钢筋砼结构.PPT总复习1

1、第0章 绪论,1.混凝土结构概念：以混凝土为主要材料制作的结构称为混凝士结构。 2.混凝土结构分类：它包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和预应力混凝土结构等五类。 .,0.1 混凝土结构的基本概念,3.钢筋和混凝土共同工作的主要原因： 混凝土结硬后，能与钢筋牢固地粘结在一起，相互传递内力。粘结力是这两种性质不同的材料能够共同工作的基础； 钢筋的线膨胀系数为1.210-5-1，混凝土的为1.010-5-11.510-5-1，二者数值相近。因此.当温度变化时，钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。 钢筋包裹在混凝土中，混凝土保护层可以保护钢筋

2、，避免或延缓钢筋锈蚀。,4.钢筋混凝土结构的优点： 就地取材。节约钢材。 耐久、耐火。 可模性好。 现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好，刚度大。 5.钢筋混凝土结构的缺点： 自重大。 抗裂性差。 施工的周期较长，受天气的影响较大，需要较多的脚手架、模板。 补强维修较难。,0.2混凝土结构的发展,1.混凝土材料的发展-轻质 2.在结构形式方面的发展（1）钢筋混凝土在高层建筑中的应用 （2）钢筋混凝土结构在桥梁、特种结 构、水利工程、海洋工程、港口码 头工程等各个领域内的发展 3.计算理论与设计 目前钢筋混凝土结构设计是采用以概率理论为基础的可靠度理论，采用极限状态设计方法进行设计。,第1

3、章 钢筋和混凝土材料的力学性能,1.1 钢筋 1、钢筋分类 按加工方法分：热轧钢筋、热处理钢筋、中高强钢丝、钢绞线、冷加工钢筋 按使用用途分：普通钢筋、预应力钢筋 按化学成分分：低碳钢钢筋、普通低合金钢钢筋 按力学性能分：有明显屈服点钢筋（“软钢”）、无明显屈服点钢筋（“硬钢”） 按钢筋表明形状分：光面钢筋、变形钢筋,2、热轧钢筋的力学性能 应力应变曲线 1.弹性阶段 2.屈服阶段 3强化阶段 4颈缩阶段,塑性性能A. 延伸率是衡量钢筋塑性性能的一个指标，延伸率越大，塑性越好 B.冷弯试验是检验钢筋塑性的另-种方法 强度 取具有95以上的保证率的屈服强度作为钢筋的强度标准值fyk。钢筋强度标准

4、值用于正常使用极限状态的验算，设计值用于承载能力极限状态的计算。 钢材的弹性模量Es： 应力应变曲线弹性阶段（即直线段）的斜率。取概率分布的0.5分位值（即平均值）确定。,3、混凝土结构对钢筋性能的要求 强度要求：即屈服强度和强屈比要求 塑性要求：即延伸率和冷弯性能要求 焊接性能要求：可焊性好 粘结性能：与混凝土的粘结锚固性能好,1.2 混凝土 1、混凝土材料及强度简介 混凝土是水泥和粗细骨料加水搅拌经养护而形成的人造石。 一种弹塑性材料。 混凝土的强度与水泥强度、水灰比、骨料品种、混凝土配合比、硬化条件和龄期等有很大关系。此外，试件的尺寸及形状、试验方法和加载时间的不同，所测得的强度也不同。

5、,2、混凝土的抗压强度立方体抗压强度fcu混凝土强度等级划分依据 立方体抗压强度为边长为150mm的立方体在 203的温度和相对湿度在 90以上的潮湿空气中养护28d，照依标准试验方法测得的具有95保证率的抗压强度(以Nmm2计)。 规范规定以混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k来划分混凝土的强度等级:C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80，C代表混凝土，后面数字即为混凝土立方体抗压强度的标准值，（C15C50为普通混凝土，C50以上为高强混凝土）。,轴心抗压强度fc混凝土强度设计依据 棱柱体试件在与立方体试件相同的条件下

6、试验所测得的抗压强度。 混凝土的破坏机理 混凝土受压破坏是由于混凝土内裂缝的扩展所致。混凝土裂缝发展存在三个阶段：第一阶段，弹性变形阶段，裂缝可恢复。第二阶段，裂缝稳定发展。第三阶段，裂缝非稳定发展。,约束混凝土 混凝土受压破坏是由于混凝土内裂缝的扩展所致，如果对混凝土的横向变形加以约束 限制裂缝的开展，可以提高混凝土的纵向抗压强度 3、混凝土的抗拉强度ft 混凝土的抗拉强度ft比抗压强度低得多。一般只有抗压强度的510。 4、混凝土在荷载短期作用下的变形 混凝土的变形分为：受力变形和非受力变形受压混凝土一次短期加荷的-曲线,受压混凝土一次短期加荷的-曲线,5、混凝土的时随变形 混凝土的时随变

