建筑结构教案

1、一、学期授课计划编订依据课程标准名称、批准单位及时间建筑结构，教务处，2017年6月。本学期主要讲授的内容（授课内容起止章节）0绪论12 砌体结构采用教材名称、作者、出版社及版本建筑结构、曹长礼，李萍、西安交通大学出版社、第1版建筑结构、鲁维、南江大学出版社、第1版建筑结构基础及识图、周晖、机械工业出版社、第1版主要参考书建筑结构、何益斌、中国建筑工业出版社、2005；建筑结构、熊丹安、华南理工大学出版社、2011；建筑结构设计、邱洪兴、高等教育出版社、2009。教 学 时 数本学期授课计划时数班 级本学期教学周数本学期周学时数本学期计划教学时数预计假日缺课时数本学期实际教学时数总时数其 中讲

2、授实验实训见习实习练习测验复习机动时数教务处审核意见二、学期教学进度表周次日期授课章节及内容提要周学时教学形式讲授学时实验实训见习学时实训专周作业次数1第1章 绪论1.1 建筑结构的组成和分类1.2 混凝土结构1.3 砌体结构1.4 课程特点及学习方法第2章 建筑结构设计的基本原则2.1 结构设计的基本要求2.2 结构上的荷载及荷载效应44122.3 结构抗力和材料强度2.4 概率极限状态设计法第3章 混凝土结构材料的力学性能3.1 混凝土3.2 钢筋3.3 钢筋及混凝土的粘结4423第4章 钢筋混凝土受弯构件4.1 板、梁的一般构造4.2 受弯构件正截面承载力计算4.3 受弯构件斜截面承载力

3、计算4.4 受弯构件的变形及裂缝宽度验算4414第5章 受压构件的承载力计算5.1 概述5.2 受压构件的一般构造要求5.3 轴心受压构件的承载力计算5.4 偏心受压构件正截面承载力计算5.5 偏心受压构件斜截面承载力计算算4425第6章 受拉构件的承载力计算6.1 受拉构件的受力特点6.2 轴心受拉构件正截面承载力计算6.3 偏心受拉构件承载力计算第7章 受扭构件的承载力计算7.1 概述7.2 一般受扭构件承载力计4426第8章 预应力混凝土构件8.1 预应力混凝土的基本概念8.2 预应力混凝土材料及预应力损失8.3 预应力混凝土轴心受拉构件8.4 预应力混凝土构件的构造要求件4427第9章

4、钢筋混凝土梁板结构9.1 概述9.2 现浇单向板肋梁楼盖9.3 现浇双向板肋梁楼盖9.4 装配式楼盖9.5 楼梯9.6 悬挑构4418第10章 单层厂房结构10.1 概述第11章 框架结构11.1 框架的结构和布置第12章 砌体结构12.1 砌体材料及其力学性能441总学时合计323212三、学期实验（实训）进度表周次日期实验实训内容提要周学时教学形式实验实训场地（室）实验实训设备总学时第 123 页建筑结构课程教案授 课 题 目绪论建筑结构的概念建筑结构特点及其计算原理授 课 时 间第1周周*第*-*节 课 次1次课 时 安 排2课时 课 型（请打）理论课（ ） 讨论课（ ） 实验课（ ）习

5、题课（ ）其他（ ）教学目的及要求1、了解建筑结构的分类；2、了解钢筋混凝土结构及其它结构的优缺点；3、了解本课程的目的和特点；教学重点及难点钢筋混凝土结构的特点及其应用情况教学方法及手段讲授法，多媒体及板书相结合教 学 内 容一、引入课程 5二、建筑结构概念 10三、建筑结构的分类 15四、建筑结构的发展5五、建筑结构的特点5六、荷载代表值 15荷载标准值、可变荷载准永久值、可变荷载组合值、可变荷载频遇值七、荷载代表值计算10八、结构的功能要求10九、结构功能的极限状态10十、小结5思考题及作业思考题：0.1 0.2思考题：1.1 1.2思考题：1.3 1.8讲 稿一、建筑结构的分类：1、按

6、所用的材料：（1）混凝土结构：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、特殊混凝土结构；（2）钢结构以钢材为主制作的结构；（3）砌体结构由块材通过砂浆砌筑而成的结构。2、按承重结构的类型：（1）框架结构纵、横梁及立柱组成框架，作为承重结构。然后在纵、横梁间铺上梁板形成楼盖和屋盖。墙体作为填充材料设置在立柱之间，不承重。（2）剪力墙结构纵向及横向钢筋混凝土墙，以及用作楼盖和屋盖的梁板组成房屋的承重结构。（3）框架剪力墙结构在框架结构的基础上，沿框架纵横、横方向的某些位置，在柱于柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为剪力墙，综合了框架和剪力墙二者的优点。（4）筒体结构钢筋混凝土墙组成一个筒体作为房

