工程結(jié)構(gòu)資料及例題

1、CH1 Macheal©1)砼梁 當(dāng)受拉邊緣砼的拉應(yīng)力達(dá)到其抗拉強(qiáng)度，砼開裂，梁立即斷裂。脆性破壞。 2)鋼筋砼梁 當(dāng)受拉區(qū)砼開裂后，拉力由鋼筋承擔(dān)，直至鋼筋受拉屈服，裂縫迅速向上延伸，最后，砼被壓碎，梁告破壞。延性破壞。1.1.2 鋼筋砼的受力特點(diǎn) 1）共同工作：兩種力學(xué)性能不同的材料（鋼筋和砼）結(jié)合成整體，共同承擔(dān)荷載。 2）合理用材： 用抗拉強(qiáng)度高的鋼筋承擔(dān)拉力，用抗壓強(qiáng)度高的砼承擔(dān)壓力。1.1.3 鋼筋和砼共同工作的基礎(chǔ) 1）鋼筋和砼之間有著良好的粘結(jié)力。 2）鋼筋和砼的溫度膨脹系數(shù)相近，不會(huì)產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力而破壞其間的粘結(jié)。1.2.1 鋼筋砼的優(yōu)點(diǎn) 除合理用材外，還有如下

2、優(yōu)點(diǎn)： 1）耐久性好。 2）耐火性好。 3）整體性好。 4）剛度大。 5）具有可塑性。 6）取材容易。鋼筋 砼的缺點(diǎn) 1）自重大。 2）抗裂性能較差。在使用階段帶裂縫工作。 3）耗工大，耗用木材多。 4）隔熱、隔音性較差。 5）修補(bǔ)、拆除較困難。CH21）砼立方體抗壓強(qiáng)度（衡量砼強(qiáng)度的主要指標(biāo)） 砼立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：系指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作、養(yǎng)護(hù)的邊長150mm 的立方體試件，在28d 或設(shè)計(jì)規(guī)定齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度值。表示方法：用符號(hào)C和立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值表示,例C2020N/mm2。2.1）雙向應(yīng)力狀態(tài) 雙向受壓 一向抗壓強(qiáng)度隨另一向壓應(yīng)力的增加而增加。雙向受

3、拉 雙向受拉強(qiáng)度與單向受拉強(qiáng)度基本相同。 一向受拉、一向受壓 抗壓強(qiáng)度隨著另一向拉應(yīng)力增大而降低，且大致為線性關(guān)系。2.2.3 鋼筋的強(qiáng)度和變形 由鋼筋在單調(diào)拉伸下的應(yīng)力應(yīng)變曲線來表征。 1）熱軋低碳和熱軋普通低合金鋼 特點(diǎn)：有明顯的屈服點(diǎn)和流幅。 2）高碳鋼特點(diǎn)：無明顯屈服點(diǎn)。 實(shí)用上取殘余應(yīng)變?yōu)?.2時(shí)的應(yīng)力作為假定的屈服強(qiáng)度，稱條件屈服強(qiáng)度，用表示。2.2.6 鋼筋砼結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求 1）強(qiáng)度-主要指屈服強(qiáng)度 2）塑性-斷裂時(shí)：延伸率冷彎時(shí)：冷彎性能3） 可焊性-接頭強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，且不產(chǎn)生裂縫或過大變形 4）與砼的粘結(jié)性-粘結(jié)牢固 5）耐火性-滿足保護(hù)層厚度要求 粘結(jié)力主要包括

4、下列幾項(xiàng)： 1）膠著力（化學(xué)吸附力）：水泥膠體與鋼筋表面的吸附膠著作用。 2）摩阻力：砼收縮產(chǎn)生垂直于鋼筋表面的壓力，從而產(chǎn)生摩阻力。 3）咬合力：帶肋鋼筋肋間嵌入砼而形成的機(jī)械咬合力。2.3.3影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素 1）鋼筋表面形狀：帶肋鋼筋比光面鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度高；微銹鋼筋比無銹筋粘結(jié)強(qiáng)度高。 2）砼強(qiáng)度 3）砼保護(hù)層厚度 4）澆注位置（上、下）5）鋼筋間距6）橫向鋼筋（箍筋）7）受力狀態(tài)：橫向壓力2）綁扎搭接的有關(guān)規(guī)定 （1）搭接接頭的連接區(qū)段； （2）連接區(qū)段內(nèi)的受拉鋼筋的搭接百分率； （3）搭接長度 。受壓：不小于受拉搭接長度的70%，且不小于200mm結(jié)構(gòu)的功能要求（可靠性）安全性，適用

