土建结构与构件设计培训课件.ppt

1、1平屋顶女儿墙外排水平屋顶檐沟外排水天天沟沟构构造造2坡屋顶通常是指排水坡度大于10的屋顶，坡屋顶的形式 3坡屋顶的组成：承重结构、屋面、顶棚、保温或隔热层。坡屋顶的组成：承重结构、屋面、顶棚、保温或隔热层。4(a)横墙承重；横墙承重；(b)屋架承重；屋架承重；(b)梁架承檩式屋架梁架承檩式屋架 坡屋顶的承重结构类型坡屋顶的承重结构类型（一）（一）坡屋顶的承重结构坡屋顶的承重结构5(a)冷摊瓦屋面；(b)木望板瓦屋面（二）、（二）、坡屋顶的屋面构造坡屋顶的屋面构造 坡屋顶屋面一般是利用各种瓦材，如平瓦、波形瓦、小青瓦坡屋顶屋面一般是利用各种瓦材，如平瓦、波形瓦、小青瓦等作为屋面防水材料。等作为

2、屋面防水材料。近些年来还有不少采用金属瓦屋面、彩色压型钢板屋面等。近些年来还有不少采用金属瓦屋面、彩色压型钢板屋面等。6平屋面纵墙挑檐构造平屋面纵墙挑檐构造(a)砖挑檐；砖挑檐；(b)屋面板挑檐；屋面板挑檐；(c)挑檐木挑檐挑檐木挑檐(d)挑檩檐口；挑檩檐口；(e)挑椽檐口；挑椽檐口；(f)檩式屋顶加挑檐檐口檩式屋顶加挑檐檐口7天沟和斜沟构造天沟和斜沟构造 在等高跨或高低跨相交处，常常出现天沟，而两个相在等高跨或高低跨相交处，常常出现天沟，而两个相互垂直的屋面相交处则形成斜沟。沟应有足够的断面积，互垂直的屋面相交处则形成斜沟。沟应有足够的断面积，上口宽度不宜小于上口宽度不宜小于300-500m

3、m300-500mm，一般用镀锌铁皮铺于木基，一般用镀锌铁皮铺于木基层上，镀锌铁皮伸人瓦片下面至少层上，镀锌铁皮伸人瓦片下面至少150mm150mm。高低跨和包檐。高低跨和包檐天沟若采用镀锌铁皮防水层时，应从天沟内延伸至立墙天沟若采用镀锌铁皮防水层时，应从天沟内延伸至立墙（女儿墙）上形成泛水（女儿墙）上形成泛水。8第八节第八节 变变 形形 缝缝 l变形缝有伸缩缝、沉降缝、防震缝三种变形缝有伸缩缝、沉降缝、防震缝三种一、伸缩缝（又称温度缝）一、伸缩缝（又称温度缝）伸缩缝是在长度或宽度较大的建筑物中，为避免由于温度伸缩缝是在长度或宽度较大的建筑物中，为避免由于温度变化引起材料的热胀冷缩导致构件开裂

4、，而沿建筑物的竖向变化引起材料的热胀冷缩导致构件开裂，而沿建筑物的竖向将基础以上部分全部断开的垂直缝隙。将基础以上部分全部断开的垂直缝隙。l1 1、伸缩缝的设置：、伸缩缝的设置：自基础以上将建筑物的墙体、楼板层、屋自基础以上将建筑物的墙体、楼板层、屋顶等地面以上部分全部断开。基础部分因受温度变化影响较顶等地面以上部分全部断开。基础部分因受温度变化影响较小，不需断开。小，不需断开。l2 2、伸缩缝的宽度：、伸缩缝的宽度：20-30mm20-30mm。l3 3、伸缩缝的最大间距：、伸缩缝的最大间距：应根据不同材料的结构而定。应根据不同材料的结构而定。9项项次次结构类型结构类型室内或土中间距室内或土

5、中间距露天间距露天间距1 1排架结构排架结构装配式装配式10010070702 2框架结构框架结构装配式装配式现浇式现浇式75755555505035353 3剪力墙结构剪力墙结构装配式装配式现浇式现浇式65654545404030304 4挡土墙及地下室墙挡土墙及地下室墙等类结构等类结构装配式装配式现浇式现浇式4040303030302020钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距（钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距（m m）10二、沉降缝二、沉降缝 为减少地基不均匀沉降对建筑物造成危害，在建筑物某为减少地基不均匀沉降对建筑物造成危害，在建筑物某些部位设置从基础到屋面全部断开的垂直缝称为沉降缝。些部位设置

