混凝土和钢筋两种材料本身的性能决定了它们在在梁这种受力构件中承担的作用不一样,钢筋延展性好,因次布置在梁下部的钢筋承担抵抗拉力的任务;而混凝土的抗拉性能很差,而抗压性能好,因为在梁的上部受压区承担抗压的作用。因此这就是梁的下部钢筋为什么叫做受拉主筋的原因。
此外,梁的内部受力里还存在一个剪力。剪力是一对相距很近,大小相同,指向相反的横向外力。这个概念比较抽象,我们简单去理解,就是有一把大剪刀,要把这根梁剪断。而用来抵抗这把剪刀的就是箍筋。
4、梁上开孔会造成什么影响?
梁的下部钢筋是受力钢筋,如果在开孔的时候选择的位置不对,打断了下部钢筋,那么整根梁会无法承担拉应力,成为废梁一根,严重影响到结构安全;梁上开孔会造成该部位混凝土截面面积变小,如果开在上部受压区,会造成该部位抗压能力降低;梁上开孔会至少打断1-2根箍筋,造成该部位抗剪能力降低。
5、梁内部应力分析。
既然梁上开孔带来结构上的安全有这么多,那我们该如何进行科学的开孔,先来看结构力学上对梁受力的一个分析图,以最简单最常见的均布荷载下简支梁为例:
第1个图是梁的受力荷载图,A和B是两端支座,大家可以看成是柱子,C大家可以看成是一道梁。
第2个图是剪力图,阴影部分代表的是剪力大小。可以看出,梁的跨中剪力最小为零,而支座两端剪力最大。
第三个图是弯矩图,阴影部分代表的是弯矩大小。可以看出,梁的跨中弯矩最大,而支座两端弯矩为零。
综上结论是:梁上打孔的时候要避开这些应力最大的薄弱部位。
二、结论篇
根据结论来看。想要梁上比较科学的开孔,可以这样去做:
首先,梁上开孔一定要避开主筋,即梁下筋,可以算了一下高度,从梁底开始起算,开孔位置要满足的高度=下筋直径 梁保护层厚度 梁表面的粉刷层。
普通住宅梁下筋一般直径在16-20MM,外加箍在外面的箍筋直径8MM,总共24-28MM,算30MM;梁保护层即钢筋到梁外沿这一层混凝土的厚度一般规定是不应小于钢筋尺寸,大致算20MM;粉刷层厚度一般在15MM。
如果一切都按照规范的做法,总共大概在65MM,即孔下沿距离梁底最少要保证7公分的高度,这样的高度基本能满足打孔不打断下筋的要求,当然大于7公分会更安全,因为施工时钢筋放置的高度并不是控制得那么到位,但最好别超过梁的中轴线高度,因为上部是受压区。这是垂直方向上对孔洞的要求。可见下示意图,红圈为开孔。
其次,水平方向上对开孔的要求是需要避开应力最大处,由上述第5点梁内部应力分析我们知道,梁的剪力最小处在跨中,但跨中同时又是弯矩最大处,因此一般开在梁跨度的1/3处比较合理,这跟施工规范上对施工缝的留置位置要求是相一致的。施工规范上对施工缝留置的描述是:有主次梁的楼板, 宜顺着次梁方向浇筑, 施工缝应留置在次梁跨度中间1/3 的范围内。举跨度为3米的梁为例,简单画了下示意图。水平方向上,孔开在距离支座(柱子)距离1米左右的地方比较合理。
三、案例篇
发几个实际案例说明一下,更加直观。