7、屋的承重结构；或者由密柱和深梁（高度较大）组成。（5）壳体结构、网架结构、悬索结构等大跨度结构。二、各种材料建筑结构的特点及应用情况：1、钢筋混凝土结构：钢筋和混凝土为什么能在一起有效地共同工作？A、混凝土硬化后，钢筋及混凝土的接触面能牢固地结合在一起，互相间不能滑动而能整体工作；B、钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数非常接近，当温度变化时，不致因各自伸缩不同，使其粘结破坏各自分离；C、钢筋买入混凝土中，钢筋周围有混凝土形成的保护层，能防止钢筋锈蚀，使钢筋和混凝土能长期可靠地共同工作。（1）钢筋混凝土结构的优缺点：优点：a、耐久性；b、耐火性；c、整体性；d、可模性；e、易于就地取材。缺点：

8、自重大、费工、模板用料多，承载力有限，施工周期长、施工受气候条件的限制，抗裂性较差，结构隔热、隔音性能较差，加固和拆修较困难。 钢筋混凝土结构的缺点如何克服？a、 发展轻质混凝土、高强混凝土和预应力混凝土；b、 发展高强混凝土、钢骨混凝土和钢管混凝土等新型材料；c、 利用钢模、飞模、滑模等先进施工技术，采用泵送混凝土、早强混凝土、高性能混凝土、免振自密实混凝土等，提高施工效率；d、 发展预应力混凝土，利用树脂涂层钢筋。 e、 发展新型的混凝土加固技术，如碳纤维布加固混凝土结构技术；（2）钢筋混凝土结构发展阶段：前提：1824年英国人阿斯普丁（J.Aspdin）发明硅酸盐水泥；1850年法国人朗

9、波（L.Lambot）制造了世界上第一只钢筋混凝土小船；1872年纽约建造了世界上第一所钢筋混凝土房屋。发展阶段：a、第一阶段钢筋混凝土发明至20世纪初：钢筋和混凝土的强度比较低；应用领域用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件；设计方法容许应力设计方法，弹性理论。b、第二阶段从20世纪20年代到第二次世界战争前后：出现了预应力混凝土；应用领域开始用于大跨度结构；设计方法破损阶段设计法和极限状态设计法。 c、第三阶段第二次世界战争以后至今；出现了装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产的结构；应用领域超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型结构工程；设计方法以概率理论为基

10、础的极限状态设计法。 2、钢结构优缺点： 优点：强度高、自重小；塑性、韧性好；材质均匀，质量稳定，并且钢材各向同性弹性工作范围大，工作可靠性高；适于机械化加工，工业化生产程度高，施工现场工程量小，施工周期也最短，主要是干作业，能改善施工环境，有利于文明施工；可大大减少砂、石、灰的用量，减轻对不可再生资源的破坏，拆除后可再生循环利用，减少灰色建筑垃圾，有利于保护环境，节约资源。 缺点：钢材耐火性能差，需要有相应的隔热及防火措施；钢材易锈蚀，严重时会影响结构的使用寿命，必须采取良好的防锈措施。 应用范围：承重荷载较大的结构，如重型厂房；大跨度结构，如体育馆、影剧院、大会堂、大型工业厂房、飞机维修库

11、等；高层建筑；轻型钢结构；可以拆卸和搬迁的结构。3、砌体结构优缺点： 优点：抗压强度较好；成本低；施工方便，结构的耐久性、耐火性以及保温隔热性能都比较好。 缺点：自重大，强度低，整体性差，抗震性能差。三、课程学习中应注意的问题：1、课程学习的过程：受力性能分析理论分析构件设计结构设计。基本材料的受力性能和理论分析构成了本学科的基本理论，是混凝土结构的基础知识。构件设计和结构设计是基本理论的工程应用，二者既紧密联系，又在层次上有所不同。2、在基本理论学习中应注意的问题：（1）混凝土结构的基本理论是一门特殊的材料力学，分析问题仍然以材料的物理关系、变形的几何关系和受力的平衡关系为出发点。（2）学习

12、中要注意钢筋和混凝土的受力性能、二者的相互作用和配比关系对结构构件受力性能的影响。（3）学习中要注意使钢筋及混凝土共同工作的基础二者之间可靠的粘结力得以充分保证。（4）学习中应重视试验研究的方法，了解反映试验中规律性现象的受力性能，注意经验公式建立的条件和适用范围。3、在构件和结构设计的学习过程中应注意的问题：（1）构件和结构设计是一个综合性问题，设计结果不惟一，确定方案时要综合考虑使用、材料、造价、施工等方面的因素。（2）构件和结构设计必须遵循各种结构类型的设计规范或规程，因此本课程的学习要结合混凝土结构设计规范（GB500102002）（以下简称规程来进行。（3）设计工作是一项创造性工作，

13、不应该被规范所束缚，要充分发挥设计者的主动性和创造性。四、本讲小结：1、混凝土的最基本力学性能：抗压强度高，但抗拉强度却很低。一般混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/201/8。另一方面，混凝土破坏时具有明显的脆性性质。 2、钢材的最基本力学性能：抗拉和抗压强度都很高，且钢材一般均具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性。 3、钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。4、钢筋和混凝土两种的物理力学性能很不相同材料之所以可结合在一起共同工作，是由于钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，保证两种材料协调变形、共同受力，且由于钢筋和混凝

