給排水工程結(jié)構(gòu)PPT課件

1、以混凝土為主要材料制作的結(jié)構(gòu)稱為混凝士結(jié)構(gòu)。它主要指素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。還有型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)等。 素混凝土結(jié)構(gòu)是指不配置任何鋼材的混凝土結(jié)構(gòu)。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是指用圓鋼筋作為配筋的普通混凝土結(jié)構(gòu)。第1頁/共292頁 型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)又稱為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。它是指用型鋼或用鋼板焊成的鋼骨架作為配筋的混凝土結(jié)構(gòu)。 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是指在鋼管內(nèi)澆搗混凝土做成的結(jié)構(gòu)。 本課程重點(diǎn)講述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理，包括材料性能、設(shè)計(jì)原則、各種受力構(gòu)件的計(jì)算方法和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造措施.第2頁/共292頁素混凝土結(jié)構(gòu)（Plain Concrete)素混凝土基礎(chǔ)素混凝土第3頁/

2、共292頁鋼筋混凝土梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（Reinforced Concrete)第4頁/共292頁預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（Prestressed Concrete) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是指在結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作時(shí)，在其受拉部位人為地預(yù)先對(duì)混凝土施加壓應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu)。第5頁/共292頁 一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn) 根據(jù)素混凝土簡支梁和鋼筋混凝土簡支梁的破壞試驗(yàn) （1 1）素混凝土簡支梁的破壞試驗(yàn)： 圖0-4a0-4a為一根未配置鋼筋的素混凝土簡支梁，跨度4m4m，截面尺b bh h=200mm=200mm300mm300mm、混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20C20。梁的跨中作用一個(gè)集中荷載F F，對(duì)其進(jìn)行破壞性試驗(yàn)。

3、第6頁/共292頁第7頁/共292頁 素混凝土梁的試驗(yàn)結(jié)果表明： （1）當(dāng)荷載較小時(shí)，截面上的應(yīng)變則同彈性材料的梁一樣，沿截面高度呈直線分布； （2）當(dāng)荷載增大使截面受拉區(qū)邊緣纖維拉應(yīng)變達(dá)到混凝土抗拉極限應(yīng)變時(shí)該處的混凝土被拉裂，裂縫沿截面高度方向迅速開展，試件隨即發(fā)生斷裂破壞。 （3）破壞的性質(zhì)：破壞是突然的，沒有明顯的預(yù)兆，屬于脆性破壞。 第8頁/共292頁 鋼筋混凝土梁的破壞試驗(yàn)： 在梁的受拉區(qū)布置三根直徑為16 mm16 mm的HPB235HPB235級(jí)鋼筋( (記作316)316)并在受壓區(qū)在布置兩根為10 mm10 mm的架力鋼筋和適量的箍筋。 再進(jìn)行同樣的荷載試驗(yàn)( (圖 0-4

4、b) 0-4b) 當(dāng)加載到一定階段使截面受拉區(qū)邊緣纖維拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉極限強(qiáng)度時(shí)，混凝土雖被拉裂，但裂縫不會(huì)沿截面的高度迅速開展，試件也不會(huì)隨即發(fā)生斷裂破壞。 第9頁/共292頁 混凝土開裂后，裂縫截面的混凝土拉應(yīng)力由縱向受拉鋼筋來承受，故荷載還可進(jìn)一步增加。此時(shí)變形將相應(yīng)發(fā)展，裂縫的數(shù)量和寬度也將增大。 受拉鋼筋抗拉強(qiáng)度和受壓區(qū)混凝土抗壓強(qiáng)度都被充分利用時(shí)，試件才發(fā)生破壞。 破壞性質(zhì)：試件破壞前，變形和裂縫都發(fā)展得很充分，呈現(xiàn)出明顯的破壞預(yù)兆，屬于塑性破壞。 第10頁/共292頁 雖然試件中縱向受力鋼筋的截面面積只占整個(gè)截面面積的 1 1左右，但破壞荷載卻可以大大提高。 歸納總結(jié)一下：

5、在混凝土結(jié)構(gòu)中配置一定型式和數(shù)量的鋼筋，可以收到下列的效果： 結(jié)構(gòu)的承載能力有很大的提高； 結(jié)構(gòu)的受力性能得到顯著的改善 鋼筋混凝土破壞前帶有明顯的預(yù)兆即：變形和裂縫都較明顯。 第11頁/共292頁 鋼筋和混凝土是兩種物理、力學(xué)性能很不相同的材料，它們可以相互結(jié)合共同工作的主要原因是：混凝土結(jié)硬后，能與鋼筋牢固地粘結(jié)在一起，相互傳遞內(nèi)力。粘結(jié)力是這兩種性質(zhì)不同的材料能夠共同工作的基礎(chǔ)；鋼筋的線膨脹系數(shù)為1.210-5-1，混凝土的為1.010-5-11.510-5-1，二者數(shù)值相近。因此.當(dāng)溫度變化時(shí)，鋼筋與混凝土之間不會(huì)存在較大的相對(duì)變形和溫度應(yīng)力而發(fā)生粘結(jié)破壞。 第12頁/共292頁鋼筋混

6、凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)： 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)除了比素混凝土結(jié)構(gòu)具有較高的承載力和較好的受力性能以外。與其他結(jié)構(gòu)相比還具有下列優(yōu)點(diǎn)：就地取材。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，砂和石料所占比例很大，水泥和鋼筋所占比例較小。砂和石料一般可以由建筑工地附近供應(yīng)。節(jié)約鋼材。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力較高。大多數(shù)情況下可用來代替鋼結(jié)構(gòu)，因而節(jié)約鋼材。第13頁/共292頁 耐久、耐火。鋼筋埋放在混凝土中，受混凝土保護(hù)不易發(fā)生銹蝕，因而提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不會(huì)象木結(jié)構(gòu)那樣被燃燒，也不會(huì)象鋼結(jié)構(gòu)那樣很快軟化而破壞。 可模性好。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要澆搗成任何形狀。 現(xiàn)澆式或裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體性好，

7、剛度大。 第14頁/共292頁 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)： 自重大。鋼筋混凝土的重度約為25kN/m3，比砌體和木材的重度都大。 抗裂性差?；炷恋目估瓘?qiáng)度非常低，因此，普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常帶裂縫工作。盡管裂縫的存在并不一定意味著結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，但是它影響結(jié)構(gòu)的耐久性和美觀。當(dāng)裂縫數(shù)量較多和開展較寬時(shí)，還將給人造成不安全感。 施工的周期較長。受天氣的影響較大，需要較多的腳手架、模板。 補(bǔ)強(qiáng)維修較難。第15頁/共292頁 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其缺點(diǎn)。因此，它已經(jīng)在房屋建筑、水池等構(gòu)筑物、地下結(jié)構(gòu)（鋼筋混凝土樁基）、橋梁（ 城 市 立 交 橋 ） 、 鐵 路 （ 鋼 筋 混 凝 土 枕木）、隧

