工程结构-第二章混凝土结构-1PPT课件下载推荐.ppt

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龄期、加载速率、试块尺寸等,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,标准试块：

150150150,非标准试块：

100100100换算系数0.95200200200换算系数1.05,立方体抗压强度fcu,混凝土的强度,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,立方体抗压强度标准值fcu,k是区分混凝土强度等级的指标。

表示混凝土Concrete,立方体抗压强度标准值,立方体抗压强度fcu,根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（混凝土为95%）的统计特征值：

强度标准值=强度平均值-1.645标准差,混凝土结构设计规范（GB50010）混凝土的强度等级有：

C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80,立方体抗压强度fcu是随机变量。

混凝土的强度,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）fc,标准试块：

150150300,非标准试块：

100100300换算系数0.95200200400换算系数1.05,考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：

fc=0.76fcu（试验结果）考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu,对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150,h=300），有fc=0.79fcu,圆柱体抗压强度,混凝土的强度,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）fc,混凝土轴心抗压强度标准值（GB50010）,混凝土的脆性系数，不超过C40取1.0，C80取0.87，其间按线性插值。

混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值，不超过C50取0.76，C80取0.82，其间按线性插值。

混凝土轴心抗压强度设计值（GB50010）,混凝土材料分项系数，取1.4,混凝土的强度,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,直接受拉试验,试验结果：

ft=0.26fcu2/3考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，取ft=0.23fcu2/3,混凝土的强度,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,轴心抗拉强度ft,轴心抗拉强度ft,混凝土轴心抗拉强度标准值（GB50010）,混凝土轴心抗拉强度设计值（GB50010）,混凝土材料分项系数，取1.4,混凝土强度值见附表A-1附表A-2,混凝土的强度,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,双轴应力下的强度,双向正应力下的强度曲线,法向应力和剪应力下的强度曲线,混凝土的强度,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,三向受压时的混凝土强度,圆柱体试验,有侧向约束时的抗压强度,无侧向约束时圆柱体的单轴抗压强度,混凝土的强度,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,单轴受压时的应力-应变关系,混凝土的变形性能,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,单轴受压时的应力-应变关系的数学模型-GB50010,用于分析有应变梯度的截面,混凝土的变形性能,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,混凝土的弹性模量,原点切线模量（弹性模量）：

拉压相同,变形模量（割线模量、弹塑性模量）,切线模量,受压时，为0.41.0；

受拉时，为1.0,混凝土的变形性能,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,混凝土的弹性模量的试验方法（150150300标准试件）,510次,混凝土弹性模量见附表A-3,混凝土的变形性能,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,混凝土的泊松比和剪切模量,混凝土的泊松比，在压力较小时为0.150.18，接近破坏时可达0.5以上，一般可取0.2,混凝土的剪切模量为,混凝土的变形性能,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变,c0.5fc，线性徐变,c0.8fc，非线性徐变,原因之一，胶凝体的粘性流动,原因之二，混凝土内部微裂缝的不断发展,混凝土的变形性能,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,长期荷载作用下混凝土的变形性能-影响徐变的因素,应力：

c0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定,加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大,水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大,骨料越硬，徐变越小,混凝土的变形性能,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,混凝土的收缩-结硬过程中混凝土体积缩小的性质,水泥品种：

等级越高，收缩越大,水泥用量：

水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大,骨料：

骨料越硬，收缩越小,养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等,混凝土的变形性能,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,徐变对混凝土结构的影响,徐变：

s，c,钢筋受压混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂,混凝土的变形性能,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,收缩对混凝土结构的影响,收缩：

钢筋受压，混凝土受拉,混凝土的变形性能,一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能,钢筋混凝土结构的特点,一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能,钢筋混凝土结构（构件）,钢筋混凝土结构的特点,一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能,*混凝土和钢筋之间有良好的工作性能，两者可靠地结合在一起，可共同受力，共同变形,*两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大的温度应力破坏两者的粘结力，混凝土：

1.010-51.510-5，钢筋：

1.210-5,*混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化,一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能,钢筋与混凝土共同工作的基础,光圆钢筋,粘附力,摩擦力,机械咬合力（钢筋表面不平、微锈时可显著提高咬合力）,有滑移时粘附力即消失,钢筋受力较大时粘结力主要由此二部分组成,钢筋与混凝土的粘结机理,一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能,变形钢筋,粘附力,摩擦力,机械咬合力,主要作用,钢筋与混凝土的粘结机理,一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能,基本锚固长度（GB50010）：

