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1、,单元三 混凝土结构基本构件,知识目标 1.掌握混凝土结构的基本材料及力学性能； 2.掌握各种钢筋混凝土结构的基本构件的受力特点，以及可能发生的破坏及相应的保证措施； 3.了解预应力混凝土的基本施工方法及构造要求； 4.熟悉钢筋混凝土构件的结构施工图； 5掌握板、梁、受压构件、受扭构件的基本构造要求。 能力目标 1.能够对单筋矩形截面梁进行截面设计和截面复核； 2.能够进行简单的斜截面抗剪承载力计算，并能够正确的确定腹筋的用量； 3.能够快速、正确的识读钢筋混凝土构件的结构施工图。 工作任务 1. 设计与复核受弯构件、受压构件的截面； 2.了解受扭构件、预应力构件的基本知识； 3识读钢筋混凝土
2、构件的结构施工图。,任务1 混凝土结构用材料,任务2 钢筋混凝土受弯 构件,任务5 预应力钢筋混凝土 构件,任务4 钢筋混凝土受扭 构件,任务6 钢筋混凝土结构构 件施工图基本知识,任务3 钢筋混凝土受压受 力构件,任务一 混凝土结构用材料,一、 钢筋的力学性能,1.钢筋的选用 混凝土结构的钢筋应按下列规定选用： （1）纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335、HPB300、RRB400钢筋； （2）箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HR
3、BF335钢筋； （3）预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋 。 注：RRB400钢筋不宜用作重要部位的受力钢筋，不应用于直接承受疲劳荷载的构件。,任务一 混凝土结构用材料,一、 钢筋的力学性能,1.钢筋的选用 混凝土结构的钢筋应按下列规定选用： （1）纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335、HPB300、RRB400钢筋； （2）箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋； （3）预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线
4、和预应力螺纹钢筋 。 注：RRB400钢筋不宜用作重要部位的受力钢筋，不应用于直接承受疲劳荷载的构件。,任务一 混凝土结构用材料,一、 钢筋的力学性能,2.钢筋的力学性能 用于混凝土结构中的钢筋可分为两类： 一类是有明显屈服点的钢筋； 另一类是没有明显屈服点的钢筋。,(1）有明显屈服点的钢筋,有明显屈服点钢筋的力学性能基本指标： 屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性能。,(2） 无明显屈服点的钢筋 无有明显屈服点钢筋的力学性能基本指标有： 抗拉强度、伸长率和冷弯性能。,3、钢筋的强度,二、混凝土的力学性能,1.混凝土的选用,（1）素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；钢筋混凝土结构的混凝土
5、强度等级不应低于C20；采用强度等级400MPa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于C25。 （2）预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。 （3）承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度不应低于C30。,2.混凝土的强度,（1）立方体抗压强度,定义：立方体抗压强度标准值是指按照标准方法制作、标准养护的边长为150mm的立方体试件在28天龄期用标准试验方法测得的，具有95%保证率的抗压强度(fcu,k)。,等级（14个）：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80,（2）轴心抗压强度fc,定义：按照
