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文档简介
建筑结构实务第一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日建筑结构基础1、建筑物结构的荷载作用(S)(或荷载)作用效应施加在结构上的集中力或分布力,称为作用——直接作用引起结构外加变形或约束变形的原因——间接作用——由作用引起的结构或构件的反应结构抗力(R)——结构或结构构件承受效应的能力qVM基本概念CompanyLogo第二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日——在结构使用期间,其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。也称恒荷载或恒载。比如结构自重或土压力等。——在结构使用期间,其值随时间变化,或其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。也称活荷载或活载。比如楼面活载、屋面活载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。——在结构使用期间不一定出现,而一旦出现,其量值很大而持续时间较短的荷载。比如爆炸力、撞击力等。永久荷载可变荷载偶然荷载荷载分类按作用时间长短和性质分类CompanyLogo第三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日——结构计算时,需根据不同的设计要求采用不同的荷载数值。——荷载基本代表值。指在结构使用期间,在正常情况下出现具有一定保证率的最大荷载。——当结构同时承受两种或两种以上可变荷载时,除主导荷载(产生荷载效应最大的荷载)取标准值,其他伴随荷载取小于其标准值的组合值为代表值。——在设计基准期内经常作用在结构上的可变荷载。——作用于结构上时而出现,持续时间较短的较大可变荷载。荷载标准值可变荷载组合值可变荷载准永久值可变荷载频遇值荷载的代表值CompanyLogo第四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日恒荷载楼面及屋面活荷载民用建筑楼面活载见《规范》。对多、高层,荷载满布且达到最大值可能性很小,应适当折减。屋面均布活载分“上人”和“不上人”两类。雪荷载——基本雪压。见《规范》——雪荷载标准值——屋面积雪分布系数,即基本雪压换算为屋面水平投影面上的雪荷载的换算系数。风荷载——风荷载标准值——基本风压,见《规范》——风压高度变化系数——风荷载体型系数,+为压力,-为吸力——高度z处风振系数屋面均布活载不与雪荷载同时考虑,设计时取其中较大值。CompanyLogo第五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日极限状态设计法结构功能要求在设计基准期(一般50年,也有100和25年)内,满足功能要求,即安全性(S<R),适用性,耐久性。安全性:满足特定的与建筑物功能相适应的承载力极限状态适用性:保证结构在日常使用中满足要求耐久性:保证结构的承载力的持续时间与环境适应度功能函数:Z=R-S=g(X1,X2,X3….Xn)结果分析Z=R-S>0:Z=R-S<0:Z=R-S=0:处于可靠状态;处于不可靠状态,即失效;处于极限状态,此方程称极限状态方程CompanyLogo第六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日建筑物的重要度与基准期我国将建筑物的重要程度分为三级,不同级别在计算中取不同的重要度系数γ0
: 一级,破坏后果极其严重,属于重要的建筑物;γ0
≥1.1
二级,破坏后果比较严重,属于一般的建筑物;γ0
≥
1.0
三级,破坏后果相对不严重,属于比较次要的建筑物。γ0
≥
0.9结构的设计基准期1.结构保证其设计可靠度指标的时间期限成为设计基准期,即在基准期内,结构的可靠度指标完全满足设计要求;2.设计基准期是测算最大荷载重现期的基本期限;3.在超过设计基准期后,并非意味着结构的失效,而是其可靠度有所降低,因此基准期不能等同于建筑物的使用寿命;4.我国对于多数建筑物的设计基准期均为50年,特殊建筑物可以除外;CompanyLogo第七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日房屋设计使用年限CompanyLogo第八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日极限状态——结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。如过大变形、开裂、振动等。——结构或构件达到最大承载力或产生不适于继续承载的变形。如倾覆、疲劳破坏、压屈等。正常使用极限状态承载能力极限状态我国结构设计是以概率理论为基础的极限状态设计法。——整个结构或结构的一部分超过某一特定状态,或不能满足设计规定的某一功能要求的特定状态。极限状态设计法CompanyLogo第九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日承载能力极限状态表达式极限状态设计表达式由永久荷载控制的效应组合由可变荷载控制的效应组合(1)永久荷载分项系数γG:当永久荷载对结构产生的效应对结构不利时,对由可变荷载效应控制的组合取γG=1.2;对由永久荷载效应控制的组合,取γG=1.35。当产生的效应对结构有利时,—般情况下取γG=1.0;当验算倾覆、滑移或漂浮时,取γG=0.9
对其余某些特殊情况,应按有关规范采用。
(2)可变荷载分项系数γQ:—般情况下取γQ=1.4;当可变荷载效应对结构构件承载能力有利时,取0。但对工业房屋的楼面结构,当其活荷载标准值>4kN/㎡时,考虑到活荷载数值已较大,则取γQ=1.3。CompanyLogo第十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日正常使用极限状态标准组合频遇组合准永久组合正常使用极限状态设计包括两个方面: 裂缝控制验算
受弯构件挠度验算CompanyLogo第十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日正常使用极限状态
超过该极限状态,结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求。◆过大的变形、侧移(影响非结构构件、不安全感、不能正常使用(吊车)等);◆过大的裂缝(钢筋锈蚀、不安全感、漏水等);◆过大的振动(不舒适);◆其他正常使用要求。建筑结构设计方法CompanyLogo第十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日材料强度设计值=材料强度标准值÷材料分项系数荷载设计值=荷载标准值×材料分项系数
荷载设计值等于荷载代表值乘以荷载分项系数。按承载能力极限状态计算荷载效应时,需考虑荷载分项系数;按正常使用极限状态计算荷载效应时(不管是考虑荷载的短期
效应组合还是长期效应组合),由于对正常使用极限状态的可靠度比对承载能力极限状态
的可靠度要求可以适当放松,因此可以不考虑分项系数,即分项系数:1.0。rC=1.4rS=1.1~1.2CompanyLogo第十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1、下列哪一项对结构的作用不属于可变荷载的范畴()。A、楼面荷载B、风荷载C、雪荷载D、撞击力或爆炸力2、从《建筑结构荷载规范》中查得的某楼面荷载值为2.5KN/m2,此值是该楼面荷载的()。A、平均值B、最大值C、标准值D、设计值3、正常使用极限状态验算时,采用()A、荷载用设计值,材料强度用标准值B、荷载用标准值,材料强度用设计值
C、荷载和材料强度用标准值
D、荷载和材料强度用设计值4、计算结构长期荷载效应组合值时,对活荷载的处理方法是()A、不考虑活荷载作用B、考虑部分活荷载的设计值C、计入活荷载的标准值D、计入活荷载的准永久值5、下列关于永久荷载分项系数的取值的叙述,错误的是()A、可变荷载控制下γG取1.2
