建筑力学与建筑结构_(新下篇).ppt
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1、建建 筑筑 力力 学学 与与 建建 筑筑 结结 构构第三章第三章钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构3-1 3-1 钢筋混凝土结构的材料性能钢筋混凝土结构的材料性能一、钢筋的品种和级别一、钢筋的品种和级别 混凝土结构中的钢材按化学成分,可分为碳素钢及普通低合金钢两大类。预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度,节约钢材。但经冷加工后,钢筋的延伸率降低。400840RRB400、KL400(K20MnSi)400650HRB400(20MnSiV,20MnSiNb,20MnTi)335650HRB335(20MnSi)235820HPB235、R235(Q235
2、)fyk、fsk/(N/mm2)d/(mm)符号符号种种 类类热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋二、钢筋的强度与变形二、钢筋的强度与变形1、有明显屈服点的钢筋 对于有屈服台阶的热轧钢筋来说,有两个屈服点,即屈服上限和屈服下限。一般取屈服下限作为屈服强度。sess2、没有明显屈服点的钢筋sebs0.2s 强度设计指标条件屈服点:残余应变为0.2%所对应的应力。规范取0.2=0.85 fu3、钢筋的塑性变形能力 通常用伸长率和冷弯性能两个指标衡量钢筋的塑性。伸长率:冷弯是将直径为d的钢筋绕直径为D的弯芯弯曲到规定的角度后无裂纹断裂及起层现象,则表示合格。三、混凝土的组成结构三、混凝土的组成结构1、立
3、方体抗压强度标准值fcu,k:混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。边长150mm立方体标准试件,在标准条件下(203,90%湿度)养护28天,用标准试验方法(加载速度0.150.3N/mm2/sec,两端不涂润滑剂)测得的具有95%保证率的立方体抗压强度。混凝土强度等级混凝土强度等级:规范是根据混凝土立方体抗压强度标准值来划分的:从C15C80共划分为14个强度等级。(C30表示 fcu,k=30N/mm2),级差为5N/mm2。C50以上为高强混凝土。2、轴心抗压强度fc c:棱柱体试件的抗压强度比立方体试件的强度低,棱柱体试件的高度与截面边长之比越大,则强度越低。我国采用混凝土棱柱
4、体标准试件:b=150mm;h=300mm3、轴心抗拉强度ft t:混凝土试件在轴向拉伸情况下的极限强度称为轴心抗拉强度。混凝土轴心抗拉强度比抗压强度低得多,一般只有抗压强度的1/181/8。4、混凝土的收缩和徐变 收缩:混凝土在凝结硬化的过程中体积减小的现象。徐变:混凝土在长期不变荷载作用下,应变随着时间的增加而增长的现象。防止徐变措施:适当的水灰比;增加混凝土骨料的含量,徐变将变小;养护条件好,水泥水化作用充分,徐变就小;混凝土加荷前,混凝土强度愈高,徐变就愈小;控制截面应力。无粘结梁无粘结梁无粘结梁无粘结梁受荷前受荷前受荷前受荷前s ss=0无粘结梁无粘结梁无粘结梁无粘结梁受荷后受荷后受
5、荷后受荷后相对滑移受受力力性性能能同同素素混混凝凝土土梁梁四、钢筋与混凝土的共同工作四、钢筋与混凝土的共同工作有粘结梁有粘结梁有粘结梁有粘结梁受荷前受荷前受荷前受荷前有粘结梁有粘结梁有粘结梁有粘结梁受荷后受荷后受荷后受荷后 dx 粘结锚固作用 由胶结力、摩阻力、咬合力和机械锚固力组成。影响粘结强度的因素 混凝土强度、浇注位置、保护层厚度及钢筋净间距等。3-2 3-2 钢筋混凝土基本构件的基本计算钢筋混凝土基本构件的基本计算一、钢筋混凝土受弯构件承载力计算一、钢筋混凝土受弯构件承载力计算适筋梁加载全过程:第阶段(弹性工作阶段)第阶段(带裂缝工作阶段)第阶段(破坏阶段)受弯构件正截面的破坏形式:适
6、筋梁 超筋梁 少筋梁适筋破坏适筋破坏适筋破坏适筋破坏超筋破坏超筋破坏超筋破坏超筋破坏少筋破坏少筋破坏少筋破坏少筋破坏1、受弯构件正截面承载力计算 以等效矩形应力分布图来代替曲线应力分布图,等效原则:等效前后合力C 的大小、作用点位置保持不变。CTsZMM=C z fcxn ycCTsZMM=C z a a1 1fc ycx=b b1 1 xn基本计算公式C=a a1 1 fcbxTs=fyAsM a a1 1 fcx=b b1 1 xn基本计算公式适用条件1)或或意义:意义:为了防止发生超筋的脆性破坏。为了防止发生超筋的脆性破坏。意义:意义:为了防止发生少筋的脆性破坏。为了防止发生少筋的脆性破
