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土建的基础知识1、 什么是容积率？答：容积率是项目总建筑面积与总用地面积的比值。一般用小数表示。 2、 什么是建筑密度？答：建筑密度是项目总占地基地面积与总用地面积的比值。一般用百分数表示。 3、 什么是绿地率（绿化率）？ 答：绿地率是项目绿地总面积与总用地面积的比值。一般用百分数表示。 4、 什么是日照间距？ 答：日照间距，就是前后两栋建筑之间，根据日照时间要求所确定的距离。日照间距的计算，一般以冬至这一天正午正南方向房屋底层窗台以上墙面，能被太阳照到的高度为依据。 5、 建筑物与构筑物有何区别？ 答：凡供人们在其中生产、生活或其他活动的房屋或场所都叫做建筑物，如公寓、厂房、学校等；而人们不在其中生产或生活的建筑，则叫做构筑物，如烟囱、水塔、桥梁等。 6、 什么是建筑“三大材”？ 答：建筑“三大材”指的是钢材、水泥、木材。 7、 建筑安装工程费由哪三部分组成？ 答：建筑安装工程费由人工费、材料费、机械费三部分组成。 8、 什么是统一模数制？什么是基本模数、扩大模数、分模数？ 答：（1）、所谓统一模数制，就是为了实现设计的标准化而制定的一套基本规则，使不同的建筑物及各分部之间的尺寸统一协调，使之具有通用性和互换性，以加快设计速度，提高施工效率、降低造价。 （2）、基本模数是模数协调中选用的基本尺寸单位，用M表示，1M=100mm。（3）、扩大模数是导出模数的一种，其数值为基本模数的倍数。扩大模数共六种，分别是3M（300mm）、6M（600mm）、12M（1200mm）、 15M（1500mm）、30M（3000mm）、60M（6000mm）。建筑中较大的尺寸，如开间、进深、跨度、柱距等，应为某一扩大模数的倍数。（4）、分模数是导出模数的另一种，其数值为基本模数的分倍数。分模数共三种，分别是1/10M（10mm）、1/5M（20mm）、1/2M （50mm）。建筑中较小的尺寸，如缝隙、墙厚、构造节点等，应为某一分模数的倍数。 9、 什么是标志尺寸、构造尺寸、实际尺寸？ 答：（1）、标志尺寸是用以标注建筑物定位轴线之间（开间、进深）的距离大小，以及建筑制品、建筑构配件、有关设备位置的界限之间的尺寸。标志尺寸应符合模数制的规定。（2）、构造尺寸是建筑制品、建筑构配件的设计尺寸。构造尺寸小于或大于标志尺寸。一般情况下，构造尺寸加上预留的缝隙尺寸或减去必要的支撑尺寸等于标志尺寸。 （3）、实际尺寸是建筑制品、建筑构配件的实有尺寸。实际尺寸与构造尺寸的差值，应为允许的建筑公差数值。 10、 什么是定位轴线？ 答：定位轴线是用来确定建筑物主要结构或构件的位置及其标志尺寸的线。 11、 什么是横向、纵向？什么是横向轴线、纵向轴线？ 答：（1）、横向，指建筑物的宽度方向。 （2）、纵向，指建筑物的长度方向。（3）、沿建筑物宽度方向设置的轴线叫横向轴线。其编号方法采用阿拉伯数字从左至右编写在轴线圆内。（4）、沿建筑物长度方向设置的轴线叫纵向轴线。其编号方法采用大写字母从上至下编写在轴线圆内（其中字母I、O、Z不用）。 12、 什么是房屋的开间、进深？ 答：开间指一间房屋的面宽，及两条横向轴线之间的距离；进深指一间房屋的深度，及两条纵向轴线之间的距离。 13、 什么是层高？什么是净高？ 答：层高指建筑物的层间高度，及本层楼面或地面至上一层楼面或地面的高度；净高指房间的净空高度，及地面至天花板下皮的高度 14、 什么是建筑总高度？ 答：建筑总高度指室外地坪至檐口顶部的总高度。 15、 什么是标高？什么是绝对标高、相对标高？ 答：（1）、建筑物的某一部位与确定的水基准点的高差，称为该部位的标高。（2）、绝对标高亦称海拔高度，我国把青岛附近黄海的平均海平面定为绝对标高的零点，全国各地的标高均以此为基准。（3）、相对标高是以建筑物的首层室内主要房间的地面为零点（+ 0.00），表示某处距首层地面的高度。 16、 什么是建筑面积、使用面积、使用率？什么是交通面积、结构面积？ 答：（1）、建筑面积指建筑物长度、宽度的外包尺寸的乘积再乘以层数。它由使用面积、交通面积和结构面积组成。（2）、使用面积指主要使用房间和辅助使用房间的净面积（净面积为轴线尺寸减去墙厚所得的净尺寸的乘积）。（3）、使用率亦称得房率，指使用面积占建筑面积的百分数。 （4）、交通面积指走道、楼梯间、电梯间等交通联系设施的净面积。（5）、结构面积指墙体、柱所占的面积。 17、 什么是红线？ 答：红线指规划部门批给建设单位的占地面积，一般用红笔圈在图纸上，具有法律效力。 18、 建筑物如何划分等级？ 答：建筑物的等级是依据耐久等级（使用年限）和耐火等级（耐火年限）进行划分的。（1）、按耐久等级划分，共分为四级：一级，耐久年限100年以上；二级，耐久年限50100年；三级，耐久年限2550年；四级，耐久年限15年以下。 （2）、按耐火等级划分，共分为四级：从一级到四级，建筑物的耐火能力逐步降低。 19、 什么是砖混结构？ 答：房屋的竖向承重构件采用砖墙或砖柱，水平承重构件采用钢筋混凝土楼板、屋顶板，此类结构形式叫砖混结构。 