建筑结构好用

1、建筑结构建筑结构 总目录总目录 第一章 绪论 第二章 钢筋和混凝土的力学性能 第三章 钢筋混凝土结构的基本设计原则 第三章 受弯构件 第五章 受扭构件 第六章 受压构件 第七章 受拉构件和预应力混凝土构件 第八章 钢筋混凝土梁板结构 第九章 单层厂房排架结构 第十章 多高层房屋结构 第十一章 砌体结构 第十二章 钢结构 第十三章 建筑结构抗震设计基本知识 第一章 绪论 第一节 建筑结构的一般概念 1，建筑结构的定义： 建筑物中用来承受各种作用作用的受力体系。简简 单的说就是房屋的单的说就是房屋的承重骨架。承重骨架。 柱下基础 楼板 柱 梁 梁 墙 楼梯 墙下基础 地下室底板 2，结构上的作用作

2、用 （1）定义定义：凡能使结构产生内力、应力、位移、 应变、裂缝的因素，都称之为结构上的作用。 （2）分类分类： 直接作用：荷载； 间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀 沉降、地震等。 3 建筑结构的分类 按所用按所用材料材料的不同分为：的不同分为： v1）混凝土结构混凝土结构（以混凝土为主要材料的结构）（以混凝土为主要材料的结构） 包括：包括： v 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构配置受力的普通钢筋，钢筋配置受力的普通钢筋，钢筋 网或钢骨架；网或钢骨架； v 预应力混凝土结构预应力混凝土结构 配置预应力钢筋的混凝土配置预应力钢筋的混凝土 结构；结构； v 素混凝土结构素混凝土结构 没有配置受力

3、的钢筋的混凝土没有配置受力的钢筋的混凝土 结构结构。 v2）钢结构钢结构:以钢材以钢材(钢板、型钢）钢板、型钢）为主制作的结构为主制作的结构 v3）砌体结构砌体结构:由块材通过砂浆砌筑而成的结构由块材通过砂浆砌筑而成的结构 v4) 木结构木结构 :指全部或大部分用木材制作的结构指全部或大部分用木材制作的结构 v5）混合结构混合结构:由两种及两种以上材料作为主要承由两种及两种以上材料作为主要承 重结构的房屋重结构的房屋 此外还有此外还有钢钢混凝土组合结构混凝土组合结构、钢管混凝土钢管混凝土等。等。 4我国现行结构设计规范（部分）我国现行结构设计规范（部分） 建筑结构可靠度设计统一标准GB5006

4、8-2001 建筑结构荷载规范GB5009-2001 混凝土结构设计规范GB50010-2002 砌体结构设计规范GB50003-2001 钢结构设计规范 建筑地基基础设计规范GB50007-2002 建筑抗震设计规范 GB50011-2008 第二节 砌体结构、钢结构和混凝土结构的概念 及优缺点 v一、砌体结构 v1，定义：定义：以砌体为材料的结构。 v2，适用范围：，适用范围：主要用于居住建筑和多层民用 房屋（如办公楼、教学楼、旅馆等）中。 v3，优点：，优点：易于就地取材，成本低。结构耐久 性和耐腐蚀性好。隔热、保温性能较好。 v4，缺点：，缺点：承载能力低，自重大，抗震性能差。 二、钢

5、结构 1，定义定义：用钢材制作而成的结构。 2，适用范围：适用范围：主要用于大跨度的建筑屋盖（如体 育馆、剧院等）、吊车吨位很大或跨度很大的工 业厂房骨架，以及超高层建筑的房屋骨架。 3，优点： 优点：承载能力高，自重小，抗震性能好， 施工速度快。 4，缺点： 缺点：钢材易腐蚀，耐火性差，成本高。 v三、混凝土结构 v1，定义：仅仅或者主要以混凝土为材料的 结构。 v2，分类： 混凝土结构 素混凝土结构：由无筋或不 配置受力钢筋的混凝土制成 的结构。 钢筋混凝土结构 ：由配置受力的 普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混 凝土制成的结构。 预应力混凝土结构 ：由配置受力的 预应力钢筋通过张拉或其他方法

6、建 立预应力的混凝土制成的结构。 a. 素混凝土梁素混凝土梁 b. 钢筋混凝土梁：钢筋混凝土梁：受拉区配受拉区配2 20钢筋钢筋 F F=13.4KN 截面开裂并破坏截面开裂并破坏 Fcr=15 KN 截面开裂截面开裂; Fu=87KN 截面破坏。截面破坏。 200 300 F ft 200 300 2 20 梁的承载力大大提高，梁的受力性能改善梁的承载力大大提高，梁的受力性能改善。 示例示例 3，混凝土和钢筋共同工作的原因 （1）混凝土浇注后，随着凝结，两者可靠地结合在 一起，可共同受力，共同变形 （2）两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大 的温度应力破坏两者的粘结力，混凝土： 1.01

7、0-51.5 10-5，钢筋： 1.2 10-5 （3）混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀 或高温软化 4，混凝土结构的优点： 1）承载力比砌体结构高 2）比钢结构节约钢材 3）耐久性和耐火性均比钢结构好 4）抗震性能比砌体结构好 5，混凝土结构的缺点： 1）比钢结构自重大 2）比砌体结构造价高 第三节 建筑结构的发展简况 * 1824年，英国人年，英国人J. Aspdin 发明了波特兰水泥，有了混发明了波特兰水泥，有了混 凝土；凝土； * 1849年，法国人年，法国人Joseph Louis Lambot 用水泥砂浆涂在用水泥砂浆涂在 钢丝网的两面做成小船钢丝网的两面做成小船-最早的钢

