建筑結(jié)構(gòu)課件

建築結(jié)構(gòu)

第一篇 建築結(jié)構(gòu)概論一、建築結(jié)構(gòu)概論二、建築結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理三、材料的力學性能及指標CH.1建築結(jié)構(gòu)概論1.建築結(jié)構(gòu)定義2.基本(單元)構(gòu)件3.分類4.本課程特點國家大劇院

工程外部圍護結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼，是半橢圓球形，東西長軸212.2m，南北短軸143.64m，總高度46.285m。內(nèi)設(shè)歌劇院（2416席）、音樂廳（2017席）及戲劇院（1040席）及公共大廳等。屋面採用鈦金屬板，整個網(wǎng)殼外環(huán)繞人工湖（35500m2）,各種通道及入口均設(shè)在水下。設(shè)計為法國巴黎機場公司安德魯建築師，北京市建築設(shè)計研究院參與主體設(shè)計，整體結(jié)構(gòu)用鋼量達6750t，195kg/m。

江陰長江大橋主跨1385m(江陰長江大橋，懸索結(jié)構(gòu)，1999)1.1建築結(jié)構(gòu)定義——由若干構(gòu)件連接而成的能承受荷載和其他間接作用的體系，叫做建築結(jié)構(gòu)。CH.1建築結(jié)構(gòu)概論板：提供活動面，直接承受並傳遞荷載；梁：板的支撐構(gòu)件，承受板傳來的荷載並傳遞；柱：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載並傳遞；牆：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載並傳遞；基礎(chǔ)：將柱及牆等傳來的上部結(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。1.2基本(單元)構(gòu)件1.3分類建築結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣泛混凝土結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)按材料分類優(yōu)點缺點應(yīng)用範圍建築結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)強度高、耐久性好、抗震性好、並具可塑性自重大、抗裂能力差、費工費範本一般民用建築、多高層建築、工業(yè)廠房、大跨結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)造價低廉、耐火性好、施工方便、工藝簡單、就地取材自重大、強度低、抗震性能差、砌築工作繁重、粘土用量大五六層以下的民用房屋、中小廠房的沉重結(jié)構(gòu)、大型工業(yè)廠房的圍護結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)強度高、重量輕、質(zhì)地均勻、運輸方便易銹蝕、耐火性能差大跨重型結(jié)構(gòu)、受動荷載結(jié)構(gòu)、可拆卸結(jié)構(gòu)、輕型結(jié)構(gòu)、容器及其它木結(jié)構(gòu)取材加工方便、材質(zhì)輕且強度較大各向異性、易燃、易裂、易翹曲、易腐蝕大中城市基本停用按受力體系分類混合結(jié)構(gòu)：即磚混結(jié)構(gòu)，牆體承重；排架結(jié)構(gòu)：主要由屋架、柱、基礎(chǔ)組成，柱段鉸接；框架結(jié)構(gòu)：主要(豎向)受力體系由梁和柱組成；剪力牆結(jié)構(gòu)：主要(豎向)受力體系由牆組成；框架-剪力牆結(jié)構(gòu)：混合形式；筒體結(jié)構(gòu)：四周封閉的牆形成筒；其他：如塔式結(jié)構(gòu)、桅式結(jié)構(gòu)、懸索、懸吊結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu):、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等框架-剪力牆結(jié)構(gòu)框架-剪力牆結(jié)構(gòu)排架結(jié)構(gòu)單層廠房

