钢筋混凝土梁板设计ppt课件

1、工程一：钢筋混凝土梁板设计工程一：钢筋混凝土梁板设计义务一：预备知识义务一：预备知识义务二：单筋矩形截面梁板设计义务二：单筋矩形截面梁板设计义务三：双筋矩形截面梁设计义务三：双筋矩形截面梁设计义务四：义务四：T形截面梁板设计形截面梁板设计 义务一：预备知识义务一：预备知识第一节第一节 钢筋混凝土构造的资料钢筋混凝土构造的资料第二节第二节 钢筋混凝土构造设计原理钢筋混凝土构造设计原理第三节第三节 极限形状设计表达式极限形状设计表达式第一节第一节 钢筋混凝土构造的资料钢筋混凝土构造的资料一、钢筋一、钢筋二、混凝土二、混凝土三、钢筋与混凝土之间的粘结三、钢筋与混凝土之间的粘结一、钢一、钢 筋筋一钢筋

2、的分类一钢筋的分类按化学成分按化学成分按外表外形按外表外形 按加工工艺按加工工艺和力学性能和力学性能 碳素钢碳素钢 普通低合金钢普通低合金钢 光面钢筋光面钢筋变形钢筋变形钢筋 热处置钢筋热处置钢筋钢钢 丝丝热轧钢筋热轧钢筋冷拉钢筋冷拉钢筋光面钢筋光面钢筋光面钢筋外表是光圆的光面钢筋外表是光圆的光面钢筋为光面钢筋为级钢筋级钢筋变形钢筋变形钢筋 外表有两条纵向凸缘纵肋，外表有两条纵向凸缘纵肋，构成螺旋纹、人字纹、和月牙纹。构成螺旋纹、人字纹、和月牙纹。级以上的钢筋为变形钢筋。级以上的钢筋为变形钢筋。HPB235热轧钢筋热轧钢筋 HRB335级热轧钢筋级热轧钢筋HRB400级热轧钢筋级热轧钢筋 RR

3、B400级热轧钢筋级热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋 钢钢 丝丝碳素钢丝碳素钢丝刻痕钢丝刻痕钢丝钢绞线钢绞线冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝 钢钢 丝丝 细细 钢钢 筋筋二钢筋的强度与变形二钢筋的强度与变形有明显屈服有明显屈服点的钢筋点的钢筋无明显屈服无明显屈服点的钢筋点的钢筋 弹性模量弹性模量四个阶段四个阶段屈服强度屈服强度fy 伸长率伸长率 冷弯性能冷弯性能 应力应力与应变与应变比值比值无明显屈服点无明显屈服点强度高强度高塑性差，脆性大塑性差，脆性大极限抗拉强度极限抗拉强度 fu 有明显屈服点钢筋的应力有明显屈服点钢筋的应力-应变曲线应变曲线无明显屈服点钢筋的无明显屈服点钢筋的应力应变曲线应力应变曲线钢筋

4、冷弯实验钢筋冷弯实验钢筋冷弯实验钢筋冷弯实验种 类Es 级钢筋、冷拉级钢筋2.1105级钢筋、 级钢筋、 级钢筋热处置钢筋、碳素钢丝2.0105冷轧带肋钢筋1.9105冷拉级钢筋、冷拉级钢筋、冷拉钢筋、刻痕钢丝、钢绞丝1.8105 附表附表 钢筋的弹性模量钢筋的弹性模量 单位：单位：N/mm2三钢筋的冷加工三钢筋的冷加工钢筋的冷拉钢筋的冷拉冷拉概念冷拉概念 钢筋的冷拔钢筋的冷拔 冷拉结果冷拉结果 冷拔概念冷拔概念 冷拔结果冷拔结果 (四四) 对钢筋性能要求对钢筋性能要求强度较高强度较高塑性较好塑性较好较好的粘结力较好的粘结力较好的焊接性能较好的焊接性能 二、混凝土二、混凝土一混凝土的强度一混凝

5、土的强度立方体立方体抗压强度抗压强度 轴心抗压强轴心抗压强度度棱柱体棱柱体 轴心抗拉强度轴心抗拉强度概念概念 等级划分等级划分 fc=0.67fcuft =0.23fcu2/3 二混凝土的变形二混凝土的变形一次短期一次短期荷载作用荷载作用下的变形下的变形反复荷载作用下的变形反复荷载作用下的变形 上升段上升段 下降段下降段二混凝土的变形二混凝土的变形弹性模量弹性模量变形模量变形模量徐变徐变 收缩收缩 膨胀膨胀弹性模量弹性模量Es变形模量变形模量Es定义定义缘由、特点缘由、特点 影响要素影响要素 定义定义干缩缘由干缩缘由 减小收缩措施减小收缩措施 1含义含义 混凝土在长期荷载作用下，应力不变，应变