6、标准方法制作、标准养护的边长为150mm 150mm 300mm 的棱柱体试件在28天龄期，用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度为混凝土轴心抗压强度标准值。,（3）轴心抗拉强度ft,混凝土抗拉强度通常用测定混凝土立方体试件的劈抗拉强度值得到，也可以采用直接轴心受拉的试验方法得到。,（4) 复合应力状态下的混凝土强度,混凝土双向受压时，两个方向的抗压强度都有所提高，最大可达单向受压时的1.2倍左右；一向受压、一向受拉时，混凝土强度均低于单向受力的强度；双向受拉强度接近于单向受拉强度；混凝土三向受压时，各个方向上的抗压强度都有很大的提高。在三向压力作用下，由于周围压力约束了混凝土的横向变
7、形，抑制混凝土内部开裂的倾向以及体积的膨胀，因此，混凝土在三向压力作用下强度和延性会大大提高。在钢筋混凝土柱中配置螺旋钢箍或密集钢箍就是基于这个原因。,3. 混凝土的变形,混凝土的变形分两类： 一类是荷载作用下的受力变形，包括一次短期加载的变形、荷载长期作用下的变形和多次重复荷载作用下的变形； 另一类是体积变形，包括收缩、膨胀和温度变形。,（1） 混凝土在一次短期加载下的变形,混凝土应力应变关系,混凝土棱柱体受压的应力-应变曲线,（2) 混凝土的弹性模量、变形模量,原点弹性模量，也称原始或初始弹性模量，简称弹性模量,变形模量，也称割线模量,泊松比 剪切变形模量，我国规范规定混凝土的剪变模量为,
8、（3) 荷载长期作用下混凝土的变形性能(徐变) 混凝土在长期荷载作用下，应力不变，应变随时间继续增长的现象称为徐变。 （4) 混凝土在重复荷载下的变形 混凝土的疲劳是在荷载重复作用下产生的。混凝土在荷载重复作用下引起的破坏称为疲劳破坏。疲劳破坏的特征是裂缝小而变形大。 （5）混凝土的收缩、膨胀和温度变形 混凝土在空气中结硬时体积缩小的现象称为收缩。混凝土在水中结硬时体积会膨胀。收缩和膨胀是混凝土在不受力的情况下体积变化产生的变形。混凝土的热胀冷缩变形称为混凝土的温度变形。混凝土的收缩和膨胀相比，前者数值大，对结构有明显的不利影响，必须予以注意；后者数值很小，且对结构有利，一般可不考虑。温度变形
9、对大体积混凝土结构极为不利，应采用低热水泥、表层保温等措施，必要时还须采用内部降温措施；对钢筋混凝土无盖房屋，屋顶与其下部结构的温度变形相差较大，为防止温度裂缝，房屋每隔一定长度宜设置伸缩缝。,4.钢筋与混凝土共同工作,钢筋和混凝土之所以能共同工作，最主要的原因是二者间存在粘结力。,（1）钢筋的弯钩 为了增加钢筋在混凝土内的抗滑移能力和钢筋端部的锚固作用，绑扎钢筋骨架中的受拉光面钢筋末端应做弯钩。,（2）钢筋的锚固 钢筋混凝土构件中，某根钢筋若要发挥其在某个截面的强度，则必须从该截面向前延伸一个长度，以借助该长度上钢筋与混凝土的粘结力把钢筋锚固在混凝土中，这一长度称为锚固长度。钢筋的锚固长度取
10、决于钢筋强度及混凝土强度，并与钢筋外形有关。,（3）钢筋的连接,钢筋的连接形式分为两类：绑扎搭接；机械连接或焊接。,受弯构件是指轴力(N)可以忽略不计的构件，工程结构中的梁和板就是典型的受弯构件。 受弯构件在荷载作用下可能发生两种破坏。当受弯构件沿弯矩最大的截面发生破坏时，破坏截面与构件的纵轴线垂直，称为沿正截面破坏。当受弯构件沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面发生破坏时，破坏截面与构件的纵轴线斜交，称为沿斜截面破坏。,任务二 钢筋混凝土受弯构件,一、构造要求,1截面形式及尺寸,一、构造要求,1截面形式及尺寸,2梁板的配筋,（1）梁的配筋 梁中通常配置纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立钢筋等，
11、构成钢筋骨架，如图3-11所示，有时还配置纵向构造钢筋及相应的拉筋等。,1)纵向受力钢筋 根据纵向受力钢筋配置的不同，受弯构件分为单筋截面和双筋截面两种。前者指只在受拉区配置纵向受力钢筋的受弯构件；后者指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。,在梁的配筋密集区域，如受力钢筋单根布置导致混凝土浇筑密实困难时，为方便施工，可采用2根或3根钢筋并在一起配置，称为并筋(钢筋束)，如图3-12所示。当采用并筋(钢筋束)的形式配筋时，并筋的数量不应超过3根。并筋可视为一根等效钢筋，其等效直径 。可按截面面积相等的原则换算确定，等直径二并筋公称直径为 ，三并筋为 ，d为单根钢筋的直径。,2）架