20、 什么是框架结构？ 答：框架结构指由柱子、纵向梁、横向梁、楼板等构成的骨架作为承重结构，墙体是围护结构。 21、 什么是剪力墙？ 答：剪力墙指在框架结构内增设的抵抗水平剪切力的墙体。因高层建筑所要抵抗的水平剪力主要是地震引起，故剪力墙又称抗震墙。 22、 什么是框架?剪力墙结构？ 答：框架?剪力墙结构指竖向荷载由框架和剪力墙共同承担；水平荷载由框架承受20%30%，剪力墙承受70%80%的结构。剪力墙长度按每建筑平方米50mm的标准设计。 23、 什么是全剪力墙结构？ 答：全剪力墙结构是利用建筑物的内墙（或内外墙）作为承重骨架，来承受建筑物竖向荷载和水平荷载的结构。 24、 什么是筒体结构？ 答：筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。 25、 什么是钢结构？ 答：钢结构是建筑物的主要承重构件由钢材构成的结构。具有自重轻、强度高、延性好、施工快、抗震性好的特点。钢结构多用于超高层建筑，造价较高。 26、 与砖混结构相比，框架结构有何优、缺点？ 答：优点：（1）、自重轻：砖混结构自重为1500公斤/平方米；框架结构如采用轻板（加气混凝土隔墙、轻钢龙骨隔墙等）的自重为400公斤600公斤/平方米，仅为砖混结构的1/3。 （2）、房间布置灵活：框架结构的承重结构为框架本身，墙板只起围护和分隔作用，因而布置比较灵活。（3）、增加了有效面积：框架结构墙体较砖混结构薄，相对的增加了房屋的使用面积。缺点：（1）、用钢量比砖混结构高出约30%，与砖混结构相比，造价偏高。 （2）、部分柱子截面尺寸过大，会凸出墙外，影响美观。 27、 地基和基础有什么区别？ 答：（1）、地基是基础下面的土层，它的作用是承受基础传来的全部荷载。 （2）、基础是建筑物埋在地面以下的承重构件，是建筑物的重要组成部分，它的作用是承受建筑物传下来的全部荷载，并将这些荷载连同自重传给下面的土层。 28、 什么是基础埋深？什么是深基础、浅基础？ 答：（1）、基础埋深是指从室外设计地坪至基础底面的垂直距离。 （2）、埋深大于等于5米的基础称为深基础；埋深在0.5米5米之间的基础称为浅基础。基础埋深不得浅于0.5米。 29、 建筑物的基础可按哪三种不同的方法分类？ 答：（1）、按使用材料分：可分为砖基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础等。 （2）、按构造形式分：可分为独立基础、条形基础、井格基础、板式基础、筏形基础、箱形基础、桩基础等。 （3）、按使用材料受力特点分：可分为刚性基础和柔性基础。 30、 什么是防潮层？ 答：为了防止地下潮气沿墙体上升和地表水对墙面的侵蚀，采用防水材料将下部墙体与上部墙体隔开，这个阻断层就是防潮层。防潮层的位置一般在首层室内地面（+0.00）下60mm70mm处，及标高-0.06m-0.07m处。 31、 什么是勒脚？什么是踢脚？其作用各是什么？ 答：（1）、外墙墙身下部靠近室外地坪的部分叫勒脚。勒脚的作用是防止地面水、屋檐滴下的雨水的侵蚀，从而保护墙面，保证室内干燥，提高建筑物的耐久性。勒脚的高度一般为室内地坪与室外地坪的高差。（2）、踢脚是外墙内侧和内墙两侧与室内地坪交接处的构造。踢脚的作用是防止扫地时污染墙面。踢脚的高度一般在120mm150mm。 32、 什么是散水？什么是明沟？其作用是什么？ 答：散水是靠近勒脚下部的排水坡；明沟是靠近勒脚下部设置的排水沟。它们的作用都是为了迅速排除从屋檐滴下的雨水，防止因积水渗入地基而造成建筑物的下沉。女儿墙是指屋顶(一般是平屋顶)四周高出的墙,是一圈墙,高度大概不到1米,它的作用一是美观,二是对上到屋顶上的人有保护作用.山墙就是房子或楼两头的墙(一般是东头和西头)应该是纵墙.拉接筋是指墙里面的,砌墙的时候,高度每500mm就放一层拉接筋,一般是两根,作用是抗震,增加墙的整体性.檐口：是指楼房的挑檐板，或是平房的滴水檐 泛水 ；是指房屋等建（构）筑物周围用砖石或混凝土铺成的保护层，宽度多在一米上下 腰线 ；腰线是建筑装饰的一种作法，一般指建筑墙面上的水平横线，在外墙面上通常是在窗口的上或下沿（也可以在其它部位）将砖挑出60120mm，作成一条通长的横带，主要起装饰作用。 散水 ；指房屋周围保护墙基，分散雨水远离墙脚的保护层，一般宽度在800mm左右。有砖铺散水、现浇细石混凝土和混凝土散水等几种。 女儿墙 ：特指房屋外墙高出屋面的矮墙。 天沟 天沟是坡屋面使雨水统一流向落水管的流水沟，多用白铁皮或石棉水泥制成 第一章 土建基本知识 第一节 建筑基本三要素 建筑构成的基本要素是：建筑功能、物质技术条件和建筑形象。 建筑功能，即指建筑的实用性，是房屋的使用需要，它体现了建筑的目的性，任何建筑都有为人所用的功能，如建厂是为了生产，建住宅是为了满足居住、生活和休息，建剧院是为了满足文化的需要等等，所以生产、生活和文化就分别是建厂、住宅、剧院的功能要求。 建筑功能的要求不是一成不变的，是随着社会生产力的发展，经济的繁荣，物质文化生活水平的提高，人们对建筑功能的要求也将日益提高，满足新的建筑功能的房屋也应运而生。