筒體結(jié)構(gòu)上海金茂大廈是88層，建築高度420.5m，建築面積28.9萬平方米，於1998年8月28日竣工。鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱。按建築物層數(shù)分類：高層、多層、低層自左向右：臺北101大樓、芝加哥席爾斯大樓、吉隆玻雙子星大樓、上海金茂大廈、香港國際金融中心、紐約帝國大廈1.4本課程特點是原理課，應(yīng)突出原理和概念；基本構(gòu)件由不同材料組成，在瞭解共性特點的同時，應(yīng)注意由於組成材料不同而導(dǎo)致的計算方法的不同；強調(diào)不同材料構(gòu)件的計算原理和方法；涉及內(nèi)容多，系統(tǒng)性差；公式多、公式的條件多；簡化、近似和經(jīng)驗處理多。TheEnd下一章CH.2建築結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理1.建築物結(jié)構(gòu)的荷載2.極限狀態(tài)設(shè)計法CH.2建築結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理2.1建築物結(jié)構(gòu)的荷載作用（S）（或荷載）作用效應(yīng)施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分佈力，稱為作用——直接作用引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因——間接作用——由作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的反應(yīng)結(jié)構(gòu)抗力（R）——結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受效應(yīng)的能力qVM2.1.1基本概念——在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計的荷載。也稱恒荷載或恒載。比如結(jié)構(gòu)自重或土壓力等?！诮Y(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時間變化，或其變化與平均值相比不可以忽略不計的荷載。也稱活荷載或活載。比如樓面活載、屋面活載、雪荷載、風荷載、吊車荷載等?！诮Y(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn),其量值很大而持續(xù)時間較短的荷載。比如爆炸力、撞擊力等。永久荷載可變荷載偶然荷載2.1.2荷載分類按時間變異分類按空間變異分類固定荷載——在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定的分佈；可動荷載——在結(jié)構(gòu)空間位置一定範圍內(nèi)可以任意分佈。靜態(tài)荷載——對結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生動力效應(yīng)，或小的可以忽略；動態(tài)荷載——對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動力效應(yīng)，且不可以忽略。按照結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類——結(jié)構(gòu)計算時，需根據(jù)不同的設(shè)計要求採用不同的荷載數(shù)值?！奢d基本代表值。指在結(jié)構(gòu)使用期間，在正常情況下出現(xiàn)具有一定保證率的最大荷載?！斀Y(jié)構(gòu)同時承受兩種或兩種以上可變荷載時，除主導(dǎo)荷載（產(chǎn)生荷載效應(yīng)最大的荷載）取標準值，其他伴隨荷載取小於其標準值的組合值為代表值?！谠O(shè)計基準期內(nèi)經(jīng)常作用在結(jié)構(gòu)上的可變荷載?！饔渺督Y(jié)構(gòu)上時而出現(xiàn)，持續(xù)時間較短的較大可變荷載。荷載標準值可變荷載組合值可變荷載準永久值可變荷載頻遇值2.1.3荷載的代表值恒荷載按構(gòu)件或材料單位體積（或單位面積）自重平均值確定。見P11表2-1。樓面及屋面活荷載民用建築樓面活載見《規(guī)範》。對多、高層，荷載滿布且達到最大值可能性很小，應(yīng)適當折減。屋面均布活載分“上人”和“不上人”兩類。雪荷載——基本雪壓。見《規(guī)範》——雪荷載標準值——屋面積雪分佈係數(shù)，即基本雪壓換算為屋面水準投影面上的雪荷載的換算係數(shù)。風荷載——風荷載標準值——基本風壓，見《規(guī)範》——風壓高度變化係數(shù)——風荷載體型係數(shù)，+為壓力，-為吸力——高度z處風振係數(shù)屋面均布活載不與雪荷載同時考慮，設(shè)計時取其中較大值。2.2極限狀態(tài)設(shè)計法2.2.1結(jié)構(gòu)功能要求在設(shè)計基準期（一般50年，也有100和25年）內(nèi)，滿足功能要求，即安全性(S<R)，適用性，耐久性。安全性：滿足特定的與建築物功能相適應(yīng)的承載力極限狀態(tài)適用性：保證結(jié)構(gòu)在日常使用中滿足要求耐久性：保證結(jié)構(gòu)的承載力的持續(xù)時間與環(huán)境適應(yīng)度功能函數(shù)：Z=R-S=g(X1,X2,X3….Xn)結(jié)果分析Z=R-S>0：Z=R-S<0：Z=R-S=0：處於可靠狀態(tài)；處於不可靠狀態(tài)，即失效；處於極限狀態(tài)，此方程稱極限狀態(tài)方程2.2.3結(jié)構(gòu)可靠度理論——在規(guī)定的時間內(nèi)（一般為50年），在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計、正常施工和正常使用），完成預(yù)定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)的可靠度，即可靠概率。以Ps表示安全性、適用性、耐久性結(jié)構(gòu)的可靠度失效概率強度/荷載值出現(xiàn)概率γ0[S]μSσSσS[R]μRσRσR失效可靠——結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率，以Pf表示。2.2.3建築物的重要度與基準期我國將建築物的重要程度分為三級，不同級別在計算中取不同的重要度係數(shù)γ0

：

一級，破壞後果極其嚴重，屬於重要的建築物；γ0=1.1

二級，破壞後果比較嚴重，屬於一般的建築物；γ0=1.0

三級，破壞後果相對不嚴重，屬於比較次要的建築物。γ0=0.9結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期

1.結(jié)構(gòu)保證其設(shè)計可靠度指標的時間期限成為設(shè)計基準期，即在基準期內(nèi)，結(jié)構(gòu)的可靠度指標完全滿足設(shè)計要求；