14、土基本相同的温度膨胀系数，这种粘结力不会因温度变化丧失。 5、混凝土结构的优点：材料利用合理、易于就地取材、耐久性好、造价和维护费用低、可模性好、耐火性好、整体性好、刚度大。6、混凝土结构的缺点：自重大、抗裂性差、承载力有限、施工复杂。克服和解决混凝土结构的缺点是混凝土结构的发展方向。 7、钢筋混凝土基本构件有：受弯构件、受压构件、受扭构件、受拉构件。8、基本受力形态有：正截面受力（轴压、轴拉、受弯、压弯和拉弯）、斜截面受力（受剪、压剪和拉剪）、扭曲截面受扭（纯扭、弯剪扭、压弯剪扭）。9、学习要求：掌握钢筋混凝土和预应力混凝土结构中各种基本构件在不同受力形态情况下的受力性能和分析方法，注意及材

15、料力学分析方法的差别，了解其复杂性所在及其影响受力性能变化的配比关系。 10、在理解基本理论的基础上，掌握按混凝土结构设计规范（GB 500102002）进行钢筋混凝土和预应力混凝土结构构件的设计计算方法和配筋构造建筑结构课程教案授 课 题 目建筑结构计算基本原则授 课 时 间第1周周*第*-*节 课 次2次课 时 安 排2课时 课 型（请打）理论课（ ） 讨论课（ ） 实验课（ ）习题课（ ）其他（ ）教学目的及要求掌握极限状态时用设计表达式意义,在不同荷载组合下构件上的作用效应计算方法；掌握按承载能力极限状态设计的实用表达式荷载作用效应计算。教学重点及难点重点：结构的功能及其极限状态的含义

16、，荷载作用效应、结构抗力的概念，能正确理解极限状态时用设计表达式难点：不同荷载作用下荷载效应计算问题教学方法及手段讲授法，多媒体及板书相结合教 学 内 容一、复习上次课要点5二、结构的功能函数及有关概念15（1）作用效应和结构抗力的概念（2）结构的功能函数三、实用设计表达式20四、承载能力极限状态设计的实用表达式荷载作用效应计算25五、举例：【例1.2.1】20六、小结5思考题及作业习 题1.11.2讲 稿3.结构的功能函数（1）作用效应和结构抗力的概念作用效应 结构上的各种作用，在结构内产生的内力（轴力、弯矩、剪力、扭矩等）和变形（如挠度、转角、裂缝等）的总称，用S 表示。由直接作用产生的效

17、应，通常称为荷载效应。结构抗力 结构或构件承受作用效应的能力，如构件的承载力、刚度、抗裂度等，用R表示。结构抗力是结构内部固有的，其大小主要取决于材料性能、构件几何参数及计算模式的精确性等。（2）结构的功能函数(1.2.1)实际工程中，可能出现以下三种情况小 结： 1. 荷载分类、荷载代表值的概念及种类； 2. 永久荷载、可变荷载的代表值； 3. 作用效应、结构抗力的概念； 4. 结构的功能及其极限状态的含义。第一章建筑结构计算基本原则第二讲教学目标：能正确应用极限状态实用设计表达式。重 点概率极限状态设计法实用设计表达式。难 点概率极限状态设计法实用设计表达式。1.2 建筑结构概率极限状态设

18、计法 1.2.2 实用设计表达式（2）荷载效应基本组合设计值 S对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的组合中取最不利值确定。1）由可变荷载效应控制的组合r：结构构件的重要性系数，对安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件，不应小于1.1；对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件，不应小于1.0；对安全等级为三级或设计使用年限为5年及以下的结构构件，不应小于0.9；在抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数。G ：永久荷载分项系数，按表1.2.3 采用；SGk ：永久荷载标准值Gk 计算的荷载效应值；Qi ：第i个可变荷载的分项

19、系数；按表1.2.3 采用；SQik ：按可变荷载标准值Qi计算的荷载效应值;ci ：可变荷载Qi的组合值系数，民用建筑楼面均布活荷载、屋面均布活荷载的组合值系数；表1.2.3 荷载分项系数的取值荷载特性荷载分项系数永久荷载永久荷载效应对结构不利由可变荷载效应控制的组合1.2由永久荷载效应控制的组合1.35永久荷载效应对结构有利1.0倾覆、滑移或飘浮验算0.9可变荷载一般情况1.4对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载取1.32）由永久荷载效应控制的组合应用（1.2.3）、式（1.2.4）时应注意以下问题：当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参及组合的可变荷载仅限于竖向荷载。混