8、筋混凝土结构；最早的钢筋混凝土结构； * 1861年，法国花匠年，法国花匠J. Monier 用钢丝作为配筋制作了花用钢丝作为配筋制作了花 盆并申请了专利，后由申请了钢筋混凝土板、管道、拱盆并申请了专利，后由申请了钢筋混凝土板、管道、拱 桥等专利桥等专利-尽管他不懂钢筋混凝土结构的受力原理，尽管他不懂钢筋混凝土结构的受力原理， 甚至将钢筋配置在板的中部，他却被认为是钢筋混凝土甚至将钢筋配置在板的中部，他却被认为是钢筋混凝土 结构的发明者；结构的发明者； * 19281928年，法国人弗列新捏发明了预应力锚具，预应年，法国人弗列新捏发明了预应力锚具，预应 力混凝土开始出现力混凝土开始出现 木结构

9、木结构 赵州桥赵州桥 上海金贸大厦采用的是框架核心筒结上海金贸大厦采用的是框架核心筒结 构，建筑物构，建筑物88层，高层，高420.5米。钢筋混凝米。钢筋混凝 土核心筒呈八角形，周边土核心筒呈八角形，周边8根钢骨混凝土根钢骨混凝土 柱底部截面柱底部截面1.5mX5m，柱中配置，柱中配置2根焊接根焊接 H型钢。型钢。 江阴长江大桥江阴长江大桥-主跨主跨1385米，米， 世界第四悬索桥，建于世界第四悬索桥，建于1999年年 第二章 钢筋和混凝土的力学性能 第一节第一节 钢筋的力学性能钢筋的力学性能 一、钢筋的分类一、钢筋的分类 v混凝土结构用钢筋按化学成分可分为混凝土结构用钢筋按化学成分可分为碳素

10、钢碳素钢和和普通合金钢普通合金钢。 v根据含碳量的不同，碳素钢分为：根据含碳量的不同，碳素钢分为： 低碳钢低碳钢(含碳量含碳量0.25%)、 中碳钢中碳钢(0.25%=含碳量含碳量0.6%)。 v含碳量越高，强度越高，但塑性和可焊性下降。工程中常用含碳量越高，强度越高，但塑性和可焊性下降。工程中常用 低碳钢低碳钢。 v普通低合金钢是在碳素钢的基础上，再加人微量的合金元素，普通低合金钢是在碳素钢的基础上，再加人微量的合金元素， 如硅、锰、钒、钦、锯等，目的是提高钢材的强度，改善钢如硅、锰、钒、钦、锯等，目的是提高钢材的强度，改善钢 材的塑性性能。材的塑性性能。 我国常见钢筋外形我国常见钢筋外形

11、普通钢筋强度标准值（N/mm2） 种 类符号fyk HPB235(Q235)235 HRB335(20MnSi)335 热 轧 钢 筋 HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi) RRB400(20MnSi) 400 钢筋的种类及选用钢筋的种类及选用 强度高，塑性低强度高，塑性低 强度高强度高 预应力钢筋预应力钢筋 钢筋钢筋 热轧钢筋热轧钢筋 冷拉钢筋冷拉钢筋 冷轧、冷拔钢筋冷轧、冷拔钢筋 热处理钢筋热处理钢筋 HPB235 HRB335 HRB400 RRB400 光圆钢筋光圆钢筋 变形钢筋变形钢筋 变形钢筋变形钢筋 变形钢筋变形钢筋 非预应力钢筋非预应力钢筋 强度强度塑

12、性塑性 弱弱 强强 高高 低低 强度高强度高 冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷轧冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷轧 钢筋在常温下的加工称为钢筋在常温下的加工称为冷加工冷加工。其目的就是其目的就是使钢筋的内部组织使钢筋的内部组织 结构发生变化，从而提高钢筋的强度，达到节约钢筋的目的。结构发生变化，从而提高钢筋的强度，达到节约钢筋的目的。 冷拉：冷拉： 常温下，把热轧钢筋拉伸至强化阶段所得到的钢筋。常温下，把热轧钢筋拉伸至强化阶段所得到的钢筋。 冷拉后可提高钢材的抗拉强度，但其屈服台阶变短冷拉后可提高钢材的抗拉强度，但其屈服台阶变短，塑性较差，塑性较差。 冷拔冷拔 冷拔冷拔可同时提高钢材的抗拉和抗压强度。

13、塑性降低很多。可同时提高钢材的抗拉和抗压强度。塑性降低很多。 d1 d2 P d2 d1 冷轧冷轧 冷轧后，钢筋表面轧成带肋，强度与冷拔低碳丝接近，塑性要好一些冷轧后，钢筋表面轧成带肋，强度与冷拔低碳丝接近，塑性要好一些。 钢筋的热处理钢筋的热处理 对某些特定钢号（对某些特定钢号（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）的热轧钢筋进行）的热轧钢筋进行 淬火和回火处理，钢筋强度大幅度提高，并保留较好的塑性和韧性，成淬火和回火处理，钢筋强度大幅度提高，并保留较好的塑性和韧性，成 为较理想的预应力钢筋。为较理想的预应力钢筋。 二、钢筋的强度和变形二、钢筋的强度和变形 钢筋的力学性能钢筋的力学

14、性能 比例极限 屈服强度 极限强度 o (N/mm2) fy ft e d 流幅 a bc oa弹性阶段 a比例极限 b屈服强度 cd强化阶段 d极限强度 de 颈缩阶段 有明显流幅钢筋的 曲线 无明显流幅钢筋的 曲线 0.2% 0.2 (N/mm2) o 0.2条件屈服强度 钢筋除需有足够的强度外，还应具有一定 的塑性变形（plastic deformation)能力，钢筋的 塑性通常用伸长率 和冷弯性能两个指标来衡 量。 %100 1 12 l ll 伸长率 冷弯是将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊， 弯成一定的角度而不发生断裂，就表示合格。 D d 冷弯试验冷弯试验 v1） 有较高的强度和

15、适宜的屈服比 v2） 有较好的塑性 v3） 与混凝土之间有良好的粘结力 v4） 具有较好的可焊性 v5） 在寒冷地区，钢筋的低温性能也要符合一定 要求，不宜采用冷加工钢筋，以免发生脆性破坏。 三、钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构对三、钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构对 钢筋性能的要求钢筋性能的要求 四、钢筋的选用 v钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋，应按 下列规定采用： v（1） 普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级 钢筋，也可采用HPB235级和RRB400级钢筋； v（2） 预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝， 也可采用热处理钢筋。 v具体工程中，现浇楼板的钢筋和梁柱的箍筋多

