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1、1,第二编 混凝土结构构件,2,前言,3,混凝土结构：主要以混凝土材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等，作为主要承重材料的结构，均可称为混凝土结构。,素混凝土结构 钢筋混凝土结构 劲性钢筋混凝土结构（型钢外面包混凝土的构件） 预应力混凝土结构 钢- 混凝土混合结构,4,素混凝土结构,素混凝土结构是指由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构； 承载能力低、性质脆、易开裂、破坏前无预兆； 如基础及基础垫层或室内外地坪等。,6,劲性钢筋混凝土结构,混凝土结构不但可以采用圆钢筋配筋，而且可以采用角钢、槽钢、工字钢等型钢或用钢板焊接成型钢形式的钢材配筋。由于型钢或用钢板焊接成的型钢刚度比圆钢
2、筋大，因此将这种钢筋称为劲性钢筋。用这种钢筋做成的混凝土结构称为劲性钢筋混凝土结构。也称为型钢混凝土结构或钢骨混凝土结构。,7,劲性钢筋混凝土结构,劲性钢筋混凝土柱,8,劲性钢筋混凝土结构具有承载能力大、抗震性能好和施工方便等优点； 同普通钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构相比，用钢量大； 在高层及大跨度建筑上应用。,9,钢-混凝土混合结构,10,钢管混凝土结构,11,预应力混凝土结构,预应力混凝土就是在混凝土构件承受使用荷载前的制作阶段,预先对使用阶段的受拉区施加压应力,造成一种人为的应力状态.,12,钢筋混凝土结构：由钢筋和混凝土两种材料组成共同受力的结构。,简支梁,13,简支平板,14,箍
3、筋的肢数是看梁同一截面内在高度方向箍筋的根数。 小截面梁因宽度较小，相应产生的梁内剪力较小，采用单肢箍即 可，类似于一个S钩。 像一般的单个封闭箍筋，在高度方向就有两根钢筋，属于双肢箍。 截面宽较大的同一截面采用两个封闭箍并相互错开高度方向就有四 根钢筋，属于四肢箍。,15,单层工业厂房边柱,杯形基础,16,两层单跨框架,17,在素混凝土结构中配置钢筋，结构性能发生怎样变化？,混凝土强度：22.5N/mm2; 钢筋屈服强度：318.2N/mm2,直径为20,18,结构的承载能力有很大提高； 结构的受力特性得到显著改善。 脆性破坏 延性破坏,混凝土抗压能力强,在结构中承担压力,钢筋,在结构中承担
4、拉力,所以钢筋混凝土结构能比较充 分地利用两种材料的力学性能,19,钢筋混凝土结构的优点： 材料利用合理：钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。 可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种形状和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。 耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。,20,钢筋混凝土结构的优点： 现浇混凝土结构的整体性好，且通过合适
5、的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。 (5) 易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。,21,钢筋混凝土结构的缺点： 自重大：不适用于大跨、高层结构。,轻质、高强和预应力。, 抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。,预应力混凝土。, 承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。,高强、钢骨、钢管混凝土。,22,钢