12、立钢筋 架立钢筋设置在受压区外缘两侧，并平行于纵向受力钢筋。 作用： 一是固定箍筋位置以形成梁的钢筋骨架；二是承受因温度变化和混凝土收缩而产生的拉应力，防止发生裂缝。 受压区配置的纵向受压钢筋可兼作架立钢筋。,3）弯起钢筋,弯起钢筋在跨中是纵向受力钢筋的一部分，在靠近支座弯矩较小处弯起钢筋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。,当按计算需设弯起钢筋时，前一排（对支座而言）弯起钢筋的弯起点至后一排的弯终点的距离不应大于表3-9中V0.7ft bh0栏的规定。实际工程中第一排弯起钢筋的弯终点距支座边缘的距离通常取为50
13、mm，弯起钢筋的弯终点外应留有锚固长度其长度在受拉区不应小于20d，如图3-13所示，在受压区不应小于10d，d不弯起钢筋的直径；对光面钢筋在末端尚应设置弯钩；位于梁底层两侧的钢筋不应弯起。,梁中箍筋和弯起钢筋的最大间距Smax（mm）,4）箍筋 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。 箍筋应根据计算确定。按计算不需要箍筋的梁，当梁的截面高度h300mm，应沿梁全长按构造配置箍筋；当h=150300mm时，可仅在梁的端部各1/4跨度范围内设置箍筋，但当梁的中部1/2跨度范围内有集中荷载作用时，仍应沿梁的全长设置箍筋；若h150mm
14、，可不设箍筋。 梁内箍筋宜采用HPB235、HRB335、HRB400级钢筋。箍筋直径，当梁截面高度h800mm时，不宜小于6mm；当h800mm时，不宜小于8mm。当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径还不应小于纵向受压钢筋最大直径的1/4。为了便于加工，箍筋直径一般不宜大于12mm。箍筋的常用直径为6、8、10mm。 箍筋的最大间距应符合规范的规定。当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋的间距不应大于15d（d为纵向受压钢筋的最小直径），同时不应大于400mm；当一层内的纵向受压钢筋多于5根且直径大于18mm时，箍筋间距不应大于10d。 箍筋的形式可分为开口式和封闭式两种（图3-1
15、4）。除无振动荷载且计算不需要配置纵向受压钢筋的现浇形梁的跨中部分可用开口箍筋外，均应采用封闭式箍筋。箍筋的肢数，当梁的宽度b150mm时，可采用单肢；当b400mm，且一层内的纵向受压钢筋不多于4根时，可采用双肢箍筋；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。,梁支座处的箍筋一般从梁边（或墙边）50mm处开始设置。支承在砌体结构上的独立梁，在纵向受力钢筋的锚固长度las范围内应配置两道箍筋，其直径不宜小于纵向受力钢筋最大直径的0.25倍，间距不宜大于纵向受力
16、钢筋最小直径的10倍。当梁与钢筋混凝土梁或柱整体连接时，支座内可不设置箍筋。 箍筋是受拉钢筋，必须有良好的锚固。一般其端部应采用135弯钩，弯钩端头直段长度不小于50mm，且不小于5d。,箍筋的布置,5）纵向构造钢筋及拉筋 当梁的截面高度较大时，为了防止在梁的侧面产生垂直于梁轴线的收缩裂缝，同时也为了增强钢筋骨架的刚度，增强梁的抗扭作用，当梁的腹板高度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（图3-21）。每侧纵向构造钢筋（不包括梁的受力钢筋和架立钢筋）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。此处hw的取值为：矩形截面取截面有效高度，T形截面取有效高度减去翼缘高度，I形截面取腹板净高。纵向构造钢筋一般不必做弯钩。拉筋直径一般与箍筋相同，间距常取为箍筋间距的两倍。,（2）板的配筋 板通常只配置纵向受力钢筋和分布钢筋,1）受力钢筋 梁式板的受力钢筋沿板的短跨方向布置在截面受拉一侧，用来承