16、 采用HPB235级钢筋；梁柱的受力筋多采用HRB335、 HRB400和RRB400级钢筋；尺寸较大的构件有时也 采用HRB335级钢筋作箍筋。 第二节第二节 混凝土的力学性能混凝土的力学性能 混凝土混凝土是由水泥、水、粗骨料（碎石、卵是由水泥、水、粗骨料（碎石、卵 石）、细骨料石）、细骨料(砂砂)等材料按一定配合比，经混合等材料按一定配合比，经混合 搅拌，入模浇捣并养护硬化后形成的人工石材。搅拌，入模浇捣并养护硬化后形成的人工石材。 影响混凝土的强度和变形的主要因素有：影响混凝土的强度和变形的主要因素有：原原 材料的性能；各组成成分的比例，尤其是水灰比材料的性能；各组成成分的比例，尤其是水

17、灰比 的大小；施工方法（搅拌程度、浇捣的密实性、的大小；施工方法（搅拌程度、浇捣的密实性、 对混凝土的养护方法）等。对混凝土的养护方法）等。 混凝土的基本强度指标有混凝土的基本强度指标有立方体抗压强度立方体抗压强度、 轴心抗压强度轴心抗压强度和和轴心抗拉强度轴心抗拉强度三种。三种。 一、一、 混凝土的强度混凝土的强度 v强度是指结构材料所能承受的某种极限应 力。 v混凝土的强度是靠水泥的水化、硬化获得 的。水泥的水化硬化早期快、后期慢，故混凝 土强度的增长也是早期快、后期慢，但到28d 龄期时强度的增长就不明显而趋于稳定。因此， 规范以28d龄期时混凝土的强度为基准。 v1.混凝土强度等级立方

18、体抗压强度fcu v混凝土强度等级应按立方体抗压强度标 准值确定。我国混凝土强度等级的确定方法 是：用边长为150mm的立方体标准试件，在 标准试验条件下养护28d，并用标准试验方 法（C30以下的加载速度控制在 0.30.5MPa/s范围；C30以上的加载速度控 制在0.50.8MPa/s范围。两端不涂润滑剂） 测得的立方体抗压强度，用符号fcuk表示。 150mm 150mm 150mm 强度等级：强度等级： C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50C80共14级级 C 混凝土 15立方体抗压强度的标准值为15N/mm2 v2.轴心抗压强度fc v立方体抗压强度不能代

19、表混凝土在实际构件中的 受力状态，只是作为在同一标准条件下比较混凝土强 度水平和品质的标准。 v试验表明：用高宽比为23的棱柱体测得的抗压强 度与以受压为主的混凝土构件中的混凝土抗压强度基 本一致。 v因此，棱柱体的抗压强度可以作为以受压为主的 混凝土抗压强度，称为轴心抗压强度，用符号fc表示。 a. 定义：定义： b. 折算：折算： 轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为 150mm150mm高高300mm的棱柱体，在的棱柱体，在28天龄天龄 期，用标准试验方法测得的抗压强度。期，用标准试验方法测得的抗压强度。 轴心抗压强度轴心抗压强度 c

20、f （棱柱体抗压强度）（棱柱体抗压强度） 抗压强度随试件高度增大而降抗压强度随试件高度增大而降 低低 cuccc ff 21 88. 0 1c 轴心抗压强度与立方体抗压强度比值轴心抗压强度与立方体抗压强度比值 2c 高强混凝土脆性折减系数高强混凝土脆性折减系数 0.88经验折减系数经验折减系数 v混凝土的抗拉性能很差。混凝土的抗拉强度一般 只有抗压强度的1/201/8，且不与抗压强度成正比。混 凝土轴心抗拉强度取棱柱体（100mm 100mm500mm，两端埋有钢筋）的抗拉极限强度为 轴心抗拉强度。混凝土构件的开裂、变形以及受剪、 受扭、受冲切等承载力均与抗拉强度有关。 v根据试验得知，fcu

21、、fc、ft三者之间的关系是fcufc ft。 3，混凝土的轴心抗拉强度，混凝土的轴心抗拉强度 v1.混凝土的强度标准值混凝土的强度标准值 经统计分析，并考虑结构中混凝土强度与试经统计分析，并考虑结构中混凝土强度与试 件强度之间的差异，件强度之间的差异，混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 给出了混凝土强度标准值，详见附表给出了混凝土强度标准值，详见附表7。 v2.混凝土的强度设计值混凝土的强度设计值 混凝土强度设计值为混凝土强度标准值除以混凝土强度设计值为混凝土强度标准值除以 混凝土的材料分项系数混凝土的材料分项系数c，规范规定，规范规定c=1.4， 即即fc=fck/c，ft=ftk/c。

22、ft、fc见附表见附表7。 4. 混凝土的强度计算指标混凝土的强度计算指标 二、二、 混凝土的变形混凝土的变形 v混凝土变形有两类：一类是荷载作 用下的受力变形，包括一次短期加荷时 的变形、多次重复加荷时的变形和长期 荷载作用下的变形；另一类是体积变形， 包括收缩、膨胀和温度变形。 02468 10 20 30 (MPa) 10-3 B A C E D A点以前点以前，微裂缝没有，微裂缝没有 明显发展，混凝土的变明显发展，混凝土的变 形主要弹性变形，应力形主要弹性变形，应力 -应变关系近似直线。应变关系近似直线。A 点应力随混凝土强度的点应力随混凝土强度的 提高而增加，对普通强提高而增加，对普

