《建筑力学与结构》.ppt

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1、建筑力建筑力学与结构学与结构上海交通大学出版社学习目标学习目标:通过本章的学习使学生认识力学与结构的关系建立应用力学知识解释结构问题的意识培养学生理论联系实践的能力树立遵守建筑法规的观。学习要求学习要求:()掌握建筑力学的基本概念 ()掌握建筑结构的基本概念 ()理解建筑力学与结构的关第一章绪论u概念：概念：建筑物中承受和传递作用的部分称为建筑结构如厂房、桥梁、闸、坝、电视塔等。u分类：分类：第一节建筑结构的基本概念结构按特征分类杆系结构板壳结构实体结构 建筑力学与建筑结构的关系是:建筑力学是建筑结构设计的基础。第二节建筑力学与结构的关系建筑力学理论力学材料力学结构力学建筑结构钢筋混凝土结构砌

2、体结构钢 结 构地基基础结构物及其构件在力学上必须满足以下的要求:1、力系的简化和平衡 一般情况下物体总是受到若干个力的作用作用在物体上的一群力称为力系使物体相对于地球保持静止或匀速直线运动的力系称为平衡力系。2、强度问题 强度问题即研究材料、构件和结构抵抗破坏的能力。3、刚度问题 刚度问题即研究构件和结构抵抗变形的能力。4、稳定问题 稳定问题即研究结构和构件保持平衡状态稳定性的能力。5、几何组成规则 各个构件必须按照合理的组成方式组成几何不变体才能应用于实际的建筑工程。第三节建筑力学与结构的基本任务u刚体：在外力作用下几何尺寸和形状都不发生变化的物体称为刚体。u变形固体：在外力作用下会产生变

3、形的固体材料称为变形固体。u变形固体的基本假设：第四节基本假设和基本变形基本假设均匀连续假设各向同性假设小变形假设 杆件在不同形式的外力作用下将发生不同形式的变形。第四节基本假设和基本变形PPT模板下载： ()掌握约束的基本类型及约束反力的基本画法 ()能够正确地对物体进行受力分析确定物体受到哪些力的作用 以及每个力的作用位置和方向准确的画出受力图。第二章静力学的基本概念u力的概念：力是物体间的相互机械作用。u力的作用效应：力使物体的机械运动状态发生变化称为力的外效应运动效应。u力系：作用在物体上的一组力称为力系。第一节力与平衡的概念力系汇交力系力偶系平行力系一般力系u公理一:二力平衡公理 作

4、用于刚体上的两个力平衡的充分与必要条件是这两个力的大小相等、方向相反、作用线在一条直线上。u公理二:加减平衡力系公理 在作用于刚体上的已知力系上加上或减去任意一个平衡力系不会改变原力系对刚体的作用效应。u公理三:力的平行四边形法则 作用于物体同一点的两个力可以合成一个合力合力也作用于该点其大小和方向由以两个力为邻边的平行四边形的对角线表示。u公理四:作用力与反作用力公理 两个物体间相互作用的一对力总是大小相等、方向相反、作用线相同并分别而且同时作用于这两个物体上。第二节静力学公理第三节约束、约束反力和荷载凡是对一个物体的运动(或运动趋势)起限制作用的其他物体就称为这个物体的约束。约束既然限制物

5、体的运动也就给予该物体以作用力约束施加在被约束物体上的力称为约束反力。约束作用在物体上的力或力系统称为外力物体所受的外力包括主动力和约束反力两种其中主动力又称为荷载(即为直接作用)。约束反力荷载 解决力学问题时首先要确定物体受哪些力的作用以及每个力的作用位置和方向然后再用图形清楚地表达出物体的受力情况 前者称为受力分析后者称为画受力图。u画受力图步骤:()根据求解问题的需要把选定的物体(研究对象)从周围的物体中分 离出来单独画出这个物体的简图这一步骤称为取隔离体取隔离体 解除了研究对象的约束。()在隔离体上面画出全部主动力和代表每个约束作用的约束反力这 种图形称为受力图。第四节受力分析和受力分

6、析图学习目标：学习目标：通过本章的学习培养学生利用平面汇交力系、平面力偶系和平面一般力系简化和平衡的理论解决工程实际中的平衡问题的能力能够求解各类支座的约束反力。学习要求：学习要求：()掌握平面汇交力系的简化和平衡条件并能应用平衡条件求出 未知量的大小。()理解力的投影、力对点之矩和力偶的概念。()理解平面力偶系的简化和平衡条件应用平衡方程求解力偶系 的平衡问题。()掌握平面一般力系简化和平衡的理论能利用该理论解决工程 实际中的平衡问题。第三章平面力系u汇交力系：汇交力系：在工程实际中常将力系分类。通常按照各力的作用线的分布情况可把力系分为不同的类型，若各力的作用线在同一平面内称为平面力系，否

