混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)課件

混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)

第1章緒論一、關(guān)于結(jié)構(gòu)的基本知識1、結(jié)構(gòu)的組成

由若干個單元所組成的結(jié)構(gòu)骨架。2、基本(單元)構(gòu)件

板、梁、柱、墻、桿、索和基礎(chǔ)等；基本(單元)構(gòu)件

板：提供活動面，直接承受并傳遞荷載；

梁：板的支撐構(gòu)件，承受板傳來的荷載并傳遞；

柱：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載并傳遞；

墻：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載并傳遞

基礎(chǔ)：將柱及墻等傳來的上部結(jié)構(gòu)荷載傳給地基；

索：懸掛構(gòu)件或結(jié)構(gòu)體系的主要傳力單元；桿：組成空間構(gòu)件，如屋架等；

房屋建筑墻樓板梁基礎(chǔ)基礎(chǔ)墻基礎(chǔ)

隧道橋梁橋墩3、結(jié)構(gòu)的分類

按材料分類

混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)以及混合結(jié)構(gòu)等。

混凝土結(jié)構(gòu):素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、纖維筋混凝土結(jié)構(gòu)和其它各種形式的加筋混凝土結(jié)構(gòu)；

砌體結(jié)構(gòu)：包括磚石砌體結(jié)構(gòu)、砌塊砌體結(jié)構(gòu)；

混合結(jié)構(gòu)：磚混結(jié)構(gòu)、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)；

按受力體系分類

框架結(jié)構(gòu)：主要(豎向)受力體系由梁和柱組成；

剪力墻結(jié)構(gòu)：主要(豎向)受力體系由(鋼筋混凝土)墻組成；

筒體結(jié)構(gòu)：四周封閉的墻形成筒；

塔式結(jié)構(gòu)：下端固定、上端自由的高聳構(gòu)筑物；

桅式結(jié)構(gòu)：豎立的細(xì)長桅桿和若干層纖繩所組成的構(gòu)筑物；

懸索、懸吊結(jié)構(gòu)：由拉索及其邊緣構(gòu)件所組成的承重結(jié)構(gòu)；

殼體結(jié)構(gòu):由曲面形板與邊緣構(gòu)件組成的空間結(jié)構(gòu)；

網(wǎng)架結(jié)構(gòu):由多根桿件通過節(jié)點(diǎn)連結(jié)而形成的空間結(jié)構(gòu)；

板柱結(jié)構(gòu):是由樓板和柱組成承重體系的結(jié)構(gòu)；

墻板結(jié)構(gòu):是由樓板和墻組成承重體系的結(jié)構(gòu)；

折板結(jié)構(gòu):是由多塊條形平板組合而成的空間結(jié)構(gòu)；

充氣結(jié)構(gòu):是用薄膜制成的，沖入氣體后而形成的結(jié)構(gòu)；

膜結(jié)構(gòu):用柔性受拉索和薄膜材料及邊緣構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。

按使用功能分類建筑結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)等。按照建筑物外形分類單層、多層、高層、大跨和高聳結(jié)構(gòu)等。

按照施工方法分類現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、裝配結(jié)構(gòu)和裝配整體式結(jié)構(gòu)二、混凝土結(jié)構(gòu)

1、結(jié)構(gòu)形成的原理

組成:由鋼筋和混凝土結(jié)合成一體，共同發(fā)揮作用。

混凝土：抗壓強(qiáng)度很高，但抗拉強(qiáng)度很低；

鋼筋：抗拉和抗壓強(qiáng)度均很高；

共同工作的目的

充分發(fā)揮兩種材料的強(qiáng)度優(yōu)勢，取長補(bǔ)短。

開裂前按照整截面分析：上部受拉下部受壓素梁受拉區(qū)混凝土承擔(dān)拉力鋼混梁受拉區(qū)：鋼筋混凝土共同承擔(dān)

如何共同工作

開裂后(帶裂縫工作階段)對素混凝土梁：受拉區(qū)混凝土不能繼續(xù)承擔(dān)拉力，梁斷裂；對鋼筋混凝土梁：受拉鋼筋承擔(dān)了大部分拉力，繼續(xù)承擔(dān)荷載；荷載增大，鋼筋應(yīng)力增大，直至屈服強(qiáng)度；受壓混凝土達(dá)到抗壓極限被壓碎，梁破壞。素混凝土梁與鋼筋混凝土梁的

對比

極限狀態(tài)：素混凝土梁：無明顯變形，開裂即破壞；鋼筋混凝土梁：明顯變形，鋼筋服，混凝土壓碎。

承載能力：鋼筋混凝土梁的承載能力遠(yuǎn)高于素混凝土梁；素混凝土梁：取決于混凝土的抗拉；鋼筋混凝土梁：取決于鋼筋的抗拉強(qiáng)度和混凝土的抗壓；

抗裂能力：配筋后略有增加，但不顯著。

共同工作的基礎(chǔ)

兩者之間存在較好的傳遞應(yīng)力的能力，黏結(jié)力；

兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)相近；

混凝土對鋼筋的保護(hù)，抗火和耐久性提高。2、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：耐久性好、耐火性好、可模性好、整體性好，就地取材。缺點(diǎn)：自重大；抗裂差；施工環(huán)節(jié)多周期長；拆除、改造難度大。3、現(xiàn)狀與發(fā)展三、鋼結(jié)構(gòu)1、鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)成鋼結(jié)構(gòu)是用鋼板、角鋼、工字鋼、槽鋼、鋼管和圓鋼等鋼材，通過焊接等有效的連接方式，所形成的結(jié)構(gòu)。2、優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

強(qiáng)度和強(qiáng)度質(zhì)量比高；

材質(zhì)均勻、性能好，結(jié)構(gòu)可靠性高。

施工簡便、工期短。

延性好、抗震能力強(qiáng)。

易于改造和加固。缺點(diǎn)耐腐蝕性差；耐火性差；鋼材價格相對較高。3、現(xiàn)狀與發(fā)展四、砌體結(jié)構(gòu)

1、砌體結(jié)構(gòu)的組成砌體結(jié)構(gòu)是用磚、石或砌塊，用砂漿等膠結(jié)材料砌筑的結(jié)構(gòu)。2.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)耐久性好；耐火性好；就地取材；施工技術(shù)要求低；造價低廉。缺點(diǎn)強(qiáng)度低：砂漿與磚石之間的粘接力較弱；自重大；砌筑工作量大，勞動強(qiáng)度高。粘土用量大,不利于持續(xù)發(fā)展

3、現(xiàn)狀與發(fā)展五、本課程特點(diǎn)及要注意問題1、是原理課，突出概念2、強(qiáng)調(diào)基本構(gòu)件的計算3、涉及內(nèi)容多，系統(tǒng)性差4、公式多、公式的條件多5、簡化、近似處理多第二章

結(jié)構(gòu)基本計算原則

一、結(jié)構(gòu)上的作用二、結(jié)構(gòu)的抗力三、結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)四、設(shè)計的基本原則五、基于近似概率法的設(shè)計表達(dá)式六、本章要點(diǎn)一、結(jié)構(gòu)上的作用1、作用及作用效應(yīng)(1)作用

引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的一切原因。

直接作用：直接以力的不同集結(jié)形式作用于結(jié)構(gòu)，也稱為荷載；

間接作用：不是直接以力出現(xiàn)，但是對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力。(2)作用效應(yīng)

作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力。由直接作用(荷載)引起的效應(yīng)稱為荷載效應(yīng)。2、作用的分類作用的分類按照隨時間的變異性分類

永久作用

可變作用

偶然作用

按照隨位置的變異性分類

固定作用

可動作用

按照結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類：

靜態(tài)作用

動態(tài)作用

3、荷載的隨機(jī)性與概率模式

(1)永久荷載

性質(zhì)：其量值是不確定的，其量值不隨時間變化

數(shù)學(xué)描述：隨機(jī)變量概率模式，基本服從正態(tài)分布

(2)可變荷載

性質(zhì)：其量值是不確定的，其量值也隨時間變化

數(shù)學(xué)描述：把隨機(jī)過程模式簡化成隨機(jī)變量模式

簡化方法：分析荷載最大值分布規(guī)律，是一隨機(jī)變量

分布規(guī)律：極值I型概率分布模式4荷載的代表值(1)實(shí)質(zhì)：以確定值（代表值）表達(dá)不確定的隨機(jī)變量，便于設(shè)計時，定量描述和運(yùn)算。取值原則：根據(jù)荷載概率分布特征,控制保證率。(2)代表值取值

永久荷載的代表值

標(biāo)準(zhǔn)值：取分布的平均值，保證率95%；

可變荷載的代表值

標(biāo)準(zhǔn)值：基本代表值，保證率尚未統(tǒng)一；

準(zhǔn)永久值：對可變荷載穩(wěn)定性的描述，等于標(biāo)準(zhǔn)值乘準(zhǔn)永久值系數(shù)；

組合值：兩種或（以上）可變荷載作用時，都以標(biāo)準(zhǔn)值出現(xiàn)的概率小，因此對標(biāo)準(zhǔn)值乘以組合系數(shù)進(jìn)行折減。二、結(jié)構(gòu)的抗力1、抗力及其不定因素

定義：抵抗作用效應(yīng)的能力

性質(zhì)：與時間有關(guān)的隨機(jī)過程

材料的性能，結(jié)構(gòu)尺寸等都是隨機(jī)變量；

有些材料的力學(xué)性能是隨時間變化的。

簡化：忽略抗力隨時間的變化，用隨機(jī)變量概率模型描述。

抗力不定性主要因素：

材料性能的不定性

幾何參數(shù)的不定性

計算模式的不定性2、材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值(1)實(shí)質(zhì)

