建筑结构课件

建築結構

第一篇 建築結構概論一、建築結構概論二、建築結構設計基本原理三、材料的力學性能及指標CH.1建築結構概論1.建築結構定義2.基本(單元)構件3.分類4.本課程特點國家大劇院

工程外部圍護結構為鋼結構網殼，是半橢圓球形，東西長軸212.2m，南北短軸143.64m，總高度46.285m。內設歌劇院（2416席）、音樂廳（2017席）及戲劇院（1040席）及公共大廳等。屋面採用鈦金屬板，整個網殼外環繞人工湖（35500m2）,各種通道及入口均設在水下。設計為法國巴黎機場公司安德魯建築師，北京市建築設計研究院參與主體設計，整體結構用鋼量達6750t，195kg/m。

江陰長江大橋主跨1385m(江陰長江大橋，懸索結構，1999)1.1建築結構定義——由若干構件連接而成的能承受荷載和其他間接作用的體系，叫做建築結構。CH.1建築結構概論板：提供活動面，直接承受並傳遞荷載；梁：板的支撐構件，承受板傳來的荷載並傳遞；柱：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載並傳遞；牆：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載並傳遞；基礎：將柱及牆等傳來的上部結構荷載傳給地基；索：懸掛構件或結構體系的主要傳力單元；杆：組成空間構件，如屋架等。1.2基本(單元)構件1.3分類建築結構應用最廣泛混凝土結構砌體結構鋼結構木結構按材料分類優點缺點應用範圍建築結構混凝土結構強度高、耐久性好、抗震性好、並具可塑性自重大、抗裂能力差、費工費範本一般民用建築、多高層建築、工業廠房、大跨結構砌體結構造價低廉、耐火性好、施工方便、工藝簡單、就地取材自重大、強度低、抗震性能差、砌築工作繁重、粘土用量大五六層以下的民用房屋、中小廠房的沉重結構、大型工業廠房的圍護結構鋼結構強度高、重量輕、質地均勻、運輸方便易銹蝕、耐火性能差大跨重型結構、受動荷載結構、可拆卸結構、輕型結構、容器及其它木結構取材加工方便、材質輕且強度較大各向異性、易燃、易裂、易翹曲、易腐蝕大中城市基本停用按受力體系分類混合結構：即磚混結構，牆體承重；排架結構：主要由屋架、柱、基礎組成，柱段鉸接；框架結構：主要(豎向)受力體系由梁和柱組成；剪力牆結構：主要(豎向)受力體系由牆組成；框架-剪力牆結構：混合形式；筒體結構：四周封閉的牆形成筒；其他：如塔式結構、桅式結構、懸索、懸吊結構、殼體結構:、網架結構等框架-剪力牆結構框架-剪力牆結構排架結構單層廠房