7、坏。2)2、斜截面的破坏形式斜压破坏剪压破坏斜拉破坏 钢筋混凝土受压构件按其轴向力作用线与构件截面形心轴线之间相互位置的不同,可分为轴心受压构件和偏心受压构件。(a)轴心受压轴心受压 (b)单向偏心受压单向偏心受压 (c)双向偏心受压双向偏心受压二、钢筋混凝土受压构件承载力二、钢筋混凝土受压构件承载力1、偏心受压构件的类型与判别 钢筋混凝土偏心受压构件的破坏形态可分为大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两类。b 为大偏心受压 b 为小偏心受压大大大大偏偏偏偏心心心心受受受受压压压压小小小小偏偏偏偏心心心心受受受受压压压压 承受轴向拉力,且轴向拉力起控制作用的构件;或受轴心拉力和弯矩共同作用的构件。三
8、、钢筋混凝土受拉构件承载力三、钢筋混凝土受拉构件承载力1、大偏心受拉构件 轴向拉力N 不作用在As与As之间。截面虽开裂,但截面不会裂通,还有受压区。2、小偏心受拉构件 轴向拉力N 作用在As与As之间。临破坏前,一般情况是截面全裂通,拉力完全由钢筋承担。3-3 3-3 钢筋混凝土基本构件的构造要求钢筋混凝土基本构件的构造要求一、梁的构造一、梁的构造1、梁的截面尺寸:一般根据刚度条件由设计经验决定,根据跨度的1/101/15确定梁的高度。高层建筑混凝土结构技术规程规定框架结构主梁的高跨比为1/101/18。矩形截面梁高宽比取23.5,T形截面梁取2.54.0。2、梁的配筋:由纵向钢筋、弯起钢筋
9、、纵向构造钢筋(腰筋)、架立钢筋和箍筋组成。纵向钢筋:纵向钢筋的强度等级一般宜采用HRB400或RRB400级和HRB335级钢筋,根数一般不少于3根。箍筋:梁中箍筋加密区的间距一般是100mm,且应做成封闭式。二、板的构造二、板的构造1、板的厚度:混凝土结构设计规范规定了现浇钢筋混凝土板的最小厚度为60mm。2、板的配筋:板中一般配置有两种钢筋受力钢筋和分布钢筋。板内分布钢筋不仅可使主筋定位,分担局部荷载,还可承受收缩和温度应力。hh0c15mm d分布钢筋三、柱的构造三、柱的构造1、轴心受压构件的纵向受力钢筋要求:沿截面的四周均匀放置,根数不得少于4根。直径不宜小于12mm,通常为1632
10、mm宜采用较粗的钢筋。全部纵筋配筋率5%。2、偏心受压构件的纵向受力钢筋 放置在偏心方向截面的两边。当截面高度h600mm时,在侧面应设置直径为1016mm的纵向构造钢筋,并相应地设置附加箍筋或拉筋。四、混凝土保护层四、混凝土保护层1、混凝土保护层的作用:保护纵向钢筋不被锈蚀(防锈)。在火灾等情况下,使钢筋的温度上升缓慢(防火)。使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结(粘结力)。五、钢筋的锚固五、钢筋的锚固1、基本锚固长度应按下列公式计算:当锚固钢筋保护层厚度不大于5d时,锚固长度范围内应配置横向构造筋,其直径不应小于d/4。当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或机械锚固措施时,包括弯钩或锚固端头在内的锚固
11、长度(投影长度)可取为基本锚固长度lab的60%。混凝土结构中的纵向受压钢筋,当计算中充分利用其抗压强度时,锚固长度不应小于相应受拉锚固长度的70%。3-4 3-4 预应力混凝土结构预应力混凝土结构一、预应力混凝土的概念一、预应力混凝土的概念 预应力混凝土是为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早的出现,充分利用高强度钢筋及高强度混凝土。混凝土结构设计规范规定,预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C30。二、施加预应力的方法二、施加预应力的方法1、先张法:先张法是指先在台座上或钢模内张拉钢筋,然后浇筑混凝土的一种施工方法。当混凝土达到设计强度的75%及以上时切断钢筋。先张法预应力的传递依靠钢筋和混
12、凝土之间的粘结强度完成。2、后张法:后张法是指先浇筑混凝土构件,然后直接在构件上张拉预应力筋的一种施工方法。3、预应力损失:l1l1锚具变形和钢筋回缩所引起的预应力损失。l2l2预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应 力损失。l3l3加热养护时预应力钢筋与台座之间温差引起 的预应力损失。l4l4预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失。l5l5混凝土收缩、徐变引起的预应力损失。l6l6混凝土的局部挤压引起的预应力损失。3-5 3-5 钢筋混凝土楼盖、楼梯和雨篷钢筋混凝土楼盖、楼梯和雨篷一、钢筋混凝土楼盖的分类一、钢筋混凝土楼盖的分类 钢筋混凝土楼盖按施工方法可分为现浇式、装配式和装配整体式三种形式。