7、则称为空间力系。在这两类力系中若各力的作用线汇交于一点称为汇交力系。()如力的作用线和坐标轴垂直则力在该坐标轴上的投影值等于零。()如力的作用线和坐标轴平行则力在该坐标轴上的投影的绝对值等 于力的大小。u平面汇交力系的平衡：平面汇交力系的平衡：物体总是沿着合力的指向做机械运动要使物体保持平衡即静止或做匀速直线运动合力必须等于零即平面汇交力系平衡的必要和充分条件是合力 为零。因而合力在任意两个直角坐标上的投影也为零。第一节平面汇交力系的合成与平衡 作用在同一物体上的若干个力偶组成一个力偶系若力偶系中各力偶均作用在同一平面则称为平面力偶系。u平面力偶系的合成：平面力偶系的合成：既然力偶对物体只有转

8、动效应而且转动效应由力偶矩来度量那么平面内有若干个力偶同时作用时(平面力偶系)也只能产生转动效应且其转动效应的大小等于力偶转动效应的总和。u力偶系的平衡：力偶系的平衡：由于平面力偶系合成的结果是一个合力偶所以当合力偶矩等于零时即顺时针方向转动的力偶矩与逆时针方向转动的力偶矩相等作用效果相互抵消物体必处于平衡状。第二节平面力偶系的合成和平衡u基本概念：基本概念：若力系中各力作用线在同一平面内既不完全汇交也不完全平行称为平面一般力系。第三节平面一般力系向一点的简化u力系的简化：力系的简化：在不改变刚体作用效果的前提下用简单力系代替复杂力系的过程称为力系的简化。第三节平面一般力系向一点的简化 平面一

9、般力系简化后若主矢量 为零则刚体无移动效应若主矩 为零则刚体无转动效应。若二者均为零，则刚体既无移动效应也无转动效应，即刚体保持平衡。反之，若刚体平衡，主矢、主矩必同时为零。所以平面一般力系平衡的必要和充分条件是力系的主矢和主矩同时为零。第四节平面任意力系的平衡条件和平衡方程u学习目标：学习目标：通过本章的学习，使学生充分认识到构件截面的几何性质是确定各种构件承载力、刚度的重要因素。在掌握截面几何量计算的基础上，方能选定构件的合理的截面形状和尺寸。u学习要求：学习要求：()掌握构件横截面形心的计算方法。()掌握构件横截面面积矩的计算方法。()掌握构件横截面惯性矩的计算方法。第四章截面的几何性质

10、u截面的形心位置：截面的形心位置：由几何学习可知，任何图形都有一个几何中心，截面图形的几何中心简称为截面形心。当平面图形具有对称中心时，其对称中心就是形心，如有两个对称轴。形心就在对称轴的交点上，如图41()所示。第一节截面的形心位置和面积矩u截面的形心位置：截面的形心位置：由几何学习可知，任何图形都有一个几何中心，截面图形的几何中心简称为截面形心。当平面图形具有对称中心时，其对称中心就是形心，如有两个对称轴。形心就在对称轴的交点上，如图41()所示。u截面的面积矩：截面的面积矩：平面图形的面积 与其形心到某一坐标轴的距离的乘积称为该平面图形对该轴的面积矩。第一节截面的形心位置和面积矩u惯性矩

11、的计算公式：惯性矩的计算公式：第二节截面的惯性矩 任意一个构件的横截面如图44所示，把它分成无数个微小面积，则其面积 对于 轴和 轴的惯性矩定义为整个图形上微小面积 与 轴(或 轴)距离平方乘积的总和。u惯性矩的平行移轴公式：惯性矩的平行移轴公式：同一截面对于不同坐标轴的惯性矩不相同，但它们之间都存在着一定的关系(见图46)，即：第二节截面的惯性矩 这个公式表明:截面对任意一个轴的惯性矩，等于截面对与该轴平行的形心轴的惯性矩加上截面的面积与两轴距离平方的乘积。u图形组成：图形组成：u型钢截面：型钢截面：第三节组合截面的惯性矩计算u学习目标：学习目标：通过本章的学习，培养学生判定体系是否可以作为

12、结构的能力。为使学生正确分析结构的类型，设计合理的结构打下良好的基础。u学习要求：学习要求：()通过本章内容的学习，可以判定体系是否可以作为结构。如果 作为结构，是属于静定结构还是超静定结构，以确定其计算方法。()本章内容作为后面章节知识的基础，其重点是熟练掌握几何不 变体系的组成规则，运用规则判定体系是否为几何不变体系。()本章难点是灵活运用几何不变体系的组成规则，采用合适的方 法对体系进行几何组成分析。第五章平面体系的几何组成分析u几何组成分析的目的：几何组成分析的目的：()判别体系是否为几何不变体系，从而决定它能否作为结构使用。()掌握几何不变体系的组成规则，便于设计出合理的结构。()对

