建筑结构4受弯构件正截面

1、3 3 混凝土基本构件混凝土基本构件3.1 1 混凝土结构材料混凝土结构材料3.2 2 钢筋与混凝土共同工作钢筋与混凝土共同工作3.3 3.3 钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件3.4 3.4 钢筋混凝土受压构件钢筋混凝土受压构件3.5 3.5 钢筋混凝土受拉构件钢筋混凝土受拉构件3.6 3.6 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件3.7 3.7 预应力混凝土构件预应力混凝土构件本章重点本章重点 钢筋的品种和规格以及钢筋的选用规定；钢筋的品种和规格以及钢筋的选用规定；钢筋和混凝土设计参数的查用方法钢筋和混凝土设计参数的查用方法； 熟悉熟悉混凝土基本混凝土基本构件的构造要求。构件的构造要求。混

2、凝土强度概念及选用规定，收缩和徐变的概念；混凝土强度概念及选用规定，收缩和徐变的概念；钢筋和混凝土共同工作的原因，钢筋锚固及连接钢筋和混凝土共同工作的原因，钢筋锚固及连接；受弯及受压构件的破坏特征及承载力计算方法受弯及受压构件的破坏特征及承载力计算方法；一一. 建筑用钢筋的种类和规格建筑用钢筋的种类和规格v1.热轧钢筋（由低碳钢或低合金钢直接热轧而成的）热轧钢筋（由低碳钢或低合金钢直接热轧而成的）400650余热处理钢筋（余热处理钢筋（RRB400）IV级级400650普通热轧钢筋普通热轧钢筋 （HRB400）III级级335650普通热轧钢筋普通热轧钢筋 （HRB335）II级级300622

3、热轧光面钢筋热轧光面钢筋 （HPB300）I级级fyk(N/mm2)d(mm)符号符号种种 类类3.1.1钢钢 筋筋3.1 3.1 混凝土结构材料混凝土结构材料f fykyk-屈服强度屈服强度标标准准值值 HPB 热轧光面钢筋；热轧光面钢筋；（延性（延性. .可焊性可焊性. .机械连接较好；强度低锚固性能差）机械连接较好；强度低锚固性能差） HRB 热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋；（延性；（延性. .可焊性可焊性. .机械连接和锚固性能好，强度高）机械连接和锚固性能好，强度高） RRB 余热控冷处理钢余热控冷处理钢筋；（延性筋；（延性. .可焊性可焊性. .机械连接和锚固性能差，强度高）机械连接和锚

4、固性能差，强度高）Mn 锰，锰，Si 硅，硅，V 钒，钒，Nb 铌，铌，Ti 钛，钛， C 碳碳低低 碳：碳：C0.6%20MnSiV含碳含碳万分数万分数含锰、硅、钒的含锰、硅、钒的百分数百分数，取整。，取整。v 2.中、高强钢丝、钢绞线中、高强钢丝、钢绞线做预应力筋用。做预应力筋用。中强：中强：8001370MPa高强：高强：14701860MPa1003.5% 4% v 3.预应力螺纹钢筋预应力螺纹钢筋(也称精轧螺纹钢筋）也称精轧螺纹钢筋） 经热轧经热轧. 轧后余热处理轧后余热处理或热或热处理等工艺制成，强度标准值处理等工艺制成，强度标准值78510807851080 N/mmN/mm2

5、2。v 4.消除应力钢丝消除应力钢丝 是用高碳镇静钢轧制而成的光源盘条钢筋，经冷拔而成的是用高碳镇静钢轧制而成的光源盘条钢筋，经冷拔而成的光圆钢丝，经回火处理消除残余应力光圆钢丝，经回火处理消除残余应力而成的而成的。强度标准值强度标准值为：为：1570177015701770 N/mmN/mm2 2。其强度高，塑性好，低松弛。其强度高，塑性好，低松弛。 v5.5.钢绞线钢绞线 是以一根直径较粗的钢丝为芯，用是以一根直径较粗的钢丝为芯，用3股或股或7股消除应力钢丝股消除应力钢丝用绞盘绞结用绞盘绞结而成的而成的。强度标准值为：强度标准值为：1570186015701860 N/mmN/mm2 2。

6、其强度高，伸直性好，比较柔软，盘弯方便，粘结性好，低其强度高，伸直性好，比较柔软，盘弯方便，粘结性好，低松弛。松弛。 钢筋外形有光园钢筋和带肋钢筋两种。带肋钢筋又分为等钢筋外形有光园钢筋和带肋钢筋两种。带肋钢筋又分为等高肋和月牙肋。高肋和月牙肋。 各种钢筋的公称截面面积及理论重量见各种钢筋的公称截面面积及理论重量见表表3-23-2及表及表3-33-3 。光面钢筋螺纹钢筋月牙纹钢筋人字纹钢筋图图3-13-1二二. 钢筋的选用钢筋的选用 纵向受力普通钢筋宜采用纵向受力普通钢筋宜采用HRB400, HRB500 ,HRBF400, HRBF500钢筋钢筋，也可以采用也可以采用HPB300, HRB3

7、35 , HRBF335 RRB400钢筋钢筋。预应力钢筋宜采用预应力钢筋宜采用预应力钢丝预应力钢丝. .钢绞线和预应钢绞线和预应力螺纹钢筋。力螺纹钢筋。三三. 钢筋的设计参数钢筋的设计参数1.1.钢筋强度标准值钢筋强度标准值 规范规定：把钢筋的屈服强度作为钢筋强度的标准值。规范规定：把钢筋的屈服强度作为钢筋强度的标准值。（见表（见表3-43-4）2.2.钢筋强度设计值钢筋强度设计值 规范规定：材料强度设计值等于材料强度标准值除以材料规范规定：材料强度设计值等于材料强度标准值除以材料的分项系数。材料的分项系数大于的分项系数。材料的分项系数大于1；对于延性较好的热轧钢；对于延性较好的热轧钢筋的分

