《混凝土基本构》PPT课件.pptVIP

1,熟悉梁、板配筋的构造要求，以及混凝土保护层厚度和截面的有效高度 能够计算和校核单筋矩形截面梁正截面和斜截面的承载力 了解双筋矩形截面梁和T形截面梁的形成及构造要求 了解梁、板的支座锚固措施 熟悉受压构件的构造要求 能够计算轴心受压构件的承载力，理解箍筋的套箍作用 了解偏心受压构件、受拉构件、受扭构件的概念及构造 理解混凝土结构耐久性设计的一般规定 掌握预应力混凝土的基本原理,第6章 混凝土基本构件,2,一、梁的截面与配筋,1)梁的截面 (1)截面形式 梁常见的截面形式有矩形、T形、工字形、L形、倒T形以及花篮形等，如图6.2所示。 (2)截面高度h 梁的截面尺寸要满足强度、刚度和裂缝3方面的要求。其截面高度h可根据梁的跨度来估计，见表6.1。 (3)截面宽度b,第一节 受弯构件的一般构造要求,3,图6.2 梁的截面形式,4,5,2)梁的配筋 梁中常配置的钢筋有纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立钢筋和纵向构造钢筋，如图6.3(a)所示。,图6.3 梁的配筋示意图,6,图6.4 梁的纵向钢筋的间距,7,图6.5 箍筋的肢数和形式 (a)开口式；(b)封闭式；(c)单肢；(d)双肢；(e)四肢,8,9,图6.6 腰筋与拉筋,10,3)梁的计算跨度l0 梁的计算跨度是计算简图的跨度，设为l0，它与梁的净跨和梁在砌体中的支承长度有关，如图6.7所示。 梁的计算跨度应取以下两式中的较小值：,11,图6.7 梁的计算跨度,12,二、板的厚度与配筋,1)板的厚度 板的厚度要满足强度、刚度和裂缝宽度的要求,同时还要考虑经济和施工上的方便。从刚度条件出发，单向受力板(也称梁式板)的厚度可按表6.3、表6.4确定，同时应满足混凝土规范规定的要求。,13,14,15,2)板的配筋 一般情况下，板仅配两种钢筋，即受力钢筋和分布钢筋，如图6.8所示。其中的负筋布置在板顶上，为抵抗负弯矩所设，故它也是受力钢筋。,图6.8 板的配筋,16,图6.9 悬臂板的配筋,17,3)板的计算跨度l0 板的计算跨度也是计算简图的跨度，设为l0，它与板的净跨、板的厚度以及板在砌体中的支承长度有关，如图6.10所示。,18,图6.10 板的计算跨度,19,三、梁、板混凝土保护层厚度和截面的有效高度,1)梁、板混凝土保护层 为了加强混凝土结构的耐久性，钢筋要有足够的混凝土保护层，这样不仅能够防止钢筋锈蚀，还能够保证钢筋与混凝土的粘结性能。因此，混凝土规范对纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度做了规定，见表6.5。,20,表6.5 纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度单位：mm,21,图6.11 梁、板混凝土保护层和截面有效高度,22,2)梁、板截面的有效高度 在计算梁、板承载力时，因为混凝土很容易开裂，所有拉力完全由钢筋承担，因此，梁、板能发挥作用的截面高度并不是h，而是从受压混凝土边缘至受拉钢筋截面重心的距离，该距离称为截面有效高度，用h0表示，如图6.11所示。h0的计算表达式为：,23,第二节 受弯构件的正截面承载力,试验表明，受弯构件的破坏有两种可能正截面破坏和斜截面破坏，如图6.13所示,图6.13 受弯构件两种破坏形式,24,一、受弯构件的正截面破坏形态,)配筋率 显然，正截面的承载力与所配置的钢筋多少有关，为此先引入配筋率的概念，如图6.14所示。,图6.14 梁的矩形截面,25,这里的配筋率是指纵向受拉钢筋的截面面积与有效截面面积的比值，表达式为：,26,2)破坏形态分析 (1)超筋破坏(超筋梁) 超筋梁的破坏特点表现为：在受拉钢筋还没有达到屈服强度之前，受压区的混凝土即先被压碎，从而导致构件的破坏，如图6.15(a)所示。,27,图6.15 梁的3种破坏形态 (a)超盘破坏；（b）少筋破坏；（c）适筋破坏,28,二、单筋矩形截面梁,对梁的正截面承载力而言，起控制作用的是弯矩。那么，按承载能力极限状态设计法，梁在荷载作用下，产生的荷载效应设计值S就是弯矩设计值M，构件的抵抗力R就是梁正截面的抗弯承载力Mu。由式(5.3)0SR(0=1)，有：,29,图6.16 单筋矩形截面正截面承载力计算简图,30,基本公式的适用条件：为了保证梁为适筋梁，防止出现超筋破坏或少筋破坏，上述的基本公式应该满足下列两个条件：,31,32,33,2)相对界限受压区高度 从式(6.8)1fcbx=fyAs可知，如果矩形截面尺寸(b，h)、钢筋(fy)及混凝土强度等级(1fc)已确定，那么x与As成正比。