6、从基础到屋面全部断开的垂直缝称为沉降缝。设置方法：设置方法：将建筑物从基础到屋顶全部贯通，即基础部将建筑物从基础到屋顶全部贯通，即基础部分必须断开。分必须断开。设置沉降缝的位置：设置沉降缝的位置：（1 1）同一建筑相邻部分高差较大或荷载相差大、建筑基础结构形式、）同一建筑相邻部分高差较大或荷载相差大、建筑基础结构形式、上部结构类型不同处。上部结构类型不同处。（2 2）相邻基础形式、宽度、埋深相差较大。）相邻基础形式、宽度、埋深相差较大。（3 3）建筑物建在不同地基上（地基土的压缩性有显著差异处）。）建筑物建在不同地基上（地基土的压缩性有显著差异处）。（4 4）体型复杂、连接部位薄弱、建筑平面的

7、转折部位。）体型复杂、连接部位薄弱、建筑平面的转折部位。（5 5）新建建筑物与原有建筑物相连处（分期建造的房屋的交界处）。）新建建筑物与原有建筑物相连处（分期建造的房屋的交界处）。（6 6）过长建筑物的适当部位。）过长建筑物的适当部位。11 三、防震缝三、防震缝 在地震区，当房屋平面和立面比较复杂时，可用防震缝将在地震区，当房屋平面和立面比较复杂时，可用防震缝将整个房屋自上而下分开，自成体系，把复杂体型变为若干个规整个房屋自上而下分开，自成体系，把复杂体型变为若干个规整、简单的体型组合，以免地震时因房屋各部分发生不同的振整、简单的体型组合，以免地震时因房屋各部分发生不同的振动而引起破坏。动而引

8、起破坏。伸缩缝、沉降缝及防震缝之间关系伸缩缝、沉降缝及防震缝之间关系 伸缩缝一般不能兼作沉降缝和防震缝。伸缩缝一般不能兼作沉降缝和防震缝。沉降缝、防震缝可兼作伸缩缝。沉降缝、防震缝可兼作伸缩缝。沉降缝可兼作防震缝，防震缝若贯通至基底能兼作沉降缝。沉降缝可兼作防震缝，防震缝若贯通至基底能兼作沉降缝。伸缩缝和沉降缝应符合防震缝要求。伸缩缝和沉降缝应符合防震缝要求。12各类不同的盖缝板1314天津天津博物馆博物馆第一节 概 述15 一、基本概念结构与构件 结构：支撑房屋的骨架。结构：支撑房屋的骨架。结构的组成结构的组成 ：由若干个基本（单元）构件所组成。：由若干个基本（单元）构件所组成。16建筑结构

9、的主要构件建筑结构的主要构件:板板的长、宽两方向的尺寸远大于其高度；板的作用效应主要为受弯。2）梁其作用效应主要为受弯和受剪梁的截面宽度和高度尺寸远小于其长度尺寸 平面形或直线形构件平面形或直线形构件17 墙墙 墙的长宽两方向墙的长宽两方向尺寸远大于其厚度尺寸远大于其厚度 荷载作用方向与荷载作用方向与墙面平行墙面平行 作用效应主要为作用效应主要为受压。受压。184）柱）柱 属于竖向属于竖向承重构件。承重构件。主要承受主要承受梁传来的梁传来的压力以及压力以及柱自重。柱自重。柱的截面尺寸远小于其高度，荷柱的截面尺寸远小于其高度，荷载作用方向与柱轴线平行。载作用方向与柱轴线平行。19受剪构件受剪构件

10、受弯构件受弯构件受拉构件受拉构件受压构件受压构件受扭构件受扭构件受拉受拉受压受压受弯受弯受剪受剪受扭受扭截面基本受力形态截面基本受力形态基本构件的受力往往是基本受力形态的基本构件的受力往往是基本受力形态的复合复合基本构件基本构件20刚性体系刚性体系：薄壳、刚架、薄壳、刚架、网架、网壳网架、网壳、树枝；树枝；受压受压、弯弯为主，为主，稳定问题突出稳定问题突出21柔性体系柔性体系：悬索、索膜、张拉悬索、索膜、张拉；受拉为主，高强材料受拉为主，高强材料 几何非线性结构几何非线性结构22二、结构设计的主要内容与程序结构设计的主要内容与程序1.结构设计的主要内容：（1 1）保证基本构件的强度、变形、裂缝

11、满足设计要求；）保证基本构件的强度、变形、裂缝满足设计要求；（2 2）保证结构体系的整体安全性、稳定性、变形性能符合设计要求；）保证结构体系的整体安全性、稳定性、变形性能符合设计要求；（3 3）保证在突发事件发生时，结构仍保持一定的整体性，使人们的生）保证在突发事件发生时，结构仍保持一定的整体性，使人们的生命安全得以保证；命安全得以保证；（4 4）保证合理用材，方便施工，使建筑物耐久使用，同时尽可能降低）保证合理用材，方便施工，使建筑物耐久使用，同时尽可能降低建筑造价。建筑造价。总之结构设计核心是解决两个问题：一是满足建筑结构功总之结构设计核心是解决两个问题：一是满足建筑结构功能的要求；二是经