8、项系数取筋的分项系数取1.10，但，但500MPa级钢筋取级钢筋取1.15；混凝土的分；混凝土的分项系数取项系数取1.40。 （见表（见表3-43-4）3.3.钢筋的弹性模量钢筋的弹性模量 钢筋的弹性模量是指在比例极限范围内应力与应变的比值，钢筋的弹性模量是指在比例极限范围内应力与应变的比值，用用Ea表示见表见表3-43-4。二二. 混凝土结构对钢筋性能的要求混凝土结构对钢筋性能的要求v 1.强度高强度高屈 服 点0by0b0 . 2条 件 屈 服 点残 余 应 变 0 . 2 热轧钢筋热轧钢筋钢丝、钢绞线、钢丝、钢绞线、各种冷加工钢筋各种冷加工钢筋v 2.2.塑性好塑性好 用伸长用伸长率和冷

9、弯性能衡量。率和冷弯性能衡量。 伸长率伸长率同一根钢筋同一根钢筋105： ： 1510100100%510100mmlllldldl l1ld: =90,180 ,反复弯曲反复弯曲要要求：冷弯过程中无裂缝、鳞求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。落或断裂。D 愈小，要求愈高。愈小，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。Dd 冷弯冷弯 冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。 钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。 v 3.可加工性好可加工性好焊接弯折v 4.与混凝土粘结锚固性好与混凝土粘结锚固性好光面变形变形钢筋比光

10、面钢筋好变形钢筋比光面钢筋好v 5.钢筋的直径钢筋的直径常用：常用： 6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm， 14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm， 28mm，32mm，36mm，40mm，50mm。其中，。其中， 8.2mm仅适用有纵肋的热处理钢筋。仅适用有纵肋的热处理钢筋。v 6.钢筋的选用钢筋的选用普通钢筋：普通钢筋：宜用宜用HRB400和和HRB335钢筋钢筋 可用可用HPB235、RRB400和冷加工钢筋和冷加工钢筋预应力筋：预应力筋：宜用宜用钢铰线、钢丝钢铰线、钢丝 可用可用热处理钢筋和强度较高的冷加工钢筋热处理钢筋和强度较高的冷加工钢筋

11、d=650mm3.1.2混凝土混凝土一一. 组成及特点组成及特点主要材料：主要材料：水泥、水、砂、石水泥、水、砂、石 特点特点:1. 以固相为主，包含固体、液体、气体的三相体；以固相为主，包含固体、液体、气体的三相体；2. 水化过程长，性能要很长时间才稳定；水化过程长，性能要很长时间才稳定； 3. 水泥石收缩可形成微裂缝；水泥石收缩可形成微裂缝；4. 受制作、养护、使用条件影响大。受制作、养护、使用条件影响大。 二二. 混凝土强度混凝土强度v立方体抗压强度立方体抗压强度fcu（强度等级强度等级） 1.标准尺寸：标准尺寸：150mm150mm150mm 2.养护条件：养护条件：20 3，湿度，湿

12、度90%；养护；养护28d 3.加荷方法：加荷速度加荷方法：加荷速度0.150.25MPa/s， 垫板不涂油或垫橡胶板。垫板不涂油或垫橡胶板。 4.强度保证率：强度保证率：95% ，作为混凝土的立方体抗压强度标准值，作为混凝土的立方体抗压强度标准值， 用符号用符号fcu,k表示表示。 5.非标准试块强度换算系数：非标准试块强度换算系数： 200mm200mm200mm:1.05； 100mm100mm100mm:0.95。 6.分级：分级：根据立方体抗压强度标准值根据立方体抗压强度标准值 C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C60, C65,C70,C7

13、5,C80 (高强混凝土）高强混凝土），共，共14个等级。个等级。 CConcrete,单位：单位：N/mm2或或MPa。 fcu(150) = 1.05 fcu(200)亦：由于尺寸效应的影响：亦：由于尺寸效应的影响：fcu(150) = 0.95 fcu(100)v轴心抗压强度轴心抗压强度fc (150mm 150mm 300mm棱柱体棱柱体 ) ckc1c2cu,k0.88ff 混凝土强度与试混凝土强度与试块混凝土强度的块混凝土强度的修正系数修正系数脆性影响脆性影响系数系数 棱柱体强度棱柱体强度与立方体强与立方体强度之比值度之比值fckfcu,kh b1.00.5012345bbh混凝土

14、混凝土强度强度等级等级C40C45C50C55C60C65C70C75C80 c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82 c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87 c1 和和 c2 值值v 轴心抗拉强度轴心抗拉强度ft (100mm 100mm 500mm柱体柱体 ) 45. 00.55kcu,2tk)645. 11 (395. 088. 0ff轴心抗拉强度与轴心抗拉强度与立方体抗压强度立方体抗压强度的折算系数的折算系数 试验离散性的试验离散性的影响系数影响系数 试验离散试验离散性系数性系数 v 复杂应力下的强

