《建筑结构基础与识图 教学课件 ppt 作者 周晖 主编_ 第四章 钢筋混凝土结构基本构件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑结构基础与识图 教学课件 ppt 作者 周晖 主编_ 第四章 钢筋混凝土结构基本构件（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、建筑结构基础与识图,2009年10月,机械工业出版社,目 录,第4章 钢筋混凝土结构基本构件,4-1 钢筋混凝土受弯构件,板的构造,厚度,配筋,一般60120mm，板厚以10mm为模数。单跨板，l0 /35；多跨连续板， l0 /40，且 60mm,受力钢筋,分布钢筋,计算确定,承受拉力,板承受的荷载均匀传给受力筋；固定受力筋位置；阻止砼开裂,s,A,250,6,&,f,%,0.15,&,%,15,s,s,A,A,r,a,间距在70200mm,一、梁、板的一般构造要求,梁的构造,截面,梁的配筋,纵向受力钢筋,箍筋,计算确定,承受弯矩引起的拉力,承受剪力和弯矩引起的主拉力；固定纵向筋,弯起钢筋,
2、弯起段抗剪；水平段抗拉，承受正(负)弯矩；,计算确定,架立钢筋,固定箍筋，形成钢筋骨架,计算确定，并满足构造要求,构造确定,纵向构造钢筋（当腹板高450mm）,减小梁腹部裂缝宽度,构造确定,混凝土保护层和截面有效高度,混凝土保护层厚(),钢筋外缘砼厚度。构造要求见表4-3。,截面的有效高度(h0),受压砼边缘至受拉钢筋合力点的距离,单排拉筋,双排拉筋,板,纵向受拉钢筋的配筋率纵向受拉钢筋总截面面积As与正截面的有效面积bh0的比值，用表示。,二、受弯构件正截面承载力(破坏形式), 适当, 截面开裂以后 sfy，随荷载增大，裂缝开展、 s,f 增加，当 f=fy(屈服荷载), s=fy，荷载稍增
3、加，c=cu 砼压碎。“延性破坏”(钢筋抗拉、砼抗压强度均发挥),b.适筋梁,c.超筋梁, 过多 , 出现许多小裂缝，但 sfy, 当 c=cu, 压区砼被压碎，梁破坏。 “脆性破坏” (钢筋抗拉强度未发挥),很低，砼一开裂，截面即破坏。s=fy。“脆性破坏” (砼抗压强度未发挥),a.少筋梁,等效矩形应力图形,基本假定:,不考虑混凝土抗拉强度，拉力完全由钢筋承担； 压区混凝土以等效矩形应力图代替实际应力图。,两应力图形面积相等且合理C作用点不变。,等效原则:,其中， 其余内插。,等效 原理,界限破坏：,当梁的配筋率达到最大配筋率 时， 受拉钢筋屈服的同时，受压区边缘的混凝 土也达到极限压应变
4、被压碎破坏，这种破 坏称为界限破坏。,界限相对受压区高度 和最大配筋率,界限相对 受压区高度：,当受弯构件处于界限破坏时，等效矩形界面的界限受压区高度 与截面有效高度 的比值。,最大配筋率,经济配筋率：梁：r =（0.51.6）%； 板：r =（0.40.8）%,单筋矩形截面正截面承载力计算,基本公式,2.适用条件,防止超筋破坏,b)防止少筋破坏,3.基本公式的应用,a.截面设计,b.截面复核,截 面 设 计 步 骤,截 面 复 核 步 骤,（2）确定截面的有效高度,mm2,（5）选筋：选用422（,（6）判断是否属于少筋梁,mm2 ）,双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。,1.当截面尺
5、寸和材料强度受建筑使用和施工条件 （或整个工程）限制而不能增加，而计算又不 满足适筋截面条件时，可采用双筋截面，即在 受压区配置钢筋以补充混凝土受压能力的不足。 2.由于荷载有多种组合情况，在某一组合情况下 截面承受正弯矩，另一种组合情况下承受负弯 矩，这时也出现双筋截面。 3.由于受压钢筋可以提高截面的延性，因此，在 抗震结构中要求框架梁必须必须配置一定比例 的受压钢筋。,一般来说采用双筋是不经济的，工程中通常仅在以下情况下采用：,三、受弯构件斜截面承载力计算,斜拉破坏 剪压破坏 斜压破坏,斜截面破坏的三种形式,斜截面破坏影响因素,(a)斜拉破坏 (b)剪压破坏 (c)斜压破坏,斜截面的破坏