12、济问题。能的要求；二是经济问题。232、结构设计的程序 （1 1）结构选型；）结构选型；（2 2）结构布置；）结构布置；（3 3）结构构件设计；）结构构件设计；（4 4）结构设计；结构设计；24三、结构构件计算简图1 1、构件的简化、构件的简化2 2、支座简化与计算跨度、支座简化与计算跨度3 3、荷载简化、荷载简化25主要成分为主要成分为铁铁元素，还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷元素，还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元素，力学性能主要与等元素，力学性能主要与碳碳的含量有关：的含量有关：含碳量越高，则钢筋的强度越高，质地硬，但塑性变差含碳量越高，则钢筋的强度越高，质地硬，但塑性变差。若含碳量低于若

13、含碳量低于0.250.25，则称为低碳钢，钢筋混凝土结构，则称为低碳钢，钢筋混凝土结构中多应用的是低碳钢。中多应用的是低碳钢。20MnSi 20MnSi 前面的前面的2020指的是平均含碳量的万分数，其他化学指的是平均含碳量的万分数，其他化学元素的含量在元素的含量在1.5 1.5 以下。以下。第二节第二节 钢筋混凝土材料主要力学性能钢筋混凝土材料主要力学性能一、钢筋一、钢筋26有明显屈服点钢筋的应力应变关系有明显屈服点钢筋的应力应变关系aa 比例极限比例极限 弹性极限弹性极限b 屈服上限屈服上限c 屈服下限屈服下限e 极限强度极限强度cdcd段为屈服台阶段为屈服台阶dfdf段为强化段段为强化段

14、27无明显屈服点钢筋的应力应变关系无明显屈服点钢筋的应力应变关系条件屈服点为残余变形条件屈服点为残余变形为为0.20.2时对应的应力时对应的应力b85.02.028HPB235：质量稳定，塑性好易成型，但屈服强度较低，不：质量稳定，塑性好易成型，但屈服强度较低，不宜用于结构中的受力钢筋；宜用于结构中的受力钢筋；HRB335：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强度和：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强度和塑性均较好，是目前主要应用的钢筋品种之一；塑性均较好，是目前主要应用的钢筋品种之一；HRB400：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强度和：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强度和塑性

15、均较好，是今后主要应用的钢筋品种之一；塑性均较好，是今后主要应用的钢筋品种之一；RRB400：是：是HRB335钢筋热轧后快速冷却，利用钢筋内温钢筋热轧后快速冷却，利用钢筋内温度自行回火而成，淬火钢筋强度提高，但塑性降度自行回火而成，淬火钢筋强度提高，但塑性降低，余热处理后塑性有所改善。低，余热处理后塑性有所改善。钢筋的性能特点钢筋的性能特点29强度屈服强度强度屈服强度塑性延伸率和冷弯性能塑性延伸率和冷弯性能具有较好的可焊性具有较好的可焊性有较好的粘结力带肋钢筋有较好的粘结力带肋钢筋混凝土结构对钢筋的要求混凝土结构对钢筋的要求30混凝土立方抗压强度混凝土立方抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土轴心

16、抗压强度混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度cufcftf混凝土的强度混凝土的强度 500 150 15010016轴心受拉试验31 强度等级越高，线弹强度等级越高，线弹性段越长，峰值应力也有性段越长，峰值应力也有所增大。但高强混凝土中，所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。下降段越陡。不同强度混凝土应力应变关系的比较不同强度混凝土应力应变关系的比较32（一）（一）抗渗性抗渗性 贮水池或水处理等构筑物需满足防渗要求。贮水池或水处理

17、等构筑物需满足防渗要求。给排水构筑物对混凝土性能的要求给排水构筑物对混凝土性能的要求（二）抗冻性（二）抗冻性 混凝土等级越高，抗冻性能越好。普通硅酸盐水泥的抗冻混凝土等级越高，抗冻性能越好。普通硅酸盐水泥的抗冻性能最好，火山灰水泥不宜用于有抗冻要求的混凝土。性能最好，火山灰水泥不宜用于有抗冻要求的混凝土。（三）抗腐蚀性（三）抗腐蚀性 工业污水处理水池、或置于地下水中含有腐蚀介质的构筑工业污水处理水池、或置于地下水中含有腐蚀介质的构筑物需采取防腐措施。物需采取防腐措施。33第三节第三节 结构按极限状态计算的基本原则结构按极限状态计算的基本原则一、设计基准期和设计使用年限一、设计基准期和设计使用年