15、度复杂应力下的强度（略）（略） 双向受力双向受力图中：图中：ft*，fc*混凝土单轴抗拉、混凝土单轴抗拉、 抗压强度；抗压强度；f1 ，f2，f3混凝土的多轴强度混凝土的多轴强度, f1f2f3此图说明：此图说明： 压压-压：强度提高；压：强度提高； 拉拉-拉：强度不变；拉：强度不变； 拉拉-压：抗拉和抗压强度都低。压：抗拉和抗压强度都低。（略）（略） 剪力存在时：剪力存在时：拉拉-剪：抗拉、抗剪强度都降低；剪：抗拉、抗剪强度都降低；压压-剪：当剪：当 时，抗剪强度随压应力提高而增大；时，抗剪强度随压应力提高而增大； 当当 时，内部裂缝增加，抗剪抗压强度时，内部裂缝增加，抗剪抗压强度 均降低。

16、均降低。 6 . 0/cf6 . 0/cf（略）（略） 三向受力：三向受力：影响混凝土强度的主要因素影响混凝土强度的主要因素 1.原材料的品质原材料的品质 2.水灰比及水泥用量水灰比及水泥用量 3.龄期龄期三向受压时，强三向受压时，强度增加，最大增度增加，最大增加加5倍。倍。（略）（略） 三三. .混凝土的变形混凝土的变形 1、单轴受压应力、单轴受压应力-应变关系应变关系 混凝土单轴受力时的应力混凝土单轴受力时的应力-应变关系反映了混凝土受力全过应变关系反映了混凝土受力全过程的重要力学特征程的重要力学特征,是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必

17、要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。 混凝土单轴受压应力混凝土单轴受压应力-应变关系曲线，常采用棱柱体试件应变关系曲线，常采用棱柱体试件来测定。来测定。 在普通试验机上采用在普通试验机上采用等应力速度等应力速度加载，达到轴心抗加载，达到轴心抗压强度压强度fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变应变曲线的曲线的上升段上升段。 采用采用等应变速度等应变速度加载，或在试件旁附设高弹

18、性元件与试件加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应应变曲线的变曲线的下降段下降段。（略）（略）（略）（略）02468102030(MPa)e 10-3BACED（略）（略） 混凝土在结硬过程中，由于水泥石的收缩、骨料下沉以混凝土在结硬过程中，由于水泥石的收缩、骨料下沉以及温度变化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂及温度变化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂缝，成为混凝土中的薄弱部位。混凝土的最终破坏就是由于缝，成为混凝土中的薄弱部位。混凝土的最终破坏就是由于这些微裂缝的发展造成

19、的。这些微裂缝的发展造成的。 A点以前点以前，微裂缝没有明显发展，混凝土的变形主要弹性，微裂缝没有明显发展，混凝土的变形主要弹性变形，应力变形，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提点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通强度混凝土高而增加，对普通强度混凝土 A约为约为 (0.30.4)fc ，对高强混凝，对高强混凝土土 A可达可达(0.50.7)fc。 A点以后点以后，由于微裂缝处的应力集中，裂缝开始有所延，由于微裂缝处的应力集中，裂缝开始有所延伸发展，产生部分塑性变形，应变增长开始加快，应力伸发展，产生部分塑性变形，应变增长开始加快，应力-应应变曲线逐渐偏离直线。

20、微裂缝的发展导致混凝土的横向变形变曲线逐渐偏离直线。微裂缝的发展导致混凝土的横向变形增加。但该阶段微裂缝的发展是稳定的。增加。但该阶段微裂缝的发展是稳定的。（略）（略） 达到达到B点，内部一些微裂缝相互连通，裂缝发展已不稳定，点，内部一些微裂缝相互连通，裂缝发展已不稳定，横向变形突然增大，体积应变开始由压缩转为增加。在此应力横向变形突然增大，体积应变开始由压缩转为增加。在此应力的长期作用下，裂缝会持续发展最终导致破坏。取的长期作用下，裂缝会持续发展最终导致破坏。取B点的应力点的应力作为混凝土的长期抗压强度。普通强度混凝土作为混凝土的长期抗压强度。普通强度混凝土 B约为约为0.8fc，高，高强强

21、度混凝土强强度混凝土 B可达可达0.95fc以上。以上。 达到达到C点点fc，内部微裂缝连通形成破坏面，应变增长速度，内部微裂缝连通形成破坏面，应变增长速度明显加快，明显加快，C点的纵向应变值称为峰值应变点的纵向应变值称为峰值应变 e e 0，约为，约为0.002。 随应变增长，试件上相继出现多条不连续的纵向裂缝，横随应变增长，试件上相继出现多条不连续的纵向裂缝，横向变形急剧发展，承载力明显下降向变形急剧发展，承载力明显下降,混凝土骨料与砂浆的粘结不混凝土骨料与砂浆的粘结不断遭到破断遭到破,裂缝连通形成斜向破坏面。裂缝连通形成斜向破坏面。E点的应变点的应变e e = (23) e e 0，应力

22、应力 = (0.40.6) fc。 纵向应变发展达到纵向应变发展达到D点，内部裂缝在试件表面出现第一条点，内部裂缝在试件表面出现第一条可见平行于受力方向的纵向裂缝。可见平行于受力方向的纵向裂缝。（略）（略）不同强度混凝土的应力-应变关系曲线强度等级越高，线弹性段强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降破坏时脆性越显著，下降段越陡。段越陡。（略）（略）v 一次加载时一次加

23、载时0A:近似弹性近似弹性 AB:非线性非线性 BC:体积增大体积增大 CF:破坏破坏 高强混凝土：高强混凝土： ， 0ecue e（略）（略）规范规范应力应力-应变关系应变关系上升段：)1 (1 0ncccfee0ee下降段：ccfueee055010)50(0033. 010)50(5 . 0002. 0)50(6012cuucucufffnee规范混凝土应力-应变曲线参数fcuC50C60C70C80n21.831.671.5e00.0020.002050.00210.00215eu0.00330.00320.00310.00300.0010.0020.0030.004102030405