以我国的住宅为例：在20世纪60一7年代，人均居住面积不到4m2，且大多居住在平房里。到20世纪90年代，人均居住面积达到78m2，且居住在楼房里。由此可得出：建筑功能是受历史条件限制的，不同时期的建筑，满足不同的建筑功能需要。 物质技术条件是实现建筑的手段，它包括建筑材料(比如钢筋、水泥、木材等)，结构与构造(比如砖混结构、框架结构等)，设备与施工技术(比如垂直升降机、塔机、滑模升降机等)。建筑水平的提高，离不开物质技术条件的发展，而物质技术条件的发展又受社会生产力和科学技术的制约。以高层建筑在西方国家发展为例：19世纪中叶后期，由于蒸汽动力升降机的出现，高层建筑才有了可能，而随着建筑设备的完善，新材料的出现，新结构体系的产生，才为促进高层建筑的广泛发展奠定了基础。 建筑形象是指建筑物的内外观感，它包括建筑体型(矩形、塔形、L形、圆形等)、立面处理(横向分格、竖向分格等)、内外空间的组织装修、色彩应用等。建筑形象反映了建筑物的物质、时代风采、民族风格、地方特色等。比如：住宅，外形简单朴素给人以亲切、宁静的气氛；剧院，巨大的观众厅，高耸的舞台、体量、高低的对比反映了剧院建筑的特性：人民英雄纪念碑，庄严、肃穆、雄伟、崇高，有强大的思想性和艺术感染力，唤起人们对历史事件或历史人物的怀念。 总之，建筑功能、物质技术条件和建筑形象三者是辩证统一的。建筑功能是建筑的目的、主导因素，一般情况下，对物质技术条件和建筑形象起决定性作用，但后者也不是消极被动的，在一定条件下能对建筑功能起相当的制约和促进作用，如图11所示。 第二节 建筑的分类与分级 一、建筑物的分类 通常按下列几种方法进行分类： (一)按建筑的使用性质分 (1)民用建筑非生产建筑，如住宅、学校、商业建筑等。 (2)工业建筑工业生产性建筑，如主要生产厂房、辅助生产厂房等。 (3)农业建筑指农副业生产建筑，如粮仓、畜禽饲养场等。 (二)按主要承重结构材料分 (1)砖木结构建筑：用砖墙、木楼层和木屋架建造的房屋。 (2)砖混结构建筑：用砖墙、钢筋混凝土楼板层、钢(木)屋架或钢筋混凝土屋面板建造的建筑。 (3)钢筋混凝土结构建筑：建筑物主要承重构件全部采用钢筋混凝土。如装配式大板、大模板、滑模等工业化方法建造的房屋，钢筋混凝土的高层、大跨度、大空间结构的建筑。 (4)钢结构建筑：全部用钢柱、钢屋架建造的房屋。 (5)其他结构建筑；如土建筑、塑料建筑、充气塑料建筑等。 (三)按层数分 (1)住宅建筑：13层为低层住宅，46层为多层住宅，79层为中高层住宅，10层及10层以上为高层住宅， (2)公共建筑及综合性建筑：建筑物总高度在24m以下者为非高层建筑，总高度在24m以上者为高层建筑(不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑)。 (3)建筑物高度大于lOOm时，不论住宅或公共建筑均为超高层建筑。 (4)工业建筑(厂房)：单层厂房、多层厂房、混合层数的厂房。 二、建筑物的分级 设计和建筑房屋，应根据建筑物的使用年限选择相应的材料和结构类型，为了便于掌握和控制，常把建筑物按耐久年限和耐火等级来划分。 (一)建筑物的耐久年限 建筑物的耐久年限是依据建筑物的重要性和建筑的质量标准而定的，是作为建筑投资、建筑设计和选用材料的重要依据，如表11所示。 (二)建筑物耐火等级 建筑物的耐火等级是由组成建筑物的墙、梁、楼板等主要构件的燃烧性能和耐火极限决定的，共分四级，如表12所示。各级建筑物所用构件的燃烧性能和耐火极限不应低于规定的级别和限额。耐火等级的选择主要应由建筑物的重要性和其在使用中的火灾危险来确定。根据我国国情，并参照其他国家的标准，高层民用建筑设计防火规范把高层民 第二章 民用建筑设计 第一节 概述 一、民用建筑分类 根据人们对建筑物提出的不同要求，民用建筑可分为两类： (1)居住建筑：供人们生活起居用的建筑物。如宿舍、住宅等。 (2)公共建筑：供人们进行各种社会活动的建筑物。如学校、机关、商场、医院等。 二、建设程序 土建工程由于以下原因，涉及面广，内外协作配合环节多，关系错综复杂，必须按照一定程序才能有条不紊的进行。这些原因有：对社会发展的影响巨大；对城市建设影响深远，耗资巨大，从业人员多和材料品种多。 建筑工程的建设程序是指一栋房屋由开始拟定计划到建成投入使用必须遵循的程序。它一般包括立项、报建、可行性研究、选择建设地点、编制设计任务书、编制勘察设计文件、建设施工、竣工验收、交付使用等环节。 (1)立项、报建 立项、报建是工程项目建设程序的第一步。其主要内容包括说明工程项目的目的、必要性和依据，拟建规模和建设的设想，建设条件及可能性的初步分析，投资估标和资金筹措，项目的进度安排，经济效益，环境效益和社会效益估计等。将此内容写成书面报告(称项目建议书)报请上级主管部门批准兴建。 (2)可行性研究 批准立项后，对项目建议书所列出的内容进行可行性研究(图21)，也即对下列问题进行具体的分析和论证： 1)项目提出的背景，建设的必要性。 2)建设的规模、产品的方案、生产工艺、人员配备和组织机构等。 