结构概念设计第3章-结构的水平体系1课件.ppt
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- 结构 概念 设计 水平 体系 课件
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1、第第3 3章章 概述概述 ( ( Introduction ) 由板、梁、桁架等多种水平构件组成由板、梁、桁架等多种水平构件组成 在竖直方向,通过平面外弯、剪承在竖直方向,通过平面外弯、剪承受竖向荷载,把它传给竖向结构体系。受竖向荷载,把它传给竖向结构体系。 结构的水平体系结构的水平体系 在水平方向,通过平面内的弯在水平方向,通过平面内的弯 、剪、剪承受水平荷载,并把它传给抗侧力的竖承受水平荷载,并把它传给抗侧力的竖向结构体系。向结构体系。vqHqNVV 应应 当当 指指 出出(1 1)水平体系构件的竖向高度)水平体系构件的竖向高度( (例如板厚、例如板厚、梁高)比起它的跨度要小得多。梁高)比
2、起它的跨度要小得多。(2 2)竖向荷载在数值上比水平荷载大得多。)竖向荷载在数值上比水平荷载大得多。 因此,水平体系构件在竖直方向上的弯剪承因此,水平体系构件在竖直方向上的弯剪承载力和变形是控制这些结构构件设计计算的载力和变形是控制这些结构构件设计计算的主要因素。主要因素。3.1 3.1 钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁的受力状态分析(Mechanical Analysis of R.C. Beam )3.1 3.1 钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁的受力状态分析(Mechanical Analysis of R.C. Beam )3.2 3.2 结构水平体系的主要类型和特点结构水
3、平体系的主要类型和特点 ( The Major Styles and Characteristics of Horizontal Structural System)概述概述(Introduction )3.1 3.1 钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁的受力状态分析 梁是最常见的水平结构构件,应用很广,主要承梁是最常见的水平结构构件,应用很广,主要承受弯矩和剪力,是最典型的受弯构件。受弯矩和剪力,是最典型的受弯构件。 在混凝土梁的受拉区在混凝土梁的受拉区适当配置钢筋,由钢筋来适当配置钢筋,由钢筋来承担混凝土中的拉应力,承担混凝土中的拉应力,可大大提高梁的承载能力。可大大提高梁的承载能力。
4、实际上,钢筋混凝土梁实际上,钢筋混凝土梁( (或或结构结构) )是钢筋和混凝土两种是钢筋和混凝土两种不同材料组合而成的组合不同材料组合而成的组合结构,两种材料充分发挥结构,两种材料充分发挥各自的特长,共同工作,各自的特长,共同工作,受力合理。受力合理。凡是梁中混凝凡是梁中混凝土抗拉不足的部位,都可土抗拉不足的部位,都可以用钢筋来加强以用钢筋来加强。VM 根据力学知识,如果将根据力学知识,如果将钢筋沿梁的主拉应力迹线布钢筋沿梁的主拉应力迹线布置,受力最为合理。但通常置,受力最为合理。但通常钢筋是一根一根的直筋,这钢筋是一根一根的直筋,这样布置施工上有一定困难。样布置施工上有一定困难。(a)3.1
5、 3.1 钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁试验钢筋混凝土梁试验试验梁试验梁反力架反力架分配梁分配梁3.1 钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土钢筋混凝土适筋适筋梁正截面破坏梁正截面破坏纵筋首先屈服纵筋首先屈服混凝土随后压碎混凝土随后压碎3.1 3.1 钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土钢筋混凝土超筋超筋梁正截面破坏梁正截面破坏混凝土受压区被压坏混凝土受压区被压坏侧向受拉破坏侧向受拉破坏向上受拉破坏向上受拉破坏 总之,是在垂总之,是在垂直主压应力方向发直主压应力方向发生受拉破坏。生受拉破坏。3.1 钢筋混凝土梁