20、凝土结构和砌体结构设计采用内力表达式。此时，式（1.2.3）、式（1.2.4）实质上就是永久荷载和可变荷载同时作用时，在结构上产生的内力（轴力、弯矩、剪力、扭矩等）的组合，其目标是求出结构可能的最大内力。例如跨度为l0的简支梁，在跨中集中荷载F作用下的跨中最大弯矩M=Fl0/4 ，在均布荷载q作用下的跨中最大弯矩M=ql02/8。弯矩，这也就是式中的计算方法。钢结构设计采用应力表达，式（1.2.3）、式（1.2.4）实质上就是永久荷载和可变荷载同时作用时，在构件截面上产生的最大应力。【例1.2.1】某办公楼钢筋混凝土矩形截面简支梁，安全等级为二级，截面尺寸bh = 200mm400mm，计算跨

21、度 =5m，净跨度 =4.86m。承受均布线荷载：活荷载标准值7kN/m，恒荷载标准值10kN/m（不包括自重）。试计算按承载能力极限状态设计时的跨中弯矩设计值和支座边缘截面剪力设计值【解】由表1.1.1查得活荷载组合值系数=0.7。安全等级为二级，则结构重要性系数=1.0。钢筋混凝土的重度标准值为25kN/m3，故梁自重标准值为250.20.4=2 kN/m。总恒荷载标准值gk=10+2=12kN/m恒载产生的跨中弯矩标准值和支座边缘截面剪力设计值分别为：Mgk = gkl02/8 = 1252 /8=37.5kNm Vgk=gkln/2=124.86/2=29.16 kN活荷载产生的跨中弯

22、矩标准值和支座边缘截面剪力标准值分别为： Mqk = qkl02/8=752 /8=21.875kNm Vgk=qkln/2 = 7 4.86/2 =17.01 kN本例只有一个活荷载，即为第一可变荷载。故计算由活载弯矩控制的跨中弯矩设计值时，rg =1.2，rq=rq1 =1.4。由式（1.2.3）得由活荷载弯矩控制的跨中弯矩设计值和支座边缘截面剪力标准值分别为：=1.0（1.237.5+1.421.875）=75.625 kNm=1.0（1.229.16+1.417.01）=58.806 kN计算由恒载弯矩控制的跨中弯矩设计值时=1.35，=1.4,=0.7由式（1.2.4）得由恒载弯矩控

23、制的跨中弯矩设计值和支座边缘截面剪力标准值分别为：=1.0（1.3537.5+0.71.421.875）=72.063 kNm=1.0（1.3529.16+0.71.417.01）=56.036 kN取较大值得跨中弯矩设计值M = 75.625kNm，支座边缘截面剪力设计值V=58.806 kN。3）一般排架、框架结构的简化表达式对一般排架、框架结构，可不区分第一可变荷载和第i个可变荷载，并采用相同的组合值系数，其荷载效应组合设计值取由可变荷载效应控制和由永久荷载效应控制的组合值中的最不利值。由可变荷载效应控制的组合按下式计算：（1.2.5）(1.2.6)由永久荷载效应控制的组合仍按式（1.2

24、.4）采用。2.按正常使用极限状态设计的实用表达式 （1）实用表达式对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用荷载效应的标准组合、频遇组合或准永久组合，按下列设计表达式进行设计：SC (1.2.7)式中S变形、裂缝等荷载效应的设计值； C结构构件达到正常使用要求所规定的限值，如变形、裂缝宽度等。混凝土结构的正常使用极限状态主要是验算构件的变形、抗裂度或裂缝宽度，使其不超过相应的规定限值；钢结构通过构件的变形（刚度）验算保证；砌体结构一般情况下不做验算，由相应的构造措施保证。小 结：极限状态时用设计表达式。建筑结构课程教案授 课 题 目建筑结构材料建筑钢材混凝土梁板的主要钢筋授 课 时 间

25、第2周周*第*-*节 课 次1次课 时 安 排2课时 课 型（请打）理论课（ ） 讨论课（ ） 实验课（ ）习题课（ ）其他（ ）教学目的及要求掌握钢筋的品种、级别、性能、形状、检测指标、强度取值。掌握混凝土的强度分类、等级确定。混凝土等级的选用。了解梁板的截面形式和尺寸，掌握梁板的主要钢筋教学重点及难点重点：钢筋的分类；强度取值方法；混凝土的等级确定、强度指标选用，钢筋在混凝土中的锚固规定及连接要求；梁板的截面形式和尺寸，梁板的主要钢筋难点：钢筋在混凝土中的锚固规定及连接要求；梁板的主要钢筋的作用及构造要求教学方法及手段讲授法，多媒体及板书相结合教 学 内 容一、复习上次课要点5二、建筑钢材