筒體結構上海金茂大廈是88層，建築高度420.5m，建築面積28.9萬平方米，於1998年8月28日竣工。鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱。按建築物層數分類：高層、多層、低層自左向右：臺北101大樓、芝加哥席爾斯大樓、吉隆玻雙子星大樓、上海金茂大廈、香港國際金融中心、紐約帝國大廈1.4本課程特點是原理課，應突出原理和概念；基本構件由不同材料組成，在瞭解共性特點的同時，應注意由於組成材料不同而導致的計算方法的不同；強調不同材料構件的計算原理和方法；涉及內容多，系統性差；公式多、公式的條件多；簡化、近似和經驗處理多。TheEnd下一章CH.2建築結構設計基本原理1.建築物結構的荷載2.極限狀態設計法CH.2建築結構設計基本原理2.1建築物結構的荷載作用（S）（或荷載）作用效應施加在結構上的集中力或分佈力，稱為作用——直接作用引起結構外加變形或約束變形的原因——間接作用——由作用引起的結構或構件的反應結構抗力（R）——結構或結構構件承受效應的能力qVM2.1.1基本概念——在結構使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計的荷載。也稱恒荷載或恒載。比如結構自重或土壓力等。——在結構使用期間，其值隨時間變化，或其變化與平均值相比不可以忽略不計的荷載。也稱活荷載或活載。比如樓面活載、屋面活載、雪荷載、風荷載、吊車荷載等。——在結構使用期間不一定出現，而一旦出現,其量值很大而持續時間較短的荷載。比如爆炸力、撞擊力等。永久荷載可變荷載偶然荷載2.1.2荷載分類按時間變異分類按空間變異分類固定荷載——在結構空間位置上具有固定的分佈；可動荷載——在結構空間位置一定範圍內可以任意分佈。靜態荷載——對結構不產生動力效應，或小的可以忽略；動態荷載——對結構產生動力效應，且不可以忽略。按照結構的反應分類——結構計算時，需根據不同的設計要求採用不同的荷載數值。——荷載基本代表值。指在結構使用期間，在正常情況下出現具有一定保證率的最大荷載。——當結構同時承受兩種或兩種以上可變荷載時，除主導荷載（產生荷載效應最大的荷載）取標準值，其他伴隨荷載取小於其標準值的組合值為代表值。——在設計基準期內經常作用在結構上的可變荷載。——作用於結構上時而出現，持續時間較短的較大可變荷載。荷載標準值可變荷載組合值可變荷載准永久值可變荷載頻遇值2.1.3荷載的代表值恒荷載按構件或材料單位體積（或單位面積）自重平均值確定。見P11表2-1。樓面及屋面活荷載民用建築樓面活載見《規範》。對多、高層，荷載滿布且達到最大值可能性很小，應適當折減。屋面均布活載分“上人”和“不上人”兩類。雪荷載——基本雪壓。見《規範》——雪荷載標準值——屋面積雪分佈係數，即基本雪壓換算為屋面水準投影面上的雪荷載的換算係數。風荷載——風荷載標準值——基本風壓，見《規範》——風壓高度變化係數——風荷載體型係數，+為壓力，-為吸力——高度z處風振係數屋面均布活載不與雪荷載同時考慮，設計時取其中較大值。2.2極限狀態設計法2.2.1結構功能要求在設計基準期（一般50年，也有100和25年）內，滿足功能要求，即安全性(S<R)，適用性，耐久性。安全性：滿足特定的與建築物功能相適應的承載力極限狀態適用性：保證結構在日常使用中滿足要求耐久性：保證結構的承載力的持續時間與環境適應度功能函數：Z=R-S=g(X1,X2,X3….Xn)結果分析Z=R-S>0：Z=R-S<0：Z=R-S=0：處於可靠狀態；處於不可靠狀態，即失效；處於極限狀態，此方程稱極限狀態方程2.2.3結構可靠度理論——在規定的時間內（一般為50年），在規定的條件下（正常設計、正常施工和正常使用），完成預定功能的概率，稱為結構的可靠度，即可靠概率。以Ps表示安全性、適用性、耐久性結構的可靠度失效概率強度/荷載值出現概率γ0[S]μSσSσS[R]μRσRσR失效可靠——結構不能完成預定功能的概率，以Pf表示。2.2.3建築物的重要度與基準期我國將建築物的重要程度分為三級，不同級別在計算中取不同的重要度係數γ0

：

一級，破壞後果極其嚴重，屬於重要的建築物；γ0=1.1

二級，破壞後果比較嚴重，屬於一般的建築物；γ0=1.0

三級，破壞後果相對不嚴重，屬於比較次要的建築物。γ0=0.9結構的設計基準期

1.結構保證其設計可靠度指標的時間期限成為設計基準期，即在基準期內，結構的可靠度指標完全滿足設計要求；

2.設計基準期是測算最大荷載重現期的基本期限；

3.在超過設計基準期後，並非意味著結構的失效，而是其可靠度有所降低，因此基準期不能等同於建築物的使用壽命；

4.我國對於多數建築物的設計基準期均為50年，特殊建築物可以除外；極限狀態——結構或構件達到正常使用或耐久性能的某項規定限值。如過大變形、開裂、振動等。——結構或構件達到最大承載力或產生不適於繼續承載的變形。如傾覆、疲勞破壞、壓屈等。正常使用極限狀態承載能力極限狀態我國結構設計是以概率理論為基礎的極限狀態設計法。——整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態，或不能滿足設計規定的某一功能要求的特定狀態。2.2.4極限狀態設計法承載能力極限狀態運算式極限狀態設計運算式由永久荷載控制的效應組合由可變荷載控制的效應組合——永久荷載和可變荷載分項係數。見《規範》。式中：S：荷載效應， γG：恒荷載的荷載效應係數，γQ：荷載分項係數，Gk：恒荷載標準值，Q1k

：最大的活荷載的標準值，Ψ：其他活荷載的組合係數Qik：其他活荷載的標準值正常使用極限狀態標準組合頻遇組合准永久組合正常使用極限狀態設計包括兩個方面： 裂縫控制驗算：見P16表2-5

