土建结构与构件设计

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1、平屋顶女儿墙外排水平屋顶檐沟外排水天天沟沟构构造造四、坡屋顶的构造四、坡屋顶的构造四、坡屋顶的构造四、坡屋顶的构造 坡屋顶通常是指排水坡度大于10的屋顶，坡屋顶的形式(d)(d)双坡悬山屋顶；双坡悬山屋顶；(e)(e)庑殿顶；庑殿顶；（f f）歇山顶；）歇山顶；(a)(a)双坡出山屋顶；双坡出山屋顶；(b)(b)硬山两坡顶；硬山两坡顶；（c c）四坡顶；）四坡顶；坡屋顶的组成：承重结构、屋面、顶棚、保温或隔热层。坡屋顶的组成：承重结构、屋面、顶棚、保温或隔热层。(a)横墙承重；横墙承重； (b)屋架承重；屋架承重； (b)梁架承檩式屋架梁架承檩式屋架 坡屋顶的承重结构类型坡屋顶的承重结构类型（

2、一）（一） 坡屋顶的承重结构坡屋顶的承重结构(a)冷摊瓦屋面；(b)木望板瓦屋面（二）、（二）、 坡屋顶的屋面构造坡屋顶的屋面构造 坡屋顶屋面一般是利用各种瓦材，如平瓦、波形瓦、小青瓦坡屋顶屋面一般是利用各种瓦材，如平瓦、波形瓦、小青瓦等作为屋面防水材料。等作为屋面防水材料。 近些年来还有不少采用金属瓦屋面、彩色压型钢板屋面等。近些年来还有不少采用金属瓦屋面、彩色压型钢板屋面等。平屋面纵墙挑檐构造平屋面纵墙挑檐构造(a)砖挑檐；砖挑檐； (b)屋面板挑檐；屋面板挑檐； (c)挑檐木挑檐挑檐木挑檐(d)挑檩檐口；挑檩檐口；(e)挑椽檐口；挑椽檐口；(f)檩式屋顶加挑檐檐口檩式屋顶加挑檐檐口天沟和

3、斜沟构造天沟和斜沟构造 在等高跨或高低跨相交处，常常出现天沟，而两个相在等高跨或高低跨相交处，常常出现天沟，而两个相互垂直的屋面相交处则形成斜沟。沟应有足够的断面积，互垂直的屋面相交处则形成斜沟。沟应有足够的断面积，上口宽度不宜小于上口宽度不宜小于300-500mm300-500mm，一般用镀锌铁皮铺于木基，一般用镀锌铁皮铺于木基层上，镀锌铁皮伸人瓦片下面至少层上，镀锌铁皮伸人瓦片下面至少150mm150mm。高低跨和包檐。高低跨和包檐天沟若采用镀锌铁皮防水层时，应从天沟内延伸至立墙天沟若采用镀锌铁皮防水层时，应从天沟内延伸至立墙（女儿墙）上形成泛水（女儿墙）上形成泛水。 第八节第八节 变变

4、形形 缝缝 l变形缝有伸缩缝、沉降缝、防震缝三种变形缝有伸缩缝、沉降缝、防震缝三种一、伸缩缝（又称温度缝）一、伸缩缝（又称温度缝） 伸缩缝是在长度或宽度较大的建筑物中，为避免由于温度伸缩缝是在长度或宽度较大的建筑物中，为避免由于温度变化引起材料的热胀冷缩导致构件开裂，而沿建筑物的竖向将变化引起材料的热胀冷缩导致构件开裂，而沿建筑物的竖向将基础以上部分全部断开的垂直缝隙。基础以上部分全部断开的垂直缝隙。l1 1、伸缩缝的设置：、伸缩缝的设置：自基础以上将建筑物的墙体、楼板层、屋自基础以上将建筑物的墙体、楼板层、屋顶等地面以上部分全部断开。基础部分因受温度变化影响较顶等地面以上部分全部断开。基础部

5、分因受温度变化影响较小，不需断开。小，不需断开。l2 2、伸缩缝的宽度：、伸缩缝的宽度：20-30mm20-30mm。l3 3、伸缩缝的最大间距：、伸缩缝的最大间距：应根据不同材料的结构而定。应根据不同材料的结构而定。项项次次结构类型结构类型室内或土中间距室内或土中间距露天间距露天间距1 1排架结构排架结构装配式装配式10010070702 2框架结构框架结构装配式装配式现浇式现浇式75755555505035353 3剪力墙结构剪力墙结构装配式装配式现浇式现浇式65654545404030304 4挡土墙及地下室墙挡土墙及地下室墙等类结构等类结构装配式装配式现浇式现浇式40403030303

6、02020钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距（钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距（m m）二、沉降缝二、沉降缝 为减少地基不均匀沉降对建筑物造成危害，在建筑物某些为减少地基不均匀沉降对建筑物造成危害，在建筑物某些部位设置从基础到屋面全部断开的垂直缝称为沉降缝。部位设置从基础到屋面全部断开的垂直缝称为沉降缝。 设置方法：设置方法：将建筑物从基础到屋顶全部贯通，即基础部将建筑物从基础到屋顶全部贯通，即基础部分必须断开。分必须断开。 设置沉降缝的位置：设置沉降缝的位置：（1 1）同一建筑相邻部分高差较大或荷载相差大、建筑基础结构形式、）同一建筑相邻部分高差较大或荷载相差大、建筑基础结构形式、上部结构类型不同

7、处。上部结构类型不同处。 （2 2）相邻基础形式、宽度、埋深相差较大。）相邻基础形式、宽度、埋深相差较大。 （3 3）建筑物建在不同地基上（地基土的压缩性有显著差异处）。）建筑物建在不同地基上（地基土的压缩性有显著差异处）。（4 4）体型复杂、连接部位薄弱、建筑平面的转折部位。）体型复杂、连接部位薄弱、建筑平面的转折部位。（5 5）新建建筑物与原有建筑物相连处（分期建造的房屋的交界处）。）新建建筑物与原有建筑物相连处（分期建造的房屋的交界处）。（6 6）过长建筑物的适当部位。）过长建筑物的适当部位。 三、防震缝三、防震缝 在地震区，当房屋平面和立面比较复杂时，可用防震缝将在地震区，当房屋平面和

8、立面比较复杂时，可用防震缝将整个房屋自上而下分开，自成体系，把复杂体型变为若干个规整个房屋自上而下分开，自成体系，把复杂体型变为若干个规整、简单的体型组合，以免地震时因房屋各部分发生不同的振整、简单的体型组合，以免地震时因房屋各部分发生不同的振动而引起破坏。动而引起破坏。伸缩缝、沉降缝及防震缝之间关系伸缩缝、沉降缝及防震缝之间关系 伸缩缝一般不能兼作沉降缝和防震缝。伸缩缝一般不能兼作沉降缝和防震缝。 沉降缝、防震缝可兼作伸缩缝。沉降缝、防震缝可兼作伸缩缝。 沉降缝可兼作防震缝，防震缝若贯通至基底能兼作沉降缝。沉降缝可兼作防震缝，防震缝若贯通至基底能兼作沉降缝。 伸缩缝和沉降缝应符合防震缝要求。