6、随时间的增混凝土在长期荷载作用下，应力不变，应变随时间的增加而增长的景象，称为混凝土的徐变。加而增长的景象，称为混凝土的徐变。 2特点特点 徐变在前期增长较快，随后逐渐减慢，经过较长时间而徐变在前期增长较快，随后逐渐减慢，经过较长时间而趋趋于稳定。普通于稳定。普通6个月可达最终徐变的个月可达最终徐变的70%80%，2年后徐年后徐变根本完成。两年后的徐变约为加荷时瞬变的变根本完成。两年后的徐变约为加荷时瞬变的3倍。倍。 3产生缘由产生缘由 一方面是混凝土受力后，水泥石中的胶凝体产生的黏一方面是混凝土受力后，水泥石中的胶凝体产生的黏性流动；性流动； 骨料和水泥石结合面微裂痕的开展和添加。骨料和水泥

7、石结合面微裂痕的开展和添加。 混凝土徐变与时间关系混凝土徐变与时间关系时间1月3月6月1年2年5年10年20年30年比值0.45 0.74 0.8711.14 1.25 1.261.31.36 应力条件：应力越大，徐变也越大。应力条件：应力越大，徐变也越大。 加荷龄期：混凝土的龄期越早，徐变加荷龄期：混凝土的龄期越早，徐变越大。越大。 周围环境：周围环境： 养护温度越高，湿度越大，水泥水化作用养护温度越高，湿度越大，水泥水化作用越充分，徐变就越小；越充分，徐变就越小； 试件受荷后，环境温度低，湿度大，徐变试件受荷后，环境温度低，湿度大，徐变就越小。就越小。 影响徐变的要素 砼中水泥用量越多，徐

8、变越大；水灰比越砼中水泥用量越多，徐变越大；水灰比越大，徐变越大；大，徐变越大； 资料质量和级配好，弹性模量大，徐变小；资料质量和级配好，弹性模量大，徐变小； 构件的体表比越大，徐变越小。构件的体表比越大，徐变越小。5混凝土徐变对构造或构件的影响混凝土徐变对构造或构件的影响 部分应力集中可因徐变得到缓和；部分应力集中可因徐变得到缓和； 支座沉陷引起的应力及温度湿度应力也可由于徐变得到支座沉陷引起的应力及温度湿度应力也可由于徐变得到松弛。松弛。 徐变可使受弯构件的挠度增大徐变可使受弯构件的挠度增大12倍；倍； 使细长柱附加偏心距增大，承载力下降；使细长柱附加偏心距增大，承载力下降； 引起预应力混

9、凝土构件预应力损失。引起预应力混凝土构件预应力损失。 5.混凝土的收缩和膨胀变形混凝土的收缩和膨胀变形 混凝土的温度线膨胀系数普通为混凝土的温度线膨胀系数普通为110-5/。 混凝土在空气中结硬时体积减小的景象，称为干缩变形混凝土在空气中结硬时体积减小的景象，称为干缩变形或或称收缩。曾经枯燥的混凝土再置于水中，混凝土就会重新发生称收缩。曾经枯燥的混凝土再置于水中，混凝土就会重新发生膨胀或湿胀。膨胀或湿胀。 引起混凝土干缩的主要缘由：引起混凝土干缩的主要缘由： 由于结硬初期水泥和水的水化作用，构成水泥结晶体，由于结硬初期水泥和水的水化作用，构成水泥结晶体，而水泥结晶体化合物比原资料的体积小，这种

10、收缩称为凝缩；而水泥结晶体化合物比原资料的体积小，这种收缩称为凝缩； 枯燥失水干缩。枯燥失水干缩。 水工混凝土的耐久性与其抗渗、抗冻、抗冲刷、抗碳化和抗腐蚀等性能有亲密关系. 三水工混凝土构造的耐久性三水工混凝土构造的耐久性表表1-1 水工混凝土构造所处的环境类别水工混凝土构造所处的环境类别环境类别环境类别条条 件件一一室内正常环境室内正常环境二二室内潮湿环境；露天环境；长期处于水下或地下的环境室内潮湿环境；露天环境；长期处于水下或地下的环境三三淡水水位变动区；有轻度侵蚀性地下水的地下环境；海水水下淡水水位变动区；有轻度侵蚀性地下水的地下环境；海水水下区区四四海上大气区；轻度盐雾作用区；海水水

11、位变动区；中度侵蚀性海上大气区；轻度盐雾作用区；海水水位变动区；中度侵蚀性环境环境五五运用除冰盐的环境；海水浪溅区；重度盐雾作用区；有严重侵运用除冰盐的环境；海水浪溅区；重度盐雾作用区；有严重侵蚀性介质的环境蚀性介质的环境三、钢筋与混凝土之间的粘结三、钢筋与混凝土之间的粘结(一一) 粘结力的组成粘结力的组成化学胶着力化学胶着力 摩阻力摩阻力 机械咬合力机械咬合力 影影响响粘粘结结力力的的要要素素 强度越高强度越高粘结力越大粘结力越大维护层越厚维护层越厚粘结力越大粘结力越大 外表越粗糙外表越粗糙粘结力越大粘结力越大 二钢筋的锚固与接长二钢筋的锚固与接长钢筋的锚固钢筋的锚固 直钢筋的锚固直钢筋的锚

