《混凝土與砌體結(jié)構(gòu)》教案

1、混凝土與砌體結(jié)構(gòu)教案系 建 筑 工 程 技術(shù)系 任課教師： 武芳 授課專業(yè)： 14土 木 工 程 甲、乙 課程學分： 5學分 課程總學時： 80學時 課程周學時： 1-4、6-9 周 每周8 學時 2016 年 9 月 3 日 混凝土與砌體結(jié)構(gòu)教學進程周次課次章 節(jié)計劃學時教學手段教學環(huán)境2223334445556668889912312312312312312312第一章 緒論第二章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學性能 2.1第二章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學性能2.2；2.3第十章 混凝土結(jié)構(gòu)設計的一般原則和方法 10.1；10.2；第十章 混凝土結(jié)構(gòu)設計的一般原則和方法 10.3第三章 受彎構(gòu)件

2、正截面承載力計算 3.1；3.2第三章 受彎構(gòu)件正截面承載力計算 3.3第三章 受彎構(gòu)件正截面承載力計算3.4第三章 受彎構(gòu)件正截面承載力計算3.4第三章 受彎構(gòu)件正截面承載力計算3.5第三章 受彎構(gòu)件正截面承載力計算3.6第四章 受彎構(gòu)件的斜截面承載力4.1；4.2；4.3第四章 受彎構(gòu)件的斜截面承載力4.4第四章 受彎構(gòu)件的斜截面承載力4.5；4.6第五章 受壓構(gòu)件的截面承載力 5.1；5.2；第五章 受壓構(gòu)件的截面承載力 5.3；5.4講解第3章、第4章作業(yè)第五章 受壓構(gòu)件的截面承載力 5.5；5.6第五章 受壓構(gòu)件的截面承載力 5.6第五章 受壓構(gòu)件的截面承載力 5.7；5.82學時2

3、學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時4學時4學時4學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時講授講授講授講授講授講授講授講授講授講授講授講授講授講授講授講授講授講授講授講授教室教室教室教室教室教室教室教室教室教室教室教室教室教室教室教室教室教室教室教室91010101111141415151616312312121212第五章 受壓構(gòu)件的截面承載力5.9；5.10講解期中試卷第六章 受拉構(gòu)件的截面承載力6.1;6.2第七章 受扭構(gòu)件的扭曲截面承載力7.1；7.2；7.3第七章 受扭構(gòu)件的扭曲截面承載力7.4；7.5；7.6；7.7第八章 撓度、裂縫寬度驗算及延性和耐久性 8

4、.1第八章 撓度、裂縫寬度驗算及延性和耐久性 8.2第八章 撓度、裂縫寬度驗算及延性和耐久性 8.3；8.4第九章 預應力混凝土構(gòu)件 9.1第三章 受彎構(gòu)件正截面承載力第四章 受彎構(gòu)件的斜截面承載力第四章 受彎構(gòu)件的斜截面承載力答疑2學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時講授講授講授講授講授講授講授講授實驗實驗實驗講授教室教室教室教室教室教室教室教室實驗室實驗室實驗室教室第 1 次課 2 學時課程安排：1、課程安排：總學時64，學分4。1-2周每周6學時；3-15周每周4學時。2、教學內(nèi)容安排：第一、二、三、四、五、六、七、八、九、十章內(nèi)容。3、課堂作業(yè)：隨堂布

5、置作業(yè)。4、考核成績：期中考試、課堂考察、課堂提問、實驗占30%，期末考試占70%。本次課題（或教材章節(jié)題目）： 第一章 緒論教學要求：1掌握混凝土結(jié)構(gòu)的定義和分類；熟悉配筋的作用與要求。 2了解鋼筋砼結(jié)構(gòu)的特點，混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應用概況，學習本課程應注意的問題。重 點：掌握混凝土結(jié)構(gòu)的定義和分類難 點：配筋的作用與要求 教學手段及教具：講授講授內(nèi)容及時間分配： 1、課程介紹和要求：10分鐘； 2、導入：5分鐘； 3、講授：65分鐘； 4、小結(jié)：5分鐘； 5、提醒學生需注意的事項：5分鐘。課后作業(yè)思考題全部；課下瀏覽本課程教材上冊和中冊的內(nèi)容。參考資料混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GB50010200

6、2）建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準（GB50068）混凝土結(jié)構(gòu)基本原理 顧祥林主編 同濟大學出版社第一章 緒論自我介紹：課程導入：1. 首先回顧前面課程所學的主要內(nèi)容（1）材料力學：以單個桿件為研究對象，理想桿件，主要研究研究在外力和其它外界因素作用下桿件的強度、剛度、穩(wěn)定性。（2）結(jié)構(gòu)力學：以桿件結(jié)構(gòu)為研究對象，理想桿件，主要研究在外力和其它外界因素作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，結(jié)構(gòu)的強度、剛度和動力反應以及結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律。（3）鋼筋混凝土：是考慮材料特性的材料力學，同樣以桿件為對象，但桿件非理想的桿件。讓學生思考以下幾個問題：（1）在什么建筑里面見過混凝土結(jié)構(gòu)？見過哪些混凝土構(gòu)件？（由此引出：混凝土

7、結(jié)構(gòu)的應用范圍混凝土構(gòu)件應用范圍）（2）什么是混凝土？什么是混凝土結(jié)構(gòu)？（由此引出：混凝土定義混凝土結(jié)構(gòu)的定義設計混凝土結(jié)構(gòu)需掌握的知識本課程的知識點）（3）本課程的主要內(nèi)容：構(gòu)件設計上冊（特殊的材料力學）結(jié)構(gòu)設計中冊（特殊結(jié)構(gòu)力學）橋梁設計下冊（專業(yè)內(nèi)容拓展）2. 本節(jié)課的主要內(nèi)容：第一章（教學要求：掌握混凝土結(jié)構(gòu)的定義和分類；熟悉配筋的作用與要求；了解鋼筋砼結(jié)構(gòu)的特點，混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應用概況。）1.1 一般概念：講述混凝土結(jié)構(gòu)的定義及分類1.2 發(fā)展概況：介紹一下混凝土的發(fā)展歷史及前景1.3 注意幾個問題：學習過程中應注意的幾個問題3. 本次課的重點：（1） 鋼筋與混凝土共同工作的原理