13、于结构，通过几何组成分析来区分静定结构和超静定结构，从 而对它们采用不同的计算方法。u刚片：刚片：平面内的刚体称为刚片。在进行几何组成分析时，某一构件(如梁、柱等)、几何不变体系、地基基础等均可视为刚片。u自由度：自由度：体系在运动时，用于完全确定体系在平面内的位置所需的独立坐标数目简称为自由度。u约束：约束：又称联系，它是体系中的构件之间或体系与基础之间的联结装置。u必要约束和多余约束：必要约束和多余约束：凡使体系的自由度减少为零所需要的最少约束，就称为必要约束。第一节概述u从基础出发进行装配：从基础出发进行装配：u从内部出发进行装配从内部出发进行装配:第二节几何组成分析u静定结构：静定结构

14、：对于一个平衡的体系来说，可能列出独立平衡方程的数目是确定的。如果平衡体系的全部未知量(包括需要求出和不需要求出的)的数目，等于体系的独立的平衡方程的数目，能用静力学平衡方程求解全部未知量，则所研究的平衡问题是静定问题，这类结构称为静定结构。u超静定结构：超静定结构：工程中为了减少结构的变形，增加其强度和刚度常常在静定结构上增加约束，形成有多余约束的几何不变体系，即有多余联系的结构，从而增加了未知量的数目。未知量的数目大于独立的平衡方程的数目，仅用平衡方程不能求解出全部未知量，则所研究的问题为超静定问题。这类结构为超静定结构。第三节几何组成分析的应用u学习目标：学习目标：通过本章的学习，培养学

15、生正确进行杆件的轴向拉伸(压缩)、剪切、扭转、弯曲四种基本变形的内力计算和内力图的绘制以及静定结构的内力计算。为学生熟练应用建筑力学知识进行结构荷载效应的计算奠定基础。u学习要求：学习要求：()掌握构件轴向拉伸(压缩)变形时的内力计算及内力图的作法。()掌握构件剪切和扭转变形时的内力计算及内力图的作法。()掌握平面弯曲梁的内力计算及内力图的作法。()掌握静定单跨梁、静定多跨连续梁的内力计算及内力图的作法。()掌握静定刚架的内力计算及内力图的作法。()掌握简单桁架的内力计算及内力图的作法。第六章静定结构的内力与内力图第一节轴向拉伸和压缩的内力和内力图u轴向拉伸和压缩的概念：轴向拉伸和压缩的概念：

16、轴向拉伸与压缩是指杆件沿着轴线受到拉力而伸长或受到压力而缩短。u内力的概念：内力的概念：物体在外力作用下，其内部各质点的相对位置将发生改变，其质点的相互作用力也会发生变化。这种相互作用力由于物体受到外力作用而引起的改变量，称为“附加内力”，通常简称为内力。第二节剪切与扭转的内力和内力图u剪切变形：剪切变形：从图66()可看出，铆钉的上下两段的相应侧面各受到合力为 的分布力的作用。而这两个合力 的大小相等，方向相反，其作用线之间的距离较小。铆钉中间部分的相邻截面产生相对错动，如图6-6()所示。这种变形称为剪切变形。u挤压：挤压：如图6-7()、()、()所示，铆钉所受到的压力 是由于钢板孔壁压

17、在铆钉的圆柱形表面上而产生的，这就使铆钉和钢板孔壁之间发生局部受压，称为挤压。平面弯曲梁梁一端为固定端，另一端为自由端。悬臂梁梁一端为固定铰支座，另一端为可动铰支座。简支梁外伸梁第三节平面弯曲梁的内力和内力图梁一端或两端伸出支座的简支梁u多跨静定：多跨静定：多跨静定是由几根梁用铰相联，并与基础相联而组成的静定结构。从受力分析来看，当荷载作用于基本部分上时，将只有基本部分受力。附属部分不受力，当荷载作用于附属部分上时，不仅附属部分受力。而且附属部分的支承反力将反向作用于基本部分上，因而使基本部分也受力，由上述关系可知在计算多跨静定梁时，通常先求解附属部分的内力和反力。然后求解基本部分的内力和反力

18、，可简便地称为:先附属部分，后基本部分，而每一部分的内力、反力计算与相应的单跨梁计算完全相同。第四节多跨静定梁的内力和内力图u平面刚架：平面刚架：刚架是由直杆组成的具有刚节点的结构。各杆轴线和外力作用线在同一平面内的刚架称为平面刚架。u形式：形式：第五节静定平面刚架的内力和内力图常见的形式简支刚架悬臂刚架三铰刚架u桁架的特点：桁架的特点：()联结杆件的各节点，是无任何摩擦的理想铰。()各杆件的轴线都是直线，都在同一平面内，并且都通过铰的中心。()荷载和支座反力都作用在节点上，并位于桁架平面内。u计算桁架的内力的方法：计算桁架的内力的方法：节点法：计算桁架内力的基本方法仍然是先取隔离体，然后根据