3)技术上的可能性和先进性。 4)经济上的合理性和有效性。 5)提出对建设地点、建设期限、建设环境等的要求。 (3)建设项目选址 要按照建设布局的需要以经济合理和节约用地的原则，考虑战备和环境保护的要求，认真调查材料、能源、交通、地质等建设条件，在综合研究和进行多方案比较的基础上，提出选址报告。在取得城市规划部门和上级主管部门同意批准后，才能最后确定。确定后要有批准文件为依据。 (4)编制勘察设计任务书 在建设项目和可行性报告获得批准后，由建设单位进行编制工程地质勘察任务书和设计任务书。 设计任务书的内容是可行性研究要点、结论的具体化，它包括：拟建项目的组成，使用面积和各种使用要求(采光、照明、上下水管道、供热、通风、强弱电等)和质量标准，分期建设的期限要求等。设计任务书应附可行性研究报告、环境保护和城市规划部门的意见。 勘察任务书应说明设计阶段(初步设计或施工图设计阶段对勘察的要求不同)工程概况(建筑总平面图、建筑物用途、建筑结构特点等)，要求提交勘察报告书的内容和目的。 (5)编制设计文件 建设单位根据设计任务书通过招标投标选择设计单位。由设计单位按照任务书的要求编制设计文件，它是安排落实建设项目和组织该项目施工的主要依据。 施工图阶段设计文件有： 全套建筑、结构、给水排水、建筑环境与设备、电气的施工图纸(如平、立、剖面图和构造详图)和相应的设计说明书、计算书，供施工需要； 主要结构与装饰材料、半成品和构配件品种和数量，以及需用设备，供订货需要； 第三章 工程材料与民用建筑构造 工程材料是工程建设的基础，没有材料就没有工程建设，一般一项工程中材料费用约占工程投资60左右，且材料的性能、质量直接影响工程构筑物的坚固性、适用性和耐久性。而新材料的出现将促进工程技术的进步，所以长期以来人们非常关注材料性能和品种的发展。直至近半个世纪，在社会生产力和其他学科的推动下，材料科学的发展带动了建筑材料的变革。比如建筑塑料制品、防水剂、胶粘剂、外加剂、涂料以及复合材料等高分子化学建材的应用。 建筑构造是一门专门研究建筑物各组成部分的构造原理和构造方法的学科，是建筑设计不可分割的一部分。其主要任务在于根据建筑物的功能要求、材料供应和施工技术条件，提供合理的、经济的结构方案，以作为建筑设计中综合解决技术问题及进行施工图设计的依据。 一栋建筑，一般主要由基础、墙(柱)、楼地面、楼梯、门窗和屋顶等六大部分组成。建筑构造设计时，一般应遵循以下原则：坚固实用、技术先进、经济合理、美观大方。 第一节 工程材料 一、工程材料的物理性质和力学性质 (一)材料的物理性质 1.密度 密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积，除了钢材、玻璃等少数材料外，绝大多数材料都有一些孔隙，通常将材料磨成细粉除去内部孔隙，经干燥后用密度瓶测定其体积。 2表观密度 材料的表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。它指的是包含内部孔隙的体积，当材料孔隙内含有水分时，其重量和体积均将有变化，故测定其表观密度时，须注明其含水情况。 3堆积密度 堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。 4密实度和孔隙率 密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所占的比例。孔隙率的大小直接反映了材料内部的密实程度。孔隙有开口孔隙和闭口孔隙之分，前者孔隙之间与外界相通，在一般浸水条件下能吸水饱和；后者孔隙之间与外界互不相通，这种材料具有隔热保温的性能。 5吸水性和吸湿性 材料能吸收水分的性质为吸水性。吸水性的大小由吸水率表示，即材料吸收水饱和后的水质量占材料干燥质量的百分率。材料的吸湿性是指在潮湿空气中吸收水分的性质为吸湿性，其大小用含水率表示，即材料所含水的质量占材料干燥质量的百分率。当空气湿度大而温度较低时，材料的含水率就大，反之就小。具有微小开口孔隙的亲水材料的吸湿性更大。 6耐水性 材料在长期饱和水作用下不破坏，其强度不显著降低的性质为耐水性，一般用软化系数表示，即材料在饱和水状态下的抗压强度与在干燥状态下的抗压强度之比。通常软化系数随着材料的饱和水量增加而降低。 7抗渗性和抗冻性 材料抵抗有压介质渗透的性质为抗渗性。对于一些防水、防渗材料常用渗透系数表示，即渗透系数越大，材料的渗水性大、抗渗性差。材料在水饱和状态下经多次冻融作用而不破坏且强度不严重降低的性质称抗冻性，用抗冻等级表示，即材料在吸水饱和后质量损失不超过5，强度下降不超过25所经受最大的冻融循环次数。显然抗冻等级越大，材料的抗冻性越好。 (二)材料的力学性质 1材料的强度和比强度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力称强度。以单位面积上所受的力来表示。材料不同所体现出来的强度也不同，材料所承受的外力种类和方式不同，其强度也不同。具体有抗压强度、抗弯强度、抗拉强度、抗剪强度及抗扭强度等。