9、伸缩缝和沉降缝应符合防震缝要求。各类不同的盖缝板天津天津博物馆博物馆第一节 概 述 一、基本概念结构与构件 结构：支撑房屋的骨架。结构：支撑房屋的骨架。 结构的组成结构的组成 ：由若干个基本（单元）构件所组成。：由若干个基本（单元）构件所组成。建筑结构的主要构件建筑结构的主要构件:1)板2)板的长、宽两方向的尺寸远大于其高度；3)板的作用效应主要为受弯。2）梁其作用效应主要为受弯和受剪梁的截面宽度和高度尺寸远小于其长度尺寸 平面形或直线形构件平面形或直线形构件3) 墙墙 墙的长宽两方向墙的长宽两方向尺寸远大于其厚度尺寸远大于其厚度 荷载作用方向与荷载作用方向与墙面平行墙面平行 作用效应主要为作

10、用效应主要为受压。受压。4）柱）柱 属于竖向属于竖向承重构件。承重构件。主要承受主要承受梁传来的梁传来的压力以及压力以及柱自重。柱自重。 柱的截面尺寸远小于其高度，荷柱的截面尺寸远小于其高度，荷载作用方向与柱轴线平行。载作用方向与柱轴线平行。受拉受拉受压受压受弯受弯受剪受剪受扭受扭截面基本受力形态截面基本受力形态基本构件的受力往往是基本受力形态的基本构件的受力往往是基本受力形态的复合复合基本构件基本构件刚性体系刚性体系：薄壳、刚架、薄壳、刚架、网架、网壳网架、网壳、树枝；树枝；受压受压、弯弯为主，为主，稳定问题突出稳定问题突出柔性体系柔性体系：悬索、索膜、张拉悬索、索膜、张拉； 受拉为主，高强

11、材料受拉为主，高强材料 几何非线性结构几何非线性结构二、结构设计的主要内容与程序结构设计的主要内容与程序1. 结构设计的主要内容：（1 1）保证基本构件的强度、变形、裂缝满足设计要求；）保证基本构件的强度、变形、裂缝满足设计要求； （2 2）保证结构体系的整体安全性、稳定性、变形性能符合设计要求；）保证结构体系的整体安全性、稳定性、变形性能符合设计要求； （3 3）保证在突发事件发生时，结构仍保持一定的整体性，使人们的生）保证在突发事件发生时，结构仍保持一定的整体性，使人们的生命安全得以保证；命安全得以保证； （4 4）保证合理用材，方便施工，使建筑物耐久使用，同时尽可能降低）保证合理用材，方

12、便施工，使建筑物耐久使用，同时尽可能降低建筑造价。建筑造价。 总之结构设计核心是解决两个问题：一是满足建筑结构功总之结构设计核心是解决两个问题：一是满足建筑结构功能的要求；二是经济问题。能的要求；二是经济问题。2、结构设计的程序 （1 1）结构选型；）结构选型； （2 2）结构布置；）结构布置； （3 3）结构构件设计；）结构构件设计； （4 4） 结构设计；结构设计；三、结构构件计算简图1 1 、构件的简化、构件的简化2 2 、支座简化与计算跨度、支座简化与计算跨度3 3 、荷载简化、荷载简化第二节第二节 钢筋混凝土材料主要力学性能钢筋混凝土材料主要力学性能一、钢筋一、钢筋cdcd段为屈服台

13、阶段为屈服台阶dfdf段为强化段段为强化段条件屈服点为残余变形条件屈服点为残余变形为为0.20.2时对应的应力时对应的应力钢筋的性能特点钢筋的性能特点强度屈服强度强度屈服强度塑性延伸率和冷弯性能塑性延伸率和冷弯性能具有较好的可焊性具有较好的可焊性有较好的粘结力带肋钢筋有较好的粘结力带肋钢筋混凝土结构对钢筋的要求混凝土结构对钢筋的要求混凝土立方抗压强度混凝土立方抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度混凝土的强度混凝土的强度 强度等级越高，线弹强度等级越高，线弹性段越长，峰值应力也有性段越长，峰值应力也有所增大。但高强混凝土中，所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的

14、粘结很强，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。下降段越陡。不同强度混凝土应力应变关系的比较不同强度混凝土应力应变关系的比较（一）（一） 抗渗性抗渗性 贮水池或水处理等构筑物需满足防渗要求。贮水池或水处理等构筑物需满足防渗要求。给排水构筑物对混凝土性能的要求给排水构筑物对混凝土性能的要求（二）抗冻性（二）抗冻性 混凝土等级越高，抗冻性能越好。普通硅酸盐水泥的抗冻性混凝土等级越高，抗冻性能越好。普通硅酸盐水泥的抗冻性能最好，火山灰水泥不宜用于有抗冻要求的混凝土。能最好，

15、火山灰水泥不宜用于有抗冻要求的混凝土。（三）抗腐蚀性（三）抗腐蚀性 工业污水处理水池、或置于地下水中含有腐蚀介质的构筑工业污水处理水池、或置于地下水中含有腐蚀介质的构筑物需采取防腐措施。物需采取防腐措施。第三节第三节 结构按极限状态计算的基本原则结构按极限状态计算的基本原则一、设计基准期和设计使用年限一、设计基准期和设计使用年限设计基准期设计基准期-选材及确定活荷的选材及确定活荷的时间参数时间参数结构的设计使用年限结构的设计使用年限-预定的时间预定的时间类 别设计使用年限/年示 例15临时性建筑225易于替换的结构构件 350一般性建筑（普通房屋和构筑物） 4100纪念性建筑和特别重要的建筑结

16、构 安全性安全性 （Safety） 结构在预定的使用期间内（一般为结构在预定的使用期间内（一般为50年），应能承受在正常施工、年），应能承受在正常施工、 正正 常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座 不均匀沉降）、约束变形等的作用；不均匀沉降）、约束变形等的作用； 在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳 定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。 适用性适用性 （Se

17、rviceability ）结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影响正常结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。 耐久性耐久性 （Durability ）结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下（各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀混凝土碳化、钢筋锈蚀），结构的承载力和），结构的承载力和刚度不应随

18、时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。丧失安全性和适用性，降低使用寿命。 二、极限状态的定义与分类二、极限状态的定义与分类结构的功能结构的功能Functions of Structure二、极限状态的定义与分类二、极限状态的定义与分类结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠可靠”的或的或“有效有效”的。反之，则结构为的。反之，则结构为“不可靠不可靠”或或“失效失效”。 正常使用极限状态正常使用极限状态Serviceability Limit S

19、tate承载力极限状态承载力极限状态Ultimate Limit State结构功能的表达结构功能的表达 S 作用效应作用效应 Action Effect 结结构构上上的的作作用用是是使使结结构构产产生生内内力力、变变形形和和裂裂缝缝的的原原因因的的总总称称，分分为直接作用和间接作用，作用效应即为作用为直接作用和间接作用，作用效应即为作用引起的构件内力。引起的构件内力。R 结构抗力结构抗力 Resistant 结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力、受剪承载力Vu、容、容许挠度许挠度f、容许裂缝宽度、容许裂缝宽度w。S R 失效失效 g g0