8、（2） 混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點4. 帶著以下問題學習：（1）混凝土結(jié)構(gòu)常用于哪些建筑？混凝土常用于哪些構(gòu)件？（2）為什么建筑都是采用由鋼筋和混凝土組成的鋼筋混凝土構(gòu)件呢？而不采用素混凝土構(gòu)件或者混凝土與其它材料組成的構(gòu)件呢？§1.1 一般概念一、混凝土結(jié)構(gòu)的定義及分類1. 定義：以砼為主制成的結(jié)構(gòu)成為砼結(jié)構(gòu)。（注意與結(jié)構(gòu)力學中結(jié)構(gòu)的概念相結(jié)合）2. 分類：（1）素混凝土：定義及應用范圍（2）鋼筋混凝土：定義及應用范圍；普通鋼筋混凝土構(gòu)件：解釋課件上圖中各字母的含義。新型混凝土構(gòu)件：鋼骨混凝土構(gòu)件、型鋼混凝土構(gòu)件、纖維增強混凝土構(gòu)件。（3）預應力混凝土：由配置受力的預應力鋼筋或其它方法建立

9、預應力結(jié)構(gòu)。（讓同學們思考：施加預應力有什么好處？）二、鋼筋與混凝土共同工作的原理：（同學們思考：配置鋼筋的好處，共同工作的原理）1.實例：素混凝土梁與鋼筋混凝土梁作對比，（1）素混凝土梁：跨度為4m，截面尺寸為200mm×300mm，混凝土強度等級為C20。簡支梁，在跨中施加集中荷載。當集中荷載F=8KN時，素混凝土梁破壞。（2）鋼筋混凝土梁：截面尺寸、跨度、支承條件均同素混凝土梁。配筋條件如圖上所示（解釋圖中各配筋的含義）在跨中施加集中荷載，當集中荷載F=35KN時，鋼筋混凝土梁發(fā)生破壞。（3）結(jié)果對比：承載力：鋼筋混凝土梁相對于素混凝土梁承載力大大提高配置鋼筋可大大提高構(gòu)件承載

10、力為什么？破壞形態(tài)：素混凝土梁破壞前無征兆，發(fā)生的是脆性破壞；鋼筋混凝土梁破壞前有征兆，發(fā)生的是延性破壞。（4）原因分析：混凝土宜于抗壓，鋼筋宜于抗拉（共同工作的前提）充分利用材料特性。思考：是不是所有宜于受拉的材料均可以與混凝土組成構(gòu)件使用呢？2.共同工作的條件：（1）二者材料的特性（2）可靠連接兩種材料共同變形共同受力的前提。（3）線膨脹系數(shù)接近：比如碳纖維（同時還有造價要求）（4）混凝土對鋼筋的保護作用：玻璃纖維需處理堿腐蝕的問題。3.鋼筋與混凝土組合的原則：注意二者的放置位置。（1）位置：注意材料特性鋼筋宜于抗拉；混凝土宜于抗壓。（2）骨架：鋼筋必須綁扎著骨架的形式。三、 混凝土結(jié)構(gòu)的

11、優(yōu)缺點1.組成：放錄像放錄像的過程中穿插講解，加深學生去混凝土結(jié)構(gòu)的理解。2.優(yōu)點：（主要與目前常見的木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)作對比）（1）取材容易；（2）合理用材；（3）較長的耐久性；（4）較好的耐火性；（5）良好的可模性；（6）很好的整體性。注意與其它結(jié)構(gòu)形式相比進而得到。3.缺點（及改進措施）：（1）自重較大：不適用于高層、大跨度建筑中，對抗震不利輕質(zhì)高強混凝土（2）抗裂性差：不適宜用于裂縫等級要求高的建筑，如大壩等預應力混凝土（3）施工速度慢：施工需使用大量的模板，且受季節(jié)的影響較大預制構(gòu)件工廠化（4）隔聲隔熱差：其隔熱隔聲性能低于砌體結(jié)構(gòu)等保溫或隔熱的砂漿。4.拓展內(nèi)容：目前常用的四

12、種結(jié)構(gòu)形式（根據(jù)材料劃分，讓同學們根據(jù)日常所見的建筑進行回答）（1）鋼結(jié)構(gòu)：造價高；防火差；防腐蝕能力差工業(yè)與大型的公共建筑中，如國家大劇院等。（2）木結(jié)構(gòu)：造價高；防火、防蟲能力差；景區(qū)建筑（3）混凝土結(jié)構(gòu)：應用實例，目前建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，多用于多高層的工業(yè)與民用建筑中。（4）砌體結(jié)構(gòu)：整體性差；抗震性能差；多用于低多層的民用建筑中，如住宅。§1.2 發(fā)展概況：了解，主要從五個方面講述一、 混凝土結(jié)構(gòu)的誕生1.1824年英國人阿斯普丁(J.Aspdin)發(fā)明硅酸鹽水泥。2.1849年法國人朗波(L.Lambot)制造了第一只鋼筋混凝土小船。3.1861年，法國花匠J. Monie

13、r 用鋼絲作為配筋制作了花盆并申請了專利，后由申請了鋼筋混凝土板、管道、拱橋等專利-盡管他不懂鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力原理，甚至將鋼筋配置在板的中部，他卻被認為是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)明者； 4.1872年在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋。5.1884年，德國人Wayss, Bauschingger和Koenen等提出了鋼筋應配置在構(gòu)件中受拉力的部位和鋼筋混凝土板的計算理論。后來，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸得到了推廣應用。二 、材料方面的發(fā)展普通混凝土高強度混凝土輕質(zhì)混凝土無砂混凝土FRP三、結(jié)構(gòu)方面的發(fā)展普通混凝土結(jié)構(gòu)預應力結(jié)構(gòu)(提高結(jié)構(gòu)的抗裂度，降低自重)結(jié)構(gòu)體系進一步豐富(預應力混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋與混凝土的