8、道（鋼筋混凝土砌襯）、水利（三峽大壩）、港口（碼頭平臺(tái)）等工程中得到廣泛應(yīng)用。 針對(duì)其缺點(diǎn)人們研究出許多的有效措施：為了克服自重大的缺點(diǎn)，已經(jīng)研究出許多高強(qiáng)輕質(zhì)的混凝土和強(qiáng)度很高的鋼筋；為了克服普通鋼筋混凝土容易開裂的缺點(diǎn)，可以對(duì)它施加預(yù)應(yīng)力等等。但還有許多工程實(shí)際問題等待我們的同學(xué)們?nèi)ヌ剿骱脱芯?。?6頁/共292頁二、鋼筋混凝土材料的發(fā)展高強(qiáng)輕質(zhì) （1)混凝土材料強(qiáng)度大幅提高 到20世紀(jì)80年代初，在發(fā)達(dá)國家C60級(jí)混凝土已經(jīng)普遍采用。 近年來國內(nèi)外采用附加減水劑的方法已制成強(qiáng)度為200 MPa以上的混凝土。 高強(qiáng)混凝土的出現(xiàn)更加擴(kuò)大了混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍，為高層建筑、地下工程、壓力容器、

9、海洋工程等領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。 （2）輕質(zhì)混凝土的研究與應(yīng)用 從20世紀(jì)60年代以來，輕骨料（陶粒、浮石等）混凝土和多孔（主要是加氣）混凝土得到迅速發(fā)展，其重度為1418KN/m3。 第17頁/共292頁 三、在結(jié)構(gòu)形式方面的發(fā)展 1.鋼筋混凝土在高層建筑中的應(yīng)用 1976年建成的美國芝加哥水塔廣場大廈達(dá)74層，高262米。朝鮮平壤的柳京大廈，105層，高305米，也是混凝土結(jié)構(gòu)。美國、俄羅斯等國在建筑工程中采用的混凝土，強(qiáng)度已達(dá)C80C100。美國西雅圖市的Two Union Square大廈（58層）60%的豎向荷載由中央四根直徑為10英尺（3.05m）的鋼管混凝土柱承受，鋼管內(nèi)填充的混

10、凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)C135。 第18頁/共292頁 2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廣泛用在橋梁，特種結(jié)構(gòu)、水利工程、海洋工程、港口碼頭工程等。 從1925年德國第一次采用折板結(jié)構(gòu)大型煤倉開始，鋼筋混凝土薄壁空間結(jié)構(gòu)逐漸在屋蓋及貯倉水塔、水池等構(gòu)建物中得到廣泛應(yīng)用。第19頁/共292頁 四、混凝土結(jié)構(gòu)的施工方式 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu) (cast-in-Situ (cast-in-Situ concrete structure)concrete structure) 在現(xiàn)場支模并整體澆筑而成的混凝土結(jié)構(gòu)。也叫現(xiàn)澆整體式混凝土結(jié)構(gòu)。 裝配式混凝土結(jié)構(gòu) (prefabricated (prefabricated concr

11、ete structure)concrete structure) 由預(yù)制混凝土構(gòu)件或部件通過焊接、螺栓連接等方式裝配而成的混凝土結(jié)構(gòu)。 裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu) (assembled (assembled monolithic concrete structure)monolithic concrete structure) 由預(yù)制混凝上構(gòu)件或部件通過鋼筋、連接件或施加預(yù)應(yīng)力加以連接并現(xiàn)場澆筑混凝土而形成整體的結(jié)構(gòu)。第20頁/共292頁 1 1、混凝土結(jié)構(gòu)通常是由鋼筋和混凝土結(jié)合而成的一種結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土材料與理論力學(xué)中的剛性材料以及材料力學(xué)中理想彈性材料有很大的區(qū)別。 為了對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的受力性

12、能與破壞特征有較好的了解，首先要求對(duì)鋼筋混凝土的力學(xué)性能要很好地掌握。第21頁/共292頁 2 2、混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算公式具有經(jīng)驗(yàn)性 混凝土結(jié)構(gòu)在裂縫出現(xiàn)以前的抗力行為，與理想彈性結(jié)構(gòu)相近。但是在裂縫出現(xiàn)以后，與理想彈性材料有顯著不同。 混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能還與結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)、配筋方式和配筋數(shù)量等多種因素有關(guān)，難以用一中簡單的數(shù)學(xué)、力學(xué)模型來描述。 因此，目前主要以混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的試驗(yàn)與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，許多計(jì)算公式都帶有經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)。第22頁/共292頁3、要了解和掌握國家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)原則和經(jīng)濟(jì)政策 工程實(shí)際情況是非常復(fù)雜的，建筑結(jié)構(gòu)上的實(shí)際荷載和實(shí)際材料指標(biāo)與規(guī)范規(guī)定的大

13、小會(huì)有一定的出入。不同結(jié)構(gòu)的重要性也不一樣，它們對(duì)結(jié)構(gòu)的安全、適用和耐久的要求不相同?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002)、給水排水構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50069-2002）的掌握、應(yīng)用與不斷探索創(chuàng)新的重要性。 第23頁/共292頁4、構(gòu)造要求非常重要 進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)離不開計(jì)算。但是，現(xiàn)行的計(jì)算方法一般只考慮荷載效應(yīng)。其他影響因素，如：混凝土收縮、溫度影響以及地基不均勻沉陷等，難于用計(jì)算公式來表達(dá)。因此，在學(xué)習(xí)本課程時(shí)，除了要對(duì)各種計(jì)算公式了解和掌握以外，對(duì)于各種構(gòu)造措施也必須給予足夠的重視。在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，除了進(jìn)行各種計(jì)算之外，還必須檢查各項(xiàng)構(gòu)造要求是否得到滿足。 第

14、24頁/共292頁上海金茂大廈，88層，382m第25頁/共292頁 竣工通車于1991年12月1日的南浦大橋，總長8346米，通航凈高46米，5.5萬噸巨輪可以從橋下從容而過。它是目前世界上第四大雙塔雙索面斜拉橋，呈“H”形的主橋塔高150米，上有鄧小平同志親筆書寫的“南浦大橋”四個(gè)大字。 第26頁/共292頁 楊浦大橋是黃浦江上的第二座大橋，是世界最大跨徑雙塔雙索面斜拉橋，大橋以其線條流暢、動(dòng)感強(qiáng)烈的設(shè)計(jì)造型橫跨浦江，成為上海的一個(gè)門戶特征。楊浦大橋于1993年10月竣工通車，她與南浦大橋遙相呼應(yīng)，是內(nèi)環(huán)線高架連接浦東與浦西的過江樞紐，總長為7654米，跨徑為602米，主橋長1172米，猶