24、06070C80C60C40C20e（略）（略）2 2、混凝土的变形模量、混凝土的变形模量弹性模量弹性模量0tgEc变形模量变形模量1tgEc切线模量切线模量tgEc （略）（略）弹性模量测定方法e0.5fc510 次)N/mm(74.342 . 21025cucfE（略）（略） 3、混凝土的徐变 混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的 现象称为徐变。现象称为徐变。 徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响。由于混徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响。由于混凝土的徐变，会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起凝土的徐变，会

25、使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力重分布，在预应力混凝土结构中会造成预应力的损失。应力重分布，在预应力混凝土结构中会造成预应力的损失。 混凝土的徐变特性主要与时间参数有关。混凝土的徐变特性主要与时间参数有关。特点：特点：早期发展快，但可以延续数年。早期发展快，但可以延续数年。影响因素影响因素内在因素内在因素:是混凝土的组成和配比。骨料是混凝土的组成和配比。骨料(aggregate)的刚度（弹的刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。也越小。环境影响环境影响:包括养护和使用条件。受荷前养护包括养护和使用

26、条件。受荷前养护(curing)的温湿度的温湿度越高，水泥水化作用月充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使越高，水泥水化作用月充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（徐变减少（2035）%。受荷后构件所处的环境温度越高，相对。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。湿度越小，徐变就越大。v4 收缩收缩定义：定义：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象。混凝土在空气中结硬时体积减小的现象。 收缩收缩 值：值：310-4。收缩。收缩=凝缩凝缩+干缩干缩特点：特点：早期快，可延续早期快，可延续12年。年。收缩对结构的影响：收缩对结构的影响： 当收缩受到约束时，引起构件开裂。当收缩受到约束

27、时，引起构件开裂。减少收缩的措施：减少收缩的措施： 限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护；限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护； 构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。影响因素：影响因素： 混凝土的组成及配合比，尤其是水灰比；混凝土的组成及配合比，尤其是水灰比； 养护条件；使用时的温度与湿度。养护条件；使用时的温度与湿度。四四. 混凝土的选用原则混凝土的选用原则v 1.钢筋混凝土结构中钢筋混凝土结构中 混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C15。 用用HRB335级钢筋时，不宜低于级钢筋时，不宜低于C20； 用用HRB400和和RRB4

28、00级钢筋时，不得低于级钢筋时，不得低于C20。v 2.2.预应力混凝土结构中预应力混凝土结构中 混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C30。 当采用钢丝、钢绞线、热处理钢筋时，不宜当采用钢丝、钢绞线、热处理钢筋时，不宜 低于低于C40。 五五. 混凝土的设计参数混凝土的设计参数v 1.混凝土标准值和设计值混凝土标准值和设计值 （见表（见表3-6）。）。v 2.2.弹性模量弹性模量E Ec c （见表（见表3-63-6） 混凝土规范混凝土规范中的经验公式：中的经验公式： kcucfE,57 .342 . 210公式中公式中f fcu,kcu,k混凝土立方体抗压强度标准值混凝土立方体抗压

29、强度标准值六六. 结构耐久性对混凝土质量的要求结构耐久性对混凝土质量的要求 混凝土结构应符合有关耐久性规定，以保证其在化学的混凝土结构应符合有关耐久性规定，以保证其在化学的. .生生物的以及其他使结构材料性能恶化的各种侵蚀的作用下达到预物的以及其他使结构材料性能恶化的各种侵蚀的作用下达到预期的耐久年限。期的耐久年限。耐久性极限状态表现：耐久性极限状态表现： 构件表面出现锈胀裂缝；预应力筋开始锈蚀；表面出现耐构件表面出现锈胀裂缝；预应力筋开始锈蚀；表面出现耐久性损伤（酥裂，粉化）等；久性损伤（酥裂，粉化）等；影响耐久性因素：影响耐久性因素：a.a.结构的使用环境（外因）；结构的使用环境（外因）；

30、 见表见表3-73-7b.b.结构的混凝土材料质量（内因）；结构的混凝土材料质量（内因）； 包括：混凝土的水胶比；强度等级；氯离子和碱含量等。包括：混凝土的水胶比；强度等级；氯离子和碱含量等。结构耐久性对混凝土质量的主要要求如下：结构耐久性对混凝土质量的主要要求如下：v 1.设计使用年限为设计使用年限为50年的混凝土结构年的混凝土结构 （见表（见表3-8）。）。v 2.2.设计使用年限为设计使用年限为100100年的混凝土结构年的混凝土结构在一类环境中：在一类环境中：1）. 钢筋混凝土结构的钢筋混凝土结构的混凝土等级不低于混凝土等级不低于C30C30；预应力混凝土结构的混凝土预应力混凝土结构的

31、混凝土 等级不低于等级不低于C40C40；2 2）. .混凝土中的最大氯离子含量为混凝土中的最大氯离子含量为0.06%0.06%。3 3）. .宜使用非碱活性骨料；当宜使用非碱活性骨料；当使用碱活性骨料时，混凝土中的碱含量不得使用碱活性骨料时，混凝土中的碱含量不得 超过超过3.0kg/m3.0kg/m3 3。4 4）. .当采用有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少。当采用有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少。5 5）. .在使用过程中应有定期维护措施。在使用过程中应有定期维护措施。设计使用年限为设计使用年限为100100年年在二在二.三类环境中的混凝土结构应采取三类环境