14、組合結(jié)構(gòu))四、理論方面的發(fā)展：混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GB500102002）1. 設計方法方面的發(fā)展（1）允許應力法：材料力學的方法材料的不均勻性、荷載的情況均未考慮。（2）破壞階段設計法：又稱安全系數(shù)法，引入安全系數(shù)做為安全儲備。（3）極限狀態(tài)法：考慮到材料不均勻、工作環(huán)境、荷載等情況的影響。2.基本理論的發(fā)展：規(guī)范中設計方法有所改善，可考慮材料的非線性；對舊結(jié)構(gòu)的維護、改造與加固理論的完善；計算機仿真技術(shù)的應用；結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)的完善。3. 試驗技術(shù)的進一步提高五、應用方面1.房屋工程：（圖片）（1）臺北101大廈，世界第一高，508米，2003年（2）上海金茂大廈，世界第四高，421米，199

15、8年（3）吉隆坡的石油雙塔（4）迪拜塔：全高828m，世界第一高。2.交通工程：圖片（此處需查資料進行補充）3.水利工程：圖片（此處需查資料進行補充）4.特種工程：圖片（此處需查資料進行補充）§1.3 學習當中應該注意的問題一、特殊的材料力學：學習此門課的立足點1.二者之間的聯(lián)系（1）基本原理完全相同：物理關(guān)系；幾何關(guān)系；平衡關(guān)系。（2）基本受力狀態(tài)相同:受彎、受扭、受拉、受壓。（3）基本構(gòu)件劃分相同：受彎構(gòu)件；受扭構(gòu)件；受拉構(gòu)件；受壓構(gòu)件。（4）截面的基本應力狀態(tài)相同：正截面；斜截面；扭曲截面。2.二者之間的區(qū)別：（1）材料力學：理想材料（連續(xù)性、均勻性假定）（2）混凝土結(jié)構(gòu)：由兩

16、種材料組成，非勻質(zhì)的理想構(gòu)件；兩種材料的配比決定構(gòu)件的受力改性能；兩種材料的相同之間的作用影響構(gòu)件的整體性能。3.本課程的主要研究內(nèi)容（1）材料的物理力學性能：（第2章）（2）構(gòu)件設計：上冊內(nèi)容強度：構(gòu)件承載力計算（根據(jù)構(gòu)件的截面應力狀態(tài)進劃分）。受彎構(gòu)件（第3、4章）、受壓構(gòu)件（第5章）、受拉構(gòu)件（第6章）、受扭構(gòu)件（第7章）、預應力構(gòu)件（第9章）。剛度：變形和裂縫限值（第8章）（3）結(jié)構(gòu)設計：樓蓋設計：本學期末的課程設計單層廠房設計：下學期初的課程設計多高層建筑結(jié)構(gòu)設計：另外一門新的課程砌體結(jié)構(gòu)：下學期講解。本門課程：結(jié)構(gòu)設計原理基礎(chǔ)知識+構(gòu)件設計基本原理二、實驗性：大多數(shù)理論均是從實驗中

17、得到，而非有嚴密推理得到。三、實踐性：多觀察身邊的建筑，多學習，很多理論均是由經(jīng)驗得到的。四、應注意的事項1.考勤：達到兩次不交作業(yè)或者三次曠課，平時成績均按0計算，請務必按時上課和交作業(yè)。2.期中考試：安排在第4章學習完之后進行，重在考慮對基本概念的理解。目的是加強對前面的知識的掌握，為后面知識的學習打下基礎(chǔ)。3.成績考核：期中考試、課堂考察、課堂提問、實驗占30%，期末考試占70%。4.預習第二章的內(nèi)容：我們下次課的內(nèi)容是第2章的第1節(jié)和第2節(jié)。第 2 次課 2 學時上次課復習：1、 混凝土結(jié)構(gòu)的定義和分類；2、 配筋的作用與要求；3、 鋼筋砼結(jié)構(gòu)的特點，混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應用概況。本次課

18、題（或教材章節(jié)題目）：第二章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學性能 2.1教學要求：1 掌握混凝土的強度和變形性能重 點：混凝土的強度難 點：混凝土的應力-應變曲線教學手段及教具：多媒體、板書講授內(nèi)容及時間分配： 1、導入：5分鐘； 2、講授：75分鐘； 3、小結(jié)：5分鐘； 4、布置作業(yè)和課下內(nèi)容及下課安排：5分鐘。課后作業(yè)思考題第1、2題；預習下節(jié)課要學習的內(nèi)容參考資料混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GB500102002）建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準（GB50068）混凝土結(jié)構(gòu)基本原理 顧祥林主編 同濟大學出版社第二章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學性能引入：上次課講到，混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是由鋼筋和混凝土兩種材料組成，

19、要進行混凝土的構(gòu)件設計和結(jié)構(gòu)設計，首先有必要知道：（1）鋼筋和混凝土兩種材料各自的物理力學性能（2）鋼筋和混凝土兩種材料在同一個構(gòu)件中如何共同工作1.本章的主要內(nèi)容：§2.1（1）混凝土的物理力學性能：本次課內(nèi)容（2）鋼筋的物理力學性能（3）混凝土與鋼筋的粘結(jié)（4）鋼筋的錨固與連接2.本章的重點：（1）混凝土與鋼筋的物理力學性能（2）鋼筋與混凝土共同工作的原理§2.1 混凝土的物理力學性能一、混凝土的結(jié)構(gòu)組成：1.混凝土的定義：是由水泥、砂、石和水按一定比例配合而成人工石材。2.結(jié)構(gòu)組成：微觀，（1）砂、石、未水化的水泥顆粒組成的骨料骨架彈性變形的基礎(chǔ)（2）水泥結(jié)晶體骨架彈