5、性，耐久性3.3.2 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)1）定義：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定某一功能要求，則此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。 2）分類：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。（1）承載能力極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大的承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。包括： 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（傾覆、滑移）。 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接因材料強(qiáng)度被超過而破壞（包括疲勞破壞），或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載。 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系。 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（壓屈等）。 地基喪失承載能力而破壞（失穩(wěn)）。（2）正常使用極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定的限

6、值。包括： 影響正常使用或外觀的變形。 影響正常使用或耐久性的局部損壞（包括裂縫）。 影響正常使用的震動(dòng)。 影響正常使用的其他特定狀態(tài)。作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力 作用的分類（按隨時(shí)間的變異分類） 永久作用、可變作用、偶然作用。3.4.2 極限狀態(tài)方程U>0，結(jié)構(gòu)可靠；U<0，結(jié)構(gòu)失效；U=0，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)失效概率可靠概率， 1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度時(shí)考慮各項(xiàng)基本變量與時(shí)間關(guān)系所取用的基準(zhǔn)時(shí)間。 我國規(guī)范的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期取為50年。 當(dāng)結(jié)構(gòu)使用年限超過設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期后，結(jié)構(gòu)的可靠度將會(huì)較設(shè)計(jì)的預(yù)期值 減小，但并不等于結(jié)構(gòu)立即喪失其功能或報(bào)廢。3.5.1可靠指標(biāo) 可靠指標(biāo) 與失

7、效概率 具有一定的對應(yīng)關(guān)系： 越大， 越小。« 3.6.1 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式（基本組合、偶然組合） 1）按荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)時(shí) （1）基本表達(dá)式 可變控制正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式（2）準(zhǔn)永久組合« 4.1.2 砼保護(hù)層最小厚度 最外層鋼筋的外表面到截面邊緣的垂直距離，稱為混凝土保護(hù)層厚度。 1）保護(hù)層厚度的作用：保護(hù)鋼筋（防銹）；保證鋼筋與砼的粘結(jié)；防火。4）鋼筋直徑 （1）梁：縱筋一般為1028mm的帶肋鋼筋，箍筋一般為610mm的光面鋼筋。 （2）板：一般為68mm的光面鋼筋，h大時(shí)，d可大些。4.2.2 超筋截面 1）界限破壞 當(dāng)受拉鋼筋配筋率達(dá)到某一界

8、限值時(shí),在鋼筋屈服的同時(shí)，受壓區(qū)砼也被壓碎，這種破壞稱為界限破壞。 若受拉鋼筋配筋率超過這一界限值，截面為超筋破壞。« 4.4.1 基本計(jì)算公式 1）設(shè)計(jì)截面 計(jì)算步驟： （1）選擇砼強(qiáng)度等級、鋼筋級別 （2）確定截面尺寸（3）計(jì)算 求 X： 驗(yàn)算 （或 ） 若 應(yīng)加大截面尺寸，或提高砼強(qiáng)度等級，必要時(shí)，可采用雙筋截面。 求即驗(yàn)算（4）選用鋼筋 實(shí)配 應(yīng)等于或略大于求得的 。 注意構(gòu)造要求：直徑、間距等?；炷翗?gòu)件內(nèi)鋼筋的排列應(yīng)滿足以下要求:符合凈距要求； 鋼筋直徑應(yīng)為常用值；在可能情況下盡量使鋼筋合力點(diǎn)遠(yuǎn)離中和軸； 上下排鋼筋不允許交錯(cuò)排列； 鋼筋排列應(yīng)左右對稱。問答：是否鋼筋配置

9、越多,抗彎承載力越大? 答:當(dāng) ，截面的抗彎承載力達(dá)到最大值。即使配筋率再提高，抗彎承載力也不會(huì)再增加。 3） 隨砼強(qiáng)度提高，x減小，內(nèi)力臂略有增大， 略有增大。綜上，增大 、 、 ，提高較明顯；增大 、 ， 提高幅度不大。 CH5無腹筋梁斜截面破壞形式主要有三種：1） 斜壓破壞；2）剪壓破壞；3）斜拉破壞 隨著剪跨比的增大，梁的受剪承載力顯著降低，破壞形態(tài)由斜壓破壞變?yōu)榧魤浩茐?、斜拉破壞。思考：同樣尺寸和混凝土等級的一根無腹筋獨(dú)立梁，承受均布荷載和承受集中荷載時(shí)的抗剪承載力 是否相同?答：不同。集中： 均布：集中荷載作用下 較均布荷載下低。5.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算方法 計(jì)算公式的