18、限设计基准期设计基准期-选材及确定活荷的选材及确定活荷的时间参数时间参数结构的设计使用年限结构的设计使用年限-预定的时间预定的时间类 别设计使用年限/年示 例15临时性建筑225易于替换的结构构件 350一般性建筑（普通房屋和构筑物）4100纪念性建筑和特别重要的建筑结构 34安全性安全性（Safety）结构在预定的使用期间内（一般为结构在预定的使用期间内（一般为50年），应能承受在正常施工、年），应能承受在正常施工、正正 常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座 不均匀沉降）、约束变形等的作用；不均匀沉降）、约束

19、变形等的作用；在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳 定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。适用性适用性（Serviceability）结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影响正常结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。耐久性耐久性（D

20、urability）结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下（各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀混凝土碳化、钢筋锈蚀），结构的承载力和），结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。丧失安全性和适用性，降低使用寿命。二、极限状态的定义与分类二、极限状态的定义与分类结构的功能结构的功能 Functions of Structure35二、极限状态的定义与分类二、极限状态的定义与分类结构能够满

21、足功能要求而良好地工作，则称结构是结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠可靠”的或的或“有效有效”的。反之，则结构为的。反之，则结构为“不可靠不可靠”或或“失效失效”。正常使用极限状态正常使用极限状态Serviceability Limit Staten结构整体或部分作为刚体失去平衡结构整体或部分作为刚体失去平衡n结构或构件达到最大承载力结构或构件达到最大承载力n受动力荷载作用而产生疲劳破坏受动力荷载作用而产生疲劳破坏n结构塑性变形过大而破坏结构塑性变形过大而破坏n结构形成几何可变体系结构形成几何可变体系n构件由于压屈而丧失稳定构件由于压屈而丧失稳定n过大的变形和侧移过大的变形和侧

22、移n过大的裂缝过大的裂缝n过大的振动过大的振动n侵蚀性介质腐蚀等侵蚀性介质腐蚀等承载力极限状态承载力极限状态Ultimate Limit State36结构功能的表达结构功能的表达 S 作用效应作用效应 Action Effect 结构上的作用是结构上的作用是使结构产生内力、变形和裂缝的原因的总称，分使结构产生内力、变形和裂缝的原因的总称，分为直接作用和间接作用，作用效应即为作用为直接作用和间接作用，作用效应即为作用引起的构件内力。引起的构件内力。R 结构抗力结构抗力 Resistant 结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力、受剪承载力Vu、

23、容、容许挠度许挠度f、容许裂缝宽度、容许裂缝宽度w。S R 失效失效 37g g0 结构重要性系数结构重要性系数 根据建筑结构的重要性将结构分为根据建筑结构的重要性将结构分为三个安全等级三个安全等级，采用结构重要性系数来体现。采用结构重要性系数来体现。一级一级 g g01.1二级二级 g g01.0三级三级 g g00.938荷载分项系数分为荷载分项系数分为恒荷载恒荷载分项系数和分项系数和活荷载活荷载分项系数分项系数材料分项系数分为材料分项系数分为砼砼分项系数和分项系数和钢筋钢筋分项系数分项系数受弯构件的破坏形式受弯构件的破坏形式PPPPBC段称为纯弯段纯弯段，AB、CD段称为弯剪段弯剪段+_

24、ABCDMBACDVxxxxyxyx13第四节第四节 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算一、受弯构件正截面的受力特征一、受弯构件正截面的受力特征40不同配筋率梁的破坏形态不同配筋率梁的破坏形态1.破坏形式破坏形式（Failure modes）超筋梁超筋梁适筋梁适筋梁少筋梁少筋梁41适筋梁适筋梁-构件受拉区构件受拉区配筋适量，构件的破坏起始于受拉钢筋的屈服，配筋适量，构件的破坏起始于受拉钢筋的屈服，然后受压区砼被压碎，构件在完全破坏以前有明显的裂缝及变形，破然后受压区砼被压碎，构件在完全破坏以前有明显的裂缝及变形，破坏前可吸收较大的应变能坏前可吸收较大的应变能，

25、有明显的预兆，这种破坏称为有明显的预兆，这种破坏称为“延性破坏延性破坏”超筋梁超筋梁-构件受拉区配筋过高，破坏始于受压区混凝土被压碎、而受构件受拉区配筋过高，破坏始于受压区混凝土被压碎、而受拉钢筋的应力未达到屈服强度。在构件截面尺寸及砼强度值确定的条拉钢筋的应力未达到屈服强度。在构件截面尺寸及砼强度值确定的条件下，继续增加受拉钢筋无法提高构件的承载能力。构件在破坏前无件下，继续增加受拉钢筋无法提高构件的承载能力。构件在破坏前无明显的预兆，属于明显的预兆，属于“脆性破坏脆性破坏”。因此，在工程中应避免采用。因此，在工程中应避免采用。少筋梁少筋梁-构件受拉区构件受拉区配筋配筋较少较少，钢筋有可能在

