《混凝土结构基本构》PPT课件.ppt

第三章 混凝土结构 基本构件,3.1 钢筋混凝土受弯构件,受 弯 构 件,截面上同时作用有弯矩和剪力的构件 ,破坏类型,正截面破坏:由弯矩引起 斜截面破坏:主要由剪力引起,截面类型,单筋截面 仅在受拉区配置 纵向受力钢筋的截面,双筋截面 同时在受压区配置 纵向受力钢筋的截面,设计内容,构造措施 构件各连接部位均应满足,正常使用极限状态 变形验算： f max f lim 裂缝宽度验算：max lim,承载能力极限状态 正截面受弯承载能力：计算纵筋 斜截面受剪承载能力：计算箍筋,一、钢筋混凝土梁,矩形、T形、花篮形、十字形、倒T形 （矩形、T形为主）,梁的截面,高度h 刚度要求：根据高跨比h/l确定，见表3-3 常用梁高：250、300750、800、900、1000mm等 矩形截面：h/b2.02.5 宽度b T形截面：h/b2.54.0 常用梁宽：180、200、250mm等,截面尺寸,截面形式：,一、钢筋混凝土梁,梁的配筋,纵向受力钢筋,净距：上部筋：30mm，且1.5d 下部筋：25mm，且d 垂直净距（层距）：25mm且d,作用：承受由M产生的拉（压）应力 布置：位于梁受拉（压）区，数量计算定 种类：HRB400级、HRB335级 直径：1225mm，一般28mm,架力钢筋,作用：固定箍筋的正确位置，与梁底纵筋形成钢 筋骨架； 承受混凝土收缩及温度变化产生的拉力,直径： l04m：8 mm l046m：10mm2根 l06m：12 mm,设置： 2根，位于梁的角部,作用：承受由M 和V 引起的主拉应力； 固定纵筋位置形成骨架。 形式：开口式、封闭式，单肢、双肢、 四肢（多用封闭双肢箍）,直径 ：h800mm时6 mm h800mm时8 mm 数量：由计算确定 间距：ssmax， smax见表3-5,箍筋,作用：跨中平直部分承受由M 产生的拉应力， 弯起段承受主拉应力， 弯起段平直部分可承受压力。 数量位置：由计算确定 弯起角度 ： h800mm时45 h800mm时60 间距：第一排弯筋上弯点距支座边缘50mm 相邻弯筋上弯点距离smax,弯起钢筋,作用：承受混凝土收缩及温度变化的拉力， 增强钢筋骨架刚度。 设置：hw 450mm时 要求：间距200mm，每侧面积0.1% bhw 拉筋：直径同箍筋,梁侧构造钢筋（腰筋）,腹板高度hw ：矩形截面取有效高度h0 T形和I形截面取梁高减去上、下翼缘后的腹板净高。,板的配筋,位置：沿板跨度方向（数量按计算配置） 直径：612mm（现浇板8mm） 间距：70mm200mm (当h150mm时： s250mm，且1.5h ),作用：承受M产生的拉力 种类：HRB400、HRB335或HPB235级,受力钢筋,设置,二、钢筋混凝土板,板的配筋,分布钢筋,均匀地传力给受力钢筋 固定受力钢筋位置 抵抗混凝土收缩、温度拉应力,作用,位置：与受力钢筋垂直,纵筋内侧（数量按构造配置） 面积：15%As，且0.15%bh 直径： 6mm 间距： 250mm（有较大集中荷载时，200mm）,配置,绑扎板钢筋,板的配筋,下部网片筋,受弯构件正截面破坏形态,配筋率：,反映钢筋与混凝土配比的指标,破坏特征：受压区混凝土被压碎 破坏时，钢筋尚未屈服。 破坏性质：“脆性破坏”,超筋梁： max,适筋梁： min max,破坏特征：钢筋先屈服，混凝土 后压碎 破坏性质：“延性破坏”,少筋梁 ：min,破坏特征：开裂后钢筋迅速屈服，混 凝土受压失效，一裂就坏 破坏性质：“脆性破坏”,钢筋混凝土构件中，某根钢筋若要发挥其在某个截面的强度，则必须从该截面向前延伸一个长度，以借助该长度上钢筋与混凝土的粘结力把钢筋锚固在混凝土中，这一长度就是锚固长度。 钢筋的锚固长度取决于钢筋强度及混凝土强度，并与钢筋外形有关。混凝土规范以钢筋应力达到屈服强度时，不发生粘结锚固破坏所需的最小埋入长度称为锚固长度。,1.钢筋的锚固,二、钢筋的锚固的与连接,在施工中，常常会出现因钢筋长度不够而需要接长的情况。钢筋的接头形式有绑扎搭接接头、焊接接头和机械连接接头。 规范规定，轴心受拉及小偏心受拉构件的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头；直径大于28mm的受拉钢筋及直径大于32mm的受压钢筋不宜采用绑扎搭接接头。,2. 钢筋的接头,（1）绑扎搭接接头 绑扎搭接接头的工作原理，是通过钢筋与混凝土之间的粘结强度来传递钢筋的内力。因此，绑扎接头必须保证足够的搭接长度，而且光圆钢筋的端部还需做弯钩(图3-5.2)。 ,图3-5.2 钢筋的绑扎接头,(a)光面钢筋；(b)变形钢筋,（2）焊接接头 纵向受力钢筋的焊接接头应相互错开。钢筋机械连接接头连接区段的长度为35d（d为纵向受力钢筋的较大直径）且不小于500mm。位于同一连接区段内纵向受拉钢筋的焊接接头面积百分率不应大于50%，纵向受压钢筋可不受限制。,（3）机械连接接头 纵向受力钢筋机械连接接头宜相互错开。钢筋机械连接接头连接区段的长度为35d（d为纵向受力钢筋的较大直径）。在受力较大处设置机械连接接头时，位于同一连接区段内纵向受拉钢筋机械连接接头面积百分率不宜大于50%，纵向受压钢筋可不受限制；在直接承受动力荷载的结构构件中不应大于50% 。,锥螺纹钢筋连接,主要以承受轴向压力为主,通常还有弯矩和剪力作用,概 述,第三章第二节 钢筋混凝土受压构件,轴心受压构件 偏心受压构件,一、受压构件的分类,单向偏心受压构件 双向偏心受压构件,受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。,二、受压构件的构造要求,1.材料强度等级,混凝土规范规定受压钢筋的最大抗压强度为400N/mm2。,混凝土： 一般柱中采用C25及以上等级，对于高层建筑的底层柱可采用更高强度等级的混凝土，例如采用C40或以上；,纵向钢筋： 一般采用HRB400（三级）和HRB335（二级）级热轧钢筋。,2.截面型式及尺寸要求,轴心受压柱以方形为主， 偏心受压柱以矩形为主,2.截面型式及尺寸要求,方形与矩形截面的尺寸 不宜小于250mm250mm,3.受压构件的配筋：,（1）纵向受力钢筋 （2）箍筋,作用： 一 协助混凝土承受压力，以减小构件尺寸； 二 承受可能的弯矩，以及混凝土收缩和温度变形引起的拉应力； 三 防止构件突然的脆性破坏。,作用： 保证纵向钢筋的位置正确，防止纵向钢筋压屈，从而提高柱的承载能力。,二、受压构件的构造要求,4.纵筋直径与根数：,通常采用 1232mm， 直径宜粗不宜细，根数宜少不宜多，保证对称配置。,方形和矩形截面柱中纵向受力钢筋不少于根， 圆柱中不宜少于8根且不应少于6根。,净距50mm， 中距300mm,5.纵筋的配筋率：,钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋率（ ）,受压钢筋的配筋率一般不超过3， 通常在0.6 2之间。,6.箍筋的构造,受压构件中的箍筋， 应做成封闭式,末端做成135弯钩， 平直段长度10d,受压构件复合菱形箍筋,偏压柱h 600mm时， 应设置1016mm的纵向构造钢筋。,搭接钢筋受拉时，箍筋间距S 不应大于5d，且不应大于100mm； 搭接钢筋受压时，箍筋间距S 不应大于10d，且不应大于200mm。,受压构件复合井字箍筋,6.箍筋的构造,对于截面形状复杂的构件，不可采用具有内折角的箍筋箍筋。其原因是，内折角处受拉箍筋的合力向外。,6.箍筋的构造,四、偏心受压构件的受力特点,偏心受压构件的破坏特征与纵向力的偏心距e0 、纵筋的数量等因素有关，一般分为：大偏心受压和小偏心受压两类破坏形态。,1.大偏心受压破坏,破坏特征： 加载后首先在受拉区出现横向裂缝，裂缝不断发展，裂缝处的拉力转由钢筋承担，受拉钢筋首先达到屈服，并形成一条明显的主裂缝，主裂缝延伸，受压区高度减小，最后受压区出现纵向裂缝，混凝土被压碎导致构件破坏。,类似于：正截面破坏中的适筋梁,属 于：延性破坏,2.小偏心受压破坏,破坏特征： 加荷后全截面受压或大部分受压，离纵向力较近一侧混凝土压应力较高，离纵向力较远一侧压应力较小甚至受拉。随着荷载增加，近侧混凝土出现纵向裂缝被压碎，受压钢筋屈服 ，远侧钢筋可能受压，也可能受拉，但都未屈服。,属 于：脆性破坏,类似于：正截面破坏中的超筋梁,第三节 钢筋混凝土受扭构件,凡是构件截面中有扭矩作用的，都称为受扭构件。,例如：钢筋混凝土雨篷、平面曲梁或折梁、现浇框架边梁、 吊车梁、螺旋楼梯等。,一、受力特点,在扭矩作用下，当扭矩增加时，构件首先在某一长边中点最薄弱处产生一条倾角约为45的空间斜裂缝ab，之后斜裂缝向两相邻面按45 螺旋方向分别延伸至c和d，同时又陆续出现更多条大体连续的螺旋裂缝。直到其中一条裂缝所穿越的钢筋先达到屈服强度，这条主裂缝急速扩展，最后另一个长边的混凝土压碎，构件破坏。,从受力合理的观点考虑，最有效的配筋方式 为45螺旋形配筋 ，但不便于施工。,在实际工程中，采用构件表面设置的横向箍筋和构件周边均匀对称设置纵向钢筋，共同形成抗扭钢筋骨架。,二、构造要求,1.纵筋构造要求,按构件受扭承载力得出纵向钢筋应沿构件截面周边均匀对称布置，其间距不应大于200mm和梁截面宽，且截面四角必须有纵向受扭钢筋。