7、形包括混凝土收缩和徐变。 混凝土的徐变：荷载保持不变，随时间而增长 的变形称为徐变。 混凝土的收缩与膨胀：是混凝土的非受力变形 收缩混凝土在空气中结硬时，体积减小的现 象，易造成混凝土表面开裂。 膨胀混凝土在水中或处于饱和湿度情况下结硬时体积增大的现象。 引起收缩的主要原因：干燥失水；混凝土的组成和配合比；骨料；构件形状及尺寸；养护及使用条件下的温湿度；周边约束条件等,6、混凝土的温度变形： 当温度变化时，混凝土的体积同样也有热胀冷缩的性质。是混凝土的非受力变形。 当温度变形受到外界的约束而不能自由发生时，将在构件内产生温度应力。 7、混凝土的选用原则 建筑工程中 钢筋混凝土构件的混凝士强度等

8、级，一般情况下不应低于C15；预应力混凝土结构的混凝土强度等级，一般情况下不应低于C30； 公路桥涵工程中 钢筋混凝土构件的混凝土强度等级，一般情况下不应低于C20；预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C40。,1.3 钢筋与混凝土的粘结,钢筋和混凝土之间的粘结，是保证钢筋和混凝土这两种力学性能截然不同的材料在结构中共同工作的基本前提。 1、粘结力的定义及组成 粘结力：当钢筋于混凝土之间产生相对变形（滑移），在钢筋和混凝土的交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力. 组成：化学胶结力、 摩擦力、机械咬合力、钢筋端部的锚固作用,2、钢筋的粘结性能 光面钢筋的粘结性能 直段光面钢筋的粘结力主要来

9、自于化学胶结力和摩擦力。 变形钢筋的粘结性能 变形钢筋的粘结效果比光面钢筋的好得多， 化学胶合力和摩擦力仍然存在，机械咬合力是变形钢筋粘结力的重要组成部分。,1.4 轴心受力构件的应力分析,1、轴心受拉构件的应力分析 开裂前应力分析： 钢筋和混凝土变形协调，应变相等：s=c； 开裂后应力分析： 混凝土开裂，退出工作，在开裂处所有荷载由钢筋独立承担。 开裂处：c=0 极限状态，混凝土开裂处应力为： 极限状态，极限轴力：,2、轴心受压短柱的应力分析 钢筋和混凝土变形协调，应变相等：s=c； 当钢筋屈服应变小于或等于混凝土压应变极限，极限轴力： 当钢筋屈服应变小于混凝土压应变极限， 极限轴力：,1、

10、基本概念 正截面用于抗弯计算的混凝土梁横截面。 斜截面用于抗剪计算的混凝土梁横截面。 混凝土梁截面的有效高度： 从受压边缘至纵向受力钢 筋截面重心的距离为截面的有 效高度（见图2-2）。 2-2 梁截面的有效高度,第2章 梁的受弯性能试验研究、分析 1 梁的受弯性能试验研究、分析,混凝土梁的配筋率 构件的截面配筋率是指纵向受力钢筋截面面积与截面有效面积之比。即 2、梁的受力破坏过程及应力应变分析： 面的受力状态可分为下面三个大的阶段： 第阶段弹性工作阶段（未裂阶段） 第阶段带裂缝工作阶段 第阶段屈服阶段（破坏阶段）,1、随着配筋率改变，构件的破坏特征将发生质的变化，故根据配筋情况把梁分为： 适

11、筋梁： （min max）； 少筋梁： （ min）； 超筋梁：（max）。 为工程设计应采用适筋梁。 2. 最大配筋率和最小配筋率：相对适筋 最大配筋率：适筋梁和超筋梁的界限配筋率。 钢筋屈服的瞬间，混凝土受压破坏，以此状态确定出最大配筋率。 最小配筋率：适筋梁和少筋梁的界限配筋率。梁的极限弯矩等于开裂弯矩，以此状态确定出最小配筋率。,2 配筋率对梁的破坏特征的影响,3规范采用的极限弯距计算法分析截面应力,1、等效矩形应力图 用矩形应力分布等效替代钢筋混凝土梁受压区 混凝土的应力分布 替代原则：合力方向相同；合力大小相等；合力作用点相同 替代后混凝土梁受压区高度发生变化，等效矩形高度为混凝土

12、梁的等效受压区高度x ，而混凝土实际受压区高度xn。 替代后，等效矩形应力为 当混凝土强度一定时， 和 的值也一定。,2、相对界限受压区高度 相对受压区高度 : 相对界限受压区高度 :最大配筋率时，梁的极限受压区高度。它是适筋梁和超筋梁的界限。 时，为适筋梁； 时，为超筋梁。,1、结构的功能要求：安全性、适用性和耐久性的要求。 2、结构的极限状态分类：分为承载能力极限状态 和正常使用极限状态两类。 3、结构功能函数和极限状态方程 作用效应S；结构抗力R： 结构功能函数Z： Z=R-S Z0，结构可靠；Z=0，结构处于极限状态； Z0，结构失效。结构设计要求，Z0。,第3章 结构设计原理、设计方