20、性變形的基礎(chǔ)（3）水泥凝膠體：其中的空隙、界面初始裂縫塑形變形的基礎(chǔ)受力性能徐變二、混凝土的強度：種類比較多；標準的問題1. 立方體抗壓強度fcu,k ：（1）測定方法：標準試件在標準條件下養(yǎng)護28天，用標準試驗方法測得的測得的破壞時的平均壓應力稱為混凝土的立方體抗壓強度。按上述規(guī)定所測得的具有95%保證率的抗壓強度稱為混凝土的立方體抗壓強度標準值。注意的表示含義，：強度；：cube（立方體）；:標準值。標準試件：邊長為150mm的立方體試件。標準條件：溫度為20±30C，濕度在90%以上。標準試驗方法：試件兩端不涂潤滑劑，加載速度C30以下是0.30.5Mpa/sec，C30心上為

21、0.50.8N/mm2/sec（2）影響因素：端部約束情況（是不中涂滑劑）；齡期；加載速率；試塊尺寸；（3）強度等級劃分：根據(jù)將混凝土劃分為14個等級,C15、C20C80（C：concrete（混凝土）；15：立方體抗壓強度標準值），其中C50C80屬于高強度混凝土范疇（注意并非混凝土強度等級越高越好）（4）選擇要求：混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范專業(yè)術(shù)語解釋混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范4.1.2：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應低于C15；當采用HRB335級鋼筋時，不宜低于C20； 當采用HRB400、RRB400 級鋼筋以及承受重復荷載的構(gòu)件，混凝土強度等級不得低于20；預應力混凝土結(jié)構(gòu)， 不應低于C30

22、；當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，不宜低于C40。不得、不應：正常情況下均不應這樣做的情況；不且：允許稍有選擇，但在允許條件下首先不應該選擇這樣做的用詞；可：條件允許情況下可選擇；嚴禁：在任何情況下均不得這樣做的情況。（5）立方體抗壓強度的意義：可衡量混凝土的強度水平和品質(zhì)標準，但不代表實際構(gòu)件中的應力狀態(tài)。原因：實際的構(gòu)件一般情況下第三邊的尺寸要遠遠大于其余兩個邊的尺寸；但立方體抗壓強度測得的標準試件是三個方向尺寸相等的立方體，與實際的構(gòu)件應力狀態(tài)有所差別。2. 軸心抗壓強度：混凝土宜于抗壓，因此在結(jié)構(gòu)中主要利用混凝土的抗壓性能，所以是混凝土的主要性能參數(shù)（1）測定方法：用棱柱

23、體試件測得的抗壓強度稱為棱柱體抗壓強度標準值或軸心抗壓強度標準值。通常棱柱體的高寬hb取23，常用試件尺寸為150mm×150mm×300mm。（2）與立方體抗壓強度標準值的對比：采用的試驗試件更接近構(gòu)件的實際尺寸，比立方體抗壓強度標準值更能反應實際構(gòu)件的應力狀態(tài)。因此規(guī)范中均采用來表示材料的性能。（3）軸心抗壓強度設計值： fc= fck/（可得到每種強度等級混凝土的抗壓強度值、，匯總得到教材上附表2-1和2-2）3. 軸心抗拉強度:混凝土在有的情況下處于受拉的情況，所以也必須掌握混凝土的抗壓性能（1）必要性：混凝土構(gòu)件的開裂、變形、沖切等均取決于混凝土的抗拉性能。（2）

24、測定方法：直接測試法:用100mm×100mm×500mm的柱體試件，兩端埋設長為150mm的變形鋼筋，試驗機夾住兩端伸出的鋼筋使試件受拉，破壞時平均應力即為混凝土的軸心抗拉強度標準值。存在的問題：材料不均勻，施工偏差影響較大。間接測試法（劈拉試驗）：用立方體或圓柱體試件的劈拉試驗來間接測定混凝土的抗拉強度。對立方體或圓柱體施加線荷載。其劈拉強度為:ft=2p/dl（可得到每種強度等級混凝土的抗壓強度值、，匯總得到教材上附表2-1和2-2）4. 復合應力狀態(tài)下：在實際建筑中，大多數(shù)構(gòu)件處于復合應力狀態(tài)下，通常承受M、N、V共同作用，因此研究復合應力狀態(tài)下，混凝土的強度非常必

25、要?；炷翉秃蠎顟B(tài)下的強度以單向應力狀態(tài)下的強度為基礎(chǔ)。（1）雙向應力狀態(tài)下：觀看雙向應力狀態(tài)下混凝土強度的破壞包絡圖，注意解釋各象限以及各字母的含義。雙向受拉：位于第一象限。從圖上可以看出，接近于單向受拉的抗拉強度；雙向受壓：位于第三象限?；炷潦艿絺?cè)向約束的影響，強度均高于單向受壓時的強度。一拉一壓：位于第二、第四象限。拉應力的存在加速了混凝土內(nèi)側(cè)裂縫的開展，抗壓和抗拉強度均有所降低。（2）剪壓復合應力狀態(tài)下：從圖上看出x軸左側(cè)：隨著拉應力增大，混凝土的抗剪強度逐漸降低；x軸右側(cè)：隨著壓應力的增大，混凝土的抗剪強度逐漸增大；當壓應力超過后，抗剪強度隨壓應力增大而減小。(3)三向應力狀態(tài)