B、永久荷载控制下γG取1.35
C、永久荷载对结构有利时,γG取1.0D、为保证安全,永久荷载的分项系数取值不能小于1.0
练习题CompanyLogo第十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日2、建筑结构材料钢筋1)钢筋的品种:
热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋热轧钢筋HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级HPB235级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋,多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋HRB335级(Ⅱ级)和
HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高,多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋,尺寸较大的构件,也有用Ⅱ级钢筋作箍筋,目的为增强与混凝土的粘结,
RRB400级(Ⅳ级)钢筋强度太高,不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋,一般冷拉后作预应力筋。CompanyLogo第十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日钢丝:中强钢丝的强度为800~1200MPa,高强钢丝、钢绞线的为
1470~1860MPa;外形有光面、刻痕和螺旋肋三种,另有二股、三股和七股钢绞线,中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。冷加工钢筋:是由热轧钢筋和盘条经冷加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度,节约钢材。但经冷加工后,钢筋的延伸率降低。热处理钢筋:是将Ⅳ级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理,使强度得到较大幅度的提高,而延伸率降低不多。用于预应力混凝土结构。CompanyLogo第十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日延伸率sefufyoa—弹性阶段bc—屈服阶段cd—硬化阶段de—颈缩阶段
a—弹性极限fp
c—屈服强度fy
d—极限强度fb
ffb某些无明显屈服点的材料,以残余变形0.2%对应应力作为名义屈服强度。d0c0.20.2%abcde《规范》取0.2=0.85fuCompanyLogo第十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日有明显屈服点钢筋的应力-应变关系1Es一般可采用双线性的理想弹塑性关系CompanyLogo第十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求:1、具有足够的强度和适当的屈强比;2、足够的塑性;3、可焊性;4、低温性能;5、与混凝土有良好的粘结力。影响受力钢筋的锚固长度的因素:1、混凝土强度2、混凝土保护层厚度和钢筋净距3、横向配筋钢筋表面和外形特征4、受力情况锚固长度CompanyLogo第十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日钢筋工程验收要求(强制性条文)对有抗震设防要求的框架结构,其纵向受力钢筋的强度应满足设计要求。当设计无具体要求时,对一二级抗震等级检验所得的强度实测值应符合下列规定:·钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于l.25。·钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于l.3。CompanyLogo第二十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日接头应设置在受力较小处,在同一钢筋上宜少设接头。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。1、绑扎搭接:连接区段为1.3倍搭接长度,轴心受拉及小偏心受拉杆件(如桁架和拱的拉杆)的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头。当受拉钢筋的直径d>28mm及受压钢筋的直径d>32mm时,不宜采用绑扎搭接接头。当受压钢筋直径d>25mm时,尚应在搭接接头两个端面外100mm范围内各设置2个钢筋。
2、机械连接:套筒挤压连接、锥螺纹连接、直螺纹连接3、焊接连接:电渣压力焊(竖向受力构件)、闪光对焊(纵向受力钢筋)需要进行疲劳验算的构建,其纵向受拉钢筋不得采用绑扎搭接接头,也不宜采用焊接接头,严禁在钢筋上焊有任何附件(端部锚固除外)。钢筋连接CompanyLogo第二十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1、在任何情况下受拉钢筋的最小搭接长度不应小于300mm。2、纵向受压钢筋搭接时,其最小搭接长度应按上述规定确定后,乘以系数0.7取用。在任何情况下,受压钢筋的最小搭接长度不应小于200mm纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度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列公式计算:
ll=ζla
纵向受拉钢筋的搭接长度修正系数纵向钢筋搭接接头面积百分率(%)≤25
50100ζ1.21.41.6CompanyLogo第二十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1)混凝土的强度
混凝土强度等级(立方体抗压强度标准值fcu,k)抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土强度等级:边长150mm立方体标准试件,在标准条件下(20±3℃,≥90%湿度)养护28天,用标准试验方法(加载速度0.15~0.3N/mm2/sec,两端不涂润滑剂)测得的具有95%保证率的立方体抗压强度,用符号C表示,C30表示fcu,k=30N/mm2
《规范》根据强度范围,从C15~C80共划分为14个强度等级,级差为5N/mm2。混凝土强度等级范围由C60提高到C80,C50以上为高强混凝土。混凝土CompanyLogo第二十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日轴心抗压强度
轴心抗压强度采用棱柱体试件测定,用符号fc表示,它比较接近实际构件中混凝土的受压情况。棱柱体试件高宽比一般为h/b=3~4,我国通常取150mm×150mm×450mm的棱柱体试件,也常用100×100×300试件。对于同一混凝土,棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为,《规范》对小于C50级的混凝土取k=0.76,对C80取k=0.82,其间按线性插值CompanyLogo第二十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日原点切线模量割线模量切线模量屈服极限和强度极限之间的斜率混凝土的弹性模量是指()。A、变形模量;B、割线模量;C、切线模量;D、原点切线模量;混凝土的变形——应力应变关系图CompanyLogo第二十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1、混凝土的收缩
混凝土在空气中硬化时体积会缩小,这种现象称为混凝土的收缩。收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。收缩包括:凝缩和干缩两部分
