建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)教案

1、 章節(jié)名稱：第零章緒論§0.1建筑結(jié)構(gòu)概述目的要求：掌握建筑結(jié)構(gòu)組成，會對建筑結(jié)構(gòu)分類，理解建筑結(jié)構(gòu)功能要求；教學(xué)重點：建筑結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點；建筑結(jié)構(gòu)功能要求教學(xué)難點及突破難點的辦法教學(xué)難點:建筑結(jié)構(gòu)按不同標(biāo)準(zhǔn)分類突破難點的辦法:講授法、舉例課外作業(yè)：教學(xué)過程時間分配 0.1.1建筑結(jié)構(gòu)概念3. 0.1.2建筑結(jié)構(gòu)分類及優(yōu)缺點 0.1.3建筑結(jié)構(gòu)功能104030§1-1 建筑結(jié)構(gòu)概述一、建筑結(jié)構(gòu)概念結(jié)構(gòu)構(gòu)件相互連接能承受荷載和其他間接作用的體系，起骨架支撐作用。二、建筑結(jié)構(gòu)分類1、按材料不同分為：混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)。1）混凝土結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)

2、力混凝土結(jié)構(gòu)、素混凝土結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：強度高、耐久性好、抗震性好、可塑性強缺點：自重大、抗裂性差、現(xiàn)澆耗費模板多、工期長2）砌體結(jié)構(gòu)：各種塊材通過砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)，磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)優(yōu)點：就地取材、造價低、耐火性強、工藝簡單、施工 方便缺點：自重大、強度低、抗震差砌體結(jié)構(gòu)3）鋼結(jié)構(gòu)：用鋼材制作的結(jié)構(gòu)優(yōu)點：強度高、自重輕缺點：易腐蝕、耐火性差、造價高鋼結(jié)構(gòu)廠房4）木結(jié)構(gòu)：用木材制作的結(jié)構(gòu)優(yōu)點：就地取材、造價低缺點：易燃、易腐、易變形木結(jié)構(gòu)建筑2、按受力分類：1）混合結(jié)構(gòu)：由砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件和其他材料構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)特點：就地取材、施工方便、造價低2）框架結(jié)構(gòu)：梁和柱剛性連接形成骨架特點：強度高、自重輕、整體

3、性好、抗震好3）剪力墻結(jié)構(gòu)：由縱、橫鋼筋混凝土墻組成特點：側(cè)向剛度大，對房屋起到圍護作用4）框架剪力墻結(jié)構(gòu)：在框架縱、橫方向適當(dāng)位置，柱與柱之間設(shè)置剪力墻特點：框架承擔(dān)豎向荷載，剪力墻承擔(dān)橫向荷載5）筒體結(jié)構(gòu)：用鋼筋混凝土墻圍成側(cè)向剛度很大的筒體造價上：砌體結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)抗震上：鋼結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)綜合考慮三、建筑結(jié)構(gòu)功能1、功能要求1）安全性：正常和發(fā)生偶然事件，可承受各種作用仍保持穩(wěn)定性，即不發(fā)生倒塌。2）適用性：正常使用不發(fā)生大的變形，具有良好工作性能。3）耐久性：正常維護下有足夠耐久性能。2.可靠性：規(guī)定時間內(nèi)，規(guī)定條件下完成預(yù)定功能的能力。即安全性、適用性、 耐久性

4、總稱。3.極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足安全性要求，發(fā) 生破壞。正常使用極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足適用性或耐久性要求，發(fā)生變形影響正常使用。4、結(jié)構(gòu)設(shè)計年限：一類（臨時性建筑）：結(jié)構(gòu)設(shè)計年限5年二類（易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件）：結(jié)構(gòu)使用年限25年三類（普通房屋）：結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限50年四類（紀(jì)念性和特別重要的建筑物）：結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限100年5、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程 Z=R-S R-結(jié)構(gòu)抗力； S-結(jié)構(gòu)所承受荷載效應(yīng) Z0可靠狀態(tài) Z=0極限狀態(tài) Z0失效狀態(tài) 章節(jié)名稱：第一章鋼筋和混凝土材料的力學(xué)性能§1.1混凝土的強度指標(biāo) 

5、7;1.2混凝土的變形性能目的要求：1、理解混凝土強度等級的概念及選用的規(guī)定。2、掌握混凝土徐變和收縮的概念。教學(xué)重點：1、 混凝土的強度指標(biāo)；2、混凝土的變形；教學(xué)難點及突破難點的辦法教學(xué)難點:1、混凝土的強度指標(biāo)；2、混凝土的變形；突破難點的辦法:講授法、舉例課外作業(yè)：教學(xué)過程時間分配 1.1.1立方體的抗壓強度fcu,k和強度等級標(biāo) 1.1.2軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值1.1.3軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值1.2.1混凝土在一次短期荷載下的變形1.2.3混凝土的彈性模量、變形模量1.2.4混凝土的徐變1.2.5混凝土的收縮與膨脹15101015101010§1.1 混凝土的強度指標(biāo)混凝土強度是混

6、凝土受力性能的一個基本標(biāo)志。在工程中常用的混凝土強度有立方抗壓強度、軸心抗壓強度、軸心抗拉強度等。一、混凝土的立方抗壓強度fcu 及強度等級：立方抗壓強度，是衡量混凝土強度大小的基本指標(biāo)，是評價混凝土等級的標(biāo)準(zhǔn)?；炷烈?guī)范規(guī)定，用邊長為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下（溫度20±3，相對濕度不小于90%）養(yǎng)護28天后，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗方法（試件的承壓面不涂潤滑劑，加荷速度約每秒0.150.3N/mm2）測得的具有95%保證率的抗壓強度，作為混凝土的立方抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號fcu,k表示。 根據(jù)立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k的大小，混凝土強度等級分C15、C20、C25、C3

7、0、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14級。其中，C60 C80屬高強混凝土。 混凝土規(guī)范規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于C15；當(dāng)采用HRB335級鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于C20；當(dāng)采用HRB400和RRB400級鋼筋以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強度等級不得低于C20。 二、混凝土的軸心抗壓強度fc：實際工程中，受壓構(gòu)件并非立方體而是棱柱體，工作條件與立方體試塊的工作條件也有很大差別，采用棱柱體試件更能反映混凝土的實際抗壓能力。所以我國采用150×150×300mm棱柱體試件測得的強度作為混凝土的軸心抗壓