20、结构重要性系数结构重要性系数 根据建筑结构的重要性将结构分为根据建筑结构的重要性将结构分为三个安全等级三个安全等级，采用结构重要性系数来体现。采用结构重要性系数来体现。一级一级 g g01.1二级二级 g g01.0三级三级 g g00.9荷载分项系数分为荷载分项系数分为恒荷载恒荷载分项系数和分项系数和活荷载活荷载分项系数分项系数材料分项系数分为材料分项系数分为砼砼分项系数和分项系数和钢筋钢筋分项系数分项系数受弯构件的破坏形式受弯构件的破坏形式PPPPBC段称为纯弯段纯弯段，AB、CD段称为弯剪段弯剪段+_ABCDMBACDV第四节第四节 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正

21、截面承载力计算一、受弯构件正截面的受力特征一、受弯构件正截面的受力特征不同配筋率梁的破坏形态不同配筋率梁的破坏形态1. 破坏形式破坏形式 （Failure modes）超筋梁超筋梁适筋梁适筋梁少筋梁少筋梁适筋梁适筋梁-构件受拉区构件受拉区配筋适量，构件的破坏起始于受拉配筋适量，构件的破坏起始于受拉钢钢筋的屈服，然筋的屈服，然后受后受压压区区砼砼被被压压碎，构件在完全破坏以前有明碎，构件在完全破坏以前有明显显的裂的裂缝缝及及变变形，破坏前形，破坏前可吸收可吸收较较大的大的应变应变能能，有明有明显显的的预预兆，兆，这这种破坏称种破坏称为为“延性破坏延性破坏”超筋梁超筋梁-构件受拉区配筋构件受拉区配

22、筋过过高，破坏始于受高，破坏始于受压压区混凝土被区混凝土被压压碎、而受拉碎、而受拉钢钢筋的筋的应应力未达到屈服力未达到屈服强强度。在构件截面尺寸及度。在构件截面尺寸及砼砼强强度度值值确定的条件下，确定的条件下，继续继续增加受拉增加受拉钢钢筋无法提高构件的承筋无法提高构件的承载载能力。构件在破坏前无明能力。构件在破坏前无明显显的的预预兆，属于兆，属于“脆性破坏脆性破坏”。因此，在工程中因此，在工程中应应避免采用。避免采用。少筋梁少筋梁-构件受拉区构件受拉区配筋配筋较少较少，钢钢筋有可能在梁一开裂筋有可能在梁一开裂时时就就进进入入强强化化段段最终被最终被拉断，梁的破坏与素混凝土梁拉断，梁的破坏与素

23、混凝土梁类类似，属于受拉似，属于受拉“脆性破坏脆性破坏”特征。特征。少筋梁的少筋梁的这这种受拉脆性破坏比超筋梁受种受拉脆性破坏比超筋梁受压压脆性破坏更脆性破坏更为为突然突然，很不安全，很不安全也很不也很不经济经济，因此在建筑，因此在建筑结结构中不容构中不容许许采用。采用。2适筋梁正截面受弯的适筋梁正截面受弯的三个受力阶段三个受力阶段（试验研究分析）（试验研究分析）简支梁三等分加载示意图简支梁三等分加载示意图从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力。从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力。虽虽然受然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变变形

24、，但整个截面的受力基本接形，但整个截面的受力基本接近近线弹线弹性。截面抗弯性。截面抗弯刚刚度度较较大，大，挠挠度和截面曲率很小，度和截面曲率很小，钢钢筋的筋的应应力也力也很小，且都与弯矩近似成正比。很小，且都与弯矩近似成正比。当受拉当受拉边缘边缘的拉的拉应变应变达到混凝土极限拉达到混凝土极限拉应变时应变时（e et=e etu），），为为截面即将开截面即将开裂的裂的临临界状界状态态，此，此时时的弯矩的弯矩值值称称为为开裂弯矩开裂弯矩Mcr（ cracking moment）在开裂瞬在开裂瞬间间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力

25、将转转移移给钢给钢筋承担，筋承担，导导致致钢钢筋筋应应力有一突然增加（力有一突然增加（应应力重分布），力重分布），这这使中使中和和轴轴比开裂前有比开裂前有较较大上移。大上移。荷荷载继续载继续增加，增加，钢钢筋拉筋拉应应力、力、挠挠度度变变形不断增大，裂形不断增大，裂缝宽缝宽度也不断开展，度也不断开展，但中和但中和轴轴位置没有位置没有显显著著变变化。由于受化。由于受压压区混凝土区混凝土压应压应力不断增大，其力不断增大，其弹弹塑性特性表塑性特性表现现得越来越得越来越显显著，受著，受压压区区应应力力图图形逐形逐渐渐呈曲呈曲线线分布。分布。当荷载当荷载达到某一数值时，纵向受拉钢筋将开始屈服。达到某一数

26、值时，纵向受拉钢筋将开始屈服。该阶该阶段段钢钢筋的拉筋的拉应变应变和受和受压压区混凝土的区混凝土的压应变压应变都都发发展很快，展很快，截面受压区截面受压区边缘纤维应变增大到混凝土极限压应变时，构件即开始破坏。其后，再边缘纤维应变增大到混凝土极限压应变时，构件即开始破坏。其后，再进行试验时虽然仍可以继续变形，但所承受的弯矩将开始降低，最后受进行试验时虽然仍可以继续变形，但所承受的弯矩将开始降低，最后受压区混凝土被压碎而导致构件完全破坏。压区混凝土被压碎而导致构件完全破坏。适筋梁正截面受弯的适筋梁正截面受弯的三个受力阶段三个受力阶段第一阶段第一阶段：抗裂计算抗裂计算的依据的依据第二阶段第二阶段：构

27、件在正常使用极限状态中：构件在正常使用极限状态中 变形与裂缝宽度变形与裂缝宽度验算的依据验算的依据第三阶段第三阶段：承载力极限状态承载力极限状态计算的依据计算的依据在极限弯矩的在极限弯矩的计计算中，算中，仅仅需知道需知道 C 的大小的大小和和作用位置作用位置yc即可。即可。 可取可取等效矩形等效矩形应应力力图图形形来代来代换换受受压压区混凝土区混凝土应应力力图图。等效原则：等效原则：1.等效矩形等效矩形应应力力图图形形与实际抛物线应力图形的面积相等，即与实际抛物线应力图形的面积相等，即合力大合力大小小相等相等；2.等效矩形等效矩形应应力力图图形形与实际抛物线应力图形的形心位置相同，即与实际抛物

28、线应力图形的形心位置相同，即合合力作用点不力作用点不变变。2.单筋矩形截面正截面承载力计算单筋矩形截面正截面承载力计算（1）等效矩形应力图）等效矩形应力图 （Equivalent Rectangular Stress Block ）（2）基本方程）基本方程对对于适筋梁，受拉于适筋梁，受拉钢钢筋筋应应力力s ss=fy1. 防止超筋脆性破坏防止超筋脆性破坏 2. 防止少筋脆性破坏防止少筋脆性破坏 基本公式的基本公式的适用条件适用条件受弯构件构造要求受弯构件构造要求1.板的构造要求板的构造要求2. （1）板的最小厚度板的板的类别厚度厚度单向板向板屋面板屋面板60民用建筑楼板民用建筑楼板60工工业建

