第三章建筑力学与结构.ppt

1、2020/7/23,1,第三章 建筑力学与结构,2020/7/23,2,一、密度、表观密度、堆积密度 1、密度（真密度）绝密状态 注意： 1）单位体积 2）绝密状态 2、表观密度（视密度） 自然状态 1）没有经过扰动 2）环刀取样干燥称重 3、堆积密度（视在密度）堆放状态,实体,m”,m,m,V,V”,V,气体,水,第一节 材料的物理性质,2020/7/23,3,4、密实度材料固体物质充实的程度固体所占体积百分率 100 % 100% 100% 1)主要应用于填土压实的检测。 2）现场取样 5、孔隙率、填充率、空隙率表达固体与空隙之间的关系,2020/7/23,4,第二节 基本力学知识,一、力

2、的基本概念 1、力的三要素 （1）大小 （2）方向 （3）作用点,2020/7/23,5,（4）荷载,按作用时间的长短和性质，荷载分为三类： 1）永久荷载在结构设计使用年限内，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。 2）可变荷载在结构设计基准期内其值随时间而变化，其变化与平均值不可忽略的荷载。 3）偶然荷载在结构设计基准期内不一定出现，但一旦出现其值很大且作用时间很短的荷载。,2020/7/23,6,二、力矩 1)大小 M=f d=Nm(KNm) 2）方向：逆时针为正，顺时针为负。 三、力的平衡 1）条件刚体在外力作用下不发生变形 平衡加速度

3、为零 2)平衡方程,2020/7/23,7,四、支座 1、约束阻碍物体运动的限制条件-约束力支座反力 2、支座的类型 链杆支座在一个方向不能移动 铰支座 在二个方向不能移动 固定支座 在三个方向不能移动,2020/7/23,8,3、框架梁的纵向钢筋锚固,2020/7/23,9,五、内力,内力物体间相互作用的力 截面法假想用一截面 将物体切开，并假设： a)截面上内力分布连续 b)静力平衡 例：如右图，求内力。 1）在mm处应用截面法； 2）用内力代替； 3）由平衡方程： X=0 N-P=O N=P 则杆件上的内力N=P 图33拉杆内力分析,2020/7/23,10,内力的种类 a)轴力截面上的

4、拉、压力 b)弯矩截面上的力偶矩 c)剪力截面上的剪切力 图34简支梁内力分析,2020/7/23,11,六、应力 单位面积上的内力 1、表达式 N截面上的内力 A截面面积 2、单位：Pa=1N/ MPa= Pa 3、应力的种类 1）正应力垂直于横截面 2）剪应力平行于横截面,2020/7/23,12,七、强度 1、概念单位面积上所能承受的力 2、单位Pa 3、强度条件构件上的工作应力不超过材料的容许应力，即 max 1） max 构件上的最大工作应力 2） 材料的容许应力 4、强度种类根据应力种类的不同 1) 抗压强度 2）抗拉强度 3）抗剪强度 4) 抗弯强度,2020/7/23,13,例

5、11 如图35所示结构中BC和AC都是圆截面直杆，直径均为d=14mm,材料的容许应力 170MPa,下面悬挂重物P42.6KN,试校核两杆强度。 解: (1)计算杆的内力 1)画脱离体; 2)列平衡方程 X0 Y=0 P2Ncos =0,2020/7/23,14,3）杆件内力N24.6KN (2)校核杆的强度 杆件的截面面积为： 代入强度条件公式： （3）截面设计 杆件的截面面积：,2020/7/23,15,八、应变与虎克定律 1、变形在外力作用下杆件的伸长与缩短。 2、应变单位长度的变形。 3、虎克定律在弹性范围内，应力与应变成正比。 E弹性模量,2020/7/23,16,一、结构受力状态

6、 （1)砼抗压能力很高但抗拉能力很差。 （2）用钢筋来代替砼承受拉力。,第三节 钢筋砼结构,2020/7/23,17,二、钢筋与砼共同工作 1）钢筋与砼能很好地黏结在一起； 2）砼防止钢筋锈蚀； 3）有几乎相同的膨胀系数。,2020/7/23,18,三、建筑结构的功能要求与极限状态,1.结构的功能要求 结构设计的基本目的：采用最经济的手段，使结构在规定的时间内和规定的条件下，完成各项预定功能的要求。 “规定的时间”是指我国建筑结构设计统一标准 （GBJ6884）规定的结构设计基准期（T），我国取T=50年。 “规定的条件”是指正常设计、正常施工、正常使用的条件，即不考虑人为的过失。 “各项预定

7、功能”包括结构的安全性、适用性和耐久性。,2020/7/23,19,2.结构的极限状态, 结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。 区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态”,2020/7/23,20,2.结构的极限状态,（1）承载力能力极限状态 超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求 结构或构件达到最大承载力（包括疲劳） 结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移） 结构塑性变形过大而不适于继续使用 结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰） 结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失

8、稳）,2020/7/23,21,2.结构的极限状态,2020/7/23,22,2.结构的极限状态,（2）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。,2020/7/23,23,四、钢筋砼正截面强度计算 1、梁的（应力应变状态）,2020/7/23,24,1）未裂阶段钢筋、砼共同受力； 2）裂缝阶段中性轴下部砼失去承力能力； 3）极限状态钢筋应力达到屈服极限，裂缝急剧开展，中和轴上移。 2、列平衡方程

9、X=0 Asfy-fcmXb=0 - M0 Mbxfcm(ho-x/2)=0 - 其中ho=h-a 解联立方程，则可求出X（受压区高度）和As（钢筋总面积）。 3、验算配筋率 根据配筋的多少，有：适筋、超筋、少筋破坏。,2020/7/23,25,应使配筋在合适的范围内，需验算配筋率： 令： 其中： 受压区相对高度； 配筋率；应满足: minmax,2020/7/23,26,例：某矩形截面简支梁，跨度为L，试确定梁的截面尺寸及钢筋数量。 解： 1）、确定梁的材料根据经验选： a)砼C20查表得fcm=11N/ mm b)钢筋（二级）查表fy=310N/mm 2)选定梁截面 3）求支座反力与内力 a）支座反力：Ra=Rb=P b)最大弯矩：M=13PL 4）配筋计算,2020/7/23,27,a)代入公式,2020/7/23,28,由公式解二元一次方程