6、筋混凝土结构的缺点：, 施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。, 混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。,混凝土结构加固技术不断得到发展，如最近研究开发的采用碳纤维布加固混凝土结构技术，快速简便。,23,不同时期世界最高100栋建筑的结构材料,世界高层建筑与城市住宅委员会1998年发布,24,在土木工程中的应用,水利水电、水运工程：平板坝、水电站厂房、水闸、渡槽等； 工业与民用建筑及交通运输：厂房、高楼、桥梁等； 地下工程、海洋工程及特殊工程：海上采油平台、核电站安全壳和压力容器等。,25,26,27,28,29,30,31,32,第五章受
7、弯构件正截面承载力计算,33,钢筋混凝土结构基本构件,轴心受力构件 仅承受轴心力N，当为拉力时称轴心受 拉，当为压力时称轴心受压； 2.受弯构件 承受弯矩M和剪力V 3.偏心受力构件 承受轴向力N、弯矩M和剪力V； 4.受扭构件 承受扭矩T或扭矩和弯矩、剪力的共同作用； 5.预应力混凝土结构,重点讲授各类构件的受力性能、破坏特征、承载力计算。,34,轴心受力构件,35,36,37,受弯构件(Bending Member)：以弯曲变形为主的构件,M: 纯弯曲 (Pure bending) M，V: 剪力弯曲或横力弯曲(Transverse-loaded bending),受弯破坏: M 最大且与
8、梁轴线垂直的截面。 受剪破坏：M，V都很大的截面。,作用形式,破坏形式,正截面破坏,斜截面破坏,38,梁板结构,挡土墙板,梁式桥,39,受弯构件的截面形式和构造 受弯构件正截面受力全过程及破坏形态 受弯构件正截面承载力计算的基本假定 单筋矩形截面正截面承载力计算 双筋矩形截面正截面承载力计算 T形截面受弯构件,目录,第五章受弯构件,40,1. 受弯构件的截面形式和构造,1.1 截面形式 1.2 截面尺寸 1.3 钢筋的构造,41,1.1 截面形式,矩形板,空心板,矩形梁,T形梁,42, 结构中常用的梁、板是典型的受弯构件 梁的截面形式常见的有矩形、T形、工形、箱形、形、形 现浇单向板为矩形截面
9、，高度h取板厚，宽度b取单位宽度（b=1000mm） 预制板常见的有空心板、槽型板等,第四章 受弯构件,43,1.2 截面尺寸,受弯构件的截面尺寸应满足承载力的要求。由经验确定,空心板的顶板和底板厚度80mm),现浇板：取单位宽度的矩形截面 预制板一般控制在b=(1-1.5)m,规定了各种最小板厚,板(Slab),屋面板、民用建筑楼板、 工业建筑楼板,双向板、无梁楼板,44,梁(Beam),1.2 截面尺寸,根据使用条件和施工条件采用现浇，为便于施工和模板的定型,矩形截面梁 预制T形， T形翼缘厚度100mm，梁肋翼缘厚度h/10。,45,混凝土保护层(Concrete cover),1.3
10、钢筋的构造,为了保证钢筋和混凝土之间的粘结，避免钢筋的过早锈蚀，梁、板中的受力钢筋应有足够的保护层厚度，即钢筋边缘到构件截面的距离。规范2给出了各种环境条件下的最小混凝土保护层厚度c。具体的要求在下列的梁和板的配筋中体现。,46,板的配筋：由于受力性能不同，现浇和预制的配筋不同。,1.3 钢筋的构造,现浇板,单向板 l2/l12,双向板 l2/l12,47,单向板肋梁楼盖,双向板肋梁楼盖,井式楼盖,无梁楼盖,48,单向板(Single Slab),受力钢筋沿短边布置在受拉区,数量由计算定 受力筋可沿板高中心纵轴线的(1/4-1/6)计算跨径处(30-45)弯起，但通过支撑而不弯起的主筋，每米板
11、宽不应小于3根，并不少于主筋截面积的1/4； 简支板的跨中和连续板的支点处，板内主筋间距不大于200mm；,49,单向板(Single Slab),主筋,50,对于四边支撑的双向板，两个方向均应设置分布筋，通过计算确定数量。,双向板(Two-way Slab),51,梁的配筋,52,53,数量由计算定，可选用范围12-32mm，通常2mm。 最小混凝土保护层c应满足附表10，且不小于钢筋的公称直径。当c50mm时，应在保护层内设置d6mm, 间距100mm的钢筋网。,纵筋受力钢筋：承受弯矩引起的拉力，置于梁的受拉区。有时在受压区也配置一定数量的纵向受力钢筋，协助混凝土承担压应力。,54,弯起钢