29、筑楼板建筑楼板70行行车道下的楼板道下的楼板80双向板双向板80密肋板密肋板肋肋间距小于或等于距小于或等于700mm40肋肋间距大于距大于700mm50悬臂板臂板板的板的悬臂臂长度小于或等于度小于或等于500mm60板的板的悬臂臂长度大于度大于500mm80无梁楼盖无梁楼盖1501.混凝土保混凝土保护层护层厚度一般不小于厚度一般不小于15mm和和钢钢筋直径筋直径d；2.钢钢筋直径通常筋直径通常为为612mm的的级钢级钢筋；板厚度筋；板厚度较较大大时时，钢钢筋直径可用筋直径可用 1418mm的的级钢级钢筋；筋；3. 受力受力钢钢筋筋间间距一般在距一般在70200mm之之间间；4. 垂垂直直于于受

30、受力力钢钢筋筋的的方方向向应应布布置置分分布布钢钢筋筋，以以便便将将荷荷载载均均匀匀地地传传递递给给受受力力钢钢筋筋，并并便便于于在在施施工工中中固固定定受受力力钢钢筋筋的的位位置置，同同时时也也可可抵抵抗抗温温度度和和收收缩缩等等产产生的生的应应力力。（2）.板的钢筋钢筋钢筋 (Reinforced bar) 梁上部无受梁上部无受压钢压钢筋筋时时，需配置，需配置2根根架立筋，以便与箍筋和梁底部架立筋，以便与箍筋和梁底部纵纵筋形成筋形成钢钢筋骨架，直径一般不小于筋骨架，直径一般不小于10mm。2. 梁的梁的构造要求构造要求钢筋的布置钢筋的布置Construction of reinforced

31、 bars1. 为为保保证证耐久性、防火性以及耐久性、防火性以及钢钢筋与混凝土的粘筋与混凝土的粘结结性能，性能，钢钢筋的混凝土筋的混凝土 保保护层护层厚度一般不小于厚度一般不小于25mm；2. 矩形截面梁高矩形截面梁高宽宽比比h/b=2.03.5；T形截面梁高形截面梁高宽宽比比h/b=2.54.0；3. 梁的高度通常取梁的高度通常取为为1/10 1/15梁跨，由梁跨，由250mm以以50mm为为模数增大。模数增大。梁高度梁高度h450mm时，要求在梁两侧沿高度每隔时，要求在梁两侧沿高度每隔200mm设置一根纵向构造设置一根纵向构造钢筋，以减小梁腹部的裂缝宽度，直径钢筋，以减小梁腹部的裂缝宽度，

32、直径10mm。例例1 已知：矩形截面梁截面尺寸已知：矩形截面梁截面尺寸b250mm、h500mm，as=35mm。设计弯矩为设计弯矩为150 kNm ，混凝土强度等级选，混凝土强度等级选C30，钢筋，钢筋HRB335级。级。求：截面配筋求：截面配筋As验证适用条件验证适用条件例题例题2 （Example 2）已知：矩形截面梁尺寸已知：矩形截面梁尺寸b250mm、h450mm，as=35mm。混凝土。混凝土强度等级强度等级C40，纵向受拉钢筋为，纵向受拉钢筋为4根直径为根直径为16mm的的HRB335钢筋。承钢筋。承受的弯矩为受的弯矩为M=89kN.m试验算该梁截面是否安全。试验算该梁截面是否安

33、全。解：查表截面尺寸为：则：满足适用条件。由力矩平衡方程得：满足适用条件。由力矩平衡方程得：3. 双筋矩形截面双筋矩形截面Doubly Reinforced Section双筋截面是指同双筋截面是指同时时配置受拉和受配置受拉和受压钢压钢筋的情况。筋的情况。1.当截面尺寸和材料当截面尺寸和材料强强度受建筑使用和施工条件（或整个工程）限制度受建筑使用和施工条件（或整个工程）限制而不能增加，而不能增加，但但计计算又不算又不满满足适筋截面条件足适筋截面条件时时，可采用双筋截面，可采用双筋截面，即在受即在受压压区配置区配置钢钢筋以筋以补补充混凝土受充混凝土受压压能力的不足能力的不足；2.另一方面，由于荷

34、另一方面，由于荷载载有多种有多种组组合情况，在某一合情况，在某一组组合情况下截面承受合情况下截面承受正弯矩，另一种正弯矩，另一种组组合情况下承受合情况下承受负负弯矩，弯矩，这时这时也出也出现现双筋截面双筋截面；3.此外，由于受此外，由于受压钢压钢筋可以提高截面的延性，因此，在抗震筋可以提高截面的延性，因此，在抗震结结构中要构中要求框架梁必求框架梁必须须配置一定比例的受配置一定比例的受压钢压钢筋。筋。基本方程基本方程防止超筋脆性破坏防止超筋脆性破坏 保保证证受受压钢压钢筋筋强强度充分利用度充分利用双筋截面一般不会出双筋截面一般不会出现现少筋破坏情况，故可不必少筋破坏情况，故可不必验验算最小配筋率

35、。算最小配筋率。1. 挖去受拉区混凝土，形成挖去受拉区混凝土，形成T形截面形截面，对对受受弯承载力没影响。弯承载力没影响。2. 可以可以节节省混凝土，减省混凝土，减轻轻自重。自重。3. 受拉受拉钢钢筋筋较较多，可将截面底部适当增大，形成工形截面。多，可将截面底部适当增大，形成工形截面。 工形截面的受弯承工形截面的受弯承载载力的力的计计算与算与T形截面相同。形截面相同。4. T形截面正截面承载力计算形截面正截面承载力计算翼翼缘处缘处的的压应压应力与腹板力与腹板处处受受压压区区压应压应力相比，存在力相比，存在滞后滞后现现象象，距腹板距腹板距离越距离越远远，滞后程度越大，滞后程度越大，受受压压翼翼缘

36、压应缘压应力的分布是不均匀的力的分布是不均匀的。认为认为在在bf范范围围内内压应压应力力为为均匀分布，均匀分布，bf范范围围以外部分的翼以外部分的翼缘则缘则不考不考虑虑。计计算上算上为简为简化采有效翼化采有效翼缘宽缘宽度度bf ( (Effective flange width)受受压压翼翼缘缘越大，越大，对对截面受弯越有利截面受弯越有利 按三种情况的按三种情况的最小值最小值取用取用T形截面的分类形截面的分类第一类第一类T形截面的形截面的计算公式与宽度等于计算公式与宽度等于b bf f的矩形截面相同的矩形截面相同 为为防止超筋脆性破坏，相防止超筋脆性破坏，相对对受受压压区高度区高度应满应满足足

37、x x x xb。对对第一第一类类T形形截面，截面，该该适用条件一般能适用条件一般能满满足足； 为为防止少筋脆性破坏，受拉防止少筋脆性破坏，受拉钢钢筋面筋面积应满积应满足足Asr rminbh，b为为T形截面形截面的腹板的腹板宽宽度度；对对工形和倒工形和倒T T形截面，形截面，则则受拉钢筋应满足受拉钢筋应满足A As sr rminmin bh + (bbh + (bf f - - b)h b)hf f 防止超筋脆性破坏防止超筋脆性破坏 防止少筋脆性破坏防止少筋脆性破坏 受弯构件的破坏形式受弯构件的破坏形式PPPPBC段称为纯弯段纯弯段，AB、CD段称为弯剪段弯剪段+_ABCDMBACDV第五