受彎構件撓度驗算：見P17表2-6TheEnd下一章CH.3結構材料的力學性能及指標1.結構材料的基本要求2.木材（自學）1.1結構材料的基本要求以材料的力學性能指標評定CH.3結構材料的力學性能及指標a.結構材料要有足夠的、有一定環境適應度的強度；b.結構材料要有足夠的剛度；c.結構材料要有相應的重度；d.結構材料要有相對低廉的價格；e.結構材料要有良好的環保性能。1.1.1材料的基本力學指標包括：強度、彈性、塑性、衝擊韌性與冷脆性、徐變和鬆弛a.強度——材料抵抗破壞能力的指標包括：抗壓、抗拉、抗剪、抗紐、疲勞強度sefufyoa—彈性階段bc—屈服階段cd—硬化階段de—頸縮階段a—彈性極限fp

c—屈服強度fy

d—極限強度fb

fefb某些無明顯屈服點的材料，以殘餘變形0.2%對應應力作為名義屈服強度。d0

c

0.20.2%abcdbcaoa’deb.彈性與塑性材料在外力作用下產生變形，當外力除去後能完全恢復到原始形狀的性質，稱為彈性。sea’defufyfabcdefb殘餘變形彈性變形彈性模量：材料在外力作用下產生變形，當外力除去後，部分變形恢復的性質，稱為塑性。c.衝擊韌性d.徐變和應力鬆弛混凝土的徐變是指混凝土在長期的、不變的、較高的荷載作用下，其變形隨時間的增長而增加的現象，稱為徐變。時間變形5d20d60d80d卸荷後的暫態回縮永久變形在恒定溫度和應變條件下，構件或材料的應力隨時間而見小的現象，稱為應力鬆弛。容易引起預應力損失。衝擊韌性是指材料抗衝擊而不破壞的能力。1.1.2其他指標協同工作的能力耐久性可加工性取材便宜，價格合理，經濟實用1.2木材（自學）衡量木材的力學性能的指標有哪些？TheEnd下一章第二篇 各種建築結構一、混凝土結構二、砌體結構三、鋼結構四、鋼筋混凝土單層廠房五、多高層鋼筋混凝土結構六、大跨度建築結構CH.4混凝土結構鋼筋和混凝土材料的力學性能鋼筋混凝土受彎構件鋼筋混凝土受壓構件預應力混凝土結構的基本知識鋼筋混凝土平面樓蓋環球金融中心混凝土開澆鋼筋混凝土樁內部一、基本概念是鋼筋和砼按一定方式組成的能共同工作的建築材料。鋼筋混凝土：鋼筋混凝土結構：是鋼筋混凝土為主要承重骨架的結構。砼：抗拉強度大約是抗壓強度的1/10。鋼筋：抗拉抗壓強度都很強。二、共同工作原理鋼筋和砼之間存在粘結力鋼筋和砼線膨脹係數接近砼保護鋼筋NEXTE.G.4.1鋼筋和混凝土材料的力學性能4.1.1混凝土結構——以混凝土為主要材料製作的結構。4.1.1混凝土結構（1/2）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（1/4）素混凝土梁鋼筋混凝土梁：受拉區配220鋼筋FF=13.4KN截面開裂並破壞Fcr=15KN截面開裂;Fu=87KN截面破壞。200300Fft200300220梁的承載力大大提高，梁的受力性能改善。BACK4.1.1混凝土結構（2/2）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（1/4）示例【回顧】1.建築結構基本要求？3.什麼是混凝土結構？什麼是鋼筋混凝土？2.材料的基本力學指標有哪些？以混凝土為主要材料製作的結構。結構材料要有足夠的、有一定環境適應度的強度；結構材料要有足夠的剛度；結構材料要有相對低廉的價格。包括：強度、彈性、塑性、衝擊韌性與冷脆性、徐變和鬆弛。是鋼筋和砼按一定方式組成的能共同工作的建築材料。一、鋼筋的種類及選用強度高，塑性低強度高，粘結性好強度高預應力鋼筋鋼筋熱軋鋼筋鋼絲鋼絞線熱處理鋼筋HPB235HRB335HRB400RRB400光圓鋼筋變形鋼筋變形鋼筋變形鋼筋非預應力鋼筋強度塑性弱強高低4.1.2鋼筋4.1.2鋼筋（1/7）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（2/4）Fig.我國常見鋼筋外形4.1.2鋼筋（2/7）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（2/4）二、鋼筋的力學性能有明顯屈服點（軟鋼）0