23、通强 度混凝土度混凝土 A约为约为 (0.30.4)fc ，对高强混，对高强混 凝土凝土 A可达可达(0.50.7)fc。 A点以后点以后，由于微裂缝，由于微裂缝 处的应力集中，裂缝开处的应力集中，裂缝开 始有所延伸发展，产生始有所延伸发展，产生 部分塑性变形，应变增部分塑性变形，应变增 长开始加快，应力长开始加快，应力-应应 变曲线逐渐偏离直线。变曲线逐渐偏离直线。 微裂缝的发展导致混凝微裂缝的发展导致混凝 土的横向变形增加。但土的横向变形增加。但 该阶段微裂缝的发展是该阶段微裂缝的发展是 稳定的。稳定的。 混凝土在结硬过程中，混凝土在结硬过程中， 由于水泥石的收缩、骨由于水泥石的收缩、骨

24、料下沉以及温度变化等料下沉以及温度变化等 原因，在骨料和水泥石原因，在骨料和水泥石 的界面上形成很多微裂的界面上形成很多微裂 缝，成为混凝土中的薄缝，成为混凝土中的薄 弱部位。混凝土的最终弱部位。混凝土的最终 破坏就是由于这些微裂破坏就是由于这些微裂 缝的发展造成的。缝的发展造成的。 达到达到B点，内部一些微点，内部一些微 裂缝相互连通，体积应裂缝相互连通，体积应 变开始由压缩转为增加。变开始由压缩转为增加。 取取B点的应力作为混凝点的应力作为混凝 土的长期抗压强度。普土的长期抗压强度。普 通强度混凝土通强度混凝土 B约为约为 0.8fc。 达到达到C点点fc，内部微裂缝，内部微裂缝 连通形成

25、破坏面，连通形成破坏面，C点点 的纵向应变值称为峰值的纵向应变值称为峰值 应变应变 0，约为，约为0.002。 纵向应变发展达到纵向应变发展达到D点，点， 内部裂缝在试件表面出内部裂缝在试件表面出 现第一条可见平行于受现第一条可见平行于受 力方向的纵向裂缝。力方向的纵向裂缝。 v混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量 v混凝土的应力混凝土的应力与其弹性应变与其弹性应变ce之比值称之比值称 为为混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量，用符号，用符号Ec表示。根据大表示。根据大 量试验结果，混凝土规范采用以下公式计算混量试验结果，混凝土规范采用以下公式计算混 凝土的弹性模量：凝土的弹性模量： v混凝土的剪变模

26、量是指剪应力混凝土的剪变模量是指剪应力和剪应变和剪应变的比的比 值，即：值，即： 5 2 10 (/) 2.234.7/ c cu EN mm f c G v混凝土受压后除产生瞬时压应变外，在维持其外混凝土受压后除产生瞬时压应变外，在维持其外 力不变的条件下（即荷载长期不变），应变随时间继力不变的条件下（即荷载长期不变），应变随时间继 续增长的现象，叫做续增长的现象，叫做混凝土的徐变混凝土的徐变。 v混凝土的徐变对混凝土结构构件的受力性能有重混凝土的徐变对混凝土结构构件的受力性能有重 要的影响：要的影响：它将使结构构件的变形增加；轴心受压构它将使结构构件的变形增加；轴心受压构 件中钢筋的应力增

27、加而混凝土的压应力减小的应力重件中钢筋的应力增加而混凝土的压应力减小的应力重 分布现象产生；在预应力混凝土结构构件中引起预应分布现象产生；在预应力混凝土结构构件中引起预应 力损失等。力损失等。 混凝土的徐变混凝土的徐变 v影响混凝土徐变的主要因素有：影响混凝土徐变的主要因素有： v（1） 水灰比和水泥用量水灰比和水泥用量 v（2） 骨料的级配和刚度骨料的级配和刚度 v（3） 混凝土的密实性混凝土的密实性 v （4）构件的养护温湿度）构件的养护温湿度 v （5）构件使用时的温湿度）构件使用时的温湿度 v （6） 构件单位体积的表面积大小构件单位体积的表面积大小 v （7） 构件加载时的龄期构件加

28、载时的龄期 v （8） 持续应力的大小持续应力的大小 混凝土的收缩变形混凝土的收缩变形 定义：定义：混凝土在空气中凝结硬化时，体积减小的现象混凝土在空气中凝结硬化时，体积减小的现象 称为称为收缩变形收缩变形。 收缩变形是一种非受力变形；而徐变变形只有在收缩变形是一种非受力变形；而徐变变形只有在 受力达到一定数值并且持续作用下才产生。受力达到一定数值并且持续作用下才产生。 影响混凝土收缩的主要因素有：影响混凝土收缩的主要因素有： （1） 水灰比和水泥用量水灰比和水泥用量 （2） 骨料的级配和刚度骨料的级配和刚度 （3） 混凝土的密实性混凝土的密实性 （4）构件的养护温湿度）构件的养护温湿度 （5

29、）构件使用时的温湿度）构件使用时的温湿度 （6） 构件单位体积的表面积大小构件单位体积的表面积大小 （7） 水泥品种与强度级别水泥品种与强度级别 和其它许多材料一样，当温度发生变化时混凝土的体和其它许多材料一样，当温度发生变化时混凝土的体 积也具有热胀冷缩的性质。积也具有热胀冷缩的性质。混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规规 定，当温度在定，当温度在0到到100范围内时，混凝土线膨胀系数范围内时，混凝土线膨胀系数 c可采用可采用110-5/。 温度变形对大体积混凝土结构极为不利。温度变形对大体积混凝土结构极为不利。 温度变形能使混凝土开裂，在某些场合应认真对待。温度变形能使混凝土开裂，在某些

30、场合应认真对待。 v混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定：规定： v钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低 于于C15；当采用；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强级钢筋时，混凝土强 度等级不宜低于度等级不宜低于C20；当采用；当采用HRB400和和 RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混级钢筋以及承受重复荷载的构件，混 凝土强度等级不得低于凝土强度等级不得低于C20。 v预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应 低于低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋 作预应力筋时，混凝土强度等