也就是说，钢筋配得越多(即As越大)，所需的受压区高度x也就越大。,34,35,3)公式的应用 在计算As时，应用基本公式(6.8)和(6.9)进行联立求解。因为两式中的未知数只有x和As，所以两个方程可解两个未知量，具体求解如下：,36,37,38,39,40,三、双筋矩形截面梁,)何时采用双筋截面 前面已经讲过，截面除了在受拉区配有受拉钢筋外，在受压区还配有受压钢筋，这种截面就称为双筋截面，如图6.20所示。,图6.20 双筋矩形截面梁,41,2)受压钢筋的抗压强度设计值f y 在表5.4中，有一栏是普通钢筋抗压强度设计值f y，在表5.5中，也有一栏是预应力钢筋抗压强度设计值f py。从表中可以看出，f y的最大值为360 N/mm2，f py的最大值为410 N/mm2，而高强度预应力钢筋受拉时，钢筋抗拉强度设计值fpy则高达1 000 N/mm2以上。,42,3)双筋截面的构造要求 试验表明，当采用受压钢筋，同时又用开口式箍筋或者箍筋的间距过大，在纵向压力作用下，受压钢筋将被压屈凸出，从而引起混凝土保护层崩裂。因此，混凝土规范有如下规定(如图6.21所示)：,43,当梁配有计算所需要的纵向受压钢筋时，箍筋应采用封闭式箍筋，箍筋的直径d/4(d为纵向受压钢筋中的最大直径)，箍筋的间距s应满足：s15d(d为纵向受压钢筋中的最小直径)，且s400 mm。 当一层内的纵向受压钢筋多于5根，且直径18 mm时，应设置复合箍筋，箍筋的间距s10d(d为纵向受压钢筋的最小直径)。,44,当梁的宽度400 mm，且一层内的纵向受压钢筋多于3根时，或当梁的宽度400 mm但一层内的纵向钢筋多于4根时，也应设置复合箍筋。,45,四、T形截面梁,1)T形截面梁的形成 在分析单筋矩形截面梁和双筋矩形截面梁时，均未考虑受拉区混凝土参加工作。也就是说，受拉区的拉力全部由钢筋承担，这是由于混凝土抗拉能力极弱，几乎起不到抗拉作用,图6.22 单筋T形截面,46,图6.23 T形、工字形截面,47,2)T形截面的应用 凡是在受压区带有翼缘的构件。 现浇肋形楼盖的主、次梁，在跨中的截面也按T形截面计算。 预制空心板和预制槽形板也可化为T形截面计算 现浇实心板只能用于小跨(1.72.5 m)，根本原因在于板的厚度太薄。,48,图6.24 T形截面各种形式,49,图6.25 现浇密肋板,50,一、梁的斜截面抗剪承载力,梁的斜截面破坏主要是由于材料抗剪能力不足引起的。为了保证斜截面具备足够的抗剪承载力，梁应有一个合理的截面尺寸，并需要由斜截面承载力计算配置足够的腹筋，如图6.27所示。,第三节 受弯构件的斜截面承载力,51,图6.27 梁内的钢筋骨架,52,1)配箍率 箍筋主要作用是抗剪，于是所配置的箍筋数量将直接影响斜截面的抗剪承载力。为此，先引入配箍率的概念，即：,53,2)基本计算公式 对梁的斜截面承载力而言，起控制作用的是剪力。那么，按承载能力极限状态设计法，梁在荷载作用下，产生的荷载效应设计值S就是剪力设计值V；构件的抵抗力R就是梁斜截面的抗剪承载力Vu。由式(5.3)：0SR(0=1)，有:,54,设计时，应按V=Vu的原则计算。混凝土规范给出了矩形、T形和工字形截面梁的斜截面抗剪承载力计算基本公式：,55,3)计算公式的适用条件 适筋梁的配筋要求是不能太多，也不能太少，与此相仿，箍筋的配箍率也不能太多或太少。其实，箍筋的配筋率与截面尺寸的大小紧密相关。所以，控制配箍率在某一个范围，完全可以由控制截面尺寸来取代。,56,(1)上限值最小截面尺寸 对于矩形、T形和工字形截面的受弯构件，最小截面尺寸应符合下列条件： ,57,表面上，上述公式并不是控制截面尺寸，其实，稍微改写一下就一目了然。将式(6.20)改写为：,58,(2)下限值最小配箍率 混凝土规范给出的最小配箍率的计算式为：,59,60,4)容易发生斜截面破坏的位置 支座边缘处的斜截面。 如果梁内有弯起钢筋，那么在弯起点处的斜截面也容易发生斜截面破坏，如图6.30(a)中的22和33斜截面。,61,箍筋的直径或间距改变之处的斜截面。此处由于抗剪能力突变，因此也会发生斜截面破坏，如图6.30(b)所示中的44斜截面。 肋宽改变之处，如图6.30(c)所示的截面22。虽然该截面的剪力比支座截面(11)小，但由于肋宽在此变小，斜截面承载力降低，所以也可能会发生斜截面破坏。