dabce

oa—彈性階段bc—屈服階段cd—硬化階段de—頸縮階段d0

條件屈服點

0.2

是殘餘應變為0.2%時的應力c—條件屈服強度0.2=0.85fu無明顯屈服點（硬鋼）c

0.20.2%a—比例極限fp

c—屈服強度fy

d—極限強度fu

1.強度相關4.1.2鋼筋（3/7）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（2/4）→是鋼筋強度的設計依據屈強比反映鋼筋的強度儲備，fy/fu=0.6~0.7。Es衝擊韌性：是對於鋼結構使用鋼材的特殊要求，是檢驗鋼材對於衝擊荷載的承受能力。2.塑性性能伸長率：鋼材拉斷後的塑性變形量較鋼材原始尺度的變化率，是衡量鋼材變形能力的重要指標。冷彎指標：是檢驗鋼材冷加工性能的指標，對於鋼筋與鋼板，其冷彎指標是指在常溫下被檢驗材料對於某一相對的半徑（相對板材厚度與鋼筋直徑）的彎曲角度。伸長率:d0

4.1.2鋼筋（4/7）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（2/4）

越大,鋼筋延性或塑性越好3.鋼材的加工性能常見的建築工程鋼材加工有冷加工、熱加工兩類：冷加工：板材、線材的冷彎；線材的冷拉、冷拔；熱加工：焊接。冷拉後的鋼筋沒有明顯的屈服階段，如B圖。冷拉卸載後經過一段時間的停滯，再對其張拉，會重新恢復屈服階段而呈現出屈服強度提高的應力應變圖形；這種現象被稱為冷做硬化現象；冷拉僅提高鋼筋的抗拉強度，不提高其抗壓強度；冷拉工藝不改變鋼筋的強度級別。0σεAB冷拉4.1.2鋼筋（5/7）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（2/4）冷拔是指將光圓鋼筋以強力拉拽使其通過小直徑的硬質合金模具，使其截面減小而長度增長；冷拔後的鋼筋的強度會大大提高；冷拔後鋼筋的塑性會降低；冷拔後的鋼筋與之前的鋼筋不屬於同一種鋼筋。0σε冷拔4.1.2鋼筋（6/7）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（2/4）三、鋼筋的計算指標鋼筋的強度標準值鋼筋的強度設計值具有95%保證率的基本代表值。其中，熱軋鋼筋根據屈服強度確定，用表示；預應力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強度根據極限抗拉強度確定，用表示。熱軋鋼筋強度設計值：預應力鋼筋強度設計值：見P391表4-2見P392表4-5四、鋼筋的截面面積常規直徑:d=6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32mm12種。——等於標準值除以分項係數。4.1.2鋼筋（7/7）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（2/4）4.1.3混凝土一、混凝土的強度定義：水泥膠體(水泥結晶體和水泥膠塊)彈性骨架（混凝土）水泥+水石子、沙子立方體抗壓強度是指按照標準方法製作養護的邊長為150mm的立方體試件，在28天齡期，用標準試驗方法測得的抗壓強度。砼強度等級立方體抗壓強度150mm150mm150mm4.1.3混凝土（1/11）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（3/4）強度等級：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50~C80共14級C—混凝土15—立方體抗壓強度的標準值為15N/mm2定義：折算：軸心抗壓強度是指按照標準方法製作養護的截面為150mm×150mm高300mm的棱柱體，在28天齡期，用標準試驗方法測得的抗壓強度。軸心抗壓強度（棱柱體抗壓強度）—軸心抗壓強度與立方體抗壓強度比值—高強混凝土脆性折減係數0.88—經驗折減係數4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（3/4）150mm300mm4.1.3混凝土（2/11）軸心抗拉強度4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（3/4）混凝土的抗拉強度比抗壓強度低得多，一般只有抗壓強度的5%~10%4.1.3混凝土（3/11）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（3/4）4.混凝土在複合應力作用下的強度a.混凝土的雙向受力強度雙向受拉：強度接近單向受拉強度雙向受壓：抗壓強度和極限壓應變均有所提高一拉一壓：強度降低4.1.3混凝土（4/11）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（3/4）b.混凝土的三向受壓強度三向受壓時，混凝土的抗壓強度和極限變形都有較大提高4.1.3混凝土（5/11）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（3/4）在有剪應力作用時，混凝土的抗壓強度將低於單軸抗壓強度c.混凝土在正應力和剪應力作用下的複合強度4.1.3混凝土（6/11）二、混凝土的變形