12、筋：由纵向受力钢筋弯起而成。水平段承受由弯矩引起的拉力，倾斜段与混凝土和箍筋共同承受该梁段斜截面的剪力。,设置及数量由计算定,弯起钢筋是利用梁的部分下部纵向受力钢筋在支座附近弯起成型的。 弯起钢筋的弯起角度一般为45，当梁高大于800mm时，弯起角度可采用60。,55,箍筋 ：沿纵向布置并有一定间距箍住纵筋的横向钢筋.,尺寸：截面高度大于800mm的梁，直径8mm和1/4的主钢筋直径；截面高度大于600mm的梁，直径6mm。,作用,箍筋的端部锚固应采用135弯钩而不宜采用90弯钩，弯钩端头直线部分的长度不应小于50mm或5d.,形式,闭口：有效地约束受压区混凝土的横向变形并可用于抗扭.,开口：
13、现浇的T形截面梁，在翼缘顶面通常另有横向钢筋.,56,57,58,架立筋和水平纵筋：均为梁内构造配筋,架立钢筋 : 其直径依梁截面尺寸而定,通常10-14mm. 侧面构造钢筋:用以增强钢筋骨架的刚性，提高梁的抗扭能力，并承受因温度变化和混凝土收缩所产生的拉应力，抑制梁侧裂缝开展。,59,60,61,矩形截面梁高宽比h/b=2.03.5 T形截面梁高宽比h/b=2.54.0。 为统一模板尺寸、便于施工，通常采用梁宽度b=120、150、180、200、220、250、300、350、(mm)，梁高度h=250、300、750、800、900、(mm)。 梁的高度h通常可由跨度 决定，简支梁的高跨
14、比 一般为 ；,梁的构造要求：,62,为保证耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的粘结性能，钢筋的混凝土保护层厚度c一般不小于25mm； 为保证混凝土浇注的密实性，梁底部钢筋的净距不小于25mm及最大钢筋直径d，梁上部钢筋的净距不小于30mm及1.5 d；,梁的构造要求：,63,梁底部纵向受力钢筋一般不少于2根，直径常用1032mm。钢筋数量较多时，可多排配置，也可以采用并筋配置方式； 当采用两种不同直径的钢筋时，其直径至少相差2mm，以便施工识别，但也不宜大于6mm。,梁的构造要求：,64,梁上部无受压钢筋时，需配置2根架立筋，以便与箍筋和梁底部纵筋形成钢筋骨架，架立筋直径与梁的跨度有关。一般不小
15、于10mm； 梁高度h700mm时，要求在梁两侧沿高度每隔300400设置一根纵向构造钢筋，以减小梁腹部的裂缝宽度，直径10mm；,梁的构造要求：,65,梁内箍筋由抗剪计算和构造要求计算。箍筋的直径与梁高有关：梁高大于800mm，箍筋直径不宜小于8mm；梁高小于等于800mm，箍筋直径不宜小于6mm；梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径尚不应小于d/4。,梁的构造要求：,66,一、板的构造规定 （二）板的配筋 板内通常配置受力钢筋和分布钢筋 受力钢筋 受力钢筋沿板跨方向布置，用量由计算决定 受力钢筋一般为直径 610的HPB235级钢筋 ，种类宜少 受力钢筋的间距一般为70200mm，亦
16、即每米内应布置 514根（当板厚h150mm时，间距不大于1.5h且不大于250mm）,67,（二）板的配筋 板内通常配置受力钢筋和分布钢筋 受力钢筋 板中伸入支座的下部钢筋，其间距不应大于400mm，截面面积不应小于跨中受力钢筋截面面积的1/3，下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度不应小于5d。,68,一、板的构造规定 （二）板的配筋 板内通常配置受力钢筋和分布钢筋 分布钢筋 分布钢筋布置在受力钢筋内侧，与受力钢筋互相垂直，交叉处用细铁丝绑扎或焊接； 分布钢筋的作用： 在施工时固定受力钢筋的位置； 承担混凝土收缩及温度变化在垂直于板的中跨方向所产生的拉应力。,69,一、板的构造规定 （二）板的配筋 板内通常配置受力钢筋和分布钢筋 分布钢筋 单位长度上分布钢筋的截面面积不应少于单位宽度上跨中受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%； 分布钢筋的直径一般不小于 6 ，间距不宜