31、级不宜低于作预应力筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。 混凝土的选用：混凝土的选用： 第三节第三节 钢筋与混凝土之间的粘结作用钢筋与混凝土之间的粘结作用 v一、粘结作用的组成 v粘结力是存在于钢筋与混凝土界面上的作用 力。它反映的是钢筋与混凝土交界面上沿钢 筋纵向的抗剪能力。 钢筋与混凝土之间的粘结 产生粘结力的主要原因：产生粘结力的主要原因： （1） 混凝土收缩将钢筋紧紧握固而产生的混凝土收缩将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力摩擦力； （2） 混凝土颗粒与钢筋表面产生的混凝土颗粒与钢筋表面产生的化学粘合力化学粘合力； （3）由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生

32、的机机 械咬合力械咬合力。 二、粘结强度及其影响因素二、粘结强度及其影响因素 粘结力的测定一般采用拔出试验方法粘结力的测定一般采用拔出试验方法 粘结强度粘结强度f可由下式计算可由下式计算 P f dl 影响粘结强度的因素：影响粘结强度的因素： 1 钢筋表面的形状钢筋表面的形状 2 混凝土的强度混凝土的强度 3 侧向压应力侧向压应力 4 混凝土保护层厚度和钢筋净距混凝土保护层厚度和钢筋净距 5 横向钢筋的设置横向钢筋的设置 6 钢筋在混凝土中的位置钢筋在混凝土中的位置 第三章第三章 钢筋混凝土结构的基本设计原则钢筋混凝土结构的基本设计原则 第一节第一节 建筑结构的功能要求和极限状态建筑结构的功能

33、要求和极限状态 一、建筑结构的功能一、建筑结构的功能 建筑结构在规定的设计使用年限内建筑结构在规定的设计使用年限内 （一般按（一般按50年考虑），年考虑），应满足下列功能应满足下列功能 要求：要求： （1） 安全性安全性 （2） 适用性适用性 （3） 耐久性耐久性 v结构的安全性、适用性和耐久性总称为结构的安全性、适用性和耐久性总称为结构的可结构的可 靠性靠性。即结构在规定的时间内，在规定的条件下，完。即结构在规定的时间内，在规定的条件下，完 成成预定功能预定功能的能力或可能性。的能力或可能性。 v建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准对对可靠度可靠度的定的定 义是：义是：“结构

34、在规定的时间内，在规定的条件下，完结构在规定的时间内，在规定的条件下，完 成预定功能的概率。成预定功能的概率。” v 故结构可靠度是可靠性的概率度量故结构可靠度是可靠性的概率度量。 v 规定设计使用年限：重要建筑规定设计使用年限：重要建筑100年；一般建筑年；一般建筑 50年；次要建筑年；次要建筑5年年 v二、极限状态二、极限状态 v前面所说的前面所说的“预定功能预定功能”，一般是以结构，一般是以结构 是否达到是否达到“极限状态极限状态”来标志的，并以此作为来标志的，并以此作为 结构设计的准则。结构设计的准则。 v整个结构或结构的一部分超过某一特定状整个结构或结构的一部分超过某一特定状 态就不

35、能满足设计规定的某一功能要求，此特态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特 定状态为定状态为该功能的极限状态该功能的极限状态。 v 极限状态实质上是结构可靠（有效）或不极限状态实质上是结构可靠（有效）或不 可靠（失效）的界限，故也称为可靠（失效）的界限，故也称为界限状态界限状态。 1 承载能力极限状态承载能力极限状态 v这种极限状态对应于：结构或结构构件达这种极限状态对应于：结构或结构构件达 到到最大承载能力最大承载能力或不适用于继续承载的或不适用于继续承载的变形变形。 v当结构或结构构件出现下列状态之一时，当结构或结构构件出现下列状态之一时， 应认为超过了承载能力极限状态：应认为超过了承载能

36、力极限状态： v（1） 整个结构或结构的一部分作为刚体整个结构或结构的一部分作为刚体 失去平衡（如阳台、雨篷的倾覆）等；失去平衡（如阳台、雨篷的倾覆）等； v（2） 结构构件或连接因超过材料强度而结构构件或连接因超过材料强度而 破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适 于继续承载；于继续承载； v（3） 结构转变为机动体系；结构转变为机动体系； v （4） 结构或结构构件丧失稳定；结构或结构构件丧失稳定； v （5） 地基丧失承载能力而破坏（如失稳地基丧失承载能力而破坏（如失稳 等）。等）。 2 正常使用极限状态正常使用极限状态 v这种极限状态对应于结构

37、或结构构件达到这种极限状态对应于结构或结构构件达到 正常使用或耐久性能的某项规定限值。正常使用或耐久性能的某项规定限值。 v当结构或结构构件出现下列状态之一时，当结构或结构构件出现下列状态之一时， 应认为超过了正常使用极限状态：应认为超过了正常使用极限状态： v（1） 影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或外观的变形； v（2） 影响正常使用或耐久性能的局部损影响正常使用或耐久性能的局部损 坏（包括裂缝，如水池开裂引起渗漏）；坏（包括裂缝，如水池开裂引起渗漏）； v（3） 影响正常使用的振动；影响正常使用的振动； v（4） 影响正常使用的其它特定状态。影响正常使用的其它特定状态。 第二节第二

38、节 极限状态设计方法极限状态设计方法 v在进行结构设计时，就应针对不同的极限在进行结构设计时，就应针对不同的极限 状态，根据结构的特点和使用要求，给出具体状态，根据结构的特点和使用要求，给出具体 的标志极限值，以作为结构设计的依据。的标志极限值，以作为结构设计的依据。 v这种以相应于结构各种功能要求的这种以相应于结构各种功能要求的极限状极限状 态态作为结构设计依据的设计方法，就称为作为结构设计依据的设计方法，就称为“极极 限状态设计法限状态设计法”。 v一、影响结构可靠性的因素一、影响结构可靠性的因素 v1 作用效应作用效应 v作用效应包括荷载产生的各种效应，如弯矩、剪力、作用效应包括荷载产生

