水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概述

1、水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概述概述 u第第1 1講：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)講：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)u第第2 2講：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法講：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法u第第3 3講：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料性能講：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料性能u第第4 4講：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計講：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計u 附：鋼筋混凝土梁設(shè)計實(shí)例附：鋼筋混凝土梁設(shè)計實(shí)例學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 提提 綱綱1. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念和特點(diǎn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念和特點(diǎn)1.1 定義與分類 以以混凝土為主混凝土為主，并根據(jù)需要配置，并根據(jù)需要配置普通鋼筋普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力筋、鋼骨鋼骨、鋼管鋼管等，作為等，作為主要承重

2、材料主要承重材料的結(jié)構(gòu)，均可稱為的結(jié)構(gòu)，均可稱為混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)。i.素素混凝土混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)ii. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)iii. 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼鋼 -混凝土混合結(jié)構(gòu)混凝土混合結(jié)構(gòu)素混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土基礎(chǔ)素混凝土素混凝土鋼筋混凝土梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)混凝土型鋼鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土1.2. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)混凝土混凝土：水泥+石子+砂+水（+ ）人工石 砼砼 抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低，破壞時有明顯的脆抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低，破壞時有明顯的脆性性質(zhì)。性性質(zhì)。鋼筋

3、：鋼筋：抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高；延性較好;易銹蝕 鋼筋鋼筋+混凝土混凝土將混凝土混凝土和鋼材鋼材這兩種材料有機(jī)地結(jié)合在一起，可以取長補(bǔ)短，充分利用材料的性能。n 將砼和鋼材這兩種材料有機(jī)地結(jié)合在一起，可以取長補(bǔ)短，充分利用材料的性能。兩種材料能夠共同工作的原因兩種材料能夠共同工作的原因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：耐久、整體性、可模性耐久、整體性、可模性 、耐火 、就地取材 、省鋼材 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：自重大自重大 、施工比較復(fù)雜 、耗費(fèi)木料較多 、抗裂性差、修補(bǔ)和加固工作比較困難 n 二者之間有良好的粘結(jié)力二者之間有良好的粘結(jié)力 ； 二者的溫度線膨脹系數(shù)較為接近；二者的溫度線

4、膨脹系數(shù)較為接近； 混凝土保護(hù)層保護(hù)鋼筋混凝土保護(hù)層保護(hù)鋼筋 1.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 在水利水電工程中，鋼筋混凝土可以用在水利水電工程中，鋼筋混凝土可以用來建造平板壩、連拱壩、隧洞襯砌、水電站來建造平板壩、連拱壩、隧洞襯砌、水電站廠房、機(jī)墩、蝸殼、尾水管、調(diào)壓塔、壓力廠房、機(jī)墩、蝸殼、尾水管、調(diào)壓塔、壓力水管、水閘、船閘、碼頭、渡槽、涵洞、倒水管、水閘、船閘、碼頭、渡槽、涵洞、倒虹吸管渠道等。虹吸管渠道等。 在土木、交通工程中，可用來建造住宅、在土木、交通工程中，可用來建造住宅、廠房、倉庫、高層樓房、水池、水塔、橋梁、廠房、倉庫、高層樓房、水池、水塔、橋梁、電視塔等。電視塔等。三峽工程水

5、利樞紐布置圖三峽工程永久船閘效果圖三峽工程永久船閘效果圖三峽工程左廠房三峽工程左廠房小浪底水利樞紐工程小浪底水利樞紐工程小浪底進(jìn)水塔基礎(chǔ)砼澆筑小浪底進(jìn)水塔基礎(chǔ)砼澆筑砼施工中的小浪底進(jìn)水塔群砼施工中的小浪底進(jìn)水塔群二灘雙曲拱壩二灘雙曲拱壩 泄洪泄洪葛葛 洲洲 壩壩 船船 閘閘毛里塔尼亞友誼港毛里塔尼亞友誼港塞那河上的諾曼底大橋塞那河上的諾曼底大橋美國密執(zhí)安州的麥基那克海峽大橋美國密執(zhí)安州的麥基那克海峽大橋1.4 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡史19世紀(jì)中葉 鋼筋混凝土從開始采用1867年法國巴黎花匠蒙列（j.monier） 花盆；1875年美國人沃德（w.e.ward）第一所rc房屋；1877年有了各種

6、鋼筋混凝土梁的試驗(yàn)成果；1905年發(fā)明了鋼筋混凝土無梁樓板；1925年德國建造了鋼筋混凝土的薄殼結(jié)構(gòu)；1928年法國工程師弗列西涅（e.freyssinet）用高強(qiáng)鋼絲和混凝土制成了預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件 標(biāo)志性建筑標(biāo)志性建筑 ： *德國法蘭克福市的飛機(jī)庫屋蓋，它采用預(yù)應(yīng)力輕骨料混凝土建造，結(jié)構(gòu)跨度達(dá)90米； *加拿大多倫多電視塔，高達(dá)553米； * 馬來西亞吉隆坡的雙塔大廈，建筑高度達(dá)452米； * 上海金茂大廈，地上88+3層，高度達(dá)420.5米； * 上海電視塔，主體結(jié)構(gòu)高350米，塔高468米； * 上海楊浦大橋，全長7658米，主橋跨徑602米； * 長江三峽工程 發(fā)展方向發(fā)展方向 ： 與

7、磚石結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié)構(gòu)相比，鋼筋砼結(jié)構(gòu)的歷史并不長，但發(fā)展非常迅速，目前砼結(jié)構(gòu)已成為土木、水利工程結(jié)構(gòu)中最主要的結(jié)構(gòu)。在在材料材料方面：方面： 向高強(qiáng)（100200n/mm2 ）、輕質(zhì)（1418kn/m3）、高流動性、自密實(shí)、耐久及具有特殊性能的混凝土發(fā)展；在在計算理論計算理論方面：方面： 經(jīng)歷了容許應(yīng)力法、破損（壞）階段法和極限狀態(tài)法三個階段。 常用的規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程2. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法2.1 規(guī)范和設(shè)計理論2.1 規(guī)范和設(shè)計理論允許應(yīng)力設(shè)計法破壞階段設(shè)計法極限狀態(tài)設(shè)計法半經(jīng)驗(yàn)半

8、概率法近似概率法全概率法生命全過程設(shè)計法材料力學(xué)的方法按經(jīng)驗(yàn)法確定安全系數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范基于概率的極限狀態(tài)設(shè)計法 2.2 結(jié)構(gòu)的功能要求、可靠性與可靠度功能要求安全性、適用性和耐久性可靠性可靠度結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的概率概率度量2.3 極限狀態(tài)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 2.4 作用和材料強(qiáng)度的取值所有能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的原因統(tǒng)稱為“作用”。荷載是作用中的一部分。概率密度荷載荷載平均值荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載隨機(jī)變量荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)統(tǒng)計資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計方法確定的具有一定保證率（如9

9、5%）的統(tǒng)計特征值2.4 作用和材料強(qiáng)度的取值強(qiáng)度隨機(jī)變量強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)統(tǒng)計資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計方法確定的具有一定保證率（如鋼筋為97.73%,混凝土為95%）的統(tǒng)計特征值概率密度材料強(qiáng)度強(qiáng)度平均值強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 2.5 基于概率的極限狀態(tài)設(shè)計法作用效應(yīng)s作用引起的內(nèi)力與變形，也是隨機(jī)變量結(jié)構(gòu)抗力r抵抗作用效應(yīng)的能力，也是隨機(jī)變量結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)000srz 2.5 基于概率的極限狀態(tài)設(shè)計法s和r符合正態(tài)分布則z也符合正態(tài)分布概率密度z=r-szzpf結(jié)構(gòu)的失效概率)0()(0zpdzzfpf為簡化計算，引入可靠指標(biāo)22srsrzz)(1fp 2.5 基于概率的極限狀