8、強度。混凝土規(guī)范中混凝土的軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算： 式中 棱柱強度與立方強度之比，對C50及以下取=0.76，對C80取=0.82，中間按線性變化；考慮C40以上混凝土脆性的折減系數(shù)，對C40取=1.0，對C80取=0.87，中間按線性變化。軸心抗壓強度是構(gòu)件承載力計算的強度指標(biāo)。三、軸心抗拉強度ft混凝土的抗拉強度遠小于抗壓強度，只有抗壓強度的1/101/18?；炷恋目估瓘姸瓤刹捎脠D3.2a所示的試驗方法來測定，即采用尺寸為100×100×500mm的柱體試件進行直接軸心受拉試驗，但其準(zhǔn)確性較差。故國內(nèi)外多采用圓柱體或立方體的劈裂試驗來間接測定（圖3.2b）。圖3

9、.2 混凝土抗拉強度試驗a）軸心受拉試件 b）劈拉試驗混凝土規(guī)范中混凝土軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算：式中混凝土立方強度變異系數(shù)，當(dāng)fcu,k60N/mm2時，取=0.1。§1.2 混凝土的變形性能一、混凝土的變形：混凝土的變形有兩類。一類是受力變形?；炷猎谝淮味唐诤奢d、多次重荷載和長期荷載作用下都將產(chǎn)生變形。另一類是體積變形，包括收縮、膨脹和溫度變形。這里只介紹混凝土的徐變和收縮。二、混凝土的彈性模量、變形模量 混凝土的彈性模量指混凝土的原點切線模量。但是，混凝土不是彈性材料其應(yīng)力和應(yīng)變不呈線性關(guān)系，在不同應(yīng)力階段的變形模量（應(yīng)力與應(yīng)變之比）不同，原點切線很難準(zhǔn)確地作出。實用中，

10、采用應(yīng)力上限為（0.40.5）fc循環(huán)510次后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，應(yīng)力為（0.40.5）fc時的割線模量作為混凝土的彈性模量的近似值。按照上述方法，混凝土規(guī)范經(jīng)統(tǒng)計分析得到混凝土的受拉或受壓彈性模量（N/mm2）的經(jīng)驗計算公式：式中fcu,k混凝土的立方抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）。 三、混凝土在長期荷載作用下的變形徐變混凝土在長期不變荷載作用下，應(yīng)變隨時間繼續(xù)增長的現(xiàn)象，叫做混凝土的徐變。產(chǎn)生徐變的原因目前研究得尚不夠充分。徐變特性主要與時間有關(guān)。徐變始時增長較快，以后逐漸減慢，經(jīng)過較長時間趨于穩(wěn)定?；炷恋男熳儗Y(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的不利影響主要是，增大混凝土構(gòu)件的變形；在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中引起預(yù)

11、應(yīng)力損失等?；炷恋男熳兂c構(gòu)件截面的應(yīng)力大小和時間長短有關(guān)外，還與混凝土所處環(huán)境條件和砼的組成有關(guān)。養(yǎng)護條件越好，周圍環(huán)境的濕度越大，構(gòu)件加載前混凝土的強度愈高，水泥用量愈少，混凝土越密實，集料含量越大，集料剛度越大，則徐變越小。四、混凝土的收縮混凝土在空氣中結(jié)硬過程中體積減小的現(xiàn)象稱為收縮?；炷恋氖湛s變形可延續(xù)2年以上，但主要發(fā)生在初期：2周可完成全部收縮量的25%，1個月約完成50%。由于混凝土的收縮，當(dāng)構(gòu)件受到約束時，混凝土的收縮就會使構(gòu)件中產(chǎn)生收縮應(yīng)力，收縮應(yīng)力過大，就會使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，以致影響結(jié)構(gòu)的正常使用；在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中混凝土收縮將引起鋼筋預(yù)應(yīng)力值損失，等等?；炷恋氖湛s

12、主要與下列因素有關(guān)：水泥用量愈多，水灰比愈大，收縮愈大；強度等級越高的水泥制成的混凝土收縮越大；集料的彈性模量大，收縮??；在結(jié)硬過程中，周圍溫度、濕度大，收縮??；混凝土越密實，收縮越小；使用環(huán)境溫度、濕度大，收縮小。 章節(jié)名稱：第一章鋼筋和混凝土材料的力學(xué)性能§1.3鋼筋 §1.4鋼筋和混凝土的黏結(jié)目的要求：1、鋼筋的品種、級別與形式；2、鋼筋的力學(xué)性能；3、鋼筋的冷加工；4、鋼筋與混凝土的粘結(jié)。教學(xué)重點：建筑鋼材的力學(xué)性能教學(xué)難點及突破難點的辦法教學(xué)難點: 建筑鋼材的力學(xué)性能突破難點的辦法:講授法、舉例課外作業(yè)：教學(xué)過程時間分配 1.3.1鋼筋的品種與級別3. 1.3.2

13、鋼筋的力學(xué)性能1.4.1黏結(jié)的作用及產(chǎn)生原因1.4.2黏結(jié)強度及影響因素1.4.3保證鋼筋和混凝土間的黏結(jié)措施1525151015§1.3 鋼筋一、 分類鋼筋常用的分類 鋼筋種類很多，通常按化學(xué)成分、生產(chǎn)工藝、軋制外形、供應(yīng)形式、直徑大小，以及在結(jié)構(gòu)中的用途進行分類： （一）按軋制外形分 （1）光面鋼筋：I級鋼筋（Q235鋼鋼筋）均軋制為光面圓形截面，供應(yīng)形式有盤圓，直徑不大于10mm，長度為6m12m。 （2）帶肋鋼筋：有螺旋形、人字形和月牙形三種，一般、級鋼筋軋制成人字形，級鋼筋軋制成螺旋形及月牙形。 （3）鋼線（分低碳鋼絲和碳素鋼絲兩種）及鋼絞線。 （4）冷軋扭鋼筋：經(jīng)冷軋并冷