38、节第五节第五节第五节 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算斜裂缝的分类斜裂缝的分类采用增设采用增设腹筋腹筋的方法来的方法来阻止斜裂缝的扩展阻止斜裂缝的扩展弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝腹筋的布置腹筋的布置箍筋直径通常为箍筋直径通常为6或或8mm，且不小于，且不小于d/4；弯筋常用的弯起角度为；弯筋常用的弯起角度为45或或60度，且不宜设置在梁截面的两侧；度，且不宜设置在梁截面的两侧；受力特点受力特点l 开裂前，与无腹筋梁的受力性能相近；开裂前，与无腹筋梁的受力性能相近；l 开裂后，腹筋应力显著增大，直接承担部分剪力；开裂后，

39、腹筋应力显著增大，直接承担部分剪力；l 腹筋限制裂缝的开展，增大剪压区面积，提高剪压区抗剪能力；腹筋限制裂缝的开展，增大剪压区面积，提高剪压区抗剪能力；l 腹筋能提高骨料咬合作用，提高纵筋销栓作用。腹筋能提高骨料咬合作用，提高纵筋销栓作用。剪跨比剪跨比（Shear span ratio）的概念的概念剪跨比剪跨比是影响梁破坏形态的最主要参数之一。是影响梁破坏形态的最主要参数之一。配箍率配箍率的概念的概念配箍率配箍率是影响梁破坏形态的最主要参数之一。是影响梁破坏形态的最主要参数之一。影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比l l和配箍率和配箍率r rsv受剪破坏

40、形态受剪破坏形态u斜压破坏斜压破坏 破坏特征：破坏特征：特特 点：点：预防措施：预防措施：剪压区混凝土被压碎，而箍筋尚未屈服。剪压区混凝土被压碎，而箍筋尚未屈服。梁的受剪承载力取决于梁的受剪承载力取决于 构件的截面尺寸和混凝土强度，构件的截面尺寸和混凝土强度，抗剪能力较大，但脆性较大，工程中不允许出现。抗剪能力较大，但脆性较大，工程中不允许出现。控制最大配箍率或控制构件的最小截面尺寸。控制最大配箍率或控制构件的最小截面尺寸。受剪破坏形态受剪破坏形态破坏特征：破坏特征：特特 点：点：预防措施：预防措施：u剪压破坏剪压破坏 破坏时箍筋屈服，剪压区混凝土被压碎。破坏时箍筋屈服，剪压区混凝土被压碎。梁

41、的受剪承载力梁的受剪承载力 即取决于配箍量，又取决于构件的截面尺即取决于配箍量，又取决于构件的截面尺寸和混凝土强寸和混凝土强 度，抗剪能力适中，脆性性质度，抗剪能力适中，脆性性质 有所缓和。有所缓和。通过合理的设计。通过合理的设计。受剪破坏形态受剪破坏形态破坏特征：破坏特征：特特 点：点：预防措施：预防措施：u斜拉破坏斜拉破坏 斜裂缝一出现，箍筋即达到屈服，箍筋对斜裂缝开展斜裂缝一出现，箍筋即达到屈服，箍筋对斜裂缝开展 的约束作用不复存在，相当于无腹筋梁。的约束作用不复存在，相当于无腹筋梁。梁的受剪承载力取决于梁的受剪承载力取决于 混凝土的抗拉强混凝土的抗拉强 度，抗剪能力小，度，抗剪能力小，

42、属于脆性破坏。属于脆性破坏。控制最小配箍率，并满足最小直径、最大间距的构造控制最小配箍率，并满足最小直径、最大间距的构造 要求。要求。集中荷载集中荷载作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式均布荷载均布荷载作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式1. 截面限制条件截面限制条件规范是通范是通过控制受剪截面剪力控制受剪截面剪力设计值不大于斜不大于斜压破坏破坏时的受剪的受剪承承载力来力来防止防止由于配箍率由于配箍率过高而高而产生生斜斜压破坏破坏 。箍筋超筋箍筋超筋上限条件：（最小截面尺寸）箍筋少筋箍筋少筋为防止防止这种少筋破坏，种少筋破坏，规范

43、范规定当定当V0.7ftbh0时，配箍率，配箍率应满足足当配箍率小于一定当配箍率小于一定值时，斜裂，斜裂缝出出现后，后，箍筋箍筋因不能承担斜裂因不能承担斜裂缝截截面混凝土退出工作面混凝土退出工作释放出来的拉放出来的拉应力，而很快达到力，而很快达到极限抗拉强度极限抗拉强度并并破坏，其受剪承破坏，其受剪承载力与无腹筋梁基本相同。力与无腹筋梁基本相同。 2.下限条件：（最小配箍率要求）例题例题1 （Example 1）矩形截面钢筋混凝土简支梁，两端支撑在矩形截面钢筋混凝土简支梁，两端支撑在240mm的砖墙上，净跨度为的砖墙上，净跨度为3560mm，截面尺寸，截面尺寸b h=200500mm。其上作用

44、均布恒荷载标准值。其上作用均布恒荷载标准值gk= 25 kN/m，活荷载标准值，活荷载标准值qk= 50kN/m，混凝土强度等级选混凝土强度等级选C30，箍筋采用，箍筋采用HRB235级（组合系数为恒荷级（组合系数为恒荷1.2，活荷，活荷1.4）。）。（ fc =14.3 N/mm2 ， ft =1.43N/mm2 ， fy =210 N/mm2 ）试计算此梁所用的箍筋。试计算此梁所用的箍筋。（1）剪力设计值）剪力设计值（2）验算上限）验算上限（3）验算下限）验算下限不需扩大截面，满足最小截面尺寸要求不需扩大截面，满足最小截面尺寸要求需计算配箍筋，仅靠砼截面不能满足抗剪要求需计算配箍筋，仅靠砼

45、截面不能满足抗剪要求（4）计算配箍）计算配箍选用箍筋为选用箍筋为选用箍筋直径为选用箍筋直径为8，双支箍内，双支箍内n=2135受压构件受压构件在结构中具有重要作用，一旦破坏将导致整个结构的损坏在结构中具有重要作用，一旦破坏将导致整个结构的损坏甚至倒塌。甚至倒塌。轴心受压承载力是正截面受压承载力的上限。轴心受压承载力是正截面受压承载力的上限。先讨论轴心受压构件的承载力计算，然后重点讨论单向偏心受压的先讨论轴心受压构件的承载力计算，然后重点讨论单向偏心受压的正截面承载力计算。正截面承载力计算。第七节第七节 钢筋混凝土受压构件计算钢筋混凝土受压构件计算一、分类一、分类3.纵向受力钢筋纵向受力钢筋2.

