第三章混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件

第三章混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件第1頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1鋼筋混凝土受彎構(gòu)件3.1概述受彎構(gòu)件截面上同時作用有彎矩和剪力的構(gòu)件

Ｍ

Ｖ破壞類型正截面破壞:由彎矩引起斜截面破壞:主要由剪力引起截面類型單筋截面僅在受拉區(qū)配置縱向受力鋼筋的截面雙筋截面同時在受壓區(qū)配置縱向受力鋼筋的截面設(shè)計內(nèi)容構(gòu)造措施構(gòu)件各連接部位均應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)變形驗算：f

max

≤flim

裂縫寬度驗算：ｗmax

ωlim

承載能力極限狀態(tài)正截面受彎承載能力：計算縱筋斜截面受剪承載能力：計算箍筋第2頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1受彎構(gòu)件基本構(gòu)造一、鋼筋混凝土梁矩形、T形、花籃形、十字形、倒T形（矩形、T形為主）梁的截面高度h剛度要求：根據(jù)高跨比h/l確定，見表3-3常用梁高：250、300…750、800、900、1000mm等矩形截面：h/b＝2.0～2.5寬度bT形截面：h/b＝2.5～4.0常用梁寬：180、200、250mm等截面尺寸截面形式：第3頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2受彎構(gòu)件基本構(gòu)造要求一、鋼筋混凝土梁梁的配筋第4頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2受彎構(gòu)件基本構(gòu)造要求⑴縱向受力鋼筋◆凈距：上部筋：≥30mm，且≥1.5d下部筋：≥25mm，且≥d垂直凈距（層距）：≥25mm且≥d◆作用：承受由M產(chǎn)生的拉（壓）應(yīng)力◆布置：位于梁受拉（壓）區(qū)，數(shù)量計算定◆種類：HRB400級、HRB335級◆直徑：12～25mm，一般≯28mm第5頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2受彎構(gòu)件基本構(gòu)造要求⑵架力鋼筋◆作用：①固定箍筋的正確位置，與梁底縱筋形成鋼筋骨架；

②承受混凝土收縮及溫度變化產(chǎn)生的拉力◆直徑：l0＜4m：≮8mm

l0＝4～6m：≮10mm≮2根l0＞6m：≮12mm◆設(shè)置：≮2根，位于梁的角部第6頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2受彎構(gòu)件基本構(gòu)造要求◆作用：①承受由M和V引起的主拉應(yīng)力；②固定縱筋位置形成骨架?！粜问剑洪_口式、封閉式，單肢、雙肢、四肢（多用封閉雙肢箍）◆直徑：h＜800mm時≮6mm

h＞800mm時≮8mm◆數(shù)量：由計算確定◆間距：s≤smax，smax見表3-5⑶箍筋第7頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月◆作用：跨中平直部分承受由M產(chǎn)生的拉應(yīng)力，彎起段承受主拉應(yīng)力，彎起段平直部分可承受壓力?！魯?shù)量位置：由計算確定◆彎起角度：h≤800mm時α＝45°

h＞800mm時α＝60°◆間距：第一排彎筋上彎點距支座邊緣≮50mm相鄰彎筋上彎點距離≤smax3.2受彎構(gòu)件基本構(gòu)造要求⑷彎起鋼筋第8頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月◆作用：①承受混凝土收縮及溫度變化的拉力，②增強鋼筋骨架剛度。

◆設(shè)置：hw≥450mm時◆要求：間距≯200mm，每側(cè)面積≮0.1%bhw

◆拉筋：直徑同箍筋3.2受彎構(gòu)件基本構(gòu)造要求⑸梁側(cè)構(gòu)造鋼筋（腰筋）腹板高度hw：矩形截面取有效高度h0T形和I形截面取梁高減去上、下翼緣后的腹板凈高。第9頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月板的配筋位置：沿板跨度方向（數(shù)量按計算配置）直徑：6～12mm（現(xiàn)澆板≮8mm）間距：70mm～200mm