26、下:隨著側(cè)向約束的逐漸增大，混凝土的強度逐漸增大。三、 混凝土的變形混凝土的變形由混凝土的受力變形和混凝土的體積變形兩部分組成。1. 混凝土的受力變形（1）單調(diào)短期加載下混凝土的變形性能：應力-應變曲線：OA段：彈性變形階段，水泥凝膠體粘流動和初始裂縫變形影響較小，接近直線，此時接近于彈性材料。A：比例極限點， AB段：裂縫穩(wěn)定發(fā)展階段，B：臨界點。 BC段：裂縫開始相互貫通，進入裂縫不穩(wěn)定發(fā)展時期，由第二圖可以看出體積應變由壓縮變?yōu)榕蛎?。橫向應變繼續(xù)增大。C：峰值點，：峰值應變，一般取為0.002 CD段：形成破壞面，進入下降段。出現(xiàn)縱向裂縫，橫向變形急劇增大，承載力明顯下降。 DE段：超過

27、D點后，只靠骨料之間咬合力及摩擦力及殘余承壓面來承受荷載，應力-應變曲線指向水平軸。超過E點之后，裂縫很寬，已無意義。對于高強度混凝土：由圖中曲線可以看出，應力-應變曲線彈性段越長；峰值應變有所增大，脆性越顯著，下降段越陡。由此可以看出，混凝土隨著強度的增大，材料會越來越脆。即并不是混凝土強度越高越好。應力-應變模型：試驗測得的應力-應變曲線相對比較復雜，并且用于實際工程沒有必要。因此各國均采用對其簡化的模型。美國Hognestad模型：二次拋物線+斜直線（下降段）模型德國Rusch模型：二次拋物線+直線模型中國規(guī)范：曲線+直線，如圖所示，注意圖中各字母的含義：峰值應變，對應應力-應變曲線中的

28、C點；:混凝土的極限壓應變，對應應力-應變曲線中的E點。同時考慮了混凝土的強度等級的影響，而引入（前面分析混凝土的強度等級越高，應力-應變曲線越陡峭）。變形模量：應力與應變之間的橋梁，材料力學中的物理關(guān)系：。由圖中可得：請同學們思考，幾種彈性模量分別由什么得到，并且用于什么地方。同時混凝土采用的模量應即簡便，又能反應材料的實際性能。初始彈性模量：過原點切線的斜率，用于彈性階段，(用于材料力學的研究，或者當荷載較小時，用于混凝土構(gòu)件的研究)割線模量:任意一點的變形模量，為該點與原點連線的斜率，又稱為變形模量或彈塑性模量。（對應每個應力均對應不同的變形模量，使用起來不方便）切線模量：任意一點的切線

29、模量，為過該點切線所對應的斜率。（能真實反應材料任意一種情況下對應的模量，僅于理論研究，用于工程中，既不方便，也完全沒有必要。）規(guī)范中采用的混凝土變形模量：（2）長期荷載作用下混凝土的變形性能：由生活當中的實例引入：比如建筑中的梁，從開始使用到50年后，梁上承受的荷載相同，但隨著時間的增長，荷載沒有變，但梁的變形越來越大，為什么？（荷載不變，但建筑的反應卻越來載大）請同學們舉其余相似的例子。原因就是：徐變徐變的定義：結(jié)構(gòu)或材料承受的荷載或應力不變，而應變或變形隨時間而增長的現(xiàn)象。徐變的特點：由混凝土徐變的圖上可以看出，混凝土的徐變隨著時間增加，開始增長較快，以后逐漸減慢，最后趨于穩(wěn)定。徐變的原

30、因：水泥凝膠體的黏性流動，使骨料應力增大；混凝土中內(nèi)部裂縫的發(fā)展。影響徐變的因素：內(nèi)在因素：混凝土的組成和配比，骨料的剛度越大，體積比越大，徐變就越小，水灰比越小，徐變也越小。環(huán)境因素：養(yǎng)護條件和使用條件，受荷載前養(yǎng)護的溫濕度越高，徐變就越?。皇芎珊笏幍沫h(huán)境溫度越高，相對濕度越小，徐變就越大。應力因素：應力越大，徐變就越大。徐變對結(jié)構(gòu)設計的影響：使鋼筋混凝土構(gòu)件截面產(chǎn)生內(nèi)力重分布；使受彎構(gòu)件和偏壓構(gòu)件的變形加大；使預應力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預應力損失。注意引導學生思考為什么會造成這些影響呢？（3）在重復荷載作用下的混凝土的變形性能：疲勞破壞（引導同學們思考：一是哪些地方會出現(xiàn)重復荷載作用的情況；二

31、是重復荷載下的構(gòu)件與靜荷載作用下的構(gòu)件反應有什么差別？）實例：廠房里面的吊車梁；道路；橋梁應力-應變曲線特征：與單調(diào)短期荷載作用下的差別，裂縫小，變形大。從重復荷載作用下的應力-應變曲線圖上可以看出，一開始加載，再卸載，會產(chǎn)生殘余變形，即塑性變形，反復加載卸載之后構(gòu)件會因裂縫過寬或變形過大而破壞。2. 混凝土的體積變形：（1）體積變形的特征：在空氣中凝結(jié)硬化，體積收縮；在水中凝結(jié)硬化，體積膨脹。（2）影響混凝土收縮的因素:水泥的品種；水泥用量；骨料的性質(zhì)；養(yǎng)護條件；砼制作方法；使用環(huán)境；構(gòu)件體積與表面積比值講課過程中需注意的問題：混凝土的應力-應變曲線比較難以理解，注意放慢速度，結(jié)合圖片、實驗

32、講解。下課前需提醒內(nèi)容：預習下次課，第二章的剩余內(nèi)容；注意對混凝土的強度以及應力應變曲線的理解。第 3 次課 2 學時上次課復習：混凝土的物理力學性能1. 混凝土的組成：（1）宏觀：多相復合材料非勻質(zhì)非完全彈性材料 （2）微觀：骨架、水泥結(jié)晶體彈性變形的基礎(chǔ) 水泥凝膠體塑性變形的基礎(chǔ)2. 混凝土的強度：（1）單向應力狀態(tài)：確定混凝土強度等級 混凝土抗壓強度 混凝土抗拉強度 （2）雙向應力狀態(tài)： （3）三向應力狀態(tài)：約束混凝土3. 混凝土的變形：（1）受力變形：單向短期荷載作用下：應力-應變曲線；應力-應變模型； 變形模量 長期荷載作用下：徐變 重復荷載作用下：疲勞破壞 （2）體積變形：混凝土凝