32、中的混凝土结构应采取专门有效的措施。专门有效的措施。v 3.临时性混凝土结构临时性混凝土结构 对临时性混凝土结构，可以不考虑混凝土耐久性要求。对临时性混凝土结构，可以不考虑混凝土耐久性要求。v 4.其他要求其他要求 四四. .五类环境中的混凝土结构五类环境中的混凝土结构, ,其耐久性要求应符合有其耐久性要求应符合有关标准的规定。关标准的规定。一一.钢筋与混凝土共同工作的原因钢筋与混凝土共同工作的原因1.钢筋表面与混凝土之间存在粘结作用。钢筋表面与混凝土之间存在粘结作用。（主要原因）（主要原因）粘结作用的组成：粘结作用的组成：1) .混凝土结硬时体积收缩，将钢筋紧紧握住而产生摩擦力；混凝土结硬时

33、体积收缩，将钢筋紧紧握住而产生摩擦力；2) .由于钢筋表面凸凹不平产生的机械咬合力；由于钢筋表面凸凹不平产生的机械咬合力；3) .混凝土与钢筋表面间的胶结力；混凝土与钢筋表面间的胶结力；2.钢筋和混凝土的温度线膨胀系数几乎相同，变形相钢筋和混凝土的温度线膨胀系数几乎相同，变形相 等不破坏其整体性。等不破坏其整体性。3.钢筋被混凝土包裹着，钢筋不会锈蚀变质。钢筋被混凝土包裹着，钢筋不会锈蚀变质。3.2钢筋与混凝土共同工作钢筋与混凝土共同工作v增加粘结锚固的措施增加粘结锚固的措施 光面钢筋端部做弯钩：光面钢筋端部做弯钩：(1.250.5 )5.5ABRddddddddACABDC25. 6)25.

34、 1 (35 . 5d3手工手工弯钩：弯钩：机械弯钩：机械弯钩：（自己推导)(适d500mm时，要求在梁两侧时，要求在梁两侧沿高度每隔沿高度每隔250设置一根设置一根纵向构造钢纵向构造钢筋筋，以减小梁腹部的裂缝宽度，直，以减小梁腹部的裂缝宽度，直径径10mm；矩形截面梁高宽比矩形截面梁高宽比h/b=2.03.5 T形截面梁高宽比形截面梁高宽比h/b=2.54.0。 板的构造要求：板的构造要求：混凝土保护层厚度一般不小于混凝土保护层厚度一般不小于15mm和钢筋直径和钢筋直径d；钢筋直径通常为钢筋直径通常为612mm，级钢筋；级钢筋； 板厚度较大时，钢筋直径可用板厚度较大时，钢筋直径可用1418m

35、m，级钢筋；级钢筋；受力钢筋间距一般在受力钢筋间距一般在70200mm之间；之间；垂直于受力钢筋的方向应布置垂直于受力钢筋的方向应布置分布钢筋分布钢筋，以便将荷载均匀地，以便将荷载均匀地传递给受力钢筋，并便于在施工中固定受力钢筋的位置，同传递给受力钢筋，并便于在施工中固定受力钢筋的位置，同时也可抵抗温度和收缩等产生的应力。时也可抵抗温度和收缩等产生的应力。20070C15, d分布筋h0h0 = h -20室内室内正常环境正常环境中，板和梁的保护层厚度中，板和梁的保护层厚度：（：（表表3-15）板：板： C20时，时，c=20mm； C25时，时，c=15mm。梁：梁： C20时，时，c=30

36、mm； C25时，时，c=25mm。cu,kfcu,kfcu,kfcu,kf受弯构件的受弯构件的主要破坏形态主要破坏形态: 受弯构件通常承受的内力：受弯构件通常承受的内力：弯矩和剪力；弯矩和剪力； 受弯构件两种破坏形式：受弯构件两种破坏形式： a.a.弯矩引起的正截面破坏；弯矩引起的正截面破坏； b.b.弯矩和剪力引起的斜截面破坏。弯矩和剪力引起的斜截面破坏。受弯构件正截面承载力计算受弯构件正截面承载力计算 3.3.2一一. . 单筋矩形截面单筋矩形截面 1. 梁正截面受弯的三个阶段：梁正截面受弯的三个阶段： 受弯构件正截面受弯的受力过程受弯构件正截面受弯的受力过程habAsh0 xneces

37、f（弯矩图）（剪力图）弹性受力阶段（阶段）:混凝土开裂前的未裂阶段 从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力均参加受力，由于弯矩很小，沿梁高量测到的梁截面，由于弯矩很小，沿梁高量测到的梁截面上各个纤维应变也小，且应变沿梁截面高度为直线变上各个纤维应变也小，且应变沿梁截面高度为直线变化化。虽然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形，。虽然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接近线弹性，荷载但整个截面的受力基本接近线弹性，荷载-挠度曲线或挠度曲线或弯矩弯矩-曲率曲线基本接近直线。截面抗弯刚度较大，挠曲率曲线基本接近直线。

38、截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小，且都与弯矩度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小，且都与弯矩近似成正比。近似成正比。在弯矩增加到在弯矩增加到Mcr时，受拉区边缘纤维的应变值即将时，受拉区边缘纤维的应变值即将到达混凝土受弯时的极限拉应变实验值到达混凝土受弯时的极限拉应变实验值tu，截面遂处截面遂处于即将开裂状态于即将开裂状态，称为第，称为第I阶段末，用阶段末，用Ia表示。表示。带裂缝工作阶段（阶段）：混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段 在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担，导致钢筋应其开裂前承担