(當h＞150mm時：s≯250mm，且≯1.5h)作用：承受M產(chǎn)生的拉力種類：HRB400、HRB335或HPB235級⑴受力鋼筋3.1受彎構(gòu)件基本構(gòu)造設(shè)置二、鋼筋混凝土板第10頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月板的配筋⑵分布鋼筋①均勻地傳力給受力鋼筋②固定受力鋼筋位置③抵抗混凝土收縮、溫度拉應(yīng)力作用位置：與受力鋼筋垂直,縱筋內(nèi)側(cè)（數(shù)量按構(gòu)造配置）面積：≮15%As，且≮0.15%bh直徑：≮

6mm間距：≯250mm（有較大集中荷載時，≯200mm）配置3.1受彎構(gòu)件基本構(gòu)造綁扎板鋼筋第11頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2受彎構(gòu)件基本構(gòu)造要求板的配筋

下部網(wǎng)片筋第12頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月受彎構(gòu)件正截面破壞形態(tài)配筋率：反映鋼筋與混凝土配比的指標破壞特征：受壓區(qū)混凝土被壓碎破壞時，鋼筋尚未屈服。破壞性質(zhì)：“脆性破壞”超筋梁：ρ＞ρmax適筋梁：ρmin≤ρ≤ρmax破壞特征：鋼筋先屈服，混凝土后壓碎破壞性質(zhì)：“延性破壞”少筋梁：ρ＜ρmin破壞特征：開裂后鋼筋迅速屈服，混凝土受壓失效，一裂就壞破壞性質(zhì)：“脆性破壞”

3.3受彎構(gòu)件正截面承載力計算第13頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋混凝土構(gòu)件中，某根鋼筋若要發(fā)揮其在某個截面的強度，則必須從該截面向前延伸一個長度，以借助該長度上鋼筋與混凝土的粘結(jié)力把鋼筋錨固在混凝土中，這一長度就是錨固長度。鋼筋的錨固長度取決于鋼筋強度及混凝土強度，并與鋼筋外形有關(guān)。《混凝土規(guī)范》以鋼筋應(yīng)力達到屈服強度時，不發(fā)生粘結(jié)錨固破壞所需的最小埋入長度稱為錨固長度。

1.鋼筋的錨固二、鋼筋的錨固的與連接第14頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月在施工中，常常會出現(xiàn)因鋼筋長度不夠而需要接長的情況。鋼筋的接頭形式有綁扎搭接接頭、焊接接頭和機械連接接頭。規(guī)范規(guī)定，軸心受拉及小偏心受拉構(gòu)件的縱向受力鋼筋不得采用綁扎搭接接頭；直徑大于28mm的受拉鋼筋及直徑大于32mm的受壓鋼筋不宜采用綁扎搭接接頭。2.鋼筋的接頭第15頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）綁扎搭接接頭

綁扎搭接接頭的工作原理，是通過鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強度來傳遞鋼筋的內(nèi)力。因此，綁扎接頭必須保證足夠的搭接長度，而且光圓鋼筋的端部還需做彎鉤(圖3-5.2)。

第16頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-5.2鋼筋的綁扎接頭(a)光面鋼筋；(b)變形鋼筋第17頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）焊接接頭縱向受力鋼筋的焊接接頭應(yīng)相互錯開。鋼筋機械連接接頭連接區(qū)段的長度為35d（d為縱向受力鋼筋的較大直徑）且不小于500mm。位于同一連接區(qū)段內(nèi)縱向受拉鋼筋的焊接接頭面積百分率不應(yīng)大于50%，縱向受壓鋼筋可不受限制。第18頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）機械連接接頭