10、適用范圍1）上限值最小截面尺寸及最大配箍率當(dāng)，當(dāng)，當(dāng)，按直線內(nèi)插法取用。上限值的物理意義u 限制了梁的最小截面尺寸和無彎筋時(shí)的最大配箍率u 斜截面受剪承載力的最大值。u 防止斜壓破壞。u 一般能控制在使用荷載下的斜裂縫寬度。（2）下限值最小配箍率（防止斜拉破壞。）, 其中 思考: 1： 如果 ，說明什么問題？應(yīng)采取什么辦法？答：如果 ，說明僅依靠混凝土、不配置腹筋，抗剪承載力也已滿足要求。但為了綁扎鋼筋需要，一般仍需配置箍筋。 2： 如果剪力設(shè)計(jì)值超過了上限值，應(yīng)采取什么辦法？答：加大截面尺寸或提高混凝土的強(qiáng)度等級。3：如果配箍率小于下限值，應(yīng)采取什么辦法？答：加大箍筋面積或縮小箍筋間距，使配

11、箍率大于下限值。5.3.3根據(jù)剪力設(shè)計(jì)值配置腹筋的設(shè)計(jì)步驟 1、復(fù)核梁的截面尺寸（上限值驗(yàn)算）。若符合要求，進(jìn)行下一步；若不符合，應(yīng)調(diào)整梁的尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等級。 2、判斷構(gòu)造配箍還是計(jì)算配箍。若 ，應(yīng)按照構(gòu)造要求配箍（即按照常用箍筋直徑、間距并大于最小配箍率配箍。）；若 ，應(yīng)按計(jì)算配箍。 3、按計(jì)算配箍。兩種方法： （1）試算法。選擇常用箍筋直徑和間距，計(jì)算 。若 ，說明抗剪承載力滿足要求，進(jìn)行第4步；若 ，說明抗剪承載力不夠，可以加配彎起鋼筋或改變箍筋直徑和間距，直至 。 （2）倒推法。先選定箍筋直徑。然后對于一般受彎構(gòu)件有：根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選擇箍筋間距，同時(shí)還要符合常用間距要求。

12、4、驗(yàn)算最小配箍率。 若 ，符合要求。 若 ，加大箍筋直徑或減小箍筋間距，直至滿足要求。箍筋直徑（1） 當(dāng) h>800mm 時(shí)，直徑不應(yīng)小于 8mm ；h<800mm時(shí)，不應(yīng)小于 6mm （2）配有計(jì)算所需的縱向受壓鋼筋時(shí)，直徑不應(yīng)小于d/4。 腰筋： 當(dāng) 時(shí)，在梁的兩側(cè)面沿高度應(yīng)配置縱向鋼筋。其配筋率不應(yīng)小于0.1，間距不宜大于200mm。CH99.1 裂縫和變形的計(jì)算要求鋼筋砼構(gòu)件除應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算外，還應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算。長期荷載作用下受彎構(gòu)件的長期剛度1）長期荷載作用下?lián)隙仍龃蟮脑?（1）受壓區(qū)混凝土的徐變（主要原因）。 （2）受拉混凝土和受拉鋼筋間

13、的粘結(jié)滑移徐變。 （3）混凝土收縮。CH13 單向板肋梁樓蓋 當(dāng)板區(qū)格的長邊與短邊的比值大于2時(shí)，板上荷載主要沿短邊方向傳遞到支承梁上，而沿長邊方向傳遞的荷載很小，可忽略不計(jì)，這種板稱為單向板。 雙向板肋梁樓蓋 當(dāng)板區(qū)格的長邊與短邊的比值小于2時(shí)，板上荷載通過兩個(gè)方向傳遞到相應(yīng)的支承梁上，這種板稱為雙向板。 B.原則（圖139） a.求某跨跨中截面最大正彎矩時(shí)，在該跨布置活荷載，然后隔跨布置。 b.求某跨跨中截面最小正彎矩（或最大負(fù)彎矩）時(shí)，在該跨不布置活荷載，而在相鄰跨布置活荷載，然后隔跨布置。 c.求某一支座截面最大負(fù)彎矩時(shí)，在該支座左、右兩跨布置活荷載，然后隔跨布置。 d.求某支座左、右