15、如一道橫跨浦江的彩虹，在世界同類型斜拉橋中雄居第一。 第27頁/共292頁第28頁/共292頁第一章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 的材料性能本章主要論述鋼筋的力學(xué)性能和混凝土的力學(xué)性能（混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度；混凝土的變形和混凝土的選用）。重點(diǎn)討論材料的強(qiáng)度、混凝土的變形、鋼筋與混凝土之間的相互作用粘結(jié)力等。它們是學(xué)習(xí)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)。 第29頁/共292頁1.1 1.1 鋼筋鋼筋 有屈服點(diǎn)的鋼筋試件在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)得出的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖1.11.1所示。其中頸縮現(xiàn)象如圖1.21.2。 對(duì)于有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋取其屈服強(qiáng)度作為鋼筋強(qiáng)度的限值強(qiáng)度指標(biāo)。 鋼筋的

16、力學(xué)性能一、有屈服點(diǎn)的鋼筋第30頁/共292頁121100%lll反映鋼筋塑性性能的基本指標(biāo)是伸長率和冷彎性能。伸長率是鋼筋試件拉斷后的伸長值與原長的比率。應(yīng)按下式計(jì)算： 第31頁/共292頁鋼筋的強(qiáng)度與變形 有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋aabcdefua為比例極限oa為彈性階段de為強(qiáng)化階段b為屈服上限c為屈服下限，即屈服強(qiáng)度 fycd為屈服臺(tái)階e為極限抗拉強(qiáng)度 fu fyfef為頸縮階段圖1.1鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線第32頁/共292頁圖1.2鋼筋的頸縮 第33頁/共292頁無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋試件在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)得出的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖1.3所示。 實(shí)際設(shè)計(jì)中通常取相應(yīng)于殘余應(yīng)變=0.2%時(shí)的應(yīng)

17、力0.2作為名義屈服點(diǎn)，即條件屈服強(qiáng)度。對(duì)于無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，由于其條件屈服點(diǎn)不容易測定，因此，這類鋼筋的質(zhì)量檢驗(yàn)以其極限強(qiáng)度作為主要指標(biāo)?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，條件屈服強(qiáng)度0.2取極限強(qiáng)度b的0.8倍，即：0.2=0.8b 二、無屈服點(diǎn)的鋼筋第34頁/共292頁圖1.3無明顯屈服點(diǎn)鋼筋 第35頁/共292頁1.鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500102002）規(guī)定，材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不少于95%保證率。熱軋鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)屈服強(qiáng)度確定，用fyk表示。預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)極限抗拉強(qiáng)度確定，用fptk表示。普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值見教科書

18、。三、鋼筋的強(qiáng)度指標(biāo)第36頁/共292頁2.鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，鋼筋應(yīng)采用強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值等于鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以鋼筋材料分項(xiàng)系數(shù)s，按不同鋼筋種類，分別取s=1.101.20。鋼筋強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值見教材。第37頁/共292頁 一、現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的普通鋼筋普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2)第38頁/共292頁1.2 1.2 混凝土混凝土 混凝土是由水泥、水、粗骨料（碎石、卵石）、細(xì)骨料砂等材料按一定配合比，經(jīng)混合攪拌，入模澆搗并養(yǎng)護(hù)硬化后形成的人工石材。 影響混凝土的強(qiáng)度和變形的主要因素有：原材料的性能；各組成成分的比例，尤其是水灰比的大??；施工方

19、法（攪拌程度、澆搗的密實(shí)性、對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)方法）等。 混凝土的基本強(qiáng)度指標(biāo)有立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度三種。 第39頁/共292頁混凝土的強(qiáng)度強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)材料所能承受的某種極限應(yīng)力。 混凝土的強(qiáng)度是靠水泥的水化、硬化獲得的。水泥的水化硬化早期快、后期慢，故混凝土強(qiáng)度的增長也是早期快、后期慢，但到28d齡期時(shí)強(qiáng)度的增長就不明顯而趨于穩(wěn)定。因此，規(guī)范以28d齡期時(shí)混凝土的強(qiáng)度為基準(zhǔn)。 第40頁/共292頁 1.混凝土強(qiáng)度等級(jí)立方體抗壓強(qiáng)度fcu混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定。我國混凝土強(qiáng)度等級(jí)的確定方法是：用邊長為150mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下養(yǎng)護(hù)28d，

20、并用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（C30以下的加載速度控制在0.30.5MPa/s范圍；C30以上的加載速度控制在0.50.8MPa/s范圍。兩端不涂潤滑劑）測得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)fcuk表示。 一、 混凝土的抗壓強(qiáng)度第41頁/共292頁 2.軸心抗壓強(qiáng)度fc立方體抗壓強(qiáng)度不能代表混凝土在實(shí)際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是作為在同一標(biāo)準(zhǔn)條件下比較混凝土強(qiáng)度水平和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)表明：用高寬比為23的棱柱體（150mm150mm300mm的標(biāo)準(zhǔn)試件測定棱柱體）測得的抗壓強(qiáng)度與以受壓為主的混凝土構(gòu)件中的混凝土抗壓強(qiáng)度基本一致。因此，棱柱體的抗壓強(qiáng)度可以作為以受壓為主的混凝土抗壓強(qiáng)度，稱為軸心抗壓強(qiáng)

21、度，用符號(hào)fc表示。 第42頁/共292頁混凝土的抗拉性能很差?；炷恋目估瓘?qiáng)度一般只有抗壓強(qiáng)度的1/201/8，且不與抗壓強(qiáng)度成正比?；炷凛S心抗拉強(qiáng)度取棱柱體（100mm100mm500mm，兩端埋有鋼筋）的抗拉極限強(qiáng)度為軸心抗拉強(qiáng)度。因該法實(shí)測數(shù)據(jù)離散性大，目前多用圓柱體或立方體試件的劈裂試驗(yàn)來代替。混凝土構(gòu)件的開裂、變形以及受剪、受扭、受沖切等承載力均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。二、混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度第43頁/共292頁 1.混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值通過立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，并考慮結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度與試件強(qiáng)度之間的差異，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范給出了混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，詳見教科書。 2.混凝土的強(qiáng)度設(shè)

22、計(jì)值混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以混凝土的材料分項(xiàng)系數(shù)c，規(guī)范規(guī)定c=1.4，即fc=fck/c，ft=ftk/c。ft、fc見教科書。三、混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)第44頁/共292頁混凝土的變形混凝土變形有兩類： 一類是荷載作用下的受力變形，包括一次短期加荷時(shí)的變形、多次重復(fù)加荷時(shí)的變形、長期荷載作用下的變形； 另一類是體積變形，包括收縮、膨脹和溫度變形。 第45頁/共292頁 1.混凝土在一次短期加荷時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系混凝土在一次短期加荷時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可通過對(duì)混凝土棱柱體的受壓或受拉試驗(yàn)測定?；炷潦軌簳r(shí)典型的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖所示。請(qǐng)見教科書。 混凝土受拉時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線的形狀與受壓時(shí)相似

