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1、建筑结构用钢的物理学性能建筑结构用钢的物理学性能 1)钢结构的强度之标 1 比例极限 2 屈服点 3 抗拉强度 2)塑性指标 1 伸长率 2 冷弯性能 3)冲击韧性 我国的钢结构设计规范强调指出承重结构采用的钢材应具有抗拉强度抗拉强度 伸长率伸长率 屈服强屈服强 度度以及硫磷含量硫磷含量的合格保证 焊接承重结构以及重要的非焊接结构采用的钢结构还应具有冷冷 弯试验弯试验合格保证 冷加工硬化冷加工硬化 钢材在常温下进行加工叫做冷加工，冷加工会使钢材产生很大的塑性变形 在 重新加荷是屈服点将提高，同时塑性和韧性降低 时效硬化时效硬化经过冷加工的钢材，仅随时间的增长，强度还会进一步有所提高，同时转而变
2、脆， 塑性韧性又有所降低，称为时效硬化 混凝土的强度指标混凝土的强度指标 混凝土立方体抗压强度 轴心抗压强度（棱柱体抗压强度） 轴心抗拉强 度 混凝土标准立方体的抗压强度混凝土标准立方体的抗压强度，我国普通混凝土力学性能试验方法标准 （GB/T50081- 2002）规定：边长为 150mm 的标准立方体试件在标准条件（温度 203，相对湿度相对湿度90%） 下养护养护 28 天天后，以标准试验方法标准试验方法(中心加载，加载速度为 0.31.0N/mm2/s)，试件上、下表 面不涂润滑剂，连续加载直至试件破坏，测得混凝土抗压强度为混凝土标准立方体的抗压 强度 混凝土强度等级应按立方体抗压强度
3、标准值确定，混凝土立方体抗压强度标准值 fcu，k，我 国混凝土结构设计规范规定，立方体抗压强度标准值系指按上述标准方法测得的具有 95%保证率的立方体抗压强度，根据立方体抗压强度标准值划分为 C15C80 十四个等级。 徐变徐变 混凝土在荷载的长期作用下，随时间增长而产生不可恢复的形变 延性延性 混凝土被压碎所需能量多少 减少过大徐变的措施减少过大徐变的措施 选用较硬的骨料 控制水泥用量 减少水灰比 保持养护期的湿度 以及 推迟混凝土受荷载时的龄期 收缩收缩 混凝土在空气中硬结会因失去水分而使体积减小 膨胀膨胀 混凝土在水中硬结会因吸收水分而使体积增大 钢筋与混凝土之间的钢筋与混凝土之间的粘
4、结粘结力组成力组成（1）化学胶结力（2）摩擦力（3）机械咬合力 各种粘结力中，化学胶结力较小；光面钢筋以摩擦力为主；变形钢筋以机械咬合力为主。 砌体的受力性能砌体的受力性能与块材本身的受力性能有明显的差别，砌体的强度要比单个块材的强 度低的多 影响砌体强度的因素影响砌体强度的因素 1）块材本身的强度越高 砌体的强度也越高 2）砂浆的强度越高 横向变形越小 气体的强度越高 3）块材的厚度越大，弯矩和剪力在块体中引起的拉应力越小，加上水平灰缝减少，块体所 受横向变形影响小，砌体强度越高 4）砂浆的和易性和保水性越好，砂浆铺砌的厚度越均匀，灰缝越饱满，块体的受力越均匀， 气体的强度也越高 结构的预定
5、功能具体要求结构的预定功能具体要求 安全性 适用性 耐久性 整体稳定性 荷载规范荷载规范给出的四个荷载代表值给出的四个荷载代表值 标准值 组合值 频遇值 准永久值 荷载标准值荷载标准值 指其在结构使用期间可能出现的最大荷载值 荷载设计值荷载设计值 值荷载标准值乘以荷载分项系数以后的荷载值 结构极限状态结构极限状态 若整个结构或结构的一部分，超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一 功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态 分类分类 第一类极限状态第一类极限状态承载力极限状态承载力极限状态（荷载设计值：rGGk） ，这种极限状态对于结构 或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形第二类极