6、形态,斜截面受剪承载力 计算简图,梁斜截面受剪承载力计算公式：,其中，Vcs =Vc +Vsv,斜截面受剪计算截面的确定,1)求内力，绘制构件的剪力图； 2)验算是否满足截面限制条件，如不满足，则 应加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级； 3)验算是否需要按计算配置腹筋； 4)计算腹筋；对仅配置箍筋的梁，可按下式计 算,算出 ，根据构造要求选择箍筋的,直径d和肢数n，而后由下式算出箍筋的间距s， 箍筋间距应满足ssmax 。,斜截面受剪承载力计算步骤如下：,抗剪构造规定,1)集中力作用下，箍筋全长布置； 2)箍筋和弯起筋间距符合构造要求，参考表4-6； 3)弯起筋锚固长度：受拉区不小于20d，受
7、压区不小于10d，光圆钢筋设弯钩梁底两侧钢筋不弯起； 4)鸭筋必须将两端锚固在受压区，不得采用浮筋,抵抗弯矩图,以各截面实际纵向受拉钢筋所能承受的弯矩为纵坐标， 以相应的截面位置为横坐标，所作出的弯矩图。 可由右式确定 ：,当一根钢筋由于弯矩图变化，将不考虑其抗力而切断时， 从按正截面承载力计算“不需要该钢筋的截面”须外伸一定的长 度l1，作为受力钢筋应有的构造措施。应从其“强度充分利用截 面”外伸一定的长度l2，依靠这段长度与混凝土的粘结锚固作用 维持钢筋以足够的抗力。,钢筋混凝土连续梁、框架梁支座截面的负弯矩纵向钢筋不宜在受拉区截断。如必须截断时，其延伸长度ld可在l1和l2中取外伸长度较
8、长者确定，按表4-7取值。其中l1是从“按正截面承载力计算不需要该钢筋的截面”延伸出的长度；l2是从“充分利用该钢筋强度的截面”延伸出的长度”。,图4-17 负弯矩钢筋截断构造 图4-18 悬臂梁钢筋的弯折,4-2 钢筋混凝土受压构件,工程结构中，以承受纵向压力为主的构件称为受压构件，最常见的受压构件为钢筋混凝土柱，此外屋架的受压弦杆、腹杆、桥梁中的桥墩，高层建筑中的剪力墙均属受压构件 。,一、受压构件的分类,二、受压构件的构造要求,1.材料强度等级,我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C25C40；在高层建筑中， C50C60级混凝土也经常使用。,受压构件中，通常采用HRB335级和HRB4
9、00级钢筋，不宜过高。因 为高强度钢筋在与混凝土共同受压时，并不能充分发挥其高强作用。,混凝土：,钢筋：,2.截面形状和尺寸,常用矩形或方形截面，（且bh250250mm）长细比宜控制在l0/b30或l0/d25。也有、T、形或环形的，为了节约混凝土，当柱的尺寸较大时，在装配式厂房，采用字形，在拱结构中，采用T形，在柱、电杆、烟囱等可采用形及环形。 h800mm，以50mm为模数 h800mm ，以100mm为模数,柱,级别： 采用HRB335级、HRB400级 直径： 纵筋直径d12mm，常在1232mm之间选用，宜 用较粗钢筋；根数，矩形时不小于4根，圆柱不宜 少于8根，且不小于6根； 配
10、筋率：配筋率min0.6%，max5%,3.纵向钢筋,距离：钢筋净距50mm，中距300mm（受力钢筋）； 当偏心受压柱h600mm时，侧面应设d为1016mm 的纵向构造钢筋；偏心受压柱垂直于弯矩作用平面 的侧面上（即弯距作用下的受力钢筋）以及轴心受 压柱各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于300mm 。,4.箍筋,柱中箍筋应做成封闭式；箍筋直径不应小于纵向钢筋直径的四分之一，且不应小于6mm； 箍筋间距不应大于纵向钢筋最小直径的15倍，且不应大于400mm及柱截面的短边尺寸b； 当柱中纵向受力钢筋的配筋率大于3%时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于纵向受力钢筋直径的10倍，且不大于200