13、整体现浇式楼盖结构按楼板受力和支承条件的不同,又分为肋梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖。二、现浇单向板肋梁楼盖二、现浇单向板肋梁楼盖 肋梁楼盖由板、次梁和主梁组成。单向板:四边支承板,当板的长边L2与短边L1之比L2/L12时。双向板:四边支承板,当板的长边L2与短边L1之比L2/L1 2时。1、结构平面布置:主梁的跨度一般为5m8m,次梁为4m6m。为增强房屋横向刚度,主梁一般沿房屋的横向布置,并与柱构成平面内框架或平面框架,这样可使整个结构具有较大的侧向刚度,这就是通常所说的“短主梁、长次梁”。2、计算简图:计算时对于板和次梁不论其支座是墙还是梁,均将其支座视为铰支座。由此引起的误差可
14、在计算时所取的荷载、跨度和弯矩值加以调整。折算荷载:折算荷载:采用调整荷载(即加大恒载、减少活载)的方法加以考虑铰支座引起的误差反映在支座处的转角比铰接支座的转角小,其实际效果是减少了跨中的最大正弯矩和支座的最大负弯矩(绝对值),即减弱了活载的不利影响。计算跨度与跨数:计算跨度与跨数:对于多跨连续板、梁(跨度相等或相差不超过10%),若跨数超过五跨时,可按五跨来计算。3、截面设计与构造要求:单向板短向布置受力筋,在长向布置分布筋。受力钢筋的间距:一般不小于70mm。当h150mm时,不应大于200mm,当h 150mm时,不应大于250 mm,且不应大于1.5h。连续板的钢筋布置可采用弯起式(
15、一端弯起式和两端弯起式)、分离式。单向板中单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力筋截面面积的15%,间距不宜大于250 mm,直径不宜小于6mm。在主梁与次梁交接处设置附加箍筋或附加吊筋。三、双向板肋梁楼盖三、双向板肋梁楼盖 板的配筋形式类似于单向板,有弯起式与分离式。四、装配式混凝土楼盖四、装配式混凝土楼盖 预制铺板以空心板应用最为广泛。装配式混凝土楼盖板与板的连接:一般采用强度不低于C20的细石混凝土或砂浆灌缝。当楼面有振动荷载或房屋有抗震设防要求时,板缝内应设置拉接钢筋。此时,板间缝应适当加宽。板与墙和板与梁的连接:板与其支承墙和梁的连接,一般采用在支座上坐浆(厚度为1020
16、mm)。板在砖墙上支承宽应不小于100mm在钢筋混凝土梁上支承宽应不小于60 80mm。五、楼梯的结构形式及构造五、楼梯的结构形式及构造幻灯片幻灯片 501、板式楼梯:由梯段板、休息平台和平台梁组成2、梁式楼梯:由踏步板、斜梁和平台板、平台梁组成。六、雨篷六、雨篷1、雨篷计算:雨篷板的正截面承载力计算。雨篷梁在弯矩、剪力、扭矩共同作用下的承载力计算。雨篷抗倾覆验算。第四章第四章 砌砌 体体 结结 构构4-1 4-1 砌体结构材料砌体结构材料1、砖:普通砖的尺寸为240115 53mm,其强度等级为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10。2、砌块:强度等级为MU20、MU15、MU10
17、、MU7.5 MU5。3、石材:强度等级为MU100、MU80、MU60、MU50 MU40、MU30、MU20。一、块材一、块材粘土多孔砖粘土多孔砖粘土实心砖粘土实心砖粘土空心砖粘土空心砖陶粒混凝土空心砖陶粒混凝土空心砖加加气气混混凝凝土土砌砌块块二、砂浆二、砂浆1、分类:纯水泥砂浆、混合砂浆、非水泥砂浆2、强度等级:M15、M10、M7.5、M5和 M2.5;砌块专用砂浆强度等级用符号Mb表示。4-2 4-2 砌体的种类及力学性能砌体的种类及力学性能1、砌体的受压性能:砌体的抗压强度一般都低于单块块材的抗压强度。2、影响砌体抗压强度的因素:块体与砂浆的强度等级;块体的尺寸与形状;砂浆的流动
18、性、保水性及弹性模量的影响;砌筑质量与灰缝的厚度。一、砌体的力学性能一、砌体的力学性能3、砌体的受拉:破坏形态:砌体沿齿状灰缝截面轴心受拉破坏、砌体沿块体(及灰缝)截面的轴心受拉破坏、砌体沿水平通缝截面轴心受拉破坏。砌体抗拉强度主要取决于块材与砂浆连接面的黏结强度。即砌体的轴心抗拉强度可由砂浆的强度等级来确定。4-3 4-3 砌体结构墙、柱砌体结构墙、柱1、纵墙承重体系 荷载传递路线:楼(屋)面荷载纵墙基础地基。一、混合结构房屋的结构布置方案一、混合结构房屋的结构布置方案2、横墙承重体系 荷载传递路线:楼(屋)面荷载横墙基础地基。3、纵横墙承重体系4、内框架承重体系 荷载传递路线:板梁外纵墙外
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