2.設(shè)計基準期是測算最大荷載重現(xiàn)期的基本期限；

3.在超過設(shè)計基準期後，並非意味著結(jié)構(gòu)的失效，而是其可靠度有所降低，因此基準期不能等同於建築物的使用壽命；

4.我國對於多數(shù)建築物的設(shè)計基準期均為50年，特殊建築物可以除外；極限狀態(tài)——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。如過大變形、開裂、振動等?！Y(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載力或產(chǎn)生不適於繼續(xù)承載的變形。如傾覆、疲勞破壞、壓屈等。正常使用極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)我國結(jié)構(gòu)設(shè)計是以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法?！麄€結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)，或不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求的特定狀態(tài)。2.2.4極限狀態(tài)設(shè)計法承載能力極限狀態(tài)運算式極限狀態(tài)設(shè)計運算式由永久荷載控制的效應(yīng)組合由可變荷載控制的效應(yīng)組合——永久荷載和可變荷載分項係數(shù)。見《規(guī)範》。式中：S：荷載效應(yīng)， γG：恒荷載的荷載效應(yīng)係數(shù)，γQ：荷載分項係數(shù)，Gk：恒荷載標準值，Q1k

：最大的活荷載的標準值，Ψ：其他活荷載的組合係數(shù)Qik：其他活荷載的標準值正常使用極限狀態(tài)標準組合頻遇組合準永久組合正常使用極限狀態(tài)設(shè)計包括兩個方面： 裂縫控制驗算：見P16表2-5

受彎構(gòu)件撓度驗算：見P17表2-6TheEnd下一章CH.3結(jié)構(gòu)材料的力學性能及指標1.結(jié)構(gòu)材料的基本要求2.木材（自學）1.1結(jié)構(gòu)材料的基本要求以材料的力學性能指標評定CH.3結(jié)構(gòu)材料的力學性能及指標a.結(jié)構(gòu)材料要有足夠的、有一定環(huán)境適應(yīng)度的強度；b.結(jié)構(gòu)材料要有足夠的剛度；c.結(jié)構(gòu)材料要有相應(yīng)的重度；d.結(jié)構(gòu)材料要有相對低廉的價格；e.結(jié)構(gòu)材料要有良好的環(huán)保性能。1.1.1材料的基本力學指標包括：強度、彈性、塑性、衝擊韌性與冷脆性、徐變和鬆弛a.強度——材料抵抗破壞能力的指標包括：抗壓、抗拉、抗剪、抗紐、疲勞強度sefufyoa—彈性階段bc—屈服階段cd—硬化階段de—頸縮階段a—彈性極限fp

c—屈服強度fy

d—極限強度fb

fefb某些無明顯屈服點的材料，以殘餘變形0.2%對應(yīng)應(yīng)力作為名義屈服強度。d0

c

0.20.2%abcdbcaoa’deb.彈性與塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力除去後能完全恢復(fù)到原始形狀的性質(zhì)，稱為彈性。sea’defufyfabcdefb殘餘變形彈性變形彈性模量：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力除去後，部分變形恢復(fù)的性質(zhì)，稱為塑性。c.衝擊韌性d.徐變和應(yīng)力鬆弛混凝土的徐變是指混凝土在長期的、不變的、較高的荷載作用下，其變形隨時間的增長而增加的現(xiàn)象，稱為徐變。時間變形5d20d60d80d卸荷後的暫態(tài)回縮永久變形在恒定溫度和應(yīng)變條件下，構(gòu)件或材料的應(yīng)力隨時間而見小的現(xiàn)象，稱為應(yīng)力鬆弛。容易引起預(yù)應(yīng)力損失。衝擊韌性是指材料抗衝擊而不破壞的能力。1.1.2其他指標協(xié)同工作的能力耐久性可加工性取材便宜，價格合理，經(jīng)濟實用1.2木材（自學）衡量木材的力學性能的指標有哪些？TheEnd下一章第二篇 各種建築結(jié)構(gòu)一、混凝土結(jié)構(gòu)二、砌體結(jié)構(gòu)三、鋼結(jié)構(gòu)四、鋼筋混凝土單層廠房五、多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)六、大跨度建築結(jié)構(gòu)CH.4混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋和混凝土材料的力學性能鋼筋混凝土受彎構(gòu)件鋼筋混凝土受壓構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本知識鋼筋混凝土平面樓蓋環(huán)球金融中心混凝土開澆鋼筋混凝土樁內(nèi)部一、基本概念是鋼筋和砼按一定方式組成的能共同工作的建築材料。鋼筋混凝土：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：是鋼筋混凝土為主要承重骨架的結(jié)構(gòu)。砼：抗拉強度大約是抗壓強度的1/10。鋼筋：抗拉抗壓強度都很強。二、共同工作原理鋼筋和砼之間存在粘結(jié)力鋼筋和砼線膨脹係數(shù)接近砼保護鋼筋NEXTE.G.4.1鋼筋和混凝土材料的力學性能4.1.1混凝土結(jié)構(gòu)——以混凝土為主要材料製作的結(jié)構(gòu)。4.1.1混凝土結(jié)構(gòu)（1/2）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（1/4）素混凝土梁鋼筋混凝土梁：受拉區(qū)配220鋼筋FF=13.4KN截面開裂並破壞Fcr=15KN截面開裂;Fu=87KN截面破壞。200300Fft200300220梁的承載力大大提高，梁的受力性能改善。BACK4.1.1混凝土結(jié)構(gòu)（2/2）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（1/4）示例【回顧】1.建築結(jié)構(gòu)基本要求？3.什麼是混凝土結(jié)構(gòu)？什麼是鋼筋混凝土？2.材料的基本力學指標有哪些？以混凝土為主要材料製作的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)材料要有足夠的、有一定環(huán)境適應(yīng)度的強度；結(jié)構(gòu)材料要有足夠的剛度；結(jié)構(gòu)材料要有相對低廉的價格。包括：強度、彈性、塑性、衝擊韌性與冷脆性、徐變和鬆弛。是鋼筋和砼按一定方式組成的能共同工作的建築材料。一、鋼筋的種類及選用強度高，塑性低強度高，粘結(jié)性好強度高預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋熱軋鋼筋鋼絲鋼絞線熱處理鋼筋HPB235HRB335HRB400RRB400光圓鋼筋變形鋼筋變形鋼筋變形鋼筋非預(yù)應(yīng)力鋼筋強度塑性弱強高低4.1.2鋼筋4.1.2鋼筋（1/7）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（2/4）Fig.我國常見鋼筋外形4.1.2鋼筋（2/7）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（2/4）二、鋼筋的力學性能有明顯屈服點（軟鋼）0