33、結(jié)硬化本次課題（或教材章節(jié)題目）：第二章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學性能 2.2；2.3教學要求：掌握鋼筋的物理力學性能；了解混凝土與鋼筋的粘結(jié)的意義和原理重 點：鋼筋的力學性能難 點：混凝土與鋼筋的粘結(jié)教學手段及教具：多媒體、板書講授內(nèi)容及時間分配： 1、導入：5分鐘； 2、講授：73分鐘； 3、本章小結(jié)：10分鐘； 4、布置作業(yè)和布置課下內(nèi)容：2分鐘。課后作業(yè)第二章課后思考題；預習第十章的內(nèi)容參考資料混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GB500102002）建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準（GB50068）混凝土結(jié)構(gòu)基本原理 顧祥林主編 同濟大學出版社§2.2 鋼筋的物理力學性能引入：上次課已經(jīng)學過了

34、混凝土的物理力學性能，這次課我們就主要來學習鋼筋混凝土構(gòu)件中另外一種材料的物理力學性能，以及二者是如何共同工作的。本次課內(nèi)容：（1）鋼筋的物理力學性能（2）鋼筋與混凝土共同工作的原理在學習過程中需要注意的問題：鋼筋的物理力學性能分析的思路與混凝土的物理力學性能分析思路完全一樣。一、鋼筋常見的種類和符號說明：（提問：生活中同學們都見到哪些鋼筋）1.鋼筋按化學成分的不同分為：碳素結(jié)構(gòu)鋼和普通低合金鋼。2.鋼筋按生產(chǎn)加工工藝的不同分為:（1）熱軋鋼筋：注意圖片（包括HPB235、HRB335、HRB400、RRB400）（2）熱處理鋼筋：圖片，多用于預應力混凝土結(jié)構(gòu)。它是將特定強度的鋼筋通過加熱、淬

35、火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使鋼筋強度大大提高，而延伸率降低不多得到的鋼筋。（3）鋼絲：圖片，多用于預應力混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋拉拔后，校直，經(jīng)中溫回火消除就力并穩(wěn)定化得到。有光面、刻痕和螺旋肋三種形式。（4）鋼鉸線：圖片，多用地預應力混凝土結(jié)構(gòu)中。高強鋼絲捻制在一起，經(jīng)過低溫回火處理，消除內(nèi)應力后制成，有3股和7股兩種形式。3.鋼筋按其外形的不同分為：（注意各字母的含義）(1)光面鋼筋：如HPB235（此處鋼筋強度較低，多作為樓板的受力鋼筋、分布鋼筋以便其它構(gòu)件的箍筋使用）(2)變形鋼筋：如HRB335、 HRB400、 RRB400（變形鋼筋，多作為鋼筋混凝土構(gòu)件受力鋼筋使用）R4.鋼筋按力學性能

36、的不同分為：(1)有物理屈服點的鋼筋(軟鋼) (2)無物理屈服點的鋼筋(硬鋼)二、強度與變形1強度：混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范規(guī)定：具有不小于95%保證率的強度標準值。根據(jù)鋼筋種類的不同，其強度標準值按上值確定。（1）熱軋鋼筋：屈服強度（2）預應力鋼筋：抗拉強度2應力-應變曲線：（1）熱軋鋼筋：有明顯流幅的鋼筋 A：比例極限點；B:屈服上限，不穩(wěn)定；B：屈服下限，穩(wěn)定。 AB：基本位于彈性階段，發(fā)生的是彈性變形。 BC：過B點之后，開始塑流，BC：屈服平臺，此時鋼筋應力基本不增加，應變急劇增長。 CD：強化階段，應力逐漸上升，D：鋼筋應力達到最大值，即為極限抗拉強度。 DE：破壞階段，過D點之后，開始

37、頸縮，E：拉斷，到達極限拉應變。分析：過B點以后，構(gòu)件出現(xiàn)過大的變形或者裂縫，不適宜繼續(xù)使用，因此采用下屈服點B作為強度標準值，表示為，相應的參數(shù)值請查看教材上面附表2-6。（2）預應力鋼筋：無明顯流幅的鋼筋條件屈服強度D點：或者殘余應變的0.2%(由極限抗拉強度得到) 附表2-7三.簡化模型：1.完全彈塑性模型：中國規(guī)范（適用于流幅較長的低強度鋼材），定值附表2-102.三段線性模型：適用于流幅較短的鋼材3.雙斜線模型：沒有明顯流幅的鋼材四、疲勞破壞1.特性：在重復荷載作用下，鋼筋的強度遠遠小于靜載作用下的強度2.試驗方法：單根鋼筋的軸拉疲勞；鋼筋埋入混凝土上重復受拉或受彎五、對鋼筋的要求1

38、.鋼筋的強度：2.塑性：3.可焊性：4.鋼筋與混凝土的粘結(jié)：§2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)引入：由前面分析,二者共同組成構(gòu)件，共同受力的前提是二者之間連接，既粘結(jié)和錨固的構(gòu)造措施。一、粘結(jié)：粘結(jié)是鋼筋和混凝土形成整體、共同工作的基礎(chǔ)。1.定義：鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的沿鋼筋縱向有剪應力。2.粘結(jié)強度：（1）定義：粘結(jié)失效時的最大（平均）粘結(jié)應力（2）測試方法：如圖所示，由平衡條件可以得到。粘結(jié)強度粘結(jié)強度的測定通常采用拔出試驗方法；粘結(jié)應力等于鋼筋的拉力與鋼筋表面積的比。3.分布情況：（1）開裂前：只有錨部附近的粘結(jié)應力（注意啟發(fā)學生思考原因）（2）開裂后：錨步粘結(jié)力+裂縫間的局部粘