實(shí)質(zhì)：以確定值表達(dá)不確定值。

原因：便于設(shè)計生產(chǎn)應(yīng)用時，定量描述、運(yùn)算和控制。(2)標(biāo)準(zhǔn)值取值：根據(jù)材料強(qiáng)度概率分布的0.05分位值，即具有95%保證率的要求確定的：已知混凝土立方體抗壓強(qiáng)度實(shí)驗統(tǒng)計結(jié)果：,服從正態(tài)分布。求立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。解：3、抗力的概率分布模式

(1)統(tǒng)計方法：考慮上述三種主要的不定性因素；

(2)分布模式：

(假設(shè))對數(shù)正態(tài)分布一般情況下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力R系由多個隨機(jī)變量相乘而得，根據(jù)概率論知識：若某函數(shù)由許多隨機(jī)變量的乘積構(gòu)成，則這一函數(shù)近似服從對數(shù)正態(tài)分布。所以一般認(rèn)為結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力R服從對數(shù)正態(tài)分布。表２-１給出了幾種結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力R的統(tǒng)計參數(shù)。在該表中，

R表示抗力的離散系數(shù)，是把抗力的平均值用無量綱的系數(shù)表示，即：

式中,是以材料性能和幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，按照規(guī)范規(guī)定的抗力計算公式求出的抗力值。結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型受力狀態(tài)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件軸心受拉(Q235)軸心受壓(Q235)偏心受壓(Q235)1.131.111.210.120.120.15薄壁型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件軸心受壓(Q235)偏心受壓（16Mn）1.211.200.150.15鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件軸心受拉軸心受壓（短柱）小偏心受壓（短柱）大偏心受壓（短柱）受彎受剪1.101.331.301.161.131.240.100.170.150.130.100.19磚結(jié)構(gòu)砌體軸心受拉小偏心受壓齒縫受彎受剪1.211.261.061.020.250.300.240.27木結(jié)構(gòu)構(gòu)件軸心受拉軸心受壓受彎順紋受剪1.421.231.381.230.330.230.270.25三、結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)1、結(jié)構(gòu)的功能（1）安全性

要求結(jié)構(gòu)承擔(dān)正常施工和正常使用條件下，可能出現(xiàn)的各種作用，而不產(chǎn)生破壞。并且在偶然事件發(fā)生時以及發(fā)生后，能保持必需的整體穩(wěn)定性，不至于因局部損壞而產(chǎn)生連續(xù)破壞。（2）適用性

要求結(jié)構(gòu)在正常使用時滿足正常的要求，具有良好的工作性能。（3）耐久性

要求結(jié)構(gòu)在正常使用和維護(hù)下，在規(guī)定的使用期內(nèi)，能夠滿足安全和使用功能要求。如材料的老化、腐蝕等不能超過規(guī)定的限制等。2、極限狀態(tài)(1)定義：極限狀態(tài)是判別結(jié)構(gòu)是否能夠滿足其功能要求的標(biāo)準(zhǔn)；是指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分處于失效邊緣的一種狀態(tài)。(2)分類：

承載能力極限狀態(tài)是判別結(jié)構(gòu)是否滿足安全性功能要求的標(biāo)準(zhǔn)，指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)加載的變形；

正常使用極限狀態(tài)：是判別結(jié)構(gòu)是否滿足正常使用和耐久性功能要求的標(biāo)準(zhǔn)，指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某些規(guī)定限值。四、設(shè)計的基本原則1、功能函數(shù)與極限狀態(tài)方程(1)功能函數(shù)：

(2)結(jié)果分析：

>0：處于可靠狀態(tài)；

當(dāng)<0：處于不可靠狀態(tài)，即失效；

當(dāng)=0：處于極限狀態(tài)，此時的方程稱為極限狀態(tài)方程2、結(jié)構(gòu)的可靠性(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題

本質(zhì)：對比、控制R和S，即>0

問題：R和S為隨機(jī)變量，功能函數(shù)值Z也應(yīng)是一個隨機(jī)變量,不能采取確定函數(shù)的方法對比，絕對保證R大于S不可能！

解決方法：控制可靠度，絕大多數(shù)情況下：允許極少數(shù)情況下：R<S(2)結(jié)構(gòu)可靠度和失效概率可靠度，也稱可靠概率：是結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率，以Ps表示。失效概率：

結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率，以Pf表示。理論表達(dá)式

(3)可靠度三個水準(zhǔn)水準(zhǔn)I：是用隨機(jī)變量的一階矩（平均值）加以概括

水準(zhǔn)II：用隨機(jī)變量的一階矩和二階矩來描述，采取線形化等一些數(shù)學(xué)簡化。水準(zhǔn)III：也稱為全概率法，是以真實(shí)分布進(jìn)行精確計算。不同標(biāo)準(zhǔn)差條件下的失效概率不同標(biāo)準(zhǔn)差條件下的失效概率因為R和S均服從正態(tài)分布，根據(jù)概率論和功能函數(shù)可知，功能函數(shù)值Z也服從正態(tài)分布，其平均值和標(biāo)準(zhǔn)差為：概率密度函數(shù)可以表示為

計算結(jié)構(gòu)失效概率：

進(jìn)行數(shù)學(xué)變換：（把Z由正態(tài)分布變換成標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布.定義可靠度指標(biāo)：顯然，值越大，失效概率越小，結(jié)構(gòu)越可靠;

值越小，失效概率越大,結(jié)構(gòu)越不可靠。

因此，被稱為可靠指標(biāo)。根據(jù)定義，可靠指標(biāo)直接是用隨機(jī)變量的統(tǒng)計特征值，即平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，來反映可靠度，這在實(shí)際應(yīng)用時是非常有意義的。因為目前在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，無法精確掌握各種設(shè)計基本變量的理論分布，而且進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算也有難度。所以在這種情況下，用可靠指標(biāo)（而不是直接用失效概率）度量結(jié)構(gòu)的可靠性，利用概率分布的統(tǒng)計特征值近似分析可靠度不失為一個有效的途徑。在設(shè)計時，只要控制，則結(jié)構(gòu)滿足可靠度要求。此處，表示設(shè)計可靠指標(biāo)，是作為設(shè)計依據(jù)的可靠指標(biāo)。承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計可靠度指標(biāo)取值與結(jié)構(gòu)安全等級和破壞類型有關(guān)，對于建筑結(jié)構(gòu)，可按照表2-2取值.[[[破壞類型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

分析：

可靠指標(biāo)與可靠度（失效概率）相關(guān)，可靠指標(biāo)越大，結(jié)構(gòu)越可靠；可靠指標(biāo)越小，結(jié)構(gòu)越不可靠。

優(yōu)點(diǎn)：用統(tǒng)計特征值來反映可靠度，不直接用概率。

可靠度指標(biāo)取值

確定方法：校核法、類比法.協(xié)商給定法

取值：與安全等級、截面破壞形態(tài)、極限狀態(tài)有關(guān)：

安全等級越高，可靠指標(biāo)越大（0.5）；脆性破壞高于延性破壞（0.5）；承載力極限狀態(tài)高于正常使用極限狀態(tài)。計算方法之一：中心點(diǎn)法

假設(shè)：Z中所有隨機(jī)量是相互獨(dú)立的，均服從正態(tài)分布將Z在平均值處按泰勒級數(shù)展開，忽略二次以上項。

確定Z的特征值適用條件：基本變量為正態(tài)分布；功能函數(shù)是線性的。

特點(diǎn)：不考慮基本變量的實(shí)際分布，直接用特征值；概念清楚，應(yīng)用簡便；誤差較大。

但是，由于采用了正態(tài)分布的假設(shè)，并且在泰勒級數(shù)展開中僅保留了線性項，所以當(dāng)基本變量的實(shí)際分布不是正態(tài)分布時，或功能函數(shù)不是線性方程時，計算結(jié)果與實(shí)際有較大的誤差。只有當(dāng)基本變量服從正態(tài)分布，且功能函數(shù)為線性方程時，中心點(diǎn)法的計算才是準(zhǔn)確的。見例題：實(shí)際上，“驗算點(diǎn)法”是國際《結(jié)構(gòu)安全度聯(lián)合委員會（JCSS）》推薦的方法。五、基于近似概率法的設(shè)計

表達(dá)式1、一般方法(1)結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計需要解決的問題：

理論模式問題：結(jié)構(gòu)失效標(biāo)準(zhǔn)、概率模式和計算方法等問題。

社會認(rèn)同問題：設(shè)計可靠度指標(biāo)的取值能否被社會接受。

應(yīng)用方法問題：所采用的設(shè)計表達(dá)式的形式問題。(2)安全系數(shù)法

簡單示例：

假設(shè)：功能函數(shù)只有兩個相互獨(dú)立的正態(tài)分布隨機(jī)變量R和S

根據(jù)可靠度指標(biāo)的定義安全系數(shù)定義：(3)分項系數(shù)法

簡單示例：

當(dāng)功能函數(shù)有兩個隨機(jī)變量和時

整理可得以抗力和荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值、代入整理：

2、我國現(xiàn)行規(guī)范采用的基本設(shè)計表達(dá)式

組合情況：

基本組合：永久荷載和最大的可變荷載以標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值，其它可變荷載以組合值為代表值。

偶然組合：

基本組合承載能力設(shè)計采用下列設(shè)計表達(dá)式：

偶然組合時承載能力設(shè)計：偶然作用的代表值不乘分項系數(shù)；與偶然作用同時出現(xiàn)的荷載，根據(jù)統(tǒng)計資料和工程經(jīng)驗采YONG.(2)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式

組合情況：

短期效應(yīng)組合

長期效應(yīng)組合

在作用的短期效應(yīng)組合作用下的設(shè)計表達(dá)式：

在作用的長期效應(yīng)組合作用下的設(shè)計表達(dá)式：3、分項系數(shù)的確定

(1)確定的原則：以驗算點(diǎn)法為基礎(chǔ)(2)方法：

在驗算點(diǎn)處將極限狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化為分項系數(shù)表達(dá)的方程