比强度是指按单位质量计算的材料强度，其衡量材料轻质高强性能的重要指标之一。 2弹性和塑性 材料在外力作用下产生的变形可随外力的消除而完全消失的性质称弹性，相应此种完全能恢复的变形为弹性变形。材料在外力作用下产生的变形不因外力的消除而消失的性质称塑性，这种不可恢复的变形为塑性变形。 3脆性和韧性 材料在外力作用下，无明显的变形特征而突然破坏的性质称脆性。脆性材料的抗压强度一般比抗拉强度高出许多。材料在动力荷载下，能承受很大的变形而不致破坏的性质称韧性。 4硬度和耐磨性 材料抵抗外来较硬物压人或刻画的能力称硬度，一般材料的硬度越大其强度越大，而耐磨性也越大。 5耐久性 材料在建筑物中，除受到各种外力的作用外，还经常受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些作用包括物理的、化学的及生物的作用。材料的耐久性就是指材料在上述多种因素作用下，能够经久不变质、不破坏，而尚能保持原有性能的性质。材料的耐久性是指综合性质，即包括本身性能，又包括抵抗外界的破坏，比如锈蚀、碳化、老化、耐热、抗冻等。研究材料的耐久性，必须根据材料所处的环境情况作出具体分析，才能得出正确第四章 钢筋和混凝土的力学性能 钢筋混凝土的力学性能主要是由钢筋和混凝土的力学性能共同作用的结果，只要充分了解钢筋和混凝土性能，就能正确选择材料。 第一节 钢筋 一、钢筋的品种、级别和形式 建筑用的钢筋有很多品种规格，按含元素不同分碳素钢和普通低合金钢两种。 碳素钢除含有铁元素外，还有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元素。根据含碳量的多少又分低碳钢(025)、中碳钢(o25一o60)和高碳钢(060以上)。碳素钢的性质与碳元素含量密切有关，含碳量越少，强度越低，塑性越好，可焊性好；含碳量越高，强度越高，塑性越差，可焊性越差。 普通低合金钢除碳素钢中包含的成分外，再加入少量的合金元素，如锰、硅、钛等，可使钢筋强度提高，塑性和可焊性也提高，如HPB235、HRB335、HRB400级钢。 按生产工艺分四类。分别是热轧钢筋、热处理钢筋、冷拉钢筋和钢丝或钢铰线。 按外形不同又分光面钢筋和变形钢筋，具体是以钢筋的直径划分的，直径d大于或等于6mm且小于10mm者为光面钢筋，如直径小于6mm为钢丝，直径大于或等于10mm为变形钢筋，变形钢筋根据形式不同又分螺纹钢、人字钢和月牙纹钢等。 二、钢筋的力学性能 (一)热轧钢筋 热轧钢筋(比如HPB235、HRB335、HRB400、RRB400)按强度分I、新、余热处理钢(附表三、附表四)，除I级为低碳钢外，其余都是普通低合金钢，一般建筑上常用I级和级，其强度、延性和货源都充足，经济合适，新级和余热处理钢不常用，造价也高。其力学性能和工艺性能参见“钢筋混凝土用热轧光圆钢筋” (GB 1301391)和“钢筋混凝土用热轧带肋钢筋” (GB 149998)的规定。 热轧钢筋的应力应变曲线是通过拉伸试验得到的，下面先做第一个试验。 把一根含碳量低的钢筋放在应力应变机上，如图41所示。从施加荷载到破坏的全过程可以发现： (1)自开始加荷到A点称为比例极限，OA段应力与应变成正比。 (2)越过比例极限后，应力与应变不成正比，应变的增加速度比应力快。如果应力到A点时，马上卸荷，应变全部恢复。因此我们将对应于点A的应力称“弹性极限”。 (3)应力超过弹性极限，在卸荷后应变已不能全部恢复。当应力达B点，达到屈服极限，钢筋会在应力不增加的情况下产生相当大的塑性伸长应变，直到应力应变曲线上的C点为止，这种现象称为“屈服”。B、C两点间的应变值称为“屈服台阶”或“流幅”。屈服极限又称“屈服强度”。 (4)超过C点后，钢筋应力开始重新增长，钢筋抵抗外力的能力重新提高，应力逐渐增加到最高点D。这个阶段称钢筋的强化阶段，把D点的应力称为极限强度。 (5)当应力达到D点后钢筋的应力不再增加，应变急剧增加，钢筋的直径开始在某处变细，将会产生“颈缩”现象，直到正点，钢筋被拉断。DE段称为钢筋的颈缩阶段。这就是受拉钢筋的应力应变特性。如果钢筋受压时，其特性与之相同。再做第二个实验：拿一含碳量高的钢筋，同样将它放在应力应变机上，曲线变化如图42所示。 实验结果发现：钢筋的极限强度提高了，没有明显的屈服阶段，随着，的增加，试件突然断裂。像上述实验，把具有明显的屈服极限和屈服台阶的钢材称软钢，相反，应力应变曲线上没有明显屈服阶段的钢材为硬钢。 国际标准混凝土结构设计规范(GB 500102002)(以下简称“规范”)规定：对于有流幅的钢筋，取屈服强度作为钢筋的标准强度为设计依据；对于无流幅的钢筋，在实用上取残余应变为o2时的应力作为假定的屈服点即条件屈服点以O0.2表示。 (二)热轧钢筋的塑性指标 检验钢筋质量除屈服强度和极限强度不低于规范规定值外，还有两项衡量钢筋塑性性能的指标，即伸长率和冷弯试验指标。 1伸长率 伸长率就是试件拉断后的伸长值比原长的比值。通常用百分率表示。若取钢筋试件拉伸前的应变量测距为l1，拉断后标距增大为l2，则伸长率为 伸长率越大，表明钢筋塑性越好，反之越差。 