10、態(tài)設(shè)計法目標(biāo)可靠指標(biāo)安全等級一級二級三級延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.2 2.6 實(shí)用的設(shè)計表達(dá)式直接用目標(biāo)可靠指標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，比較復(fù)雜采用荷載、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，相應(yīng)的分項系數(shù)和組合系數(shù)表示的實(shí)用設(shè)計表達(dá)式分項系數(shù)是按目標(biāo)可靠指標(biāo)，并考慮工程經(jīng)驗(yàn)確定的，使兩種方法具有相同或相近的可靠性承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式,)(211100kccksskniikciqiqikqqkggaffrqcqcgcs,)(100kccksskniikciqiqikggaffrqcgcs 2.6 實(shí)用的設(shè)計表達(dá)式正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式)211niikciqikqkgkqcqc

11、gcs標(biāo)準(zhǔn)組合)1niikqiqikgkqcgcs準(zhǔn)永久值組合)2111niikciqikfqkgkqcqcgcs頻遇組合 2.6 實(shí)用的設(shè)計表達(dá)式3. 鋼筋混凝土材料性能認(rèn)識鋼筋混凝土材料性能認(rèn)識3.1 鋼筋的品種和規(guī)格按化學(xué)成分按化學(xué)成分區(qū)區(qū)分分v低碳鋼：（含碳量低碳鋼：（含碳量0.25%0.6%0.6%）強(qiáng)度高、塑性差）強(qiáng)度高、塑性差v低合金鋼：碳素鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素低合金鋼：碳素鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素而成，而成， 強(qiáng)度高、塑性好強(qiáng)度高、塑性好 按外形區(qū)分按外形區(qū)分v光面鋼筋光面鋼筋v變形鋼筋變形鋼筋月牙肋月牙肋 紋路與肋不相交，紋路與肋不相交， 不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，粘結(jié)強(qiáng)度不易產(chǎn)

12、生應(yīng)力集中，粘結(jié)強(qiáng)度 略低于等高肋鋼筋。略低于等高肋鋼筋。等高肋等高肋（螺旋紋、人字紋）（螺旋紋、人字紋）與鋼筋砼粘結(jié)與鋼筋砼粘結(jié)力好，紋路與肋相交，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。力好，紋路與肋相交，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。光面圓鋼筋光面圓鋼筋螺旋紋鋼筋螺旋紋鋼筋人字紋鋼筋人字紋鋼筋月牙紋鋼筋月牙紋鋼筋按加工方式區(qū)分按加工方式區(qū)分v熱軋鋼筋熱軋鋼筋 級鋼筋：級鋼筋： 光面低碳鋼，塑性好、強(qiáng)度低光面低碳鋼，塑性好、強(qiáng)度低； 多作為厚度不大樓板的受力鋼筋和箍筋。多作為厚度不大樓板的受力鋼筋和箍筋。 級級鋼筋鋼筋 級級鋼筋：鋼筋： 月牙肋、低合金鋼，強(qiáng)度較高；月牙肋、低合金鋼，強(qiáng)度較高； 多作為鋼筋砼構(gòu)件受力鋼筋，尺寸較

13、大的構(gòu)件，為增強(qiáng)多作為鋼筋砼構(gòu)件受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，為增強(qiáng)與砼的粘結(jié)可用與砼的粘結(jié)可用級鋼作箍筋。級鋼作箍筋。 級級鋼筋：鋼筋： 等高肋、低合金鋼等高肋、低合金鋼，強(qiáng)度高；，強(qiáng)度高； 一般經(jīng)冷拉后用于預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)。一般經(jīng)冷拉后用于預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)。v冷加工鋼筋冷加工鋼筋 熱軋鋼筋熱軋鋼筋常溫下常溫下經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。冷加工提高鋼筋的強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。冷加工后，冷加工提高鋼筋的強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。冷加工后，強(qiáng)度提強(qiáng)度提高，高，塑性降低。塑性降低。一般用于預(yù)應(yīng)力一般用于預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)。砼結(jié)構(gòu)。v熱處理鋼筋熱處理鋼筋 等高肋低合金鋼，等高肋低合

14、金鋼，級鋼經(jīng)加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工級鋼經(jīng)加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝而成，強(qiáng)度提高，塑性降低不多。用于預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)。藝而成，強(qiáng)度提高，塑性降低不多。用于預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)。v鋼絲鋼絲 直徑直徑6mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二，外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.515.2 mm。用。用于預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)。于預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)。 3.2 3.2 鋼筋的力學(xué)性能鋼筋的力學(xué)性能 軟鋼的力學(xué)性能軟鋼的力學(xué)性能 a為比例極限為比例極限 cdcd為強(qiáng)化段為強(qiáng)化段b為屈服強(qiáng)度為屈服強(qiáng)度 fybcbc為屈服臺階為屈服臺階d d為抗拉強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度

15、軟鋼：軟鋼：有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，如熱軋有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，如熱軋 級鋼筋。級鋼筋。 含碳量高，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高，伸長率小，含碳量高，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高，伸長率小，流幅縮短。流幅縮短。（2）硬鋼的力學(xué)性能）硬鋼的力學(xué)性能 a點(diǎn)：點(diǎn)：比例極限比例極限協(xié)定流限：協(xié)定流限：強(qiáng)度設(shè)計指標(biāo)強(qiáng)度設(shè)計指標(biāo)，指經(jīng)加載及卸載后尚存有指經(jīng)加載及卸載后尚存有0.2%永久殘余變形時的應(yīng)力，永久殘余變形時的應(yīng)力，用用0.20.2表示。表示。 0.20.2一般相當(dāng)一般相當(dāng)于抗拉強(qiáng)度的于抗拉強(qiáng)度的70% 85%。硬鋼：硬鋼：沒有明顯屈服點(diǎn)的鋼沒有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，如熱處理鋼筋及高強(qiáng)鋼筋，如熱處理鋼筋及高強(qiáng)鋼絲。絲。 a

16、0.2%0.2 fu 3.3 砼的強(qiáng)度砼的強(qiáng)度（1 1）立方體抗壓強(qiáng)度）立方體抗壓強(qiáng)度fcuv砼結(jié)構(gòu)主要利用其砼結(jié)構(gòu)主要利用其抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度，因此抗壓強(qiáng)度是，因此抗壓強(qiáng)度是最主要和最基本的指標(biāo)。最主要和最基本的指標(biāo)。v標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度：標(biāo)準(zhǔn)立方體試件測得的抗壓標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度：標(biāo)準(zhǔn)立方體試件測得的抗壓強(qiáng)度，用強(qiáng)度，用fcu表示。表示。v砼強(qiáng)度等級：砼強(qiáng)度等級：邊長邊長150mm立方體，溫度為立方體，溫度為203、相對濕度不小于、相對濕度不小于95%的條件下養(yǎng)護(hù)的條件下養(yǎng)護(hù)2828天，用天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的測得的具有具有95%保證率保證率的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