12、固带弯钩钢筋的锚固带弯钩钢筋的锚固 概念概念 表表1-2 普通受拉钢筋的最小锚固长度普通受拉钢筋的最小锚固长度la项次项次钢筋类型钢筋类型混凝土强度等级混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40C401HPB235钢筋钢筋40d35 d30 d25 d 25 d20 d2HRB335钢筋钢筋40 d35 d30 d 30 d25 d3HRB400钢筋钢筋RRB400钢筋钢筋50 d40 d35 d 35 d30 d 当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，伸入支座的锚固长当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，伸入支座的锚固长度不应小于度不应小于la。纵向受压钢筋的锚固长度不应小于。纵向受压钢筋的

13、锚固长度不应小于0.7 la 。 当符合以下条件时，计算的锚固长度应进展修正：当符合以下条件时，计算的锚固长度应进展修正：1当当HRB335级、级、HRB400级和级和RRB400级钢筋的直径大于级钢筋的直径大于 25mm时，其锚固长度应乘以修正系数时，其锚固长度应乘以修正系数1.1；2HRB335级、级、HRB400级和级和RRB400级的环氧树脂涂层钢级的环氧树脂涂层钢 筋，其锚固长度应乘以修正系数筋，其锚固长度应乘以修正系数1.25；3当钢筋在混凝土施工过程中易受扰动如滑模施工当钢筋在混凝土施工过程中易受扰动如滑模施工 时，其锚固长度应乘以修正系数时，其锚固长度应乘以修正系数1.1；4当

14、当HRB335级、级、HRB400级和级和RRB400级钢筋在锚固区的间距级钢筋在锚固区的间距大于大于180mm，混凝土维护层厚度大于钢筋直径，混凝土维护层厚度大于钢筋直径3倍或大于倍或大于80mm且配有箍筋时，其锚固长度可乘以修正系数且配有箍筋时，其锚固长度可乘以修正系数0.8；5经上述修正后的锚固长度不应小于表中所列数值的经上述修正后的锚固长度不应小于表中所列数值的0.7倍，且倍，且不应小于不应小于250mm。 当当HRB335级、级、HRB400级和级和RRB400级纵向受拉钢筋锚固长级纵向受拉钢筋锚固长度不能满足上述规定时，可在钢筋末端做弯钩、加焊锚板，或在末度不能满足上述规定时，可在

15、钢筋末端做弯钩、加焊锚板，或在末端采用贴焊锚筋等附加锚固方式。端采用贴焊锚筋等附加锚固方式。 为了保证光面钢筋的粘结强度的可靠性，绑扎骨架中的受力光为了保证光面钢筋的粘结强度的可靠性，绑扎骨架中的受力光面钢筋应在末端做成面钢筋应在末端做成180弯钩。弯钩的方式与尺寸如以下图所示。弯钩。弯钩的方式与尺寸如以下图所示。变形钢筋和焊接骨架、焊接网以及轴心受压构件中的光面钢筋可不变形钢筋和焊接骨架、焊接网以及轴心受压构件中的光面钢筋可不做弯钩。做弯钩。机机械械弯弯钩钩钢筋的衔接钢筋的衔接绑扎搭接绑扎搭接 焊接衔接焊接衔接 机械衔接机械衔接 搭接长度搭接长度搭接率搭接率 闪光对焊闪光对焊 搭接焊搭接焊

16、搭接区段长度搭接区段长度 搭接率搭接率 受拉钢筋受拉钢筋受压钢筋受压钢筋 钢筋绑扎衔接钢筋绑扎衔接绑绑扎扎搭搭接接 1绑扎搭接绑扎搭接 在钢筋搭接处用铁丝绑扎而成，如下图。绑扎搭接接头在钢筋搭接处用铁丝绑扎而成，如下图。绑扎搭接接头是经过钢筋与混凝土之间的粘结应力来传送钢筋之间的内是经过钢筋与混凝土之间的粘结应力来传送钢筋之间的内力，必需有足够的搭接长度。力，必需有足够的搭接长度。 轴心受拉及小偏心受拉构件以及接受振动荷载的构件的纵轴心受拉及小偏心受拉构件以及接受振动荷载的构件的纵向受拉钢筋不得采用绑扎搭接接头。向受拉钢筋不得采用绑扎搭接接头。 受拉钢筋搭接接头面积百分率受拉钢筋搭接接头面积百

17、分率2525501001.21.41.6 钢筋的接头位置宜设置在构件的受力较小处，同一构件钢筋的接头位置宜设置在构件的受力较小处，同一构件 中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开；中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开； 受拉钢筋直径受拉钢筋直径d22mm，或受压钢筋直径，或受压钢筋直径d32mm时，时， 不宜采用绑扎搭接接头；不宜采用绑扎搭接接头； 纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一 搭接长度范围内的钢筋搭接接头面积百分率按下式确定，搭接长度范围内的钢筋搭接接头面积百分率按下式确定， 任何情况下，纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的