,2.箍筋构造要求,箍筋必须做成封闭式，沿截面周边布置，且末端应 有135度的弯钩，弯钩末端直线不小于10d，或按受拉 搭接方式配置。,第四节 预应力混凝土构件基本知识,一、预应力混凝土的基本概念,1、为什么要使用预应力混凝土结构,对于普通钢筋混凝土构件，由于混凝土的抗拉强度很低，所以抗裂性能很差。其抗拉强度只有抗压强度的1/101/18，每米只能拉0.10.15mm，超过后就会出现裂缝。一般情况下，当钢筋应力超过2030N/mm2时，混凝土就会开裂。在正常使用情况下，一般都处于带裂缝工作状态。对于允许开裂的构件，裂缝宽度一般限制在0.20.3mm以内，而此时，受拉钢筋应力最高只达到150250N/mm2。 对使用上不允许开裂的构件，普通钢筋混凝土就无法满足要求。 为避免普通钢筋混凝土构件的裂缝过早出现，保证构建具有足够的抗裂性能和刚度，可在构件承受使用荷载以前，通过张拉钢筋，利用钢筋的回弹，预先对受拉区的混凝土施加压力，以此产生的预压应力用来减少或抵消由荷载所引起的拉应力。 这种在构件受荷载之前，预先对构件的混凝土受拉区施加预压应力的结构，称为“预应力混凝土结构”,一、预应力混凝土的基本概念,2、预应力混凝土结构的优点,能够充分利用高强钢材、混凝土，减少钢筋用量；构件截面小，减轻结构自重。 预应力能使构件受拉区推迟或避免开裂，提高构件的抗裂性能。 由于预应力混凝土构件在使用阶段不带裂隙工作或裂隙很小，所以构件的截面刚度较大。 由于预应力提高了构件的抗裂性能和刚度，减少了构件的截面尺寸和自重，使之适用于较大荷载和较大跨度。,一、预应力混凝土的基本概念,设计计算复杂； 工艺复杂； 质量要求高,造价高。,一、预应力混凝土的基本概念,3、预应力混凝土结构的缺点,一、预应力混凝土的基本概念,4、混凝土预应力的添加,一、预应力混凝土的基本概念,5、预应力混凝土不能提高承载力,注意：预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件的承载能力相同，与受拉区钢筋是否施加预应力无关。,二、预应力施工方法先张法,、概念,定义：先张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土的施工方法，称为先张法。 首先,在台座或钢模上张拉钢筋至设计规定的拉力,用夹具临时固定钢筋,然后浇灌混凝土,当混凝土达到设计强度的75%及以上时放松钢筋。 先张法预应力的传递是依据钢筋与混凝土间的粘结力完成的。,二、预应力施工方法先张法,、施工工艺过程,主要工艺过程是：穿钢筋张拉钢筋浇筑混凝土并进行养护放松钢筋。,3、优、缺点,主要优点：生产工艺简单，工序少，效率高，质量易于保证，同时由于省去了锚具和减少了预埋件，构件成本较低。 适用范围：主要用于工厂化大量生产，尤其适宜用于长线法生产中、小型构件。,二、预应力施工方法先张法,、概念,定义：先浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度的75%以上后，在构件上直接张拉预应力钢筋，这种施工方法称为后张法。 后张法的预应力传递依靠构件两端的工作锚具完成.,二、预应力施工方法后张法,、施工工艺过程,二、预应力施工方法后张法,3、优、缺点,优点：预应力钢筋直接在构件上张拉，不需要张拉台座，所以后张法构件既可以在预制厂生产，也可在施工现场生产。大型构件在现场生产可以避免长途搬运，故我国大型预应力混凝土构件主要采用后张法。 缺点：生产周期较长；需要利用工作锚锚固钢筋，钢材消耗较多，成本较高；工序多，操作较复杂，造价一般高于先张法。,二、预应力施工方法后张法,三、材料的选用,1、混凝土,要求采用高强混凝土； 可以施加较大的预压应力，提高预应力效率； 有利于减小构件截面尺寸，以适用大跨度的要求； 具有较高的弹性模量，有利于提高截面抗弯刚度，减少预压时的弹性回缩； 徐变较小，有利于减少徐变引起的预应力损失； 与钢筋有较大粘结强度，减少先张法预应力筋的应力传递长度； 有利于提高局部承压能力，便于后张锚具的布置和减小锚具垫板的尺寸； 强度早期发展较快，可较早施加预应力，加快施工速度，提高台座、模具、夹具的周转率，降低间接费用 一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30，当采用高强钢丝时不低于C40。,2、钢筋,三、材料的选用,预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝、也可采用热处理钢筋。 （1）高强度。 （