23、。對(duì)應(yīng)于抗拉強(qiáng)度ft的應(yīng)變ct很小，計(jì)算時(shí)可取ct=0.0015。一、混凝土的彈性模量第46頁/共292頁2.混凝土的彈性模量混凝土的應(yīng)力與其彈性應(yīng)變ce之比值稱為混凝土的彈性模量，用符號(hào)Ec表示。根據(jù)大量試驗(yàn)結(jié)果，混凝土規(guī)范采用以下公式計(jì)算混凝土的彈性模量： 混凝土的剪變模量是指剪應(yīng)力和剪應(yīng)變的比值，即： 5210(/)2.234.7/ccuEN mmfcG第47頁/共292頁混凝土的彈性模量與變形模量第48頁/共292頁混凝土受壓后除產(chǎn)生瞬時(shí)壓應(yīng)變外，在維持其外力不變的條件下（即荷載長期不變），應(yīng)變隨時(shí)間繼續(xù)增長的現(xiàn)象，叫做混凝土的徐變?；炷恋男熳儗?duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能有重要的影響：

24、它將使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形增加；軸心受壓構(gòu)件中鋼筋的應(yīng)力增加而混凝土的壓應(yīng)力減小的應(yīng)力重分布現(xiàn)象產(chǎn)生；在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中引起預(yù)應(yīng)力損失等。 二、混凝土的徐變第49頁/共292頁影響混凝土徐變的主要因素有：（1） 構(gòu)件中截面上的應(yīng)力愈大，徐變就愈大；構(gòu)件承載前，混凝土的強(qiáng)度越高，徐變就越小。（2） 配合比、水灰比越大，徐變越大；骨料的級(jí)配愈好，含量愈高，徐變愈小。（3） 構(gòu)件澆搗愈密實(shí)，養(yǎng)護(hù)條件愈好，徐變愈??；反之，徐變愈大。第50頁/共292頁圖1.9混凝土的徐變曲線 第51頁/共292頁混凝土在空氣中凝結(jié)硬化時(shí)，體積減小的現(xiàn)象稱為收縮變形。其規(guī)律見圖1.10所示。 收縮變形是一種非受力變形；

25、而徐變變形只有在受力達(dá)到一定數(shù)值并且持續(xù)作用下才產(chǎn)生。 影響混凝土收縮的主要因素有：（1）水泥用量愈多，水灰比愈大，收縮愈大。（2）高標(biāo)號(hào)水泥制成的混凝土構(gòu)件收縮大。三、 混凝土的收縮變形第52頁/共292頁 （3 3）骨料級(jí)配好，含量高，骨料的彈性模量大，收縮小。 （4 4） 養(yǎng)護(hù)條件好，使用環(huán)境濕度大，收縮小。 （5 5） 混凝土密實(shí)度好，收縮小。 第53頁/共292頁圖1.10混凝土的收縮變形 第54頁/共292頁和其它許多材料一樣，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)混凝土的體積也具有熱脹冷縮的性質(zhì)?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)溫度在0到100范圍內(nèi)時(shí)，混凝土線膨脹系數(shù)c可采用110-5/。溫度變形能使混凝

26、土開裂，在某些場合應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。尤其對(duì)水池結(jié)構(gòu)，大多數(shù)應(yīng)通過計(jì)算考慮溫度應(yīng)力的影響。 四、 溫度變形第55頁/共292頁混凝土的選用給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50069-2002）規(guī)定：貯水或水處理構(gòu)筑物、地下構(gòu)筑物的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25。高于一般房屋建筑結(jié)構(gòu)的最低要求，可以理解為水池等構(gòu)筑物所處的環(huán)境類別至少是二a類。 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30；當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40。 第56頁/共292頁1.3 1.3 鋼筋與混凝土的相互作用粘結(jié)力鋼筋與混凝土的相互作用粘結(jié)力 粘結(jié)力是存在于鋼筋與混凝土界面上的作用力。

27、它反映的是鋼筋與混凝土交界面上沿鋼筋縱向的抗剪能力。如圖3.113.11所示。 產(chǎn)生粘結(jié)力的主要因素是：（1 1） 混凝土收縮將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生的摩擦力；（2 2） 混凝土顆粒與鋼筋表面產(chǎn)生的化學(xué)粘合力；（3 3）由于鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合力。粘結(jié)力的概念和作用第57頁/共292頁圖1.11鋼筋與混凝土之間的粘結(jié) 第58頁/共292頁粘結(jié)力的測定粘結(jié)力的測定一般采用拔出試驗(yàn)方法，如圖3.12所示。粘結(jié)強(qiáng)度f可由下式計(jì)算根據(jù)拔出試驗(yàn)可知：（1） 粘結(jié)應(yīng)力按曲線分布，最大粘結(jié)應(yīng)力在離開端部的某一位置出現(xiàn)，且隨拔出力的大小而變； Pfdl第59頁/共292頁（2） 鋼筋埋入長度

28、越長，拔出力越大，但埋入過長則尾部的粘結(jié)力很小，甚至為零；（3） 粘結(jié)強(qiáng)度隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而增大；（4） 變形鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度比光面鋼筋的大；但若在光面鋼筋末端做彎鉤，則拔出力大大提高。 第60頁/共292頁圖3.12鋼筋拔出試驗(yàn)中粘結(jié)應(yīng)力分布圖 第61頁/共292頁規(guī)范根據(jù)拔出試驗(yàn)給出受拉鋼筋的基本錨固長度為其中，錨固鋼筋的外形系數(shù)按表1.1取值。構(gòu)件中鋼筋的實(shí)際錨固長度，應(yīng)根據(jù)鋼筋的受力情況、保護(hù)層厚度、鋼筋形式等對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響，采用基本錨固長度乘以一定修正系數(shù)。 保證鋼筋和混凝土之間粘結(jié)力的措施 一、縱向受拉鋼筋的基本錨固長度yatfldf第62頁/共292頁表1.1錨固鋼筋的外形

29、系數(shù) 鋼筋類型鋼筋類型光面鋼光面鋼筋筋帶肋鋼帶肋鋼筋筋三面刻三面刻痕鋼絲痕鋼絲螺旋肋螺旋肋鋼絲鋼絲三股鋼三股鋼絞線絞線七股鋼七股鋼絞線絞線 鋼筋外形鋼筋外形系數(shù)系數(shù) 0.160.140.190.130.160.17第63頁/共292頁鋼筋的連接可分為兩類：綁扎搭接、機(jī)械連接或焊接。規(guī)范規(guī)定，位于同一連接區(qū)段內(nèi)的受拉鋼筋搭接接頭百分率不宜大于25%，當(dāng)工程中確有必要增大時(shí)，對(duì)于梁內(nèi)構(gòu)件也不應(yīng)大于50%，對(duì)板類、墻類及柱類構(gòu)體，可根據(jù)實(shí)際情況放寬。縱向受拉鋼筋綁扎搭接的搭接長度按下式計(jì)算（但不小于300mm）： l1=la 縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)按表3.2采用。 二、縱向受力鋼筋的連接第64