19、平衡方程 求解，即为所求内力。当所取隔离体仅包含一个节点时，这种方 法叫节点法。截面法：计算桁架内力的基本方法仍然是先取隔离体，然后根据平衡方程 求解，即为所求内力。当所取隔离体包含两个或两个以上节点时 ，这种方法叫截面法。第六节静定平面桁架的内力u学习目标：学习目标：通过本章的学习，培养学生用拉、压、剪、弯强度条件进行强度计算的能力，为学生后期学习结构构件承载力计算奠定理论知识基础。u学习要求：学习要求：()了解杆件拉伸(压缩)时的变形、虎克定律和材料的力学性能。()掌握杆件拉伸(压缩)强度条件的应用。()掌握杆件剪切和挤压强度条件的应用。()掌握平面弯曲梁正应力强度条件的应用。第七章杆件的

20、应力和强度计算u材料拉伸时的力学性能：材料拉伸时的力学性能：u压缩时材料的力学性能：压缩时材料的力学性能：第二节材料的力学性能第二节材料的力学性能u轴向拉压杆的应力：轴向拉压杆的应力：杆件在轴向拉伸或压缩时横截面上正应力的计算公式为:通常规定:拉应力为正，压应力为负。显然，这种规定与轴力符号的规定是一致的。第三节轴向拉压杆的应力和强度计算第三节轴向拉压杆的应力和强度计算u轴向拉轴向拉(压压)杆的强度条件：杆的强度条件：为了保证轴向拉伸(压缩)杆件的正常工作，必须使杆件的最大工作应力，不超过杆件的材料在拉伸(压缩)时的容许应力即:u轴向拉轴向拉(压压)杆的变形：杆的变形：当杆件受到轴向力作用时，

21、使杆件沿轴线方向产生伸长(或缩短)的变形，称为纵向变形，同时杆在垂直于轴线方向的横向尺寸将产生减小(或增大)的变形，称为横向变形。第三节轴向拉压杆的应力和强度计算第三节轴向拉压杆的应力和强度计算u轴剪切的应力：轴剪切的应力：在工程上假设应力在剪切面上是均匀分布的，如图6-6()所示。作用在单位面积上的切应力(也称为剪应力)用 表示，则有:u剪切强度条件：剪切强度条件：第四节剪切与挤压变形的应力和强度计算第四节剪切与挤压变形的应力和强度计算u学习目标：学习目标：通过本章的学习，培养学生正确计算临界应力的大小，具备解决压杆稳定问题的能力。u学习要求：学习要求：()理解轴向压杆稳定的概念。()掌握用

22、欧拉公式计算压杆的临界荷载与临界应力。()掌握提高压杆稳定性的措施。第八章压杆稳定u概念：概念：压杆失去原来直线形状下的平衡状态的现象称为压杆丧失稳定性，简称失稳。压杆失稳后就不能正常工作。第一节轴向压杆稳定的概念u欧拉公式的一般形式欧拉公式的一般形式:式中:材料的弹性模量。压杆横截面的惯性矩。长度系数，它反映了压杆两端不同的支承情况对临界荷载的影响。计算长度，表示杆的支承情况。u欧拉公式的适用范围欧拉公式的适用范围:为能够使用欧拉公式时压杆的最小柔度值。最小柔度 与材料的弹性模量和比例极限有关，不同的材料具有不同最小柔度值。第二节轴向压杆的临界力计算公式欧拉公式第三节提高压杆稳定性的措施增大

23、截面的惯性矩，可以增大截面的惯性半径降低压杆的柔度，从而可以提高压杆的稳定性。天然花岗石板材、天然大理石板材青石装饰板材常用建筑石材合理选择合理选择材料材料选择合选择合理的截理的截面形状面形状改善约束条改善约束条件、减小压件、减小压杆长度杆长度提高压杆提高压杆稳定性的稳定性的措施措施由欧拉公式可知，大柔度杆的临界应力与材料的弹性模量成正比。增大截面的惯性矩，可以增大截面的惯性半径,降低压杆的柔度，从而可以提高压杆的稳定性。根据欧拉公式可知，压杆的临界力与其计算长度的平方成反比，而压杆的计算长度又与其约束条件有关。u学习目标：学习目标：通过本章的学习，使学生掌握混凝土结构设计原理中的基本概念，具

24、备对简单构件进行设计及综合运用基本概念分析构件受力特性的能力，并为后续课程的学习打下基础。u学习要求：学习要求：()了解结构的功能要求、极限状态及结构可靠度的基本概念。()掌握结构设计中基本术语的定义，例如结构的作用、作用效应、荷 载的标准值和设计值、材料的标准强度和设计强度。()掌握结构的极限状态定义及极限状态的分类。()掌握结构构件承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计表达式，以及表达式中各符号代表的意义。第九章建筑结构设计原理简介第一节建筑结构的功能要求和极限状态建筑结构的功能要求安全性适用性耐久性建筑结构的极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态u荷载的分类荷载的分类:u荷载效应：荷