26、梁一开裂时就进入强化，钢筋有可能在梁一开裂时就进入强化段段最终被最终被拉断，梁的破坏与素混凝土梁类似，属于受拉拉断，梁的破坏与素混凝土梁类似，属于受拉“脆性破坏脆性破坏”特征。特征。少筋梁的这种受拉脆性破坏比超筋梁受压脆性破坏更为突然少筋梁的这种受拉脆性破坏比超筋梁受压脆性破坏更为突然，很不安全，很不安全也很不经济，因此在建筑结构中不容许采用。也很不经济，因此在建筑结构中不容许采用。42适筋梁正截面受弯的适筋梁正截面受弯的三个受力阶段三个受力阶段（试验研究分析）（试验研究分析）简支梁三等分加载示意图简支梁三等分加载示意图43从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力。虽然受从开始加荷

27、到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力。虽然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接近线弹性。截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也近线弹性。截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小，且都与弯矩近似成正比。很小，且都与弯矩近似成正比。当受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时（当受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时（e et=e etu），为截面即将开），为截面即将开裂的临界状态，此时的弯矩值称为裂的临界状态，此时的弯矩值称为开裂弯矩开裂弯矩Mcr（cracking moment）在

28、开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担，导致钢筋应力有一突然增加（应力重分布），这使中转移给钢筋承担，导致钢筋应力有一突然增加（应力重分布），这使中和轴比开裂前有较大上移。和轴比开裂前有较大上移。荷载继续增加，钢筋拉应力、挠度变形不断增大，裂缝宽度也不断开展，荷载继续增加，钢筋拉应力、挠度变形不断增大，裂缝宽度也不断开展，但中和轴位置没有显著变化。由于受压区混凝土压应力不断增大，其弹但中和轴位置没有显著变化。由于受压区混凝土压应力不断增大，其弹塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布

29、。塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布。当荷载当荷载达到某一数值时，纵向受拉钢筋将开始屈服。达到某一数值时，纵向受拉钢筋将开始屈服。该阶段钢筋的拉应变和受压区混凝土的压应变都发展很快，该阶段钢筋的拉应变和受压区混凝土的压应变都发展很快，截面受压区截面受压区边缘纤维应变增大到混凝土极限压应变时，构件即开始破坏。其后，再边缘纤维应变增大到混凝土极限压应变时，构件即开始破坏。其后，再进行试验时虽然仍可以继续变形，但所承受的弯矩将开始降低，最后受进行试验时虽然仍可以继续变形，但所承受的弯矩将开始降低，最后受压区混凝土被压碎而导致构件完全破坏。压区混凝土被压碎而导致构件完全破坏。适筋梁

30、正截面受弯的适筋梁正截面受弯的三个受力阶段三个受力阶段第一阶段第一阶段：抗裂计算抗裂计算的依据的依据第二阶段第二阶段：构件在正常使用极限状态中：构件在正常使用极限状态中 变形与裂缝宽度变形与裂缝宽度验算的依据验算的依据第三阶段第三阶段：承载力极限状态承载力极限状态计算的依据计算的依据44在极限弯矩的计算中，仅需知道在极限弯矩的计算中，仅需知道 C 的大小的大小和和作用位置作用位置yc即可。即可。可取可取等效矩形应力图形等效矩形应力图形来代换受来代换受压区混凝土应力图压区混凝土应力图。等效原则：等效原则：等效矩形应力图形等效矩形应力图形与实际抛物线应力图形的面积相等，即与实际抛物线应力图形的面积

31、相等，即合力大合力大小小相等相等；1.等效矩形应力图形等效矩形应力图形与实际抛物线应力图形的形心位置相同，即与实际抛物线应力图形的形心位置相同，即合合力作用点不变力作用点不变。2.单筋矩形截面正截面承载力计算单筋矩形截面正截面承载力计算（1）等效矩形应力图）等效矩形应力图（Equivalent Rectangular Stress Block）45 ,0sscAbxfN)2(,00 xhbxfMMcu表 5.1 混凝土受压区等效矩形应力图系数 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 1.0 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 0.8 0.79 0.78

32、0.77 0.76 0.73 0.74 （2）基本方程）基本方程对于适筋梁，受拉钢筋应力对于适筋梁，受拉钢筋应力 s=fy46max,20max,max,max00 sscsuycbsbbbhfMMffbhAhx或或1.防止超筋脆性破坏防止超筋脆性破坏 2.防止少筋脆性破坏防止少筋脆性破坏 bhAsmin基本公式的基本公式的适用条件适用条件47受弯构件构造要求受弯构件构造要求板的构造要求板的构造要求1.（1）板的最小厚度板的类别板的类别厚度厚度单向板单向板屋面板屋面板60民用建筑楼板民用建筑楼板60工业建筑楼板工业建筑楼板70行车道下的楼板行车道下的楼板80双向板双向板80密肋板密肋板肋间距小