46、 材料强度材料强度1. 截面形式和尺寸截面形式和尺寸二二 、 钢筋混凝土受压构件的构造要求钢筋混凝土受压构件的构造要求4.箍筋箍筋最小截面尺寸250300混凝土强度大于C20，钢筋为HRB335以上根数不得小于4根，直径不宜小于12，通常为16-28mm范围内。直径不应小于d/4，且不应小于6mm，通常为6、8、10mm。 纵筋的作用纵筋的作用（1）协助混凝土受压，减小截面面积；）协助混凝土受压，减小截面面积；（2）当柱偏心受压时，承担弯矩产生的拉力；）当柱偏心受压时，承担弯矩产生的拉力；（3）减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。）减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。实验表明，收缩和徐

47、变能把柱截面中的压力实验表明，收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不由混凝土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小而增大，如果不给配筋率规定一个下限，钢而增大，如果不给配筋率规定一个下限，钢筋中的压应力就可能在持续使用荷载下增长筋中的压应力就可能在持续使用荷载下增长到屈服应力水准。到屈服应力水准。 箍筋的作用箍筋的作用（1）与纵筋形成骨架，便于施工；）与纵筋形成骨架，便于施工；（2）防止纵筋的压屈；）防止纵筋的压屈；（3）对核心混凝土形成约束，提高混）对核心混凝土形成约束，提高混 凝土的抗压强度，增

48、加构件的延性。凝土的抗压强度，增加构件的延性。N由于施工制造误差、荷载位置的偏差、混凝土不由于施工制造误差、荷载位置的偏差、混凝土不均匀性等原因，往往存在一定的均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距初始偏心距在实际结构中，在实际结构中，理想的轴心受压构件是不存在的理想的轴心受压构件是不存在的平衡条件：三、三、 轴心受压构件的承载力计算轴心受压构件的承载力计算稳定系数稳定系数稳定系数稳定系数j j 主要与柱的主要与柱的长细比长细比l0/b有关有关折减系数折减系数 0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴压受压是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴压受压柱的可靠性。柱的可靠性。

49、 普通箍筋轴压柱正截面承载力轴心受压轴心受压短短柱柱轴心受压轴心受压长长柱柱L0为柱的为柱的计算高度计算高度；b为矩形截面为矩形截面短边尺寸短边尺寸；偏压构件破坏特征偏压构件破坏特征受拉破坏受拉破坏 tensile failure受压破坏受压破坏 compressive failure四、四、 偏心受压构件的承载力计算偏心受压构件的承载力计算偏心受压构件的破坏形态与偏心受压构件的破坏形态与偏心距偏心距e0和和纵筋配筋率纵筋配筋率有关有关M较大，较大，N较小较小偏心距偏心距e0较大较大1 大偏心破坏的特征截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，受拉钢筋受拉钢筋的应的应力随荷载

50、增加发展较快，首先力随荷载增加发展较快，首先达到屈服达到屈服；此后裂缝迅速开展，受压区高度减小；此后裂缝迅速开展，受压区高度减小；最后，受压侧钢筋最后，受压侧钢筋As 受压屈服，压区混凝土压碎受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。而达到破坏。这种破坏这种破坏具有明显预兆具有明显预兆，变形能力较大，破坏特，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的征与配有受压钢筋的适筋梁适筋梁相似，属于相似，属于塑性破坏塑性破坏，承载力主要取决于受拉侧钢筋。承载力主要取决于受拉侧钢筋。形成这种破坏的条件是：偏心距形成这种破坏的条件是：偏心距e0较大，且受拉侧较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适，通常称为大偏心受压。纵向钢

51、筋配筋率合适，通常称为大偏心受压。大偏心受拉破坏特点 当相对偏心距当相对偏心距e0/h0较小较小 或虽然相对偏心距或虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时2 小偏心破坏的特征截面受压一侧混凝土和钢筋的受力较大，而另一侧截面受压一侧混凝土和钢筋的受力较大，而另一侧钢筋的应力较小，钢筋的应力较小，可能受拉也可能受压可能受拉也可能受压；截面最后是由于受压区截面最后是由于受压区混凝土首先压碎混凝土首先压碎而达到破坏，而达到破坏，受拉侧钢筋未达到屈服；受拉侧钢筋未达到屈服；承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋

52、，破坏时受压区高度较大，破坏突然，属于时受压区高度较大，破坏突然，属于脆性破坏脆性破坏。小偏压构件在设计中应予避免小偏压构件在设计中应予避免；当偏心距较小或受拉钢筋配置过多时易发生小偏压当偏心距较小或受拉钢筋配置过多时易发生小偏压破坏，因偏心距较小，故通常称为小偏心受压。破坏，因偏心距较小，故通常称为小偏心受压。小偏心受压破坏特点大、小偏心破坏的共同点是受压钢筋均可以屈服大、小偏心破坏的本质界限 界限状态定义为：界限状态定义为：当受拉钢筋刚好屈服时，受压区混凝土边当受拉钢筋刚好屈服时，受压区混凝土边缘同时达到极限压应变的状态缘同时达到极限压应变的状态。此时的相对受压区高度成为此时的相对受压区高

53、度成为界限相对受压区高度界限相对受压区高度，与适筋梁，与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。和超筋梁的界限情况类似。受拉破坏受拉破坏 (大偏心受压大偏心受压)受压破坏受压破坏 (小偏心受压小偏心受压)平衡方程钢筋混凝土水池是贮存石油、水及各种液体的构筑物。在石油、化工及给排水工程等各种工业企业中得到广泛应用。第九节第九节 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计 给排水工程中的水池包括水处理用池（沉给排水工程中的水池包括水处理用池（沉淀池、滤池、曝气池）和贮水池（清水池、淀池、滤池、曝气池）和贮水池（清水池、高位水池、调节池）。高位水池、调节池）。矩形水池矩形水池B.水池数量: 多格式水池多格式水池单格

54、水池单格水池 圆形水池圆形水池1. 主要形式主要形式：A.平面形状:浅壁水池深壁水池C.C.池壁高度池壁高度现浇整体式圆形水池装配式预应力圆形水池D.D.施工施工装配式肋梁板顶盖矩形水池地上式、地下式及半地下式水池。8.0m8.0m18.5m18.5m石化厂地下原油罐E.位置: 混凝土强度等级：普通钢筋混凝土水池C20预应力钢筋混凝土水池C303.结构设计特点：1).各种荷载组合情况下满足强度、抗裂度或裂缝宽度；2).抗渗性；3).抗冻性；4).抗侵蚀性；5).稳定性。2.材料材料: 贮水池主要荷载贮水池主要荷载池顶活荷载池顶活荷载q qk kPsk2覆土厚覆土厚h hs s池顶板厚池顶板厚h

55、1底板厚底板厚h2HnHwHw地下水位地下水位设计水位设计水位垫层厚垫层厚h3Psk1池底荷载池底荷载池顶活荷载池顶活荷载q qk k有地下水位有地下水位无地下水位无地下水位Hw一、 水池的荷载（一）池顶荷载：包括：顶板自重、防水层重、覆土压力等恒荷载-按实际计算;池顶上人群、车辆、堆放物品等活荷载-按实际计算;池 顶 上 雪 荷 载 -根 据 建 筑 结 构 荷 载 规 范 （GB50009-2001）确定.活荷载：考虑到池顶上人、临时堆放少量物品时，标准值可取1.5KN/。堆载取10KN/。（二）池底荷载荷载包括：（1）池顶活荷qk、池顶覆土qs、水池自重G等引起地基反力:G=Gr+Gw+