25、载效应：荷载效应是指由荷载产生的结构或构件的内力(如拉、压、剪、扭、弯等)、变形(如伸长、压缩、挠度、转角等)及裂缝、滑移等后果。第二节结构上的荷载与荷载效应可变荷载(活载)永久荷载(恒载)偶然荷载荷载的分类荷载的分类u结构构件的抗力：结构构件的抗力：结构构件抵抗各种结构上作用效应的能力称为结构抗力。按构件变形不同可分为抗拉、抗压、抗弯、抗扭等形式，按结构的功能要求可分为承载能力和抗变形、抗裂缝能力。结构抗力与构件截面形状、截面尺寸以及材料等级有关。u材料强度：材料强度：材料强度标准值：材料强度的标准值是结构设计时采用的材料强度的基本代表值。材料强度设计值：混凝土结构中所用材料主要是混凝土、钢

26、筋，考虑到这两种材料强度值的离散情况不同，因而它们各自的分项系数也是不同的。在承载能力设计中，应采用材料强度设计值，材料强度设计值等于材料强度标准值除以材料分项系数。第三节结构构件的抗力和材料强度 结构设计时，需要针对不同的极限状态，根据各种结构的特点和使用要求给出具体的标志及限值,并以此作为结构设计的依据，这种设计方法称为“极限状态设计法”。u按承载能力极限状态计算按承载能力极限状态计算:承载能力极限状态实用设计表达式为:式中:结构重要性系数。内力组合的设计值。结构构件的承载力设计值。第四节极限状态设计方法 混凝土结构应符合有关耐久性规定，以保证其在化学的、生物的以及其他使结构材料性能恶化的

27、各种侵蚀的作用下，达到预期的耐久年限。第五节耐久性规定u学习目标：学习目标：通过本章的学习，使学生掌握钢筋混凝土的力学性能和共同工作原理，培养学生应用该原理分析实际工程中容易出现的一些质量问题的能力。u学习要求：学习要求：()掌握混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度的概念。()了解各类强度指标的确定方法及相互之间的关系、了解影响混凝土强 度的因素。()掌握混凝土在一次短期加荷时的变形性能，了解混凝土收缩、徐变现 象及其影响因素，理解收缩、徐变对钢筋混凝土结构的影响。()掌握钢筋的种类、级别与形式，了解钢筋的应力一应变曲线的特点。()了解有明显屈服点钢筋和无明显屈服点钢筋设计时强度

28、的取值标准。()理解钢筋与混凝土之间黏结应力的作用，熟悉钢筋与混凝土共同工作 原理。()了解钢筋的冷加工及冷加工后钢筋力学性能的变化。第十章钢筋混凝土材料的力学性能第一节混凝土混凝土的强度指标立方体抗压强度轴心抗压强度抗拉强度混凝土的变形受力变形体积变形第二节钢筋钢筋的分类按加工工艺分按化学成分分热轧钢筋冷拉钢筋碳素钢丝刻痕钢筋钢绞线冷拔低碳钢丝碳素钢筋合金钢筋第二节钢筋u钢筋的力学性能：钢筋的力学性能：拉伸性能：钢筋混凝土所用钢筋，按其拉伸实验所得到的应力应变曲线性质的不同，分为有明显屈服点的钢筋(如热轧钢筋、冷拉钢筋)和无明显屈服点的钢筋(如热处理钢筋、钢丝、钢绞线)。冷弯性能：冷弯性能指

29、钢筋在常温下承受弯曲的能力，采用冷弯试验测定。u钢筋的冷加工：钢筋的冷加工：冷拉：冷拉是把钢筋张拉到应力超过屈服点，进入到强化阶段的某一 应力时，然后卸载到应力为零，此种钢筋即为冷拉钢筋。冷拔：冷拔是用强力把直径较小的热轧 级钢筋拔过比它本身直径小的硬质合金拔丝模，迫使钢筋截面缩小，长度增大，钢筋在拉拔过程中同时受到侧向挤压和轴向拉力作用，钢筋内部结构发生变化，直径变细，长度增加，从而使强度显著提高，但塑性降低。第三节钢筋与混凝土之间的黏结力u钢筋与混凝土共同工作原理：钢筋与混凝土共同工作原理：1、混凝土收缩将钢筋握紧，二者接触面产生的摩擦力。2、混凝土中水泥凝胶体与钢筋表面产生的化学胶结力。

30、3、钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。u影响钢筋与混凝土黏结强度的因素：影响钢筋与混凝土黏结强度的因素：.混凝土的强度 .钢筋表面形状和钢筋直径 .浇筑状态 .保护层厚度和钢筋净距 .横向钢筋 .侧向压应力u学习目标学习目标：通过本章的学习，培养学生具备分析钢筋混凝土受弯构件正截面破坏和斜界面破坏原因的能力，具有设计简单的钢筋混凝土受弯构件的能力，掌握各类钢筋的作用和防止破坏的措施，具备利用所学知识解决工程中实际问题的专业技能。u学习要求：()了解正截面破坏和斜截面破坏。()了解受弯构件正截面的三种破坏形式。()深入理解适筋梁从加载到破坏的三个阶段，以及配筋率对梁正截面破坏形态 的