（基本锚固长度要求混凝土保护层厚度不小于直径d）,保证粘结的构造措施,一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能,锚固钢筋的外形系数a,受拉钢筋的锚固长度（GB50010）：

保证粘结的构造措施,一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能,当带肋钢筋的公称直径大于25mm时取1.1；

环氧树脂涂层带肋钢筋取1.25；

施工过程中易受扰动的钢筋取1.1；

当带肋钢筋末端采用机械锚固措施时取0.6。

搭接长度（GB50010）：

保证粘结的构造措施,一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能,钢筋的连接形式分为两类：

绑扎搭接；

机械连接或焊接。

机械连接,焊接后的钢筋接头,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的受压钢筋不宜采用绑扎搭接接头。

绑扎搭接,搭接长度（GB50010）：

保证粘结的构造措施,一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能,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,受拉钢筋搭接处箍筋加密,二、受弯构件1.构造要求,截面形状和尺寸,二、受弯构件1.构造要求,截面形状和尺寸,按刚度要求，根据经验，梁和板的截面高度h不宜小于右表所列数值。

高宽比h/b：

矩形截面梁23.5，T形截面梁2.54。

常用的梁宽b有：

100,120,150,180,200,250,300,350,400,.,梁高h一般按50mm模数递增，250,300,350800,900,1000,.,二、受弯构件1.构造要求,截面形状和尺寸,按构造要求，现浇板的厚度不应小于下表的数值。

现浇板的厚度一般取为10mm的倍数，,二、受弯构件1.构造要求,梁的配筋,二、受弯构件1.构造要求,梁的配筋,通常配置纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立钢筋等，构成梁的钢筋骨架，有时还配置纵向构造钢筋及拉筋等。

二、受弯构件1.构造要求,梁的配筋,单筋梁和双筋梁,单筋梁是只在受拉区配置纵向受力钢筋的受弯构件；

双筋梁是同时在梁的受拉区和受压区配置纵向受力钢筋的受弯构件。

梁纵筋常用直径d=1225mm板受力钢筋常用直径d=612mm,纵向受力钢筋,二、受弯构件1.构造要求,梁的配筋,架立钢筋,架立钢筋的最小直径（mm）,弯起钢筋,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。

钢筋的弯起角度一般为45，梁高h800mm时可采用60。

二、受弯构件1.构造要求,梁的配筋,箍筋主要用来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。

箍筋,箍筋的形式：

可分为开口式和封闭式两种,当b400mm，且一层内的纵向受压钢筋多于3根，或当梁的宽度不大于400mm但一层内的纵向受压钢筋多于4根时，应设置复合箍筋。

梁中一层内的纵向受拉钢筋多于5根时，宜采用复合箍筋。

箍筋的肢数：

b150mm时，可采用单肢；

b400mm，且一层内的纵向受压钢筋不多于4根时，采用双肢箍筋。

二、受弯构件1.构造要求,梁的配筋,箍筋,最大箍筋间距smax,h800mm时，dv=6mm；

h800mm时，dv=8mm,有受压纵筋时，dv受压纵筋dmax/4,二、受弯构件1.构造要求,梁的配筋,箍筋的弯制过程,二、受弯构件1.构造要求,梁的配筋,纵向构造钢筋及拉筋,梁的腹板高度hw450mm时，应在梁的两个侧面沿高度配置纵向构造钢筋（亦称腰筋），并用拉筋固定。

二、受弯构件1.构造要求,梁的配筋,纵向构造钢筋及拉筋,梁侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%，且其间距不宜大于200mm。

