房屋建筑材料与基本结构bjgc.pptx
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1、土木工程概论第二章 房屋建筑材料与基本结构n第一节 房屋建筑材料n第二节 房屋建筑基本结构土木工程概论一.建筑砂浆1.分类:1)按用途分:a 砌筑砂浆(水泥、混合)b 抹面砂浆(均可)c 防水砂浆(水泥)2)按组成分:a 水泥砂浆(均可)b 石灰砂浆(抹面)c 混合砂浆(砌筑、抹面)第一节 房屋建筑材料基本知识土木工程概论2.主要性能指标:1)流动性(稠度):衡量:标准圆锥体“沉入量”例:砖砌体、干燥气候-810cm。2)保水性(泌水率)不良时:易离析、砌筑时水分易被砖石吸收,影响砂浆强度。土木工程概论3)强度:等级:M0.4、M1、.M10、M15七个等级。衡量:707070试块,28天养护
2、,M10抗压强度 10 MPa4)砂子用量:砂子体积随“含水率”的变化而变化,1m3“砌筑砂浆”用1m3干松散砂;1m3“抹灰砂浆”用不超过1m3干松散砂;土木工程概论3.砂浆配合比例:1)根据强度等级计算:计算M5砌筑砂浆配合比,325水泥,砂的含水率为3%。试配强度:(1.155=5.75 Mpa)或(1)水泥用量:5.750.8832.51000=201(kg)或 经验系数:A=3.03 B=-15.09(2)净干砂用量:11480=1480(kg)天然净砂用量:1480(1+3%)=1524(kg)(3)水用量:水泥砂浆用水量270330kg;混合砂浆用水量260300kg。土木工程概
3、论2)计算抹灰 用1:3水泥砂浆,1m3的水泥、砂和水的 重量,砂的含水率为3%。水泥砂浆容重 为2150kg/m3,干砂密度和容重分别为 2600kg/m3、1500kg/m3,水泥密度和容 重分别为3100kg/m3、1200kg/m3。解:设水泥、砂和水1m3中体积分别为:x、y、z 且x+y+z=1 土木工程概论 则:(3100 x/1200):(2600y/1500)=1:3 3100 x+2600y+1000z=2150解方程得:x=0.124m3,y=0.555m3,z=0.321m3 净干砂松体:0.5552600/1500=0.9621m3 水泥松体:0.1243100/12
4、00=0.32m3 水泥重量:0.1243100=385kg天然净砂量:0.5552600(1+3%)=1486kg水用量:0.3211000-0.55526003%=278kg土木工程概论 二.普通硅酸盐水泥 1.主要成分 1)硅酸三钙3760%(3CaOSiO2)2)硅酸二钙1537%(2CaOSiO2)3)铝酸三钙715%(3CaOAl2O3)4)铁铝酸四钙1018%(4CaOAl2O3 Fe2O3)土木工程概论2.主要技术指标1)细度:水泥颗粒的粗细程度,使用透气式表面积仪测定,表面积300m2/kg。2)凝结时间 初凝 45min 终凝 6.5hr3)体积安定性:硬化过程中体积变化的
5、均匀性。土木工程概论4)等级(强度)a.试验方法:软练胶沙法,将水泥与标准砂按1:3混合,水灰比为0.5,制成40mm40mm160mm的试件,带模在湿气中养护24hr后,在脱模在200C水中养护,测定28d抗压强度和抗折强度。b.硅酸盐水泥分42.5、42.5R52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级,R代表早强型水泥。5)碱含量:0.60%。土木工程概论3.工程特性1)水化凝结硬化快,强度高,尤其是早期强度2)水化热大3)耐腐蚀性差4)抗冻性好,干缩小5)耐热性差土木工程概论三.普通混凝土1.主要组成材料1)水泥2)骨料粗骨料:碎卵石细骨料:砂级配及粗细检测:筛析法3)混凝土用水