39、合力使鋼筋與混凝土共同變形，共同受力（注意引導學生分析原因）二、粘結(jié)力的組成：1.化學膠結(jié)力：水泥漿體對鋼的表面氧化層的滲透及水化過程中水泥晶體的生長和硬化，化學膠結(jié)力比較小,當鋼筋發(fā)生滑移時，此力消失。2.摩阻力：混凝土在凝結(jié)硬化過程中，發(fā)生收縮，從而對鋼筋表面產(chǎn)生壓力。當在受力過程中，鋼筋相對混凝土發(fā)生相對移動，從而在鋼筋表面產(chǎn)生限制其滑動的靜摩擦力。3.機械咬合力：變形鋼筋的原理，（注意對照PPT上圖片進行講解）4.粘結(jié)力的組成：光面鋼筋的粘結(jié)力由化學膠結(jié)力和摩擦力組成；變形鋼筋的粘結(jié)力由以上三部分組成。三、粘結(jié)力的影響因素1混凝土強度：粘結(jié)力隨著混凝土強度的提高而逐漸增大，但實驗證明，

40、二者的增長并不成正比。2鋼筋外形：由粘結(jié)力的組成可以看出，變形鋼筋的粘結(jié)力增大了機械咬合力，相對光面鋼筋而言，粘結(jié)應力較大，但注意因此而產(chǎn)生的劈裂裂縫。3保護厚度及鋼筋間距：注意在黑板上繪制梁的斷面圖。（并根據(jù)圖形此導學生分析原因）鋼筋根數(shù)越多,凈間距越小,粘結(jié)強度越低。4橫向鋼筋:可限制構(gòu)件的橫向變形，從而限制裂縫的開展，從而提高混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力。5.橫向壓力：原理等同于上者6.澆注時鋼筋所處位置：四、鋼筋的錨固與搭接1指導思想：保證混凝土與鋼筋共同工作，共同變形，采用粘結(jié)力和構(gòu)造措施共同執(zhí)行的方式。在混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中規(guī)定：對構(gòu)件不進行粘結(jié)力計算，只通過構(gòu)造措施來進行保證。2保證

41、混凝土和鋼筋粘結(jié)力的構(gòu)造措施：此處采用引導的方式講解，不用記憶，僅需理解(1)保證鋼筋的最小錨固長度與搭接長度：最小搭接長度的定義：最小搭接長度的計算公式：P102，公式（4-25）常見鋼筋的搭接方式：綁扎連接；焊接連接；機械連接搭接的構(gòu)造要求：搭接百分率限制；搭接長度限制；具體參看混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范最小錨固長度：意義；計算公式：(2)滿足鋼筋最小間距和砼最小保護層厚度的要求:原因同前面。(3)在鋼筋搭接接頭范圍內(nèi)應加密箍筋:提高混凝土與鋼筋的粘結(jié)力，使連接處，二者能夠共同受力，共同變形。同時應注意搭接位置，由于接頭處，構(gòu)件整體性相對于其余位置較差，因此應盡可能選擇受力較小區(qū)域進行鋼筋的搭接。

42、(4)鋼筋端部設置彎鉤:本章內(nèi)容小結(jié)：一、混凝土的物理力學性能1.混凝土的組成：（1）宏觀：多相復合材料非勻質(zhì)非完全彈性材料 （2）微觀：骨架、水泥結(jié)晶體彈性變形的基礎(chǔ) 水泥凝膠體塑性變形的基礎(chǔ)2.混凝土的強度：（1）單向應力狀態(tài)（本章重點）：確定混凝土強度等級 混凝土抗壓強度附表2-1、2-2 混凝土抗拉強度附表2-1、2-2 （2）雙向應力狀態(tài)： （3）三向應力狀態(tài)：約束混凝土3.混凝土的變形：（1）受力變形：單向短期荷載作用下：應力-應變曲線；應力-應變模型；變形模量附表2-3 長期荷載作用下：徐變 重復荷載作用下：疲勞破壞二、鋼筋的物理力學性能1.鋼筋的種類及符號說明：著重掌握熱軋鋼筋

43、2.鋼筋的強度與變形：（1）熱軋鋼筋：有明顯流幅屈服平臺屈服強度附表2-6 （2）預應力鋼筋：無明顯流幅無屈服平臺極限抗拉強度附表2-6 （3）鋼筋的彈性模量：3.鋼筋的疲勞破壞：特性4.對鋼筋的要求三、粘結(jié)1意義；2組成；3影響因素；4構(gòu)造要求下課前需提醒內(nèi)容：由于教材的問題，將課程調(diào)整1.課下預習混凝土中冊第十章的內(nèi)容，比較難以理解，所以一定要課下提前預習。2.下次課記得帶中冊書。第 4 次課 2 學時上次課復習：一、鋼筋的物理力學性能1.鋼筋的種類及符號說明：著重掌握熱軋鋼筋2.鋼筋的強度與變形：重點（1）熱軋鋼筋：有明顯流幅屈服平臺屈服強度附表2-6（2）預應力鋼筋：無明顯流幅無屈服平

44、臺極限抗拉強度附表2-6（3）鋼筋的彈性模量：3.鋼筋的疲勞破壞：特性4.對鋼筋的要求二、粘結(jié)1意義；2組成；3影響因素；4構(gòu)造要求本次課題（或教材章節(jié)題目）：第十章 混凝土結(jié)構(gòu)設計的一般原則和方法 10.1；10.2教學要求：1 掌握結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)；2 掌握按近似概率的極限狀態(tài)設計法 重 點：近似概率極限狀態(tài)設計方法難 點：近似概率極限狀態(tài)設計方法教學手段及教具：講授講授內(nèi)容及時間分配： 1、導入：5分鐘； 2、講授：80分鐘； 3、小結(jié)：3分鐘； 4、布置作業(yè)和課下內(nèi)容安排：2分鐘。課后作業(yè)課后思考題參考資料混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GB500102002）建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準（GB500