30、頁/共292頁規(guī)范規(guī)定，兩搭接接頭的中心距應(yīng)不小于1.3l1（見圖1.14），否則，則認(rèn)為兩搭接接頭屬于同一搭接范圍。 對(duì)于縱向受壓鋼筋，其搭接長度不應(yīng)少于0.7l1，且不小于200mm。 近年來采用機(jī)械方式進(jìn)行鋼筋連接的技術(shù)已很成熟，如錐螺連接、擠壓連接等。 在縱向受力鋼筋搭接長度范圍內(nèi)應(yīng)加密配置箍筋，見圖1.15，其直徑不應(yīng)小于搭接鋼筋較大直徑的0.25倍。 第65頁/共292頁表1.2縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù) 同一搭接范圍內(nèi)搭同一搭接范圍內(nèi)搭接鋼筋面積百分率接鋼筋面積百分率 25%50%100% 1.21.41.6第66頁/共292頁圖1.14鋼筋搭接接頭的間距 第67頁/共292頁

31、圖1.15受力鋼筋搭接處箍筋加密 第68頁/共292頁第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本規(guī)定 本章闡述國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。簡述結(jié)構(gòu)上的作用、結(jié)構(gòu)的可靠性，荷載標(biāo)準(zhǔn)值、作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式。第69頁/共292頁結(jié)構(gòu)上的作用 直接作用：荷載 間接作用：混凝土的收縮、溫度變化、基礎(chǔ)的差異沉降、地震等 作用在結(jié)構(gòu)上并使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力（如彎矩、剪力、軸向力、扭矩等）、變形、裂縫等作用稱為作用效應(yīng)或荷載效應(yīng)。第70頁/共292頁 荷載的分類 按作用時(shí)間的長短和性質(zhì)，荷載分為三類： 1.永久荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，其值不隨時(shí)間而變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)，或其變化是單調(diào)

32、的并能趨于限值的荷載。 2.可變荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其值隨時(shí)間而變化，其變化與平均值不可忽略的荷載。 3.偶然荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)其值很大且作用時(shí)間很短的荷載。第71頁/共292頁 荷載的標(biāo)準(zhǔn)值 1.定義 將荷載視為隨機(jī)變量，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法加以處理而得到的具有一定概率的最大荷載值 2.確定方法 a.結(jié)構(gòu)的自重可根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸和材料的重力密度確定； b.可變荷載常與時(shí)間有關(guān)，在缺少大量統(tǒng)計(jì)材料的條件下，可近似按隨機(jī)變量來考慮； 第72頁/共292頁結(jié)構(gòu)的可靠性概念 1.結(jié)構(gòu)的安全等級(jí) 安全等級(jí)安全等級(jí)破壞后的影響程度破壞后的影響程度 建筑物的類型建筑物的類型一級(jí)

33、一級(jí)很嚴(yán)重很嚴(yán)重重要的建筑物重要的建筑物二級(jí)二級(jí)嚴(yán)重嚴(yán)重一般的建筑物一般的建筑物三級(jí)三級(jí)不嚴(yán)重不嚴(yán)重次要的建筑物次要的建筑物第73頁/共292頁 2.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需要進(jìn)行大修即可按達(dá)到其預(yù)定功能的使用時(shí)期。 設(shè)計(jì)年限可按建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)確定，也可經(jīng)過主管部門的批準(zhǔn)按業(yè)主的要求確定。一般建筑結(jié)構(gòu)（包括給水排水構(gòu)筑物）的設(shè)計(jì)使用年限為50年。 注意：區(qū)別建筑物的設(shè)計(jì)使用年限與建筑物的使用壽命。第74頁/共292頁3. 結(jié)構(gòu)的功能安全性 如（MMu）。結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi)（一般為50年），應(yīng)能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的

34、各種荷載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降）、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時(shí)）等的作用。 在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持整體穩(wěn)定性，不應(yīng)發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。第75頁/共292頁適用性 如（ lim ）。結(jié)構(gòu)在正常使用期間，具有良好的工作性能。如不發(fā)生影響正常使用的過大的變形（撓度、側(cè)移）、振動(dòng)（頻率、振幅），或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度。第76頁/共292頁耐久性 如（wmaxwlim）。結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，應(yīng)具有足夠的耐久性。即在各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕），結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不應(yīng)隨時(shí)間有過大的降低

35、，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在其預(yù)定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性，降低使用壽命。第77頁/共292頁結(jié)構(gòu)的可靠性可靠性安全性、適用性和耐久性的總稱 就是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期限內(nèi)，在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)），完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力。 結(jié)構(gòu)可靠性越高，建設(shè)造價(jià)投資越大。 如何在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間取得均衡，就是設(shè)計(jì)方法要解決的問題。第78頁/共292頁 顯然這種可靠與經(jīng)濟(jì)的均衡受到多方面的影響，如國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力、設(shè)計(jì)工作壽命、維護(hù)和修復(fù)等。規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)方法，是這種均衡的最低限度，也是國家法律。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體工程的重要程度、使用環(huán)境和情況，以及業(yè)主的要求，提高設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，增加結(jié)構(gòu)的可靠度

36、。經(jīng)濟(jì)的概念不僅包括第一次建設(shè)費(fèi)用，還應(yīng)考慮維修，損失及修復(fù)的費(fèi)用第79頁/共292頁極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 為了科學(xué)定量的表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小，采用概率方法是比較合理的。 結(jié)構(gòu)的可靠概率也稱為結(jié)構(gòu)可靠度。更確切地說，結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成頂定功能的概率稱為結(jié)構(gòu)可靠度。失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。 當(dāng)失效概率Pf小于某個(gè)值時(shí)，人們因結(jié)構(gòu)失效的可能性很小而不再擔(dān)心，即可認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可靠的。第80頁/共292頁作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值Sk 作用效應(yīng)S的不確定性就主要取決于結(jié)構(gòu)上作用Q的不確定性 不同的荷載，其變異情況不同。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以確定一個(gè)具有一定保證

37、率（如95%）的上限荷載分位值，該特征值稱為荷載標(biāo)準(zhǔn)值（符號(hào)Gk，Qik）。 按荷載標(biāo)準(zhǔn)值確定的荷載效應(yīng)，稱為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值Sk 有多個(gè)可變荷載同時(shí)作用的情況，考慮到它們同時(shí)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的可能性較小，考慮荷載組合系數(shù)y，n2ikiQiQik11QkGkQCQCGCSy第81頁/共292頁二、結(jié)構(gòu)抗力標(biāo)準(zhǔn)值Rk)(0，hbAffRRsskckkRS kSSS作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值s作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)三、作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值、結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計(jì)值第82頁/共292頁RkRR結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計(jì)值R結(jié)構(gòu)抗力分項(xiàng)系數(shù)n2ikiQiQiQik11Q1QkGGQCQCGCSy)hbAff(RRR0ssskcckRk，第83頁/共292頁

38、)hbAff(RQCQCGC0sskcckn2ikiQiQiQik11Q1QkGG0，y四、規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)表達(dá)式0 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，根據(jù)安全等級(jí)分別不應(yīng)小于1.1；1.0；0.9RS0第84頁/共292頁五、材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值cckcffsykyff混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 （ N/mm2）混 凝 土 強(qiáng) 度 等 級(jí)強(qiáng)度種類符號(hào)C15C20C25C30C35C40軸心抗壓強(qiáng)度fc7.29.611.914.316.719.1軸心抗拉強(qiáng)度ft0.911.101.271.431.571.71混 凝 土 強(qiáng) 度 等 級(jí)C45C50C55C60C65C70C75C8021.223.125.327.529.731.8