14、扭成型。（二） 按生產(chǎn)工藝分 熱軋、冷軋、冷拉的鋼筋，還有以級鋼筋經(jīng)熱處理而成的熱處理鋼筋，強度比前者更高。 （三）按力學(xué)性能分 級鋼筋（235級）；級鋼筋（335級）；級鋼筋（400）（四）按在結(jié)構(gòu)中的作用分：受壓鋼筋、受拉鋼筋、架立鋼筋、分布鋼筋、箍筋等鋼材含碳量越高強度越高二、鋼筋力學(xué)性能鋼材在拉伸時，當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應(yīng)力值即為屈服點。（1） 鋼筋應(yīng)力應(yīng)變曲線延伸率小，塑性差，破壞有無預(yù)兆，脆性破壞Oa彈性階段，bd屈服階段，所對應(yīng)屈服強度；de強化階段，在e點達到極限抗拉強度，ef破壞階段

15、，延伸率大，塑性好，破壞有明顯預(yù)兆，預(yù)警結(jié)構(gòu)破壞三、鋼筋的冷作硬化經(jīng)過冷加工，使鋼筋塑性變形后，能顯著提高鋼筋屈服極限和抗拉極限強度，塑性和彈性模量降低，稱為冷作硬化。冷加工后隨時間延長而逐漸硬化稱為時效，人工加熱出現(xiàn)時效為人工時效，冷加工鋼筋經(jīng)過人工時效不但能顯著提高鋼筋屈服極限和抗拉極限強度，而且塑性和彈性模量也恢復(fù)冷加工以前數(shù)值。冷加工方法冷拉、冷拔四、鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值 強度設(shè)計值=強度標(biāo)準(zhǔn)值/材料強度分項系數(shù)鋼筋質(zhì)量檢驗指標(biāo)屈服強度、極限強度、伸長率、冷彎性能。§1.4 鋼筋與混凝土的黏結(jié)一、鋼筋混凝土粘結(jié)鋼筋與混凝土兩種不同性質(zhì)的材料能有效地共同工作，是由于混凝土硬化

16、后混凝土與鋼筋之間產(chǎn)生了粘結(jié)力。它由分子力（膠合力）、摩阻力和機械咬合力三部分組成。其中起決定性作用的是機械咬合力，約占總粘結(jié)力的一半以上。將光面鋼筋的端部作成彎鉤，及將鋼筋焊接成鋼筋骨架和網(wǎng)片，均可增強鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力。為保證鋼筋與混凝土之間的可靠粘結(jié)和防止鋼筋被銹蝕，鋼筋周圍須具有1530毫米厚的混凝土保護層。若結(jié)構(gòu)處于有侵蝕性介質(zhì)的環(huán)境，保護層厚度還要加大。鋼筋混凝土粘結(jié)錨固能力可以由四種途徑得到：鋼筋與混凝土接觸面上化學(xué)吸附作用力，也稱膠結(jié)力?；炷潦湛s，將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生摩擦力。鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機械咬合作用，也稱咬合力。鋼筋端部加彎鉤、彎折或在錨固區(qū)焊短鋼

17、筋、焊角鋼來提供錨固能力。 章節(jié)名稱：第二章§2.2結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)的抗力；§2.3概率極限狀態(tài)設(shè)計方法；目的要求：1、熟悉三種荷載及四種荷載代表值的概念；2、掌握永久荷載、可變荷載代表值的確定方法；3、熟悉結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義；4、熟悉作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的概念教學(xué)重點：永久荷載、可變荷載代表值；結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義；教學(xué)難點及突破難點的辦法教學(xué)難點:永久荷載、可變荷載代表值 突破難點的辦法:講授法、舉例課外作業(yè)：教學(xué)過程時間分配 2.2.1結(jié)構(gòu)上的作用3. 2.2.2作用效應(yīng)S2.2.3結(jié)構(gòu)抗力2.3.1功能函數(shù)與極限狀態(tài)方程3. 2.3.2結(jié)

18、構(gòu)可靠度與失效概率2.3.3結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度指標(biāo)2.3.4目標(biāo)可靠指標(biāo)及安全等級 1510151510510緒論中已述及，結(jié)構(gòu)上的作用可分為直接作用和間接作用。其中直接作用即習(xí)慣上所說的荷載，它是指施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力系。一、荷載分類： 按隨時間的變異，結(jié)構(gòu)上的荷載可分為以下三類：（一）永久荷載（恒荷載） 永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計的荷載，如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。（二）可變荷載（活荷載） 可變荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷載、風(fēng)荷載、

19、雪荷載、吊車荷載等。 （三）偶然荷載 在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載稱為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。二、荷載的代表值：荷載是隨機變量，任何一種荷載的大小都有一定的變異性。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于不同的荷載和不同的設(shè)計情況，應(yīng)賦予荷載不同的量值，該量值即荷載代表值。建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（以下簡稱荷載規(guī)范）規(guī)定， 對永久荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值；對可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為代表值；對偶然荷載應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)使用的特點確定其代表值。本書僅介紹永久荷載和可變荷載的代表值。 （一）荷載標(biāo)準(zhǔn)值 作用于結(jié)構(gòu)上荷載的大

20、小具有變異性。例如，對于結(jié)構(gòu)自重等永久荷載，雖可事先根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計尺寸和材料單位重量計算出來，但施工時的尺寸偏差，材料單位重量的變異性等原因，致使結(jié)構(gòu)的實際自重并不完全與計算結(jié)果相吻合。至于可變荷載的大小，其不定因素則更多。荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)具有一定概率的最大荷載值,它是荷載的基本代表值。這里所說的設(shè)計基準(zhǔn)期，是為確定可變荷載代表值而選定的時間參數(shù)，一般取為50年。 1、 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 永久荷載主要是結(jié)構(gòu)自重及粉刷、裝修、固定設(shè)備的重量。由于結(jié)構(gòu)或非承重構(gòu)件的自重的變異性不大，一般以其平均值作為荷載標(biāo)準(zhǔn)值，即可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計尺寸和材料或結(jié)構(gòu)構(gòu)件單位體積（或面積）的自重標(biāo)準(zhǔn)值確