對于驗算點(diǎn)法

對于分項系數(shù)法

等價求分項系數(shù)。

確定原則：

對不同材料、荷載和結(jié)構(gòu)，取統(tǒng)一值；

在各項標(biāo)準(zhǔn)值等給定的前提下，誤差最小。

(3)優(yōu)化結(jié)果

荷載分項系數(shù)=1.2,=1.4

結(jié)構(gòu)抗力分項系數(shù):進(jìn)一步分離成材料強(qiáng)度分項系數(shù)

結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1.1,1.0,0.9本章要點(diǎn)1、了解結(jié)構(gòu)荷載、荷載效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的隨機(jī)性；2、掌握荷載、材料強(qiáng)度的代表值；3、掌握結(jié)構(gòu)的功能、極限狀態(tài)等基本概念；4、理解結(jié)構(gòu)可靠性的概念和原理，掌握可靠度指標(biāo)概念和取值；5、了解可靠性設(shè)計的一般設(shè)計方法和設(shè)計基本表達(dá)式；6、掌握以概率為基礎(chǔ)的分項系數(shù)設(shè)計表達(dá)式；7、理解分項系數(shù)的概念，熟悉分項系數(shù)的種類和取值。第三章：工程結(jié)構(gòu)材料的物理

力學(xué)性能一、鋼材的物理力學(xué)性能二、混凝土的物理力學(xué)性能三、砌體的材料及力學(xué)性能四、本章要點(diǎn)一、鋼材的物理力學(xué)性能1、簡單應(yīng)力下鋼材的性能

曲線形式：

有明顯流幅的：彈性、屈服、強(qiáng)化和頸縮階段

沒有明顯流幅的：沒有明顯的屈服階段

曲線簡化：屈服前：完全彈性的；屈服后：完全塑性的。(2)鋼材的強(qiáng)度指標(biāo)

屈服強(qiáng)度：設(shè)計時鋼材允許達(dá)到的最大應(yīng)力

有明顯流幅的鋼材：取屈服點(diǎn)的應(yīng)力；

無有明顯流幅的鋼材：取條件屈服強(qiáng)度。

條件屈服強(qiáng)度：卸載后殘余應(yīng)變?yōu)?.2%對應(yīng)的應(yīng)力。

極限強(qiáng)度：材料能承受的最大應(yīng)力，反映安全儲備

屈強(qiáng)比：屈服強(qiáng)度/極限強(qiáng)度(3)鋼材的塑性指標(biāo)

伸長率：拉斷后構(gòu)件伸長率

截面收縮率：拉斷后面積縮小率

冷彎性能：以冷彎180角度來衡量塑性變形能力?！氨葐蜗蚶旄鼮閲?yán)格，也容易暴露鋼材內(nèi)部缺陷?！?4)鋼材的韌性指標(biāo)沖擊試驗，表征抵抗脆性破壞的能力10X10X55mm的方棒。開U形口或V形口。

前者用沖擊值A(chǔ)K/AN=J/mm2后者直接用Ak來表示。2、復(fù)雜應(yīng)力下鋼材的性能

(1)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服條件

判別方法：用能量理論建立屈服條件，用折算應(yīng)力判別

當(dāng)時，鋼材沒有屈服

當(dāng)時，鋼材屈服。

折算應(yīng)力

以主應(yīng)力表示：

以應(yīng)力分量表示（a）（b）（c）（d）b:平面應(yīng)力狀態(tài)，主應(yīng)力表示：應(yīng)力分量表示：c:當(dāng)只有正應(yīng)力和剪應(yīng)力時（一般的受彎構(gòu)件）應(yīng)力分量表示：d:純剪狀態(tài)：

分析結(jié)果：

主應(yīng)力同號時:不易屈服，但塑性下降，越接近越明顯；

主應(yīng)力異號時:易屈服，破壞呈塑性，差別越大越明顯。曲線a：單向拉伸；曲線b：雙向拉伸；

曲線c：一向拉一向壓

圖3-6不同平面應(yīng)力條件下鋼材的應(yīng)力應(yīng)變曲線(2)反復(fù)荷載下鋼材的疲勞

疲勞破壞特點(diǎn)：

包括裂紋形成，緩慢發(fā)展和迅速斷裂三個過程

沒有明顯的變形，脆性破壞

影響因素：

荷載的的性質(zhì)拉、壓、剪等

應(yīng)力循環(huán)特征：

(應(yīng)力比)

循環(huán)次數(shù):

疲勞極限：當(dāng)最大應(yīng)力小于某一數(shù)值時，反復(fù)荷載循環(huán)無窮次，材料也不會破壞。至破壞時的循環(huán)次數(shù)

疲勞曲線(試驗結(jié)果)國際上一般采用圖3-9所示修正的顧得曼（Good-man）分析圖含義

循環(huán)N次

包絡(luò)線當(dāng)應(yīng)力落在曲線上，N次時破壞；當(dāng)應(yīng)力落在曲線下方，不會壞；當(dāng)應(yīng)力落在曲線上方時沒到N次就壞

簡化疲勞曲線－－直線形式我國現(xiàn)行設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)ABCD的方程：BCD(拉為主)AB(壓為主)簡化曲線形式3影響鋼材性能的一般因素(1)化學(xué)成分：FE:99%

碳：提高強(qiáng)度；但塑性，可焊性、耐銹蝕性等劣化。

錳：弱脫氧劑提高強(qiáng)度，改善脆性；但對可焊性和耐銹力不利。

硅：強(qiáng)的脫氧劑提高強(qiáng)度，但含量過高，對塑性可焊性耐銹力不利。

硫：RECUI高溫時變脆，降低塑性韌性抗疲勞能力和耐銹能力。

磷：LENGCUI提高強(qiáng)度和耐銹力，低溫變脆，降低塑性可焊性等。氧

類似于硫氮類似于磷(2)鋼材缺陷

偏析:鋼中化學(xué)成分的不一致性和不均勻性

裂紋：先天的裂紋，或是微觀的或是宏觀的

分層：在厚度方向分成多層，各層相互連接，并不脫離

夾雜物：尤其是硫化物和氧化物等(3)鋼材的硬化

時效硬化：

現(xiàn)象：時間增加，氮和碳從純鐵體中析出，形成氮化物和碳化物，使強(qiáng)度提高，塑性和韌性下降。

特點(diǎn)：過程很長，但在反復(fù)、重復(fù)荷載和溫度變化等，容易產(chǎn)生；當(dāng)經(jīng)受塑性變形后加熱，時效硬化發(fā)展的特別快。

冷作硬化：

現(xiàn)象：冷（常溫）加工產(chǎn)生塑性變形時，屈服點(diǎn)提高，塑性降低

特點(diǎn)：在彈性階段，基本上不影響鋼材的力學(xué)性能；塑性階段，卸去荷載重新加載，屈服點(diǎn)將會提高至卸載時的應(yīng)力

應(yīng)變時效：當(dāng)產(chǎn)生塑性變形后，特別是在高溫環(huán)境條件下，使已經(jīng)產(chǎn)生冷作硬化的鋼材又發(fā)生時效硬化。

時效硬化冷作硬化應(yīng)變時效(4)溫度

在正常溫度下：基本不隨溫度變化

在高溫度下：溫度升高，強(qiáng)度、彈性模量等均有下降趨勢

藍(lán)脆現(xiàn)象：250℃左右，抗拉強(qiáng)度反而提高，塑性和韌性下降

在低溫時：溫度降低，強(qiáng)度略提高，塑性等下降，有脆性傾向；

冷脆現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低至某一溫度以下時，材料變脆。

0100200300400500600°C圖3-12溫度對鋼材力學(xué)性能影響的示例脆性破壞過渡區(qū)塑性破壞實(shí)驗溫度圖3-13低溫下鋼材的脆性傾向沖擊斷裂功(5)應(yīng)力集中

現(xiàn)象：當(dāng)構(gòu)件內(nèi)部缺陷或截面形狀等改變時，應(yīng)力分布不均勻，出現(xiàn)局部高峰應(yīng)力，促使鋼材變脆

影響因素：截面變化愈劇烈，應(yīng)力集中現(xiàn)象愈明顯4、結(jié)構(gòu)對鋼材的要求及

鋼材的分類(1)結(jié)構(gòu)對鋼材的要求

具有較高的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度；

具有良好的塑性和韌性

具有良好的工藝加工性能；

良好的耐銹蝕能力

與混凝土良好的粘結(jié)力(2)鋼材的選擇：

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的類型及重要性；

作用的性質(zhì)（靜力和動力作用）；

連接方式（焊接、鉚接或螺栓連接）；

工作環(huán)境（溫度和腐蝕等）(3)結(jié)構(gòu)用鋼材的分類

碳素鋼：

強(qiáng)度等級：按屈服強(qiáng)度分五個品種，Q195~Q275。

質(zhì)量等級：由低到高分A、B、C、D四級，對沖擊韌性要求不同

脫氧方式：鎮(zhèn)靜、半鎮(zhèn)靜、沸騰和特殊鎮(zhèn)靜鋼，用Z、b、F和TZ

示例：Q235Bb表示屈服強(qiáng)度為235，B級半鎮(zhèn)靜鋼

低合金鋼：

強(qiáng)度等級：按屈服強(qiáng)度分五個品種，Q295~Q460。

質(zhì)量等級：由低到高分A、B、C、D、E五級，對沖擊韌性要求不同

脫氧方式：鎮(zhèn)靜和特殊鎮(zhèn)靜鋼

熱處理鋼

(4)鋼材的規(guī)格

鋼板：以“―寬度厚度長度”或“―寬度厚度”表示

型鋼：

角鋼：等邊“L肢寬厚度”；不等邊“L長肢寬短肢寬厚度”