◆影响因素混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。
1)水泥用量多、水灰比越大,收缩越大。
2)骨料弹性模量高、级配好,收缩就小。
3)干燥失水及高温环境,收缩大。
4)小尺寸构件收缩大,大尺寸构件收缩小(体表比比值大)。
5)高强混凝土收缩大。
混凝土的收缩和徐变CompanyLogo第二十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日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。
徐变会使结构(构件)的(挠度)变形增大,引起预应力损失,在长期高应力作用下,甚至会导致破坏。
引起混凝土徐变的原因:1)水泥胶体的粘性流动;2)收缩产生的微细裂缝。钢筋与混凝土共同工作之间的粘结应力:1)胶结力(水泥水化作用形成的胶凝体)2)摩擦力(混凝土收缩将钢筋裹紧)3)机械咬合力(钢筋表面凹凸不平)4)钢筋端部的锚固力混凝土的徐变CompanyLogo第二十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1、建筑工程中,钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C152、当采用HRB335级钢筋时,不宜低于C203、当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件,不得低于C204、预应力混凝土结构不应低于C305、采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时,不宜低于C40混凝土的应用要求CompanyLogo第二十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1、混凝土处于三向应力作用下,当()A.横向受拉,纵向受压,可提高抗压强度B.横向受拉,纵向受拉,可提高抗压强度C.三向受压会降低抗压强度D.三向受压会提高抗压强度2、高碳钢筋采用条件屈服强度,以0.2表示,即:()
A.取极限强度的20%B.取应变的0.002时的应力
C.取应变为0.2时的应力D.取残余应变为0.002时的应力3、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求不包括()
A.强度B.塑性C.与混凝土的粘结力D.耐久性4、以下使结构进入承载力极限状态的是()
A.结构一部分出现分倾覆B.梁出现过大的挠度
C.梁出现过宽的裂缝D.钢筋生锈5、混凝土在持续不变的压力长期作用下,随时间延续而增长的变形称为()
A.应力松弛B.收缩变形C.干缩D.徐变练习题CompanyLogo第二十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日在使用荷载作用下,钢筋混凝土受弯构件的挠度随荷载作用时间的增加而增加,主要是由于()。A、受拉钢筋产生徐变变形B、受压混凝土产生徐变变形C、受压钢筋产生徐变变形D、受拉混凝土产生徐变变形CompanyLogo第三十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日钢筋混凝土受弯构件
d=10~32mm(常用)h0=h-as单排
a=35、40mm双排
a=60、65mm梁的构造要求:◆为保证耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的粘结性能,钢筋的混凝土保护层厚度一般不小于25mm;◆为保证混凝土浇注的密实性,梁底部钢筋的净距不小于25mm及钢筋直径d,梁部钢筋的净距不小于30mm及1.5d;◆梁底部纵向受力钢筋一般不少于2根,直径常用10~32。钢筋数量较多时,可多排配置,也可以采用并筋配置方式;CompanyLogo第三十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日受弯构件正截面计算适当,截面开裂以后s<fy,随着荷载增大,裂缝开展、s,f
增加,当f=fy(屈服荷载),s=fy,荷载稍增加,c=cu
砼被压碎。“延性破坏”2.适筋梁3.超筋梁过多,出现许多小裂缝,但s<fy,当c=cu,压区砼被压碎,梁破坏。“脆性破坏”
很低,砼一开裂,截面即破坏。s=fy。“脆性破坏”1.少筋梁(一)破坏形式配筋率受弯构件正截面受力特性CompanyLogo第三十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日单筋矩形正截面承载力计算(一)基本假定基本假定:平截面假定;不考虑混凝土抗拉强度;压区混凝土以等效矩形应力图代替实际应力图。两应力图形面积相等且合理C作用点不变。等效原则:CompanyLogo第三十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日适筋构件截面受力三阶段→Ia,裂缝出现。M→Mcr→IIa,M→My。正常使用状态第I阶段:弹性工作阶段第II阶段:带裂缝工作阶段→IIIa,M→Mu。第III阶段:破坏阶段是抗裂验算依据是正截面抗弯计算依据是变形和裂缝宽度验算依据0.40.60.81.0ⅠaⅡaⅢaⅠⅡⅢMcrMyMu0
fM/MuCompanyLogo第三十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日(二)基本计算公式钢筋混凝土受弯构件CompanyLogo第三十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1.最小配筋率基本计算公式的适用条件同时不应小于0.2%;对于现浇板和基础底板沿每个方向受拉钢筋的最小配筋率不应小于0.15%。CompanyLogo第三十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日界限相对受压区高度和最大配筋率b.界限破坏当梁的配筋率达到最大配筋率时,受拉钢筋屈服的同时,受压区边缘的混凝土也达到极限压应变被压碎破坏,这种破坏称为界限破坏。a.相对受压区高度超筋破坏适筋破坏c.界限相对受压区高度
可用来判断构件破坏类型,衡量破坏时钢筋强度是否充分利用。CompanyLogo第三十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日基本公式——相对受压区高度—截面抵抗矩系数CompanyLogo第三十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日截面设计步骤已知M,b,h,fc,ft是否求出As是否调整b,h或fc钢筋混凝土受弯构件CompanyLogo第三十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日截面验算步骤已知M,As,b,h,fc,fy是否M<Mu,满足是否调整b,h,As钢筋混凝土受弯构件CompanyLogo第四十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日【例题】q=10kN/m6m如图所示简支梁,混凝土选用C20,跨中配II级3根16mm受拉钢筋。验算截面承载力是否满足要求?200300CompanyLogo第四十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日一般来说采用双筋是不经济的,工程中通常仅在以下情况下采用:
◆当截面尺寸和材料强度受建筑使用和施工条件(或整个工程)限制而不能增加,而计算又不满足适筋截面条件时,可采用双筋截面,即在受压区配置钢筋以补充混凝土受压能力的不足。
◆另一方面,由于荷载有多种组合情况,在某一组合情况下截面承受正弯矩,另一种组合情况下承受负弯矩,这时也出现双筋截面。