18、搭接长度均不任何情况下，纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度均不 应小于应小于300mm； ll=la 纵向受压钢筋的搭接长度不应小于按式纵向受压钢筋的搭接长度不应小于按式1-4计算值的计算值的 0.7倍，且不应小于倍，且不应小于200mm； 钢筋绑扎搭接接头区段的长度为钢筋绑扎搭接接头区段的长度为1.3倍搭接长度，凡搭接倍搭接长度，凡搭接 接头中点位于该衔接区段长度内的搭接接头均属于同一衔接接头中点位于该衔接区段长度内的搭接接头均属于同一衔接 区段。同一衔接区段内纵向钢筋搭接接头面积百分率为该区区段。同一衔接区段内纵向钢筋搭接接头面积百分率为该区 段内有搭接接头的纵向受力钢筋面积与纵向受力钢筋

19、面积的段内有搭接接头的纵向受力钢筋面积与纵向受力钢筋面积的 比值。比值。 位于同一衔接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率：位于同一衔接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率： 对梁类、板类及墙类构件不宜大于对梁类、板类及墙类构件不宜大于25%；柱类构件不宜大；柱类构件不宜大 于于50%。当工程中确有必要增大钢筋搭接接头百分率时，。当工程中确有必要增大钢筋搭接接头百分率时， 梁类构件不应大于梁类构件不应大于50%；板类、墙类及柱类构件可根据实践；板类、墙类及柱类构件可根据实践 情况放宽。受压钢筋的搭接接头面积百分率不宜超越情况放宽。受压钢筋的搭接接头面积百分率不宜超越50%； 纵向受力钢筋的焊接接头

20、应相互错开；纵向受力钢筋的焊接接头应相互错开； 钢筋焊接接头衔接区段的长度为钢筋焊接接头衔接区段的长度为35dd为受力钢筋的较大为受力钢筋的较大 直径，且不直径，且不 小于小于500mm； 同一衔接区段内纵向钢筋焊接接头面积百分率为该区段内同一衔接区段内纵向钢筋焊接接头面积百分率为该区段内 有有 焊接接头的焊接接头的 纵向受力钢筋面积与纵向受力钢筋面积的纵向受力钢筋面积与纵向受力钢筋面积的 比值。位于同一衔接区段内纵向比值。位于同一衔接区段内纵向 钢钢 筋焊接接头面积百分筋焊接接头面积百分 率，对纵向受拉钢筋接头不应大于率，对纵向受拉钢筋接头不应大于50%；纵向受压钢筋接头；纵向受压钢筋接头

21、装配式构件衔接处、暂时缝处的焊接接头钢筋可不受此比值装配式构件衔接处、暂时缝处的焊接接头钢筋可不受此比值 限制。限制。2焊接衔接焊接衔接 钢筋直径钢筋直径d28mm的焊接接头，宜采用闪光对头焊或搭接焊；的焊接接头，宜采用闪光对头焊或搭接焊； d28mm时，宜采用帮条焊，帮条截面面积不应小于受力钢时，宜采用帮条焊，帮条截面面积不应小于受力钢 筋截面面积的筋截面面积的1.2倍倍HPB235级钢筋或级钢筋或1.5倍倍HRB335级、级、 HRB400级和级和RRB400级钢筋。不同直径的钢筋不应采用级钢筋。不同直径的钢筋不应采用 帮条焊。帮条焊。 搭接焊和帮条焊接头宜采用双面焊缝，钢筋的搭接长度搭接

22、焊和帮条焊接头宜采用双面焊缝，钢筋的搭接长度 不应不应 小于小于5d， 当施焊条件困难而采用单面焊时，其搭接长度不应小于当施焊条件困难而采用单面焊时，其搭接长度不应小于10d。 当焊接当焊接HPB235级钢筋时，那么分别为级钢筋时，那么分别为4d和和8d。钢筋搭接焊钢筋搭接焊电渣压力焊对接电渣压力焊对接闪闪光光对对焊焊3机械衔接机械衔接 纵向受力钢筋机械衔接接头宜相互错开；纵向受力钢筋机械衔接接头宜相互错开； 钢筋机械衔接接头衔接区段的长度为钢筋机械衔接接头衔接区段的长度为35dd为受力钢筋的为受力钢筋的 最大直径；最大直径； 在受力较大处设置机械衔接接头时，位于同一衔接区段内在受力较大处设置

23、机械衔接接头时，位于同一衔接区段内 的纵向受拉钢筋接头面积百分率不宜大于的纵向受拉钢筋接头面积百分率不宜大于50%。纵向受压钢筋。纵向受压钢筋 的接头面积百分率可不受限制。的接头面积百分率可不受限制。 直接接受动力荷载的构造构件中的机械衔接接头，位于同直接接受动力荷载的构造构件中的机械衔接接头，位于同 一衔接区段内纵向受拉钢筋接头面积百分率不应大于一衔接区段内纵向受拉钢筋接头面积百分率不应大于50%。机械套筒机械套筒衔接衔接机械套筒衔接机械套筒衔接机机械械套套筒筒连连接接第二节第二节 钢筋混凝土构造设计原理钢筋混凝土构造设计原理一、构造的功能要求与极限形状一、构造的功能要求与极限形状二、作用与

