鋼筋混凝土結構認知 鋼筋混凝土結構體系

鋼筋混凝土結構概況

（一）建筑結構在土木工程中，一般把建筑物中承受荷載起骨架作用的部分稱為建筑結構。

1.按所用材料分混凝土結構、鋼結構、木結構、砌體結構和組合結構。

一、鋼筋混凝土結構概況1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法

素混凝土結構混凝土結構鋼筋混凝土結構預應力混凝土結構

砌體結構由塊體（磚、石材、砌塊）和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構件的結構稱為砌體結構。

鋼結構以鋼材為主制作的結構。木結構指全部或大部分用木材制作的結構。

2.按受力和構造特點分框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、筒體結構、排架結構、混合結構等?？蚣芙Y構模型框架剪力墻結構模型砌體結構模型剪力墻結構模型

（二）基本構件結構是由基本構件組成的，房屋建筑中的板、梁、柱、墻體、基礎為建筑物的基本結構構件。這些基本構件按其受力特點不同可分為受彎構件、受壓構件、受拉構件、受扭構件。一、鋼筋混凝土結構概況1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法

（三）鋼筋混凝土結構的形成主要機理如下：（1）混凝土硬化后與鋼筋之間具有良好的粘結力，使兩者之間能傳遞力和變形；（2）鋼筋和混凝土具有相近的溫度線膨脹系數(shù)，這使兩者間的粘結力不致因溫度變化而破壞；（3）混凝土包裹鋼筋使鋼筋免受銹蝕，保證了構件的耐久性。一、鋼筋混凝土結構概況1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法（四）鋼筋混凝土結構的特點主要優(yōu)點：（1）強度高；（2）耐久性好；（3）耐火性好；（4）可模性好；（5）整體性好；（6）易于就地取材。主要缺點：（1）自重大；（2）抗裂性差；（3）現(xiàn)澆結構需大量模板和支撐，施工復雜，工期長，并受施工環(huán)境和氣候條件限制；（4）補強維修或拆除困難。一、鋼筋混凝土結構概況1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法（五）鋼筋混凝土結構發(fā)展概況（1）在計算理論方面（2）在材料方面（3）在結構方面（4）在工程應用方面一、鋼筋混凝土結構概況1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法

（一）設計的基準期與設計使用年限

1.設計的基準期結構的設計基準期是指為確定可變作用及與時間有關的材料性能等取值而選用的時間參數(shù)，它不等同于建筑結構的設計使用年限，也不等同于建筑結構的壽命。我國所采用的設計基準期為50年。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法

2.設計使用年限設計使用年限是指設計規(guī)定的結構或結構構件不需進行大修即可達到其預定目的的使用年限，即建筑結構在正常設計、正常施工、正常使用和一般維護下所應達到的使用年限。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法類別設計使用年限（年）示例15臨時性結構225易于替換的結構構件350普通房屋和構筑物4100紀念性建筑和特別重要的建筑物

（二）結構的功能要求與可靠度

1.結構的功能要求結構的功能要求是具有可靠性?？煽啃允侵附Y構在規(guī)定的設計基準期內，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力。

□

“規(guī)定的時間”是指結構的設計基準期。

□“規(guī)定的條件”是指正常設計、正常施工、正常使用和正常維修的條件，不考慮人為過失。

□

“預定的功能”是指結構構件的安全性、適用性、耐久性等。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法安全性：結構能承受正常設計、正常施工、正常使用時可能出現(xiàn)的各種作用，在偶然荷載作用下或偶然事件發(fā)生時和發(fā)生后仍能保持必要的整體穩(wěn)定性，不發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞。適用性：結構在正常使用時具有良好的工作性能，如不發(fā)生超過規(guī)定限度的過大變形、裂縫和振動等。耐久性：是指結構或構件在正常使用和正常維護條件下，在規(guī)定的使用期限內維持其適用性的能力。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法功能要求適用性耐久性安全性可靠性2.結構的可靠度結構的可靠度是指在規(guī)定的時間內在規(guī)定的條件下完成預定功能的概率。結構的可靠度是結構可靠性的概率度量。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法（三）結構的極限狀態(tài)1.極限狀態(tài)的定義整個結構或構件超過某一特定狀態(tài)時（如到達極限承載力、失穩(wěn)、變形過大、裂縫過寬等）就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法2.極限狀態(tài)的分類（1）承載力極限狀態(tài)結構或構件達到最大承載能力或達到不宜繼續(xù)承載的變形或變位的狀態(tài)稱為承載力極限狀態(tài)。