39、的拉力将转移给钢筋承担，导致钢筋应力有一突然增加（力有一突然增加（应力重分布应力重分布），这使中和轴比开裂），这使中和轴比开裂前有较大上移。前有较大上移。 M0 0= =Mcr0 0时，在纯弯段抗拉能力最薄弱的某一截时，在纯弯段抗拉能力最薄弱的某一截面处，当受拉区边缘纤维的拉应变值到达混凝土极限面处，当受拉区边缘纤维的拉应变值到达混凝土极限拉应变实验值拉应变实验值tu0 0时，将首先出现第一条裂缝，一旦时，将首先出现第一条裂缝，一旦开裂，梁即由第开裂，梁即由第I阶段转入为第阶段转入为第阶段工作。阶段工作。 随着弯矩继续增大，受压区混凝土压应变与受拉钢随着弯矩继续增大，受压区混凝土压应变与受拉钢

40、筋的拉应变的实测值都不断增长，当应变的量测标距较筋的拉应变的实测值都不断增长，当应变的量测标距较大，跨越几条裂缝时，测得的应变沿截面高度的变化规大，跨越几条裂缝时，测得的应变沿截面高度的变化规律仍能符合平截面假定，律仍能符合平截面假定， 弯矩再增大，截面曲率加大，同时主裂缝开展越弯矩再增大，截面曲率加大，同时主裂缝开展越来越宽。由于受压区混凝土应变不断增大，受压区混来越宽。由于受压区混凝土应变不断增大，受压区混凝土应变增长速度比应力增长速度快，凝土应变增长速度比应力增长速度快，塑性性质塑性性质表现表现得越来越明显，受压区应力图形呈曲线变化。当弯矩得越来越明显，受压区应力图形呈曲线变化。当弯矩继

41、续增大到受拉钢筋应力即将到达屈服强度继续增大到受拉钢筋应力即将到达屈服强度fy0 0时，称时，称为为第第阶段末，用阶段末，用a表示表示。 第第阶段是截面混凝土裂缝发生、开展的阶段，在阶段是截面混凝土裂缝发生、开展的阶段，在此阶段中梁是带裂缝工作的。其此阶段中梁是带裂缝工作的。其受力特点受力特点是：是：1)在裂缝在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土退出工作，拉力主要由纵截面处，受拉区大部分混凝土退出工作，拉力主要由纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服；向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服；2)受压区混凝土已受压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有上升段的曲有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有上升

42、段的曲线；线；3)弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快了。增长加快了。 屈服阶段（阶段）：钢筋开始屈服至截面破坏的 破坏阶段 纵向受力钢筋屈服后，正截面就进入第纵向受力钢筋屈服后，正截面就进入第阶段工作。阶段工作。 钢筋屈服。截面曲率和梁的挠度也突然增大，裂缝宽度随之扩展并沿梁高向上延伸，中和轴继续上移，受压区高度进一步减小。弯矩再增大直至极限弯矩实验值Mu0时，称为第阶段末，用a表示。 在第阶段整个过程中，钢筋所承受的总拉力大致保持不变，但由于中和轴逐步上移，内力臂z略有增加，故截面极限弯矩Mu0略大于屈服弯矩My0可见第阶段是截面的破

43、坏阶段，破坏始于纵向受拉钢筋屈服，终结于受压区混凝土压碎。 其特点是：1)纵向受拉钢筋屈服，拉力保持为常值；裂缝截面处，受拉区大部分混凝土已退出工作，受压区混凝土压应力曲线图形比较丰满，有上升段曲线，也有下降段曲线；2)弯矩还略有增加；3)受压区边缘混凝土压应变达到其极限压应变实验值cu时，混凝土被压碎，截面破坏；aaaMcrMyMu0 fM/Mua状态：计算Mu的依据a状态：计算Mcr的依据阶段：计算裂缝、刚度的依据aaaMcrMyMu0 fM/MuhabAsh0 xnecesfxnecesfMAshabh0habAsh0exncesfMcrMft（I）（Ia）（II）habAsh0 xne

44、cesfMyfybhaAsh0ecxnesfMfyhabAsh0 xnecesfMuf（IIa）（III）（IIIa）0bh 截面有效面积截面有效面积；sa从受拉区边缘从受拉区边缘 至纵向受力钢至纵向受力钢 筋重心的距离筋重心的距离。s0Abh （3-7）2. 2. 单筋截面受弯构件正截面破坏形态：单筋截面受弯构件正截面破坏形态： 配筋率：配筋率：受拉钢筋截面面积与梁正截面有效面积的比值受拉钢筋截面面积与梁正截面有效面积的比值配筋率与破坏形态的关系：配筋率与破坏形态的关系：（a）少筋梁：一裂即坏。）少筋梁：一裂即坏。（b）适筋梁：受拉区钢筋）适筋梁：受拉区钢筋 先屈服，受压区混凝先屈服，受压区

45、混凝 土后压碎。土后压碎。（c）超筋梁：受压区混凝）超筋梁：受压区混凝 土压碎，受拉区钢筋土压碎，受拉区钢筋 不屈服。不屈服。混凝土梁的三种破坏形态：混凝土梁的三种破坏形态： 1）适筋梁：延性破坏：配筋合适的构件，具有一定）适筋梁：延性破坏：配筋合适的构件，具有一定的承载力，同时破坏时具有一定的延性，如适筋梁的承载力，同时破坏时具有一定的延性，如适筋梁minb 。（。（钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度都钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度都得到发挥得到发挥） 2）少筋梁：受拉脆性破坏：承载力很小，取决于混）少筋梁：受拉脆性破坏：承载力很小，取决于混凝土的抗拉强度，破坏特征与素混凝土构件类似。虽然凝