45、68）混凝土結(jié)構(gòu)基本原理 顧祥林主編 同濟大學出版社第十章 按近似概率的極限狀態(tài)設計方法引入：前面講到，總的設計方法經(jīng)歷了三個階段，容許應力法破除階段設計方法近似概率極限狀態(tài)設計方法。近似概率極限狀態(tài)設計方法，是總的設計原則，因此在講述具體的構(gòu)件設計之前，必須先學習本知識的內(nèi)容。1. 學習本章主要從三個問題入手（1）什么是極限狀態(tài)？（2）什么是近似概率的極限狀態(tài)設計方法？（3）實用設計表達式？2. 本章的重點：實用表達式3. 感性分析：結(jié)構(gòu)工作，其實就是抗力R與荷載產(chǎn)生的效應S共同作用有結(jié)果，因此可得以下結(jié)論：（1）若R>S：外部荷載產(chǎn)生的影響S，當小于結(jié)構(gòu)可以承擔的范圍R，則可以看出，

46、結(jié)構(gòu)安全（2）若R<S：外部荷載產(chǎn)生的影響S，當大于結(jié)構(gòu)可以承擔的范圍R，則可以看出，結(jié)構(gòu)不安全（3）若RS：外部荷載產(chǎn)生的影響S，等于結(jié)構(gòu)正好可以承擔的范圍R，則結(jié)構(gòu)處于極限情況。則可以作如下推導：取Z=R-S，（1）Z>0: R>S則，結(jié)構(gòu)安全；（2）Z<0：R<S，結(jié)構(gòu)不安全；（3）Z=0：R=S，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)則Z可表示出來結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)，稱為功能函數(shù)?？梢奪的大小跟R和S相關(guān)。一、極限狀態(tài)1. 結(jié)構(gòu)上的作用及其效應（1）定義：凡能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的原因稱為“作用”（2）分類：直接作用：又稱為荷載。荷載根據(jù)作用時間的長短和性質(zhì)：永久荷載：是指荷載的大

47、小隨著時間推移不發(fā)生變化或者變化較小可以忽略的荷載，包括結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的自重以及恒荷載；可變荷載：是指荷載的大小隨著時間的推移而發(fā)生變化，并且其變化不可以忽略的荷載。主要是指建筑上面所作用的活荷載；偶然荷載：指一般情況不會發(fā)生，一旦發(fā)生便會產(chǎn)生嚴重性的后果，比如爆炸力等。荷載根據(jù)結(jié)構(gòu)的反應特點：靜荷載：荷載作用的位置不發(fā)生改變的情況，如結(jié)構(gòu)自重、住宅或辦公樓的樓面活荷載等。動荷載：荷載作用的位置隨著時間而改變的情況，如吊車荷載、風荷載、地震等。永久荷載的標準值和永久荷載分項系數(shù)均可以通過建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范查到。間接作用：混凝土的收縮、溫度變化、基礎(chǔ)的差異沉降、地震等引起結(jié)構(gòu)外中變形或約束的原因。（3

48、）荷載代表值：永久荷載的代表值：荷載標準值；荷載設計值永久荷載標準值：按結(jié)構(gòu)設計規(guī)定的尺寸和材料容重（可由混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范查得）平均值確定；永久荷載設計值：設計值恒荷載分項系數(shù)×永久荷載標準值?？勺兒奢d代表值：標準值；設計值；組合值；準永久值；頻遇值?？勺兒奢d標準值：荷載標準值可由設計基準值最大荷載概率分布的某一分位值確定。可變荷載設計值：設計值可變荷載分項系數(shù)×可變荷載標準值。可變荷載準永久值：準永久值準永久系數(shù)×可變荷載標準值；可變荷載頻遇值：頻遇值=頻遇值系數(shù)×可變荷載標準值可變荷載組合值：組合值=組合值系數(shù)×可變荷載標準值?？勺兒奢d的

49、標準值和荷載分項系數(shù)（可變荷載分項系數(shù)、組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)、準永久值系數(shù)均可以查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中查到）（4）實例：河北科技大學新校區(qū)公共教學樓，請試利用規(guī)范確定樓面恒荷載標準值、樓面恒荷載設計值、樓面活荷載的組合值、樓面活荷載設計值、樓面活荷載的組合值、樓面活荷載的準永久值、樓面活荷載的頻遇值。樓面的構(gòu)造層次如下圖所示：（補充圖形）2. 結(jié)構(gòu)的抗力R：結(jié)構(gòu)抗力是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應的能力。如構(gòu)件的承載力、剛度等，用只R表示。（1）影響因素：材料性能的不定性；構(gòu)件幾何參數(shù)的不定性。（2）材料強度設計值：材料強度標準值：混凝土強度標準值的保證率為95，鋼筋強度保證率為9775材料強度設計

50、值：混凝土強度設計值=混凝土強度標準值÷混凝土材料分項系數(shù) 鋼筋抗拉強度設計值=鋼筋強度標準值÷鋼筋筋材料分項系數(shù)材料的強度標準值和相應的材料分項系數(shù)均可以查混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范得到。3. 極限狀態(tài)：（1）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件需滿足的功能要求：安全性：建筑結(jié)構(gòu)應能承受正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種荷載和變形，在偶然事件（如地震、爆炸等）發(fā)生時和發(fā)生后保持必須的整體穩(wěn)定，不致發(fā)生倒塌。適用性：結(jié)構(gòu)在正常使用過程中應具有良好的工作性。耐久性：結(jié)構(gòu)在正常維護條件下，應有足夠的耐久性，完好使用到規(guī)定的年限，即設計使用年限。（2）極限狀態(tài)：定義：整個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計指定的某一功能要求，這個特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。分類：可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。