(2)正常使用極限狀態(tài)結構或構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法a.整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡，如滑動和傾覆等b.結構構件或其連接處因超過材料強度而破壞（包括疲勞破壞），如軸心受壓構件鋼筋達到抗壓強度。c.結構轉變?yōu)闄C動體系而喪失承載力，如構件發(fā)生三鉸共線形成機動體系。d.結構或構件喪失穩(wěn)定，如細長桿柱達到臨界荷載后壓屈失穩(wěn)。e.結構構件產(chǎn)生過大的塑性變形而不能繼續(xù)承載。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法承載力極限狀態(tài)a.影響正常使用或有礙觀瞻的變形，如吊車梁變形過大使吊車不能正常行駛。b.影響正常使用或耐久性能的局部破壞，如水池壁開裂漏水。c.影響正常使用的振動，如機器振動而導致結構振幅超過規(guī)定限值。d.影響正常使用的其他特定狀態(tài)，如相對沉降量過大。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法正常使用極限狀態(tài)

(四)結構上的作用1.作用結構上的作用是指使結構產(chǎn)生內力和變形的所有原因，包括施加在結構上的集中荷載或分布荷載及引起結構外加變形或約束變形的所有原因。直接作用：施加在結構上的集中荷載或分布荷載稱為直接作用，如結構自重、風荷載等。間接作用：引起結構外加變形或約束變形的其他作用稱為間接作用。如基礎不均勻沉降、溫度變化、混凝土收縮等作用。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法（1）永久作用：在設計基準期內其值不隨時間變化或其變化與平均值相比可以忽略不計的作用。如結構的自重、預加應力等。（2）可變作用：在設計基準期內其值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可忽視的作用。如風荷載、溫度變化等。（3）偶然作用：設計基準期內不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)量值很大，且持續(xù)時間很短的作用。如地震、爆炸、汽車撞擊等。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法2.作用代表值（1）永久荷載代表值永久荷載只有一個代表值就是它的標準值。荷載標準值是指結構設計基準期內可能達到的最大值。由于作用是隨機變量，其量值的大小在客觀上具有某個統(tǒng)計分布。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法常見材料的重力密度素混凝土：22—24，kN/m3

石灰砂漿、混合砂漿：17kN/m3

鋼筋混凝土：24—25，kN/m3

普通磚砌體：18—19kN/m3

水泥砂漿：20kN/m3

二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法（2）可變荷載代表值可變荷載應根據(jù)設計要求分別取標準值、組合值、準永久值和頻遇值作為代表值。a.可變荷載標準值b.可變荷載組合值

Qc=Ψc×Qk

c.可變荷載準永久值

Qq=Ψq×Qkd.可變荷載頻遇值

Qf=Ψf×Qk二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法作用設計值由作用的標準值乘以相應的分項系數(shù)確定。（1）永久荷載分項系數(shù)rG當永久荷載作用效應對結構不利時：由可變荷載效應控制的組合，rG=1.2；由永久荷載效應控制的組合，rG=1.35；當永久荷載作用效應對結構有利時：一般取rG=1.0；當驗算結構傾覆和滑移時，取rG=0.9。（2）可變荷載分項系數(shù)rQ一般情況取rQ=1.4，對工業(yè)建筑樓面均布活荷載qk＞4KN/m2的情況，取rQ=1.3。