26、的力学性能10三、混凝土的强度及混凝土的设计指标10四、钢筋及混凝土的粘结5五、钢筋在混凝土中的锚固规定5六、钢筋的连接规定5七、梁板的截面形式和尺寸10八、梁板的主要钢筋 梁的纵向受力钢筋5 梁的架立钢筋5 梁的弯起钢筋5梁的箍筋5 梁的纵向构造钢筋及拉筋5 板的受力钢筋5 板的分布钢筋5九、小结 5思考题及作业思考题：2.12.4 3.13.3讲 稿本章主要内容1. 钢筋的品种、规格、力学性能及强度设计指标；2. 混凝土的强度、变形指标；3. 混凝土结构耐久性规定；4.梁、板钢筋的作用及配筋构造要求；5.梁正截面受弯破坏形态及特征；6.单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本假定、应力简

27、图、计算方法及适用条件；7.单筋T形截面受弯构件正截面承载力计算的应力 简图、计算方法及适用条件；8.受弯构件斜截面受剪破坏形态、计算公式及适用条件、承载力计算方法；9.保证斜截面受弯承载力的构造措施；重 点砼结构用钢的品种及选用；砼结构用钢的标准值、设计值及弹性模量；砼选用；砼的标准值、设计值及弹性模量；混凝土的耐久性；梁、板截面配筋的基本构造要求及钢筋的弯钩、锚固及连接要求。难 点砼结构用钢的标准值、设计值及弹性模量；砼的标准值、设计值及弹性模量；混凝土的耐久性；梁、板截面配筋的基本构造要求及钢筋的弯钩、锚固及连接要求。2.1 建筑钢材2.1.1 建筑钢材的品种和规格1.混凝土结构对钢筋的

28、要求应具有较高的强度和良好的塑性；便于加工和焊接；并应及混凝土之间具有足够的粘接力。2.钢筋的分类（在结构中是否施加预应力） 普通钢筋和预应力钢筋1）普通钢筋普通钢筋指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。用于钢筋混凝土结构的普通钢筋分为HPB300； HRB335、HRBF335；HRB400、HRBF400、RRB400；HRB500、HRBF500四个级别。混凝土规范GB50010-2010中普通钢筋选用的规定：A.纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400

29、钢筋；B.梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋；C.箍筋宜采用HRB400、HRB500、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋。2）预应力钢筋预应力砼结构中的预应力钢筋有：钢绞线：由多根高强钢丝绞织在一起而形成的，有3股和7股两种， 多用于后张法大型构件。中强度预应力钢丝：其外形有光面、螺旋肋两种。 消除预应力钢丝：其外形有光面、螺旋肋两种。预应力螺纹钢：3.建筑钢材的设计指标（1）钢筋的强度标准值和强度设计值 材料强度标准值：正常情况下可能出现的最小材料强度值。 材料强度设计值：强度标准

30、值除以材料分项系数。 钢筋的材料分项系数为:普通钢筋1.10，500MPa级钢筋1.15，预应力钢筋1.20。2）钢筋的弹性模量2.2 混凝土2.2.1 混凝土的强度1.混凝土的立方抗压强度fcu 及强度等级。（1）混凝土的立方抗压强度确定方法：用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度203，相对湿度不小于90%）养护28天后，按照标准试验方法（试件的承压面不涂润滑剂，加荷速度约每秒0.150.3N/mm2）测得的具有95%保证率的抗压强度，作为混凝土的立方抗压强度标准值，用符号fcu,k表示。（2）混凝土的强度等级根据立方体抗压强度标准值fcu,k的大小，混凝土强度等级分C

31、15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14级。其中，C60 C80属高强混凝土。（3）结构混凝土强度等级的要求素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于15；钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于20；采用强度等级400MPa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不得低于25。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40,且不应低于30。承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不宜低于C30。调查分析表明，在结构中采用强度较高的混凝土，对柱、墙、基础等以受压为主的构件及预应力构件有显著的经济效益。为此，设计时可按下列范围选用混凝土

32、强度等级：受弯构件C20C30,受压构件C30C40,预应力构件C30C50,高层建筑底层柱C50或以上。2.混凝土的轴心抗压强度fc我国采用150150300mm棱柱体试件测得的强度作为混凝土的轴心抗压强度。混凝土的轴心抗压强度标准值按下式计算：式中:棱柱强度及立方强度之比，对C50及以下取=0.76，对C80取=0.82，中间按线形规律变化；考虑C40以上混凝土脆性的折减系数，对C40取=1.0，对C80取 =0.87，中间按线形规律变化。3. 轴心抗拉强度ft混凝土的抗拉强度可采用尺寸为100100500mm的柱体试件进行直接轴心受拉试验，但其准确性较差。故国内为多采用圆柱体或立方体的劈

33、裂试验来间接测定。混凝土轴心抗拉强度标准值按下式计算：2.2.2 混凝土的设计指标1.混凝土的强度混凝土的强度标准值应具有不小于95%的保证率。混凝土强度设计值：等于混凝土强度标准值除以混凝土材料分项系数（rs = 1.4)。各种强度等级的混凝土强度标准值、强度设计值规范规定采用。2.混凝土的弹性模量但是，混凝土不是弹性材料，其应力和应变不呈线性关系，在不同应力阶段的变形模量（应力及应变之比）不同，原点切线很难准确地作出。实用中，采用应力上限为（0.40.5）fc循环510次后的应力-应变曲线，应力为（0.40.5）fc时的割线模量作为混凝土的弹性模量的近似值。混凝土的受拉或受压弹性模量（N/