2冷弯性能 冷弯是将钢筋在常温下围绕一个固定的直径为D的辊轴(弯心)弯转(图43)。要求在达到规定的冷弯角度时，钢筋外侧部不发生裂纹、鳞落或断裂。冷弯性能间接地反映钢筋的塑性和内在的质量。 (三)钢筋冷加工 对钢筋进行机械冷加工，它可以使钢筋内部结构发生第五章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 给水排水和环境工程结构中泛应用的钢筋混凝土梁、板大都属于受弯构件，在荷载作用下，受弯构件的截面将承受弯矩M和剪力y的作用，因此，对受弯构件进行承载力极限状态计算时，一般应满足两方面要求：(1)受弯构件抗弯承载力计算；(2)弯剪作用共同存在时，还必须对受弯构件进行斜截面抗剪能力计算。 本章主要结合给水排水和环境工程专业特点，讨论最常见的单筋矩形截面和双筋矩形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算。同时，介绍钢筋混凝土梁、板结构及承载力设计中有关构造要求。关于抗剪承载力的计算和构造在下一章中叙述。 第一节 单筋矩形梁正截面承载力it算 单筋矩形截面是受弯构件最基本的截面形式。所谓“单筋”，是指仅在截面的受拉区配置有按计算确定的纵向受拉钢筋。本节所述的“单筋矩形梁”正截面受弯承载力计算的各项原则，适用于所有的单筋矩形截面受弯构件。 在一般工业与民用建筑(即安全等级为二级)的结构构件，取结构重要性系数y 10，这样对于钢筋混凝土受弯构件正截面受弯承载力计算，具体简化为： MMu(51) 式中 M-由外荷载在受弯构件正截面上产生的荷载效应设计值弯矩设计值； Mu构件正截面抗力受弯承载力，亦称截面的破坏弯矩。 如何确定正截面的受弯承载力，即破坏弯矩Mu，是正截面承载力计算中所要讨论的关键问题。由于钢筋混凝土是由两种材料组成的，其中混凝土是一种非匀质、非弹性材料，所以钢筋混凝土受弯构件的受力性能不同于匀质弹性体受弯构件。在这种情况下，为了确定Mu的计算原则，就需要通过试验来掌握钢筋混凝土梁在荷载作用下的截面应力应变分布规律和破坏特征。 一、钢筋混凝土梁正截面受弯性能的试验研究 为了研究受弯构件正截面的受弯性能，常采用图51所示的试验方案，即在一根简支梁上对称施加两个集中荷载P。如果不考虑梁自重的影响，则在两个集中荷载之间的CD区段内梁的剪力为零，弯矩为一常量，即MPa，CD区段称为纯弯区段。采用这种荷载布置方案是为了在研究CD区段受弯性能时排除剪力的干扰。 在梁的纯弯区段两侧布置测点，用应变仪量测沿截面高度混凝土各纤维层的平均应变，在梁跨中的钢筋表面用电阻应变片量测钢筋应变；同时，在梁底设百(千)分表测量梁的挠度。试验常采用分级加载，每级加载后观察梁的裂缝出现和发展情况，读测应变和挠度值，直到梁破坏为止。 通过试验，我们可以观察梁的整个受力过程和变形发展情况，测定正截面的应变分布，并在此基础上分析确定截面的应力分布规律，以此作为建立计算公式的依据。现将试验分析结果介绍如下： (一)钢筋混凝土梁正截面受力过程的三个阶段 大量试验研究表明，当配筋量适当时，钢筋混凝土粱从开始加荷直至破坏，其正截面的受力过程可以分为如下三个阶段(图52)。 第1阶段： 当荷载很小，梁内尚未出现裂缝时，正截面的受力过程处于第1阶段。此时，截面受压区的压力由混凝土承担，而受拉区的拉力则由混凝土和钢筋共同承担，由于截面上的拉、压应力较小，钢筋和混凝土都处于弹性工作阶段，梁的工作性能与匀质弹性材料梁相似。因此，梁的挠度与荷载成正比，应变沿截面高度呈直线分布(即符合平截面假定)，相应地受压区和受拉区混凝土的应力图形均为三角形。 随着荷载的增加，截面上的应力和应变逐渐增大。由于混凝土的抗拉强度较低，受拉区混凝土首先表现出塑性特征，应变比应力增长得快，因此应力分布由三角形逐渐变为曲第六章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 在外荷载作用下，钢筋混凝土梁除产生弯矩外，还伴随有剪力作用。剪力和弯矩作用的区段称为梁的“剪弯区段”。试验表明，梁不仅在纯弯区段和剪力较小的剪弯区段内产生垂直裂缝，而且还在剪力较大的剪弯区段内产生斜裂缝(图61)。 一根由匀质弹性材料做成的梁，受外荷载作用后，剪弯区段的截面上都作用有正应力和剪应力，在正应力和剪应力共同作用下，梁截面上各点将产生方向和大小各不相同的主拉应力。和主压应力Ocp。梁的主应力轨迹线表示了梁内各点主应力作用方向的变化情况。混凝土在未开裂前，其受力情况接近于匀质弹性材料。由于混凝土的抗拉强度很低，因此，只要主拉应力超过了混凝土的抗拉强度，就将在垂直于主拉应力轨迹线的方向产生斜向裂缝。钢筋混凝土梁的破坏试验结果表明，如果梁的正截面已具有足够的受弯承载力，但其斜截面承载力不足时，梁就可能沿某条斜裂缝破坏。斜截面既可能是受剪破坏，也可能是受弯破坏。本章讨论的内容就是如何保证梁的斜截面具有足够的受剪和受弯承载力。 为了避免沿斜截面破坏，除了要求梁具有合理的截面尺寸外，通常还需要在梁内配置一定数量的箍筋和弯起钢筋，这些钢筋统称为“腹筋”。