21、定。對于自重變異性較大的材料，在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)其對結(jié)構(gòu)有利或不利的情況，分別取其自重的下限值或上限值。常用材料和構(gòu)件的單位自重見荷載規(guī)范?，F(xiàn)將幾種常用材料單位體積的自重（單位kN/m3）摘錄如下：混凝土2224，鋼筋混凝土2425，水泥砂漿20，石灰砂漿、混合砂漿17，普通磚18，普通磚（機器制）19，漿砌普通磚砌體18，漿砌機磚砌體19。 例如，取鋼筋混凝土單位體積自重標(biāo)準(zhǔn)值為25 kN/m3，則截面尺寸為200×500mm的鋼筋混凝土矩形截面梁的自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.2×0.5×25=2.5kN/m。2、可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值和

22、永久值系數(shù)應(yīng)按表2.1、表2.2采用。考慮到構(gòu)件的負荷面積越大，樓面每1m2面積上活荷載在同一時刻都達到其標(biāo)準(zhǔn)值的可能性越小，因此，荷載規(guī)范規(guī)定，設(shè)計樓面梁、墻、柱及基礎(chǔ)時，表2.3中的樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值在下列情況下應(yīng)乘以規(guī)定的折減系數(shù)：1) 設(shè)計樓面梁時的折減系數(shù) 第1（1）項當(dāng)樓面梁從屬面積超過25m2時，應(yīng)取0.9； 第1（2）7項當(dāng)樓面梁從屬面積超過50m2時應(yīng)取0.9； 第8項對單向板樓蓋的次梁和槽形板的縱肋應(yīng)取0.8；對單向板樓蓋的主梁應(yīng)取0.6；對雙向板樓蓋的 梁應(yīng)取0.8。 第912項應(yīng)采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)。 2) 設(shè)計墻、柱和基礎(chǔ)時的折減系數(shù) 第1（1）項應(yīng)按表1.

23、1.2規(guī)定采用； 第1（2）7項采用與其樓面梁相同的折減系數(shù)； 第8項對單向板樓蓋取0.5；對雙向板樓蓋取0.8； 第912項采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)。表2.3 活荷載按樓層的折減系數(shù)墻、柱、基礎(chǔ)計算截面以上的層數(shù) 123456892020計算截面以上各樓層活荷載總和的折減系數(shù) 1.00(0.9)0.850.700.650.600.55注：當(dāng)樓面梁的從屬面積超過25m2時，采用括號內(nèi)的系數(shù)。（二）可變荷載準(zhǔn)永久值 可變荷載在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)會隨時間而發(fā)生變化，并且不同可變荷載在結(jié)構(gòu)上的變化情況不一樣。如住宅樓面活荷載，人群荷載的流動性較大，而家具荷載的流動性則相對較小。在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常達

24、到或超過的那部份荷載值（總的持續(xù)時間不低于25年），稱為可變荷載準(zhǔn)永久值。它對結(jié)構(gòu)的影響類似于永久荷載?？勺兒奢d準(zhǔn)永久值可表示為qk ，其中k為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值，q為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)。q的值見表2.1、表2.2。 例如住宅的樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2kN/m2，準(zhǔn)永久值系數(shù)q=0.4，則活荷載準(zhǔn)永久值為2×0.4=0.8 kN/m2。 （3） 可變荷載組合值 兩種或兩種以上可變荷載同時作用于結(jié)構(gòu)上時，所有可變荷載同時達到其單獨出現(xiàn)時可能達到的最大值的概率極小，因此，除主導(dǎo)荷載（產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載）仍可以其標(biāo)準(zhǔn)值為代表值外，其他伴隨荷載均應(yīng)以小于標(biāo)準(zhǔn)值的荷載值為代表值，此即可變荷載組合值。

25、 可變荷載組合值可表示為ck 。其中c 為可變荷載組合值系數(shù)，其值按表2.1、表2.2查取。 （四）可變荷載頻遇值 對可變荷載，在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值稱為可變荷載頻遇值。換言之，可變荷載頻遇值是指在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)被超越的總時間僅為設(shè)計基準(zhǔn)期一小部份的荷載值。 可變荷載頻遇值可表示為fk。其中f為可變荷載頻遇值系數(shù)，其值按表2.1、表2.2查取。三、概率極限狀態(tài)設(shè)計以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)方法，簡稱為概率極限狀態(tài)設(shè)計法，又稱為近似概率法。（一）功能函數(shù)與極限狀態(tài)方程結(jié)構(gòu)的工作性能可用下列結(jié)構(gòu)功能函數(shù)Z來描述。為簡化起見，僅以荷載效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力

26、R兩個基本變量來表達結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)，則有上式中，荷載效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R均為隨機變量，其函數(shù)也是一個隨機變量。實際工程中，可能出現(xiàn)以下三中情況：（如圖所示）當(dāng)0即RS時，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；當(dāng)0即RS時，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)；當(dāng)0即R=S時，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。 關(guān)系式（S，R）RS0稱為極限狀態(tài)方程。（二）結(jié)構(gòu)可靠度與失效概率結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)的可靠度。 結(jié)構(gòu)能夠完成預(yù)定功能的概率稱為“可靠概率”（ps)；相對低，結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率稱為“失效概率”（pf）。兩者互補，即：因此，也可以采用ps或pf來度量結(jié)構(gòu)的可靠性，而一般習(xí)慣采用失效概率。（三）結(jié)

