钢筋砼结构.PPT总复习1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,钢筋混凝土及砌体结构,总 复 习,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,1.010-5-1,1.510-5-1,，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，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,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。,2,、混凝土的抗压强度,立方体抗压强度,f,cu,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,20,3,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,N,mm2,计,),。,规范,规定以混凝土立方体抗压强度标准值,f,cu,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,f,t,混凝土的抗拉强度,f,t,比抗压强度低得多。一般只有抗压强度的,5,10,。,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,、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：,适筋梁： （,min,max,）；,少筋梁：,（, 0,，结构可靠；,Z=0,，结构处于极限状态；,Z,h,f,第二类形截面。,据,As,判断,:,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：,T,cr,0. 7f,t,W,t,W,t,= b,2,(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,小偏心受压情况,2.附加偏心距,由于荷载不可避免地偏心、混凝土的非均匀性及,施工偏差等原因、都可能产生附加偏心距。附加偏心距 其值取： 和偏心方向截面尺寸 的1/30 ( ）两者中的较大值。,截面的初始偏心距 等于 加上附加偏心距 ，即,5,、偏心矩增大系数,设考虑侧向挠度后的偏心距 与初始偏心距的比值，称为偏心距增大系数 。,规范,规定,小偏心受压构件截面曲率修正系数，当 大于,1.0,时，取 等于,1.0,；,偏心受压构件长细比对截面曲率的修正系数，当 时，取 等于,1.0,。,5,矩形截面偏心受压承载力计算,1,、截面计算简图,偏心受压构件采用与受弯构件相同的基本假定，矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算图式如图,(8-11),图,8-11,矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算简图,（,a,） 大偏心受压 （,b,）界限偏心受压 （,c,）小偏心受压,2.,大偏心受压 计算基本式,上式需符合下列条件,且,3.,小偏心受压 计算基本式,按上式的钢筋应力符合下列条件 ：,当 时，取 。,4,、大小偏心的界限轴向力,当 时，为大小偏心的界限，此时截面轴向力为：,当 时为大偏心； 当 时为小偏心,5,、大小偏心的判别方式,（,1,）按混凝土受压区高度判断,当 或 时，大偏心。,当 或 时，小偏心。,。,（,2,）按轴向力大小判断,当 时，大偏心。,当 时，小偏心。,（,3,）按偏心距大小判断,当 时，可按大偏心计算。,当 时，小偏心。,6,、对称配筋的矩形截面,在工程设计中，当构件承受变号弯矩作用，或为了构造简单便于施工时，常采用对称配筋截面，即 ， ，且 。对称配筋情况下，当 时，不能仅根据这个条件就按大偏心受压构件计算，还需要根据 与,(,或 与,),比较来判断属于哪一种偏心受压情况。对称配筋时 ，故,7.,应用,(1),大偏心受压构件的配筋计算,情况,1,：受压钢筋以及受拉钢筋均未知,情况,2,：压钢筋 已知，求：,(2),小偏心受压构件的配筋计算,1.,全截面受压的计算,2.,反向压屈,(3),、截面承载力复核,图,9-1,偏心受拉构件示例,第,9,章 受拉构件承载力计算,1,轴心受拉构件,轴心受拉构件的正截面受拉承载力按下列公式计算：,2,偏心受拉构件,1.,小偏心受拉构件,轴向拉力位于 和 之间的受拉构件，混凝土完全不参加工作，两侧钢筋 和 均受拉屈服。