34、mm2）的经验计算公式：但是，混凝土不是弹性材料，其应力和应变不呈线性关系，在不同应力阶段的变形模量（应力及应变之比）不同，原点切线很难准确地作出。实用中，采用应力上限为（0.40.5）fc循环510次后的应力-应变曲线，应力为（0.40.5）fc时的割线模量作为混凝土的弹性模量的近似值。混凝土的受拉或受压弹性模量（N/mm2）的经验计算公式：但是，混凝土不是弹性材料，其应力和应变不呈线性关系，在不同应力阶段的变形模量（应力及应变之比）不同，原点切线很难准确地作出。实用中，采用应力上限为（0.40.5）fc循环510次后的应力-应变曲线，应力为（0.40.5）fc时的割线模量作为混凝土的弹性模

35、量的近似值。混凝土的受拉或受压弹性模量（N/mm2）的经验计算公式：式中fcu,k混凝土的立方抗压强度标准值（N/mm2）。2.2.3 混凝土结构的耐久性规定设计年限为50年的钢筋混凝土结构的耐久性要求 3.1 构造要求3.1.1 截面形式及尺寸 1.截面形式梁：主要有矩形、形、倒形、形、形、十字形、花篮形等。板：一般为矩形、空心板、槽形板等（图3.1.2）。2.梁、板的截面尺寸梁、板的截面尺寸必须满足承载力、刚度和裂缝控制要求，同时还应满足模数，以利模板定型化。（1）按刚度要求梁、板的截面高跨比不宜小于规范所列数值（表3.1.1）。（2）按模数要求梁的截面高度h一般可取250、300800、

36、900、1000等，h800mm时以50mm为模数，h800mm时以100mm为模数；矩形梁的截面宽度和T形截面的肋宽b宜采用100、120、150、180、200、220、250mm，大于250mm时以50mm为模数。梁适宜的截面高宽比h/b，矩形截面为23.5，T形截面为2.54。（3）按构造要求现浇板的厚度不应小于规范所列的数值（表3.1.2）。现浇板的厚度一般取为10mm的倍数，工程中现浇板的常用厚度为60、70、80、100、120mm。3.1.2 梁、板的配筋（1）梁的配筋梁中通常配置纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立钢筋等，构成钢筋骨架。梁钢筋图：一.钢筋骨架 纵向受力钢筋作用：

37、配置在受拉区的纵向受力钢筋主要用来承受由弯矩在梁内产生的拉力，配置在受压区的纵向受力钢筋则是用来补充混凝土受压能力的不足。直径：直径应当适中，太粗不便于加工，及混凝土的粘结力也差；太细则根数增加，在截面内不好布置，甚至降低受弯承载力。梁纵向受力钢筋的常用直径d=1225mm。当h300mm时，d8mm；当h300mm时，d10mm。根数：梁中受拉钢筋的根数不应少于2根，最好不少于34根。纵向受力钢筋应尽量布置成一层。当一层排不下时，可布置成两层，但应尽量避免出现两层以上的受力钢筋，以免过多地影响截面受弯承载力。 架立钢筋位置：设置在受压区外缘两侧，并平行于纵向受力钢筋。作用：一是固定箍筋位置以

38、形成梁的钢筋骨架；二是承受因温度变化和混凝土收缩而产生的拉应力，防止发生裂缝。受压区配置的纵向受压钢筋可兼作架立钢筋。 弯起钢筋作用：弯起钢筋在跨中是纵向受力钢筋的一部分，在靠近支座的弯起段弯矩较小处则用来承受弯矩和剪力共同产生的主拉应力，即作为受剪钢筋的一部分。弯起角：钢筋的弯起角度一般为45，梁高h800mm时可采用60。 箍筋作用：承受由剪力和弯矩在梁内引起的主拉应力，并通过绑扎或焊接把其他钢筋联系在一起，形成空间骨架。设置范围：按计算不需要箍筋的梁，当梁的截面高度h300mm，应沿梁全长按构造配置箍筋；当h=150300mm时，可仅在梁的端部各1/4跨度范围内设置箍筋，但当梁的中部1/

39、2跨度范围内有集中荷载作用时，仍应沿梁的全长设置箍筋；若h150mm，可不设箍筋。钢筋级别：梁内箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300 、HRB500 、HRBF500钢筋, 也可采用HRB335 、 HRBF335钢筋。直径：当梁截面高度h800mm时，不宜小于6mm；当h800mm时，不宜小于8mm。当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径还不应小于纵向受压钢筋最大直径的1/4。为了便于加工，箍筋直径一般不宜大于12mm。箍筋的常用直径为6、8、10mm。间距：应符合规范的规定（表3.1.4）。当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋的间距不应大于15d（d为纵向受压钢筋