cu

c

c0ABCDfc

0殘餘變形彈性變形OA—彈性階段AB—微裂縫開展BC—彈塑性，豎向裂縫形成CD—下降段混凝土是彈塑性材料——收縮、徐變4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（3/4）受壓混凝土一次短期加荷的應力-應變曲線4.1.3混凝土（7/11）混凝土的彈性模量測定4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（3/4）4.1.3混凝土（8/11）原因：水分蒸發影響因素：配合比、養護、體表比對構件影響：構件產生裂縫；引起預應力損失收縮——砼在空氣中硬化體積減小的現象4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（3/4）4.1.3混凝土（9/11）影響因素：配合比、養護、應力條件對構件影響：增大變形；引起內力重分佈；引起預應力損失徐變——砼在長期荷載作用下隨時間而增長的變形原因：水泥膠凝體的流動性及內部微裂縫開展4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（3/4）4.1.3混凝土（10/11）建築工程中，鋼筋混凝土構件的混凝土強度等級不應低於C15;當採用HRB335級鋼筋時，不宜低於C20;當採用HRB400和RRB400級鋼筋以及承受重複荷載的構件，不得低於C20;預應力混凝土結構不應低於C30;採用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，不宜低於C40.三、混凝土的選用4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（3/4）4.1.3混凝土（11/11）4.1.4鋼筋與混凝土的粘結與錨固1.粘結力4.1.4鋼筋與混凝土的粘結與錨固（1/3）4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（4/4）——若鋼筋和混凝土有相對變形（滑移），就會在鋼筋和混凝土交界面上產生沿鋼筋軸線方向的相互作用力，這種力稱為鋼筋與混凝土的粘結力。化學膠結力：混凝土凝結時，由於水泥的水化作用在鋼筋與混凝土接觸面上產生的化學吸附作用力摩擦力：混凝土收縮後將鋼筋緊緊地握裹住而產生的力機械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產生的機械咬合作用而產生的力鋼筋端部的錨固力：採取錨固措施後所造成的機械錨固力2.粘結力的組成鋼筋與混凝土的粘結強度通常採用拔出試驗來測定4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（4/4）3.粘結強度——鋼筋與砼的粘結面上所能承受的平均剪應力的最大值。4.1.4鋼筋與混凝土的粘結與錨固（2/3）4.影響因素：鋼筋的表面形狀、直徑；砼的強度等級、保護層厚度；側向壓力及橫向鋼筋；澆築位置；等5.構造措施：鋼筋的搭接長度、錨固長度、保護層厚度、鋼筋淨距、受力光圓鋼筋彎鉤等。4.1鋼筋和混凝土結構的力學性能（4/4）進行拔出試驗時，受拉鋼筋達到屈服的同時發生粘結破壞，該臨界情況的錨固長度稱為基本錨固長度，用表示4.1.4鋼筋與混凝土的粘結與錨固（3/3）【小結】1.建築用鋼筋的種類、力學性能2.鋼筋冷加工3.混凝土的力學性能4.混凝土的變形5.鋼筋與混凝土的粘結錨固4.2鋼筋混凝土受彎構件概述受彎構件正截面計算受彎構件斜截面計算受彎構件的變形、裂縫及耐久性2.工程中常見受彎構件的截面形式4.2.1概述1.受彎構件——截面上受彎矩和剪力共同作用，而軸力可忽略不計的構件。4.2.1概述（1/3）4.2鋼筋混凝土受彎構件（1/5）3.截面破壞形式ＶＶM4.2.1概述（2/3）4.2鋼筋混凝土受彎構件（1/5）破壞通常有正截面和斜截面兩種形式4.幾個基本概念1）混凝土保護層厚（Ｃ）構造要求見P393表4-102）截面的有效高度（h0）——受壓砼邊緣至受拉鋼筋合力點的距離．單排受拉鋼筋,雙排受拉鋼筋,板,C=15mm,>25>dh0>C>25>d>C>30>1.5dhash0>Ch>C>C>Cas>15,d>200<70hh0as4.2.1概述（3/3）4.2鋼筋混凝土受彎構件（1/5）——鋼筋外緣砼厚度。4.2.2受彎構件正截面計算4.2.2受彎構件正截面計算1（1/14）