箍筋一般均与梁轴线垂直，弯起钢筋则与梁轴线斜交，一般在梁高h800mm时，宜用60度。弯筋通常由纵向受拉钢筋弯起而成，由于箍筋和弯起钢筋均与斜裂缝相交，因而能够有效地承担斜截面中的拉力，提高斜截面承载力。同时，箍筋、弯起钢筋还与梁内纵向受力钢筋和架立钢筋等绑扎或点焊在一起，构成了梁的钢筋骨架，如图62所示。 第一节 斜截面受剪破坏形态及受力特点 影响斜截面受剪破坏形态和受力特点的因素比较复杂。但试验表明，如果在剪切破坏的同时不至于发生纵筋屈服(斜截面受弯破坏)和粘结锚固破坏。则影响斜截面受剪破坏形态的主要因素是剪跨比和箍筋配筋率(以下简称配箍率)。对无腹筋梁主要是剪跨比，对有腹筋梁，剪跨比的影响减弱，而配箍率成为主要影响因素之一。因此，在介绍受剪破坏之前，先介绍剪跨比和配箍率的概念。 剪跨比w是指如图61所示的剪弯区段中某一计算垂直截面的弯矩M与同一截面的剪力y和有效高度h。乘积之比，即： 从本质上说，剪跨比是代表同一计算截面上正应力与剪应力之比。从材料力学可知，对于矩形截面的弹性匀质材料梁，边缘正应力为oMW=6M(bh2)；中和轴处的最大剪应力为i15V(bh)，则正应力与剪应力的比值为or=4MVho4w。对于钢筋混凝土梁，在出现斜裂缝以前，可能产生剪切破坏的剪弯区段的受力状态接近于弹性匀质材料梁的受力状态。斜裂缝的出现及其特征与主应力状态有密切关系，而oi是反映主应力状态的一个特征值，这也说明丁剪跨比A的物理意义。 对于图61所示的对称集中荷载作用下的简支梁，弯矩和剪力都达到最大值的截面为集中荷载作用点靠剪弯区段一侧的截面(图61中的正一正截面)，该截面的弯矩为M=pa，剪力为V=P，故根据式(61)，剪跨比可表达为： 参照式(62)，我国规范规定，所有以承受集中载荷为主的矩形截面独立梁，在其受剪承载力计算中，都取计算截面(计算截面取集中荷载作用点处的截面)至支座的距离u梁的配箍率是指梁的纵向水平截面(图63中的22截面)中单位面积的箍筋含量，通常用百分率表示，即 通过梁的斜截面受剪承载力试验可以发现，由于梁的受力情况和配筋情况不同，主要是剪跨比和配箍率的不同，斜截面的受剪破坏可能出现三种不同的形态：剪压破坏、斜拉第七章 钢筋混凝土受压构件承载力计算 第一节 轴心受压构件 外荷载的合力与构件轴线相重合的受压构件称为轴心受压构件。在实际工程中，理想的轴心受压构件是不存在的，因为由于施工中构件截面尺寸、钢筋位置的偏差和混凝土浇筑质量的不均匀等因素，常使构件的实际轴线偏离几何轴线而处于偏心受压状态，而且荷载作用位置的偏差以及构件截面中可能作用的计算未考虑到的附加弯矩，也将使实际压力偏离轴线。但当上述偏心矩很小时，在设计中可以忽略不计，而把柱子近似看作是轴心受压构件。例如大型水池中无梁顶盖的支柱或一般对称框架的中柱，当仅有垂直荷载作用时，虽然由于结构的连续性而同时受轴心压力和附加弯矩的作用，但因附加弯矩很小，故在设计中一般仍按轴心受压柱进行计算。 一、轴心受压短柱的破坏特征 钢筋混凝土轴心受压短柱的强度试验表明，当柱承受荷载后，截面中的钢筋和混凝土同时受压，截面中的应变是均匀的，随着荷载的增加，柱截面中钢筋和混凝土的压应力不断加大。在临近破坏时，柱子出现纵向裂缝，混凝土保护层剥落，最后，破坏部位箍筋间的纵向钢筋被局部压屈并向外凸出，被箍筋包围的核心部分混凝土被压碎而使柱子破坏(图71)。 试验表明，由于钢筋和棍凝土之间存在着粘结力，故从开始加荷到破坏的整个过程中，钢筋与混凝土的压应变始终是相同四章已经指出的，随着荷载的逐渐加大，混凝土的弹塑性性能表现得逐渐明显，塑性应变在总应变中所占的比重不断增大，变形模量逐渐降低，从而使柱中混凝土压应变的增长速度随荷载的增加而逐渐变快(图72a)。但是混凝土应力的增长速度却逐渐变慢(图72b)，这是因为钢筋这时仍处于弹性阶段，它的应力增长速度必将随着柱中混凝土压应变的增长而加快(图72c)，从而，在荷载逐步增大的过程中，混凝土承担压力的百分比不断减小，而钢筋承担压力的百分比则不断增加，这就是在轴心受压构件中随着荷载不断增大，混凝土塑性性能引起的钢筋与混凝土之间应力重分布的现象。 若纵向钢筋采用的是强度不太高的HPB235、HRB335、HRB400热轧钢筋，由于钢筋屈服时的压应变一般均低于混凝土破坏时的压应变，因此在混凝土受压破坏前，钢筋应力将先达到抗压屈服强度。再继续加大荷载，钢筋应力将基本保持不变，荷载全部由混凝土承担，直到混凝土达到其轴心抗压强度而被压坏为止。在这类构件中，钢筋和混凝土的抗压强度都能得到充分利用，若所用钢筋的强度过高，则钢筋屈服时的压应变将大于混凝土破坏时的压应变，即当混凝土破坏时，钢筋尚未达到屈服强度，这样，钢筋的应力就只能根据钢筋和混凝土的应变协调条件来确定，为此，规范统一取对应于混凝土轴心抗压强度的压应变为0002，并把与它相对应的钢筋应力,作为钢筋抗压强度设计值的上限，于是，当采用强度过高的钢筋作为受压钢筋时，其抗压强度设计值只能取fv400Nmm2，如附表四和附表五所示。这说明把强度过高的钢筋用作受压钢筋是不经济的。 