24、抗力二、作用与抗力三、荷载与资料强度取值三、荷载与资料强度取值四、构造的可靠度四、构造的可靠度一、构造的功能要求与极限形状一、构造的功能要求与极限形状平安性平安性 适用性适用性耐久性耐久性一构造的功能要求一构造的功能要求1平安性。要求构造在正常施工和正常运用时，能接受能够平安性。要求构造在正常施工和正常运用时，能接受能够出现的各种作用而不发生破坏，并且在设计规定的偶尔事件出现的各种作用而不发生破坏，并且在设计规定的偶尔事件发生时及发生后，仍能坚持必需的整体稳定性。发生时及发生后，仍能坚持必需的整体稳定性。2适用性。要求构造在正常运用时能满足正常的运用要求，适用性。要求构造在正常运用时能满足正常

25、的运用要求，具有良好的任务性能，不发生影响正常运用的过大变形和振具有良好的任务性能，不发生影响正常运用的过大变形和振幅，不产生过宽的裂痕。幅，不产生过宽的裂痕。3耐久性。在正常运用和正常维护条件下，构造在规定的运耐久性。在正常运用和正常维护条件下，构造在规定的运用期限内满足平安和运用功能要求，不出现钢筋严重锈蚀和用期限内满足平安和运用功能要求，不出现钢筋严重锈蚀和混凝土严重碳化。混凝土严重碳化。 平安性、适用性、耐久性统称为构造的可靠性。平安性、适用性、耐久性统称为构造的可靠性。 构造的可靠性与构造的经济性是相互矛盾的。构造的可靠性与构造的经济性是相互矛盾的。 二构造的极限形状二构造的极限形状

26、 承载才干承载才干极限形状极限形状 正常运用正常运用极限形状极限形状 概念概念 对应几种情况对应几种情况 概概 念念对应几种情况对应几种情况 构造或构造的一部分超越某一特定形状就不能满足设计构造或构造的一部分超越某一特定形状就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定形状称为该功能的极限形状。规定的某一功能要求，此特定形状称为该功能的极限形状。 构造的极限形状可分为承载才干极限形状和正常运用极构造的极限形状可分为承载才干极限形状和正常运用极 限形状。限形状。 构造或构件到达最大承载才干，或到达不适于继续承载构造或构件到达最大承载才干，或到达不适于继续承载的变形的极限形状，称承载才干极限形状。当构造

27、或构件出现的变形的极限形状，称承载才干极限形状。当构造或构件出现以下形状之一时，即以为超越了承载才干极限形状：以下形状之一时，即以为超越了承载才干极限形状：1整个构造或构造的一部分失去刚体平衡，如挡土墙的滑整个构造或构造的一部分失去刚体平衡，如挡土墙的滑 移等；移等；2构造构件或衔接因超越资料强度而破坏包括疲劳破构造构件或衔接因超越资料强度而破坏包括疲劳破 坏，或因过度变形而不适于继续承载；坏，或因过度变形而不适于继续承载；3构造或构造构件丧失稳定，如柱压曲等；构造或构造构件丧失稳定，如柱压曲等；4整个构造或构造的一部分转变为机动体系。整个构造或构造的一部分转变为机动体系。 1承载才干极限形状

28、是判别构造或构件能否满足平安承载才干极限形状是判别构造或构件能否满足平安性功能要求的规范，因此，一切构造和构件必需按承载性功能要求的规范，因此，一切构造和构件必需按承载才干极限形状进展计算，并保证有足够的可靠度；才干极限形状进展计算，并保证有足够的可靠度； 2必要时髦应进展构造的抗倾、抗滑及抗浮验算；必要时髦应进展构造的抗倾、抗滑及抗浮验算； 3对需求抗震设防的构造，尚应进展构造的抗震承载对需求抗震设防的构造，尚应进展构造的抗震承载才干计算。才干计算。 构造或构件到达运用功能上允许的某一规定限值的极限状构造或构件到达运用功能上允许的某一规定限值的极限状态，称正常运用极限形状。当构造或构件出现以

29、下形状之一态，称正常运用极限形状。当构造或构件出现以下形状之一时，即以为超越了正常运用极限形状：时，即以为超越了正常运用极限形状： 1影响构造正常运用或外观的变形；影响构造正常运用或外观的变形； 2对运转人员、设备、仪表等有不良影响的振动；对运转人员、设备、仪表等有不良影响的振动； 3对构造外形、耐久性以及防渗构造抗渗才干有不良影对构造外形、耐久性以及防渗构造抗渗才干有不良影 响的部分损坏；响的部分损坏； 4影响正常运用的其他特定形状。影响正常运用的其他特定形状。 对运用上需控制变形值的构造构件，应进展变形验算；对运用上需控制变形值的构造构件，应进展变形验算； 对运用上要求不允许开裂或控制裂痕