46、土的抗拉强度，破坏特征与素混凝土构件类似。虽然由于配筋使构件在破坏阶段表现出很长的破坏过程，但由于配筋使构件在破坏阶段表现出很长的破坏过程，但这种破坏是在混凝土一开裂就产生，没有预兆，也没有这种破坏是在混凝土一开裂就产生，没有预兆，也没有第二阶段，如少筋梁第二阶段，如少筋梁bb和和轴压构件。（轴压构件。（钢筋的受拉强度没有发挥钢筋的受拉强度没有发挥）（1）基本公式）基本公式u 以适筋梁以适筋梁IIIa阶段的应力状态为依据；阶段的应力状态为依据；u 按照混凝土压应力的合力大小相等，合力作用点不变的原则；按照混凝土压应力的合力大小相等，合力作用点不变的原则；混凝土的应力混凝土的应力-应变具如下图所

47、示；应变具如下图所示；3. 3. 基本公式及适用条件：基本公式及适用条件：钢筋抗拉强度设计值；yf混凝土受压区高度；x20 xhfAMysu201xhbxfMcu 0M 0NsycAfbxf1按承载力极限状态应满足按承载力极限状态应满足 S S MM）未知数未知数：受压区高度受压区高度x x和受弯承载力和受弯承载力MMu u计算步骤如下：计算步骤如下：1).1).确定截面有限高度确定截面有限高度h h0 0sahh0sisisisAaAa的截面面积纵向受拉钢筋iAsi的距离的中心至构件受拉边缘纵向受拉钢筋iasi2).2).判断梁的类型判断梁的类型为适筋梁；且若,0minhxbhAbsbffA

48、xcys1为超筋梁；若,0hxb为少筋梁；若,minbhAs3).3).计算截面受弯承载力计算截面受弯承载力M Mu u适筋梁：适筋梁：超筋梁：超筋梁：)2(0 xhfAMysu)5 . 01 (201max,bbcuubhfMM4).4).判断截面是否安全：判断截面是否安全：，则截面安全。若uMM 对少筋梁，应将其受弯构件的最大受弯承载力降低使用或修对少筋梁，应将其受弯构件的最大受弯承载力降低使用或修改设计。改设计。【例例3-13-1】钢筋混凝土矩形截面简支梁，跨中弯矩设计值钢筋混凝土矩形截面简支梁，跨中弯矩设计值 M=100KN.mM=100KN.m，环境类别为一类。梁的截面尺寸，环境类别

49、为一类。梁的截面尺寸 bXh=200mmX450mmbXh=200mmX450mm，采用，采用C25C25混凝土，混凝土，HRB400HRB400钢钢 筋。试确定跨中截面纵向受拉钢筋的数量。筋。试确定跨中截面纵向受拉钢筋的数量。【解解】 查查( (表表3-4,3-4,表表3-63-6 表表3-16,3-16,表表3-17)3-17)22/27. 1/9 .11mmNfmmNftc；;518. 0; 0 . 1/36012bymmNf；1. 1. 确定截面有效高度确定截面有效高度h h0 0假定纵向受拉钢筋排一层，则假定纵向受拉钢筋排一层，则 h0=h-as=450-45=405mm。00;79

50、.209405518. 0hxmmhbb亦是2. 2. 计算计算X,X,并判断是否为超筋梁并判断是否为超筋梁不属超筋梁。不属超筋梁。mmbfMhhxc17.1222009 .110 . 110100240540526212003. 3. 计算计算A As s, ,并判断是否为少筋梁并判断是否为少筋梁2180836017.1222009 .110 . 1mmfbxfAycs%2 . 0%,2 . 0%16. 0360/27. 145. 0/45. 0min取ytff22min,808180450200%2 . 0mmAmmAss所以不属少筋梁。所以不属少筋梁。4. 4. 选配钢筋选配钢筋初步选配

51、初步选配 排成一排。),804(1642mmAs164253102252164minb排成一排所需最小梁宽，排不下。mmmm200209)2 .8232011822mmAs（重新选配mmb176201182253102252min所需最小梁宽满足要求（见图满足要求（见图3-183-18）。）。【例例3-23-2】某教学楼现浇钢筋混凝土走道板，某教学楼现浇钢筋混凝土走道板，板厚板厚h=80mm，板面做板面做20mm砂浆面层（图砂浆面层（图3-193-19），计算跨度），计算跨度l0=2m。环境。环境类别为一类，安全等级为二级，类别为一类，安全等级为二级，采用采用C25C25混凝土，混凝土，HPB

52、300HPB300钢筋。钢筋。试确定纵向受力钢筋的数量。试确定纵向受力钢筋的数量。【解解】 查表求得楼面均布活荷载查表求得楼面均布活荷载q qk k=2.5KN/m=2.5KN/m2 2，22/27. 1/9 .11mmNfmmNftc；;576. 0; 0 . 1/27012bymmNf；1. 1. 计算跨中弯矩设计值计算跨中弯矩设计值M M钢筋混凝土和水泥砂浆的重度分别为钢筋混凝土和水泥砂浆的重度分别为25KN/m2和20KN/m2 。; 7 . 00 . 10c；可变荷载组合值系数结构重要性系数故作用在板上的恒荷载标准值为：故作用在板上的恒荷载标准值为：80mm80mm厚厚钢筋混凝土板钢