6、的受力状态分析钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁斜截面钢筋混凝土梁斜截面剪压剪压破坏破坏剪压破坏剪压破坏3.1 3.1 钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁斜截面钢筋混凝土梁斜截面剪压剪压破坏破坏剪压区剪压区斜裂缝斜裂缝(b)(c)弯起筋弯起筋架立筋或受压筋架立筋或受压筋 钢箍钢箍纵筋纵筋(d) 钢筋混凝土梁中的钢筋钢筋混凝土梁中的钢筋布置如图布置如图 (b)(b)所示,下部纵所示,下部纵筋主要用来承受弯矩引起的筋主要用来承受弯矩引起的拉力,钢箍和弯起钢筋主要拉力,钢箍和弯起钢筋主要用来承受斜截面上的主拉应用来承受斜截面上的主拉应力。支座附近弯矩小,纵筋力。支座
7、附近弯矩小,纵筋在靠近支座附近不能被充分在靠近支座附近不能被充分利用,所以可弯起来承受斜利用,所以可弯起来承受斜截面上的拉力。钢筋的抗压截面上的拉力。钢筋的抗压强度也很高,埋在混凝土中强度也很高,埋在混凝土中还不易失稳,有时也用来帮还不易失稳,有时也用来帮助受压区混凝土抗压,以提助受压区混凝土抗压,以提高受压区的承载力。高受压区的承载力。 由于钢筋拉应力较高,由于钢筋拉应力较高,一般情况下钢筋混凝土梁是一般情况下钢筋混凝土梁是带裂缝工作的,主要有跨中带裂缝工作的,主要有跨中附近的垂直裂缝和支座附近附近的垂直裂缝和支座附近的斜裂缝。随着荷载的增大,的斜裂缝。随着荷载的增大,裂缝会不断扩大和延伸。
8、钢裂缝会不断扩大和延伸。钢筋混凝土梁开裂以后的工作筋混凝土梁开裂以后的工作状态比较复杂,为加深对钢状态比较复杂,为加深对钢筋混凝土梁开裂后工作状态筋混凝土梁开裂后工作状态的理解,可以运用学得的结的理解,可以运用学得的结构概念,把它设想为某种我构概念,把它设想为某种我们已经比较熟悉的结构。们已经比较熟悉的结构。3.1 3.1 钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁的受力状态分析 (1 1) 把钢筋混凝土梁设想为把钢筋混凝土梁设想为带有下斜腹杆的一个平行弦桁架,带有下斜腹杆的一个平行弦桁架,此时受拉纵筋为下弦,上部受压此时受拉纵筋为下弦,上部受压混凝土为上弦混凝土为上弦( (上部受压纵筋也可上部受
9、压纵筋也可看作是上弦的一部分看作是上弦的一部分) ),钢箍为竖,钢箍为竖向腹杆,而弯起钢筋则是下斜式向腹杆,而弯起钢筋则是下斜式受拉腹杆受拉腹杆( (图图c) c) 。跨中没有弯起。跨中没有弯起钢筋的梁段,可以设想由混凝土钢筋的梁段,可以设想由混凝土充当受压斜腹杆。充当受压斜腹杆。 (2 2) 把只有一排弯起筋的钢把只有一排弯起筋的钢筋混凝土梁看作下沉式桁架筋混凝土梁看作下沉式桁架( (图图d) d) ,受力状态基本相同,只是中,受力状态基本相同,只是中间由混凝土充当受压腹杆的梁段间由混凝土充当受压腹杆的梁段长一些而已。长一些而已。 3.1 3.1 钢筋混凝土梁的受力状态分析钢筋混凝土梁的受力
10、状态分析 (3 3) 对于没有弯起钢筋对于没有弯起钢筋的梁,可以设想为带有上斜腹的梁,可以设想为带有上斜腹杆的平行弦桁架,由梁腹混凝杆的平行弦桁架,由梁腹混凝土充当斜向受压腹杆土充当斜向受压腹杆( (图图e) ) 。 学过钢筋混凝土基本构件的同学一定还记得,在梁的斜截学过钢筋混凝土基本构件的同学一定还记得,在梁的斜截面计算中有一个截面限制条件,对于一般截面梁,其表达式面计算中有一个截面限制条件,对于一般截面梁,其表达式为:为: V = 0.25b h0 fc 式中:式中: fc c 混凝土的抗压强度设计值;混凝土的抗压强度设计值; b 和和h0 0 分别为截面宽度和有效高度。分别为截面宽度和有
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