6、土木工程概论4)外加剂:改善拌和性能:减水剂、引气剂调节凝结时间:缓凝剂、早强剂增加耐久性:抗冻剂、防水剂提供特殊功能:膨胀剂、着色剂5)掺合剂:粉煤灰、工业废渣土木工程概论2.和易性(流动、粘聚、保水性)1)试验方法 a.坍落度试验:砼拌和物装入锥形筒,振捣后提起锥筒,量测混凝土的塌落度。塌落度大小检测流动性,敲击砼锥面检测粘聚性,底部稀浆检查保水性。b.维勃稠度试验:检验塌落度小于10mm的干硬混凝土。土木工程概论2)砼浇注时的塌落度a.基础、挡土墙等无筋或配筋稀疏的大体积结构:1030mm。b.梁、板和大截面柱:3050mm。c.薄壁、筒仓、细柱等密配筋结构:5070mm。d.泵送混凝土
7、:100mm。土木工程概论3.强度等级1)测试方法:151515cm立方体试件在标养条件(200C,相对湿度90%)下,养护28d,测得的抗压强度。2)抗压强度等级:C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、55、C603)影响抗压强度的因素:材料强度、水灰比、龄期、养护条件土木工程概论4.混凝土配比设计1)确定试配强度:得:由:A、B:回归系数碎石:A=0.46,B=0.07卵石:A=0.48,B=0.332)确定水灰比:土木工程概论3)确定1m3砼的用水量W0和水泥用量C0:根据施工要求的塌落度及粗骨料的粒径,选定用水量,再根据水灰比确定水泥用量。4
8、)确定1m3砼的砂、石用量S0、G0:根据粗骨料的种类及粒径,选定砂率Sp:土木工程概论按质量法:按体积法:0 为砼的容重,取24002500kg/m3 其中:C、W、:水泥、水的密度,g/cm3。0S、0G:砂、石的表观密度,kg/m3。:含气量百分数,可取1。土木工程概论5)试拌及强度检查 按以上求得的用量试拌砼,检查和易性。满足后,将基准配合比的水灰比分别增加和减少0.05,用水量相同,砂率分别增加和减少1。制作三组试块,标养28d后检测抗压强度,确定最终配合比。6)施工配合比 施工中,考虑砂、石的含水量,修正用水量,确定施工配合比。土木工程概论四.钢筋1.化学成分(C、Mn、Ti、V、
9、Si)碳素钢:低碳C0.25%,合金钢:低合金5%2.冶炼方式:镇静钢、沸腾钢、半镇静钢3.外形:光圆:直筋、盘条 带肋(Ribbed):人字纹、月牙纹土木工程概论4.加工方式:热轧钢筋(H):级 冷轧钢筋(C):冷拉、冷拔,13级 预应力用热处理钢筋:预应力用钢丝和钢铰线:5.接长(绑扎、焊接、机械)6.代换(等面积、等强度)土木工程概论五.钢结构用钢材1.种类:1)型钢:角钢、槽钢、工字钢、H型钢、T型钢等土木工程概论2)棒材:扁钢、圆钢、方钢3)钢管:热轧无缝钢管、焊缝钢管4)钢板:光板、花纹板,压型板2.连接方式:焊接、栓接土木工程概论六.砌体1.烧结砖:1)普通砖:标准尺寸:240m