縱向受力鋼筋機械連接接頭宜相互錯開。鋼筋機械連接接頭連接區(qū)段的長度為35d（d為縱向受力鋼筋的較大直徑）。在受力較大處設(shè)置機械連接接頭時，位于同一連接區(qū)段內(nèi)縱向受拉鋼筋機械連接接頭面積百分率不宜大于50%，縱向受壓鋼筋可不受限制；在直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中不應(yīng)大于50%。第19頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月◆錐螺紋鋼筋連接第20頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月主要以承受軸向壓力為主,通常還有彎矩和剪力作用概述第三章第二節(jié)鋼筋混凝土受壓構(gòu)件第22頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月軸心受壓構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件一、受壓構(gòu)件的分類單向偏心受壓構(gòu)件雙向偏心受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件（柱）往往在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦產(chǎn)生破壞，往往導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的損壞，甚至倒塌。第23頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求

1.材料強度等級《混凝土規(guī)范》規(guī)定受壓鋼筋的最大抗壓強度為400N/mm2。混凝土：一般柱中采用C25及以上等級，對于高層建筑的底層柱可采用更高強度等級的混凝土，例如采用C40或以上；縱向鋼筋：一般采用HRB400（三級）和HRB335（二級）級熱軋鋼筋。2.截面型式及尺寸要求軸心受壓柱以方形為主，偏心受壓柱以矩形為主第25頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.截面型式及尺寸要求方形與矩形截面的尺寸不宜小于250mm×250mm3.受壓構(gòu)件的配筋：（1）縱向受力鋼筋（2）箍筋作用：一協(xié)助混凝土承受壓力，以減小構(gòu)件尺寸；二承受可能的彎矩，以及混凝土收縮和溫度變形引起的拉應(yīng)力；三防止構(gòu)件突然的脆性破壞。作用：保證縱向鋼筋的位置正確，防止縱向鋼筋壓屈，從而提高柱的承載能力。二、受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求

第26頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月4.縱筋直徑與根數(shù)：通常采用12～32mm，直徑宜粗不宜細，根數(shù)宜少不宜多，保證對稱配置。方形和矩形截面柱中縱向受力鋼筋不少于４根，圓柱中不宜少于8根且不應(yīng)少于6根。凈距≥50mm，中距≤300mm第27頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月5.縱筋的配筋率：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中縱向受力鋼筋的最小配筋率（％）受力類型最小配筋百分率受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋0.6一側(cè)縱向鋼筋0.2受彎構(gòu)件、偏心受拉、軸心受拉一側(cè)的受拉鋼筋，且不小于0.2受壓鋼筋的配筋率一般不超過3％，通常在0.6％～2％之間。第28頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月6.箍筋的構(gòu)造

受壓構(gòu)件中的箍筋，應(yīng)做成封閉式末端做成135°彎鉤，平直段長度≥10d受壓構(gòu)件復(fù)合菱形箍筋第29頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月偏壓柱h≥600mm時，應(yīng)設(shè)置10～16mm的縱向構(gòu)造鋼筋。搭接鋼筋受拉時，箍筋間距S不應(yīng)大于5d，且不應(yīng)大于100mm；搭接鋼筋受壓時，箍筋間距S不應(yīng)大于10d，且不應(yīng)大于200mm。受壓構(gòu)件復(fù)合井字箍筋6.箍筋的構(gòu)造

第30頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月對于截面形狀復(fù)雜的構(gòu)件，不可采用具有內(nèi)折角的箍筋箍筋。其原因是，內(nèi)折角處受拉箍筋的合力向外。

6.箍筋的構(gòu)造

第31頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月四、偏心受壓構(gòu)件的受力特點偏心受壓構(gòu)件的破壞特征與縱向力的偏心距e0、縱筋的數(shù)量等因素有關(guān)，一般分為：大偏心受壓和小偏心受壓兩類破壞形態(tài)。第32頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月1.大偏心受壓破壞破壞特征：