39、的各种效应，如弯矩、剪力、 变形、裂缝等。也包括一些非荷载产生的效应，如混凝变形、裂缝等。也包括一些非荷载产生的效应，如混凝 土的收缩，地基不均匀沉降等土的收缩，地基不均匀沉降等 v例如，例如，一简支梁梁长为一简支梁梁长为l0，承受的垂直均布线荷载，承受的垂直均布线荷载 为为q（已包括梁自重），梁的抗弯刚度为（已包括梁自重），梁的抗弯刚度为B。则梁跨中。则梁跨中 由荷载由荷载q产生的弯矩为产生的弯矩为M=1/8ql02，跨中挠度，跨中挠度 f=5ql04/(384B)，支座处剪力，支座处剪力V=1/2ql0。 v荷载效应与结构上的荷载密切相关，并且是一种因荷载效应与结构上的荷载密切相关，并且是

40、一种因 果关系，即没有荷载作用就没有荷载效应。果关系，即没有荷载作用就没有荷载效应。 （1）荷载分类）荷载分类 v1）永久荷载（恒荷载）永久荷载（恒荷载） v2）可变荷载（活荷载）可变荷载（活荷载） v3）偶然荷载）偶然荷载 （2）荷载的标准值）荷载的标准值 结构设计时采用的荷载的基本代表值结构设计时采用的荷载的基本代表值 （3）荷载效应）荷载效应 作用于结构或结构构件上的各种荷载使结构或结作用于结构或结构构件上的各种荷载使结构或结 构构件产生的构构件产生的内力内力（N、M、V、T）和）和变形变形、应力应力 等等，称为，称为荷载效应荷载效应。荷载效应可由力学方法求得。荷载效应可由力学方法求得。

41、 2，结构抗力，结构抗力 v结构或结构构件抵抗作用效应（本书仅指荷载效应）结构或结构构件抵抗作用效应（本书仅指荷载效应） 的能力，也即结构或构件承受内力、变形和抗裂等的能的能力，也即结构或构件承受内力、变形和抗裂等的能 力，称为力，称为结构的抗力结构的抗力。 v例如，例如，一根一定长的一根一定长的No.20工字钢梁就具有一定的工字钢梁就具有一定的 受弯、受剪和承受变形的能力。受弯、受剪和承受变形的能力。 v影响结构抗力的主要因素是结构所用材料的性能和影响结构抗力的主要因素是结构所用材料的性能和 结构的几何参数。结构的几何参数。 v三、按承载能力极限状态计算 v结构构件的承载能力极限状态设计应根

42、据荷载效应结构构件的承载能力极限状态设计应根据荷载效应 的基本组合或偶然组合进行，并以内力和承载力的设计的基本组合或偶然组合进行，并以内力和承载力的设计 值来表达，其设计表达式为：值来表达，其设计表达式为： v0SR v1.结构重要性系数结构重要性系数0的确定的确定 v统一标准根据建筑结构破坏可能产生的后果的严重统一标准根据建筑结构破坏可能产生的后果的严重 性，将建筑结构划分为三个安全等级。性，将建筑结构划分为三个安全等级。 v对安全等级为一级、二级、三级的结构构件，其结对安全等级为一级、二级、三级的结构构件，其结 构构件的重要性系数分别不应小于构构件的重要性系数分别不应小于1.1、1.0、0

43、.9。 v2.内力组合设计值内力组合设计值S的确定的确定 v考虑永久性荷载和可变荷载共同作用所得的结构内考虑永久性荷载和可变荷载共同作用所得的结构内 力值称为结构的内力组合值。力值称为结构的内力组合值。 v对于基本组合，对于基本组合，荷载效应组合的设计值荷载效应组合的设计值S一般根据一般根据 下式确定：下式确定： 11 2 n GGkQQ kQiciQik i SSSS 四、正常使用极限状态验算四、正常使用极限状态验算 v对于正常使用极限状态，应根据不同的设对于正常使用极限状态，应根据不同的设 计要求，采用荷载的标准组合、准永久组合进计要求，采用荷载的标准组合、准永久组合进 行设计，使变形、裂

44、缝、振幅、基底应力等行设计，使变形、裂缝、振幅、基底应力等 v（1） 对于标准组合，荷载效应组合的设对于标准组合，荷载效应组合的设 计值计值S按下式计算：按下式计算： 1 2 n GkQ kciQik i SSSS （2） 对于准永久组合，荷载效应组合 的设计值S按下式计算： 1 n GkciQik i SSS v变形验算： fflim f: 按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用 影响的挠度计算值影响的挠度计算值 flim：挠度限值挠度限值 v裂缝验算裂缝验算 v裂缝的控制等级分为裂缝的控制等级分为三级三级： v一级一级 正常使用阶段严格要求不出现裂缝正常使

45、用阶段严格要求不出现裂缝 v二级二级 正常使用阶段一般要求不出现裂缝正常使用阶段一般要求不出现裂缝 v三级三级 正常使用阶段容许出现裂缝，但控制裂正常使用阶段容许出现裂缝，但控制裂 缝的宽带缝的宽带 wmaxwlim wmax : 按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影 响的计算裂缝宽度响的计算裂缝宽度 wlim：裂缝宽度限值裂缝宽度限值 五、耐久性规定五、耐久性规定 环境类别的分类：环境类别的分类： 第四章第四章 受弯构件受弯构件 同时受到弯矩M和 剪力V共同作用, 而N可以 忽略的构件。 主要是指各种类型 的梁与板。 pp lll M pl V p 第

46、一节第一节 概述概述 v梁和板的区别在于：梁的截面高度一般都梁和板的区别在于：梁的截面高度一般都 远大于其宽度，而板的截面高度则远小于其宽远大于其宽度，而板的截面高度则远小于其宽 度。度。 v梁、板的制作工艺有现浇和预制两种，相梁、板的制作工艺有现浇和预制两种，相 应的梁、板叫现浇梁、现浇板和预制梁、预制应的梁、板叫现浇梁、现浇板和预制梁、预制 板。板。 v经试验和理论分析表明：钢筋混凝土受弯构件可经试验和理论分析表明：钢筋混凝土受弯构件可 能沿弯矩最大的截面发生破坏，也可能沿剪力最大或能沿弯矩最大的截面发生破坏，也可能沿剪力最大或 弯矩和剪力都较大的截面发生破坏。弯矩和剪力都较大的截面发生破