適當,截面開裂以後

s<fy，隨著荷載增大，裂縫開展、

s，f

增加，當f=fy(屈服荷載)，

s=fy，荷載稍增加，

c=cu

砼被壓碎。“延性破壞”2.適筋梁3.超筋梁

過多,出現許多小裂縫，但

s<fy,當

c=cu,壓區砼被壓碎，梁破壞。“脆性破壞”

很低，砼一開裂，截面即破壞。

s=fy。“脆性破壞”1.少筋梁（一）破壞形式habAsh0配筋率4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）一、受彎構件正截面受力特性（二）適筋構件截面受力三階段→Ia，裂縫出現。M→Mcr→IIa，M→My。正常使用狀態第I階段：彈性工作階段第II階段：帶裂縫工作階段→IIIa，M→Mu。第III階段：破壞階段是抗裂驗算依據是正截面抗彎計算依據是變形和裂縫寬度驗算依據0.40.60.81.0ⅠaⅡaⅢaⅠⅡⅢMcrMyMu0

fM/Mu4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算1（4/14）二、單筋矩形截面構件正截面承載力計算（一）基本假定基本假定:平截面假定；不考慮混凝土抗拉強度；壓區混凝土以等效矩形應力圖代替實際應力圖。兩應力圖形面積相等且合理C作用點不變。等效原則:4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算1（5/14）（二）基本計算公式4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算1（6/14）4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）1.最小配筋率（三）基本計算公式的適用條件b’fb(h)h’f同時不應小於0.2%;對於現澆板和基礎底板沿每個方向受拉鋼筋的最小配筋率不應小於0.15%。4.2.2受彎構件正截面計算1（7/14）4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）2.界限相對受壓區高度和最大配筋率b.界限破壞當梁的配筋率達到最大配筋率時，受拉鋼筋屈服的同時，受壓區邊緣的混凝土也達到極限壓應變被壓碎破壞，這種破壞稱為界限破壞。a.相對受壓區高度超筋破壞適筋破壞c.界限相對受壓區高度

可用來判斷構件破壞類型，衡量破壞時鋼筋強度是否充分利用。4.2.2受彎構件正截面計算1（8/14）d.最大配筋率經濟配筋率：梁：（0.5~1.6）%；板：（0.4~0.8）%4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）e.截面最大抵抗矩係數f.內力臂係數3.適用條件防止超筋破壞防止少筋破壞4.2.2受彎構件正截面計算1（9/14）4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）【例題1】q=10kN/m6m200350如圖所示簡支梁，試設計跨中截面配筋。混凝土選用C20，鋼筋為II級。4.2.2受彎構件正截面計算1（10/14）【回顧】1.正截面破壞三種形式超筋破壞少筋破壞適筋破壞4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）【習題1】如圖所示簡支梁，跨中有集中力作用，試設計跨中截面配筋。混凝土選用C20，鋼筋為II級。6m200300P=20kN4.2.2受彎構件正截面計算1（*/14）截面設計步驟已知M,b,h,fc,ft是否求出As是否調整b,h或fc4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算1（12/14）214.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算1（*/14）【習題2】如圖，板厚60mm（25KN/mm3），頂面20mm砂漿找平（20KN/mm3），板底20mm砂漿抹面（17KN/mm3），活載0.5KN/mm2。混凝土C15，鋼筋I極。求受拉鋼筋截面面積？3706020201200【例題2】q=10kN/m6m如圖所示簡支梁，混凝土選用C20，跨中配II級3根16mm受拉鋼筋。驗算截面承載力是否滿足要求？2003004.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算1（13/14）截面驗算步驟4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算1（14/14）已知M,As,b,h,fc,ft是否M<Mu,滿足是否調整b,h,As214.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算1（*/14）【習題3】如圖所示簡支梁，混凝土選用C25，跨中配II級2根20mm受拉鋼筋。驗算截面承載力是否滿足要求？200300P=18kNg+q=10kN/m4.5m【回顧】截面設計步驟已知M,b,h,fc,fy是否求出As是否調整b,h或fc矩形截面構件正截面受彎計算截面驗算步驟已知M,As,b,h,fc,fy是否M<Mu,滿足是否調整b,h,As三、T形截面正截面承載力計算4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算2（1/10）挖去受拉區混凝土，形成T形截面，對受彎承載力沒有影響；節省混凝土，減輕自重。1.優點受拉鋼筋較多時，可將截面底部適當增大，形成工形截面。2.有效翼緣寬度bf’4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算2（2/10）在bf’