二、受弯构件1.构造要求,板的配筋,受力钢筋,用来承受弯矩产生的拉力。

分布钢筋,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。

受力钢筋间距通常不宜小于70mm。

当h150mm时，不宜大于200mm；

当h150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。

分布钢筋的直径不宜小于6mm，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。

二、受弯构件1.构造要求,板的配筋,二、受弯构件1.构造要求,混凝土保护层厚度,主要作用，一是保护钢筋不致锈蚀，保证结构的耐久性；

二是保证钢筋与混凝土间的粘结；

三是在火灾等情况下，避免钢筋过早软化。

混凝土强度等级C25时，表中数值应增加5mm。

基础中钢筋的混凝土保护层厚度不小于40mm。

受力钢筋的混凝土保护层厚度不小于钢筋的公称直径。

二、受弯构件2.正截面承载力,破坏形态,适筋梁,第阶段（弹性工作阶段）加载开裂，开裂弯矩crIa阶段的应力状态是抗裂验算的依据。

二、受弯构件2.正截面承载力,破坏形态,适筋梁,第阶段（带裂缝工作阶段）开裂屈服，屈服弯矩My阶段的应力状态是裂缝宽度和变形验算的依据。

二、受弯构件2.正截面承载力,破坏形态,适筋梁,第阶段（破坏阶段）屈服压碎，极限弯矩Mua阶段的应力状态作为构件承载力计算的依据。

二、受弯构件2.正截面承载力,破坏形态,适筋梁,特征：

具有明显的三个阶段。

属于：

“延性破坏”。

二、受弯构件2.正截面承载力,破坏形态,超筋梁,特征：

受压区混凝土被压碎破坏时，钢筋尚未屈服。

“脆性破坏”,少筋梁,特征：

一裂就坏属于：

“脆性破坏”,二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,等效矩形应力图,等效原则：

按照受压区混凝土的合力大小不变、受压区混凝土的合力作用点不变的原则。

二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,适筋梁与超筋梁的界限界限相对受压区高度,相对受压区高度,超筋梁,二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,适筋梁与少筋梁的界限最小配筋率,纵向受拉钢筋配筋率,少筋梁,二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,极限承载力计算,基本公式,适用条件：

单筋矩形梁的最大极限承载力：

适筋梁的最大配筋率：

二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,承载力公式的应用,已有构件的承载力（已知b、h0、fy、As，求Mu）,若,则,若,则,二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,承载力公式的应用,截面的设计（已知b、h0、fy、M，求As）,承载力极限状态,二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,承载力公式的应用,截面的设计（已知b、h0、fy、M，求As）,若,若,取,加大截面尺寸重新进行设计,二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,【2-1】简支梁如图所示，计算跨度l0=3.8m，作用在梁上的均布活载标准值qk=30kN/m，均布永久荷载标准值gk=40kN/m，矩形截面bh=200500mm，混凝土强度等级为C30，纵向钢筋采用HRB400，环境类别为一类。

试求:

所需纵向钢筋截面面积As。

【解】内力分析,设计荷载：

q=gGgk+gQqk=1.240+1.430=90kN/m,跨中最大弯矩：

二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,由环境类别一类,混凝土保护层最小厚度为20mm,箍筋直径按f8考虑,可设as=40mm,h0=500-40=460mm。

（梁一排钢筋可取as=3545，两排钢筋可取as=6070；

楼板可取as=2025）,二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,验算最小配筋率,满足要求,二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,【2-2】已知一单跨间支板，计算跨度l0=3.0m，板厚h=100mm，作用在板上的均布活载标准值qk=2.5kN/m2，水磨石地面30mm厚（重度为22kN/m3），板底粉刷白灰砂浆12mm厚（重度为17kN/m3），混凝土强度等级为C25，纵向钢筋采用HPB300，环境类别为一类。

【解】内力分析,取板宽b=1m的板条作为计算单元,gk=250.1+220.03+170.012=3.36kN/m2,q=gGgk+gQqk=1.23.36+1.42.5=7.53kN/m2,二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,由环境类别一类,混凝土保护层最小厚度为20mm,可设as=25mm,h0=100-25=75mm。

二、受弯构件2.正截面承载力,正截面承载力计算,验算最小配筋率,满足要求,选用f8110，As457mm2/m，分布钢筋f6250。

二、受弯构件3.斜截面承载力,二、受弯构件3.斜截面承载力,影响斜截面受剪承载力的主要因素,剪跨比,反映了集中力作用截面处弯矩M和剪力V的比例关系,计算剪跨比,广义剪跨比,配箍率,二、受弯构件3.斜截面承载力,破坏形态,斜压破坏,l1或rsv较大,破坏特征：