加載后首先在受拉區(qū)出現(xiàn)橫向裂縫，裂縫不斷發(fā)展，裂縫處的拉力轉(zhuǎn)由鋼筋承擔，受拉鋼筋首先達到屈服，并形成一條明顯的主裂縫，主裂縫延伸，受壓區(qū)高度減小，最后受壓區(qū)出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土被壓碎導(dǎo)致構(gòu)件破壞。類似于：正截面破壞中的適筋梁屬于：延性破壞

第33頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.小偏心受壓破壞破壞特征：加荷后全截面受壓或大部分受壓，離縱向力較近一側(cè)混凝土壓應(yīng)力較高，離縱向力較遠一側(cè)壓應(yīng)力較小甚至受拉。隨著荷載增加，近側(cè)混凝土出現(xiàn)縱向裂縫被壓碎，受壓鋼筋屈服，遠側(cè)鋼筋可能受壓，也可能受拉，但都未屈服。屬于：脆性破壞

類似于：正截面破壞中的超筋梁第34頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)鋼筋混凝土受扭構(gòu)件凡是構(gòu)件截面中有扭矩作用的，都稱為受扭構(gòu)件。例如：鋼筋混凝土雨篷、平面曲梁或折梁、現(xiàn)澆框架邊梁、

吊車梁、螺旋樓梯等。第35頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、受力特點abdc在扭矩作用下，當扭矩增加時，構(gòu)件首先在某一長邊中點最薄弱處產(chǎn)生一條傾角約為45°的空間斜裂縫ab，之后斜裂縫向兩相鄰面按45°螺旋方向分別延伸至c和d，同時又陸續(xù)出現(xiàn)更多條大體連續(xù)的螺旋裂縫。直到其中一條裂縫所穿越的鋼筋先達到屈服強度，這條主裂縫急速擴展，最后另一個長邊的混凝土壓碎，構(gòu)件破壞。從受力合理的觀點考慮，最有效的配筋方式為45°螺旋形配筋，但不便于施工。在實際工程中，采用構(gòu)件表面設(shè)置的橫向箍筋和構(gòu)件周邊均勻?qū)ΨQ設(shè)置縱向鋼筋，共同形成抗扭鋼筋骨架。第36頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、構(gòu)造要求1.縱筋構(gòu)造要求按構(gòu)件受扭承載力得出縱向鋼筋應(yīng)沿構(gòu)件截面周邊均勻?qū)ΨQ布置，其間距不應(yīng)大于200mm和梁截面寬，且截面四角必須有縱向受扭鋼筋。2.箍筋構(gòu)造要求箍筋必須做成封閉式，沿截面周邊布置，且末端應(yīng)有135度的彎鉤，彎鉤末端直線不小于10d，或按受拉搭接方式配置。第37頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件基本知識第38頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念1、為什么要使用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