工字鋼：普通工字鋼以工+截面的高度；輕型工字鋼前面加Q

槽鋼：有普通槽鋼和輕型槽鋼兩種，用截面的高度編號

H型鋼：熱扎H型鋼：有寬、中、窄翼緣H型鋼和H型鋼柱四類(符號HW、HM、HN和HP)，以“高度寬度腹板厚度翼緣厚度”表示；焊接H型鋼：鋼板焊接而成，用“高度寬度腹板厚度翼緣厚度”

鋼管：有熱軋無縫鋼管和焊接鋼管。以“φ外徑壁厚”表示

薄壁型鋼：用薄鋼板冷軋而成，形式及尺寸可以變化

鋼筋（鋼絲、鋼絞線）

按照表面形狀：有光面鋼筋和變形鋼筋

鋼筋種類：鋼筋種類熱軋鋼筋：分HRB235、HRB335和HRB400或RRB400三級，符號+直徑預(yù)應(yīng)力鋼絲：有光面碳素、螺旋肋和三面刻痕鋼絲三種，符號+直徑預(yù)應(yīng)力鋼絞線：多根鋼絲絞合制成?！唉?股數(shù)公稱直徑”表示:熱處理鋼筋：φHT+鋼筋表示φSφMφI

φ1φI×7×12.7φHT8.2

二、混凝土的物理力學(xué)性能1.簡單受力下混凝土的性能

(1)受壓的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

曲線特征

上升段：應(yīng)力?。航凭€性關(guān)系應(yīng)力大：非線性關(guān)系近峰值：不穩(wěn)定非線性

下降段：反彎點(diǎn)后平緩

影響因素

混凝土強(qiáng)度：強(qiáng)度提高,峰值點(diǎn)應(yīng)變高；下降陡,延性差

加載的速度：速度愈大，峰值應(yīng)力愈大，峰值應(yīng)變降低；下降段愈陡，延性愈差fcABBεCDE應(yīng)變速度0.001/100天0.001/天0.001/時0.001/分ε

3-18不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變速度0.001/100天0.001/天0.001/時0.001/分圖3

-19不同應(yīng)變速度下混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》:采用的模式為拋物線－直線模式；（非常重要）美國和北美等地區(qū):應(yīng)用Hognestad模式，這兩種模式均將下降段簡化為直線。

(a)我國現(xiàn)行規(guī)范采用的曲線模型σ

εcuε0fc其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：說明—對應(yīng)混凝土壓應(yīng)變?yōu)闀r的混凝土壓應(yīng)力；

—對應(yīng)混凝土壓應(yīng)力剛達(dá)到時的混凝土壓應(yīng)變，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級小于等于C50時，應(yīng)取0.002；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級大于C50時，應(yīng)按照下式計算確定：－混凝土的極限壓應(yīng)變，當(dāng)正截面處于軸心受壓時取為0.002；當(dāng)正截面處于非均勻受壓時，對于強(qiáng)度等級小于C50的混凝土，應(yīng)取0.0033，對于強(qiáng)度等級大于C50的混凝土，應(yīng)按照下式計算確定：

n—與混凝土強(qiáng)度等級有關(guān)系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級小于等于C50時，應(yīng)取2；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級大于C50時，應(yīng)按照下式計算確定：—混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。(b)Hognestad建議的曲線模型0.15fc

ε0

εcufcσ(2).簡單受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度

簡單受力條件下混凝土的強(qiáng)度主要有:立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度.其中立方體抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能的基本代表值，是混凝土強(qiáng)度等級劃分的依據(jù)。因此，混凝土其它各種力學(xué)指標(biāo)均通過對比實(shí)驗建立與立方體抗壓強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系。立方體抗壓強(qiáng)度形狀有圓柱體和立方體兩種，我國采用的是立方體試件。我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：混凝土立方體抗壓強(qiáng)度系指按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試件在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗方法進(jìn)行抗壓實(shí)驗得到的破壞時試件的平均壓應(yīng)力。

不僅與材料的組成成分、養(yǎng)護(hù)的條件、齡期等因素和實(shí)驗方法有關(guān)，而且與試件的尺寸有關(guān)。尺寸愈小，測得的強(qiáng)度值愈高。立方體抗壓強(qiáng)度有時也采用邊長為200mm或100mm的立方體試件，但對這些采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件得到的實(shí)驗結(jié)果應(yīng)分別乘以截面尺寸修正系數(shù)1.05或0.95。規(guī)定混凝土強(qiáng)度等級是按照立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定的。混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是按照上述立方體抗壓強(qiáng)度實(shí)驗方法得到的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度值，以符號表示?，F(xiàn)行規(guī)范按照混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，把鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土的強(qiáng)度等級分為14級，以“C+立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值”表示，即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。軸心抗壓強(qiáng)度在上述立方體抗壓強(qiáng)度實(shí)驗中，混凝土并不是處于單軸受力狀態(tài)，試件的兩端施加了“套箍”約束。此時，試件處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。顯然，端部的約束作用可以延緩了裂縫的發(fā)展，提高試件測得的抗壓強(qiáng)度。

(a)立方體試件(b)棱柱體試件

根據(jù)實(shí)驗結(jié)果，當(dāng)棱柱體的高寬達(dá)到2-3時，棱柱體試件中間區(qū)段基本上是處于軸心受壓狀態(tài)。我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度實(shí)驗以150mm×150mm×300mm的試件作為標(biāo)準(zhǔn)試件。因此，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度又稱為混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度。換算

--軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的比值，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級小于等于C50時，取0.76；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級大于C50時，按照下式計算確定:—考慮混凝土脆性的折減系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級小于等于C40時，取1.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級大于C40時，按照下式計算確定：軸心抗拉強(qiáng)度混凝土抗拉強(qiáng)度的實(shí)驗方法主要有三種：直接拉伸實(shí)驗彎折實(shí)驗劈裂實(shí)驗。圖3-22混凝土劈裂實(shí)驗示意圖根據(jù)對比實(shí)驗結(jié)果的統(tǒng)計分析，并考慮結(jié)構(gòu)中混凝土實(shí)際受力狀態(tài)與試件的差異以及混凝土的脆性特點(diǎn)，我國現(xiàn)行規(guī)范取混凝土軸心抗拉強(qiáng)度平均值和立方體抗壓強(qiáng)度平均值的關(guān)系為：（3-20）式中，系數(shù)0.395和0.55是根據(jù)實(shí)驗結(jié)果回歸分析得到的，和的單位均為N/mm2。（3）.混凝土的變形模量α0εce彈性特征系數(shù)：彈性變形占總變形比例，反映材料的彈性狀態(tài)1、原點(diǎn)彈性模量（簡稱彈性模量）2、變形模量3、切線模量4、剪切模量

原點(diǎn)彈性模量

定義：過原點(diǎn)作切線的斜率取值

:現(xiàn)行規(guī)范取:混凝土的變形模量定義：連接原點(diǎn)和任意點(diǎn)作割線的斜率應(yīng)力為時的變形模量。彈性特征系數(shù)：彈性變形占總變形比例，反映材料的彈性狀態(tài)隨著應(yīng)力的提高，彈性系數(shù)逐漸降低，混凝土的變形模量明顯小于彈性模量切線模量：過任一點(diǎn)作切線的斜率為時的切線模量。剪切模量：根據(jù)彈性模量和泊松比（0.2）確定：2復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的性能

（1）復(fù)合應(yīng)力下強(qiáng)度和變形

多向受壓

雙向壓：強(qiáng)度提高

三向壓(約束受壓)：強(qiáng)度和延性明顯提高約束抗壓強(qiáng)度

利用：在柱中設(shè)置螺旋筋或箍筋等，鋼管混凝土等雙向受拉:互影響不大圖標(biāo)另詳：一拉一壓應(yīng)力狀態(tài)下當(dāng)混凝土處于一向受拉一向受壓應(yīng)力狀態(tài)下時，其結(jié)果如圖3-24的第二和第四象限所示，一個方向的混凝土抗拉強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)度隨另一向應(yīng)力的增加而降低。剪壓或剪拉應(yīng)力狀態(tài)下壓應(yīng)力較小：抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力增加而增大；壓應(yīng)力較大：，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增加而降低(2)長期荷載下混凝土的變形

混凝土的徐變

現(xiàn)象：在荷載長期作用下，變形將隨時間而增加；

原因：凝膠體的粘性流動，內(nèi)部微裂縫的不斷產(chǎn)生和發(fā)展等影響：導(dǎo)致變形增大，應(yīng)力重分布和內(nèi)力分布等。徐變曲線

混凝土徐變曲線

特點(diǎn)：開始增長較快，以后逐漸減慢，逐漸趨于穩(wěn)定(收斂)

卸載時變形恢復(fù):瞬時彈性恢復(fù)、彈性后效，永久應(yīng)變

影響徐變的主要因素

應(yīng)力水平：應(yīng)力越大，徐變也越大應(yīng)力小于0.5fc，線性徐變；大于0.5fc，非線性徐變。

齡期：加載時齡期越短，徐變越大

組成：水泥用量越多，水灰比越大，徐變也越大；骨料強(qiáng)度和彈性模量越高，徐變越小。養(yǎng)護(hù)和使用環(huán)境：養(yǎng)護(hù)溫度高，濕度大，徐變越??；受力后環(huán)境溫度越高，濕度低，徐變就越大

(3)重復(fù)荷載下混凝土的強(qiáng)度和變形a）一次加載卸載b)多次加載卸載圖3-28混凝土在短期重復(fù)荷載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線

一次重復(fù)加載下混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

加載時：應(yīng)力增加，應(yīng)變增加；

卸載時：不重復(fù)加載軌跡，荷載卸除后，有彈性后效和殘余變形多次重復(fù)加載下混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系：當(dāng)應(yīng)力峰值小于混凝土的疲勞強(qiáng)度時：每次循環(huán)形成環(huán)狀，面積逐漸減少，直至成直線；當(dāng)應(yīng)力峰值大于混凝土的疲勞強(qiáng)度時：開始的數(shù)次循環(huán)中，與小應(yīng)力的相似；成直線后，曲線由凸凹方向改變，斜率降低，裂縫和變形嚴(yán)重