31、影响。()掌握梁、板的有关构造要求。()熟练掌握单筋矩形、双筋矩形和 形截面受弯构件正截面设计和复核的方 法。()了解斜截面受剪破坏的三种主要形态。()熟练掌握斜截面受剪承载力的计算方法。()掌握纵向受力钢筋弯起和截断的构造要求，掌握钢筋锚固、连接和箍筋、弯 筋的构造要求。()了解受弯构件的变形特点，钢筋混凝土构件的刚度。()掌握受弯构件挠度和裂缝宽度的验算方法，掌握减小构件挠度和裂缝宽度 的措施。第十一章钢筋混凝土受弯构件承载力计算第一节概述 钢筋混凝土受弯构件是指仅承受弯矩和剪力作用的构件。受弯构件设计承载能力极限状态计算正常实用极限状态计算受弯构件构造要求正截面受剪承载力计算斜截面受剪承

32、载力计算裂缝宽度验算变形验算第二节受弯构件的一般构造要求u梁的一般构造要求：梁的一般构造要求：1、梁的截面形式和尺寸 2、支承长度 3、梁的钢筋u板的一般构造要求：板的一般构造要求：1 1、板的厚度、板的厚度 2 2、板的支承长度、板的支承长度 3 3、板中钢筋、板中钢筋矩形、形和工字形截面的一般受弯构件:第三节受弯构件正截面承载力计算斜截面受剪承载力计算公式:仅配箍筋时斜截面受剪承载力计算公式式中:箍筋抗拉强度设计值。配置在同一截面内箍 筋各肢的全部截面面积,(为同一截面内箍筋 肢数，为单肢箍筋的截面 面积)。沿构件长度方向 箍筋的间距。u受弯构件的变形验算：受弯构件的变形验算：u受弯构件的

33、裂缝宽度验算：受弯构件的裂缝宽度验算：式中:.考虑荷载长期效应的作用以及裂缝宽度分布不均匀等影响因素 的综合系数。最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离()，当 时，取。受拉区纵向钢筋的等效直径()，当钢筋直径不同时，为受拉区纵向钢筋的总周长。第五节受弯构件变形及裂缝宽度验算简介式中:与荷载形式、支承条件有关的挠度系数。匀质弹性材料梁的抗弯刚度。跨中最大弯矩。u学习目标：学习目标：通过本章的学习，了解混凝土柱的破坏特征和破坏原因，培养学生能根据柱的外观、验算结果以及现场条件等因素选择合适的加固方法，具备解决工程中实际问题的能力。u学习要求：学习要求：()了解配有普通箍筋和配有螺旋式箍筋轴心

34、受压柱的破坏特征，掌握 轴心受压构件的设计方法。()理解偏心受压构件正截面的破坏形态和特点。()掌握影响偏心受压构件破坏特征的主要因素。()掌握判别两种不同类型的偏心受压破坏的方法。()熟练掌握对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算方法、()掌握受压构件的构造要求。第十二章钢筋混凝土受压构件承载力计算 实际工程中，由于制作、安装误差造成截面尺寸不准，钢筋位置偏移，混凝土本身质量不均匀以及荷载作用位置偏差等问题，理想的轴心受压构件是不存在的。为简化计算，只要偏差不大，可近似按轴心受压构件设计。第一节概述第二节受压构件的构造要求u材料强度等级：材料强度等级：为了减小受压构件的截面尺寸，充分

35、发挥混凝土的抗压性能，节约钢材，宜采用强度等级较高的混凝土(一般不低于)，受压构件中所用钢筋的级别不宜过高，因为高强钢筋不能充分发挥作用。u截面形式及尺寸：截面形式及尺寸：为了便于施工，通常采用正方形或矩形截面。有特殊要求时，才采用圆形或多边形截面。对于装配式单层厂房的预制柱，当截面尺寸较大时，为减轻自重，也常采用工字形截面。第三节轴心受压构件轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件配有螺旋式间接钢筋的轴心受压柱 在实际工程中不存在理想的轴心受压构件，所以轴心受压构件的截面也会存在一定的弯矩使构件发生纵向弯曲。纵向弯曲会导致受压构件的承载力降低，降低的程度与构件的长细比有关，随着长细比的增大而增