40、的最小直径），同时不应大于400mm；当一层内的纵向受压钢筋多于5根且直径大于18mm时，箍筋间距不应大于10d。端部构造：应采用135弯钩，弯钩端头直段长度不小于50mm，且不小于5d。纵向构造钢筋及拉筋作用：当梁的截面高度较大时，为了防止在梁的侧面产生垂直于梁轴线的收缩裂缝，同时也为了增强钢筋骨架的刚度，增强梁的抗扭作用。梁钢筋图：二.梁板钢筋关系设置条件：梁的腹板高度hw450mm2）板的配筋板通常只配置纵向受力钢筋和分布钢筋（2）板的配筋板通常只配置纵向受力钢筋和分布钢筋 受力钢筋作用：用来承受弯矩产生的拉力。直径：常用直径为6、8、10、12mm。间距：当h150mm时，不宜大于20

41、0mm；当h150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。板的受力钢筋间距通常不宜小于70mm。 分布钢筋 垂直于受力钢筋布置，位于受力钢筋内侧；作用：一是固定受力钢筋的位置，形成钢筋网；二是将板上荷载有效地传到受力钢筋上去；三是防止温度或混凝土收缩等原因沿跨度方向的裂缝。数量：梁式板中单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%。分布钢筋的直径不宜小于6mm，常用直径为6、8mm。间距：不宜大于250mm；当集中荷载较大时，分布钢筋截面面积应适当增加，间距不宜大于200mm。分布钢筋应沿受力钢筋直线段均匀布置，并且受力钢

42、筋所有转折处的内侧也应配置。3.1.3 混凝土保护层厚度钢筋外边缘至混凝土表面的距离作用：一是保护钢筋不致锈蚀，保证结构的耐久性；二是保证钢筋及混凝土间的粘结；三是在火灾等情况下，避免钢筋过早软化。大小：纵向受力钢筋的混凝土保护层不应小于钢筋的公称直径，并符合规范的规定。3.1.4 钢筋的弯钩、锚固及连接保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施：（1）材料措施：选择适当的混凝土强度等级，采用粘结强度较高的带肋钢筋等；（2）构造措施：保证足够的混凝土保护层厚度和钢筋间距，保证受力钢筋有足够的锚固长度，光面钢筋端部设置弯钩，绑扎钢筋的接头保证足够的搭接长度并且在搭接范围内加密箍筋等。1.钢筋的弯钩弯钩设置

43、条件：绑扎钢筋骨架中的受拉光面钢筋。2.钢筋的锚固定义：钢筋混凝土构件中，某根钢筋若要发挥其在某个截面的强度，则必须从该截面向前延伸一个长度，以借助该长度上钢筋及混凝土的粘结力把钢筋锚固在混凝土中，这一长度称为锚固长度。钢筋的锚固长度取决于钢筋强度及混凝土强度，并及钢筋外形有关。1）受拉锚固长度1)计算公式：当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，普通受拉钢筋的锚固长度按下式计算：(3.1.1)式中：受拉钢筋的基本锚固长度；fy 普通钢筋、预应力钢筋的抗拉强度设计值2) 锚固长度的修正按式（3.1.1）计算的锚固长度应按下列规定进行修正，但经修正后的锚固长度不应小于200mm：当带肋钢筋的公称直径大

44、于25mm时乘以系数1.1。环氧树脂涂层带肋钢筋乘以系数1.25。当钢筋在混凝土施工中易受扰动（如滑模施工）时乘以系数1.1。 当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时，乘以系数（系数取设计计算面积及实际配筋面积的比值），但对有抗震设防要求及直接承受动力荷载的结构构件，不用乘以系数。 锚固区保护层厚度为3d 时乘以系数0.80，保护层厚度为5d 时乘以系数0.70，中间按内插取值，此处d 为纵向受力带肋钢筋的直径。当纵向受拉普通钢筋末端采用钢筋弯钩或机械锚固措施时，包括弯钩或锚固端头在内的锚固长度（投影长度）可取为基本锚固长度的0.6 倍。（2）受压锚固长度当计算中充分利用钢筋的抗压强

45、度时，其锚固长度不应小于相应锚固长度的0.7倍。4.钢筋的连接钢筋连接形式：绑扎搭接，机械连接或焊接适用范围：轴心受拉及小偏心受拉构件的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头；直径大于28mm的受拉钢筋及直径大于32mm的受压钢筋不宜绑扎搭接接头。（1）绑扎搭接接头工作原理：通过钢筋及混凝土之间的粘结强度来传递钢筋的内力。 1）受拉钢筋搭接纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度ll应根据位于同一连接区段内的钢筋搭接接头面积百分率按下式计算，且在任何情况下均不应小于300mm：ll =la300mm (3.1.2)式中la受拉钢筋的锚固长度；受拉钢筋搭接长度修正系数，按表3.1.6采用。搭接接头的要求：接