47、坏。 受弯构件沿正截面和沿斜截面破坏的形式 v由图可知，当受弯构件沿弯矩最大的截面破坏由图可知，当受弯构件沿弯矩最大的截面破坏 时，破坏截面与构件的轴线垂直，故称为时，破坏截面与构件的轴线垂直，故称为沿正截沿正截 面破坏面破坏。当受弯构件沿剪力最大的截面破坏时，。当受弯构件沿剪力最大的截面破坏时， 破坏截面与构件的轴线斜交，称为破坏截面与构件的轴线斜交，称为沿斜截面破坏沿斜截面破坏。 受弯构件除了要进行承载能力极限状态计算和正受弯构件除了要进行承载能力极限状态计算和正 常使用极限状态验算外，还要采取一系列的常使用极限状态验算外，还要采取一系列的构造措构造措 施施。 所谓所谓构造措施构造措施，是

48、指在结构计算中未能详细考虑，是指在结构计算中未能详细考虑， 或很难定量计算而被忽略了其影响的因素，而在保或很难定量计算而被忽略了其影响的因素，而在保 证构件安全，施工简便及经济合理等前提下所采取证构件安全，施工简便及经济合理等前提下所采取 的技术补救措施。的技术补救措施。 第二节第二节 受弯构件的一般构造要求受弯构件的一般构造要求 v一、板的构造要求一、板的构造要求 板的承载力应满足荷载、刚度和抗力的要求。 现浇板的厚度h取10mm为倍数，从刚度条件出发，不需 作挠度验算的板的厚度与跨度的最小比值(h/l)应按下表取 值。 板类型 支承情况 单向板 （梁式板） 双向板悬臂板 简支 1/35 1

49、/45 连续 1/40 1/501/12 现浇钢筋混凝土板的最小厚度（现浇钢筋混凝土板的最小厚度（mm） 单 向 板 工业建筑楼板 板 的 类 别 密 肋 板 悬 臂 板 厚度 屋 面 板 双 向 板 70 40 60 民用建筑楼板 60 行车道下的楼板80 80 肋间距小于或等于700mm 肋间距大于700mm 板的悬臂长度小于或等于500mm 无 梁 楼 板 50 60 80 150 板的悬臂长度大于500mm 板的钢筋：板的钢筋： 板内钢筋一般有纵向受力钢筋和分布钢筋； 常采用HRB335级（级）和HPB235级钢筋； 常用直径6、8、10和12mm，现浇板的板面钢筋直径不宜 小于8mm

50、； 板钢筋的间距一般为（70200mm)； 板厚h150mm，筋间距200mm； h150mm，筋间距1.5h且250mm。 1 ) 板的纵向受拉钢筋 板的配筋 s h 受力钢筋 分布钢筋 采用HPB235（级）和 HRB335级（级）钢筋； 常用直径6和8 mm； 单位长向上分布筋表面面积不宜小于单位宽度上受力 钢筋截面面积的15%，分布筋的间距不宜大于250mm， 直径不宜小于6mm； 作用：均匀传力；固定受力钢筋位置； 抵抗温度和收缩应力。 2) 板的分布筋板的分布筋 混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度 v纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离，用纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离

51、，用c表示。表示。 v保护层厚度主要取决于构件使用环境、构件类型、混凝土保护层厚度主要取决于构件使用环境、构件类型、混凝土 强度等级、受力钢筋直径等因素的影响。强度等级、受力钢筋直径等因素的影响。 环境类别 板、墙、壳梁柱 C 20 C25 C40 C5 0 C2 0 C25 C4 0 C 50 C 20 C25 C40 C5 0 一201515302525303030 二 a一 2015一3030一3030 b一2520一3530一3530 三一3025一4035一4035 混凝土保护层的作用：混凝土保护层的作用： v 1）阻止纵向钢筋锈蚀）阻止纵向钢筋锈蚀 v 2）在火灾等情况下，使钢筋的

52、温度上升）在火灾等情况下，使钢筋的温度上升 缓慢缓慢 v 3）使纵向受力钢筋与混凝土有较好的粘）使纵向受力钢筋与混凝土有较好的粘 结结 二、梁的构造要求二、梁的构造要求 v1.梁的高跨比梁的高跨比 v梁截面高度梁截面高度h按高跨比按高跨比h/l估算。梁的高估算。梁的高 跨比跨比h/l按表采用，表中按表采用，表中l0为梁的计算跨度。为梁的计算跨度。 项次构件种类简支 两端连 续 悬臂 1 整体肋形 梁 次梁 主梁 l0/16 l0/12 l0/18 l0/14 l0/8 l0/6 2独立梁 l0/12l0/14l0/6 4.1.2.1 梁的截面尺寸梁的截面尺寸 v2.梁截面的高宽比梁截面的高宽比

53、 v梁截面的高宽比按下列比值范围选用，并梁截面的高宽比按下列比值范围选用，并 应符合模数：应符合模数： v矩形截面时：矩形截面时：h/b=2.03.5； vT形截面时：形截面时：h/b=2.54.0。 v确定截面尺寸时宜先根据高跨比初选截面确定截面尺寸时宜先根据高跨比初选截面 高度高度h，然后根据高宽比初选截面宽度，然后根据高宽比初选截面宽度b，最后，最后 由倍数要求确定截面尺寸由倍数要求确定截面尺寸。 v3.倍数要求倍数要求 v为了统一模板尺寸和便于施工，梁的截面为了统一模板尺寸和便于施工，梁的截面 尺寸应符合倍数要求。当截面高尺寸应符合倍数要求。当截面高h800mm时，时， h为为50mm