39、33.835.91.801.891.962.042.092.142.182.22表 4.3 普通鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（ N/mm2）RRB400(20MnSi)種 類符號(hào)fyyfHPB235(Q235)210210HRB335(20MnSi)300300熱軋鋼筋HRB400(20MnSiV、 20MnSiNb、 20MnTi)360360第85頁/共292頁第三章 水池等構(gòu)筑物設(shè)計(jì)的特殊性 與一般房屋建筑結(jié)構(gòu)相比，水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)無論從使用要求、結(jié)構(gòu)型式、作用荷載及施工方法等方面，都有其特殊性。水池等構(gòu)筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)方法與建筑結(jié)構(gòu)基本一致，但要認(rèn)真考慮結(jié)構(gòu)的耐久性，因而對(duì)鋼筋和混凝

40、土材料的性能方面有較高的要求，對(duì)鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度的取值，對(duì)抗裂、抗?jié)B、防凍、保溫及防腐蝕等也有較嚴(yán)格的要求。第86頁/共292頁 3-1 3-1 水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的特殊性水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的特殊性和結(jié)構(gòu)上的作用和結(jié)構(gòu)上的作用 一、水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的特殊性 城市公用設(shè)施和工業(yè)企業(yè)中一般給水排水工程構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于土木結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的一個(gè)分支，水池等構(gòu)筑物因體型特殊，荷載作用形式多樣，大多是受力比較復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的內(nèi)力計(jì)算不同一般。第87頁/共292頁 在荷載方面，一般水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)除可能遇到重力荷載、風(fēng)荷載、雪荷載及水壓力、土壓力外，還常須對(duì)溫差（包括濕差）作用、混凝土收縮、

41、地基不均勻沉陷等引起的外加變形或約束變形進(jìn)行慎密的考慮，還要考慮構(gòu)筑物的穩(wěn)定性（滑移、傾覆、上浮）問題等。 在空間位置方面，貯水或水處理構(gòu)筑物一般按地下式建造，由于地下水的影響，特別要重視抗裂、抗?jié)B和抗腐蝕等問題。 第88頁/共292頁 二、水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)上的作用 水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)上的作用可分為三類：永久作用、可變作用和偶然作用。 永久作用應(yīng)包括：結(jié)構(gòu)和永久設(shè)備的自重、土的豎向壓力和側(cè)向壓力、構(gòu)筑物內(nèi)部的盛水壓力、結(jié)構(gòu)的預(yù)加應(yīng)力、地基的不均勻沉降等。 可變作用應(yīng)包括：樓面和屋面上的活荷載、吊車荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、地表或地下水的壓力（側(cè)壓力、浮托力）、流水壓力、融冰壓力、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的溫、濕度變

42、化作用等。第89頁/共292頁 偶然作用系指在使用期間不一定出現(xiàn)，但發(fā)生時(shí)其值很大且持續(xù)時(shí)間較短，例如高壓容器的爆炸力等，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況確定需要計(jì)入的偶然發(fā)生的作用。 水池等構(gòu)筑物上面有時(shí)會(huì)有動(dòng)力荷載的作用，使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生不可忽視的加速度，此時(shí)，應(yīng)按動(dòng)態(tài)作用考慮，一般可將動(dòng)態(tài)作用簡化為靜態(tài)作用乘以動(dòng)力系數(shù)后按靜態(tài)作用計(jì)算。第90頁/共292頁 構(gòu)筑物樓面和屋面的活荷載及其準(zhǔn)永久值系數(shù) 第91頁/共292頁 對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件作強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式應(yīng)遵照給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（50069-200250069-2002）中的專門規(guī)定，這個(gè)S S為作用效應(yīng)的基本組合設(shè)計(jì)值，對(duì)于貯水池

43、、水處理構(gòu)筑物、地下構(gòu)筑物等可不計(jì)算風(fēng)荷載效應(yīng)，其作用效應(yīng)的基本組合設(shè)計(jì)值，應(yīng)按下式計(jì)算：minjjkQjQjckQQikGiGiQCQCGCS12111y3-2 極限狀態(tài)計(jì)算規(guī)定第92頁/共292頁 第i i個(gè)永久作用的分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)作用效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)和設(shè)備自重應(yīng)取1.21.2，其他永久作用應(yīng)取1.271.27；當(dāng)作用效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，均應(yīng)取1.01.0； 第1個(gè)和第j個(gè)可變作用的分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)地表水或地下水的作用應(yīng)作為第一可變作用取1.27，對(duì)其他可變作用應(yīng)取1.40； 可變作用的組合值系數(shù)，可取0.90計(jì)算。 Gi、QjQ1cy第93頁/共292頁 3-3 3-3 基本構(gòu)造要求 一

44、、一般規(guī)定 現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)注重結(jié)構(gòu)的耐久性要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)環(huán)境類別選取相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)。 貯水或水處理構(gòu)筑物一般宜按地下式建造，當(dāng)按地面式建造時(shí)，嚴(yán)寒地區(qū)宜設(shè)置保溫設(shè)施。鋼筋混凝土水池等構(gòu)筑物，除水槽和水塔等高架貯水池外，其壁厚、底板厚度均不宜小于200mm200mm。第94頁/共292頁混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別第95頁/共292頁 二、鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度要求 按照給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50069-2002GB50069-2002）的要求，水池等構(gòu)筑物各部位構(gòu)件內(nèi)，受力鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度（從鋼筋的外緣處起），應(yīng)符合表中的規(guī)定。詳見教科書。第96

45、頁/共292頁第97頁/共292頁第四章 受彎構(gòu)件正截面受彎承載 力計(jì)算 試驗(yàn)研究的主要結(jié)論 結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定 矩形、T形截面受彎承載力計(jì)算受彎構(gòu)件的基本構(gòu)造第98頁/共292頁一、受彎構(gòu)件的截面形狀、尺寸 與構(gòu)件的計(jì)算軸線相垂直的截面稱為正截面。結(jié)構(gòu)和構(gòu)件要滿足承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求。梁、板正截面受彎承載力計(jì)算就是從滿足承載能力極限狀態(tài)出發(fā)的，即要求滿足 MMu 式中的M是受彎構(gòu)件正截面的彎矩設(shè)計(jì)值，它是由結(jié)構(gòu)上的作用所產(chǎn)生的內(nèi)力設(shè)計(jì)值；Mu是受彎構(gòu)件正截面受彎承載力的設(shè)計(jì)值，它是由正截面上材料所產(chǎn)生的抗力。 第99頁/共292頁 1 1、截面形狀 梁、板常用矩形、T T