27、構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo)可靠指標(biāo)是度量結(jié)構(gòu)可靠性的一種量化的指標(biāo)，它與pf具有數(shù)值上一一對應(yīng)的關(guān)系?，F(xiàn)說明如下：Z=R-S，現(xiàn)設(shè)z、R、S分別為Z、R、S的平均值；z、R、S分別為Z、R、S的標(biāo)準(zhǔn)差；R與S相互獨立。則有：設(shè)，則可靠指標(biāo)與失效概率的對應(yīng)關(guān)系，如表2.4所示：值越大，就越小，即結(jié)構(gòu)越可靠。因此，被稱為“可靠指標(biāo)”。（四）目標(biāo)可靠指標(biāo)及安全等級要確定一個適當(dāng)?shù)目煽慷龋菇Y(jié)構(gòu)的失效概率降低到人們可以接受的程度，即做到既安全可靠又經(jīng)濟合理。于是有：式中為結(jié)構(gòu)的目標(biāo)可靠指標(biāo)。按表2.5采用。 章節(jié)名稱：第二章§2.4極限狀態(tài)實用設(shè)計表達式目的要求：了解荷載效應(yīng)基本概念，掌握荷載組合計算

28、；教學(xué)重點：荷載組合計算教學(xué)難點及突破難點的辦法教學(xué)難點: 結(jié)構(gòu)荷載組合計算突破難點的辦法:講授法、舉例課外作業(yè)：教學(xué)過程時間分配 2.4.1承載力極限狀態(tài)設(shè)計表達式3. 2.4.2正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式2.5結(jié)構(gòu)耐久性的規(guī)定402020§2.4荷載效應(yīng)組合一、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計應(yīng)采用下列極限狀態(tài)設(shè)計表達式： 式中 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計值，即抗力設(shè)計值； 荷載效應(yīng)基本組合或偶然組合的設(shè)計值； 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)，詳見表2.5。荷載效應(yīng)的基本組合，是指承載能力極限狀態(tài)計算時，永久荷載和可變荷載的組合；而荷載效應(yīng)的偶然組合則是永久荷載、可變荷載和一個偶

29、然荷載的組合。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，一般考慮荷載效應(yīng)的基本組合，必要時尚應(yīng)考慮偶然組合。下面僅介紹荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計值的表達式，對于荷載效應(yīng)偶然組合的設(shè)計值可參閱有關(guān)規(guī)范。二、荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計值： 荷載規(guī)范規(guī)定，對于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值應(yīng)從由可變荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的組合中取最不利值確定。 （一）由可變荷載效應(yīng)控制的組合：永久荷載分項系數(shù)，按表采用； 按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)值； 第i個可變荷載的分項系數(shù)，按表采用；按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)值，其中為諸可變荷載效應(yīng)中最大值；可變荷載的組合值系數(shù)，民用建筑樓面均布活荷載、屋面均布活荷載的組合值系數(shù)

30、按表2.1、表2.3采用；參與組合的可變荷載數(shù)荷載分項系數(shù)的取值 荷載特性 荷載分項系數(shù) 永久荷載 永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利 由可變荷載效應(yīng)控制的組合 1.2由永久荷載效應(yīng)控制的組合 1.35永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利 1.0傾覆、滑移或飄浮驗算 0.9可變荷載 一般情況 1.4對標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取 1.3荷載分項系數(shù)乘以荷載標(biāo)注值稱為荷載設(shè)計值。（二）由永久荷載效應(yīng)控制的組合式中符號同由可變荷載效應(yīng)控制的組合。應(yīng)用以上兩公式時應(yīng)注意以下問題： 1、當(dāng)考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。 2、式中為永久荷載效應(yīng)設(shè)計值，和效應(yīng)設(shè)計值。

31、相應(yīng)地，稱為永久荷載的設(shè)計值，和分別為第一可變荷載和第i個可變荷載的設(shè)計值?？梢?，荷載設(shè)計值是荷載代表值與荷載分項系數(shù)的乘積。通常，集中恒載、均布恒載設(shè)計值分別用G和g表示，集中活荷載、均布活荷載設(shè)計值分別用Q和q表示。 3、 混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計采用內(nèi)力表達式。此時，上述公式實質(zhì)上就是永久荷載和可變荷載同時作用時，在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）的組合，其目標(biāo)是求出結(jié)構(gòu)可能的最大內(nèi)力。 在建筑力學(xué)課程里，我們已熟知各種結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算方法，例如跨度為的簡支梁，在跨中集中荷載F作用下的跨中最大彎矩，在均布荷載作用下的跨中最大彎矩，這也就是式中、的計算方法。4、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計采用應(yīng)力

32、表達，上述公式實質(zhì)上就是永久荷載和可變荷載同時作用時，在構(gòu)件截面上產(chǎn)生的最大應(yīng)力。 為簡化計算，荷載規(guī)范規(guī)定，對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，可不區(qū)分第一可變荷載和第i個可變荷載，并采用相同的組合值系數(shù)，其荷載效應(yīng)組合設(shè)計值取由可變荷載效應(yīng)控制和由永久荷載效應(yīng)控制的組合值中的最不利值。其中，由可變荷載效應(yīng)控制的組合按下式計算： 三、按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計的實用表達式（一）實用表達式 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件超過正常使用極限狀態(tài)時雖會影響結(jié)構(gòu)正常使用，但對生命財產(chǎn)的危害程度較超過承載能力極限狀態(tài)要小得多，因此，可適當(dāng)降低對可靠度的要求。為了簡化計算，正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式中，荷載取用代表值（標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻

33、遇值或準(zhǔn)永久值），不考慮分項系數(shù)，也不考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。 根據(jù)實際設(shè)計的需要，常需區(qū)分荷載的短期作用（標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合）和荷載的長期作用（準(zhǔn)永久組合）下構(gòu)件的變形大小和裂縫寬度的計算。例如，由于混凝土具有收縮、徐變等特性，故在正常使用極限狀態(tài)計算中，需要考慮作用持續(xù)時間不同，分別按荷載的短期效應(yīng)組合和荷載長期效應(yīng)組合驗算變形和裂縫寬度。因此，荷載規(guī)范規(guī)定，對于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合，按下列設(shè)計表達式進行設(shè)計：SC式中S變形、裂縫等荷載效應(yīng)的設(shè)計值； C結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用要求所規(guī)定的限值，如變形、裂縫寬度等。 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中，混