33、于或等于肋间距小于或等于700mm40肋间距大于肋间距大于700mm50悬臂板悬臂板板的悬臂长度小于或等于板的悬臂长度小于或等于500mm60板的悬臂长度大于板的悬臂长度大于500mm80无梁楼盖无梁楼盖15048混凝土保护层厚度一般不小于混凝土保护层厚度一般不小于15mm和钢筋直径和钢筋直径d；钢筋直径通常为钢筋直径通常为612mm的的级钢筋；板厚度较大时，钢筋直径可用级钢筋；板厚度较大时，钢筋直径可用 1418mm的的级钢筋；级钢筋；3.受力钢筋间距一般在受力钢筋间距一般在70200mm之间；之间；4.垂直于受力钢筋的方向应布置分布钢筋，以便垂直于受力钢筋的方向应布置分布钢筋，以便将荷载均

34、匀地传递给受将荷载均匀地传递给受力钢筋力钢筋，并便于在施工中并便于在施工中固定受力钢筋的位置固定受力钢筋的位置，同时也可同时也可抵抗温度和抵抗温度和收缩等产生的应力收缩等产生的应力。（2）.板的钢筋49钢筋钢筋(Reinforced bar)梁上部无受压钢筋时，需配置梁上部无受压钢筋时，需配置2根根架立筋，以便与箍筋和梁底部纵架立筋，以便与箍筋和梁底部纵筋形成钢筋骨架，直径一般不小于筋形成钢筋骨架，直径一般不小于10mm。2.梁的构造要求梁的构造要求50钢筋的布置钢筋的布置Construction of reinforced bars1.为保证耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的粘结性能，钢筋的混

35、凝土为保证耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的粘结性能，钢筋的混凝土 保护层厚度一般不小于保护层厚度一般不小于25mm；2.矩形截面梁高宽比矩形截面梁高宽比h/b=2.03.5；T形截面梁高宽比形截面梁高宽比h/b=2.54.0；3.梁的高度通常取为梁的高度通常取为1/10 1/15梁跨，由梁跨，由250mm以以50mm为模数增大。为模数增大。梁高度梁高度h450mm时，要求在梁两侧沿高度每隔时，要求在梁两侧沿高度每隔200mm设置一根纵向构造设置一根纵向构造钢筋，以减小梁腹部的裂缝宽度，直径钢筋，以减小梁腹部的裂缝宽度，直径10mm。51例例1 已知：矩形截面梁截面尺寸已知：矩形截面梁截面尺寸b

36、250mm、h500mm，as=35mm。设计弯矩为设计弯矩为150 kNm，混凝土强度等级选，混凝土强度等级选C30，钢筋，钢筋HRB335级。级。求：截面配筋求：截面配筋As26.1012503.140.1101502465465262200bfMhhxc21207mmfbxfAycs验证适用条件验证适用条件75.25546555.026.1010hxb%21.030043.14545%04.14652501207min0ytsffbhA52例题例题2（Example 2）已知：矩形截面梁尺寸已知：矩形截面梁尺寸b250mm、h450mm，as=35mm。混凝土。混凝土强度等级强度等级C4

37、0，纵向受拉钢筋为，纵向受拉钢筋为4根直径为根直径为16mm的的HRB335钢筋。承钢筋。承受的弯矩为受的弯矩为M=89kN.m试验算该梁截面是否安全。试验算该梁截面是否安全。53解：查表222/71.1,/300,/1.19mmNfmmNfmmNftycmkNmkNxhbxfMc.89.00.94)51.505.0415(51.502501.190.1)5.0(0截面尺寸为：mmas35mmh41535450025.22841555.051.501.192503008040hxbffAxbbcys则：满足适用条件。由力矩平衡方程得：满足适用条件。由力矩平衡方程得：%26.030071.145

38、45%77.0415250804min0ctsffbhA543.双筋矩形截面双筋矩形截面Doubly Reinforced Section双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。当截面尺寸和材料强度受建筑使用和施工条件（或整个工程）限制当截面尺寸和材料强度受建筑使用和施工条件（或整个工程）限制而不能增加，而不能增加，但但计算又不满足适筋截面条件时，可采用双筋截面，计算又不满足适筋截面条件时，可采用双筋截面，即在受压区配置钢筋以补充混凝土受压能力的不足即在受压区配置钢筋以补充混凝土受压能力的不足；另一方面，由于荷载有多种组合情况，在某一组合情况下截面承