首先在梁腹出现若干条较陡的平行斜裂缝，随着荷载的增加，斜裂缝将梁腹分割成若干斜向的混凝土短柱，最后由于混凝土短柱达到极限抗压强度而破坏。

钢筋情况：

箍筋应力未不到屈服强度,破坏性质：

属于脆性破坏,防止斜压破坏：

通过控制梁的最小截面尺寸,二、受弯构件3.斜截面承载力,破坏形态,剪压破坏,l=13且rsv适量,破坏特征：

一旦梁腹出现一条斜裂缝，就很快形成为“临界斜裂缝”，与其相交的箍筋随即屈服，梁将沿斜裂缝裂成两部分。

箍筋应力达到屈服强度,破坏性质：

属于脆性破坏（好与其它两类破坏）,防止剪压破坏：

通过斜截面承载力计算，配置适量腹筋,二、受弯构件3.斜截面承载力,破坏形态,斜拉破坏,l3且rsv较少,破坏特征：

箍筋应力达到屈服强度甚至拉断,破坏性质：

属于脆性破坏,防止剪压破坏：

通过控制最小配箍率,二、受弯构件3.斜截面承载力,斜截面承载力计算,仅配箍筋的受弯构件,矩形、T形、I形截面的一般受弯构件,集中荷载作用下的梁,计算剪跨比l=a/h0,当l3时,取l=3,二、受弯构件3.斜截面承载力,斜截面承载力计算,公式适用条件,当hw/b4时,当hw/b6时,当4hw/b6时,按线性插值,混凝土强度影响系数，不超过C50取1.0，C80取0.8，其间按线性插值。

最小截面尺寸（上限）-避免斜压破坏,最小配箍率（下限）-避免斜拉破坏,二、受弯构件3.斜截面承载力,斜截面承载力计算,公式的应用,已有构件的承载力,二、受弯构件3.斜截面承载力,斜截面承载力计算,公式的应用,设计,按最小箍筋直径和最大箍筋间距,若不满足调整截面尺寸,求,二、受弯构件3.斜截面承载力,斜截面承载力计算,【2-3】受均布荷载作用的矩形简支梁，截面尺寸、支承情况如图所示,一类环境。

均布荷载设计值q90kN/m，纵筋为热轧HRB400级钢筋，混凝土强度等级为C30级，箍筋为热轧HPB300级钢筋。

求：

此梁需配置的箍筋。

【解】1.求支座边缘截面的剪力设计值,2.验算截面尺寸,截面尺寸符合要求,二、受弯构件3.斜截面承载力,斜截面承载力计算,3.验算是否需要计算配置箍筋,4.求配箍量,选双肢箍f8,取f8180,配箍率,满足要求,二、受弯构件3.斜截面承载力,保证斜截面受弯承载力的构造措施,纵向钢筋的弯起,1点：

三根钢筋强度充分利用点2点：

号钢筋“不需要点”，或叫“理论切断点”设计时应尽量使弯矩抵抗图靠近弯矩设计图,二、受弯构件3.斜截面承载力,保证斜截面受弯承载力的构造措施,纵向钢筋的弯起,二、受弯构件3.斜截面承载力,保证斜截面受弯承载力的构造措施,纵向钢筋的截断,跨中受拉钢筋一般不宜截断，支座负筋可以在弯矩较小的区段将一部分纵筋截断。

材料抵抗弯矩图,二、受弯构件3.斜截面承载力,保证斜截面受弯承载力的构造措施,纵向钢筋的锚固,简支板或连续板下部纵筋伸入支座的长度,纵向钢筋的直径,二、受弯构件3.斜截面承载力,保证斜截面受弯承载力的构造措施,纵向钢筋的锚固,简支梁或连续梁简支端下部纵筋伸入支座的长度,纵向钢筋的直径,如梁内支座处的锚固不能满足上述要求，应采取加焊锚固钢板等有效措施,二、受弯构件3.斜截面承载力,保证斜截面受弯承载力的构造措施,纵向钢筋的锚固,如梁内支座处的锚固不能满足上述要求，应采取加焊锚固钢板等有效措施,二、受弯构件3.斜截面承载力,保证斜截面受弯承载力的构造措施,悬臂梁纵筋的弯起与截断,三、受压构件,偏心受力,三、受压构件1.构造要求,截面形状和尺寸,截面以方形或矩形为主，也有圆形、工字形、十字形等。

长细比一般应符合:

l0/h25以及l0/b30。

矩形截面的边长不宜小于250mm。

柱的配筋,纵向受力钢筋：

协助混凝土承受压力，承受可能的弯矩。

箍筋：

保证纵向钢筋的位置正确，防止纵向钢筋压屈。

三、受压构件1.构造要求,柱的配筋,纵向钢筋,d=1232mm；

方形和矩形截面柱中纵向受力钢筋不少于根；

对称配置；

净距50mm，中距300mm。

箍筋应做成封闭式末端做成135弯钩，平直段长度10d。

三、受压构件1.构造要求,柱的配筋,箍筋：

偏压柱h600mm时，应设置d=1016mm的纵向构造钢筋。

三、受压构件2.轴心受压承载力,短柱承载力（l0/b8）,考虑初始偏心影响的调整系数,长柱承载力（l0/b8）,稳定系数,圆形截面取,三、受压构件2.轴心受压承载力,二次弯矩,考虑弯矩引起的横向挠度的影响,l0/h越大f的影