,62,图6.30 斜截面易发生破坏的位置,63,5)梁的正、斜截面承载力计算的顺序 对于长高比较大(l0/h5)的梁，往往弯矩M起控制作用，故一般先进行正截面抗弯承载力计算，然后进行斜截面抗剪承载力计算，即先配纵向受力钢筋，后配箍筋。 对于长高比较小的梁，比如牛腿柱，剪力V常起控制作用，故先配箍筋，后配纵向受力钢筋。,64,二、斜截面承载力的计算步骤,在工程设计中，斜截面承载力的计算分为两类问题：截面设计和截面校核。其步骤分别如下： 1)截面设计 (1)计算斜截面的最大剪力设计值V (2)验算梁的截面尺寸 (3)验算是否按计算配置箍筋 (4)计算箍筋的数量 (5)验算最小配箍率,65,2)截面校核 已知梁截面尺寸b，h，材料强度设计值ft，fc，fy，配箍量n，Asv1，s。求斜截面抗剪承载力Vu，并与V比较。,66,三、保证斜截面承载力的构造措施,当梁和板的简支支座边缘出现斜裂缝后，该处纵筋的拉力将会突然增加，为了避免纵向受力钢筋从梁支座内被拔出而导致破坏，这就需要梁、板的下部纵向受力钢筋伸入支座内应有一定的长度。该长度称为钢筋在支座内的锚固长度las(注意las与前一章中的la之差别)。,67,图6.32 简支板纵筋在支座内的锚固,68,图6.33 简支梁的纵筋在支座内的锚固,69,图6.34 锚固措施 (a)加焊横向短钢筋； (b)加焊锚固钢板；(c)将纵筋端头焊接在支座预埋铁件上,70,图6.35 鸭筋与浮筋,71,图6.36 轴心受压与偏心受压 (a)轴心受压；(b)偏心受压,72,一、受压构件构造要求,1)材料 混凝土的优点是抗压性能好，用它来承压是合适的。采用强度等级较高的混凝土，对提高柱的抗压承载力和减小截面尺寸都是有利的。 一般情况下，宜采用C20，C25，C30的混凝土。对于高层建筑的底层柱，必要时可采用更高强度等级的混凝土。,73,2)截面形式及尺寸 钢筋混凝土受压构件常用正方形截面或矩形截面，有特殊要求时也采用圆形或多边形截面，装配式厂房柱则常用工字形截面。 为使柱截面尺寸模数化，柱截面边长在800 mm以下者，取50 mm的模数；800 mm以上者，取100 mm的模数。柱的截面尺寸需要定得大一些，一般宜大于250 mm。,74,3)纵向钢筋 纵向受力钢筋的直径不宜小于12 mm，通常在1632 mm之间选用。取较粗的钢筋作受压钢筋，其目的是形成较为刚劲的骨架，受压后不易被压屈。 全部纵向钢筋的配筋率不宜超过5%，但也不得少于0.6%。常用的配筋率多为0.7%2；,75,纵向受力钢筋的根数：矩形截面不得少于4根，圆柱中纵向钢筋宜沿周边均匀布置，根数不宜少于8根，且不应少于6根，其根数最好取双数，即4，6，8，10，12根等。 柱内纵向钢筋的净距不应小于50 mm。对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小净距应按照梁的规定取用。偏心受压柱中，垂直于弯矩作用平面的纵向受力钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋，它的中距不宜大于300 mm。,76,当偏心受压柱的截面高度h600 mm时，在柱的侧面应设置直径为1016 mm的纵向构造钢筋，并相应地设置复合箍筋或拉筋。纵向钢筋的混凝土保护层厚度在一类环境中取30 mm。,77,4)箍筋 箍筋一般采用HPB235级的热轧钢筋。箍筋间距s和直径应符合表6.12的要求。,78,图6.37 矩形截面柱箍筋的形式,79,图6.38 截面形状复杂柱的箍筋形式,80,二、轴心受压构件,根据箍筋配置方式的不同，轴心受压构件可分为配有纵筋和普通箍筋的柱，以及配有纵筋和螺旋式(或焊接环式)箍筋的柱这两种构件,81,1)配普通箍筋的柱 由图6.39容易推出轴心受压构件正截面承载力计算的基本公式为：,82,83,84,(3)确定稳定系数 查表法：对于矩形截面，由长细比=l0/b，查表6.14得值。若l0b之值介于表中数值之间，则需按线性内插法确定值。对于其他截面也是如此。 计算法：对于矩形截面，可按式(6.25)计算值。,85,三、偏心受压构件简介,1)工程中的偏心受压构件 钢筋混凝土偏心受压(即压弯)构件，在工程实践中经常遇到，现举例介绍。 如图6.43所示的单层厂房，由于屋架重量和吊车轮压和等荷载共同作用，使柱子截面(11)上存在轴心压力和弯矩；因此，这样的柱(牛腿)就是典型的偏心受压构件。,