dabce

oa—彈性階段bc—屈服階段cd—硬化階段de—頸縮階段d0

條件屈服點

0.2

是殘餘應(yīng)變?yōu)?.2%時的應(yīng)力c—條件屈服強度0.2=0.85fu無明顯屈服點（硬鋼）c

0.20.2%a—比例極限fp

c—屈服強度fy

d—極限強度fu

1.強度相關(guān)4.1.2鋼筋（3/7）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（2/4）→是鋼筋強度的設(shè)計依據(jù)屈強比反映鋼筋的強度儲備，fy/fu=0.6~0.7。Es衝擊韌性：是對於鋼結(jié)構(gòu)使用鋼材的特殊要求，是檢驗鋼材對於衝擊荷載的承受能力。2.塑性性能伸長率：鋼材拉斷後的塑性變形量較鋼材原始尺度的變化率，是衡量鋼材變形能力的重要指標。冷彎指標：是檢驗鋼材冷加工性能的指標，對於鋼筋與鋼板，其冷彎指標是指在常溫下被檢驗材料對於某一相對的半徑（相對板材厚度與鋼筋直徑）的彎曲角度。伸長率:d0

4.1.2鋼筋（4/7）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（2/4）

越大,鋼筋延性或塑性越好3.鋼材的加工性能常見的建築工程鋼材加工有冷加工、熱加工兩類：冷加工：板材、線材的冷彎；線材的冷拉、冷拔；熱加工：焊接。冷拉後的鋼筋沒有明顯的屈服階段，如B圖。冷拉卸載後經(jīng)過一段時間的停滯，再對其張拉，會重新恢復(fù)屈服階段而呈現(xiàn)出屈服強度提高的應(yīng)力應(yīng)變圖形；這種現(xiàn)象被稱為冷做硬化現(xiàn)象；冷拉僅提高鋼筋的抗拉強度，不提高其抗壓強度；冷拉工藝不改變鋼筋的強度級別。0σεAB冷拉4.1.2鋼筋（5/7）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（2/4）冷拔是指將光圓鋼筋以強力拉拽使其通過小直徑的硬質(zhì)合金模具，使其截面減小而長度增長；冷拔後的鋼筋的強度會大大提高；冷拔後鋼筋的塑性會降低；冷拔後的鋼筋與之前的鋼筋不屬於同一種鋼筋。0σε冷拔4.1.2鋼筋（6/7）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（2/4）三、鋼筋的計算指標鋼筋的強度標準值鋼筋的強度設(shè)計值具有95%保證率的基本代表值。其中，熱軋鋼筋根據(jù)屈服強度確定，用表示；預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強度根據(jù)極限抗拉強度確定，用表示。熱軋鋼筋強度設(shè)計值：預(yù)應(yīng)力鋼筋強度設(shè)計值：見P391表4-2見P392表4-5四、鋼筋的截面面積常規(guī)直徑:d=6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32mm12種?！褥稑藴手党苑猪梻S數(shù)。4.1.2鋼筋（7/7）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（2/4）4.1.3混凝土一、混凝土的強度定義：水泥膠體(水泥結(jié)晶體和水泥膠塊)彈性骨架（混凝土）水泥+水石子、沙子立方體抗壓強度是指按照標準方法製作養(yǎng)護的邊長為150mm的立方體試件，在28天齡期，用標準試驗方法測得的抗壓強度。砼強度等級立方體抗壓強度150mm150mm150mm4.1.3混凝土（1/11）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（3/4）強度等級：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50~C80共14級C—混凝土15—立方體抗壓強度的標準值為15N/mm2定義：折算：軸心抗壓強度是指按照標準方法製作養(yǎng)護的截面為150mm×150mm高300mm的棱柱體，在28天齡期，用標準試驗方法測得的抗壓強度。軸心抗壓強度（棱柱體抗壓強度）—軸心抗壓強度與立方體抗壓強度比值—高強混凝土脆性折減係數(shù)0.88—經(jīng)驗折減係數(shù)4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（3/4）150mm300mm4.1.3混凝土（2/11）軸心抗拉強度4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（3/4）混凝土的抗拉強度比抗壓強度低得多，一般只有抗壓強度的5%~10%4.1.3混凝土（3/11）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（3/4）4.混凝土在複合應(yīng)力作用下的強度a.混凝土的雙向受力強度雙向受拉：強度接近單向受拉強度雙向受壓：抗壓強度和極限壓應(yīng)變均有所提高一拉一壓：強度降低4.1.3混凝土（4/11）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（3/4）b.混凝土的三向受壓強度三向受壓時，混凝土的抗壓強度和極限變形都有較大提高4.1.3混凝土（5/11）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（3/4）在有剪應(yīng)力作用時，混凝土的抗壓強度將低於單軸抗壓強度c.混凝土在正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用下的複合強度4.1.3混凝土（6/11）二、混凝土的變形