◆此外,由于受压钢筋可以提高截面的延性,因此,在抗震结构中要求框架梁必须必须配置一定比例的受压钢筋。双筋矩形正截面承载力计算CompanyLogo第四十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日双筋矩形正截面承载力计算
式中1.根据双筋矩形梁正截面受弯承载力的计算图式,由平衡条件可写出以下两个基本计算公式:CompanyLogo第四十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日2.适用条件应用式以上公式时必须满足下列适用条件:
如果不能满足(2)的要求,即时,可近似取,这时受压钢筋的合力将与受压区混凝土压应力的合力相重合,如对受压钢筋合力点取矩,即可得到正截面受弯承载力的计算公式为:CompanyLogo第四十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日T形截面正截面承载力计算挖去受拉区混凝土,形成T形截面,对受弯承载力没有影响;节省混凝土,减轻自重。1.优点受拉钢筋较多时,可将截面底部适当增大,形成工形截面。钢筋混凝土受弯构件CompanyLogo第四十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日界限状态(二)基本计算公式第一类T形截面第二类T形截面1.截面受压区高度不同分类钢筋混凝土受弯构件CompanyLogo第四十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日2.第一类T形截面计算适用条件:xh0bf’bM——按矩形截面计算钢筋混凝土受弯构件CompanyLogo第四十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日xh0bf’bhf’3.第二类T形截面计算M适用条件:钢筋混凝土受弯构件CompanyLogo第四十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日梁的构造1.梁的截面②,③⑤④①②③⑤④2.梁的配筋纵向受力钢筋计算确定承受弯矩引起的拉力箍筋架立筋弯起钢筋弯起钢筋纵向受力钢筋弯起钢筋弯起段承受剪力和弯矩引起的主拉力,弯起后水平段承受支座负弯矩计算确定CompanyLogo第四十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日VVM剪弯区纯弯区剪弯区剪跨a剪跨a无腹筋梁斜截面破坏影响因素a.剪跨比c.混凝土强度b.纵筋配筋率集中荷载下的简支梁,计算剪跨比为:广义剪跨比:d.加载方式,等反映计算截面正应力与剪应力的比值关系CompanyLogo第五十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日无腹筋梁斜截面破坏的三种形式超筋破坏少筋破坏适筋破坏a.斜拉破坏c.斜压破坏b.剪压破坏抗剪承载力取决于混凝土的抗拉强度。抗剪承载力主要取决于混凝土在复合应力下的抗压强度。抗剪承载力取决于混凝土的抗压强度。CompanyLogo第五十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日a.仅有箍筋钢筋混凝土受弯构件有腹筋梁承载力计算矩形、T形和工形截面的一般受弯构件集中荷载作用下的独立梁0.8fyAsb当λ<1.5时,取λ=1.5;当λ>3时,取λ=3;CompanyLogo第五十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日2)配有箍筋和弯起钢筋的梁当梁配有箍筋和弯起钢筋时,弯起钢筋所能承担的剪力为弯起钢筋的总拉力在垂直与梁轴方向的分力式中ASb——同一弯起平面内弯起钢筋的截面面积;
fy——弯起钢筋的抗拉强度设计值,考虑到弯起钢筋在靠近斜裂缝顶部的剪压区时,可能达不到屈服强度,乘以0.8的降低系数;αs——斜截面上的弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角,一般可取αs=45º,当梁截面较高时可取αs=60º。CompanyLogo第五十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日计算公式适用条件上限值-截面最小尺寸下限值-最小配筋率bc为高强混凝土的强度折减系数fcu,k≤50N/mm2时,bc=1.0fcu,k=80N/mm2时,bc=0.8其间线性插值。斜压破坏取决于混凝土的抗压强度和截面尺寸同时限定箍筋间距和直径CompanyLogo第五十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日计算位置⑴支座边缘截面(1-1);⑵腹板宽度改变处截面(2-2);⑶箍筋直径或间距改变处截面(3-3);⑷受拉区弯起钢筋弯起点处的截面(4-4)。CompanyLogo第五十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日配箍计算流程已知V,b,h,fc,fyV,n,l荷载形式是否否是加大b,h或提高fc是否是是否否CompanyLogo第五十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日为防止这种少筋破坏,《规范》规定当V>0.7ftbh0时,配箍率应满足CompanyLogo第五十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1、计算钢筋混凝土梁的承载力时,截面受压区混凝土的抗压强度设计值应是()A.轴心抗压强度设计值B.立方体抗压强度标准值C.局部受压强度设计值D.等效弯曲抗压强度设计值2、钢筋混凝土双筋截面梁,当考虑受压钢筋As’的作用时,应满足
x≥2as’的条件这是为了()
A.充分发挥混凝土受压作用B.防止脆性破坏
C.保证受压钢筋在构件破坏时的应力达到屈服强度
D.防止受压钢筋被屈服3、增大受拉钢筋配筋率不能改变梁的()
A.极限弯矩B.钢筋屈服时的弯矩
C.开裂弯矩D.受压区高度4、钢筋混凝土梁的保护层是指()
A.箍筋外表面至梁的距离B.主筋外表面至梁表面的距离C.主筋截面形心至梁表面的距离D.箍筋截面形心至梁表面的距离5、当梁的设计不满足承载力要求时,修改一下哪一项最有效()。
A.截面高度B.钢筋面积C.混凝土强度D.截面宽度CompanyLogo第五十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日对于受弯的梁类构件,其一侧纵向受拉钢筋力的配筋百分率不应小于()。A.45C.45和0.2中较小者受弯构件中,对受拉纵筋达到屈服强度,受压区边缘混凝土也同时达到极限压应变的情况,称为()A、适筋破坏B、超筋破坏C、少筋破坏D、界限破坏B.0.2D.45和0.2中较大者CompanyLogo第五十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1、钢筋混凝土斜截面抗剪承载力计算公式是建立在()基础上。
A.斜拉破坏B.斜压破坏C.剪压破坏D.局压破坏2、计算斜截面抗剪承载力时,若V≦0.7ftbh0,则()
A.需要按计算配置箍筋B.仅按构造配置箍筋
C.不需要配置箍筋D.应增大纵筋数量3、对无腹筋梁的三种破坏形态,以下说法正确的是()、
A.只有斜压破坏属于脆性破坏B.只有斜拉破坏属于脆性破坏
C.只有剪压破坏属于脆性破坏D.三种破坏都属于脆性破坏4、在一般钢筋混凝土梁承载力的计算中,若V≥0.25βfcbh0,则采取的措施应是()
A.加大截面尺寸B.增大箍筋用量
C.配置弯起钢筋D.增大纵向配筋率5、为了提高混凝土构件的受扭承载力,应该配()
A.沿周边均分布的纵筋B.箍筋
C.纵筋和箍筋D.弯起钢筋CompanyLogo第六十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日受压构件(柱)往往在结构中具有重要作用,一旦产生破坏,往往导致整个结构的损坏,甚至倒塌。钢筋砼轴向受力构件CompanyLogo第六十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日钢筋砼轴心受压构件的承载力计算◆
