是由许多构件组成的，每个构件受到周围构件的约束，同时也约束周围的构件。排架结构比框架结构、框架结构比剪力墙结构的刚度小，因而引起的内应力较小。因此，伸缩缝间距的限值也呈递减的趋势。另外，对于挡土墙、地下室墙壁等体形大的结构，由于混凝土体积也大，故由温度和收缩引起的变形和内应力积聚也大得多，往往容易引起裂缝，因而将其伸缩缝间距的限值也更严。
(3)要区别是装配式结构或整体现浇式结构。由于混凝土收缩早期较大，后期逐渐减小。装配式结构预制构件的收缩变形大部分在吊装前即已完成，装配成整体后因收缩引起的内应力就比现浇结构要小。因此，对同一种结构体系和构件类别来说，由于施工方法的不同，对整体现浇式结构伸缩缝间距的限值要比装配式结构严。
(4)规范表中数值不是绝对的，使用时可根据具体条件适当调整。例如对于屋面无保温隔热措施的结构、外墙装配内墙现浇或采用滑模施工的剪力墙结构、位于气候干燥地区及夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温环境下的结构，均应根据实验经验适当减小伸缩缝的间距。
(5)从表中可看出，在确定伸缩缝间距时，未考虑地域和气候条件。我国各地区气候相差虽然悬殊，但在一般情况下，温差的变化对结构应力的影响差别并不很大。因此，未把地域和气候条件作为一个因素来考虑。
3，伸缩缝的作法
(1)当建筑物需设沉降缝、防震缝时，沉降缝、防震缝可以和伸缩缝合并，但伸缩缝的宽度应满足防震缝宽度的要求。
(2)根据规范第9．1．4条规定，具有独立基础的排架、框架结构，当设置伸缩缝时，其双柱基础可不断开。这是由于考虑到位于地下的结构处在温度变化不大的环境中的原故。
4．控制结构裂缝的构造措施和施工措施
为了控制结构裂缝，增大伸缩缝的间距，可采取以下一些措施：
(1)在建筑物的屋盖加强保温措施，如采用加大屋面隔热保温层的厚度、设置架空通风双层屋面等。
(2)将结构顶层局部改变为刚度较小的形式，或将顶层结构分成长度较小的几个部分 (如在顶层部位，将下层剪力墙分成两道较薄的墙)。
(3)在温度影响较大的部位(如顶层、底层、山墙、内纵墙端开间)适当提高构件的配筋率。在满足构件承载力的要求下，采用直径细而间距密的钢筋，避免采用直径粗而间距稀的配筋形式。适当增加分布钢筋的用量。
(4)对现浇结构可采用分段施工。在施工中设置后浇带(在基础、楼板、墙等构件中)，使在施工中混凝土可以自由收缩，待主体结构完工后再用比主体结构高一级的掺有
添加剂的混凝土补浇后浇带。
(5)改善混凝土的质量，施工中加强养护，可减少干缩的影响。
(二)混凝土保护层
在钢筋混凝土构件中，保护层的厚度对保证钢筋与混凝土之间的粘结强度和提高混凝土的耐久性有重要作用。
1．有关规定
(1)纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋，其混凝土保护层厚度(钢筋外边缘至混凝土表面的距离)不应小于钢筋的公称直径，且应符合表7-29的规定。
纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm） 表7-29
环境类别 板、墙、壳 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：基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于40mm；当无垫层时不应小于70mm。
(2)处于一类环境且由工厂生产的预制构件，当混凝土强度等级不低于C20时，其保护层厚度可按表7-29中规定减少5mm，但预应力钢筋的保护层厚度不应小于15mm；处于二类环境且由工厂生产的预制构件，当表面采取有效保护措施时，保护层厚度可按表7-29中一类环境数值取用。
预制钢筋混凝土受弯构件钢筋端头的保护层厚度不应小于l0mm；预制肋形板主肋钢筋的保护层厚度应按梁的数值取用。
(3)板、墙、壳中分布钢筋的保护层厚度不应小于表7-29中相应数值减l0mm，且不应小于l0mm；梁、柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm。
(4)当梁、柱中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度大于40mm时，应对保护层采取有效的防裂构造措施。
处于二、三类环境中的悬臂板，其上表面应采取有效的保护措施。
(5)对有防火要求的建筑物，其混凝土保护层厚度尚应符合国家现行有关标准的要求。
处于四、五类环境中的建筑物，其混凝土保护层厚度尚应符合国家现行有关标准的要求。
2．在确定保护层厚度时，所考虑的因素
(1)混凝土构件所处的环境条件。要区别是室内环境还是露天或室内高湿度环境。对后者，保护层厚度要比前者大些，例如，对处于露天的结构构件或设计锅炉房、浴室时，应考虑适当加大构件混凝土保护层的厚度。
(2)要考虑构件类别。对板、墙、壳等较薄的构件，由于构件本身就很薄，考虑到不影响承载能力的要求，可将混凝土保护层厚度规定得小些，但这时要注意确保施工质量。
(3)混凝土的强度等级。混凝土强度等级高，一般质量较好，因此保护层厚度可规定得小些。
(4)构件制作工艺。在室内正常环境由工厂制作的预制构件，由于制作工艺好，混凝土的质量较稳定，因此保护层厚度可按表中规定减少5mm。
(5)对有防火要求的建筑物，为了避免钢筋在短时间内因高温起火软化，提高结构的耐火能力，其保护层厚度尚应符合国家现行有关防火规范的规定。
(三)钢筋的锚固
1．钢筋与混凝土的粘结
钢筋与混凝土之间的粘结力，主要由三部分组成：
(1)钢筋与混凝土接触面由于化学作用产生的粘结力；
(2)由于混凝土硬化时收缩，对钢筋产生握裹作用。由于握裹作用及钢筋表面粗糙不平，在接触面上引起摩阻力；
(3)对光面钢筋，由于其表面粗糙不平产生咬合力；对变形钢筋，由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而形成的机械咬合作用。
综上所述，光面钢筋和变形钢筋粘结机理的主要差别在于，光面钢筋粘结力主要来自 胶着力和摩阻力，而变形钢筋的粘结力主要来自机械咬合作用。
2．钢筋锚固长度
(1)影响粘结强度的因素
1)混凝寸：的强度。粘结强度随混凝土强度的提高而提高，与混凝土的抗拉强度近似成正比。
2)保护层厚度、钢筋间距。保护层太薄、钢筋间距太小，将使粘结强度显著降低。
3)钢筋表面形状。变形钢筋粘结强度大于光面钢筋。
4)横向钢筋。如梁中配置的钢箍可以提高粘结强度。
(2)锚固长度
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

小表4．2．3-2采用；
ft——混凝土轴心抗拉强度设计值，按《混凝土规范》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；
a——钢筋的外形系数，按表7-30取用。
钢筋的外形系数 表7-30
钢筋类型 光圆钢筋 带肋钢筋 刻痕钢筋 螺旋肋钢筋 三股钢绞线 七股钢绞线
a 0.16 0.14 0.19 0.13 0.16 0.17

注：光圆钢筋系指HPB235组钢筋，其末端应做1800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。
(四)钢筋的连接
(1)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。
(2)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，不优先宜采用绑扎搭接 接头。
(3)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 7-55)。
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。
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。
(4)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.
(5)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——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。
(6)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。
(7)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。
(五)纵向钢筋最小配筋率
(1)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7—19规定的数值。
(2)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％。

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