cu

c

c0ABCDfc

0殘餘變形彈性變形OA—彈性階段AB—微裂縫開展BC—彈塑性，豎向裂縫形成CD—下降段混凝土是彈塑性材料——收縮、徐變4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（3/4）受壓混凝土一次短期加荷的應(yīng)力-應(yīng)變曲線4.1.3混凝土（7/11）混凝土的彈性模量測定4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（3/4）4.1.3混凝土（8/11）原因：水分蒸發(fā)影響因素：配合比、養(yǎng)護、體表比對構(gòu)件影響：構(gòu)件產(chǎn)生裂縫；引起預(yù)應(yīng)力損失收縮——砼在空氣中硬化體積減小的現(xiàn)象4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（3/4）4.1.3混凝土（9/11）影響因素：配合比、養(yǎng)護、應(yīng)力條件對構(gòu)件影響：增大變形；引起內(nèi)力重分佈；引起預(yù)應(yīng)力損失徐變——砼在長期荷載作用下隨時間而增長的變形原因：水泥膠凝體的流動性及內(nèi)部微裂縫開展4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（3/4）4.1.3混凝土（10/11）建築工程中，鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝土強度等級不應(yīng)低於C15;當採用HRB335級鋼筋時，不宜低於C20;當採用HRB400和RRB400級鋼筋以及承受重複荷載的構(gòu)件，不得低於C20;預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)不應(yīng)低於C30;採用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時，不宜低於C40.三、混凝土的選用4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（3/4）4.1.3混凝土（11/11）4.1.4鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固1.粘結(jié)力4.1.4鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固（1/3）4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（4/4）——若鋼筋和混凝土有相對變形（滑移），就會在鋼筋和混凝土交界面上產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相互作用力，這種力稱為鋼筋與混凝土的粘結(jié)力?；瘜W膠結(jié)力：混凝土凝結(jié)時，由於水泥的水化作用在鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的化學吸附作用力摩擦力：混凝土收縮後將鋼筋緊緊地握裹住而產(chǎn)生的力機械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機械咬合作用而產(chǎn)生的力鋼筋端部的錨固力：採取錨固措施後所造成的機械錨固力2.粘結(jié)力的組成鋼筋與混凝土的粘結(jié)強度通常採用拔出試驗來測定4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（4/4）3.粘結(jié)強度——鋼筋與砼的粘結(jié)面上所能承受的平均剪應(yīng)力的最大值。4.1.4鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固（2/3）4.影響因素：鋼筋的表面形狀、直徑；砼的強度等級、保護層厚度；側(cè)向壓力及橫向鋼筋；澆築位置；等5.構(gòu)造措施：鋼筋的搭接長度、錨固長度、保護層厚度、鋼筋淨距、受力光圓鋼筋彎鉤等。4.1鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能（4/4）進行拔出試驗時，受拉鋼筋達到屈服的同時發(fā)生粘結(jié)破壞，該臨界情況的錨固長度稱為基本錨固長度，用表示4.1.4鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固（3/3）【小結(jié)】1.建築用鋼筋的種類、力學性能2.鋼筋冷加工3.混凝土的力學性能4.混凝土的變形5.鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件概述受彎構(gòu)件正截面計算受彎構(gòu)件斜截面計算受彎構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性2.工程中常見受彎構(gòu)件的截面形式4.2.1概述1.受彎構(gòu)件——截面上受彎矩和剪力共同作用，而軸力可忽略不計的構(gòu)件。4.2.1概述（1/3）4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（1/5）3.截面破壞形式ＶＶM4.2.1概述（2/3）4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（1/5）破壞通常有正截面和斜截面兩種形式4.幾個基本概念1）混凝土保護層厚（Ｃ）構(gòu)造要求見P393表4-102）截面的有效高度（h0）——受壓砼邊緣至受拉鋼筋合力點的距離．單排受拉鋼筋,雙排受拉鋼筋,板,C=15mm,>25>dh0>C>25>d>C>30>1.5dhash0>Ch>C>C>Cas>15,d>200<70hh0as4.2.1概述（3/3）4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（1/5）——鋼筋外緣砼厚度。4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（1/14）