56、GcGr-池顶板自重Gw-池壁自重Gc-支柱自重（2）地下水浮力:注意：当有地下水浮力时，地基土的应力应减小，但作用于底板上的总反力不变。A-池壁外围边的水池底面积；pbuo-水池底面单位面积上的地下浮托力；Hw+h1-由池底面算起的地下水位高度。pfw -总浮托力（三）池壁荷载1.池壁自重；2池顶荷载引起的竖向压力、端弯矩；3水平方向的土压力和水压力。(1). (1). 池壁内侧的侧压力：池壁内侧的侧压力：池壁底面处最大水压力标准值：Hw-设计水位深度。一般在池内顶面以下200300mm。（2 2）. . 池壁外侧的侧压力：池壁外侧的侧压力：1.)土压力标准值无地下水时：无地下水时：池壁顶端

57、土压力标准值为：池壁底部土压力标准值为：有地下水时有地下水时：池壁底部土压力标准值为：2).地下水压力池壁底部土压力标准值为:3)地面活荷载引起的附加侧向压力各种侧压力组合值：地下无地下水时：顶端底端地下有地下水时：底端其它作用对水池结构的影响a.设伸缩缝或后浇带，以减少对温度或湿度变形的影响；b.配置适量的构造钢筋，以抵抗可能出现的温度或湿度应力；c.通过计算来确定温差和湿差造成的内力，在承载力和抗裂计算中加以考虑。1.温度和湿度变化在水池结构中引起附加弯矩温度、湿度变化会使混凝土收缩、膨胀，这种变化受到约束时，在结构中会引起附加应力。 消除或控制温度湿度造成不利影响的措施：消除或控制温度湿

58、度造成不利影响的措施：（四）荷载组合一承载能力极限状态设计时：地下式水池地下式水池;池内满水，池外无土；（试水阶段）池内无水，池外有土；（复土阶段）池内满水，池外有水。（使用阶段）地上式且无保温措施水池地上式且无保温措施水池:池内满水；池内满水及温差作用二、水池底地基承载力验算1）分离式底板按池壁下条形基础及柱下基础进行验算；2）整体式底板按筏片基础进行验算fa-修正后的地基承载力特征值三、水池抗浮稳定验算Gtk-水池自重标准值；Gsk-池顶覆土重标准值；A-池壁外围边的水池底面积；pbuo-水池底面单位面积上的地下浮托力；Hw+h1-由池底面算起的地下水位高度。-浮托力折减系数（一）.圆形水

59、池主要尺寸1.高度（H)：一般为3.5m6.0m。2.顶板及底板厚度：一般不小于180mm。当容量为50500m3时，高度=3.54.0m当容量为6002000m3时，高度=4.04.5m3. 水池计算直径：高度确定后，由容量推算直径。四四 钢筋混凝土圆形水池设计钢筋混凝土圆形水池设计（二）.圆形平板的内力分布规律和截面设计运用弹性力学的薄板理论求解：单位弧长的径向弯矩：径向单位长度内的切向弯矩：（三）池壁内力分布规律和截面设计 对各种边界条件和荷载状态下的内力计算公式制成表格。环向拉力竖向弯矩剪力内力分析 环向内力环向内力 N N约束条件：约束条件：池顶自由、池壁底部固定池顶自由、池壁底部固

60、定 随着水池池壁的相对高度增加，池底部约束对环向内力 N影响范围减小。 池壁内竖向弯矩池壁内竖向弯矩 Mx约束条件：约束条件：池顶自由、池壁底部固定池顶自由、池壁底部固定 随着水池池壁的相对高度增加，池底部竖向弯矩 Mx迅速减小。且弯矩分布内外侧位置也发生变化。浅壁水池深壁水池双向板水池五、五、 钢筋混凝土矩形水池设计钢筋混凝土矩形水池设计浅壁水池浅壁水池4.3.1 4.3.1 矩形贮液池池壁计算矩形贮液池池壁计算1 1）浅池壁计算）浅池壁计算1m1m主要是竖向传力，计算分为：主要是竖向传力，计算分为：（1 1）开敞式水池池壁：悬臂板。）开敞式水池池壁：悬臂板。（2 2）有顶盖水池池壁：）有顶

61、盖水池池壁： 按顶盖与池壁的刚度比确定连接方式。等按顶盖与池壁的刚度比确定连接方式。等代框架法计算，在最后考虑角隅弯矩影响。代框架法计算，在最后考虑角隅弯矩影响。深壁水池深壁水池2 2）深池壁计算）深池壁计算2b范围上部超出上部超出2b2b范围内：采用水平框架计算。范围内：采用水平框架计算。 节点弯矩为：节点弯矩为：池壁的水平轴向力：下部下部2b2b范围，按双向板计算。范围，按双向板计算。双向板水池双向板水池3）双向板水池）双向板水池 池池壁壁计计算算采采用用弯弯矩矩分配法。分配法。1. 地基：由地壳中的物地基：由地壳中的物质（岩石或土）构成；质（岩石或土）构成；它是土木工程的它是土木工程的“

62、根根”，支承着上部结构。支承着上部结构。2.2.地壳：一般地壳：一地壳：一般地壳：一般厚度为般厚度为303080km,80km,构构成天然地基的物质是成天然地基的物质是地壳中的岩石和土。地壳中的岩石和土。3.3.地基与基础的区别地基与基础的区别地基是指地基是指受土木工受土木工程结构影响的那一程结构影响的那一部分地层。部分地层。第一节第一节 土的物理性质和分类土的物理性质和分类 土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在各种自然环境中生成的沉积物。土物悬殊的颗粒，在各种自然环境中生成的沉积物。土物理性质是由三相组成决定的。理性质是由三相组成

63、决定的。一、土的组成与特性一、土的组成与特性固相：固相：固体颗粒（岩石碎屑、矿物颗粒）固体颗粒（岩石碎屑、矿物颗粒）液相：液相：孔隙中的水（结合水、自由水）孔隙中的水（结合水、自由水）气相：气相：孔隙中的气体；孔隙中的气体；孔隙体积孔隙体积固体颗粒水水二、土的三相比例指标（二、土的三相比例指标（见土的三相图）三、地基岩土的分类三、地基岩土的分类这里指的土包括岩石,岩石是广义的土。1.岩土：岩土：指颗粒间牢固联结的整体的或具有节理、裂隙的岩指颗粒间牢固联结的整体的或具有节理、裂隙的岩体。其承载能力视岩石风化程度而异。体。其承载能力视岩石风化程度而异。2.碎石土：粒径大于碎石土：粒径大于2mm的颗

64、粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50%的土。的土。按按粗细程度又分为块（漂）石、碎（卵）石、角（圆）砾。粗细程度又分为块（漂）石、碎（卵）石、角（圆）砾。3.砂土：砂土：粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒含量不超过全重的颗粒含量不超过全重50%50%的土。的土。按粗按粗细程度又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂，地基。细程度又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂，地基。4. 黏性土：黏性土：土的含水量不同，土土的含水量不同，土的状态不同。的状态不同。具有明显的粘具有明显的粘性、可塑性、压缩性性、可塑性、压缩性。5. 特殊土：特殊土：特定地理环境或人为特定地理环境或人为条件下形成的特殊性质土。条件下形