17、fcuk作為砼的強(qiáng)度等作為砼的強(qiáng)度等級，以符號級，以符號c表示，單位為表示，單位為n/mm2。v影響砼強(qiáng)度的因素影響砼強(qiáng)度的因素試驗(yàn)方法。試驗(yàn)方法。試件尺寸。試件尺寸。加載速度。加載速度。齡期。齡期。水利水電工程用砼分水利水電工程用砼分1111個強(qiáng)度等級個強(qiáng)度等級，即，即c10、c15、c20、c25、c30、c35、c40、c45、c50、c55、c60，級差為級差為5n/mm2。 （2 2）軸心軸心抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度fcv150mm150mm300mm的棱柱體試件測定，的棱柱體試件測定， fc表示，較接近實(shí)際構(gòu)件中砼的受壓情況。表示，較接近實(shí)際構(gòu)件中砼的受壓情況。vfc (0.5 0.55)

18、 fc 時，最終徐變與應(yīng)力不成正比，稱為時，最終徐變與應(yīng)力不成正比，稱為非線性徐變非線性徐變。當(dāng)當(dāng) c0.8fc 時，砼內(nèi)部微裂縫的發(fā)展處于不穩(wěn)定狀態(tài)，徐變的發(fā)展不時，砼內(nèi)部微裂縫的發(fā)展處于不穩(wěn)定狀態(tài)，徐變的發(fā)展不收斂，導(dǎo)致砼的破壞。收斂，導(dǎo)致砼的破壞。 加載齡期：加載齡期：砼的齡期越短，凝膠體的粘性流動越大，徐變越大。砼的齡期越短，凝膠體的粘性流動越大，徐變越大。環(huán)境影響：環(huán)境影響：外界相對濕度越高，結(jié)構(gòu)內(nèi)部水分不易外逸，徐變越小。外界相對濕度越高，結(jié)構(gòu)內(nèi)部水分不易外逸，徐變越小。徐變對結(jié)構(gòu)的作用徐變對結(jié)構(gòu)的作用v徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，減小應(yīng)力

19、集中現(xiàn)象。力重分布，減小應(yīng)力集中現(xiàn)象。v減小大體積砼內(nèi)的溫度應(yīng)力。減小大體積砼內(nèi)的溫度應(yīng)力。v徐變會使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）徐變會使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大。變形增大。v引起預(yù)應(yīng)力損失。引起預(yù)應(yīng)力損失。v在長期高應(yīng)力作用下，會導(dǎo)致破壞。在長期高應(yīng)力作用下，會導(dǎo)致破壞。松弛當(dāng)結(jié)構(gòu)受外界約束而無法變形，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力會隨時間的當(dāng)結(jié)構(gòu)受外界約束而無法變形，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力會隨時間的增長而降低，這種現(xiàn)象稱為松弛。增長而降低，這種現(xiàn)象稱為松弛。（6 6）砼的溫度變形和干濕變形）砼的溫度變形和干濕變形v砼因砼因溫度和濕度變化溫度和濕度變化引起的體積變化稱為引起的體積變化稱為溫度變溫度變形和干濕變形形和干濕變形

20、。v大體積大體積砼砼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)溫度變形十分重要，當(dāng)變形受到約溫度變形十分重要，當(dāng)變形受到約束，溫度變化引起的應(yīng)力可能引起開裂。束，溫度變化引起的應(yīng)力可能引起開裂。v計算溫度變形或應(yīng)力時，砼溫度線膨脹系數(shù)取為計算溫度變形或應(yīng)力時，砼溫度線膨脹系數(shù)取為1.01.01010-5-5 。v大體積大體積砼砼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)中，用鋼筋來防止溫度裂縫或干縮中，用鋼筋來防止溫度裂縫或干縮裂縫是不可能的。裂縫是不可能的。v適當(dāng)布置鋼筋，可分散裂縫，減小裂縫寬度。適當(dāng)布置鋼筋，可分散裂縫，減小裂縫寬度。v為減小溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力，可設(shè)置伸縮縫。為減小溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力，可設(shè)置伸縮縫。v砼因砼因外界濕度變化產(chǎn)生外界濕度變化產(chǎn)

21、生干縮與濕脹干縮與濕脹。v濕脹常產(chǎn)生有利的影響，設(shè)計中一般濕脹常產(chǎn)生有利的影響，設(shè)計中一般可可不考慮。不考慮。v干縮變形受到約束時，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干縮裂縫。干縮變形受到約束時，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干縮裂縫。v干縮變形干縮變形影響因素：影響因素： 水泥用量多、水灰比越大，收縮越大；水泥用量多、水灰比越大，收縮越大； 骨料彈性模量高、級配好，收縮就??；骨料彈性模量高、級配好，收縮就小； 干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大；干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大； 小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。 4. 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計鋼筋混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計鋼筋混凝土基本構(gòu)件設(shè)計計算：鋼筋混凝土基本構(gòu)件設(shè)計

22、計算：受彎構(gòu)件、受受彎構(gòu)件、受壓構(gòu)件、受拉構(gòu)件、受扭構(gòu)件等壓構(gòu)件、受拉構(gòu)件、受扭構(gòu)件等預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計：受拉、受彎等受拉、受彎等鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟準(zhǔn)備工作確定結(jié)構(gòu)方案結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)計算簡圖結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計計算了解工程背景掌握設(shè)計所需原始資料收集設(shè)計參考資料制定工作計劃上部結(jié)構(gòu)樓蓋基礎(chǔ)荷載計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析荷載效應(yīng)組合構(gòu)件截面設(shè)計構(gòu)造要求結(jié)構(gòu)設(shè)計說明結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙時間上和空間上以受彎構(gòu)件為例以受彎構(gòu)件為例豎向荷載作用下計算簡圖 m圖v圖 n圖 豎直荷載作用下框架

23、的內(nèi)力示意圖 水平荷載作用下計算簡圖 m圖 v圖 n圖水平荷載作用下框架的內(nèi)力示意圖v受彎構(gòu)件主要指結(jié)構(gòu)中各種類型的受彎構(gòu)件主要指結(jié)構(gòu)中各種類型的梁與板梁與板。v受彎構(gòu)件的受力特點(diǎn)是截面上承受受彎構(gòu)件的受力特點(diǎn)是截面上承受彎矩彎矩m和剪和剪力力v。v受彎構(gòu)件承載力的設(shè)計內(nèi)容：受彎構(gòu)件承載力的設(shè)計內(nèi)容： (1) (1) 正截面受彎承載力計算正截面受彎承載力計算按已知截面彎矩按已知截面彎矩設(shè)計值設(shè)計值 m，確定截面尺寸和計算縱向確定截面尺寸和計算縱向受力鋼筋受力鋼筋； (2) (2) 斜截面受剪承載力計算斜截面受剪承載力計算按受剪計算截面按受剪計算截面的剪力設(shè)計值的剪力設(shè)計值v，計算確定，計算確定

24、箍筋和彎起鋼筋箍筋和彎起鋼筋的的數(shù)量。數(shù)量。 b h l0縱向鋼筋正截面受彎承載力設(shè)計正截面受彎承載力設(shè)計為防止正截面破壞，須配縱向鋼筋。為防止正截面破壞，須配縱向鋼筋。 b h縱向鋼筋 l0斜截面受剪承載力設(shè)計斜截面受剪承載力設(shè)計為防止斜截面破壞，須配彎起鋼筋及箍筋。為防止斜截面破壞，須配彎起鋼筋及箍筋。 1.1.截面形式截面形式4.1 4.1 受彎構(gòu)件的截面形式和構(gòu)造受彎構(gòu)件的截面形式和構(gòu)造v 梁截面形式常見的有梁截面形式常見的有矩形、矩形、t形、工形、十字形、箱形、形、工形、十字形、箱形、形。形。v 現(xiàn)澆單向板為現(xiàn)澆單向板為矩形矩形截面，截面， 預(yù)制板常見的有預(yù)制板常見的有空心板?？招陌?/p>