39、受另一方面，由于荷载有多种组合情况，在某一组合情况下截面承受正弯矩，另一种组合情况下承受负弯矩，这时也出现双筋截面正弯矩，另一种组合情况下承受负弯矩，这时也出现双筋截面；此外，由于受压钢筋可以提高截面的延性，因此，在抗震结构中要此外，由于受压钢筋可以提高截面的延性，因此，在抗震结构中要求框架梁必须配置一定比例的受压钢筋。求框架梁必须配置一定比例的受压钢筋。55)()2(0011ssycusysycahAfxhbxfMMAfAfbxf基本方程基本方程56防止超筋脆性破坏防止超筋脆性破坏 保证受压钢筋强度充分利用保证受压钢筋强度充分利用双筋截面一般不会出现少筋破坏情况，故可不必验算最小配筋率。双筋

40、截面一般不会出现少筋破坏情况，故可不必验算最小配筋率。max,120max,11max020 sscsycbsbbbhfMffbhAhx或或00 2sssahhaxg571.挖去受拉区混凝土，形成挖去受拉区混凝土，形成T形截面形截面，对受，对受弯承载力没影响。弯承载力没影响。2.可以可以节省混凝土，减轻自重。节省混凝土，减轻自重。3.受拉钢筋较多，可将截面底部适当增大，形成工形截面。受拉钢筋较多，可将截面底部适当增大，形成工形截面。工形截面的受弯承载力的计算与工形截面的受弯承载力的计算与T形截面相同。形截面相同。4.T形截面正截面承载力计算形截面正截面承载力计算hfxbhfbfbfh0h58翼

41、缘处的压应力与腹板处受压区压应力相比，存在翼缘处的压应力与腹板处受压区压应力相比，存在滞后现象滞后现象，距腹板距腹板距离越远，滞后程度越大，距离越远，滞后程度越大，受压翼缘压应力的分布是不均匀的受压翼缘压应力的分布是不均匀的。认为认为在在bf范围内压应力为均匀分布，范围内压应力为均匀分布，bf范围以外部分的翼缘则不考范围以外部分的翼缘则不考虑。虑。计算上为简化采有效翼缘宽度计算上为简化采有效翼缘宽度bf (Effective flange width)受压翼缘越大，对截面受弯越有利受压翼缘越大，对截面受弯越有利 59按三种情况的按三种情况的最小值最小值取用取用60T形截面的分类形截面的分类61

42、)2(011xhxbfMAfxbffcsyfc第一类第一类T形截面的形截面的计算公式与宽度等于计算公式与宽度等于b bf f的矩形截面相同的矩形截面相同 为防止超筋脆性破坏，相对受压区高度应满足为防止超筋脆性破坏，相对受压区高度应满足 b。对第一类。对第一类T形形截面，该适用条件一般能满足截面，该适用条件一般能满足；为防止少筋脆性破坏，受拉钢筋面积应满足为防止少筋脆性破坏，受拉钢筋面积应满足As minbh，b为为T形截形截面的腹板宽度面的腹板宽度；对工形和倒对工形和倒T T形截面，则形截面，则受拉钢筋应满足受拉钢筋应满足A As s minmin bh+(bbh+(bf f -b)h b)h

43、f f 6263max,120max,1max010 sscsycbsbbbhfMffbhAhx或或防止超筋脆性破坏防止超筋脆性破坏 防止少筋脆性破坏防止少筋脆性破坏 bhAsmin64受弯构件的破坏形式受弯构件的破坏形式PPPPBC段称为纯弯段纯弯段，AB、CD段称为弯剪段弯剪段+_ABCDMBACDVxxxxyxyx1366斜裂缝的分类斜裂缝的分类采用增设采用增设腹筋腹筋的方法来的方法来阻止斜裂缝的扩展阻止斜裂缝的扩展弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝67腹筋的布置腹筋的布置箍筋直径通常为箍筋直径通常为6或或8mm，且不小于，且不小于d/4；弯筋常用的弯起角度为；弯筋常用的弯起角度为

44、45或或60度，且不宜设置在梁截面的两侧；度，且不宜设置在梁截面的两侧；68受力特点受力特点l 开裂前，与无腹筋梁的受力性能相近；开裂前，与无腹筋梁的受力性能相近；l 开裂后，腹筋应力显著增大，直接承担部分剪力；开裂后，腹筋应力显著增大，直接承担部分剪力；l 腹筋限制裂缝的开展，增大剪压区面积，提高剪压区抗剪能力；腹筋限制裂缝的开展，增大剪压区面积，提高剪压区抗剪能力；l 腹筋能提高骨料咬合作用，提高纵筋销栓作用。腹筋能提高骨料咬合作用，提高纵筋销栓作用。6900haVhM剪跨比剪跨比（Shear span ratio）的概念的概念剪跨比剪跨比是影响梁破坏形态的最主要参数之一。是影响梁破坏形态