54、的倍数，当的倍数，当h800mm时，为时，为100mm 的倍数。的倍数。 v 当梁宽当梁宽b200mm时，时，b为为50mm的倍数；常的倍数；常 用梁宽：用梁宽：b=150mm、180mm、200mm.。 v梁中的钢筋有梁中的钢筋有纵向受力钢筋纵向受力钢筋、弯起弯起 钢筋钢筋、箍筋箍筋和和架立筋架立筋等。等。 v1.纵向受力钢筋纵向受力钢筋 v纵向受力钢筋的主要作用是用来承受由弯矩在梁中产纵向受力钢筋的主要作用是用来承受由弯矩在梁中产 生的拉力。生的拉力。 v钢筋伸入支座的数量：当梁宽钢筋伸入支座的数量：当梁宽b100mm时，不宜少时，不宜少 于两根；当梁宽于两根；当梁宽b100mm时，可为一

55、根。时，可为一根。 净距25mm 钢筋直径d c c c b h c25mm d h0 b h h0 净距30mm 1.5钢筋直径d 净距25mm 钢筋直径d 纵向受力钢筋的净距、保护层纵向受力钢筋的净距、保护层 v2.架立钢筋架立钢筋 v架立筋设置在梁的受压区外缘两侧，一般架立筋设置在梁的受压区外缘两侧，一般 应与纵向受力钢筋平行。架立筋的主要作用是应与纵向受力钢筋平行。架立筋的主要作用是 用来固定箍筋的正确位置和形成钢筋骨架；此用来固定箍筋的正确位置和形成钢筋骨架；此 外，架立钢筋还可承受因温度变化和混凝土收外，架立钢筋还可承受因温度变化和混凝土收 缩而产生的应力，防止裂缝发生。缩而产生的

56、应力，防止裂缝发生。 v架立钢筋的直径与梁的跨度有关：当跨度架立钢筋的直径与梁的跨度有关：当跨度 小于小于4m时，不宜小于时，不宜小于8mm；当跨度等于；当跨度等于46m 时，不宜小于时，不宜小于10mm；跨度大于；跨度大于6m时，不小于时，不小于 12mm。 v3.箍筋箍筋 v箍筋的主要作用箍筋的主要作用是用来承受由剪力和弯矩是用来承受由剪力和弯矩 在梁内引起的主拉应力，防止斜截面破坏。其在梁内引起的主拉应力，防止斜截面破坏。其 次，箍筋通过绑扎和焊接把其它钢筋连系在一次，箍筋通过绑扎和焊接把其它钢筋连系在一 起，形成一个空间钢筋骨架。起，形成一个空间钢筋骨架。 v梁内箍筋数量梁内箍筋数量由

57、抗剪计算和构造要求确定。由抗剪计算和构造要求确定。 v箍筋分箍筋分开口开口和和封闭封闭两种形式。箍筋的肢数两种形式。箍筋的肢数 有有单肢单肢、双肢双肢和和四肢四肢。 箍筋的形式和肢数 (a) 箍筋的形式；（b) 箍筋的肢数 v4.弯起钢筋弯起钢筋 v弯起钢筋一般是由纵向受力钢筋弯起而成弯起钢筋一般是由纵向受力钢筋弯起而成 的。的。它的它的作用是作用是：弯起段用来承受弯矩和剪力弯起段用来承受弯矩和剪力 产生的主拉应力；跨中水平段承受弯矩产生的产生的主拉应力；跨中水平段承受弯矩产生的 拉力；弯起后的水平段可承受支座处的负弯矩。拉力；弯起后的水平段可承受支座处的负弯矩。 v弯起钢筋的数量、位置由计算

58、确定。弯起钢筋的数量、位置由计算确定。 v弯起钢筋的弯起角度弯起钢筋的弯起角度：当梁高不大于：当梁高不大于 800mm时，采用时，采用45；当梁高大于；当梁高大于800mm时，时， 弯起角采用弯起角采用60。 v5. 梁侧构造钢筋梁侧构造钢筋 v当梁的腹板高度当梁的腹板高度hw450mm时，在梁的两时，在梁的两 个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向 构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积 bhw的的0.1%，且其间距不宜大于，且其间距不宜大于200mm。 v 纵向构造钢筋的纵向构造钢筋的作用作用：防止混凝土由于温

59、：防止混凝土由于温 度变化和收缩等原因在梁侧中部产生裂缝。度变化和收缩等原因在梁侧中部产生裂缝。 v梁的梁的腹板高度腹板高度hw的取值如下：的取值如下：对于矩形截对于矩形截 面，取截面有效高度面，取截面有效高度h0；对于；对于T形截面，取截形截面，取截 面有效高度减去翼缘高度；对于工字形截面，面有效高度减去翼缘高度；对于工字形截面， 取腹板净高。取腹板净高。 第三节第三节 正截面承载力计算正截面承载力计算 纵向受拉钢筋的配筋率纵向受拉钢筋的配筋率 (%) 0 s bh A 是纵向受力钢筋截面面积As与截面有效面积的百分 比，是影响梁受力性能的一个重要指标。 b 截面宽度 h0 截面的有效高度

60、As 纵向受拉钢筋总截面面积 v根据上述钢筋净距和混凝土保护层最小厚度的规定，并考根据上述钢筋净距和混凝土保护层最小厚度的规定，并考 虑到梁、板常用的钢筋直径，室内正常环境梁板的截面有效虑到梁、板常用的钢筋直径，室内正常环境梁板的截面有效 高度高度h0和梁板的高度和梁板的高度h有以下关系：有以下关系： v 对于梁：对于梁： h0=h-35mm(一排钢筋一排钢筋) v或或 h0h-60mm (二排钢筋）二排钢筋） v对于板：对于板： h0h-20mm 受弯构件以梁为试验研究对象。受弯构件以梁为试验研究对象。试验表明：试验表明：同样同样 的截面尺寸、跨度和同样材料强度的梁，由于的截面尺寸、跨度和同