適當,截面開裂以後

s<fy，隨著荷載增大，裂縫開展、

s，f

增加，當f=fy(屈服荷載)，

s=fy，荷載稍增加，

c=cu

砼被壓碎?！把有云茐摹?.適筋梁3.超筋梁

過多,出現(xiàn)許多小裂縫，但

s<fy,當

c=cu,壓區(qū)砼被壓碎，梁破壞?！按嘈云茐摹?/p>

很低，砼一開裂，截面即破壞。

s=fy?！按嘈云茐摹?.少筋梁（一）破壞形式habAsh0配筋率4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）一、受彎構(gòu)件正截面受力特性（二）適筋構(gòu)件截面受力三階段→Ia，裂縫出現(xiàn)。M→Mcr→IIa，M→My。正常使用狀態(tài)第I階段：彈性工作階段第II階段：帶裂縫工作階段→IIIa，M→Mu。第III階段：破壞階段是抗裂驗算依據(jù)是正截面抗彎計算依據(jù)是變形和裂縫寬度驗算依據(jù)0.40.60.81.0ⅠaⅡaⅢaⅠⅡⅢMcrMyMu0

fM/Mu4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（4/14）二、單筋矩形截面構(gòu)件正截面承載力計算（一）基本假定基本假定:平截面假定；不考慮混凝土抗拉強度；壓區(qū)混凝土以等效矩形應(yīng)力圖代替實際應(yīng)力圖。兩應(yīng)力圖形面積相等且合理C作用點不變。等效原則:4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（5/14）（二）基本計算公式4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（6/14）4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）1.最小配筋率（三）基本計算公式的適用條件b’fb(h)h’f同時不應(yīng)小於0.2%;對於現(xiàn)澆板和基礎(chǔ)底板沿每個方向受拉鋼筋的最小配筋率不應(yīng)小於0.15%。4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（7/14）4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）2.界限相對受壓區(qū)高度和最大配筋率b.界限破壞當梁的配筋率達到最大配筋率時，受拉鋼筋屈服的同時，受壓區(qū)邊緣的混凝土也達到極限壓應(yīng)變被壓碎破壞，這種破壞稱為界限破壞。a.相對受壓區(qū)高度超筋破壞適筋破壞c.界限相對受壓區(qū)高度

可用來判斷構(gòu)件破壞類型，衡量破壞時鋼筋強度是否充分利用。4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（8/14）d.最大配筋率經(jīng)濟配筋率：梁：（0.5~1.6）%；板：（0.4~0.8）%4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）e.截面最大抵抗矩係數(shù)f.內(nèi)力臂係數(shù)3.適用條件防止超筋破壞防止少筋破壞4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（9/14）4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）【例題1】q=10kN/m6m200350如圖所示簡支梁，試設(shè)計跨中截面配筋?；炷吝x用C20，鋼筋為II級。4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（10/14）【回顧】1.正截面破壞三種形式超筋破壞少筋破壞適筋破壞4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）【習題1】如圖所示簡支梁，跨中有集中力作用，試設(shè)計跨中截面配筋?；炷吝x用C20，鋼筋為II級。6m200300P=20kN4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（*/14）截面設(shè)計步驟已知M,b,h,fc,ft是否求出As是否調(diào)整b,h或fc4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（12/14）214.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（*/14）【習題2】如圖，板厚60mm（25KN/mm3），頂面20mm砂漿找平（20KN/mm3），板底20mm砂漿抹面（17KN/mm3），活載0.5KN/mm2?；炷罜15，鋼筋I(lǐng)極。求受拉鋼筋截面面積？3706020201200【例題2】q=10kN/m6m如圖所示簡支梁，混凝土選用C20，跨中配II級3根16mm受拉鋼筋。驗算截面承載力是否滿足要求？2003004.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（13/14）截面驗算步驟4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（14/14）已知M,As,b,h,fc,ft是否M<Mu,滿足是否調(diào)整b,h,As214.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算1（*/14）【習題3】如圖所示簡支梁，混凝土選用C25，跨中配II級2根20mm受拉鋼筋。驗算截面承載力是否滿足要求？200300P=18kNg+q=10kN/m4.5m【回顧】截面設(shè)計步驟已知M,b,h,fc,fy是否求出As是否調(diào)整b,h或fc矩形截面構(gòu)件正截面受彎計算截面驗算步驟已知M,As,b,h,fc,fy是否M<Mu,滿足是否調(diào)整b,h,As三、T形截面正截面承載力計算4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算2（1/10）挖去受拉區(qū)混凝土，形成T形截面，對受彎承載力沒有影響；節(jié)省混凝土，減輕自重。1.優(yōu)點受拉鋼筋較多時，可將截面底部適當增大，形成工形截面。2.有效翼緣寬度bf’4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算2（2/10）在bf’