14、邊的最大剪力時(shí)，活荷載布置與求該支座截面最大負(fù)彎矩時(shí)相同。（1）鋼筋砼受彎構(gòu)件的塑性鉸 定義 鋼筋砼受彎構(gòu)件的某一截面，在縱向鋼筋屈服后，在彎矩增加很少的情況下（可近認(rèn)為為彎矩保持不變），截面相對轉(zhuǎn)動(dòng)劇增（形成一個(gè)集中的轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域），相當(dāng)于一個(gè)鉸，稱為“塑性鉸”。 特性 A.理想鉸不能傳遞彎矩，而塑性鉸能傳遞相應(yīng)于截面“屈服”的彎矩，彎矩可近似取為該截面的受彎承載力（極限彎矩）。 B.理想鉸是雙向鉸，可以在兩個(gè)方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)；而塑性鉸是單向鉸，只能在彎矩的作用方向作有限的轉(zhuǎn)動(dòng)。塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力與截面的縱向鋼筋配筋率有關(guān)，配筋率愈大，轉(zhuǎn)動(dòng)能力愈小。C.理想鉸集中于一點(diǎn)，而塑性鉸有一定的長度。鋼筋砼連

15、續(xù)梁的塑性內(nèi)力重分布 內(nèi)力重分布 在整個(gè)加荷過程中，鋼筋砼連續(xù)梁、板各個(gè)截面的剛度不斷變化，因此，其內(nèi)力分布規(guī)律也不斷發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)力重分布。幾點(diǎn)結(jié)論 a按塑性理論計(jì)算時(shí)，可提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的極限承載力。 b按塑性理論計(jì)算，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布規(guī)律與按彈性理論計(jì)算的內(nèi)力分布規(guī)律不同。 c按彈性理論計(jì)算，內(nèi)力解是唯一的。 按塑性理論計(jì)算，內(nèi)力解不是唯一的，內(nèi)力分布可隨各截面配筋比值的不同而變化。 d按彈性理論計(jì)算時(shí)，支座截面彎矩一般較大，配筋密集。 按塑性理論計(jì)算時(shí)，可降低支座截面的彎矩，減少支座截面配筋。連續(xù)梁、板考慮塑性內(nèi)力重分布的計(jì)算方法調(diào)幅法 按彈性理論計(jì)算多跨連續(xù)梁、板時(shí)，考慮各種可能

16、的活荷載布置后，可求得各截面可能出現(xiàn)的最大內(nèi)力。然而，這些最大內(nèi)力是不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)的。因此，可考慮塑性內(nèi)力重分布，調(diào)整（一般是降低）按彈性理論得到的某些截面的最大彎矩值，這種方法稱為彎矩調(diào)幅法，簡稱調(diào)幅法。 按調(diào)幅法計(jì)算的一般原則A. 截面的彎矩調(diào)幅系數(shù)不宜超過25。 目的在于： a.防止塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力不足而破壞； b.防止裂縫過寬，撓度過大，影響正常使用。 B.彎矩調(diào)幅后的截面相對受壓區(qū)高度 不應(yīng)超過0.35，也不宜小于0.10。 目的在于： a.保證塑性鉸具有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)能力。 b.保證結(jié)構(gòu)能滿足使用階段的裂縫寬度要求。 注意：計(jì)算 時(shí)，可考慮受壓鋼筋的作用。 C.彎矩調(diào)整后，梁、板各跨兩支座彎矩的平均值與跨中彎矩值之和不得小于簡支彎矩的1.02倍；各控制截面的彎矩值不宜小于簡支彎矩的1/3。 目的在于：滿足平衡條件。 D.在可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)段（對集中荷載，取支座邊至最近一個(gè)集中荷載間的區(qū)段；對均布荷載，取支座邊至距支座邊為 的區(qū)段)，應(yīng)將計(jì)算的箍筋截面面積增大20，且箍筋的配筋率應(yīng)滿足下列要求： 目的在于：防止斜截面過早破壞。 E.調(diào)幅后，結(jié)構(gòu)在正常使用階段不應(yīng)出現(xiàn)塑性鉸，同時(shí)，在正常使用極限狀態(tài)下的變形和裂縫應(yīng)符合規(guī)范的要求。 D.內(nèi)力塑性重分