10、m115mm53mm强度等级:MU10、MU15、MU20、MU25、MU302)多孔砖和空心砖2.砌块:粉煤灰、蒸压加气混凝土3.板材:石膏板、加气混凝土、玻璃纤维复合板(GRC)土木工程概论七.其它材料1.木材2.沥青3.石材4.玻璃、陶瓷5.塑料、防水卷材土木工程概论1.钢筋混凝土结构2.钢结构3.砌体结构4.水平结构体系5.竖向结构体系6.结构新体系第二节 房屋建筑基本结构土木工程概论21.钢筋混凝土结构一.柱1.受力分析:主要承受轴向压力,荷载偏心作用时还承受弯矩。2.柱截面计算与配筋1)截面尺寸:考虑混凝土受压强度及钢筋的保护层厚度,计算截面尺寸。2)纵向配筋应满足最小配筋率。二级
11、钢筋,直径12mm。土木工程概论土木工程概论二.梁1.受力分析:1)弹性阶段:竖向荷载作用时,梁截面承受弯矩和剪力作用。2)塑性阶段:随着荷载增加,梁底受拉区砼开裂,钢筋开始承受拉力。3)破坏阶段:荷载继续增加,压区砼开裂,截面发生破坏。4)竖向荷载作用不在截面纵轴时,截面还承受扭矩作用。土木工程概论(一)第(一)第阶段阶段未裂阶段未裂阶段n 荷载很小,应力与应变之荷载很小,应力与应变之 间成线性关系;间成线性关系;n 荷载荷载,砼拉应力达到,砼拉应力达到ft t,拉区呈塑性变形;压区应拉区呈塑性变形;压区应 力图接近三角形;力图接近三角形;n 砼达到极限拉应变砼达到极限拉应变 (e et=e
12、 etu),截面即将开裂,截面即将开裂 (a a状态),弯矩为状态),弯矩为开裂开裂 弯矩弯矩Mcr;n a a状态是抗裂计算依据。状态是抗裂计算依据。土木工程概论(二)第(二)第阶段阶段裂缝阶段裂缝阶段n 荷载荷载,拉区出现裂缝,拉区出现裂缝,中和轴上移,拉区砼脱离中和轴上移,拉区砼脱离 工作,工作,拉力由钢筋承担。拉力由钢筋承担。n 阶段阶段是正常使用阶段是正常使用阶段变变 形形和和裂缝宽度裂缝宽度计算依据。计算依据。n 拉区有许多裂缝,纵向应拉区有许多裂缝,纵向应 变量测标距有足够长度变量测标距有足够长度 (跨过几条裂缝),平均(跨过几条裂缝),平均 应变沿截面高度分布近似应变沿截面高度
13、分布近似 直线。直线。(平截面假定)(平截面假定)土木工程概论(三)第(三)第阶段阶段破坏阶段破坏阶段n 荷载荷载,钢筋应力先达到,钢筋应力先达到屈屈 服强度服强度fy y;n 压区砼压区砼边缘应变随后达到边缘应变随后达到极极 限压应变限压应变e ecu,砼发生纵向,砼发生纵向水水 平裂缝压碎(平裂缝压碎(状态),弯状态),弯 矩为矩为极限弯矩极限弯矩Mu。n 阶段阶段是正截面承载力计算是正截面承载力计算 依据。依据。土木工程概论2.支承条件:1)简支梁:单跨,两端铰接2)刚性梁:单跨,两端固定3)悬臂梁:一端固定,一端自由4)连续梁:多跨,支承处铰接,但存在负弯矩。土木工程概论集中荷载P下各
14、梁弯矩土木工程概论3.梁截面计算与配筋1)截面尺寸:考虑受压区混凝土的强度,计算截面尺寸。2)纵向受力筋:单筋截面:只考虑受拉区钢筋的强度,计算钢筋面积。双筋截面:同时考虑支座处负弯矩,计算受压区钢筋面积。土木工程概论3)箍筋考虑斜截面抗剪,计算箍筋面积。4)构造配筋考虑钢筋骨架及整体性,还需构造配筋,如腰筋、腹筋、吊筋以及架列筋等。5)配筋量应满足最小配筋率,同时配筋也不能超量。截面计算时需考虑钢筋的保护层厚度。连续梁计算应考虑最不利荷载组合。土木工程概论梁截面配筋土木工程概论三.板1.受力及支承分析支承约束条件及破坏过程与梁相似。支承时可以是四面、三面、两面、一面或角点支承。但是由于板表面
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