二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法（五）作用效應及結構抗力1.作用效應施加在結構上的各種作用將使結構產(chǎn)生內力和變形（如彎矩、剪力、軸力、扭矩、撓度、轉角、裂縫等），這種內力和變形稱為作用效應。由荷載引起的內力和變形，稱為荷載作用效應，用符號S表示。作用效應是不確定的隨機變量。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法2.結構抗力結構抗力：結構或構件承受內力和變形的能力稱為結構抗力。如構件的承載能力和剛度等，其大小取決于結構幾何參數(shù)和材料性能等，用符號R表示。結構抗力是不確定的隨機變量。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法（六）結構工作狀態(tài)結構或構件在使用期間的工作情況稱為結構的工作狀態(tài)。結構能夠滿足各項功能要求為可靠或有效，反之為不可靠或失效。Z＞0，即R＞S，結構能完成預定功能，結構處于可靠狀態(tài)；Z=0，即R=S，結構處于極限狀態(tài)；Z＜0，即R＜S，結構不能完成預定功能，結構處于失效狀態(tài)。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法結構的失效概率：結構功能函數(shù)小于零的概率。結構設計要求失效概率要不大于允許失效概率，即Pf≤[Pf]延性破壞的結構[Pf]=6.9×10-4，脆性破壞的結構[Pf]=1.1×10-4二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法（七）結構的安全等級我國《建筑結構設計統(tǒng)一標準》對建筑結構的安全等級劃分為三級。安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴重工業(yè)與民用建筑，二級嚴重一般的工業(yè)與民用建筑三級不嚴重次要的建筑物二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法（八）材料強度1.強度標準值材料強度標準值：考慮到同一批材料實際強度有時大有時小的這種離散性，在分析大量試驗結果的基礎上，通過數(shù)理統(tǒng)計，根據(jù)結構安全和經(jīng)濟條件，在材料強度總體實測值中，選取某一個具有95%保證率的強度值，作為材料強度標準值。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法2.強度設計值材料強度設計值：考慮實際材料強度低于材料強度標準值的可能性，結構承載力設計時應采用材料強度設計值。材料強度標準值除以相應材料分項系數(shù)即為材料強度設計值。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法（九）鋼筋混凝土結構實用設計方法結構構件應按承載力極限狀態(tài)設計，按正常使用極限狀態(tài)校核。1.按承載力極限狀態(tài)設計的計算方法（1）承載力極限狀態(tài)設計的計算內容a.結構構件應進行承載力計算，包括失穩(wěn)計算；b.直接承受重復荷載的構件應進行疲勞驗算；c.有抗震設防要求的結構應進行抗震承載力計算；d.對可能發(fā)生傾覆、滑移、漂浮的結構應進行傾覆、滑移、漂浮驗算；e.對可能遭受偶然作用且倒塌可引起嚴重后果的重要結構，宜進行防連續(xù)倒塌設計。二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法（2）承載力極限狀態(tài)設計的計算公式

r0S≤R①荷載效應設計值對于基本組合，荷載效應組合的設計值應從下列組合值中取最不利值確定：a.由可變荷載效應控制的組合

S=rGSGK+rQ1SQ1K+

Ψci∑rQiSQik

對常見住宅、辦公樓等民用建筑，當僅有一個可變荷載時

S=1.2SGK+1.4SQ1K

二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法

b.由永久荷載效應控制的組合

S=rGSGK+

Ψci

∑

rQiSQik

對常見住宅、辦公樓等民用建筑，當僅有一個可變荷載時

S=1.35SGK+1.4×0.7SQ1K

二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法對排架、框架結構，基本組合式可簡化為：a.由可變荷載效應控制的組合S=rGSGK+0.9∑

rQiSQ1K

當僅有一個可變荷載時S=1.2SGK+1.4SQ1K

b.由永久荷載效應控制的組合S=rGSGK+

Ψci∑rQiSQik

對常見住宅、辦公樓等民用建筑，當僅有一個可變荷載時S=1.35SGK+1.4×0.7SQ1K

二、極限狀態(tài)設計理論1.1鋼筋混凝土結構實用設計方法②結構抗力設計值結構抗力設計值的大小取決于截面幾何尺寸、截面材料種類與強度等級等多種因素，它的一般形式為：

R=R(fc,fy,αd