53、筋混凝土板 0.08X25=2KN/m220mm20mm厚水泥砂厚水泥砂浆浆面面层层 0.02X20=0.04KN/m2 gk=2+0.04=2.04KN/m2K取取1m1m宽为计宽为计算算单单元，即元，即b=1000mmb=1000mm，则则: :mKNqgkk/948. 5)5 . 24 . 104. 22 . 1 (0 . 1)4 . 12 . 1 (0mKNqgkck/204. 5)5 . 27 . 04 . 104. 235. 1 (0 . 1)4 . 135. 1 (0取较大值得板上荷载设计值：取较大值得板上荷载设计值：跨中弯矩设计值为：跨中弯矩设计值为：mKNq/948. 5mK

54、NqlM.974. 22948. 581812202. 2. 计算纵向钢筋的数量计算纵向钢筋的数量 则则 h0=h-25=80-25=55mm。mmbfMhhxc75. 410009 .110 . 110974, 2255552621200mmhb68.3155576. 0021209270/75. 410009 .110 . 1/mmfbxfAycs不属于超筋。不属于超筋。%21. 0%,2 . 0%21. 0270/27. 145. 0/45. 0min取ytff22min209169801000%21. 0mmAmmbhs不属于少筋。不属于少筋。受力钢筋选用受力钢筋选用 分布钢筋按构造要

55、求分布钢筋按构造要求选用选用 如图如图3-193-19。)218(1808/62mmAsf,2506f【例例3-33-3】某钢筋混凝土矩形截面梁，某钢筋混凝土矩形截面梁，环境类别为一类，安全环境类别为一类，安全等级为二级，截面尺寸为等级为二级，截面尺寸为bXh=250mmX700mm, ,（图（图3-203-20）。）。采用采用C30C30混凝土，混凝土，HRB400HRB400钢筋。已知纵向受拉钢筋为钢筋。已知纵向受拉钢筋为 ，箍筋为箍筋为 ，混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度20mm，两排钢筋间的，两排钢筋间的净距净距25mm，承受最大弯矩设计值，承受最大弯矩设计值M=350KN.m。试复核

56、该梁。试复核该梁截面是否安全截面是否安全。【解解】 查表求得查表求得22/43. 1/3 .14mmNfmmNftc；;518. 0; 0 . 1/36012bymmNf；1. 1. 计算计算h h0 0;1 .380;1900212mmAmmAss单根钢筋截面面积2251508fmmAaAasisisis8 .571 .3805)2/222522820(1 .3802)2/22820(1 .3803h h0 0=h-a=h-as s=700-57.8=642.2mm=700-57.8=642.2mm。2. 2. 判断梁的类型判断梁的类型mmhmmbffAxbcys66.3322 .64251

57、8. 033.1912503 .140 . 1360190001%20. 0%,2 . 0%18. 0360/43. 145. 0/45. 0min取ytff22min1900350700250%20. 0mmAmmbhs故该梁属适筋梁。故该梁属适筋梁。3. 3. 求截面受弯承载力求截面受弯承载力Mu，并判断是否安全，并判断是否安全 已判明该梁属适筋梁，故已判明该梁属适筋梁，故)2/33.1912 .642(1900360)2/(0 xhAfMsyumKNMmKN.350.83.3731083.3736结论：该梁截面安全。结论：该梁截面安全。习题习题1:1: 已知：某截面梁尺寸已知：某截面梁尺

58、寸b bh=250mmh=250mm500mm,500mm,混凝土强度等级选用混凝土强度等级选用C25,C25,钢筋用钢筋用HRB335HRB335级级, ,若梁若梁承受的弯矩设计值承受的弯矩设计值M=174KNm,M=174KNm,试计算该梁截面配试计算该梁截面配筋。筋。【解解】 查查( (表表3-4,3-4,表表3-6,3-6,表表3-16,3-16,表表3-17)3-17)得：得：22/27. 1/9 .11mmNfmmNftc；;55. 0; 0 . 1/30012bymmNf；1. 1. 确定截面有效高度确定截面有效高度h h0 0假定纵向受拉钢筋排一层，则假定纵向受拉钢筋排一层，则

59、 h0=h-as=500-45=455mm。2. 2. 计算计算X,X,并判断是否为超筋梁并判断是否为超筋梁mmbfMhhxc92.1542509 .110 . 1101742455455262120000;75.22240555. 0hxmmhbb亦是不属超筋梁。不属超筋梁。3. 3. 计算计算A As s, ,并判断是否为少筋梁并判断是否为少筋梁213 .152330092.1542509 .110 . 1mmfbxfAycs%2 . 0%,2 . 0%191. 0300/27. 145. 0/45. 0min取ytff22min,3 .1523250500250%2 . 0mmAmmAs

60、s所以不属少筋梁。所以不属少筋梁。4. 4. 选配钢筋选配钢筋初步选配初步选配 排成一排。),1520(2242mmAs224253102252224minb排成一排所需最小梁宽，可以排下。mmmm250233满足要求（见图满足要求（见图3-183-18）。）。习题习题2:2: 已知：某截面梁尺寸已知：某截面梁尺寸b bh=200mmh=200mm550mm,550mm,混凝土强度等级选用混凝土强度等级选用C25,C25,受拉区配置有受拉区配置有 钢钢筋，筋，钢筋钢筋用用HRB335HRB335级级, , ，处在一类环境中，处在一类环境中，若该梁承受的弯矩设计值若该梁承受的弯矩设计值M=55K