34、凝土結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)主要是驗算構(gòu)件的變形、抗裂度或裂縫寬度，使其不超過相應(yīng)的規(guī)定限值；鋼結(jié)構(gòu)通過構(gòu)件的變形（剛度）驗算保證；而砌體結(jié)構(gòu)一般情況下可不做驗算，由相應(yīng)的構(gòu)造措施保證。（二）荷載效應(yīng)組合設(shè)計值S 1、對于標(biāo)準(zhǔn)組合，其荷載效應(yīng)組合的表達式為：2、對于頻遇組合，其荷載效應(yīng)組合的表達式為：式中：可變荷載的頻遇系數(shù)； 可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)。 3、對于準(zhǔn)永久組合，荷載效應(yīng)組合的表達式為： 四、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)符合有關(guān)耐久性規(guī)定，以保證其在化學(xué)的、生物的以及其他結(jié)構(gòu)材料性能惡化的各種侵蝕的作用下，達到預(yù)期的耐久年限。結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最重要的因素。使

35、用環(huán)境類別按表2.9劃分。影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的另一重要因素是混凝土的質(zhì)量?？刂扑冶龋瑴p小滲透性，提高混凝土的強度等級，增加混凝土的密實性，以及控制混凝土中氯離子和堿的含量等，對于混凝土的耐久性都有非常重要的作用。耐久性對混凝土質(zhì)量的主要要求如下： （一）設(shè)計使用年限為50年的一般結(jié)構(gòu)混凝土對于設(shè)計使用年限為50年的一般結(jié)構(gòu)，混凝土質(zhì)量應(yīng)符合表2.10的規(guī)定。 （二）設(shè)計使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土一類環(huán)境中，設(shè)計使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合下列規(guī)定：1、鋼筋砼結(jié)構(gòu)混凝土強度等級不應(yīng)低于C30；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的最低強度砼等級為C40。2、混凝土中氯離子含量不得超過水泥重量的0.0

36、6%。3、宜使用非堿活性骨料；當(dāng)使用堿活性骨料時，混凝土中的堿含量不得超過3.0kg/m3。4、混凝土保護層厚度應(yīng)按相應(yīng)的規(guī)定增加40%；當(dāng)采取有效的表面防護措施時，混凝土保護層厚度可適當(dāng)減少。5、在使用過程中應(yīng)有定期維護措施。對于設(shè)計壽命為100年且處于二類和三類環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采取專門有效的措施。表3.5 混凝土結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境類別 環(huán)境類別 說明 一 室內(nèi)正常環(huán)境：無侵蝕性介質(zhì)、無高溫高濕影響、不與土壤直接接觸的環(huán)境 二 a室內(nèi)潮濕環(huán)境；非嚴(yán)寒和非寒冷地區(qū)的露天環(huán)境、與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境 b嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境、與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境 三 使用除冰鹽的環(huán)境

37、；嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)冬季水位變動的環(huán)境；濱海室外環(huán)境 四 海水環(huán)境 五 受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境 注：嚴(yán)寒地區(qū)指最冷月平均溫度-10，日平均溫度不高于5的天數(shù)145d的地區(qū)；寒冷地區(qū)指最冷月平均溫度-100，日平均溫度不高于5的天數(shù)為90145d的地區(qū)。 表2.10 結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本規(guī)定 環(huán)境類別 最大水灰比 最小水泥 用量(kg/m3)混凝土強度 等級不小于 氯離子含量 不大于（%） 堿含量不 大于(kg/m3)一 0.65225C201.0不限制 二 a0.60250C250.33.0b0.55275C300.23.0三 0.50300C300.13.0注：氯離子含量按水泥總量

38、的百分率計。 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的氯離子含量不得超過0.06%；最小水泥用量為300kg/m3；最低混凝土強度等級應(yīng)按表中規(guī)定提高兩個等級。 素混凝土構(gòu)件的最小水泥用量不應(yīng)少于表中數(shù)值減25kg/m3。 當(dāng)混凝土中加入活性摻合料或能提高耐久性的外加劑時，可適當(dāng)降低最小水泥用量。 當(dāng)有可靠工程經(jīng)驗時，處于一類和二類環(huán)境中的最低混凝土強度等級可降低一個等級。 當(dāng)使用非堿活性骨料時，可不對混凝土中的堿性含量進行控制。 （三）臨時性結(jié)構(gòu)混凝土對臨時性混凝土結(jié)構(gòu)，可不考慮混凝土的耐久性要求。 （四）其他要求嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)的潮濕環(huán)境中，結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)滿足抗凍要求，混凝土抗凍等級應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。有抗?jié)B要

39、求的混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的抗?jié)B等級應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。三類環(huán)境中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其受力鋼筋宜采用環(huán)氧涂層帶肋鋼筋；對預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨具及連接器應(yīng)有專門防護措施。四類和五類環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)，其耐久性要求應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 章節(jié)名稱：第三章§3.1概述、§3.2受彎構(gòu)件正截面的受力特性目的要求：了解配筋率對受彎構(gòu)件破壞特征的影響和適筋受彎構(gòu)件在各階段的受力特點；教學(xué)重點：受彎構(gòu)件的一般構(gòu)造 ，縱向受拉鋼筋配筋百分率對正截面受彎破壞狀態(tài)和受彎性能的影響、適筋梁正截面受彎的三個受力階段；教學(xué)難點及突破難點的辦法教學(xué)難點:適筋梁破壞過程突破難點的辦法:講授法課外作業(yè)：教學(xué)過程時間分配

40、 §3.1概述3.1.1受彎構(gòu)件的定義3.1.2受彎構(gòu)件常用的截面形狀3.1.3受彎構(gòu)件的破壞特性§3.2受彎構(gòu)件正截面的受力特性3.2.1三種破壞形式3.2.2適筋受彎構(gòu)件截面受力的三個階段201545§3-1 概述一、受彎構(gòu)件的定義同時受到彎矩M和剪力V共同作用，而軸力N可以忽略的構(gòu)件（圖3-1）。梁和板是土木工程中數(shù)量最多，使用面最廣的受彎構(gòu)件。梁和板的區(qū)別：梁的截面高度一般大于其寬度，而板的截面高度則遠小于其寬度。受彎構(gòu)件常用的截面形狀如圖3-2所示。 圖3-2 圖3-1二、受彎構(gòu)件的破壞特性正截面受彎破壞：沿彎矩最大的截面破壞，破壞截面與構(gòu)件的軸線垂直。