25、。工形矩形板矩形t 形箱形空心板 2.2.截面尺寸截面尺寸v為統(tǒng)一模板尺寸、便于施工，通常采用為統(tǒng)一模板尺寸、便于施工，通常采用梁梁寬度寬度b=120=120、150150、180180、200200、220220、250mm250mm， 250mm250mm以上者以以上者以50mm50mm為模數(shù)遞增。為模數(shù)遞增。v梁高度梁高度h=250=250、300300、350350、400 400 、800mm 800mm ，800mm800mm以上者以以上者以100mm100mm為模數(shù)遞增為模數(shù)遞增。v簡支梁的簡支梁的高跨比高跨比h/l0一般為一般為1/81/8 1/121/12。v矩形截面梁矩形截

26、面梁高寬比高寬比h/b=2.0=2.0 3.53.5，t t形截面形截面梁高寬梁高寬 比比h/b=2.5=2.5 4.04.0。v房屋建筑中板較薄，最小為房屋建筑中板較薄，最小為60mm60mm。v水工建筑中板厚變化范圍大，厚的可達(dá)幾水工建筑中板厚變化范圍大，厚的可達(dá)幾米，薄的可為米，薄的可為100mm100mm。b bh hb bh hc cc ccc c c c c c d=1028mm(常用常用)h0=h-a h0a30mm1.5dmindmindmindmindmind3.3.砼砼保護(hù)層保護(hù)層 為保證為保證耐久性耐久性、防防火性火性以及鋼筋與砼以及鋼筋與砼的的粘結(jié)性能粘結(jié)性能，鋼筋，鋼

27、筋外面須有足夠厚度外面須有足夠厚度的砼保護(hù)層。的砼保護(hù)層。c cc ccc c c c c c d=1028mm(常用常用)h0=h-a h0a30mm1.5dmindmindmindmindmind4.4.梁內(nèi)鋼筋直徑和間距梁內(nèi)鋼筋直徑和間距v梁底部縱向受力鋼筋一般不少梁底部縱向受力鋼筋一般不少于于2 2根，直徑常用根，直徑常用101028mm28mm；梁上；梁上部無受壓鋼筋時，需配置部無受壓鋼筋時，需配置2 2根根架架立筋立筋，與箍筋和梁底部縱筋形成，與箍筋和梁底部縱筋形成鋼筋骨架，直徑一般不小于鋼筋骨架，直徑一般不小于10mm10mm；v為保證砼澆注的密實(shí)性，梁底為保證砼澆注的密實(shí)性，梁

28、底部鋼筋的凈距不小于部鋼筋的凈距不小于30mm30mm及及鋼筋鋼筋直徑直徑d d，梁上部鋼筋的凈距不小，梁上部鋼筋的凈距不小于于30mm30mm及及1.5 1.5 d d。5.5.板內(nèi)鋼筋的直徑和間距板內(nèi)鋼筋的直徑和間距v鋼筋直徑通常為鋼筋直徑通常為612mm； 板厚度較大時，直徑可用板厚度較大時，直徑可用1418mm；v受力鋼筋最小間距為受力鋼筋最小間距為70mm；v垂直于受力鋼筋應(yīng)布置垂直于受力鋼筋應(yīng)布置分布鋼筋分布鋼筋于于內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)： 將荷載均勻傳遞給受力鋼筋，將荷載均勻傳遞給受力鋼筋，施工中固定受力鋼筋的位置，施工中固定受力鋼筋的位置，抵抗溫度和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，抵抗溫度和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，

29、抵抗另一方向的內(nèi)力。抵抗另一方向的內(nèi)力。70ccmin分布筋分布筋( (f6f6300)h0 4.2 4.2 受彎構(gòu)件正截面的試驗(yàn)研究受彎構(gòu)件正截面的試驗(yàn)研究habash01梁的試驗(yàn)和應(yīng)力梁的試驗(yàn)和應(yīng)力應(yīng)變階段應(yīng)變階段（1）第）第階段階段未裂階段未裂階段v 荷載很小，應(yīng)力與應(yīng)變之荷載很小，應(yīng)力與應(yīng)變之 間成線性關(guān)系；間成線性關(guān)系；v 荷載荷載，砼拉應(yīng)力達(dá)到，砼拉應(yīng)力達(dá)到ft t， 拉區(qū)呈塑性變形；壓區(qū)應(yīng)拉區(qū)呈塑性變形；壓區(qū)應(yīng) 力圖接近三角形；力圖接近三角形； v 砼達(dá)到極限拉應(yīng)變砼達(dá)到極限拉應(yīng)變 （ t= tu），截面即將開裂，截面即將開裂 （a a狀態(tài)），彎矩為狀態(tài)），彎矩為開裂開裂 彎矩彎

30、矩mcr；v a a狀態(tài)是抗裂計算依據(jù)。狀態(tài)是抗裂計算依據(jù)。（2 2）第）第階段階段裂縫階段裂縫階段v 荷載荷載，拉區(qū)出現(xiàn)裂縫，拉區(qū)出現(xiàn)裂縫， 中和軸上移，拉區(qū)中和軸上移，拉區(qū)砼砼脫離脫離 工作，工作，拉力由鋼筋承擔(dān)。拉力由鋼筋承擔(dān)。v 階段階段是正常使用階段是正常使用階段變變 形形和和裂縫寬度裂縫寬度計算依據(jù)。計算依據(jù)。v 拉區(qū)有許多裂縫，縱向應(yīng)拉區(qū)有許多裂縫，縱向應(yīng) 變量測標(biāo)距有足夠長度變量測標(biāo)距有足夠長度 （跨過幾條裂縫），平均（跨過幾條裂縫），平均 應(yīng)變沿截面高度分布近似應(yīng)變沿截面高度分布近似 直線。直線。（平截面假定）（平截面假定）（3 3）第）第階段階段破壞階段破壞階段v 荷載荷載

31、，鋼筋應(yīng)力先達(dá)到，鋼筋應(yīng)力先達(dá)到屈屈 服強(qiáng)度服強(qiáng)度fy y；v 壓區(qū)砼壓區(qū)砼邊緣應(yīng)變隨后達(dá)到邊緣應(yīng)變隨后達(dá)到極極 限壓應(yīng)變限壓應(yīng)變 cu，砼發(fā)生縱向水，砼發(fā)生縱向水 平裂縫壓碎（平裂縫壓碎（狀態(tài)），彎狀態(tài)），彎 矩為矩為極限彎矩極限彎矩mu。v 階段階段是正截面承載力計算是正截面承載力計算 依據(jù)。依據(jù)。 2正截面破壞特征正截面破壞特征（1 1）第）第1 1種破壞情況種破壞情況適筋破壞適筋破壞| 配筋量適中：配筋量適中：v 受拉鋼筋先屈服受拉鋼筋先屈服，然后砼邊緣達(dá)到極限壓應(yīng)變，然后砼邊緣達(dá)到極限壓應(yīng)變 cucu，砼被壓碎，構(gòu)件破壞。，砼被壓碎，構(gòu)件破壞。v 破壞前，有顯著的裂縫開展和撓度，有明