30、开展宽度的构造构对运用上要求不允许开裂或控制裂痕开展宽度的构造构件，应进展抗裂或裂痕宽度验算。件，应进展抗裂或裂痕宽度验算。 构造设计通常先按承载才干极限形状设计构造构件，然后构造设计通常先按承载才干极限形状设计构造构件，然后按正常运用极限形状进展验算。按正常运用极限形状进展验算。 二、作用与抗力二、作用与抗力抗力抗力 作用及作作用及作 用效应用效应不定性不定性 随时间变异随时间变异 概概 念念 概念概念 按性质分类按性质分类直接作用直接作用 间接作用间接作用 永久荷载永久荷载 偶尔荷载偶尔荷载 可变荷载可变荷载 作用概念作用概念 效应概念效应概念 一作用及作用效应一作用及作用效应 构造的作用

31、是指能使构造产生内力、变形、位移、裂痕等构造的作用是指能使构造产生内力、变形、位移、裂痕等各种缘由的总称。根据其性质不同，作用可分为以下两类：各种缘由的总称。根据其性质不同，作用可分为以下两类： 1直接作用。施加在构造上的集中力或分布力。如构造直接作用。施加在构造上的集中力或分布力。如构造自重、风荷载、水压力、土压力等。自重、风荷载、水压力、土压力等。 2间接作用。引起构造约束变形、外加变形的缘由。如间接作用。引起构造约束变形、外加变形的缘由。如混凝土收缩、环境温度变化以及由于根底不均匀沉陷等缘由使混凝土收缩、环境温度变化以及由于根底不均匀沉陷等缘由使构造产生的变形。构造产生的变形。 作用引起

32、的构造或构件的反响，例如内力、变形和裂痕等，作用引起的构造或构件的反响，例如内力、变形和裂痕等，称为作用效应，用符号称为作用效应，用符号S表示。表示。 习惯将直接作用和间接作用不加区分，统称为习惯将直接作用和间接作用不加区分，统称为“荷载。荷载。 荷载按随时间的变异性和出现的能够性分为以下三类：荷载按随时间的变异性和出现的能够性分为以下三类： 1永久荷载。在设计运用年限内量值不随时间变化，或永久荷载。在设计运用年限内量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载，如构造自重、土压力、其变化与平均值相比可忽略不计的荷载，如构造自重、土压力、固定设备自重等。固定设备自重等。 2可变荷载。在

33、设计运用年限内量值随时间变化，且其可变荷载。在设计运用年限内量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略不计的荷载，如楼面活荷载、风荷变化与平均值相比不可忽略不计的荷载，如楼面活荷载、风荷载等。载等。 3偶尔荷载。在设计运用年限内出现的概率很小，而一偶尔荷载。在设计运用年限内出现的概率很小，而一旦出现，其量值很大，且继续时间很短的荷载，如校核洪水位旦出现，其量值很大，且继续时间很短的荷载，如校核洪水位时的静水压力、罕遇地震产生的冲击力等。时的静水压力、罕遇地震产生的冲击力等。 二抗力二抗力 1构造构件抵抗荷载效应的才干称抗力，用构造构件抵抗荷载效应的才干称抗力，用符号符号R表示。表示。抗力由资

34、料的强度及截面尺寸等要素计算得出。抗力由资料的强度及截面尺寸等要素计算得出。 2由于构件制造尺寸偏向和安装误差等缘由，由于构件制造尺寸偏向和安装误差等缘由，导致构造构件实践尺寸与设计规定的尺寸有差别。由导致构造构件实践尺寸与设计规定的尺寸有差别。由于资料非匀质、消费工艺等要素导致资料强度的变异于资料非匀质、消费工艺等要素导致资料强度的变异性。另外，对构造构件的抗力进展分析计算时，采用性。另外，对构造构件的抗力进展分析计算时，采用了近似的根本假设和计算公式不准确，导致按公式计了近似的根本假设和计算公式不准确，导致按公式计算的抗力值与实践构造构件的抗力有差别。由此可知，算的抗力值与实践构造构件的抗

35、力有差别。由此可知，构造的抗力具有不定性。构造的抗力具有不定性。三、荷载与资料强度取值三、荷载与资料强度取值一荷载规范值一荷载规范值概念概念 Sk = ss s =s1s s 永久荷载规范值永久荷载规范值Gk或或gk 概念概念 等级划分等级划分 可变荷载规范值可变荷载规范值Qk或或qk 一荷载规范值一荷载规范值 荷载规范值是指构造或构件设计时，采用的各种荷载的根荷载规范值是指构造或构件设计时，采用的各种荷载的根本代表值。按设计运用年限内荷载最大值的概率分布的某一分本代表值。按设计运用年限内荷载最大值的概率分布的某一分位值确定。位值确定。 由于荷载本身具有随机性，因此最大荷载也是随机变量，由于荷