混凝土的疲勞強(qiáng)度

疲勞破壞：因荷載重復(fù)作用而引起的破壞

疲勞強(qiáng)度：產(chǎn)生疲勞破壞所需要重復(fù)荷載的最小應(yīng)力峰值：

(4)混凝土的收縮、膨脹和溫度變形

混凝土收縮：

原因：主要是干燥失水和碳化作用引起的；

影響因素：組成成分、養(yǎng)護(hù)方法和使用環(huán)境等

對結(jié)構(gòu)的影響：對結(jié)構(gòu)有不利的作用，引起收縮應(yīng)力，裂縫等。

混凝土的膨脹

溫度變形：定型的混凝土在溫度變化下會產(chǎn)生溫度變形?；炷恋臏囟染€膨脹系數(shù)取1.0/攝氏度3鋼筋與混凝土的粘結(jié)

(1)鋼筋與混凝土粘結(jié)的作用保證力的相互傳遞，是共同工作的基本條件

鋼筋應(yīng)力變化大，粘結(jié)力越大，鋼筋應(yīng)力變化小，粘結(jié)力越??；

當(dāng)鋼筋應(yīng)力沒有變化時，粘結(jié)應(yīng)力等于零TT+dTdxτ

有關(guān)的設(shè)計問題

鋼筋端部的錨固:不能太小，也不能太長；

裂縫間應(yīng)力的傳遞裂縫截面：混凝土拉力為零，離開一段距離，混凝土有拉力；兩條裂縫的中間：鋼筋應(yīng)力最小。τσs(2)粘結(jié)力的組成

化學(xué)吸附作用：也稱膠結(jié)力

摩擦作用：混凝土收縮，界面產(chǎn)生擠壓應(yīng)力。

機(jī)械咬合作用：鋼筋表面凸凹不平形成的相互咬合；

附加咬合作用鋼筋端部設(shè)置彎鉤，加焊短鋼筋等三、砌體的材料及力學(xué)性能

1.砌體的材料及種類

(1)塊體材料

磚：

普通磚：240mm×115mm×53mm實(shí)心

空心磚：全國無統(tǒng)一規(guī)格

分級：按照極限抗壓強(qiáng)度為5級，以“MU+極限強(qiáng)度”表示MU30，MU25，MU20，MU15和MU10KP1,KP2KM1

砌塊

按照材料分：常用有粉煤灰、煤渣混凝土和混凝土等。

按照內(nèi)部結(jié)構(gòu)分：有實(shí)心的，也有空心的。

按照尺寸分：小型(<350mm)、中型(360mm～900mm)和大型(>900mm)

分級：按照極限抗壓強(qiáng)度分5級，以“MU+極限強(qiáng)度”即MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5

石材

按照石材料加工的程度：分細(xì)料石、粗料石和毛料石。

分級：按照極限抗壓強(qiáng)度，分7級，以“MU+極限強(qiáng)度”7級，以“MU+極限強(qiáng)度”表示，即MU100，MU80，MU60，MU50，MU40，MU30和MU20。(2)砂漿

作用：使塊體連接成整體；抹平塊體表面；填補(bǔ)塊體間縫隙；

分類：

按照組成成分：無塑性摻合料的水泥砂漿、有塑性摻合料的混合砂漿、不含水泥的砂漿

按照重力密度：比重大于1.5t/m3的重砂漿，小于1.5t/m3的輕砂漿

分級：按標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓極限強(qiáng)度分7級，以“M+極限強(qiáng)度”表示

砌體對砂漿的基本要求是：

符合強(qiáng)度和耐久性要求；

應(yīng)具有一定的可塑性，在砌筑時容易且較均勻地鋪開；

應(yīng)具有足夠的保水性，即在運(yùn)輸和砌筑時保持質(zhì)量的能力。(3)砌體的種類

磚砌體：

磚可以砌筑成實(shí)心砌體，也可以砌筑成空心砌體。

石砌體石砌體分料石砌體、毛石砌體和毛石混凝土砌體。

砌塊砌體砌塊排列是設(shè)計工作的一個重要環(huán)節(jié)，要有規(guī)律性，減少通縫。

配筋砌體:在砌體內(nèi)配置適量的鋼筋，形成配筋砌體，如在水平灰縫中配置網(wǎng)狀鋼筋，形成網(wǎng)狀配筋砌體；在砌體外或預(yù)留槽內(nèi)配置縱向筋形成組合砌體。2、砌體的力學(xué)性能(1)砌體的抗壓強(qiáng)度

破壞過程及應(yīng)力特點(diǎn)

受力全過程：第一階段：自受力到單塊磚內(nèi)出現(xiàn)豎向裂縫；第二階段：單塊磚內(nèi)裂縫發(fā)展，連接并穿過若干皮磚第三階段：裂縫貫通，把砌體分成若干1/2磚的立柱，失穩(wěn)破壞

應(yīng)力特點(diǎn)：

不僅存在壓應(yīng)力，且有彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力，以及橫向拉壓應(yīng)力

原因分析：

水平灰縫厚度和密實(shí)度不均勻：磚表面力分布不均勻且上下不對應(yīng)

橫向變形時相互約束：砌體受壓時橫向產(chǎn)生膨脹，但磚和砂漿橫向變形系數(shù)不同，相互約束

彈性地基梁作用：砂漿層受壓將產(chǎn)生壓縮變形，磚就象在彈性地基上的梁，其內(nèi)部將產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力

豎向灰縫處的應(yīng)力集中圖3-36磚塊應(yīng)力示意圖圖3-37磚和砂漿交替層示意圖影響砌體強(qiáng)度的主要因素

塊體和砂漿的強(qiáng)度

砂漿的彈塑性性能:砂漿變形越大，彎曲剪切等越大，強(qiáng)度越低；

砂漿的流動性:砂漿的流動性大，對提高砌體強(qiáng)度有利；

磚的形狀和灰縫厚度：過薄或過厚將引起彎曲剪切應(yīng)力，強(qiáng)度降低

砌筑質(zhì)量.

砌體抗壓強(qiáng)度計算及取值

考慮因素：塊體強(qiáng)度和砂漿強(qiáng)度及種類等

取值：砌體抗壓強(qiáng)度的平均值塊體抗壓強(qiáng)度平均值砂漿抗壓強(qiáng)度平均值系數(shù)K1、、K2和是與塊體種類等有關(guān)的系數(shù)，可以在表3-1中查出。表3-1砌體軸心抗壓強(qiáng)度平均值計算的有關(guān)系數(shù)注：k2在表列條件以外時均等于1；混凝土小型空心砌塊的軸心抗壓強(qiáng)度平均值，當(dāng)f2>10Mpa時，應(yīng)乘以1.1-0.01f2，MU20的砌體應(yīng)乘以系數(shù)0.95。附錄中附表22至26給出了磚砌體、砌塊砌體和石砌體軸心抗壓強(qiáng)度準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值。砌體種類燒結(jié)普通磚和多孔磚蒸壓粉煤灰磚和灰砂磚0.780.5當(dāng)f2<1時，k2=0.6+0.4f2混凝土小型空心砌塊0.460.9當(dāng)f2=0時，k2=0.8毛料石0.790.5當(dāng)f2<1時，k2=0.6+0.4f2毛石0.220.5當(dāng)f2<2.5時，k2=0.4+0.24f2(2)砌體的抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度

黏結(jié)分類：

法向粘結(jié)力

切向粘結(jié)力

軸心抗拉強(qiáng)度

通縫截面破壞：強(qiáng)度低且離散性大，故不能設(shè)計為軸心受拉構(gòu)件

沿齒縫截面破壞：軸心抗拉強(qiáng)度與砂漿的強(qiáng)度等級有關(guān)：

沿塊體截面破壞：不考慮豎向灰縫，與塊體的強(qiáng)度等級有關(guān)：

彎曲抗拉強(qiáng)度

通縫截面破壞和沿齒縫截面破壞:

塊體截面破壞：

抗剪強(qiáng)度

表3-2砌體的抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度平均值計算系數(shù)砌體種類k3k4k5沿齒縫沿通縫燒結(jié)普通磚和多孔磚0.1410.2500.1250.125蒸壓粉煤灰磚和灰砂磚---------0.083混凝土小型空心砌塊0.0690.0810.0560.069毛石0.0750.1180.188

應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線

模量：初始彈性模量、割線模量和切線模量?；貧w系數(shù)，對磚砌體ξ=460；

n—常系數(shù)，可以取1或略大于1。εσ

彈性模量取值：與抗壓強(qiáng)度成正比，比例系數(shù)與砂漿等級等有關(guān)。

剪切模量

四、本章要點(diǎn)一、材料的力學(xué)性能

1、強(qiáng)度及強(qiáng)度指標(biāo)

2、變形及變形指標(biāo)

3、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及模量二、不同條件下的強(qiáng)度特點(diǎn)

1、簡單條件下（壓、拉等）

2、復(fù)雜條件下（約束受力、反復(fù)荷載、長期荷載等）三、強(qiáng)度取值及選用

1、不同強(qiáng)度的獲取方法：實(shí)驗

2、不同強(qiáng)度之間的關(guān)系：實(shí)驗回歸四、不同建筑材料的規(guī)格、特點(diǎn)及應(yīng)用（1）鋼材掌握鋼材單軸受力下的工作性能，了解鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力下的工作性能；了解鋼材在復(fù)雜應(yīng)力下的工作性能，了解鋼材的疲勞性能；了解影響鋼材性能的一般因素；了解鋼材的冷加工性能和結(jié)構(gòu)對鋼材的要求；了解工程結(jié)構(gòu)用鋼材（筋）的分類。（2）混凝土掌握單軸受力混凝土各強(qiáng)度指標(biāo)及關(guān)系，了解復(fù)合受力混凝土的強(qiáng)度特點(diǎn)；掌握單軸受力混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，理解彈性模量和變形模量等概念；