46、头率：钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.3倍搭接长度，凡搭接接头中点位于该长度范围内的搭接接头均属同一连接区段。位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率(即有接头的纵向受力钢筋截面面积占全部纵向受力钢筋截面面积的百分率)，对于梁类、板类和墙类构件，不宜大于25%；对柱类构件，不宜大于50%。当工程中却有必要增大受拉钢筋搭接接头面积百分率时，对梁类构件不应大于50%；对板类、墙类及柱类构件，可根据实际情况放宽。l同一构件中相邻纵向的绑扎搭接接头宜相互错开。在纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋，其直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍。当钢筋受拉时，箍筋间距s不应大于搭接钢筋较小直径的

47、5倍，且不应大于100mm；当钢筋受压时，箍筋间距s不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm。当受压钢筋直径大于25mm时，还应在搭接接头两个端面外100mm范围内各设置两个箍筋。架立钢筋及受力钢筋的搭接长度应符合下列规定：架立钢筋直径10mm时，搭接长度为100mm；架立钢筋直径10mm时，搭接长度为150mm。（2）机械连接接头纵向受力钢筋机械连接接头宜相互错开。钢筋机械连接接头连接区段的长度为35d（d为纵向受力钢筋的较大直径）。在受力较大处设置机械连接接头时，位于同一连接区段内纵向受拉钢筋机械连接接头面积百分率不宜大于50%，纵向受压钢筋可不受限制；在直接承受动力荷载的结

48、构构件中不应大于50%。（3）焊接接头纵向受力钢筋的焊接接头应相互错开。钢筋机械连接接头连接区段的长度为35d（d为纵向受力钢筋的较大直径）且不小于500mm。位于同一连接区段内纵向受拉钢筋的焊接接头面积百分率不应大于50%，纵向受压钢筋可不受限制。小 结：1. 钢筋的选用；2. 混凝土的选用；3. 混凝土结构的耐久性规定。4. 梁、板截面配筋的基本构造要求;5. 钢筋的弯钩、锚固及连接要求。建筑结构课程教案授 课 题 目第三章 混凝土结构材料的力学性能 受弯构件正截面性能的试验研究单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算授 课 时 间第2周周*第*-*节 课 次2次课 时 安 排2课时 课 型（

49、请打）理论课（ ） 讨论课（ ） 实验课（ ）习题课（）其他（ ）教学目的及要求了解受弯构件正截面破坏特征，掌握单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本假定、等效矩形应力图、基本公式及适用条件等。教学重点及难点重点：受弯构件正截面破坏特征难点：单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件教学方法及手段讲授法，多媒体及板书相结合教 学 内 容一、受弯构件正截面破坏特征10二、单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本假定5三、单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的等效矩形应力图10四、单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式10五、单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的适用条

50、件10六、单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算截面复核步骤10七、实例30七、小结 5思考题及作业思考题 3.8 3.9习题3.1 3.2 3.3讲 稿第三章钢筋混凝土受弯构件第二讲教学目标：1、理解受弯构件的破坏特征；2、熟练掌握单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算公式及适用条件。重点单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算公式。难点受弯构件的破坏过程和破坏特征。3.2正截面承载力计算3.2.1 单筋矩形截面1.单筋截面受弯构件沿正截面的破坏特征根据梁纵向钢筋配筋率的不同，钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型，不同类型梁的具有不同破坏特征。 适筋破坏适筋梁应力变化阶段：第I阶段弹性工

51、作阶段。荷载很小时，混凝土的压应力及拉应力都很小，应力和应变几乎成直线关系。截面达到将裂未裂的极限状态时，即第阶段末，用a表示。a阶段的应力状态是抗裂验算的依据。第阶段带裂缝工作阶段。第阶段的应力状态是裂缝宽度和变形验算的依据。钢筋应力达到屈服强度fy时，标志截面进入第阶段末，以a表示。第阶段破坏阶段：到本阶段末（即a阶段），受压边缘混凝土压应变达到极限压应变，受压区混凝土产生近乎水平的裂缝，混凝土被压碎，甚至崩脱，截面宣告破坏，此时截面所承担的弯矩即为破坏弯矩Mu。a阶段的应力状态作为构件承载力计算的依据。破坏特征：延性破坏超筋破坏破坏特征：受压区混凝土在钢筋屈服前即达到极限压应变被压碎而破坏。破坏时钢筋的应力还未达到屈服强度，因而裂缝宽度均较小，且形不成一根开展宽度较大的主裂缝，梁的挠度也较小。破坏特征：脆性破坏少筋破坏破坏特征：梁破坏时，裂缝往往集中出现一条，不但开展宽度大，而且沿梁高延伸较高。一旦出现裂缝，钢筋的应力就会迅速增大并超过屈服强度而进入强化阶段，甚至被拉断。破坏性质：脆性破坏结论：适筋梁的材料强度能得到充分发挥，安全经济，是正截面承载力计算的依据，而少筋梁、超筋梁都应避免。 2.单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算1）计算原则1）基本假定平截面假定。钢筋的应力等于钢筋应变及其弹性模量的