36、载本身具有随机性，因此最大荷载也是随机变量，用荷载的概率分布来描画。荷载的概率分布曲线如下页图所示，用荷载的概率分布来描画。荷载的概率分布曲线如下页图所示，荷载的规范值为：荷载的规范值为：Sk = ss s=s1s s 式中式中 s荷载的统计平均值；荷载的统计平均值； s荷载的统计规范差；荷载的统计规范差； s荷载的变异系数，荷载的变异系数，s =s/s s荷载规范值的保证率系数。荷载规范值的保证率系数。 荷载的概率分布曲线荷载的概率分布曲线 1永久荷载规范值永久荷载规范值Gk或或gk：可按构造构件的设计：可按构造构件的设计尺寸与资料重度规范值计算。尺寸与资料重度规范值计算。 2可变荷载规范值

37、可变荷载规范值Qk或或qk：根据设计运用年限内：根据设计运用年限内最大荷载概率分布的某一分位值确定。最大荷载概率分布的某一分位值确定。 当当s=1.645时，荷载规范值相当于具有时，荷载规范值相当于具有95%保证率的保证率的0.95分位值。作用在构造构件上的实践荷载超越荷载规范值的能够分位值。作用在构造构件上的实践荷载超越荷载规范值的能够性只需性只需5%。此规范值为荷载的代表值。此规范值为荷载的代表值。 水工建筑物的荷载规范值可根据水工建筑物的荷载规范值可根据DL50771997确定。例如水电站副厂房楼面均布活荷确定。例如水电站副厂房楼面均布活荷载规范值见表载规范值见表14。房间称号房间称号规

38、范值规范值房间称号房间称号规范值规范值生生产产用用副副厂厂房房中央控制室中央控制室计算机室计算机室56生生活活用用副副厂厂房房值班室值班室3继电维护室继电维护室5会议室会议室4蓄电池室蓄电池室6资料室资料室5开关室开关室5电缆室电缆室4厕所、盥洗室厕所、盥洗室3空压机室空压机室4走道、楼梯走道、楼梯4水泵室水泵室4实验室实验室4电工室电工室5机修室机修室710工具室工具室5表表1-4 水电站副厂房楼面均布活荷载规范值水电站副厂房楼面均布活荷载规范值kN/m2二资料强度二资料强度资料强度资料强度规范值规范值资料强度资料强度设计值设计值 概念概念fk= ff f = f1f f 概念概念fc=fc

39、k/c fy= fyk/s 1.资料强度规范值资料强度规范值 资料强度规范值是指构造或构件设计时，采用的资料强度资料强度规范值是指构造或构件设计时，采用的资料强度的根本代表值。按符合规定质量的资料强度的概率分布的某一的根本代表值。按符合规定质量的资料强度的概率分布的某一分位值确定。分位值确定。 由于资料非匀质、消费工艺等要素导致资料强度的变异性，由于资料非匀质、消费工艺等要素导致资料强度的变异性，资料强度也是随机变量。资料强度也是随机变量。 当资料强度服从正态分布时，资料规范值可按下式计算：当资料强度服从正态分布时，资料规范值可按下式计算： fk= ff f = f1f f 钢筋和混凝土的强度

40、规范值采用概率分布的钢筋和混凝土的强度规范值采用概率分布的0.05分位值。分位值。钢筋和混凝土实践强度小于强度规范值的能够性只需钢筋和混凝土实践强度小于强度规范值的能够性只需5%，即，即强度规范值具有强度规范值具有95%的保证率。的保证率。 资料强度规范值的取值资料强度规范值的取值强度种类强度种类符号符号混凝土强度等级混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60轴心受压轴心受压fck10.013.416.720.123.426.829.632.435.538.5轴心受拉轴心受拉ftk1.271.541.782.012.202.392.512.642.742.85附

41、表附表11 混凝土强度规范值混凝土强度规范值N/mm2 种类种类符号符号直径直径mm fyk热轧热轧钢筋钢筋HPB235Q235 820235HRB33520MnSi650335HRB40020MnSiV、20MnSiNb、20MnTi650400RRB400K20MnSi840400附表附表14 普通钢筋强度规范值普通钢筋强度规范值N/mm2 2.资料强度设计值资料强度设计值 资料强度设计值等于资料强度规范值除以相应的资料资料强度设计值等于资料强度规范值除以相应的资料强度分项系数，即强度分项系数，即fc=fck/c、fy= fyk/s。 混凝土的强度设计值见附表混凝土的强度设计值见附表12，

42、 钢筋的强度设计值见附表钢筋的强度设计值见附表15； 预应力的强度设计值见附表预应力的强度设计值见附表17。强度种类强度种类符号符号混凝土强度等级混凝土强度等级C15C20 C25C30C35C40C45C50C55C60轴心受压轴心受压fc7.29.611.914.316.719.121.123.125.327.5轴心受拉轴心受拉ft0.911.10 1.271.431.571.711.801.891.962.04附表附表12 混凝土强度设计值混凝土强度设计值N/mm2种类种类符号符号fyfy热轧热轧钢筋钢筋HPB235Q235 210210HRB33520MnSi300300HRB4002