在实际结构中,理想的轴心受压构件几乎是不存在的。◆
通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因,往往存在一定的初始偏心距。◆
但有些构件,如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等,主要承受轴向压力,可近似按轴心受压构件计算。普通钢箍柱:箍筋的作用?纵筋的作用?CompanyLogo第六十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日纵筋
全部纵筋配筋率不应小于0.6%;不宜大于5%
一侧钢筋配筋率不应小于0.2%
直径不宜小于12mm,常用16~32mm,宜用粗钢筋CompanyLogo第六十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日◆
承担弯矩作用◆
减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。箍筋的作用:◆约束受压钢筋,防止受压后外凸◆
抵抗剪力作用◆构成钢筋骨架◆约束内部混凝土纵筋的作用:纵筋净距:不应小于50mm;预制柱,不应小于30mm和1.5d(d为钢筋的最大直径)纵筋中距不应大于350mm。
CompanyLogo第六十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日普通钢箍柱轴心受压短柱轴心受压长柱稳定系数稳定系数j主要与柱的长细比l0/b有关折减系数
0.9是考虑初始偏心的影响,以及主要承受恒载作用的轴压受压柱的可靠性。CompanyLogo第六十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日轴心受压构件设计时,如果用高强度钢筋,其设计强度应如何取值?答:纵向受力钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级,不宜采用高强度钢筋,因为与混凝土共同受压时,不能充分发挥其高强度的作用。混凝土破坏时的压应变0.002,此时相应的纵筋应力值бs’=Esεs’=200×103×0.002=400N/mm2;CompanyLogo第六十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关1.受拉破坏M较大,N较小偏心距e0较大As配筋合适偏心受压构件CompanyLogo第六十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日◆
截面受拉侧混凝土较早出现裂缝,As的应力随荷载增加发展较快,首先达到屈服。◆
此后,裂缝迅速开展,受压区高度减小。◆
最后受压侧钢筋A's受压屈服,压区混凝土压碎而达到破坏。◆
这种破坏具有明显预兆,变形能力较大,破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似,承载力主要取决于受拉侧钢筋。◆
形成这种破坏的条件是:偏心距e0较大,且受拉侧纵向钢筋配筋率合适,通常称为大偏心受压。受拉破坏CompanyLogo第六十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日产生受压破坏的条件有两种情况:
⑴当相对偏心距e0/h0较小⑵或虽然相对偏心距e0/h0较大,但受拉侧纵向钢筋配置较多时As太多受压破坏CompanyLogo第六十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日◆
截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大。◆
而受拉侧钢筋应力较小。◆
当相对偏心距e0/h0很小时,‘受拉侧’还可能出现受压情况。◆
截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。◆
承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋,破坏时受压区高度较大,受拉侧钢筋未达到受拉屈服,破坏具有脆性性质。◆
因此受压破坏一般为偏心距较小的情况,故常称为小偏心受压。产生受压破坏的条件有两种情况:⑴当相对偏心距e0/h0较小。⑵或虽然相对偏心距e0/h0较大,但受拉侧纵向钢筋配置较多时。受压破坏CompanyLogo第七十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日◆
偏心受压正截面受力分析方法与受弯情况是相同的,即仍采用以平截面假定为基础的计算理论。◆
根据混凝土和钢筋的应力-应变关系,即可分析截面在压力和弯矩共同作用下受力全过程。◆
对于正截面承载力的计算,同样可按受弯情况,对受压区混凝土采用等效矩形应力图。◆
等效矩形应力图的强度为afc,等效矩形应力图的高度与中和轴高度的比值为b
。偏心受压构件正截面承载力计算CompanyLogo第七十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1.受拉破坏和受压破坏的界限◆
即受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限压应变ecu同时达到。◆
与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。◆
因此,相对界限受压区高度仍为。CompanyLogo第七十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日当x≤xb时当x>xb时—受拉破坏(大偏心受压)—受压破坏(小偏心受压)CompanyLogo第七十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日附加偏心距和偏心距增大系数
由于施工误差、计算偏差及材料的不均匀等原因,实际工程中不存在理想的轴心受压构件。为考虑这些因素的不利影响,引入附加偏心距,即在正截面压弯承载力计算中,偏心距取计算偏心距e0=M/N与附加偏心距ea之和,称为初始偏心距ei。参考以往工程经验和国外规范,附加偏心距ea取20mm与h/30
两者中的较大值,此处h是指偏心方向的截面尺寸。(1)附加偏心距CompanyLogo第七十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日偏心距增大系数◆
由于侧向挠曲变形,轴向力将产生二阶效应,引起附加弯矩。◆
对于长细比较大的构件,二阶效应引起附加弯矩不能忽略。◆
图示典型偏心受压柱,跨中侧向挠度为
f。◆
对跨中截面,轴力N的偏心距为ei+f
,即跨中截面的弯矩为
M=N(ei+f)。◆
在截面和初始偏心距相同的情况下,柱的长细比l0/h不同,侧向挠度
f的大小不同,影响程度会有很大差别,将产生不同的破坏类型。CompanyLogo第七十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日◆
对于长细比l0/h≤8的短柱。◆
侧向挠度
f与初始偏心距ei相比很小。◆
柱跨中弯矩M=N(ei+f)随轴力N的增加基本呈线性增长。◆
直至达到截面承载力极限状态产生破坏。◆
对短柱可忽略挠度f影响。CompanyLogo第七十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日偏心距增大系数,,l0CompanyLogo第七十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日◆实际工程中,受压构件常承受变号弯矩作用,当弯矩数值相差不大,可采用对称配筋。◆采用对称配筋不会在施工中产生差错,故有时为方便施工或对于装配式构件,也采用对称配筋。◆对称配筋截面,即As=As',fy=fy',a=a',其界限破坏状态时的轴力为Nb=afcbxbh0。因此,除要考虑偏心距大小外,还要根据轴力大小(N<Nb或N>Nb)的情况判别属于哪一种偏心受力情况。对称配筋截面界限破坏荷载Nb(Nb=αfcbh0ξb)CompanyLogo第七十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日(1)当hei>eib.min=0.3h0,且N<Nb时,为大偏心受压