範圍內(nèi)壓應(yīng)力為均勻分佈，bf’

範圍以外部分的翼緣則不考慮。翼緣計算寬度fb￠

T形截面

倒L形截面

考

慮

情

況

肋形梁（板）

獨立梁

肋形梁（板）

按計算跨度l0考慮

031l

031l

061l

按梁（肋）淨距Sn考慮

nSb+

—

nSb21+

當1.003￠hhf

—

fhb￠+12

—

當05.01.00>￠>hhf

fhb￠+12

fhb￠+6

fhb￠+5

按翼緣高度

fh￠考慮

當05.00<￠hhf

fhb￠+12

b

fhb￠+5

（二）基本計算公式第一類T形截面第二類T形截面界限狀態(tài)hx=hf’h0bf’1.截面受壓區(qū)高度不同分類M4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算2（3/10）2.第一類T形截面計算適用條件：xh0bf’bM——按矩形截面計算4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算2（4/10）xh0bf’bhf’3.第二類T形截面計算M適用條件：4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算2（5/10）4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）【例題1】如圖所示T形梁，混凝土選用C20，鋼筋I(lǐng)I級。當所受彎矩M=414kN.m時，計算截面配筋？6006502501204.2.2受彎構(gòu)件正截面計算2（6/10）【例題2】如圖所示T形梁，混凝土選用C20，鋼筋I(lǐng)I級。當所受彎矩M=320kN.m時，計算截面配筋？已知M,bf’

,hf’,b,h,fc,fy是否是求出As是否是加大b,h或fc否加大b,h或fc否第一類Ｔ形截面第二類Ｔ形截面配受壓鋼筋截面設(shè)計步驟【小結(jié)】【作業(yè)】習題4-1~4-7，4-9，4-11，4-12下周二中午前交上！兩類T形截面正截面承載力計算已知M,bf’

,hf’,b,h,fc,fy是否是求出As是否是加大b,h或fc否加大b,h或fc否第一類Ｔ形截面第二類Ｔ形截面配受壓鋼筋T形截面設(shè)計步驟【回顧】四、雙筋矩形截面正截面承載力計算4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算3（1/8）A

s'As受壓鋼筋一般來說採用雙筋不經(jīng)濟。截面尺寸和材料強度受限而不能增加；荷載有多種組合情況；抗震結(jié)構(gòu)中提高截面延性?！?/p>

雙筋截面在滿足構(gòu)造要求的條件下，截面達到Mu的標誌仍然是受壓邊緣混凝土達到ecu?！粼谑軌哼吘壔炷翍?yīng)變達到ecu前，如受拉鋼筋先屈服，則其破壞形態(tài)與適筋梁類似，具有較大延性?！粼诮孛媸軓澇休d力計算時，受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力仍可按等效矩形應(yīng)力圖方法考慮。（一）基本計算公式MAA

s's適用條件：4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算3（2/8）（二）基本公式應(yīng)用截面設(shè)計步驟已知M,b,h,fc,fy,fy’,A’S是否求出As,A’s是否是否124.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算3（3/8）4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）【例題1】如圖所示梁，混凝土選用C30，鋼筋I(lǐng)I級。所受彎矩M=220kN.m，壓區(qū)II鋼筋A(yù)’s=628mm2。計算拉區(qū)配筋？4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算3（4/8）250500五、構(gòu)造要求（一）板的構(gòu)造1.板的厚度2.板的配筋單跨板，≥l0/35；多跨連續(xù)板，≥l0/40。且≥60mm。受力鋼筋分佈鋼筋計算確定受力鋼筋分佈鋼筋分佈鋼筋受力鋼筋承受拉力固定受力筋位置；阻止砼開裂。4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算3（6/8）（二）梁的構(gòu)造1.梁的截面②,③⑤④①②③⑤④2.梁的配筋縱向受力鋼筋計算確定承受彎矩引起的拉力箍筋架立筋彎起鋼筋彎起鋼筋縱向受力鋼筋彎起鋼筋彎起段承受剪力和彎矩引起的主拉力，彎起後水準段承受支座負彎矩計算確定4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算3（7/8）箍筋承受剪力和彎矩引起的主拉力，固定縱向筋架立鋼筋固定箍筋，形成鋼筋骨架計算確定，並滿足構(gòu)造要求構(gòu)造確定縱向構(gòu)造鋼筋（當腹板高>450mm）減小梁腹部裂縫寬度構(gòu)造確定開放式封閉式雙肢四肢單肢>25