6、限状态第二类极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态（荷载标准值：rQQk） ，这种极限状态对应于结构或结 构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值 结构上的作用按时间变异分类结构上的作用按时间变异分类：1）永久作用 2）可变作用 3）偶然作用 刚结构对连接总的要求刚结构对连接总的要求：连接部位应有足够的强度、刚度和延性，并保证被连接的构件及 节点部件间相互位置的合理准确，以满足传力和使用要求。 具体要求具体要求注意以下几点： 1）连接方案与结构内力分析时的假定相一致 2）结构的荷载与内力组合应能提供连接的最不利情况 3）连接构造力求传力直接，各零件受力明确并尽可能避免严重的应力集中 4）连
7、接的计算模型应能考虑刚度不同的零件间的变形协调 5）构件相互连接的节点，应尽可能避免偏心，不能完全避免偏心时应考虑偏心的影响 6）避免在结构内产生过大的残余应力，尤其是约束造成的残余应力、避免焊缝过度密集 7）厚钢板沿厚度方向受力容易出现层间撕裂，节点设计应予以充分注意 8）连接的构造应便于制作、运输和安装，降低综合造价 纵向受拉钢筋的配筋率纵向受拉钢筋的配筋率：当梁的截面尺寸和混凝土的强度等级确定以后，梁内配置受拉钢 筋的多少是用截面配筋率来度量的。 配筋率配筋率 为纵向受拉钢筋截面面积 As 与梁截面有效面积 bh0 的比值，用 p（rou）表示 受弯构件正截面破坏类型及其破坏特征受弯构件
8、正截面破坏类型及其破坏特征 适筋梁破坏。其破坏特征：破坏首先从受拉区开始，受拉钢筋先发生屈服，直到受压区 混凝土达到极限压应变 cu，受压区混凝土被压碎而告终。属于“延性破坏” 超筋梁破坏。其破坏特征：这种梁因配筋过多，当外荷载足以使之发生破坏时，往往是 钢筋尚未屈服，而受压区混凝土首先被压碎。属于“脆性破坏” 。 少筋梁破坏。其破坏特征：这种梁，当受拉区混凝土一旦开裂，裂缝截面的全部拉力转 由钢筋承担，而钢筋配置的过少，其拉应力很快超过屈服强度并进入强化阶段，造成整个 构件迅速被撕裂，甚至钢筋也被拉断，破坏更没有明显预兆，也属于“脆性破坏” 。 适筋梁从加载到破坏的三个阶段：适筋梁从加载到破
9、坏的三个阶段： 第阶段-从开始加载到受拉区混凝土即将出现裂缝。 第a 瞬间-第阶段末受拉区混凝土即将出现裂缝的时刻。这个时刻的受力状态，将作 为受弯构件抗裂验算的主要依据。 第阶段-从开始出现裂缝到受拉钢筋即将屈服。这个阶段的受力状态，将作为受弯构 件裂缝宽度和变形验算的主要依据，称为正常使用阶段或带裂缝工作阶段。 第a 瞬间-第阶段末，钢筋即将屈服的时刻。 第阶段-从钢筋开始屈服到受压区混凝土达到极限压应变，受压区混凝土被压碎， 称为破坏阶段或塑性阶段。 第a 瞬间-受压区混凝土达到极限压应变，亦即构建最终破坏的时刻。此刻的受力状态， 便是受弯构件正截面承载能力的极限状态。 第a 瞬间的受力
10、状态是受弯构件正截面受弯承载能力计算的依据，此时刻截面所能承受 的弯矩，叫做极限弯矩。 双筋矩形截面（梁）：双筋矩形截面（梁）：在受弯构件正截面的受拉区配置受拉钢筋的同时，在受压区还按计 算配置一定数量的纵向受压钢筋，用来协助受压区混凝土承担一部分压力。 无腹筋：无腹筋：即在梁内不配置箍筋和弯筋，而在截面受拉区配置纵向受拉钢筋。 截面的的分类截面的的分类：斜截面、钢筋截面、混凝土截面、变截面。 影响斜截面受剪承载力的主要因素：影响斜截面受剪承载力的主要因素：配箍率和配箍特征、混凝土强度等级、截面尺寸、剪 跨比、弯筋的数量、纵筋配筋率、截面形状、受荷部位和方式。受弯构件斜截面的破坏类型：剪压破坏
11、。斜压破坏。斜拉破坏。 （设置上限的意义）斜截面受剪承载力的上限：（设置上限的意义）斜截面受剪承载力的上限：为了避免因截面过小、箍筋过多而发生斜 压破坏，或因箍筋达不到屈服强度而浪费钢材，或因截面腹板过薄而导致斜裂缝过宽， 混 凝土结构设计规范根据实验结果，给出了斜截面最大受剪承载力极限，以及由此得到的 相应的最大配筋率，作为受弯构件斜截面受剪承载力的上限。 斜截面受剪承载力的上限验算梁的截面尺寸：斜截面受剪承载力的上限验算梁的截面尺寸：为了防止发生斜压破坏，验算要求计算斜截 面的剪力设计值 V，不得超过斜截面的最大抵抗剪力 Vu，max。否则必须加大截面尺寸或 提高混凝土的强度等级。 裂缝成