45、的最主要参数之一。70配箍率配箍率的概念的概念配箍率配箍率是影响梁破坏形态的最主要参数之一。是影响梁破坏形态的最主要参数之一。bsAsvsv71影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比 和配箍率和配箍率 sv受剪破坏形态受剪破坏形态u斜压破坏斜压破坏 )1,(时很大sv破坏特征：破坏特征：特特 点：点：预防措施：预防措施：剪压区混凝土被压碎，而箍筋尚未屈服。剪压区混凝土被压碎，而箍筋尚未屈服。梁的受剪承载力取决于梁的受剪承载力取决于 构件的截面尺寸和混凝土强度，构件的截面尺寸和混凝土强度，抗剪能力较大，但脆性较大，工程中不允许出现。抗剪能力较大，但脆性较大，

46、工程中不允许出现。控制最大配箍率或控制构件的最小截面尺寸。控制最大配箍率或控制构件的最小截面尺寸。72受剪破坏形态受剪破坏形态破坏特征：破坏特征：特特 点：点：预防措施：预防措施：u剪压破坏剪压破坏 )31(时适当，sv破坏时箍筋屈服，剪压区混凝土被压碎。破坏时箍筋屈服，剪压区混凝土被压碎。梁的受剪承载力梁的受剪承载力 即取决于配箍量，又取决于构件的截面尺即取决于配箍量，又取决于构件的截面尺寸和混凝土强寸和混凝土强 度，抗剪能力适中，脆性性质度，抗剪能力适中，脆性性质 有所缓和。有所缓和。通过合理的设计。通过合理的设计。73受剪破坏形态受剪破坏形态破坏特征：破坏特征：特特 点：点：预防措施：预

47、防措施：u斜拉破坏斜拉破坏 )3(时很小，sv斜裂缝一出现，箍筋即达到屈服，箍筋对斜裂缝开展斜裂缝一出现，箍筋即达到屈服，箍筋对斜裂缝开展 的约束作用不复存在，相当于无腹筋梁。的约束作用不复存在，相当于无腹筋梁。梁的受剪承载力取决于梁的受剪承载力取决于 混凝土的抗拉强混凝土的抗拉强 度，抗剪能力小，度，抗剪能力小，属于脆性破坏。属于脆性破坏。控制最小配箍率，并满足最小直径、最大间距的构造控制最小配箍率，并满足最小直径、最大间距的构造 要求。要求。74集中荷载集中荷载作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式均布荷载均布荷载作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式作用下梁的斜

48、截面抗剪承载力计算公式0.3 0.3 5.1 5.1取，；取，75svtyvtuffbhfV25.17.00761.截面限制条件截面限制条件规范规范是通过控制受剪截面剪力设计值不大于斜压破坏时的受剪是通过控制受剪截面剪力设计值不大于斜压破坏时的受剪承载力来承载力来防止防止由于配箍率过高而产生由于配箍率过高而产生斜压破坏斜压破坏。箍筋超筋箍筋超筋上限条件：（最小截面尺寸）77yvtsvsvsvffbsA24.0min,箍筋少筋箍筋少筋为防止这种少筋破坏，为防止这种少筋破坏，规范规范规定当规定当V0.7ftbh0时，配箍率应满足时，配箍率应满足当配箍率小于一定值时，斜裂缝出现后，当配箍率小于一定值

49、时，斜裂缝出现后，箍筋箍筋因不能承担斜裂缝截因不能承担斜裂缝截面混凝土退出工作释放出来的拉应力，而很快达到面混凝土退出工作释放出来的拉应力，而很快达到极限抗拉强度极限抗拉强度并并破坏，其受剪承载力与无腹筋梁基本相同。破坏，其受剪承载力与无腹筋梁基本相同。2.下限条件：（最小配箍率要求）78例题例题1（Example 1）矩形截面钢筋混凝土简支梁，两端支撑在矩形截面钢筋混凝土简支梁，两端支撑在240mm的砖墙上，净跨度为的砖墙上，净跨度为3560mm，截面尺寸，截面尺寸b h=200500mm。其上作用均布恒荷载标准值。其上作用均布恒荷载标准值gk=25 kN/m，活荷载标准值，活荷载标准值qk

50、=50kN/m，混凝土强度等级选，混凝土强度等级选C30，箍筋采用，箍筋采用HRB235级（组合系数为恒荷级（组合系数为恒荷1.2，活荷，活荷1.4）。）。（fc=14.3 N/mm2，ft=1.43N/mm2，fy=210 N/mm2）试计算此梁所用的箍筋。试计算此梁所用的箍筋。79kNV17856.3)504.1252.1(21（1）剪力设计值）剪力设计值kNkNbhfc17846.3324652003.1425.025.00（2）验算上限）验算上限（3）验算下限）验算下限kNkNbhft17809.9346520043.17.07.00不需扩大截面，满足最小截面尺寸要求不需扩大截面，满足