46、形、I I字形、槽形、空心板和形梁等對(duì)稱和不對(duì)稱截面。 2 2、梁、板的截面尺寸 1)1)矩形截面梁的高寬比h h/ /b b一般取2.02.03.53.5；T T形截面梁的h h/ /b b一般取2.52.54.0(4.0(此處b b為梁肋寬) )。矩形截面的寬度或T T形截面的肋寬b b一般取為100100、120120、150150、(180)(180)、200200、(220)(220)、250250和300mm300mm，300mm300mm以下的級(jí)差為50mm50mm；括號(hào)中的數(shù)值僅用于木模。 第100頁/共292頁 2)梁的高度采用h250、300、350、750、800、900

47、、1000mm等尺寸。800mm以下的級(jí)差為50mm，以上的為l00mm。 3)現(xiàn)澆板的寬度一般較大，設(shè)計(jì)時(shí)可取單位寬度(b=1000mm)進(jìn)行計(jì)算。 3、材料選擇 1）混凝土強(qiáng)度等級(jí)，梁、板常用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)是C25、C30、C35、C40。 2）鋼筋強(qiáng)度等級(jí)及常用直徑 ，梁中縱向受力鋼筋宜采用HRB400級(jí)或RRB400級(jí)(級(jí))和HRB335級(jí)(級(jí))，常用直徑為12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm和25mm。第101頁/共292頁 3）梁的箍筋宜采用HPB235級(jí)(級(jí))、HRB335(級(jí))和HRB400(級(jí)鋼筋)級(jí)的鋼筋，常用直徑是6mm、8mm和10mm。 4）板

48、的分布鋼筋，當(dāng)按單向板設(shè)計(jì)時(shí)，除沿受力方向布置受力鋼筋外，還應(yīng)在垂直受力方向布置分布鋼筋。分布鋼筋宜采用HPB235級(jí)(級(jí))和HRB335級(jí)(級(jí))級(jí)的鋼筋，常用直徑是6mm和8mm。 第102頁/共292頁 5）縱向受拉鋼筋的配筋百分率 設(shè)正截面上所有縱向受拉鋼筋的合力點(diǎn)至截面受拉邊緣的豎向距離為as，則合力點(diǎn)至截面受壓區(qū)邊緣的豎向距離h0has。這里，h是截面高度，下面將講到對(duì)正截面受彎承載力起作用的是h0，而不是h，所以稱h0為截面的有效高度，稱bh0為截面的有效面積，b是截面寬度。 第103頁/共292頁 縱向受拉鋼筋的總截面面積用A As s表示，單位為mm2mm2?？v向受拉鋼筋總截面

49、面積A As s與正截面的有效面積bhbh0 0的比值，稱為縱向受拉鋼筋的配筋百分率，用表示，或簡稱配筋率，用百分?jǐn)?shù)來計(jì)量，即 ( () ) 縱向受拉鋼筋的配筋百分率在一定程度上標(biāo)志了正截面上縱向受拉鋼筋與混凝土之間的面積比率，它是對(duì)梁的受力性能有很大影響的一個(gè)重要指標(biāo)。 0bhAs第104頁/共292頁 5）混凝土保護(hù)層厚度 縱向受力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，用c表示。 混凝土保護(hù)層有三個(gè)作用：I. 保護(hù)縱向鋼筋不被銹蝕；II. 在火災(zāi)等情況下，使鋼筋的溫度上升緩慢；III.使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結(jié)。 第105頁/共292頁彎筋箍筋PP剪力引起的斜裂縫彎矩

50、引起的垂直裂縫架立第106頁/共292頁受彎構(gòu)件：指截面上通常有彎矩和剪力共同作用而軸力可以忽略不計(jì)的構(gòu)件(圖3-1)。 梁和板是典型的受彎構(gòu)件。它們是土木工程中數(shù)量最多、使用面最廣的一類構(gòu)件。第107頁/共292頁肋形結(jié)構(gòu)：圖3-4，板不但將其上的荷載傳遞給梁，而且和梁一起構(gòu)成形或倒L形截面共同承受荷載。 圖3-4 現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)的截面形狀二、受彎構(gòu)件的破壞形式 兩種主要的破壞：正截面破壞（一種沿彎矩最大的截面破壞圖3-5a)；斜截面破壞（一種沿剪力最大或彎矩和剪力都較大的截面破壞圖3-5b)T形梁倒L形梁第108頁/共292頁進(jìn)行受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)： 既要保證構(gòu)件不得沿正截面發(fā)生破壞只要保證構(gòu)件

51、不得沿斜截面發(fā)生破壞 ，因此要進(jìn)行正截面承載能力和斜截面承載能力的計(jì)算。第109頁/共292頁 As0bhAs第110頁/共292頁 構(gòu)件的破壞特征取決于配筋率、混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、截面形式等諸多因素，但是以配筋率對(duì)構(gòu)件破壞特征的影響最為明顯，試驗(yàn)表明隨著配筋率改變，構(gòu)件的破壞特征發(fā)生質(zhì)的變化。1.少筋破壞（min）。構(gòu)件承載能力很低，只要其一開裂，裂縫就急速開展.裂縫截面處的拉力全部由鋼筋承受 ，鋼筋由于突然增大的應(yīng)力而屈服.構(gòu)件立即發(fā)生破壞(圖3-7a).這種破壞具有明顯的脆性性質(zhì)。 第111頁/共292頁 2.適筋破壞（ min max）。構(gòu)件的破壞首先是由于受拉區(qū)縱向受力鋼筋屈服.然后受

52、壓區(qū)混凝土被壓碎，鋼筋和混凝土的強(qiáng)度都得到充分利用。這種破壞前有明顯的塑性變形和裂縫預(yù)兆.破壞不是突然發(fā)生的，呈塑性性質(zhì)(圖3-7b)。第112頁/共292頁 3.超筋破壞（max）。構(gòu)件的破壞是由于受壓區(qū)的混凝土被壓碎而引起，受拉區(qū)縱向受力鋼筋沒有達(dá)到屈服強(qiáng)度，而且當(dāng)混凝土壓碎時(shí)，破壞突然發(fā)生，鋼筋的強(qiáng)度得不到充分利用，破壞帶有脆性性質(zhì)(圖3-7c)。 界限破壞：適筋破壞的特例， 當(dāng)max時(shí)，當(dāng)受拉鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時(shí)，受壓區(qū)混凝土壓碎。即當(dāng)受拉鋼筋達(dá)到屈服時(shí)，受壓混凝土也同時(shí)達(dá)到其抗壓強(qiáng)度（受壓區(qū)混凝土邊緣達(dá)到極限壓應(yīng)變）。 第113頁/共292頁 適筋受彎構(gòu)件截面受力的三階段適筋受彎構(gòu)

53、件截面受力的三階段 試驗(yàn)證明，對(duì)于配筋量適中的受彎構(gòu)件，從開始加載到正截面完全破壞，截面的受力狀態(tài)可以分為下面三個(gè)大的階段第一階段未裂階段。當(dāng)荷載很小時(shí)，截面上應(yīng)力與應(yīng)變成正比，應(yīng)力分布為直線, 稱為第階段。當(dāng)荷載增大到某一數(shù)值時(shí)，受拉區(qū)邊緣的混凝土達(dá)其實(shí)際的抗拉強(qiáng)度和拉極限應(yīng)變值、截面處在開裂前的臨界狀態(tài)，這種受力狀態(tài)稱為第a階段第114頁/共292頁 第二階段從截面開裂到受拉區(qū)縱向受力鋼筋開始屈服的階段。截面受力達(dá)a階段后，荷載只要稍許增加截面立即開裂，截面上應(yīng)力發(fā)生重分布，裂縫處混凝土不再承受拉應(yīng)力，鋼筋的拉應(yīng)力突然增大，受壓區(qū)混凝土出現(xiàn)明顯的塑性變形，應(yīng)力圖形呈曲線。荷載繼續(xù)增加，裂縫