65、成的特殊性质土。包括素填土、杂填土、冲填包括素填土、杂填土、冲填土；成分、工程性质复杂。土；成分、工程性质复杂。第二节第二节 地基土中的应力与变形地基土中的应力与变形 地基承载力：地基承载力：指保证指保证在地基稳定条件下，地在地基稳定条件下，地基压缩变形在房屋容许基压缩变形在房屋容许范围内时，范围内时，地基单位面地基单位面积上所能承受的最大荷积上所能承受的最大荷载。载。地基的强度条件：地基的强度条件： 一、地基土中的应力一、地基土中的应力1）自重应力）自重应力 土体自身的重力。土体自身的重力。2）基底压应力）基底压应力 A -基底面积基底面积 Fk -建筑物地面以上主体自重建筑物地面以上主体自

66、重 Gk -建筑物基础及基础以上部分土重建筑物基础及基础以上部分土重 pk -基底面处的平均压应力值基底面处的平均压应力值 土在压力作用下体积缩小的特征为土的压缩性。压土在压力作用下体积缩小的特征为土的压缩性。压缩会引起地基变形。缩会引起地基变形。规范规定规范规定的容许值的容许值 房屋建成后，还房屋建成后，还要继续了解、观察房要继续了解、观察房屋的沉降量。一旦发屋的沉降量。一旦发现沉降量过大，及时现沉降量过大，及时处理。处理。二、二、 地基的变形地基的变形 要计算地基的变形即工程结构的要计算地基的变形即工程结构的最最最最终沉降量终沉降量终沉降量终沉降量，使其沉降量保证在规定的，使其沉降量保证在

67、规定的容许范围之内：容许范围之内：一、基础的埋置深度：一、基础的埋置深度： 室外设计地面至基室外设计地面至基础底面的垂直距离称为础底面的垂直距离称为基础的埋置深度，简称基础的埋置深度，简称基础的埋深。基础的埋深。当埋深当埋深4m4m时，深基础时，深基础当埋深当埋深4m4m时，浅基础时，浅基础 当基础直接做在地当基础直接做在地表面上的称不埋基础。表面上的称不埋基础。第三节第三节 浅基础设计浅基础设计基底标高基底标高影响基础埋深的因素影响基础埋深的因素 1 1）、建筑物上部荷载的大小和性质，用途和）、建筑物上部荷载的大小和性质，用途和类型以及基础形式来综合确定埋深尺寸。类型以及基础形式来综合确定埋

68、深尺寸。 2 2）、工程地质条件：基础底面应尽量选在常）、工程地质条件：基础底面应尽量选在常年未经扰动而且坚实平坦的土层或岩石上，年未经扰动而且坚实平坦的土层或岩石上，俗称俗称“老土层老土层”。 3 3）、水文地质条件：确定地下水的常年水位）、水文地质条件：确定地下水的常年水位和最高水位，以便选择基础的埋深。一般宜和最高水位，以便选择基础的埋深。一般宜将基础落在地下常年水位和最高水位之上，将基础落在地下常年水位和最高水位之上，这样可不需进行特殊防水处理，节省造价，这样可不需进行特殊防水处理，节省造价，还可防止或减轻地基土层的冻胀。还可防止或减轻地基土层的冻胀。 4 4）、地基土壤冻胀深度：）、

69、地基土壤冻胀深度： 应根据当地的气候条件了解土层的冻结应根据当地的气候条件了解土层的冻结深度，一般将基础的垫层部分做在土层冻结深度，一般将基础的垫层部分做在土层冻结深度以下。否则，冬天土层的冻胀力会把房深度以下。否则，冬天土层的冻胀力会把房屋拱起，产生变形；天气转暖，冻土解冻时屋拱起，产生变形；天气转暖，冻土解冻时又会产生陷落。又会产生陷落。 5 5）、相邻建筑物基础的影响：）、相邻建筑物基础的影响： 新建建筑物的基础埋深不宜深于相邻的新建建筑物的基础埋深不宜深于相邻的原有建筑物的基础；但当新建基础深于原有原有建筑物的基础；但当新建基础深于原有基础时，则要采取一定的措施加以处理，以基础时，则要

70、采取一定的措施加以处理，以保证原有建筑的安全和正常使用。保证原有建筑的安全和正常使用。 6 6）、设备管道）、设备管道 设备管道不宜窜基础设备管道不宜窜基础 A -基底面积基底面积 Fk -建筑物地面以上主体自重建筑物地面以上主体自重 Gk -建筑物基础及基础以上部分土重建筑物基础及基础以上部分土重 二、基础底面积的确定二、基础底面积的确定 1.1.轴心荷载作用轴心荷载作用 f -地基允许承载力地基允许承载力 pkmax -基底压应力最大值基底压应力最大值 pkmin -基底压应力最小值基底压应力最小值 2. 2.偏心荷载作用偏心荷载作用 f -地基允许承载力地基允许承载力 桩是一种埋入土中桩

71、是一种埋入土中, ,截面截面尺寸比其长度小得多的细长尺寸比其长度小得多的细长构件构件, ,不敷出桩群的上部与承不敷出桩群的上部与承台连接而组成桩基础台连接而组成桩基础, , 通过通过桩基础把竖向荷载传递到地桩基础把竖向荷载传递到地层深处坚实的土层上去层深处坚实的土层上去, , 或或把地震力等水平荷载传到承把地震力等水平荷载传到承台和桩前方的土体中。台和桩前方的土体中。 第四节第四节 深基础简介深基础简介 一、桩基础一、桩基础桩的分类：桩的分类： 施工：预制桩、灌注桩。施工：预制桩、灌注桩。受力状态：摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩。受力状态：摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩。计算方法：桩基、复合基础。计算

72、方法：桩基、复合基础。2）、）、基础设计方法：基础设计方法：、确定持力层、确定持力层、确定基础埋深、确定基础埋深、确定基础方案、确定基础方案、基础面积及配筋设计、基础面积及配筋设计第五节第五节 软土地基软土地基 软弱土：软弱土：抗剪强度较低、压缩性高、渗透性小的淤泥、抗剪强度较低、压缩性高、渗透性小的淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土等其它高压缩性土。淤泥质土、冲填土、杂填土等其它高压缩性土。、淤泥、淤泥质土：淤泥、淤泥质土：静水或在流速缓慢的环境中沉积，静水或在流速缓慢的环境中沉积，经生物化学作用形成。经生物化学作用形成。、冲填土：冲填土：疏理河道或围海造田时，用挖泥船通过泥浆疏理河道或围海造田时，用挖泥船通过泥浆将夹有大量水分的泥砂吹送到岸上洼地形成的沉积土。将夹有大量水分的泥砂吹送到岸上洼地形成的沉积土。、杂填土：杂填土：人类活动而任意使用建筑垃圾、工业废料、人类活动而任意使用建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物堆填的场地。生活垃圾等杂物堆填的场地。