43、0MnSiV、20MnSiNb、20MnTi360360RRB400K20MnSi360360附表附表15 普通钢筋强度设计值普通钢筋强度设计值N/mm2四、构造的可靠度四、构造的可靠度Z = R - S 一可靠概率和失效概率一可靠概率和失效概率Z0时时 Z0时时 Z=0时时 可靠概率可靠概率Ps 失效概率失效概率Pf Pf= 0)(dzzf Pf= 0)(dzzf 构造的可靠度是指构造在规定的时间内，规定的条件下，构造的可靠度是指构造在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的概率。可靠度是对构造可靠性的定量描画，构完成预定功能的概率。可靠度是对构造可靠性的定量描画，构造可靠度的评价目的有可

44、靠概率、失效概率、可靠目的。造可靠度的评价目的有可靠概率、失效概率、可靠目的。一可靠概率和失效概率一可靠概率和失效概率 影响构造可靠性的主要要素是荷载效应影响构造可靠性的主要要素是荷载效应S和抗力和抗力R。荷载效。荷载效应应S和抗力和抗力R都是随机变量。假定都是随机变量。假定S和和R相互独立，且都服从正相互独立，且都服从正态分布，取态分布，取 Z = RS 功能函数的结果有三种能够：功能函数的结果有三种能够： 1Z0时，构造完胜利能要求，处于可靠形状；时，构造完胜利能要求，处于可靠形状； 2Z0时，构造没有完胜利能要求，处于不可靠形状；时，构造没有完胜利能要求，处于不可靠形状； 3Z= 0时，

45、构造到达功能要求的限值，处于极限形状。时，构造到达功能要求的限值，处于极限形状。图图 功能函数功能函数Z及其概率分布曲线及其概率分布曲线 z、z分别表示构造的功能函数的平均值和规范差，那么分别表示构造的功能函数的平均值和规范差，那么Z0的概率为可靠概率的概率为可靠概率Ps，即构造在规定的时间内，在规定条，即构造在规定的时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率。件下，完成预定功能的概率。 Ps= Z0的概率为失效概率的概率为失效概率Pf，Pf等于图中阴影部分的面积。等于图中阴影部分的面积。 Pf= PfPs = 1 失效概率失效概率Pf愈小，构造的可靠性愈高。愈小，构造的可靠性愈高。0)(dzz

46、f0)(dzzf二可靠目的二可靠目的表表1-5 可靠目的可靠目的与失效概率与失效概率Pf之间的对应关系之间的对应关系2.73.23.74.2Pf3.510-36.910-41.110-41.310-5 表表1-6 耐久情况构造承载才干极限形状目的可靠目的耐久情况构造承载才干极限形状目的可靠目的T (T )破坏类型破坏类型水工建筑物级别水工建筑物级别12、34、5延性破坏延性破坏3.73.22.7脆性破坏脆性破坏4.23.73.2可靠目的可靠目的替替代失效概率代失效概率Pf来来度量构造的可靠性度量构造的可靠性 可靠目的可靠目的为构造功能函数为构造功能函数Z的平均值的平均值Z与规范与规范差差Z的比

47、值，即的比值，即=z/z。第三节第三节 水工混凝土构造极限形状设计表达式水工混凝土构造极限形状设计表达式一、承载才干极限形状设计表达式一、承载才干极限形状设计表达式二、正常运用极限形状设计表达式二、正常运用极限形状设计表达式一、承载才干极限形状设计表达式一、承载才干极限形状设计表达式 承载才干极限承载才干极限形状设计表达形状设计表达 永久荷载对永久荷载对构造不利构造不利 永久荷载对永久荷载对构造起有利构造起有利 一根本组合一根本组合KSR S=1.0SGk1+1.1SGk2 +1.15SQk1+1.05SQk2 S=0.9SGk1+0.9SGk2+1.15SQk1+1.05SQk2 式中式中

48、K承载力平安系数，按表承载力平安系数，按表17采用；采用； S荷载效应组合值；荷载效应组合值； R构造构件的截面抗力，按有关章节的承载力计算构造构件的截面抗力，按有关章节的承载力计算公式，由资料的强度设计值及截面尺寸等要素计算得出；公式，由资料的强度设计值及截面尺寸等要素计算得出； SGk1自重、设备等永久荷载规范值产生的荷载效应；自重、设备等永久荷载规范值产生的荷载效应； SGk2土压力、淤沙压力及围岩压力等永久荷载规范值土压力、淤沙压力及围岩压力等永久荷载规范值产生的荷载效应；产生的荷载效应； SQk1普通可变荷载规范值产生的荷载效应；普通可变荷载规范值产生的荷载效应； SQk2可控制其不超出规定限值的可变荷载规范值产生可控制其不超出规定限值的可变荷载规范