12、因裂缝成因 普通钢筋混凝土结构中，由于混凝土抗拉强度很低，只要在构件中的某个部位出 现的拉应力超过混凝土的抗拉强度，就很容易在一垂直于拉应力方向出现裂缝。 裂缝主要成因裂缝主要成因 1)由弯矩引起的正应力在受拉区产生垂直裂缝垂直裂缝 2)在剪力较大的剪弯区段，由剪力和弯矩引起的主拉应力产生的斜裂缝斜裂缝 3)由于混凝土的收缩和温度变形受到限制引起的收缩应力和温度应力产生的收缩裂缝收缩裂缝 4)由于混凝土保护层厚度不足于抵抗粘结应力所产生的劈裂裂缝劈裂裂缝 5)由于截面突变或在局部荷载作用的部位引起的应力集中而产生的局部裂缝局部裂缝 受弯构件的裂缝宽度验算的目的：受弯构件的裂缝宽度验算的目的：裂
13、缝宽度过大，在有水侵入或空气相对湿度很大的情况 下，裂缝处的钢筋将发生锈蚀。严重锈蚀的钢筋，会因截面面积减小而降低承载能力，直 接影响构件或结构的安全性 和耐久性。此外，过宽的裂缝还会给建筑物的使用者在心理上 造成不安全和不舒适的感觉，也直接影响建筑物的外观。 偏心受压构件的破坏类型：偏心受压构件的破坏类型： 第一类构件-拉压破坏拉压破坏，称大偏心受压构件。 破坏特征：受拉纵筋首先屈服，然后受压区混凝土达到极限压应变。 第二类构件-受压构件受压构件，称小偏心受压构件。 破坏特征：受压较大一侧混凝土先被压碎。 大、小偏心受压的本质区别：大、小偏心受压的本质区别：受拉区钢筋能否达到屈服 大、小偏心
14、受压的界限大、小偏心受压的界限：可以采用 b-相对界限受压区高度-作为判断截面属于大偏 心受压还是小偏心受压的界限指标。即：当 b 时，截面属于大偏心受压。当 b 时，截面属于小偏心受压。 界限破坏特征：界限破坏特征：当受拉钢筋打到屈服强度的同时，受压区混凝土也达到极限压应变。 在扭矩的作用下构件破坏是扭曲截面破坏在扭矩的作用下构件破坏是扭曲截面破坏 对矩形截面而言，是三边受拉，一边受压。最大 剪应力 max 发生在长边的中点处，四角及截面中心处 =0 为什么采用预应力混凝土构件为什么采用预应力混凝土构件 1）可以提高混凝土构件的抗裂性能 2）可以充分利用高强 材料，减小构件截面尺寸和钢筋截面
15、面积，近而节省材料，减轻构件自重 3）可以提高构 件的刚度，减少构件的变形 施加预应力混凝土的方法施加预应力混凝土的方法 1）先张法 在浇注混凝土之前先张拉预应力钢筋 2）后张法 混 凝、土浇注、硬结之后张拉预应力钢筋的施工方法 预应力损失预应力损失 在预应力混凝土构件施工及适用过程中，预应力钢筋的张拉应力值由于张拉工 艺和材料特性等原因逐渐降低的现象 预应力损失预应力损失 1）张拉端锚具变形和钢筋内缩损失 2）预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦损失 3）混凝土加热养护时，受拉钢筋与承受拉力的设备之间的温度损失 4）预应力钢筋的应力 松弛损失 5）混凝土的收缩和徐变损失 6）局部挤压损失 房屋的静力
16、计算方案房屋的静力计算方案 根据房屋的空间工作性能， 砌体结构设计规范以屋盖或楼盖类型 及横墙间距作为主要因素，将混合结构房屋的静力计算方案划分为三种：刚性方案.刚弹性方案.弹性方案. 基础基础 指建筑底部与地基接触的承重构件，它的作用是把建筑上部的荷载传给地基。 地基地基是指建筑物下面支承基础的土体或岩体。【例 6-1】有一矩形截面钢筋混凝土简支梁，结构的安全等级为二级（一般房屋） ，环境类 别为一类（室内正常环境） ，该梁的计算跨度 l=5.445m,梁上承受均布荷载，其中永久荷载 标准值 gk=15N/m（未包括梁自重） ，可变荷载标准值 qk=5.5KN/m，永久荷载分项系数G=1.2 和 G=1.35，可变荷载分项系数，Q=1.4,组合值系数 c=0.7。试选取截面尺寸， 再按正截面承载力计算并选配纵向受拉钢筋。 1）材料的选用： 混凝土强度等级采用 C25