36、大。在实际工程中，当柱子承受轴力较大、截面尺寸又受到限制时，则可以采用密排的螺旋式或焊接圆环式箍筋(两者又称为间接钢筋)以提高构件的承载力。因其用钢量大，施工困难，造价高，不宜普遍采用。u正截面受力特点及破坏特征：正截面受力特点及破坏特征：偏心受压构件是指同时承受轴向压力 和弯矩 作用的构件，从正截面的受力性能来看，即为轴心受压和受弯的叠加，也可相当于偏心距为 /的偏心受压截面，当偏心距，即弯矩 时，为轴心受压情况，当 时，为受纯弯情况。因此，偏心受压构件的受力性能和破坏形态介于轴心受压和受弯之间。u正截面破坏形态分类：正截面破坏形态分类：第四节偏心受压构件u学习目标：学习目标：通过本章的学习

37、，掌握预应力混凝土的基本概念，以及预应力的施工方法，满足施工员、质检员等建筑岗位对预应力知识的基本要求。u学习要求：学习要求：()掌握预应力混凝土的基本概念，熟悉张拉控制应力和预应力损失产 生的原因和注意事项。()掌握预应力钢筋混凝土构件的构造要求，了解预应力混凝土构件的 计算。()本章的难点是预应力钢筋混凝土构件设计计算。第十三章预应力钢筋混凝土构件第一节预应力钢筋混凝土的基本概念u基本概念：基本概念：所谓预应力混凝土结构，是在结构构件受外力荷载作用前，先人为地对它施加压力，由此产生的预应力状态用以减小或抵消外荷载所引起的拉应力，即借助于混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足，达到推迟受

38、拉区混凝土开裂的目的。u施加方法：施加方法：先张法：先张法：即先张拉钢筋，后浇灌混凝土，达到规定强度时，放松钢 筋两端。后张法：后张法：即先浇灌混凝土，达到规定强度时，再张拉穿过混凝土内 预留孔道中的钢筋，并在两端锚固。u分类：分类：全预应力混凝土 有限预应力混凝土 部分预应力混凝土第二节张拉控制应力和预应力损失u张拉控制应力：张拉控制应力：张拉控制应力是指张拉预应力钢筋时所控制的最大应力值，其值为张拉设备所控制的总的张拉力除以预应力钢筋面积得到的应力值，用表示。张拉控制应力的大小与预应力钢筋的强度标准值(软钢)或(硬钢)有关。u预应力损失：预应力损失：按照某一种控制应力值张拉的预应力钢筋，其

39、初始的张拉应力会由于各种原因，如张拉工艺和材料特性等原因影响而不断降低这种预应力降低的现象称为预应力损失，用 表示。第三节预应力钢筋混凝土构件的构造要求u构件截面尺寸：构件截面尺寸：预应力混凝土大梁，通常采用非对称工字形截面(对 于板或较小跨度的梁可采用矩形截面)u预应力钢筋的布置：预应力钢筋的布置：()后张法构件中，当预应力筋为曲线配筋时，为了减少摩擦损失，曲线段的夹角不宜过大(等截面吊车梁，)。()在先张法构件中，预应力筋一般为直线性，必要时也可采用折线 配筋，如双坡屋面梁受压区的预应力筋。()当受拉区预应力筋已满足抗裂或裂缝宽度的限值时，按承载力要 求不足的部分允许采用非预应力钢筋。()

40、预应力钢筋混凝土构件由于预应力筋的回缩或锚具的挤压作用，常导致在构件端部沿孔道发生劈裂或沿截面中部发生纵向水平裂缝。()在构件端部有局部凹进时，为防止施加预应力时在端部转折处产生 裂缝，应增设折线构造钢筋。u学习目标：学习目标：通过本章的学习，使学生掌握钢筋混凝土结构基本构件结构设计的计算方法，熟悉与施工及工程质量有关的结构基本知识，为学生将来从事工程设计、工程施工和管理工作奠定良好的基础。u学习要求：学习要求：()了解钢筋混凝土楼盖的类型，掌握现浇楼盖的类型和受力特点。()熟练掌握单向板肋梁楼盖的计算方法、构件截面设计特点及配筋构 造要求。()了解梁式、板式楼梯的应用范围，掌握计算方法和配筋

41、构造要求。第十四章钢筋混凝土梁板结构第一节概述u梁板结构的应用：梁板结构的应用：钢筋混凝土梁板结构是由钢筋混凝土受弯构件(梁、板)组成，被广泛应用在土木工程中。梁板结构既可应用在建筑物的楼盖，还可用于基础、挡土墙、桥梁的桥面、水池顶板等。u钢筋混凝土楼盖的类型：钢筋混凝土楼盖的类型：现浇整体式楼盖：现浇整体式楼盖：是指在现场整体浇筑的楼盖。装配式楼盖：装配式楼盖：采用预制构件，便于工业化生产，具有节省模板，工 期短，受施工季节影响小等优点，缺点是整体性差，抗震性差，防水性差，不便开设洞口。装配整体式楼盖装配整体式楼盖u浇整体式楼盖的类型：浇整体式楼盖的类型：单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼盖 无梁