54、進(jìn)一步開展，鋼筋和混凝土的應(yīng)力不斷增大。當(dāng)荷載增加到某一數(shù)值時(shí)，受拉區(qū)縱向受力鋼筋開始屈服，鋼筋應(yīng)力達(dá)到其屈服強(qiáng)度。這種特定的受力狀態(tài)稱為a階段。 第115頁/共292頁 第三階段第三階段破壞階段。破壞階段。受拉區(qū)縱向受拉區(qū)縱向受力鋼筋屈服后，截面的承載力無明顯的增受力鋼筋屈服后，截面的承載力無明顯的增加，加，但塑性變形急速發(fā)展但塑性變形急速發(fā)展，裂縫迅速開展并，裂縫迅速開展并向受壓區(qū)延伸，受壓區(qū)面積減小，受壓區(qū)混向受壓區(qū)延伸，受壓區(qū)面積減小，受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)力迅速增大，這是截面受力的第凝土壓應(yīng)力迅速增大，這是截面受力的第階段。階段。 在荷載幾乎保持不變的情況下，裂縫在荷載幾乎保持不變的情況下

55、，裂縫進(jìn)一步急劇開展，受壓區(qū)混凝土出現(xiàn)縱向裂進(jìn)一步急劇開展，受壓區(qū)混凝土出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土被完全壓碎，截面發(fā)生破壞，這縫，混凝土被完全壓碎，截面發(fā)生破壞，這種特定的受力狀態(tài)稱為第種特定的受力狀態(tài)稱為第aa階段。階段。 aa階階段是承載能力極限狀態(tài)計(jì)算的依據(jù)。段是承載能力極限狀態(tài)計(jì)算的依據(jù)。 第116頁/共292頁habAsh0 xnecesfxnecesfMAshabh0habAsh0exncesfMcrMftsss第117頁/共292頁habAsh0 xnecesfbhaAsh0ecxnesfMfyhabAsh0 xnecesfMyfyMufsss第118頁/共292頁 基本假定：（1）平

56、截面假定：截面應(yīng)變保持平面；（2）不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度；（3）鋼筋、混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為已知；（4）縱向鋼筋應(yīng)力等于鋼筋應(yīng)變與彈性模量的乘積，其絕對(duì)值不應(yīng)大于相應(yīng)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，縱向受拉鋼筋的極限拉應(yīng)變?nèi)?.01。 截面抗裂驗(yàn)算是建立在第a階段的基礎(chǔ)之上，構(gòu)件使用階段的變形和裂縫寬度的驗(yàn)算是建立在第階段的事礎(chǔ)之上，而截面的承載力計(jì)算則是建立在第a階段的基礎(chǔ)之上的。 第119頁/共292頁 單筋矩形截面-在截面的受拉區(qū)配有縱向受力鋼筋的矩形截面，稱為單筋矩形截面。 雙筋矩截面-不但在截面的受拉區(qū)，而且在截面的受壓區(qū)同時(shí)配有縱向受力鋼筋的矩形截面，稱為雙筋矩形截面。 需要說明的是，為了構(gòu)造上的

57、原因(例如為了形成鋼筋骨架)，梁的受壓區(qū)通常也需要配置縱向鋼筋，這種縱向鋼筋稱為架立鋼筋。第120頁/共292頁 架立鋼筋是根據(jù)構(gòu)造要求設(shè)置，通常直徑較細(xì)、根數(shù)較少；而受力鋼筋則是根據(jù)受力要求按計(jì)算設(shè)置，通常直徑較粗、根數(shù)較多。受壓區(qū)配有架力鋼筋的截面，不屬于雙筋截面。第121頁/共292頁2dcaahhss01cfbx=xcfaxzCfyuAsMMsAuyfCz圖4-7 等效矩形應(yīng)力圖形h0(a)(b)assah1cf第122頁/共292頁 所謂“等效”，是指這兩個(gè)圖形不但壓應(yīng)力合力的大小相等，而且合力的作用位置完全相同。 按等效矩形應(yīng)力圖形計(jì)算的受壓區(qū)高度x與按平截面假定確定的受壓區(qū)高度x

58、a之間的關(guān)系為 =1a系數(shù)1和1的取值見表3-2?；炷翉?qiáng)度等級(jí)C50C55C60C65C70C75C8011.000.990.980.970.960.950.941 0.800.790.780.770.760.750.74表3-2 系數(shù)1和1 第123頁/共292頁基本公式計(jì)算法00()()22cysucysf bxf AxxMMf bx hf Ah10 x0M1cfbx=xcfaxzCfyuAsMMsAuyfCz圖4-7 等效矩形應(yīng)力圖形h0(a)(b)assah1cf第124頁/共292頁正 截 面 平 截 面 假 定 應(yīng) 變 圖圖 4-8 ycubx0h適 筋界 限 破 壞超 筋ayc

59、ucubahxeee0scuyabEfe11第125頁/共292頁0hxbb令abb1scuybEfe11當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不大于C50時(shí)，取 代入得 80003301.cue及sybE.f.00330180第126頁/共292頁基本公式的適用條件0max02,max,max0,max bbscbyuscssxhAfbhfMMf bh或或防止超筋脆性破壞防止少筋脆性破壞 bhAsmin受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算包括截面設(shè)計(jì)、截面復(fù)核兩類問題。 第127頁/共292頁 、實(shí)用計(jì)算方法計(jì)算系數(shù)法 將x x=h=h0 0代入式中，有0sysyc10sssssc120shfMA,ffbhA21121,

60、2115.01fbhM或有：可求得：第128頁/共292頁 單筋矩形截面受彎鋼筋截面設(shè)計(jì)的步驟：min0sss0syssbssss20c1ssbhAA)5(AhfMAA4:3211,21121)2(bhfM)1(計(jì)算并檢驗(yàn)用實(shí)際的判斷：選鋼筋得實(shí)際的：）求（？（適筋范圍）是否滿足判斷）（：求：求第129頁/共292頁 關(guān)于配筋率的概念請(qǐng)注意：關(guān)于配筋率的概念請(qǐng)注意：驗(yàn)算最驗(yàn)算最大配筋率時(shí)，大配筋率時(shí)， 但在但在計(jì)算最小配筋率時(shí)，計(jì)算最小配筋率時(shí)，兩種配筋率的分母不一樣。兩種配筋率的分母不一樣。0smaxbhAbhAsmin第130頁/共292頁cd25dcahh0cd25ccd25cd1.5d