x=N/afcb若x=N/afcb<2a',可近似取x=2a',对受压钢筋合力点取矩可得e'=hei-0.5h+a'e=hei+0.5h-aCompanyLogo第七十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日破坏形态随着配置钢筋数量的不同,受扭构件的破坏形态也可分为:适筋破坏、少筋破坏和超筋破坏(1)适筋破坏箍筋和纵筋配置都合适与临界(斜)裂缝相交的钢筋然后混凝土压坏与受弯适筋梁的破坏类似,具有一定的延性都能先达到屈服,受扭构件CompanyLogo第八十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日(2)少筋破坏当配筋数量过少时一旦开裂,将导致扭转角迅速增大,构件随即破坏。与受弯少筋梁类似,呈受拉脆性破坏特征CompanyLogo第八十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日箍筋和纵筋配置都过大在钢筋屈服前混凝土就压坏,为受压脆性破坏。与受弯超筋梁类似部分超筋破坏——箍筋和受扭纵筋两部分配置不协调(3)完全超筋破坏CompanyLogo第八十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日一般受扭构件承载力计算钢筋混凝土纯扭构件1.矩形截面纯扭构件承载力计算(1)开裂扭矩按塑性理论考虑混凝土的弹塑性性质截面受扭塑性抵抗矩CompanyLogo第八十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日《规范》受扭承载力计算公式(2)矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力计算《规范》受扭纵筋与箍筋的配筋强度,建议取0.6≤z≤1.7,将不会发生“部分超筋破坏”设计中通常取z=1.2,界面核心部分的面积CompanyLogo第八十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日受扭构件的构造要求1、箍筋必须做成封闭形式,末端做成135°弯钩,且应钩住纵筋,弯钩端头的平直段长度应不小于10d。2、纵筋受扭纵筋原则上沿截面周边均匀、对称布置,且截面四角必须设置,其间距应不大于200mm和梁的短边尺寸。CompanyLogo第八十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日当或时,剪力对构件承载力的影响可不考虑,按纯扭构件受扭承载力计算——箍筋。按弯扭构件承载力计算——纵筋。当时,扭矩对构件承载力的影响可不考虑,按受弯正截面承载力计算——纵筋,按受剪承载力计算——箍筋。
CompanyLogo第八十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日钢筋砼梁板结构一、梁板结构分类(1)现浇楼盖单向板:l/b>2,双向板:l/b≤2当l/b=2~3时,应按双向板计算。单向板肋梁楼盖:主梁L=5~8米,次梁L=4~6米,(2)预制装配式楼盖CompanyLogo第八十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日楼盖的主要结构功能:对楼盖的结构设计要求(1)在竖向荷载作用下,满足承载力和竖向刚度的要求;(2)在楼盖自身水平面内要有足够的水平刚度和整体性;
(3)与竖向构件有可靠的连接,以保证竖向力和水平力的传递;(1)把楼盖上的竖向力传递给竖向结构;
(2)把水平力传给竖向结构或分配给竖向结构;
(3)作为竖向结构构件的水平联系和支撑;CompanyLogo第八十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日连续梁、板按弹性理论方法的内力计算1.活荷载的最不利布置及荷载的最不利组合连续梁活荷载最不利布置的原则:(1)求某跨跨内最大正弯矩时,应在本跨布置活荷载,然后隔跨布置
(2)求某跨跨内最大负弯矩时,本跨不布置活荷载,而在其左右邻跨布置,然后隔跨布置
(3)求某支座最大负弯矩或支座左、右截面最大剪力时,应在该支座左右两跨布置活荷载,然后隔跨布置。
CompanyLogo第八十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日2.内力计算跨数超过五跨的连续梁、板,当各跨荷载相同,且跨度相差不超过10%时,可按五跨的等跨连续梁、板计算(1)在均布及三角形荷载作用下:(2)在集中荷载作用下:CompanyLogo第九十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日连续梁、板按塑性理论方法的内力计算1.塑性铰的概念在钢筋屈服截面,从钢筋屈服到达到极限承载力,截面在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动,表现得犹如一个能够转动的铰,称为“塑性铰”。CompanyLogo第九十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日塑性铰与理想铰的区别①理想铰不能承受任何弯矩,而塑性铰则能承受一定的弯矩(My≤M≤Mu);②理想铰集中于一点,塑性铰则有一定的长度③理想铰在两个方向都可产生无限的转动,而塑性铰则是有限转动的单向铰,只能在弯矩作用方向作有限的转动。
CompanyLogo第九十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日构造要求(一)板的构造.板的厚度2.板的配筋单跨板,≥l0/35;多跨连续板,≥l0/40。且≥60mm。受力钢筋分布钢筋计算确定受力钢筋分布钢筋分布钢筋受力钢筋承受拉力固定受力筋位置;阻止砼开裂。CompanyLogo第九十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日受力钢筋的配筋方式分离式:弯起式:主要用于承受动荷载作用负弯矩钢筋伸入板内的长度:1)当q/g≤3时,a=ln/4;1)当q/g>3时,a=ln/3.CompanyLogo第九十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日预应力混凝土结构预应力的施加方法:先张法后张法材料要求:混凝土:强度高收缩、徐变小快硬、早强钢材:强度高,松弛低;具有一定的塑性;具有足够的粘结力;具有良好的加工性能。预应力损失:◆锚固损失:锚具变形和钢筋内缩引起的◆摩擦损失:在预应力筋张拉过程中,后张法预应力筋与孔道壁之间的摩擦,先张法预应力筋与锚具之间以及折点处的摩擦,也会使张拉应力造成损失。◆温差损失先张法中的热养护引起的温差损失◆应力松弛损失:长度不变的预应力筋,在高应力的长期作用下会产生松弛,会引起预应力损失。◆混凝土的收缩和徐变引起的损失◆环向预应力钢筋挤压混凝土引起的。CompanyLogo第九十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日●张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl1
●预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失σl2
●混凝土加热养护时,受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失σl3
●预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失σl4
●混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失σl5