掌握混凝土徐變、收縮和膨脹等概念，了解其對結(jié)構(gòu)的影響；了解高性能混凝土。（3）塊材、砂漿和砌體了解塊材、砂漿以及砌體的類型和選擇原則；掌握砌體在壓、拉、彎和剪作用下的破壞特征及強(qiáng)度。習(xí)題及思考題1、鋼材的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線特征？簡化模式是什么？2、何為條件屈服強(qiáng)度？3、鋼材的強(qiáng)度指標(biāo)有哪些？屈強(qiáng)比的實(shí)質(zhì)？4、鋼材的變形指標(biāo)有哪些？如何確定？5、三向應(yīng)力狀態(tài)下，鋼材的強(qiáng)度和變形特點(diǎn)？6、何為疲勞破壞，疲勞破壞的特征？7、影響疲勞強(qiáng)度的主要因素有哪些？如何影響？8、鋼材的硬化的種類和特點(diǎn)？9、何為應(yīng)力集中，應(yīng)力集中對材料性能的影響？10、溫度對鋼材性能的影響如何，何為“熱脆”和“冷脆”？11、混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線的特征和主要影響因素？12、混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)有哪些，他們之間的關(guān)系如何？13、復(fù)合應(yīng)力條件下混凝土的強(qiáng)度和變形特點(diǎn)？14、混凝土的彈性模量和變形模量是如何定義的，關(guān)系如何？何為混凝土的彈性特征系數(shù)？15、何為混凝土的徐變，影響徐變的主要因素有哪些？16、舉例說明混凝土徐變和收縮對結(jié)構(gòu)的影響？17、何為混凝土的疲勞批破壞，重復(fù)荷載下混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線的特征如何？18、鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力由哪幾部分組成？19、鋼筋的種類有哪些，如何表示？20、常用型鋼有哪些，如何表示？21、怎樣確定塊體材料的等級？22、砌體結(jié)構(gòu)對砂漿的要求如何？常用的砂漿有哪幾種？23、何謂砌體？主要有哪幾種砌體？24、簡述砌體受力過程和破壞特征？25、影響砌體強(qiáng)度的主要因素有那些？26、砌體抗壓計算公式中有那些主要影響參數(shù)？第五章梁的結(jié)構(gòu)形式和

破壞類型分析梁上荷載效應(yīng)和梁的抗力，介紹梁的分類和截面形式;依據(jù)極限狀態(tài)、力學(xué)觀點(diǎn)和不同材質(zhì)重點(diǎn)分析了梁的主要破壞形式，并定性分析了梁的設(shè)計思路。

5.1梁上的荷載、荷載效應(yīng)及抗力5.2梁的結(jié)構(gòu)類型5.3梁的主要破壞類型按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時:應(yīng)根據(jù)圖5-1b、c按式（2-62）右側(cè)部分分別計算永久荷載及可變荷載下的彎矩設(shè)計值M和剪力設(shè)計值V，并應(yīng)滿足：

當(dāng)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時對鋼梁及鋼筋混凝土梁都存在變形控制問題，后者還有裂縫寬度控制問題。此時的荷載效應(yīng)分別按式(2-64)(2-66)計算荷載標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合下的彎矩設(shè)計值，然后按第四篇中介紹的方法驗算變形和裂縫寬度。區(qū)別工程結(jié)構(gòu)中的梁類構(gòu)件與工程力學(xué)中的主要區(qū)別是材料性能的改變，盡管截面上的彎矩和剪力設(shè)計值以及截面尺寸等都相同，不同的材料，其抗力是不相同的。即使為同一種材料，截面形狀與尺寸不同時，抗力設(shè)計值也不相同。二.鋼筋混凝土梁截面形式圖5-9房屋中常用截面形式5.3梁的主要破壞類型5.3.1以極限狀態(tài)區(qū)分梁的破壞類型.一.超過承載能力極限狀態(tài)而失效材料強(qiáng)度不足而喪失承載能力；變形過大導(dǎo)致失穩(wěn)；材料發(fā)生疲勞破壞；連接(鋼梁)或錨固(鋼筋混凝土梁)失效。二.超過正常使用極限狀態(tài)而失效變形過大；鋼筋砼梁裂縫寬度過大；耐久性不足。本節(jié)僅討論梁由于材料強(qiáng)度不足及失穩(wěn)所產(chǎn)生的主要破壞類型.5.3.4鋼筋混凝土梁的主要破壞類型在純彎段僅配縱向受拉鋼筋，面積為As；在剪跨范圍內(nèi)，設(shè)有架立筋(面積為As’，理應(yīng)通長設(shè)置，并可兼作受壓鋼筋用)和箍筋，箍筋間距為s，同一截面箍筋總截面面積為Asv。當(dāng)荷載較小尚未出現(xiàn)混凝土裂縫時，1-1、2-2截面上的應(yīng)力分布與圖5-11d,e類同。與鋼梁不同的是，鋼筋混凝土梁由兩種材料組成，混凝土的抗拉能力遠(yuǎn)小于抗壓能力，隨著荷載的增大，無論在純彎段或者剪跨段，都存在裂縫的發(fā)生、開展，鋼筋應(yīng)力的增大，直至強(qiáng)度破壞這一過程。

圖5-14鋼筋混凝土梁一.正截面強(qiáng)度破壞類型鋼筋混凝土梁正截面強(qiáng)度破壞類型與配筋率、鋼筋和混凝土強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)材料性能及幾何尺寸確定后，其破壞類型主要與的大小有關(guān)。（一）適筋破壞—鋼筋先屈服，混凝土后壓碎這種破壞有預(yù)兆，兩種材料可以得到充分利用，屬延性破壞類型。(二)少筋破壞—一裂就壞此種破壞發(fā)生時，材料未被充分利用，十分突然，屬脆性破壞類型。(三)超筋破壞—受壓混凝土先壓碎而鋼筋不屈服。梁的變形和裂縫寬度都不大(圖5-15c)，然而破壞突然，亦屬脆性破壞類型。圖5-16適筋、少筋、超筋梁示意圖二、斜截面強(qiáng)度破壞如前所述，在剪跨范圍內(nèi)，在梁的下部剪拉區(qū)，存在斜向主拉應(yīng)力，當(dāng)?shù)竭_(dá)混凝土的極限拉應(yīng)變值時，產(chǎn)生斜裂縫。隨著荷載的增大，將發(fā)生沿斜裂縫的斜截面強(qiáng)度破壞。當(dāng)梁在剪跨內(nèi)沿斜截面發(fā)生破壞時，由于配箍率（）、剪跨比（）等因素的不同，將會出現(xiàn)剪壓破壞、斜拉破壞和斜壓破壞。(一)剪壓破壞

(二)斜拉破壞

(三)斜壓破壞圖5-17斜截面剪力破壞類型(a)剪壓破壞(b)斜拉破壞(c)斜壓破壞5.4梁的設(shè)計思路一.按兩種極限狀態(tài)設(shè)計按兩種極限狀態(tài)設(shè)計，保證梁的安全性、適用性和耐久性等功能要求。按兩種極限狀態(tài)設(shè)計時，一般先按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計計算，在確定幾何尺寸、材料性能等基礎(chǔ)上，再按正常使用極限狀態(tài)方法進(jìn)行驗算。當(dāng)不能同時滿足兩種極限狀態(tài)時，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。第三篇柱的承載力設(shè)計第8章柱的結(jié)構(gòu)形式及破壞類型8.1工程結(jié)構(gòu)中的軸向受力構(gòu)件go8.2按軸向力作用的位置分類go8.3軸向受力構(gòu)件的材料選用及截面形式go8.4柱的主要破壞類型go(a)梯形桁架；(b)拱形桁架；(c)剪力墻結(jié)構(gòu)；(d)框架結(jié)構(gòu)；(e)連續(xù)桁架橋；(f)圓水池；(g)斜拉橋；(h)懸索橋；(i)平板網(wǎng)架；(j)桁架轉(zhuǎn)換層高層結(jié)構(gòu)；(k)塔桅結(jié)構(gòu).受拉、受壓，或者是既受拉又受彎、既受壓又受彎的桿件，這些桿件的軸向力N的作用線與構(gòu)件截面相垂直，可統(tǒng)稱為軸向受力構(gòu)件。return軸向力有拉力和壓力兩種，因此，可將軸向受力構(gòu)件分為兩大類，即軸向受拉構(gòu)件和軸向受壓構(gòu)件.圖8-2軸向受力構(gòu)件截面應(yīng)力分布a)軸心受拉；b)單向偏心受拉；c)雙向偏心受拉；d)軸心受壓；e)單向偏心受壓；f)雙向偏心受拉.return軸心受壓和偏心受壓(壓彎)構(gòu)件，習(xí)稱“柱”。8.3軸向受力構(gòu)件的材料選用及截面形式一.軸向受拉構(gòu)件的材料及截面形式軸向受拉構(gòu)件，應(yīng)優(yōu)先采用鋼結(jié)構(gòu)選用熱軋型鋼和冷彎薄壁型鋼(圖8-3a)，當(dāng)受力較大時，可選用由型鋼和鋼板組成的實(shí)腹式、格構(gòu)式截面形式截面形式。圖8-3軸向二.軸向受壓(壓彎)構(gòu)件的材料及截面形式