範圍內壓應力為均勻分佈，bf’

範圍以外部分的翼緣則不考慮。翼緣計算寬度fb¢

T形截面

倒L形截面

考

慮

情

況

肋形梁（板）

獨立梁

肋形梁（板）

按計算跨度l0考慮

031l

031l

061l

按梁（肋）淨距Sn考慮

nSb+

—

nSb21+

當1.00³¢hhf

—

fhb¢+12

—

當05.01.00>¢>hhf

fhb¢+12

fhb¢+6

fhb¢+5

按翼緣高度

fh¢考慮

當05.00<¢hhf

fhb¢+12

b

fhb¢+5

（二）基本計算公式第一類T形截面第二類T形截面界限狀態hx=hf’h0bf’1.截面受壓區高度不同分類M4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算2（3/10）2.第一類T形截面計算適用條件：xh0bf’bM——按矩形截面計算4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算2（4/10）xh0bf’bhf’3.第二類T形截面計算M適用條件：4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算2（5/10）4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）【例題1】如圖所示T形梁，混凝土選用C20，鋼筋II級。當所受彎矩M=414kN.m時，計算截面配筋？6006502501204.2.2受彎構件正截面計算2（6/10）【例題2】如圖所示T形梁，混凝土選用C20，鋼筋II級。當所受彎矩M=320kN.m時，計算截面配筋？已知M,bf’

,hf’,b,h,fc,fy是否是求出As是否是加大b,h或fc否加大b,h或fc否第一類Ｔ形截面第二類Ｔ形截面配受壓鋼筋截面設計步驟【小結】【作業】習題4-1~4-7，4-9，4-11，4-12下周二中午前交上！兩類T形截面正截面承載力計算已知M,bf’

,hf’,b,h,fc,fy是否是求出As是否是加大b,h或fc否加大b,h或fc否第一類Ｔ形截面第二類Ｔ形截面配受壓鋼筋T形截面設計步驟【回顧】四、雙筋矩形截面正截面承載力計算4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算3（1/8）A

s'As受壓鋼筋一般來說採用雙筋不經濟。截面尺寸和材料強度受限而不能增加；荷載有多種組合情況；抗震結構中提高截面延性。◆

雙筋截面在滿足構造要求的條件下，截面達到Mu的標誌仍然是受壓邊緣混凝土達到ecu。◆在受壓邊緣混凝土應變達到ecu前，如受拉鋼筋先屈服，則其破壞形態與適筋梁類似，具有較大延性。◆在截面受彎承載力計算時，受壓區混凝土的應力仍可按等效矩形應力圖方法考慮。（一）基本計算公式MAA

s's適用條件：4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算3（2/8）（二）基本公式應用截面設計步驟已知M,b,h,fc,fy,fy’,A’S是否求出As,A’s是否是否124.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算3（3/8）4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）【例題1】如圖所示梁，混凝土選用C30，鋼筋II級。所受彎矩M=220kN.m，壓區II鋼筋A’s=628mm2。計算拉區配筋？4.2.2受彎構件正截面計算3（4/8）250500五、構造要求（一）板的構造1.板的厚度2.板的配筋單跨板，≥l0/35；多跨連續板，≥l0/40。且≥60mm。受力鋼筋分佈鋼筋計算確定受力鋼筋分佈鋼筋分佈鋼筋受力鋼筋承受拉力固定受力筋位置；阻止砼開裂。4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算3（6/8）（二）梁的構造1.梁的截面②,③⑤④①②③⑤④2.梁的配筋縱向受力鋼筋計算確定承受彎矩引起的拉力箍筋架立筋彎起鋼筋彎起鋼筋縱向受力鋼筋彎起鋼筋彎起段承受剪力和彎矩引起的主拉力，彎起後水準段承受支座負彎矩計算確定4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算3（7/8）箍筋承受剪力和彎矩引起的主拉力，固定縱向筋架立鋼筋固定箍筋，形成鋼筋骨架計算確定，並滿足構造要求構造確定縱向構造鋼筋（當腹板高>450mm）減小梁腹部裂縫寬度構造確定開放式封閉式雙肢四肢單肢>25