●用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件,由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失σl6
以上预应力损失针对某一具体的构件通常并非全部具有,而且预应力损失是分批发生的。因此,根据计算需要通常以混凝土预压为界,将预应力损失分为混凝土预压前完成的损失σlⅠ和混凝土预压后完成的损失σlⅡ两批。
所以当计算求得的预应力总损失值小于下列数值时,应按下列数值取用:
先张法构件——100N/mm2;
后张法构件——80N/mm2。CompanyLogo第九十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日各阶段预应力损失值的组合预应力损失的组合先张法构件后张法构件混凝土预压前
(第一批)损失slIsl1+sl3+sl4sl1+sl2混凝土预压后
(第二批)损失slIIsl5sl4+sl5+sl6CompanyLogo第九十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日多高层混凝土结构高层建筑的定义:10层及10层以上或房屋高度大于28m的建筑物结构体系:框架结构:平面布局灵活,易于满足大空间要求,但房屋侧向刚度较小;剪力墙结构:房屋侧向刚度较大,但被剪力墙分隔成较小的空间;框架—剪力墙结构:结合前两者的优点筒体结构:侧向刚度很大,主要用于高度较大的房屋(45层左右)CompanyLogo第九十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1、反弯点法使用条件:结构比较均匀,层数不多,梁的线刚度ib比柱的线刚度ic大较多时。基本假定(1)在剪力分配时,认为梁的线刚度与柱的线刚度之比为无限大,两端无转角,只有侧移;(2)确定各柱的反弯点位置时,认为除底层外其余各层柱上下两端的转角相同;(3)不考虑柱的轴向变形,同一层各节点的水平位移相等.水平荷载作用多层框架内力计算CompanyLogo第九十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日首先求出每根框架柱的抗侧刚度D和每一框架柱的反弯点高度yHr(即反弯点至柱下端的距离)当柱两端的弹性嵌固情况不同时,反弯点必定偏向刚度小的一端。当某层柱位于层高变化的楼层中,则反弯点位置也须修正。其规律是:反弯点向层高较大的一端移动。柱的计算长度:现浇楼盖底层柱l0=1.0H其余各层柱l0=1.25H装配式楼盖底层柱l0=1.25H其余各层柱l0=1.5HD值法(修正反弯点法)CompanyLogo第一百页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日分层法分层法适用于节点梁柱线刚度比计算假定框架的侧移和侧移力矩可忽略不计;每层梁荷载对其它层梁和柱的影响忽略不计.计算要点:分层简化后结构刚度增大(柱上下端弯矩加大),为消除此误差,柱的侧移刚度乘以0.9(底层除外);弯矩传递系数为1/3,底层柱为1/2。弯矩二次分配法是一种计算竖向荷载作用下框架结构内力的一种近似方法;假定节点的不平衡弯矩值对于该节点相交的各杆件的远端有影响,对其余各杆件的影响忽略不计;先对各节点的不平衡弯矩进行第一次分配,并向远端传递(传递系数按转动刚度分配);在将传递弯矩产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配,整个弯矩分配和传递结束.CompanyLogo第一百零一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1、为了设计上的便利,对于四边均有支承的板,当()按单向板设计。A、l2/l1≤2B、l2/l1>2C、l2/l1≤3D、l2/l1>32、某一四跨连续梁,求第三跨的最大正弯矩时,活荷载应布置在()A、第1、2跨B、第3跨C、第2、3跨D、第1、3跨3、关于塑性铰,下面叙述正确的是()A、塑性铰不能传递任何弯矩而能任意方向转动B、塑性铰转动开始于Ia,终止于ⅢaC、塑性铰处弯矩不等于0而等于该截面的受弯承载力MuD、塑性铰与理想铰基本相同4、钢筋混凝土偏心受压构件,其大小偏心受压的根本区别是()A.截面破坏时,受拉钢筋是否屈服B.截面破坏时,受压钢筋是否屈服C.偏心距的大小D.受压一侧混凝土是否达到极限压应变值CompanyLogo第一百零二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1、在用分层法计算框架内力时()A、除底层外,其他各层柱的线刚度应增加B、除底层外,其他各层柱的线刚度应折减C、底层柱线刚度应折减,其他各层柱不变D、各层柱的线刚度均不变3、当计算某层框架反弯点高度时,该层的上一层层高增大,这时本层反弯点位置会()A、上升B、下降C、不能确定D、不变4、水平荷载作用下的多层框架结构,当某层其他条件不变,仅上层层高变小时,该层柱的反变点位置()A、向上移动B、向下移动C、不变D、向上移动2/3层高处CompanyLogo第一百零三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日5.受压构件中受压钢筋设计强度取值的控制条件是()A.混凝土的极限压应变B.钢筋的极限拉应变
C.钢筋的极限压应变6、螺旋箍筋较普通箍筋柱承载力提高的原因是()
A.螺旋筋的弹簧作用B.螺旋筋使纵筋难以被屈服
C.螺旋筋的存在增加了总的配筋率D.螺旋筋约束了混凝土的横向变形7、为满足地震区高层住宅在底部形成大空间作为公共建筑的需要()A、可在上部采用剪力墙结构,底部部分采用框架托住上部剪力墙B、可在上部采用剪力墙结构,底部全部采用框架托住上部剪力墙C、在需要形成底部大空间的区域,必须从底层至顶层都设计成框架D、必须在底部设置附加裙房,在附加裙房内形成大空间CompanyLogo第一百零四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百零五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百零六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百零七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日砌体受压性能
砌体受压破坏过程分为三个阶段:
1.从加载到个别砖出现裂缝。其特点为不加载,裂缝不发展。
2.形成贯通的裂缝,特点是不加载裂缝继续发展,最终可能发生破坏。
3.破坏,被竖向裂缝分割成的小柱失稳破坏。
砌体的力学性能CompanyLogo第一百零八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日
根据实验发现,砌体的抗压强度比块体的抗压强度低。原因是砌体内的块体要受弯矩、剪力、拉力和应力集中的作用。由于砂浆层高低不平,砌体内块体的受力如同连续梁,如图所示。块体的抗拉和抗剪强度比较低,容易开列出现裂缝,因此砌体的抗压强度比块体的抗压强度低。
二、影响砌体抗压强度的主要因素
1.块材和砂浆的强度等级
2.砂浆的弹性模量和流动性(和易性)
3.块材高度和块材外形4.砌筑质量砌筑质量主要包括灰缝的均匀性和饱满程度。要求水平灰缝砂浆饱满度大于80%。通常要求砖砌体的水平灰缝厚度为8~12mm。另外在施工时不得采用包心砌法,也不得干砖上墙。
CompanyLogo第一百零九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日1.砌体的抗压强度主要取决于砌块的强度2.砌体的抗拉强度主要取决于砂浆的抗拉强度CompanyLogo第一百一十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日砌体的轴心抗拉性能
(一)砌体轴心受拉破坏形式
砌体轴心受拉时,有三种破坏形式。
1.沿齿缝截面的破坏
2.沿块体截面的破坏
3.沿水平灰缝的破坏