(一)鋼柱型鋼鋼板焊接組合截面型鋼與型鋼組合截面型鋼與鋼板組合截面常采用格構(gòu)式截面圖8-4鋼柱(壓彎構(gòu)件)截面形式型鋼(b)鋼板焊接(c)型鋼與型鋼組合(d)型鋼與鋼板組合(e)格構(gòu)式截面(二)鋼筋混凝土柱在工程結(jié)構(gòu)中，廣泛采用鋼筋混凝土柱.(三)砌體柱在砌體結(jié)構(gòu)中，砌體柱是最主要的、也是應(yīng)用最廣泛的構(gòu)件。常與墻體結(jié)合，形成T形截面柱.作為偏心受壓柱，可以作成圖8-6所示的配筋砌體柱。圖8-6配筋砌體柱(a)(b)(c)組合砌體柱(d)橫向配筋砌體柱(e)組合砌體墻(四)鋼-混凝土組合柱采用較多的是鋼管混凝土柱及型鋼混凝土柱。圖8-7鋼-混凝土組合柱return鋼管混凝土單肢柱；(b)、(c)、(d)、鋼管混凝土格構(gòu)柱；(e)、(f)I字形鋼管混凝土柱；(g)十字形鋼骨混凝土柱；(h)箱形鋼骨混凝土柱。8.4柱的主要破壞類型主要有強(qiáng)度破壞和失穩(wěn)破壞等破壞類型，只是因材料性能及截面形式等的不同，存在著一定的差別。一.截面強(qiáng)度破壞go二.失穩(wěn)破壞(一)鋼柱軸心受壓鋼柱的截面如無削弱，一般不會發(fā)生強(qiáng)度破壞。整體失穩(wěn)或局部失穩(wěn)總是發(fā)生在強(qiáng)度破壞之前。截面上的應(yīng)變一部分或全部達(dá)到甚至超過鋼材屈服點(diǎn)時，都屬強(qiáng)度破壞。圖8-8鋼柱截面應(yīng)變(二)鋼筋混凝土柱軸心受壓時，截面上的鋼筋與混凝土應(yīng)變相同，且均勻分布。發(fā)生強(qiáng)度破壞時，柱四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，箍筋間的縱筋屈服并外鼓，最終混凝土被壓碎。兩種材料均可發(fā)揮作用。圖8-9鋼筋砼柱軸心受壓破壞形態(tài)

圖8-10鋼筋砼柱截面應(yīng)變1.受拉破壞當(dāng)偏心距較大，且受拉鋼筋配置不多時，先出現(xiàn)橫向裂縫，隨著荷載的增大，形成主裂縫，受拉混凝土退出工作，受拉鋼筋屈服，而后受壓混凝土達(dá)極限壓應(yīng)變而破壞。一般受壓鋼筋都會屈服，只是當(dāng)過少時可能使達(dá)不到屈服狀態(tài)。受拉破壞屬于延性破壞性質(zhì)。2.受壓破壞當(dāng)偏心距較小，或雖然偏心距較大，但所配受拉鋼筋過多時，截面全部或大部分受壓，受壓混凝土出現(xiàn)縱向裂縫并先達(dá)到極限壓應(yīng)變而破壞。此時，鋼筋受壓或受拉，但尚未屈服。受壓破壞屬脆性破壞性質(zhì)。在受拉破壞與受壓破壞之間存在著一種界限狀態(tài)，稱“界限破壞”，此時，受拉鋼筋屈服的同時，受壓混凝土達(dá)極限壓應(yīng)變而破壞?！敖缦奁茐摹笨捎靡耘袆e兩種破壞的型式。(三)無筋砌體柱砌體的受壓強(qiáng)度比受拉強(qiáng)度高很多，適宜于作軸心受壓柱，以及偏心不大的偏壓柱。荷載及偏心距較大時宜做成配筋砌體柱。無筋砌體柱的受壓工作與勻質(zhì)的整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件有較大的差別，砌體內(nèi)的塊體抗壓強(qiáng)度雖很高，但因下列原因處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。1)灰縫的厚度和密實(shí)性不均；2)塊體處于彈性“地基”上，該“地基”的彈性模量相對較小，又使塊體產(chǎn)生彎剪應(yīng)力；3)砌體受壓發(fā)生橫向變形時，塊體與砂漿的彈性模量和橫向變形系數(shù)不同，引起塊體出現(xiàn)拉應(yīng)力；4)豎向灰縫內(nèi)砂漿不飽滿，塊體內(nèi)存在橫向拉應(yīng)力和剪應(yīng)力集中現(xiàn)象。圖8-12砌體柱破壞過程加荷初期(b)個別塊體裂縫(1)(c)貫通裂縫，形成小柱(2)圖8-13偏心受壓砌體柱截面應(yīng)力分布全截面工作時應(yīng)力分布(b)剩余截面上的應(yīng)力分布二.失穩(wěn)破壞構(gòu)件截面上出現(xiàn)壓應(yīng)力就有可能出現(xiàn)穩(wěn)定問題。整體失穩(wěn)破壞是各種材料柱的主要破壞形式。對鋼柱，由于部分板件受壓，與梁一樣存在局部失穩(wěn)破壞，不予重復(fù)。(一)軸心受壓柱的整體失穩(wěn)圖8-14軸心受壓柱整體失穩(wěn)的形態(tài)(a)鋼柱彎曲失穩(wěn)(b)鋼柱彎扭失穩(wěn)(c)鋼柱扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)(d)鋼筋混凝土柱彎曲失穩(wěn)(二)偏心受壓柱的整體失穩(wěn)單向偏心受壓柱的整體失穩(wěn)可分為彎矩作用平面內(nèi)和平面外兩種情況。此稱為“二階效應(yīng)”圖8-15偏心受壓柱發(fā)生失穩(wěn)時，材料沒有或尚未完全破壞。在鋼柱中，達(dá)臨界壓力及相應(yīng)彎矩時，截面尚未達(dá)到全塑性狀態(tài)；在鋼筋混凝土柱截面上，受壓混凝土尚未壓碎，甚或受拉側(cè)或受壓較小側(cè)的鋼筋尚未屈服。失穩(wěn)破壞不只是未能充分利用材料，更主要的是破壞突然，后果嚴(yán)重。思考題：1.簡述柱的破壞形式。2.何謂“界限破壞”？3.何謂“”效應(yīng)？出現(xiàn)后有什么后果？第10章鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計10．1板的類型10．2板的彈性設(shè)計理論10．3板的塑性設(shè)計理論在一個方向受力的板稱為單向板。

懸臂板和對邊支承板是典型的單向板。荷載從兩個方向傳遞給支承梁，這種板稱為雙向板。一般認(rèn)為當(dāng)長短跨比達(dá)到2~3時，四邊支承板可以按單向板設(shè)計。板的內(nèi)力分析有彈性理論和塑性理論兩種。12．2板的彈性設(shè)計理論

12．2．1連續(xù)單向板的彈性分析

活荷載的位置是變化的

設(shè)計應(yīng)考慮最不利內(nèi)力

不同目標(biāo)的最不利布置規(guī)律：（1）求某跨跨內(nèi)最大正彎矩時，應(yīng)在本跨布置活荷載，然后隔跨布置；（2）求某跨跨內(nèi)最小正彎矩（或最大負(fù)彎矩）時，本跨不布置活荷載，而在其左右鄰跨布置，然后隔跨布置；（3）求某支座最大負(fù)彎矩時，應(yīng)在該支座左右兩跨布置活荷載，然后隔跨布置；（4）求某支座左、右最大剪力時，活荷載布置方式與求該支座最大負(fù)彎矩時的布置相同。恒荷載應(yīng)按實(shí)際情況分布。二、內(nèi)力計算

方法：結(jié)構(gòu)力學(xué)

應(yīng)用：制表，查系數(shù)。三、內(nèi)力包絡(luò)圖由內(nèi)力疊合圖形的外包線構(gòu)成12．2．2邊支承雙向板的彈性分析一、邊支承板的受力特點(diǎn):

雙向傳力明顯

四角有翹起的趨勢

支撐邊反力不均勻二、單區(qū)格雙向板的內(nèi)力計算當(dāng)板的厚度遠(yuǎn)小于板的短邊邊長、板的撓度遠(yuǎn)小于板的厚度時，雙向板可按彈性薄板理論計算，但相當(dāng)復(fù)雜。

=表中系數(shù)× 三、多跨連續(xù)雙向板的內(nèi)力計算（一）跨中最大正彎矩圖17-7連續(xù)雙向板的計算圖式（一）跨中最大正彎矩對于前一種荷載情況，可近似認(rèn)為各區(qū)格板都固定支承在中間支承上；對于后一種荷載情況，可近似認(rèn)為各區(qū)格板在中間支承處都是簡支的。(二）支座最大負(fù)彎矩支座最大負(fù)彎矩可近似按滿布活荷載時求得12．3板的塑性設(shè)計理論17．3．1超靜定結(jié)構(gòu)的塑性內(nèi)力重分布一、塑性鉸的概念曲率不斷增加，截面可自由轉(zhuǎn)動。這種鉸稱為理想塑性鉸。（二）鋼筋混凝土塑性鉸鋼筋混凝土構(gòu)件的塑性鉸與理想塑性鉸有所不同。在第Ⅲ階段，由于受拉鋼筋已屈服，塑性應(yīng)變增大而鋼筋應(yīng)力維持不變，彎矩的增量（Mu-My）不大，而截面的曲率增值（Mu-My）卻很大，在圖上基本上是一條水平線.在彎矩基本維持不變的情況下，截面曲率激增，截面形成了一個能轉(zhuǎn)動的“鉸”，這是受彎構(gòu)件塑性變形相對集中發(fā)展的結(jié)果，可以認(rèn)為受彎構(gòu)件已進(jìn)入“屈服”階段。