32、顯的破壞前，有顯著的裂縫開展和撓度，有明顯的 破壞預(yù)兆，屬破壞預(yù)兆，屬延性破壞延性破壞。（2 2）第）第2 2種破壞情況種破壞情況超筋破壞超筋破壞| 配筋量過多：配筋量過多：v 受拉鋼筋未達(dá)到屈服，受拉鋼筋未達(dá)到屈服，受壓砼先達(dá)到極限壓應(yīng)受壓砼先達(dá)到極限壓應(yīng)變變 而被壓壞。而被壓壞。v 承載力控制于砼壓區(qū)，鋼筋未能充分發(fā)揮作用。承載力控制于砼壓區(qū)，鋼筋未能充分發(fā)揮作用。v 裂縫根數(shù)多、寬度細(xì)，撓度也比較小，砼壓壞裂縫根數(shù)多、寬度細(xì)，撓度也比較小，砼壓壞 前無明顯預(yù)兆，屬前無明顯預(yù)兆，屬脆性破壞脆性破壞。第三章 受彎構(gòu)件正截面承載力計算（3 3）第）第3 3種破壞情況種破壞情況少筋破壞少筋破壞|

33、 配筋量過少：配筋量過少：v 拉區(qū)砼一出現(xiàn)裂縫，拉區(qū)砼一出現(xiàn)裂縫，鋼筋很快達(dá)到屈服鋼筋很快達(dá)到屈服，可能，可能經(jīng)經(jīng) 過流幅段進(jìn)入強(qiáng)化段。過流幅段進(jìn)入強(qiáng)化段。v 破壞時常出現(xiàn)一條很寬裂縫，撓度很大，不能破壞時常出現(xiàn)一條很寬裂縫，撓度很大，不能 正常使用。正常使用。v 開裂彎矩是其破壞彎矩，屬于脆性破壞開裂彎矩是其破壞彎矩，屬于脆性破壞。第三章 受彎構(gòu)件正截面承載力計算試驗(yàn)錄像試驗(yàn)錄像彎矩彎矩?fù)隙汝P(guān)系曲線撓度關(guān)系曲線破壞特征隨配筋量變化：破壞特征隨配筋量變化：v配筋量太少，破壞彎矩接配筋量太少，破壞彎矩接近開裂彎矩，大小取決于砼近開裂彎矩，大小取決于砼的抗拉強(qiáng)度及截面大??；的抗拉強(qiáng)度及截面大??；v

34、配筋量過多，鋼筋不能充配筋量過多，鋼筋不能充分發(fā)揮作用，破壞彎矩取決分發(fā)揮作用，破壞彎矩取決于砼的抗壓強(qiáng)度及截面大??；于砼的抗壓強(qiáng)度及截面大??；v合理的配筋應(yīng)在這兩個限合理的配筋應(yīng)在這兩個限度之間，避免發(fā)生超筋或少度之間，避免發(fā)生超筋或少筋破壞。筋破壞。4.34.3正截面受彎承載力計算原則正截面受彎承載力計算原則1計算方法的基本假定計算方法的基本假定（1 1）平截面假定。）平截面假定。（2 2）不考慮受拉區(qū)砼的工）不考慮受拉區(qū)砼的工作。作。（3 3）受壓區(qū)砼采用理想化）受壓區(qū)砼采用理想化的應(yīng)力應(yīng)變曲線。的應(yīng)力應(yīng)變曲線。（4 4）有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋）有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系采用理想應(yīng)力應(yīng)變

35、關(guān)系采用理想的彈塑性曲線。的彈塑性曲線。2適筋和超筋破壞的界限條件適筋和超筋破壞的界限條件v界限破壞：界限破壞：受拉鋼筋達(dá)到受拉鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時受壓砼達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時受壓砼達(dá)到極限壓應(yīng)變，此時：極限壓應(yīng)變，此時： h00033.0/cucsyysef ef hxsyycucubb/0033. 00033. 0000v根據(jù)平截面假定：根據(jù)平截面假定：等效矩形應(yīng)力圖等效矩形應(yīng)力圖 用等效矩形應(yīng)力圖形代替曲線應(yīng)力圖形，應(yīng)力為用等效矩形應(yīng)力圖形代替曲線應(yīng)力圖形，應(yīng)力為fc。根據(jù)。根據(jù)合力大小和作用點(diǎn)位置不變合力大小和作用點(diǎn)位置不變的原則：的原則： 008 . 0,8 . 0 xxxxbb 00

36、33. 018 . 00sybbefhx適筋梁的判別條件適筋梁的判別條件b0hx 相對受壓區(qū)高度相對受壓區(qū)高度相對界限受壓區(qū)高度相對界限受壓區(qū)高度4.4 4.4 單筋矩形截面構(gòu)件正截面受彎承載力計算單筋矩形截面構(gòu)件正截面受彎承載力計算1計算簡圖計算簡圖2.2.基本公式基本公式 afbxfxhbxfmmsyccdud)2(110v為計算方便，基本公式改寫如下：為計算方便，基本公式改寫如下： afbxfxhbxfmmsyccdud)2(110ssccsdudsafhbfbhfmm020)(11)5 . 01 ( v適用條件適用條件ycbsbbffbhahxmax00 或防止超筋脆性破壞防止超筋脆性

37、破壞防止少筋脆性破壞防止少筋脆性破壞minh0haasb配筋率0bhas3.3.截面設(shè)計截面設(shè)計已知：已知：彎矩設(shè)計值彎矩設(shè)計值m求：求：截面尺寸截面尺寸b，h(h0)、截面配筋、截面配筋as，以及材料強(qiáng)度，以及材料強(qiáng)度fy、fc未知數(shù)：未知數(shù)：受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度x、 b，h(h0)、as、fy、fc基本公式：基本公式：沒有唯一解沒有唯一解根據(jù)受力性能、材料供應(yīng)、施工條件、使用要求等因素根據(jù)受力性能、材料供應(yīng)、施工條件、使用要求等因素綜合分析，確定經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計。綜合分析，確定經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計。 afbxfxhbxfmmsyccdud)2(110 v材料選用材料選用： 適筋梁的適筋梁的mu主要

38、取決于主要取決于fyas，鋼筋砼，鋼筋砼受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件的的 fc 不宜較高，不宜較高，常用常用c20c30級砼。級砼。鋼筋砼受彎構(gòu)件是帶裂縫工作的，由于裂縫寬度鋼筋砼受彎構(gòu)件是帶裂縫工作的，由于裂縫寬度和撓度變形的限制，高強(qiáng)鋼筋不能充分利用。和撓度變形的限制，高強(qiáng)鋼筋不能充分利用。 梁常用梁常用級鋼筋，板常用級鋼筋，板常用級鋼筋級鋼筋。v截面尺寸確定截面尺寸確定截面應(yīng)有一定剛度，使正常使用階段的驗(yàn)算能滿足截面應(yīng)有一定剛度，使正常使用階段的驗(yàn)算能滿足 撓度變形的要求。撓度變形的要求。 根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，常按高跨比常按高跨比h/l0 來估計截面高度：來估計截面高度：簡支梁可取簡支梁可取