>dh0>C>25>d>C>30>1.5dhash0>Ch>C>C>Cas>15,d>200<70hh0as（三）混凝土保護層和截面有效高度4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.2受彎構(gòu)件正截面計算3（8/8）【小結(jié)】【作業(yè)】雙筋矩形形截面正截面承載力計算思考並總結(jié)：受彎構(gòu)件正截面計算流程。習題：矩形梁，250mm×500mm混凝土選用C25，鋼筋I(lǐng)I級。所受彎矩M=200kN.m，壓區(qū)II鋼筋A(yù)’s=760mm2。計算拉區(qū)配筋？一、受彎構(gòu)件斜截面受力性能4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算（1/）4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算當主拉應(yīng)力超過混凝土複合受力下的抗拉強度時，就會出現(xiàn)與主拉應(yīng)力跡線大致垂直的裂縫。為抵抗主拉應(yīng)力而採用腹筋：彎起鋼筋、箍筋4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算（1/）二、無腹筋梁受力性能及計算特點：裂縫中間寬兩頭窄彎剪斜裂縫腹剪斜裂縫特點：裂縫下寬上窄1.無腹筋梁斜裂縫類型2.破壞時受力模型剪壓區(qū)剪應(yīng)力和壓應(yīng)力明顯增大；與斜裂縫相交的縱筋應(yīng)力突然增大。拉桿—拱結(jié)構(gòu)ＶＶM剪彎區(qū)純彎區(qū)剪彎區(qū)剪跨a剪跨a3.無腹筋梁斜截面破壞影響因素4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算（1/）a.剪跨比c.混凝土強度b.縱筋配筋率集中荷載下的簡支梁，計算剪跨比為：廣義剪跨比：d.加載方式，等4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算（1/）4.無腹筋梁斜截面破壞的三種形式超筋破壞少筋破壞適筋破壞a.斜拉破壞c.剪壓破壞b.斜壓破壞抗剪承載力取決於混凝土的抗拉強度?？辜舫休d力主要取決於混凝土在複合應(yīng)力下的抗壓強度?？辜舫休d力取決於混凝土的抗壓強度。4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算（1/）5.無腹筋梁承載力計算一般板類受彎構(gòu)件——受均布荷載作用下的單向板和雙向板，及需要按單向板計算的構(gòu)件。集中荷載作用下的矩形、T形和Ⅰ形截面獨立梁——作用有多種荷載，且集中荷載在支座截面所產(chǎn)生的剪力值占總剪力值的75％以上的情況。4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算（1/）三、有腹筋梁受力性能及計算梁的剪力傳遞機構(gòu)由原來無腹筋梁的拉桿-拱傳遞機構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殍旒芘c拱的複合傳遞機構(gòu)。1.有腹筋梁斜截面破壞影響因素a.剪跨比lb.配箍率rsv4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算（1/）2.有腹筋梁承載力計算a.僅有箍筋矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件集中荷載作用下的獨立梁b.箍筋和彎起筋0.8fyAsb4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算（1/）3.計算公式適用條件上限值－截面最小尺寸下限值－最小配筋率bc為高強混凝土的強度折減係數(shù)fcu,k≤50N/mm2時，bc=1.0fcu,k=80N/mm2時，bc=0.8其間線性插值。斜壓破壞取決於混凝土的抗壓強度和截面尺寸同時限定箍筋間距和直徑4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算（1/）4.計算位置⑴支座邊緣截面（1-1）；⑵腹板寬度改變處截面（2-2）；⑶箍筋直徑或間距改變處截面（3-3）；⑷受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處的截面（4-4）。4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算（1/）5.配箍計算流程已知V,b,h,fc,fyV,n,l荷載形式是否否是加大b,h或提高fc是否是是否否4.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件（2/5）【例題1】如圖所示T形梁，混凝土選用C20，箍筋I(lǐng)級。求支座處箍筋配置？4.2.3受彎構(gòu)件斜截面計算（1/）qk=100kN/m4000200500【小結(jié)】無腹筋受彎構(gòu)件斜截面計算受彎構(gòu)件斜截面破壞形式、特點僅有箍筋的斜截面計算同時有箍筋和彎起筋的斜截面計算【回顧】受彎構(gòu)件斜截面計算受彎構(gòu)件正截面計算有箍筋計算：1.矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件：2.集中荷載作用下