41、斜截面破壞：沿剪力最大或彎矩和剪力都較大的截面破壞。破壞截面與構(gòu)件軸線斜交。進行受彎構(gòu)件設(shè)計時，要進行正截面承載力和斜截面承載力計算。 圖3-3 受彎構(gòu)件的破壞特性§3-2 受彎構(gòu)件正截面的受力特性一、配筋率對正截面破壞性質(zhì)的影響配筋率：為縱向受力鋼筋截面面積As與截面有效面積的百分比。=/b式中 縱向受力鋼筋截面面積。截面寬度， 截面的有效高度（從受壓邊緣至縱向受力鋼筋截面重心的距離）。構(gòu)件的破壞特征取決于配筋率、混凝土的強度等級、截面形式等諸多因素，但配筋率的影響最大。受彎構(gòu)件依配筋數(shù)量的多少通常發(fā)生如下三種破壞形式：1、 少筋破壞當(dāng)構(gòu)件的配筋率低于某一定值時，構(gòu)件不但承載力很低

42、，而且只要其一開裂，裂縫就急速開展，裂縫處的拉力全部由鋼筋承擔(dān)，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3-4 受彎構(gòu)件正截面破壞形態(tài)2、 適筋破壞當(dāng)構(gòu)件的配筋率不是太低也不是太高時，構(gòu)件的破壞首先是受拉區(qū)縱向鋼筋屈服，然后 壓區(qū)砼壓碎。鋼筋和混凝土的強度都得到充分利用。破壞前有明顯的塑性變形和裂縫預(yù)兆。3、 超筋破壞 當(dāng)構(gòu)件的配筋率超過一定值時，構(gòu)件的破壞是由于混凝土被壓碎而引起的。受拉區(qū)鋼筋不屈服。破壞前有一定變形和裂縫預(yù)兆，但不明顯。當(dāng)混凝土被壓碎時，破壞突然發(fā)生，鋼筋的強度得不到充分發(fā)揮，破壞帶有脆性性質(zhì)。由上所述，受彎構(gòu)件的破壞形式取決于受拉鋼筋和受壓混凝土相互抗衡的結(jié)果。

43、當(dāng)受壓混凝土的抗壓強度大于受拉鋼筋的抗拉能力時，鋼筋先屈服；反之，當(dāng)受拉鋼筋的抗拉能力大于受壓區(qū)混凝土的抗壓能力時，受壓區(qū)混凝土先壓碎。 少筋破壞和超筋破壞都具有脆性性質(zhì)，破壞前無明顯預(yù)兆，破壞時將造成嚴(yán)重后果，材料的強度得不到充分利用。在設(shè)計時不能將受彎構(gòu)件設(shè)計成少筋構(gòu)件和超筋構(gòu)件，只能設(shè)計成適筋構(gòu)件。二、適筋受彎構(gòu)件截面受力的三個階段1、第一階段截面開裂前的階段當(dāng)荷載很小時，截面上的內(nèi)力很小，應(yīng)力和應(yīng)變成正比，截面上的應(yīng)力分布為直線。這種受力階段為第階段，如圖3-5（a）所示。當(dāng)荷載不斷增大時，截面上的內(nèi)力也不斷增大，受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)塑性變形，受拉區(qū)的應(yīng)力圖形呈曲線。當(dāng)荷載增大到某一數(shù)值時

44、，受拉區(qū)邊緣的混凝土可以得到其實際的抗拉極限應(yīng)變值。截面處在開裂前的臨界狀態(tài)。此時為a階段，如圖3-5（b）。2、第二階段從截面開裂到縱向受拉鋼筋開始屈服混凝土開裂，截面上發(fā)生應(yīng)力重分布，裂縫處混凝土不再承受拉應(yīng)力，鋼筋圖3-5梁在各受力階段的應(yīng)力、應(yīng)變分布的拉應(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，這個受力階段稱為第階段，如圖3-5（c）。當(dāng)荷載增加到某一數(shù)值時，受拉區(qū)縱向鋼筋達到其屈服強度。這種受力狀態(tài)為a階段，如圖3-5（d）。 3、第三階段破壞階段受拉區(qū)鋼筋屈服后，截面承載力沒明顯增加，但塑性變形發(fā)展很快，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)混凝土

45、的壓應(yīng)力迅速增大。這是截面受力的第階段，如圖3-5（e）所示。在荷載幾乎不變的情況下，裂縫進一步急劇開展，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。這個受力狀態(tài)稱為第a階段，如圖3-5（f）所示。進行受彎構(gòu)件截面各受力工作階段的分析, 可以詳細了解截面受力的全過程, 而且為裂縫、變形及承載力的計算提供依據(jù)。截面抗裂驗算是建立在第a階段的基礎(chǔ)上，即Ia 抗階段的應(yīng)力狀態(tài)是抗裂計算的依據(jù)。構(gòu)件使用階段的變形和裂縫寬度驗算是建立在第階段的基礎(chǔ)上，即第II 階段的應(yīng)力狀態(tài)是變形和裂縫寬度計算的依據(jù)。截面的承載力是建立在第階段的基礎(chǔ)上，即，第a是承載力計算的依據(jù)。 章節(jié)名稱：§

46、3.3單筋矩形截面正截面承載力計算目的要求：掌握單筋矩形截面的計算方法；熟悉受彎構(gòu)件正截面的構(gòu)造要求。教學(xué)重點：單筋矩形截面受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力基本計算公式，基本計算公式的兩個適用條件及其意義、正截面受彎承載力計算的兩類問題；教學(xué)難點及突破難點的辦法教學(xué)難點: 單筋矩形截面配筋計算突破難點的辦法:講授法、練習(xí)題課外作業(yè)：教學(xué)過程時間分配 §3.3單筋矩形截面正截面承載力計算3.3.1計算簡圖3.3.2計算公式3.3.3基本計算公式的適用條件3.3.4基本公式的應(yīng)用10201040§3.3單筋矩形截面正截面承載力計算單筋矩形截面：只在截面的受拉區(qū)配有縱向受力鋼筋的矩形截