39、h=(1/8=(1/8 1/12)1/12)l0 ，b=(1/21/3.5)h ；簡支板可取簡支板可取h = (1/12 1/20) l0 。 給定給定m時時截面尺寸截面尺寸b、h(h0)越大，所需的越大，所需的as就越少，就越少， 越小，但砼越小，但砼用量和模板費(fèi)用增加，并影響使用凈空高度；用量和模板費(fèi)用增加，并影響使用凈空高度； 反之，反之，b、h(h0)越小，所需的越小，所需的as就越大，就越大， 增大。增大。v對一般板和梁，其對一般板和梁，其常用配筋率常用配筋率為為： 板板 0.4%0.8% 矩形截面梁矩形截面梁 0.6%1.5% t形截面梁形截面梁 0.9%1.8%（相對于梁肋來說）

40、（相對于梁肋來說）v選定材料強(qiáng)度選定材料強(qiáng)度 fy、fc，截面尺寸，截面尺寸b、h(h0)后，未知數(shù)就后，未知數(shù)就只有只有x，as，基本公式可解。，基本公式可解。4.承載力復(fù)核已知：已知：截面尺寸截面尺寸b，h(h0)、截面配筋、截面配筋as，以及材料強(qiáng)度，以及材料強(qiáng)度fy、fc求：求：截面的受彎承載力截面的受彎承載力 mu未知數(shù)：未知數(shù)：受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度x和受彎承載力和受彎承載力mu基本公式：基本公式： afbxfxhbxfmmsyccdud)2(110受彎承載力受彎承載力mu可求?？汕?。4.5 雙筋矩形截面構(gòu)件正截面受彎承載力計算 雙筋截面是指同時配置受拉和受壓鋼筋的情況。雙筋截面是指

41、同時配置受拉和受壓鋼筋的情況。a sa s受壓鋼筋一般來說一般來說采用雙筋是不經(jīng)濟(jì)采用雙筋是不經(jīng)濟(jì)的，工程中通常僅在以下的，工程中通常僅在以下情況下采用：情況下采用：v 截面尺寸和材料強(qiáng)度受建筑使用和施工條件（或截面尺寸和材料強(qiáng)度受建筑使用和施工條件（或整個工程）限制而不能增加，而計算又不滿足適筋截整個工程）限制而不能增加，而計算又不滿足適筋截面條件時，可采用雙筋截面，即在受壓區(qū)配置鋼筋以面條件時，可采用雙筋截面，即在受壓區(qū)配置鋼筋以補(bǔ)充砼受壓能力的不足。補(bǔ)充砼受壓能力的不足。v 由于荷載有多種組合情況，在某一組合情況下截由于荷載有多種組合情況，在某一組合情況下截面承受正彎矩，另一種組合情況下

42、承受負(fù)彎矩，這時面承受正彎矩，另一種組合情況下承受負(fù)彎矩，這時也出現(xiàn)雙筋截面。也出現(xiàn)雙筋截面。v 由于受壓鋼筋可以提高截面的延性，在抗震地區(qū)，由于受壓鋼筋可以提高截面的延性，在抗震地區(qū)，一般宜配置受壓鋼筋。一般宜配置受壓鋼筋。1計算簡圖和基本公式計算簡圖和基本公式 - sysycafafbxf)()2(1100ahafxhbxfmmsycdudv 雙筋截面達(dá)到雙筋截面達(dá)到mu的標(biāo)志仍然是的標(biāo)志仍然是受壓邊緣砼達(dá)到受壓邊緣砼達(dá)到 cu。v在受壓邊緣砼應(yīng)變達(dá)到在受壓邊緣砼應(yīng)變達(dá)到 cu前，如受拉鋼筋先屈服，則其前，如受拉鋼筋先屈服，則其破壞形態(tài)與適筋梁類似，有較大延性。破壞形態(tài)與適筋梁類似，有較大

43、延性。v在截面受彎承載力計算時，受壓區(qū)砼的應(yīng)力仍可按等效矩在截面受彎承載力計算時，受壓區(qū)砼的應(yīng)力仍可按等效矩形應(yīng)力圖方法考慮。形應(yīng)力圖方法考慮。 scuscssseee255/400360)100 . 2108 . 1 (002. 0mmns cu 值在值在0.0020.004范圍變化，范圍變化，安全計，取安全計，取 cu =0 . 002:受壓鋼筋應(yīng)力受壓鋼筋應(yīng)力 鋼筋和砼共同變形鋼筋和砼共同變形v適用條件適用條件bbhx 0或 防止超筋脆性破壞防止超筋脆性破壞ax 2保證受壓鋼筋強(qiáng)度充分利用保證受壓鋼筋強(qiáng)度充分利用v 為使受壓鋼筋距中和軸足夠遠(yuǎn)，得到足夠變?yōu)槭故軌轰摻罹嘀泻洼S足夠遠(yuǎn)，得到足

44、夠變形，應(yīng)力才能達(dá)到屈服強(qiáng)度。形，應(yīng)力才能達(dá)到屈服強(qiáng)度。v雙筋截面一般不會出現(xiàn)少筋破壞情況，故可不必驗(yàn)算雙筋截面一般不會出現(xiàn)少筋破壞情況，故可不必驗(yàn)算最小配筋率。最小配筋率。ax 2受壓鋼筋應(yīng)力達(dá)不到屈服強(qiáng)度受壓鋼筋應(yīng)力達(dá)不到屈服強(qiáng)度假定受壓鋼筋和砼的壓力假定受壓鋼筋和砼的壓力作用點(diǎn)均在鋼筋重心位置作用點(diǎn)均在鋼筋重心位置ax 2)(110ahafmmsydudsaasbah0av對于對于2截面設(shè)計截面設(shè)計（1）第一種情況）第一種情況已知：已知：彎矩設(shè)計值彎矩設(shè)計值m，截面尺寸截面尺寸b，h(h0)，材料強(qiáng)度，材料強(qiáng)度fy、fc未知數(shù)：未知數(shù)：受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度x、截面配筋截面配筋as ， a

45、s基本公式：基本公式： - sysycafafbxf)()2(1100ahafxhbxfmmsycdud兩個方程，三個未知數(shù)，根據(jù)充分利用受壓區(qū)砼受壓使兩個方程，三個未知數(shù)，根據(jù)充分利用受壓區(qū)砼受壓使鋼筋用量（鋼筋用量（as + as）為最小）為最小原則，取原則，取 = b ，截面配筋可求。截面配筋可求。0)(daadss55. 0)1 (5 . 00ha)()0.5(120200 = b宜取宜取 = 0.80.8 b兩個方程，三個未知數(shù)，根據(jù)充分利用受壓區(qū)砼受壓使兩個方程，三個未知數(shù)，根據(jù)充分利用受壓區(qū)砼受壓使鋼筋用量（鋼筋用量（as + as）為最?。樽钚≡瓌t，取原則，取 = b ，截面

46、配筋可求。截面配筋可求。（2）第二種情況）第二種情況已知：已知：彎矩設(shè)計值彎矩設(shè)計值m，截面尺寸截面尺寸b，h(h0)，材料強(qiáng)度，材料強(qiáng)度fy、fc ， 受壓鋼筋截面面積受壓鋼筋截面面積 as 未知數(shù)：未知數(shù)：受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度x、受拉鋼筋受拉鋼筋as基本公式：基本公式： - sysycafafbxf)()2(1100ahafxhbxfmmsycdud兩個方程，兩個未知數(shù)，兩個方程，兩個未知數(shù)，受拉鋼筋受拉鋼筋as可求?？汕蟆?如何處理？如何處理？ 2如何處理？如何處理？3.3.承載力復(fù)核承載力復(fù)核已知：已知：b、h、a、a、as、as 、fy、 fy、fc求：求：mu未知數(shù)：未知數(shù)：受壓區(qū)