>dh0>C>25>d>C>30>1.5dhash0>Ch>C>C>Cas>15,d>200<70hh0as（三）混凝土保護層和截面有效高度4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.2受彎構件正截面計算3（8/8）【小結】【作業】雙筋矩形形截面正截面承載力計算思考並總結：受彎構件正截面計算流程。習題：矩形梁，250mm×500mm混凝土選用C25，鋼筋II級。所受彎矩M=200kN.m，壓區II鋼筋A’s=760mm2。計算拉區配筋？一、受彎構件斜截面受力性能4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.3受彎構件斜截面計算（1/）4.2.3受彎構件斜截面計算當主拉應力超過混凝土複合受力下的抗拉強度時，就會出現與主拉應力跡線大致垂直的裂縫。為抵抗主拉應力而採用腹筋：彎起鋼筋、箍筋4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.3受彎構件斜截面計算（1/）二、無腹筋梁受力性能及計算特點：裂縫中間寬兩頭窄彎剪斜裂縫腹剪斜裂縫特點：裂縫下寬上窄1.無腹筋梁斜裂縫類型2.破壞時受力模型剪壓區剪應力和壓應力明顯增大；與斜裂縫相交的縱筋應力突然增大。拉杆—拱結構ＶＶM剪彎區純彎區剪彎區剪跨a剪跨a3.無腹筋梁斜截面破壞影響因素4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.3受彎構件斜截面計算（1/）a.剪跨比c.混凝土強度b.縱筋配筋率集中荷載下的簡支梁，計算剪跨比為：廣義剪跨比：d.加載方式，等4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.3受彎構件斜截面計算（1/）4.無腹筋梁斜截面破壞的三種形式超筋破壞少筋破壞適筋破壞a.斜拉破壞c.剪壓破壞b.斜壓破壞抗剪承載力取決於混凝土的抗拉強度。抗剪承載力主要取決於混凝土在複合應力下的抗壓強度。抗剪承載力取決於混凝土的抗壓強度。4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.3受彎構件斜截面計算（1/）5.無腹筋梁承載力計算一般板類受彎構件——受均布荷載作用下的單向板和雙向板，及需要按單向板計算的構件。集中荷載作用下的矩形、T形和Ⅰ形截面獨立梁——作用有多種荷載，且集中荷載在支座截面所產生的剪力值占總剪力值的75％以上的情況。4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.3受彎構件斜截面計算（1/）三、有腹筋梁受力性能及計算梁的剪力傳遞機構由原來無腹筋梁的拉杆-拱傳遞機構轉變為桁架與拱的複合傳遞機構。1.有腹筋梁斜截面破壞影響因素a.剪跨比lb.配箍率rsv4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.3受彎構件斜截面計算（1/）2.有腹筋梁承載力計算a.僅有箍筋矩形、T形和工形截面的一般受彎構件集中荷載作用下的獨立梁b.箍筋和彎起筋0.8fyAsb4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.3受彎構件斜截面計算（1/）3.計算公式適用條件上限值－截面最小尺寸下限值－最小配筋率bc為高強混凝土的強度折減係數fcu,k≤50N/mm2時，bc=1.0fcu,k=80N/mm2時，bc=0.8其間線性插值。斜壓破壞取決於混凝土的抗壓強度和截面尺寸同時限定箍筋間距和直徑4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.3受彎構件斜截面計算（1/）4.計算位置⑴支座邊緣截面（1-1）；⑵腹板寬度改變處截面（2-2）；⑶箍筋直徑或間距改變處截面（3-3）；⑷受拉區彎起鋼筋彎起點處的截面（4-4）。4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）4.2.3受彎構件斜截面計算（1/）5.配箍計算流程已知V,b,h,fc,fyV,n,l荷載形式是否否是加大b,h或提高fc是否是是否否4.2鋼筋混凝土受彎構件（2/5）【例題1】如圖所示T形梁，混凝土選用C20，箍筋I級。求支座處箍筋配置？4.2.3受彎構件斜截面計算（1/）qk=100kN/m4000200500【小結】無腹筋受彎構件斜截面計算受彎構件斜截面破壞形式、特點僅有箍筋的斜截面計算同時有箍筋和彎起筋的斜截面計算【回顧】受彎構件斜截面計算受彎構件正截面計算有箍筋計算：1.矩形、T形和工形截面的一般受彎構件：2.集中荷載作用下