13、法 1 结构设计要求,1、基本变量的标准值 荷载标准值：指在结构的使用期间，在正常情况下出现的最大荷载值。 材料强度标准值：按标准方法测试的材料强度不小于95%的保证率取值。 2、分项系数和设计值： 荷载分项系数：永久荷载分项系数 ；可变荷载分项系数 一般情况下，取 当楼面均布可变荷载大于4kN/m2时，取 当永久荷载起有利作用时，取 荷载设计值=荷载分项系数荷载标准值,2 概率极限状态设计法的实用表达式,3、 结构重要性系数按结构的 安全等级取值： 安全等级为一级，取： 安全等级为二级，取： 安全等级为三级，取： 4、结构设计表达式：,第4章 受弯构件正截面承载力计算1 概述,受弯构件正截面

14、承载力计算的基本假定： 截面应变保持平面 不考虑混凝土的抗拉强度,2 单筋矩形截面 1、梁截面的等效应力图,（a）单筋矩形截面 （b）截面应变 （c）截面应力 （d）截面等效应力 图4-4 单筋矩形截面的计算简图,2、基本公式 3、基本公式（4-2）的变换式,4、基本公式适用条件 保证不超筋： 或 或 保证不少筋： 取值按 和 两者中较大值取。 5、公式应用 承载能力计算 承载能力复核 截面配筋设计,1、计算公式及适用条件 受压钢筋的应力：极限状态，适筋梁的拉压钢筋均处于屈服阶段，混凝土受压区达到压应变极限。双筋截面的应变及等效应力图见图4-5。 基本公式：,3 双筋矩形截面,基本公式的变换式

15、 适用条件 保证受拉钢筋充分应用xb h0 。 保证受压钢筋充分应用x 2as 。 2、公式应用 截面校核（承载力较核） 配筋设计（情况1） 求受拉截面面积A 和受压截面面积As。 配筋设计（情况） 已知As求：确定受拉钢筋截面面积A。,1、T形截面的基本概念 对于正T形截面，按混凝土等效受压区高度，可划分为两类计算方案。第一类形截面，中和轴在翼缘内 即hf(图4-7a)；第二类形截面，中和轴在梁肋内，即xhf (图4-7b) 。,4 T形截面受弯构件,图4-6 T型截面梁,图4-7 各类T型截面中和轴位置,2、T形截面的类别判断 据x判断:hf,第一类形截面;xhf 第二类形截面。 据As判

16、断: 第一类形截面； 第二类形截面。 据M断: 第一类形截面； 第二类形截面。,3、基本计算公式 第一类形截面承载力的计算公式 第二类形截面承载力的计算公式,1、 影响粘结强度的因素 混凝土的强度等级 混凝上保护层c和钢筋之间净距离 横向钢筋 钢筋端部的弯钩、弯折及附加锚固措施 侧向压力 2、保证可靠粘结的主要措施 混凝土的保护层不宜过小； 钢筋之间的净距不宜过小； 一般情况下，宜优先选用小直径的变形钢筋 光面钢筋应在末端采用弯钩；锚固长度要满足要求 在钢筋的搭接区和锚固区设置附加的横向箍筋； 钢筋在支座处的锚固搭接长度要满足要求,第6章 粘结、锚固及钢筋布置 1 钢筋与混凝土的粘结,1、弯矩

17、抵抗图：指按实际纵向钢筋布置计算出梁轴 各个截面抵抗弯矩的弯矩图。 2、抵抗弯矩图的应用 抵抗弯矩图应用的目的是截断钢筋，具体应用目的是确定理论断点，为保证钢筋和混凝土之间的粘结，需要把钢筋从理论断点延伸一定长度（即锚固长度）。,2 弯矩抵抗图,1、概述 1、扭转的分类 根据扭矩形成的原因分为两种类型：一是平衡扭转，二是协调扭转或称为附加扭转。,第7章 受扭构件承载力计算,图7.1 梁的受扭示意图,7.2 开裂扭矩,1、矩形截面开裂扭矩 规范开裂公式为： Tcr0. 7ftWt Wt= b2(3h-b)/6 2、配筋强度比 ：,7.3纯扭构件的承载力计算,3.规范的受扭承载力计算公式 4.配筋

18、率的上限以截面限制条件的形式给出： 为高强混凝土的强度折减系数， 最小配箍率： 纵筋最小配筋率： 受扭纵向钢筋应沿截面周边均匀对称布置，其间距不应大于200mm和截面短边长度。,第8章 受压构件承载力计算,3 轴心受压构件正截面受压承载力 1、普通箍筋柱的轴心受压承载力计算 规范规定轴心受压构件承载力计算公式如下： 当纵向钢筋配筋率大于 3时，式中 改用 。,2、螺旋式箍筋柱轴心受压承截力计算 混凝土设计规范规定螺旋式或焊接环式间接钢筋柱的承截力计算公式为： 螺旋筋或焊接环筋（也可称为“间接钢筋”）按体积相等的条件，换算成纵向钢筋面积,4 偏心受压构件 1、偏心受压构件的破坏类型 1)受拉破杯大偏心受压情况 2)受压破坏小偏