塑性鉸：截面的彎矩保持不變，曲率不斷增加，截面可自由轉(zhuǎn)動。

與一般鉸的區(qū)別：承受彎矩；單向鉸；有一定的長度；轉(zhuǎn)動有限

鋼筋混凝土塑性鉸：進(jìn)入第Ⅲ階段，受拉鋼筋已屈服至混凝土壓碎。鋼筋混凝土塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力是有限的，主要與縱向鋼筋的配筋率、鋼筋品種和混凝土的極限壓應(yīng)變有關(guān)。二、內(nèi)力重分布過程鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布可概括為兩個過程：第一過程發(fā)生在受拉混凝土裂縫出現(xiàn)，到第一個塑性鉸形成之前，主要是由于結(jié)構(gòu)各部分抗彎剛度比值的改變而引起的內(nèi)力重分布；第二過程發(fā)生于第一個塑性鉸形成以后直到形成機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)破壞，由于結(jié)構(gòu)計算簡圖的改變而引起的內(nèi)力重分布。顯然，第二過程的內(nèi)力重分布比第一過程顯著得多。嚴(yán)格地說，第一過程稱為彈塑性內(nèi)力重分布，第二過程才是塑性內(nèi)力重分布。過程當(dāng)荷載很小未開裂，接近彈性彎矩按彈性分布隨著荷載增大：支座開裂，剛度減低各截面剛度比變化，支座截面彎矩增長減緩。繼續(xù)加載：跨中截面開裂，剛度比又變化，彎矩增加速度又發(fā)生變化。支座截面鋼筋屈服：塑性鉸形成，新增加荷載下支座彎矩不增加，梁從兩端固定梁變成簡支梁。荷載增加：跨中截面出現(xiàn)塑性鉸，梁成為幾何可變體系而破壞。三、影響內(nèi)力重分布的因素充分的內(nèi)力重分布;不充分的內(nèi)力重分布;

內(nèi)力重分布需考慮以下三個因素：（1）塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力；（2）除受彎以外的其它承載能力；（3）正常使用條件。四、考慮內(nèi)力重分布的意義和適用范圍（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布規(guī)律，在一定條件和范圍內(nèi)可以人為控制結(jié)構(gòu)中的彎矩分布，從而使設(shè)計得以簡化。（2）可以使結(jié)構(gòu)在破壞時有較多的截面達(dá)到極限強(qiáng)度，從而充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的潛力，有效地節(jié)約材料。（3）能更正確地估計結(jié)構(gòu)的承載力、使用階段的變形和混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫；（4）對于混凝土結(jié)構(gòu)，利用內(nèi)力重分布的特性，合理調(diào)整鋼筋布置，可以克服支座鋼筋擁擠現(xiàn)象、簡化配筋構(gòu)造、方便混凝土澆搗，從而提高施工效率和質(zhì)量。考慮內(nèi)力重分布是以形成塑性鉸為前提的，因此下列情況的混凝土構(gòu)件不宜采用：（1）在使用階段不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p開展有較嚴(yán)格限制的結(jié)構(gòu)，如水池池壁、自防水屋面，以及處于侵蝕性環(huán)境中的結(jié)構(gòu)；（2）直接承受動力和重復(fù)荷載的結(jié)構(gòu)；（3）預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和二次受力疊合結(jié)構(gòu)；（4）要求有較高安全儲備的結(jié)構(gòu)。12．3．2連續(xù)單向板按調(diào)幅法的內(nèi)力計算慮到塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力和正常使用條件的要求，需要對內(nèi)力重分布的程度加以控制。目前在設(shè)計中采用彎矩調(diào)幅法來計算連續(xù)梁（板）的內(nèi)力。其它截面的內(nèi)力：根據(jù)靜力平衡條件確定。例題雙向板按塑性鉸線法的計算一般方法：結(jié)構(gòu)力學(xué)中的機(jī)動法和靜力法

塑性鉸線

塑性鉸：把桿分成多段變成幾何可變體系

塑性鉸線：把板分成多幾塊形成幾何可變體系。

塑性鉸線法的基本假定

沿塑性鉸線單位長度上的彎矩為常數(shù)，等于相應(yīng)板配筋的極限彎矩；

形成破壞機(jī)構(gòu)時，由若干個剛性板塊和若干條塑性鉸線組成。

塑性鉸線法基本原理

原理：虛功原理，外力所做功應(yīng)該等于內(nèi)力所做功。

應(yīng)用思路：假設(shè)破壞機(jī)構(gòu)：（變形、彎折圖形）

控制參數(shù)xi第11章砌體受壓構(gòu)件承載力計算原理砌體結(jié)構(gòu)中的墻、柱是最普通的受壓構(gòu)件。砌體受壓構(gòu)件可以分為無筋砌體受壓構(gòu)件和配筋砌體受壓構(gòu)件。11.1無筋砌體受壓構(gòu)件11.2砌體局部受壓11.3配筋砌體構(gòu)件一、概述

二、偏心影響系數(shù)理想的軸心受壓構(gòu)件在荷載作用下截面產(chǎn)生均勻的壓應(yīng)力，但與構(gòu)件的長細(xì)比（對于砌體構(gòu)件用高厚比，即構(gòu)件的計算高度與厚度的比值來表示）密切相關(guān)；偏心受壓構(gòu)件的承載力將同時受到偏心距和高厚比的影響。圖11-1偏壓構(gòu)件截面應(yīng)力分布圖11-2偏心影響系數(shù)按材料力學(xué)公式計算得到的值偏小，即承載力偏小。有以下幾個原因：材料力學(xué)假定的是彈性材料，而砌體是彈塑性材料，其截面的實(shí)際應(yīng)力分布不是直線而是曲線；當(dāng)截面存在應(yīng)變梯度時，砌體抗壓強(qiáng)度會提高；對于偏心距較大的情況，截面開裂后，實(shí)際的偏心距減小了。三、穩(wěn)定系數(shù)式中：，與砂漿強(qiáng)度等級有關(guān)，當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級大于等于M5時，=0.0015；當(dāng)M2.5時，=0.002；當(dāng)M1.0時，=0.003；M0.4時，=0.0045；當(dāng)砂漿強(qiáng)度為零時，=0.009。11．1．2無筋砌體受壓承載力

計算公式一、承載力影響系數(shù)一般的偏心受壓構(gòu)件，同時受到偏心距的影響和高厚比的影響。規(guī)范采用一個系數(shù)來綜合考慮兩者對承載力的影響。根據(jù)規(guī)范，當(dāng)≤3時，可僅考慮偏心距的影響。在試驗研究的基礎(chǔ)上，砌體規(guī)范提出下列不分偏心距大小、統(tǒng)一的偏心距影響系數(shù)計算公式：對于任意截面構(gòu)件發(fā)生縱向彎曲時，其效果相當(dāng)于截面在原始偏心距的基礎(chǔ)上增加了一個附加偏心距，在上式中如果令，則影響應(yīng)該等于軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表達(dá)式計算時應(yīng)對進(jìn)行修正：1）燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚：1.0；2）混凝土小型空心砌塊：1.13）蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、細(xì)料石和半細(xì)料石：1.24）粗料石和毛石砌體：1.5計算公式及偏心距限值砌體受壓構(gòu)件的承載力按下式計算軸向力偏心距較大時，截面在使用階段就會過早出現(xiàn)裂縫，影響正常使用。為了保證使用質(zhì)量，規(guī)范要求：軸向力偏心距，其中是截面形心到軸向力偏心方向截面邊緣的距離。11．2砌體局部受壓11．2．1局部均勻受壓按局部面積計算的抗壓強(qiáng)度大大超過軸心抗壓強(qiáng)度，這種提高作用通常稱為“套箍作用”。

——影響局部抗壓強(qiáng)度的計算面積，見圖11-6；——局部受壓面積均勻局部受壓承載力的計算公式如下：

hac≤hhbAlA0=(a+c+h)ha)ahhAlahhAlb)c)A0=(2h+a)hA0=(h+a)hhh1bh1AlA0=(h+a)h+(b+h1-h)h1d)圖11-6約束面積的計算11.2.2梁端局部受壓一、梁端局部承壓的特點(diǎn)梁的有效支承長度一般小于實(shí)際擱置長度。2．在局部承壓面上還有上部荷載產(chǎn)生的的作用。η——梁端底面受壓應(yīng)力圖形的完整性系數(shù)，一般可取0.7，對于過梁和墻梁取1.0。卸載拱

圖11-8卸載拱的形成——上部荷載的折減系數(shù)三．梁墊設(shè)計1．預(yù)制剛性墊塊設(shè)計2.柔性墊梁設(shè)計但考慮到墊塊底面壓應(yīng)力分布不均勻，偏于安全取

11.3配筋砌體構(gòu)件我國目前采用的配筋砌體主要有水平放置的網(wǎng)狀配筋砌體、配有縱向配筋的組合磚砌體、磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻、配筋砌塊砌體組合剪力墻。前三種屬受壓構(gòu)件，而配筋砌塊砌體剪力墻不僅承受豎向荷載，還將承受由水平荷載產(chǎn)生的剪力，設(shè)計方法將在《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》一書中介紹。11.3.1網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件圖11-12網(wǎng)狀配筋又稱間接配筋三、構(gòu)造要求直徑采用3~4mm；鋼筋網(wǎng)間距不應(yīng)大于120mm，也不應(yīng)小于30mm；沿砌體高度的鋼筋網(wǎng)片間距Sn不得超過5皮磚，也不應(yīng)大于400mm.11.3.2組合磚砌體構(gòu)件軸心受壓時組合磚砌體偏心受壓時，按下式計算三、構(gòu)造要求面層混凝土強(qiáng)度等級宜用C15或C20，面層砂漿強(qiáng)度等級不得低于M7.5；砌筑砂漿強(qiáng)度等級不低于M5。9．3．3磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻通過本章的學(xué)習(xí)要求掌握影響無筋砌體受壓構(gòu)件承載力的主要因素、承載力計算公式的建立和計算方法；

熟悉砌體局部受壓破壞的類型，掌握設(shè)計公式的建立和計算方法；了解網(wǎng)狀配筋磚砌體、組合磚砌體、磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻的受力特點(diǎn)和一般構(gòu)造；熟悉網(wǎng)狀配筋磚砌體和組合磚砌體受壓構(gòu)件設(shè)計公式的建立和計算方法。第12章構(gòu)件的變形計算原理