47、高度受壓區(qū)高度 x 和受彎承載力和受彎承載力mu兩個未知數(shù)，有唯一解。兩個未知數(shù)，有唯一解。問題：問題：當(dāng)當(dāng) b時，時，mu=?當(dāng)當(dāng)xm未知數(shù)：未知數(shù)：受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度x和受彎承載力和受彎承載力mu基本公式：基本公式：)2()2(0011xhafxhbxfmafbxfsycusyc前提條件：前提條件：bcyff1min0bhas最終公式：最終公式：)5 . 01 (0hafmsyu)5 . 01 (201bhfmcu或或當(dāng)當(dāng)mum時，認(rèn)為截面受彎承載力滿足要求，否則為不安全。時，認(rèn)為截面受彎承載力滿足要求，否則為不安全。當(dāng)當(dāng)mu大于大于m過多過多時，該截面設(shè)計不經(jīng)濟(jì)。時，該截面設(shè)計不經(jīng)濟(jì)。

48、6. 截面承載力計算的計算系數(shù)和計算方法)2(01xhbxfmc)5 . 01 (201bhfmc201)5 . 01 (bhfmc201bhfmcs取取)5 . 01 (s取取5 . 012000hxhhzs令令m mu2211211sss截面抵抗矩系數(shù)截面抵抗矩系數(shù)ss力臂系數(shù)力臂系數(shù)受彎構(gòu)件在荷載作用下，受彎構(gòu)件在荷載作用下，同時產(chǎn)生彎矩和剪力。同時產(chǎn)生彎矩和剪力。在彎矩區(qū)段，產(chǎn)生正截面在彎矩區(qū)段，產(chǎn)生正截面受彎破壞；受彎破壞；在剪力較大的區(qū)段，產(chǎn)生在剪力較大的區(qū)段，產(chǎn)生斜截面受剪破壞。斜截面受剪破壞。荷載小時鋼筋砼梁應(yīng)力狀荷載小時鋼筋砼梁應(yīng)力狀態(tài)同勻質(zhì)彈性梁。態(tài)同勻質(zhì)彈性梁。4.7 受

49、彎構(gòu)件斜截面承載力計算受彎構(gòu)件斜截面承載力計算勻質(zhì)彈性材料梁應(yīng)力狀態(tài)勻質(zhì)彈性材料梁應(yīng)力狀態(tài)v主拉應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度，出現(xiàn)與其相垂直的裂縫。主拉應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度，出現(xiàn)與其相垂直的裂縫。v為防止正截面破壞，須配為防止正截面破壞，須配縱向鋼筋縱向鋼筋。v為防止斜截面破壞，須配為防止斜截面破壞，須配彎起鋼筋及箍筋彎起鋼筋及箍筋（腹筋）（腹筋）。1. 無腹筋梁斜截面上的應(yīng)力狀態(tài)及破壞形態(tài)無腹筋是僅配縱向鋼筋而無腹筋的梁。無腹筋是僅配縱向鋼筋而無腹筋的梁。斜裂縫的種類：斜裂縫的種類： （1 1）斜裂縫發(fā)生前后梁內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的變化）斜裂縫發(fā)生前后梁內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的變化 斜截面上平衡斜截面上平衡ma和和va的力有：的

50、力有：縱向鋼筋的拉力縱向鋼筋的拉力t；余留剪壓面余留剪壓面( (aa) )上砼承擔(dān)的上砼承擔(dān)的 剪力剪力vc及壓力及壓力c；骨料咬合力骨料咬合力va , ,垂直分量垂直分量vy ；縱筋的縱筋的“銷栓力銷栓力” ” vd 。ma ：外荷載在斜截面：外荷載在斜截面上引起的彎矩；上引起的彎矩；va ：外荷載在斜截面：外荷載在斜截面上引起的剪力；上引起的剪力；dycavvvv力的平衡：力的平衡：力矩的平衡：力矩的平衡： 斜裂縫發(fā)生后應(yīng)力狀態(tài)的變化斜裂縫發(fā)生后應(yīng)力狀態(tài)的變化v一開裂砼承擔(dān)的剪應(yīng)力增大；一開裂砼承擔(dān)的剪應(yīng)力增大；余留截面余留截面aa來抵抗剪力。來抵抗剪力。v穿過斜裂縫的縱筋應(yīng)力增大；穿過斜

51、裂縫的縱筋應(yīng)力增大；斜裂縫出現(xiàn)前，各截面縱筋拉力由該截面彎矩決定；斜裂縫出現(xiàn)前，各截面縱筋拉力由該截面彎矩決定；斜裂縫出現(xiàn)后，截面斜裂縫出現(xiàn)后，截面b b鋼筋拉力決定于截面鋼筋拉力決定于截面a的彎矩，的彎矩，mamb。v壓區(qū)砼的壓應(yīng)力上升；壓區(qū)砼的壓應(yīng)力上升；縱筋拉力突增，斜裂縫向上開展，受壓區(qū)砼面積縮小?？v筋拉力突增，斜裂縫向上開展，受壓區(qū)砼面積縮小。v砼沿縱筋受到撕裂力。砼沿縱筋受到撕裂力。由于由于vd作用。作用。00havhm集中荷載簡支梁集中荷載簡支梁剪跨比剪跨比h0a0bhvt0vhmt20bhm（2 2）無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)）無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài) （ 3）一出現(xiàn)斜裂

52、縫，很快形成一出現(xiàn)斜裂縫，很快形成臨臨界斜裂縫界斜裂縫，延伸到梁頂集載延伸到梁頂集載作用點(diǎn)，整個截面裂通。作用點(diǎn)，整個截面裂通。承載力急劇下降，承載力急劇下降，破壞荷載破壞荷載比斜裂縫形成時的荷載增加比斜裂縫形成時的荷載增加不多，不多，脆性性質(zhì)顯著。脆性性質(zhì)顯著。砼砼余留截面上剪應(yīng)力上升，余留截面上剪應(yīng)力上升，主拉應(yīng)力超過砼抗拉強(qiáng)度而主拉應(yīng)力超過砼抗拉強(qiáng)度而斜向拉壞，稱為斜向拉壞，稱為斜拉破壞斜拉破壞。破壞破壞取決于砼的抗拉強(qiáng)度。取決于砼的抗拉強(qiáng)度。p f斜拉破壞斜拉破壞p f （1 3）v出現(xiàn)垂直裂縫和微細(xì)的斜裂出現(xiàn)垂直裂縫和微細(xì)的斜裂縫，縫，根形成臨界斜裂縫，壓根形成臨界斜裂縫，壓區(qū)砼截面

53、不裂通。區(qū)砼截面不裂通。v破壞過程比斜拉破壞緩慢，破壞過程比斜拉破壞緩慢，破壞荷載高于斜裂縫出現(xiàn)時荷破壞荷載高于斜裂縫出現(xiàn)時荷載。載。v余留截面主壓應(yīng)力超過砼在余留截面主壓應(yīng)力超過砼在壓力和剪力共同作用下的抗壓壓力和剪力共同作用下的抗壓強(qiáng)度而破壞，強(qiáng)度而破壞，稱為稱為剪壓破壞剪壓破壞。v破壞取決于砼復(fù)合應(yīng)力（剪破壞取決于砼復(fù)合應(yīng)力（剪壓）的強(qiáng)度。壓）的強(qiáng)度。剪壓破壞剪壓破壞 （ 3，斜拉破壞；斜拉破壞； 1，斜壓破壞；斜壓破壞；1 3，剪壓破壞。剪壓破壞。隨剪跨比的減小，斜隨剪跨比的減小，斜截面受剪承載力增高。截面受剪承載力增高。 v 剪跨比反映了彎矩和剪力的相對大小，也是正應(yīng)力剪跨比反映了彎