11、mm，其末端应做1350的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的10倍； 当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多于3根时，或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多余4根时，应设置复合箍筋； 柱中纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋间距应按规范9.4.5规定加密。,柱的箍筋形式,复合菱形箍筋,受压构件复合井字箍筋,三、轴心受压构件的承载力计算,1、轴心受压短柱 临近破坏时，柱子表面出现纵向裂缝，箍筋之间的纵筋压屈外凸，混凝土被压碎崩裂而破坏。,2、轴心受压长柱 破坏时首先在凹边出现纵向裂缝，接着混凝土压碎，纵筋压弯外凸，侧向挠度急速发展，最终柱子失去平衡，凸边混凝土拉裂而破坏。,轴
12、心受压短柱,轴心受压长柱,长短柱的承载力,柱的长细比愈大，其承截力愈低，对于长细比很大的长柱，还有可能发生“失稳破坏”的现象。,在同等条件下（即截面相同，配筋相同，材料相同）， 长柱受压承载能力低于短柱受压承载能力，即：,式中：l0为构件的计算长度；b为矩形截面短边尺寸；d为圆形截面直径；,矩形截面 l0 / b8 圆形截面 l0 / d 7 其它截面 l0 / i28,短柱,反之，为长柱， ， 按表4-8取用。,规范引入了稳定系数 来表示长柱承载能力的降低程度。,表4-8 钢筋混凝土构件的稳定系数,表 4-9 框架结构各层柱的计算长度l0,注：表中l0为各层的层高；H对底层柱为从基础顶面到一
13、层楼盖顶面的高度；对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。,轴心受压构件的承载力截面承载力的计算公式为：,（4-22）,式中：N轴向压力设计值 Nu轴向抗压承载力设计值 A构件的截面面积，当纵向钢筋的配筋率大于3%时，A改用 Ac , Ac = AAS。 稳定系数，按教材表4-8。 设计中全部受压钢筋的配筋率不应超过5%，一般为0.52%，但也不应小于0.6%，同一侧配筋不应小于0.2% 0.9调整系数，为了保证轴心受压和偏心受压具有相近的保证率。,【例4-4】某多层现浇钢筋混凝土框架房屋，底层中柱承受轴心压力设 计值N=750kN，底层的层高为3.6m，基础顶面标高-0.3m，采用C30
14、混凝土，HRB335级钢筋，试设计该柱截面。（按规范规定如截面的 边长小于300mm时，混凝土的强度设计值应乘以系数0.8）,四、偏心受压构件简介,偏心受压构件受力特征介于轴压和受弯构件之间的过渡状态， 在弯矩和剪力的共同作用下，有可能首先混凝土被压坏，也有可 能混凝土首先被拉坏，因此，偏心受压构件分为两种破坏特征， 大偏心受压和小偏心受压。,当e0 很小时，接近轴压构件 当e0 较大时，接近受弯构件,偏心距小 的受压构件,偏心距大 的受压构件,（1）大偏心受压破坏受拉破坏 此类破坏在压力的偏心距较大，且受拉钢筋配置适量时发生。截面的破坏特征是:受拉钢筋首先屈服，最终受压区边缘的混凝土也因压应
15、变达到极限值而被压坏，对于受压钢筋，只要受压区高度不是太小，一般也能屈服，其破坏特征与适筋的双筋受弯构件相似，这种破坏有明显预兆。 （2）小偏心受压破坏受压破坏 如偏心距较小，或虽然偏心距不小但受拉纵筋配置过多时，会发生此种破坏。截面破坏特征一般是：靠近压力一侧的受压区边缘的混凝土压应变首先达到极限值被压坏，该侧的受压钢筋屈服；而压力远侧的钢筋虽受拉但并未屈服（应力为）,甚至还可能受压。由于这种破坏始于混凝土受压破坏，故又称为受压破坏 ，这种破坏无明显预兆，故具有脆性破坏的特征。,4-3 钢筋混凝土受扭构件,扭转是结构构件受力的基本形式，只要在构件截面中有扭 矩作用的构件都称为受扭构件。,雨篷梁、现浇框架边梁、吊车梁等均属于受扭构件。在实 际工程中很少有纯扭构件，多数是弯、剪、扭复合受力状态。,(a)雨篷梁 (b)吊车梁 (c)框架边梁 图4-22 受扭构件示例,一、受力特点,(a)弹性应力分布 (b)钢筋混凝土纯扭的破坏 图4-23 纯扭构件,在纯扭矩作用下，无筋矩形截面混凝土构件开裂前具有与匀质弹性材 料类似的性质，截面长边中点剪应力最大，在截面四角点处剪应力为零。 当截面长边中点附近最大主拉应变达到混凝土的极限拉应变时，构件就会 开裂。随着扭矩的增加，裂缝与构件纵轴线成45角向相邻两个面延伸， 最后构件三面开裂，一面受压，形成一空间扭曲