47、面。雙筋矩形截面：在截面受拉區(qū)和受壓區(qū)同時配有縱向受力鋼筋的矩形截面。單筋矩形截面為了構(gòu)造要求，梁的受壓區(qū)也需要配置縱向鋼筋，這種鋼筋稱為架立鋼筋。架立鋼筋：根據(jù)構(gòu)造要求設(shè)置，直徑小，根數(shù)少。(并非雙筋截面)受力鋼筋：根據(jù)受力要求按計算設(shè)置，直徑粗，根數(shù)多。 圖3-61、計算簡圖 MuMuAsfyAsfy實際應(yīng)力圖理想應(yīng)力圖計算應(yīng)力圖xcxDMuDDAsfy圖3-7應(yīng)力圖形的簡化計算應(yīng)力圖中用一個等效矩形來代替，等效的原則：（1）兩個圖形的壓應(yīng)力合力大小相等，（2）合力的作用位置完全相同。圖3-8單筋矩形截面受壓區(qū)混凝土的等效矩形應(yīng)力圖按等效矩形應(yīng)力圖計算的受壓區(qū)高度 與按平截面假定確定的受壓

48、區(qū)高度之間的關(guān)系為：系數(shù)和的取值見表3-1 系數(shù)和 表3-1混凝土等級C551.000.990.980.970.960.950.940.800.790.780.77o.760.750.742、基本計算公式 或 式中 b矩形截面寬度；受拉區(qū)縱向受拉鋼筋的截面面積；荷載在該截面上產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值；截面的有效高度 ；梁的縱向受力鋼筋按一排布置時，梁的縱向受力鋼筋按兩排布置時，板的截面有效高度；截面高度；受拉區(qū)邊緣到受拉鋼筋合力作用點的距離。的確定（鋼筋的混凝土保護層厚度見附錄）3、基本計算公式的適用條件基本計算公式只適用于適筋梁。（1） 滿足最小配筋率最小配筋率是少筋構(gòu)件和適筋構(gòu)件的界限配筋率，它是

49、根據(jù)受彎構(gòu)件的破壞彎矩等于其開裂彎矩確定的。min取0.2%和中的較大者。（2）相對受壓區(qū)高度相對界限受壓區(qū)高度是適筋構(gòu)件與超筋構(gòu)件相對受壓區(qū)高度的界限值有明顯屈服點鋼筋配筋的受彎構(gòu)件所以 圖3-9 界限配筋時的應(yīng)變情況當(dāng)時x<xb，受拉鋼筋屈服，為適筋構(gòu)件。當(dāng)時，受拉鋼筋不屈服，為超筋構(gòu)件。圖3-10無明顯屈服點鋼筋的受彎構(gòu)件最大配筋率： 由和得當(dāng)構(gòu)件按最大配筋率配筋時，可以求出適筋受彎構(gòu)件所能承受的最大彎矩為：式中 截面最大的抵抗矩系數(shù)故限制超筋破壞發(fā)生的條件可以是：工程實踐表明： 當(dāng)在適當(dāng)?shù)谋壤龝r, 梁、板的綜合經(jīng)濟指標(biāo)較好4、基本公式的應(yīng)用(1)截面設(shè)計：已知：構(gòu)件的截面尺寸（）

50、，材料的強度等級（）以及設(shè)計彎矩（），求：鋼筋面積As= ?實際工程設(shè)計時的步驟：由結(jié)構(gòu)力學(xué)分析確定彎矩的設(shè)計值M 由跨高比確定截面初步尺寸 由受力特性及使用功能確定材性 由基本公式, 求x 驗算公式的適用條件x<xb 或者x>xb 由基本公式求As=/b 驗算>min 選擇鋼筋直徑和根數(shù), 布置鋼筋(2)截面校核：已知：， As 求：抗彎承載力Mu= ?實際工程設(shè)計時的步驟： 求x (或)驗算適用條件和 求Mu5、課本舉例 章節(jié)名稱：§3.4雙筋矩形截面正截面承載力計算目的要求：掌握雙筋矩形截面的計算方法；熟悉受彎構(gòu)件正截面的構(gòu)造要求。教學(xué)重點：雙筋矩形截面的形成

51、及縱向受壓鋼筋的強度設(shè)計值；雙筋矩形截面受彎承載力的基本計算公式、雙筋矩形截面梁正截面受彎承載力的截面設(shè)計方法；教學(xué)難點及突破難點的辦法教學(xué)難點: 雙筋矩形截面配筋計算突破難點的辦法:講授法、練習(xí)題課外作業(yè)：教學(xué)過程時間分配 §3.4雙筋矩形截面正截面承載力計算3.4.1計算公式3.4.2基本計算公式的適用條件3.4.3基本公式的應(yīng)用251540§3.4雙筋矩形截面正截面承載力計算雙筋截面通常適用于以下幾種情況：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受某種交變的作用（如地震）使截面上的彎矩改變方向；荷載效應(yīng)較大, 而提高材料強度和截面尺寸受到限制；由于某種原因, 已配置了一定數(shù)量的受壓鋼筋（比如連續(xù)梁的某些支座截面）。1、計算公式及適用條件圖3-11 雙筋矩形截面計算簡圖 M= 受壓區(qū)縱向受壓鋼筋的截面面積從受壓區(qū)邊緣到受壓區(qū)縱向鋼筋合力作用點之間的距離。對于梁，當(dāng)受壓鋼筋按一排布置時，可取，當(dāng)受壓鋼筋按兩排布置時，可取。對于板，可取公式的適用條件：（1）x<h0 可防止受壓混凝土在受拉區(qū)縱向受力鋼筋屈服前壓碎（2）x>2可防止受壓區(qū)縱向鋼筋在構(gòu)件破壞時達不到抗壓強度設(shè)計值。當(dāng)不滿足時，受壓鋼筋的應(yīng)力達不到而成為未知數(shù)，此時可近似取，并將各力對受壓鋼筋的合力點取矩得：M=2、計算公式的應(yīng)用(1)截面設(shè)計問題：已知截面彎矩設(shè)計