试验表明:轴心受拉强度主要取决于砂浆的切向粘结强度。砌体的受拉、受弯和受剪性能CompanyLogo第一百一十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日
砌体受弯破坏形式
同砌体受拉一样,砌体受弯曲也有三种破坏形式:沿齿缝截面的弯曲受拉破坏、沿块体截面的弯曲受拉破坏和沿通缝截面的弯曲受拉破坏。砌体的弯曲抗拉强度
试验表明:轴心受拉强度主要取决于砂浆的切向粘结强度砌体的弯曲抗拉强度CompanyLogo第一百一十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百一十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百一十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百一十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百一十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百一十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日局压分类
1.均匀局部受压:局压面积上的压应力均匀分布。
2.梁端局部受压:大梁下的局部受压,也称为非均匀局部受压。
3.垫块下局部受压:
4.垫梁下局部受压:局部受压计算CompanyLogo第一百一十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百一十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日
梁端局部受压时有两个特点:
(1)梁端下的局部受压面积上不仅受梁传来的荷载Nl(梁的支座反力),而且还要受上部砌体传到梁端的压力N0
,但根据试验发现,上部墙体传到梁端又传到局压面积上的荷载不是固定的而是一个变量。梁端局部受压CompanyLogo第一百二十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日2)梁端存在一个有效支承长度,而且在有效支承长度上由于梁传来的荷载所产生的压应力不是均匀分布的,而为曲线型分布。
a——设计时梁的支承长度;
a0——有效支承长度;根据试验得到,梁端的有效支承长度可按下式计算:式中:hc——梁的截面高度;
f——砌体抗压强度设计值。由于梁存在一个有效支承长度,因此局压面积为:梁的支座反力到墙边的距离,不论楼面梁还是屋面梁均为0.4a0CompanyLogo第一百二十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日梁端局压强度计算:
设由上部砌体传来的作用于局压面积上的压应力为0,不等于上部砌体传来的荷载在梁底截面处产生的压应力0
,大梁传来的荷载在局压面积边缘处产生的压应力为l
,应力丰满系数为,也称完整系数,则有:CompanyLogo第一百二十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日式中:N0——按平均压应力计算的上部荷载传来的作用于局压面积上的荷载设计值;0——上部砌体传来的设计荷载在梁底截面处产生的平均压应力;
——上部荷载的折减系数,
——压应力丰满系数,对于一般的梁取0.7,对于过梁和墙梁,取1.0。
,f
的意义同前。CompanyLogo第一百二十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日3、垫块下局部受压
垫块一般都做成刚性的。所谓刚性垫块,要求垫块从梁边挑出的长度不大于垫块的厚度。
刚性垫块下砌体的局压承载力可按偏心受压构件计算,其强度计算公式为:式中:N0——上部砌体传来的作用于垫块面积上纵向荷载设
计值,N0=0Ab
Ab——垫块的面积,Ab=abbb;
ab,bb——垫块的长度和宽度;
——垫块上N0和Nl的合力偏心距对承载力的影响系数,可查表,查表时≤3;
1=0.8
;CompanyLogo第一百二十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日大梁在垫块上的支承长度可按下式计算:式中:h——梁的截面高度;
1——刚性垫块的影响系数,按下表取值;垫块的构造要求:
(1)垫块的厚度不宜小于180mm。
(2)在带壁柱墙的壁柱内设置垫块时,其局压承载力降低,因此其计算面积不考虑翼缘部分,只取壁柱范围内的面积。同时壁柱上垫块深入翼墙的长度不应小于120mm。
(3)但现浇垫块与梁整浇时,垫块可在梁高范围内设置CompanyLogo第一百二十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日砌体结构房屋设计,首先进行墙体布置,然后确定房屋的静力计算方案,进行墙、柱内力分析,验算墙柱承载力。
一、房屋的结构布置方案
混合结构房屋有如下四种承重体系:
1.横墙承重体系
横墙承重体系是由横墙直接承受屋面、楼面荷载的结构承重体系。
其传力过程:荷载→板→横墙→基础→地基。
横墙承重体系的特点是:
(1)房屋横向刚度较大,整体性较好。
(2)楼盖结构较简单,便于施工,楼盖的材料用量较少,但墙体的用料较多。
(3)外纵墙不承重,便于设置较大的门窗。
砌体结构房屋墙、柱静力计算方案CompanyLogo第一百二十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百二十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百二十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百二十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百三十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百三十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百三十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百三十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百三十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百三十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百三十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百三十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百三十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百三十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百四十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百四十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日CompanyLogo第一百四十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期日
不得在下列墙体或部位中留设脚手眼:①半砖墙和砖柱;②过梁上与过梁成角的三角形范围及过梁净跨度1/2的高度范围内;③宽度小于1m的窗间墙;④梁或梁垫下及其左右各500mm的范围内;⑤砖砌体的门窗洞口两侧200mm(石砌体为300mm)和转角处450mm(石砌体为600mm)的范围内。
施工时需在砖墙中留置的临时洞口,其侧边离交接处的墙面不应
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