54、矩和剪力的相對大小，也是正應(yīng)力和剪應(yīng)力的相對關(guān)系。和剪應(yīng)力的相對關(guān)系。v 由于梁頂集載及支座反力的局部作用，使壓區(qū)砼，由于梁頂集載及支座反力的局部作用，使壓區(qū)砼，還受有還受有垂直正應(yīng)力垂直正應(yīng)力, ,減小壓區(qū)主拉應(yīng)力，有可能阻止斜減小壓區(qū)主拉應(yīng)力，有可能阻止斜拉破壞的發(fā)生。拉破壞的發(fā)生。v 值增大，集載的局部作用不能影響到支座附近的斜值增大，集載的局部作用不能影響到支座附近的斜裂縫時，斜拉破壞就會發(fā)生。裂縫時，斜拉破壞就會發(fā)生。0bhvt0vhmt20bhm0ha （2 2）砼強(qiáng)度）砼強(qiáng)度v砼強(qiáng)度反映了砼的抗壓砼強(qiáng)度反映了砼的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，對受剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，對受剪承載力有很大的影響。

55、承載力有很大的影響。v隨著砼強(qiáng)度的提高，隨著砼強(qiáng)度的提高，vu與與 fcu 近似成正比。近似成正比。v斜壓破壞是受剪承載力斜壓破壞是受剪承載力的上限。的上限。 （3 3）縱筋配筋率）縱筋配筋率 越大，壓區(qū)面積越大，受剪面積也越大，并使縱筋的銷越大，壓區(qū)面積越大，受剪面積也越大，并使縱筋的銷栓作用也增加。增大縱筋面積還可限制斜裂縫的開展，增栓作用也增加。增大縱筋面積還可限制斜裂縫的開展，增加骨料咬合力。加骨料咬合力。（4 4）截面形狀截面形狀t形截面受壓翼緣增加了剪壓區(qū)面積，對斜拉破壞和剪壓破形截面受壓翼緣增加了剪壓區(qū)面積，對斜拉破壞和剪壓破壞的受剪承載力有提高（壞的受剪承載力有提高（20%），

56、但對斜壓破壞的受剪承），但對斜壓破壞的受剪承載力并沒有提高。載力并沒有提高。無腹筋梁受剪承載力很低，且一出現(xiàn)斜裂縫就迅速發(fā)展為無腹筋梁受剪承載力很低，且一出現(xiàn)斜裂縫就迅速發(fā)展為臨界斜裂縫，梁內(nèi)一般不允許不配腹筋。臨界斜裂縫，梁內(nèi)一般不允許不配腹筋。 （1 1）腹筋的作用：）腹筋的作用：3 3、有腹筋梁斜截面受剪承載力計算、有腹筋梁斜截面受剪承載力計算 與斜裂縫相交的腹筋承擔(dān)很大一部分剪力。與斜裂縫相交的腹筋承擔(dān)很大一部分剪力。 箍筋控制斜裂縫的開展，增加剪壓區(qū)的面積，使箍筋控制斜裂縫的開展，增加剪壓區(qū)的面積，使vc增增加加，骨料咬合力，骨料咬合力va也增加也增加； 吊住縱筋，延緩了撕裂裂縫的開

57、展，吊住縱筋，延緩了撕裂裂縫的開展，增強(qiáng)縱筋銷栓作增強(qiáng)縱筋銷栓作用用vd；配置箍筋對斜裂縫開裂荷載沒有影響。配置箍筋對斜裂縫開裂荷載沒有影響。 （2 2）有腹筋梁的破壞形態(tài)）有腹筋梁的破壞形態(tài)v腹筋配置少且剪跨比較大時，發(fā)生斜拉破壞。腹筋配置少且剪跨比較大時，發(fā)生斜拉破壞。v腹筋配置多腹筋配置多或或剪跨比很小時，發(fā)生斜壓破壞，剪跨比很小時，發(fā)生斜壓破壞， 破壞時腹筋未能達(dá)到屈服強(qiáng)度。破壞時腹筋未能達(dá)到屈服強(qiáng)度。v腹筋配置較適當(dāng)發(fā)生剪壓破壞。腹筋配置較適當(dāng)發(fā)生剪壓破壞。 破壞由于腹筋屈服不能再控制斜裂縫開展，使斜裂縫頂破壞由于腹筋屈服不能再控制斜裂縫開展，使斜裂縫頂端砼余留截面發(fā)生剪壓破壞。端砼

58、余留截面發(fā)生剪壓破壞。腹筋數(shù)量腹筋數(shù)量是決定有腹筋梁受剪承載力的主要因素，剪跨是決定有腹筋梁受剪承載力的主要因素，剪跨比、砼強(qiáng)度等級及縱筋配筋率等對受剪承載力也有影響。比、砼強(qiáng)度等級及縱筋配筋率等對受剪承載力也有影響。 剪跨比 配箍率11 3無腹筋斜壓破壞剪壓破壞斜拉破壞sv很小斜壓破壞剪壓破壞斜拉破壞sv適量斜壓破壞剪壓破壞剪壓破壞sv很大斜壓破壞斜壓破壞斜壓破壞 4 4、有腹筋梁斜截面受剪承載力計算公式、有腹筋梁斜截面受剪承載力計算公式針對剪壓破壞進(jìn)行設(shè)計。針對剪壓破壞進(jìn)行設(shè)計。(1)(1)僅配箍筋梁僅配箍筋梁的受剪承載力的計算公式的受剪承載力的計算公式svccsuvvvvcsdudvvv

59、11砼的受剪承載力；砼的受剪承載力；箍筋的受剪承載力；箍筋的受剪承載力；砼和箍筋的受剪承載力。砼和箍筋的受剪承載力。cvsvvcsv-剪力設(shè)計值。剪力設(shè)計值。( (包括包括0 0和和值在內(nèi)值在內(nèi)) )vsvv取決于斜裂縫的水平投影取決于斜裂縫的水平投影長度和箍筋的數(shù)量。長度和箍筋的數(shù)量。( (2) ) 的計算公式的計算公式 bsnabsasvsvsv1配箍率配箍率 svcsvasv設(shè)置在同一截面內(nèi)的箍筋截面面積；設(shè)置在同一截面內(nèi)的箍筋截面面積；asv1單肢箍筋截面面積；單肢箍筋截面面積；n箍筋肢數(shù)；箍筋肢數(shù)； s箍筋沿梁軸向的間距；箍筋沿梁軸向的間距；b梁寬。梁寬。 1svsvnaa 由于斜裂縫的水平投影長度計算困難，裂縫尖端由于斜裂縫的水平投影長度計算困難，裂縫尖端的箍筋應(yīng)力值不易確定，通過試驗(yàn)確定的箍筋應(yīng)力值不易確定，通過試驗(yàn)確定 。svv0/bhfvccscyvsvff/根據(jù)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)， 和和 呈線性關(guān)系。呈線性關(guān)系。規(guī)范對承受一般荷載的矩形、規(guī)范對承受一般荷載的矩形、t形和工形截面的受彎構(gòu)件形和工形截面的受彎構(gòu)件(包括連續(xù)梁和約束梁包括連續(xù)梁和約束梁)給出計算