,2.,大偏心受拉构件,轴向拉力位于 和 之外时，因受压区混凝土达到极限压应变及纵向受压钢筋达到屈服，而使构件进人承载能力极限状态,.,3,、偏心受拉构件正截面承载力计算公式,(1),小偏心受拉 平衡方程,(2),大偏心受拉 平衡方程,为保证构件不发生超筋和少筋破坏，并在破坏时纵向受压钢筋达到屈服强度，上述公式的适用条件是 ：,第,10,章钢筋混凝土结构的适用性和耐久性,1,受弯构件的挠度控制,1.,受弯构件挠度控制目的,对钢筋混凝土受弯构件进行挠度控制的目的是基于功能要求、非结构件的损坏、外观要求三方面考虑的。,我国,规范,根据工程经验，规定受弯构件的最大挠度计算值不应超过表,10-1,的挠度限值。,2.,受弯构件的刚度计算,1,、短期刚度计算,主要影响因素：,a,、有效纵向钢筋配筋率 ；,b,、粘结性能：对光圆钢筋应乘以粘结特性系数,0.7,3,、长期刚度计算,2,裂缝控制,1,、裂缝产生的原因,塑性混凝土的收缩以及下沉，水化热，荷载的作用，温度收缩，基础不均匀沉降，钢筋锈蚀，碱骨料反应以及冻融循环等。,2,、裂缝控制要求,规范,将钢筋混凝土和预应力混凝土结构构件的裂缝控制等级统一划分为三级。,一级：严格要求不出现裂缝的构件 （ 在荷载的短期效应下，混凝土不产生拉应力）,二级：一般要求不出现裂缝的构件（ 在荷载长期效应下不产生拉应力， 在荷载短期效应组合下允许产生拉应力，但不超过抗拉强度）,三级：允许出现裂缝的构件，但要限制裂缝的宽度。,，,3,裂缝计算,1,、平均裂缝间距,受弯构件,轴心受拉构件,式中 为钢筋等效直径,3,、,裂缝宽度计算,平均裂缝宽度,最大裂缝宽度,式中：,构件受力特征，受弯构件取,2.1,，轴心受拉构件取,2.7,。,4,混凝土结构的耐久性,1,、耐久性的概念与主要影响因素, 混凝土结构的耐久性,指结构在规定的工作环境中，在预期的使用年限内，在正常维护条件下不需大修就能完成预定功能的能力。,影响耐久性能的主要因素,a,、混凝土对钢筋的保护,b,、钢筋的锈蚀。,2,、耐久性设计,、对混凝土结构使用环境分三类，每类分别对待,、混凝土结构设计的使用年限的合理确定,、加强维护和鉴定工作,、保证耐久性的技术措施及构造要求,第,11,13,章 预应力混凝土结构构件,1,预应力混凝土的基本知识,1,、预应力混凝土的概念,在混凝土构件承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力，就成为预应力混凝土结构,2,、预应力混凝土的材料,钢筋,预应力混凝土结构中的钢筋包括预应力钢筋和非预应力钢筋。非预应力钢筋的选用与钢筋混凝土结构中的钢筋相同。预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、消除应力钢丝及热处理钢筋。,混凝土,预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于,C30,；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于,C40,。,2,预应力混凝土的分类,1.,按预应力施加顺序分：,先张法 制作预应力混凝土构件时，先张拉预应力钢筋后浇灌混凝土的一种方法。,后张法 先浇灌混凝土，待混凝土达到规定强度后再张拉预应力钢筋的一种项加应力方法。,2.,按构件使用时截面应力分布情况分类：,全预应力混凝土：,有限预应力混凝土：,部分预应力混凝土：,3.,按预应力钢筋和混凝土之间的粘结情况分类：,有粘结预应力混凝土：,无粘结预应力混凝土：,第,14,15,章 钢筋混凝土楼盖结构,1,楼盖的结构布置,1,、,楼盖分三大类：,现浇楼盖：有肋形楼盖、无梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖 四种楼盖类型。整体性好。,装配式楼盖：由预制板和预制梁组成。整体性差。,装配整体式楼盖：整体性居中。,2,、,柱网布置原则：,柱网布置影响梁的跨度，必须满足使用要求，同时兼顾经济的原则。,3,、,肋形楼盖的梁格布置原则：,梁格布置必须考虑以下四个原则,承重需要；刚度需要；,支点避开洞口；经济跨度。,2,肋形楼盖的受力体系,1,、肋形楼盖：由板、次梁、主梁组成的楼盖，楼盖主要承受竖向荷载。,2,、肋形楼盖的传力途径：,板,次梁,主梁,柱或墙,基础,地基,3,板的计算和配筋,板的设计原则：当板两个方向的尺寸比,3,，按单向板设计；当板两个方向的尺寸比,2,，按双向板设计；当板两个方向的尺寸比界于两者之间，宜按双向板设计。,1,、单向板的计算和配筋,单向板可按弹性理论计算，也可按塑性内力重分布计算。,2,、双向板的计算和配筋,双向板一般按弹性理论计算,课程内容介绍到此！,谢谢,!,