對于普通鋼筋混凝土構(gòu)件，由于混凝土的抗拉強度很低，所以抗裂性能很差。其抗拉強度只有抗壓強度的1/10～1/18，每米只能拉0.1~0.15mm，超過后就會出現(xiàn)裂縫。一般情況下，當鋼筋應(yīng)力超過20~30N/mm2時，混凝土就會開裂。在正常使用情況下，一般都處于帶裂縫工作狀態(tài)。對于允許開裂的構(gòu)件，裂縫寬度一般限制在0.2~0.3mm以內(nèi)，而此時，受拉鋼筋應(yīng)力最高只達到150~250N/mm2。對使用上不允許開裂的構(gòu)件，普通鋼筋混凝土就無法滿足要求。為避免普通鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫過早出現(xiàn)，保證構(gòu)建具有足夠的抗裂性能和剛度，可在構(gòu)件承受使用荷載以前，通過張拉鋼筋，利用鋼筋的回彈，預(yù)先對受拉區(qū)的混凝土施加壓力，以此產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力用來減少或抵消由荷載所引起的拉應(yīng)力。這種在構(gòu)件受荷載之前，預(yù)先對構(gòu)件的混凝土受拉區(qū)施加預(yù)壓應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，稱為“預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)”第39頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念2、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點能夠充分利用高強鋼材、混凝土，減少鋼筋用量；構(gòu)件截面小，減輕結(jié)構(gòu)自重。預(yù)應(yīng)力能使構(gòu)件受拉區(qū)推遲或避免開裂，提高構(gòu)件的抗裂性能。由于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在使用階段不帶裂隙工作或裂隙很小，所以構(gòu)件的截面剛度較大。由于預(yù)應(yīng)力提高了構(gòu)件的抗裂性能和剛度，減少了構(gòu)件的截面尺寸和自重，使之適用于較大荷載和較大跨度。一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念第40頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計計算復(fù)雜；工藝復(fù)雜；質(zhì)量要求高,造價高。一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念3、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的缺點第41頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念4、混凝土預(yù)應(yīng)力的添加第42頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念5、預(yù)應(yīng)力混凝土不能提高承載力注意：預(yù)應(yīng)力混凝土不能提高構(gòu)件的承載能力。也就是說，當截面和材料相同時，預(yù)應(yīng)力混凝土與普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的承載能力相同，與受拉區(qū)鋼筋是否施加預(yù)應(yīng)力無關(guān)。第43頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、預(yù)應(yīng)力施工方法——先張法１、概念定義：先張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，然后澆筑混凝土的施工方法，稱為先張法。首先,在臺座或鋼模上張拉鋼筋至設(shè)計規(guī)定的拉力,用夾具臨時固定鋼筋,然后澆灌混凝土,當混凝土達到設(shè)計強度的75%及以上時放松鋼筋。先張法預(yù)應(yīng)力的傳遞是依據(jù)鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力完成的。第44頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、預(yù)應(yīng)力施工方法——先張法２、施工工藝過程主要工藝過程是：穿鋼筋→張拉鋼筋→澆筑混凝土并進行養(yǎng)護→放松鋼筋。第45頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3、優(yōu)、缺點主要優(yōu)點：生產(chǎn)工藝簡單，工序少，效率高，質(zhì)量易于保證，同時由于省去了錨具和減少了預(yù)埋件，構(gòu)件成本較低。適用范圍：主要用于工廠化大量生產(chǎn)，尤其適宜用于長線法生產(chǎn)中、小型構(gòu)件。二、預(yù)應(yīng)力施工方法——先張法第46頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月１、概念定義：先澆筑混凝土，待混凝土達到設(shè)計強度的75%以上后，在構(gòu)件上直接張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，這種施工方法稱為后張法。后張法的預(yù)應(yīng)力傳遞依靠構(gòu)件兩端的工作錨具完成.二、預(yù)應(yīng)力施工方法——后張法第47頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月２、施工工藝過程二、預(yù)應(yīng)力施工方法——后張法第48頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3、優(yōu)、缺點優(yōu)點：預(yù)應(yīng)力鋼筋直接在構(gòu)件上張拉，不需要張拉臺座，所以后張法構(gòu)件既可以在預(yù)制廠生產(chǎn)，也可在施工現(xiàn)場生產(chǎn)。大型構(gòu)件在現(xiàn)場生產(chǎn)可以避免長途搬運，故我國大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件主要采用后張法。缺點：生產(chǎn)周期較長；需要利用工作錨錨固鋼筋，鋼材消耗較多，成本較高；工序多，操作較復(fù)雜，造價一般高于先張法。二、預(yù)應(yīng)力施工方法——后張法第49頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月三、材料的選用1、混凝土要求采用高強混凝土；可以施加較大的預(yù)壓應(yīng)力，提高預(yù)應(yīng)力效率；有利于減小構(gòu)件截面尺寸，以適用大跨度的要求；具有較高的彈性模量，有利于提高截面抗彎剛度，減少預(yù)壓時的彈性回縮；徐變較小，有利于減少徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；與鋼筋有較大粘結(jié)強度，減少先張法預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力傳遞長度；有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減小錨具墊板的尺寸；強度早期發(fā)展較快，可較早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