42、楼盖第二节整体式单向板肋梁楼盖u结构平面布置：结构平面布置：结构平面布置的原则是:适用、合理、整齐、经济。u梁板计算简图：梁板计算简图：板的计算简图 次梁的计算简图 主梁的计算简图 u梁板内力计算：梁板内力计算：弹性计算法(如力矩分配法)塑性计算法(弯矩调幅法)第三节整体式双向性板肋梁楼盖简介u双向板的受力特点：双向板的受力特点：双向板的受力特点是两个方向传递荷载。u结构平面布置：结构平面布置：第四节装配式楼盖平面布置横墙承重方案纵墙承重方案纵横墙承重方案计算要点使用阶段的计算施工阶段的验算吊环计算u类型：类型：第五节楼梯()梁式楼梯()板式楼梯()悬挑式楼梯()螺旋式楼梯u学习目标：学习目标

43、：通过本章内容的学习，学生可以具备辨识单层工业厂房结构形式、结构组成的能力，可以进行简单的结构布置。u学习要求：学习要求：()对单层工业厂房的特点及结构形式、砌体材料有较清楚地认识，熟 悉排架结构与钢架结构的组成及适用范围。()掌握排架结构的组成及传力途径。()了解单层工业厂房结构的布置(变形缝、抗风柱、圈梁、连系梁、基础梁等)。()熟悉排架结构相关构件的设计(如牛腿、基础等构件)过程。第十五章单层工业厂房u特点：特点：跨度大、高度高，结构构件承受的荷载大，构件尺寸大，耗材多，同时设计时还要考虑动荷载作用。u结构形式：结构形式：第一节单层工业厂房的特点及结构形式第二节排架结构的组成及传力途径u

44、结构组成：结构组成：由屋面板、屋架、吊车梁、连系梁、柱、基础等构件组成。u横向排架的传力途径：横向排架的传力途径：竖向荷载屋面荷载吊车荷载屋面板吊车梁屋架横向框架柱基础地基墙体荷载连系梁基础梁基础第二节排架结构的组成及传力途径u纵向排架的传力途径：纵向排架的传力途径：载风荷山墙抗风柱屋盖水平横向支撑连系梁吊车纵向水平制动力吊车梁纵向排架柱基础地基(柱间支撑)u柱网布置柱网布置:厂房承重柱(或承重墙)的纵向和横向定位轴线，在平面上排 列所形成的网格,称为柱网。u变形缝：变形缝：变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。第三节结构布置u柱的形式：柱的形式：第四节单层厂房柱()矩形截面柱()形柱()平腹

45、杆双肢柱()斜腹杆双肢柱()管柱u柱的设计：柱的设计：截面尺寸 截面配筋设计 吊装运输阶段的验算u牛腿的受力特点分析：牛腿的受力特点分析：第四节单层厂房柱()边柱牛腿()中柱牛腿()支承屋架牛腿u学习目标：学习目标：通过本章内容的学习，使学生掌握砌体结构基本构件结构设计的计算方法，熟悉与施工及工程质量有关的结构基本知识，为学生将来从事工程设计、工程施工和管理工作奠定良好的基础。u学习要求：学习要求：()要对砌体材料有效全面的认识，掌握砌体的力学性能，砌体受压破 坏的机理及影响砌体抗压强度的相关因素。()要能以砌体规范为基础，对无筋砌体、配筋砌体以及局部受压砌体 进行载力的计算。()了解砌体结构

46、中常用的块材和砂浆以及这两种主要材料的物理性质 和力学性能。()掌握配筋砌体和其他局部受压的承载力计算及相关的构造要求。第十六章砌体材料及砌体的力学性能第一节砌体材料及砌体的力学性能u砌体的块材：砌体的块材：砖 砌块 石材u砌体的砂浆：砌体的砂浆：水泥砂浆 石灰砂浆 混合砂浆u砌体材料的耐久性要求：砌体材料的耐久性要求：耐久性是指建筑结构在正常维护下，材料性能随时间变化，仍应能满足预定的功能要求，当块体的耐久性不足时，在使用期间，因风华、冻融等会引起面部剥蚀，影响建筑物的正常使用。砌体材料的选用应本着因地制宜、就地取材、充分利用工业废料的原则，并考虑建筑物耐久性要求，工作环境，受力特点，施工技术要求等各方面因素。第二节砌体的种类及受力性能砌体的砌体的种类种类砖砌体砌块砌体天然石材配筋砌体u无筋砌体受压承载力计算：无筋砌体受压承载力计算：式中:砌体受压承载力设计值。砌体截面积，按毛截面计算。砌体抗压强度设计值。偏心影响系数，为偏心受压构件与轴心受压构件承载力之比。u砌体局部受压承载力计算砌体局部受压承载力计算:第三节砌体结构构件的承载力计算式中:局部受压面积上轴向力设计值。局部受压面积。砌体局部抗压强度提高系数。THANK YOU！