二、长细比的影响 如上所述，钢筋混凝土柱都不可避免地具有初始编心，如图73(a)所示具有初始偏心的柱子，在纵向压力N作用下将产生侧向挠曲，如果柱的侧向挠度为af，则柱的中间截面除承受轴向压力N外，还将承受至少为MNaf的附加弯矩，而侧向挠度和附加弯矩将随柱的长细比增加而增大，这就引起了长细比对轴心受压柱承载力的影响问题。 当柱的长细比很小时，由于侧向挠曲所引起的附加弯矩很小，故它对承载能力的影响可以忽略不计，而可按理想的轴心受压短柱进行承载力计算，但是在长细比较大的柱中，柱截面的承载能力将随着长细比的增大而不断降低，因此在承载力计算中就需要考虑长细比的影响。长细比较大的柱子的破坏特征如图73(b)所示。破坏时，柱子已经产生了较大的侧向挠曲，柱中部外侧受拉出现水平裂缝，内侧纵向钢筋局部压屈，混凝土被压碎。长细比特别大的柱子还有可能发生失稳破坏，其承载力将比按材料破坏计算更低。通常将必须考虑长细比影响的柱称为长柱。我们用稳定系数p表示材料和截面条件相同的长柱与短柱的承载力比值，即：它反映了长细比较大的柱承载能力的降低程度。在一般情况下，混凝土强度等级及配第八章 钢筋混凝土受拉构件承载力计算 第一节 轴心受拉构件 工程中常见的钢筋混凝土轴心受拉构件，有圆形水池池壁(环向)、高压水管管壁(环向)以及房屋结构中的屋架或托架的受拉弦杆和腹杆等(图81)。 根据不同的使用条件，钢筋混凝土轴心受拉构件可分为允许出现裂缝和不允许出现裂缝两类，对于允许出现裂缝的构件，如屋架或托架的拉杆，其截面尺寸及配筋应通过承载力计算和裂缝宽度验算确定，对不允许出现裂缝的构件，如圆形水池池壁，其截面尺寸及配筋数量则应通过承载力计算和抗裂验算来确定。 一、轴心受拉构件的试验结果 钢筋混凝土轴心受拉构件的试验表明，从开始加荷到破坏，构件的受力和变形情况可分为两个阶段。 第1阶段：当荷载较小时，纵向钢筋和混凝土共同承担拉力，这时由于混凝土近似处于弹性阶段，构件拉伸变形l与外荷载N基本上成正比，随着荷载的增大，混凝土逐渐表现出弹塑性性质，构件l的增长速度稍有增加，直到混凝土的拉应力达到轴心抗拉强度，应变接近于极限拉应变时，构件即将出现裂缝。 第n阶段：当混凝土的应力和应变分别达到抗拉强度和极限拉应变后，构件上就先后出现一系列间距相近的贯穿整个混凝土截面的裂缝，裂缝截面处的混凝土退出工作，拉力全部由钢筋承担，从而使钢筋应力骤然增加，构件拉伸变形明显增大，于是，在N-l曲线上出现了第一个转折点。但是在裂缝和裂缝之间，混凝土仍在不同程度上帮助钢筋承担一部分拉力。随着拉力N的继续增加，钢筋的拉应力和构件的裂缝宽度逐渐加大，最后，当裂缝截面中的钢筋达到屈服强度时，构件承受的拉力不能再增加，但变形仍将继续发展，这时在Nl曲线上出现第二个转折点，于是构件达到了承载能力极限状态。 二、轴心受拉构件的承载力计算 从以上试验结果可知，轴心受拉构件的承载能力，是由纵向钢筋数量及其屈服强度所决定的，因为开裂后，裂缝截面的混凝土即退出工作，全部拉力均由钢筋负担。当钢筋应力达到屈服时，根据图82的计算图式，可写出轴心受拉构件的承载力计算公式： 三、轴心受拉构件抗裂验算 混凝土结构设计规范(GB 500102002)将所有钢筋混凝土构件的裂缝控制等级都定为三级，即都是允许开裂的，但是，对水池等不允许渗漏的给水排水工程和环境工程构筑物，当构件处于轴心受拉或小偏心受拉时，一旦开裂，裂缝就会贯穿整个截面而影响构筑物的正常使用，因此，对这类构筑物的构件当处于轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时，应按不允许开裂进行抗裂验算。 现在的问题是给水排水工程构筑物结构设计规范(GB 500692002)所规定的计算方法，对轴心受拉构件，建议按下式进行抗裂验算：第九章 泵房泵站结构设计 泵房泵站是整个给水排水和环境工程的一个重要组成部分，它通常属于中小型单层混合结构房屋。为配合给水排水和环境工程结构构造、水泵及水泵站的设计要求，我们在学完土建基本知识及工程结构后，进行简单的二级泵站单层混合结构知识介绍。 第一节 泵房的结构组成及作用 一幢房屋的墙、柱用砖砌体砌筑，而屋盖或楼盖采用钢筋混凝土结构或木结构，则这种房屋称为混合结构房屋。泵房一般属于单层混合结构房屋。 单层混合结构房屋一般是由屋盖、墙柱和基础三部分组成，其中屋面结构可以采用无檩体系和有檩体系两种方案。无檩体系是指在屋面梁(或屋架)上铺放屋面板，如图91所示，屋面板承受屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、面层以及板的自重等，并把这些荷载传给屋面梁，再由屋面梁传到墙柱上。如果采用瓦材屋面(黏土瓦、槽瓦、石棉瓦等)，则屋盖结构中必须设置檩条，屋面荷载通过檩条传到屋面梁或屋架上，这种体系则称为有檩体系。房屋墙体包括外纵墙和两端山墙，它们主要承受屋面梁(或屋架)传来的垂直压力和墙本身的自重，以及水平作用的风荷载。当泵房内设有吊车时，墙往往还要承担吊车引起的垂直及水平荷载。基础则主要用来承受墙柱传来的荷载，并将这些荷载传给地基。 在单层混合结构房屋中，荷载的传递途径可以归纳如下： 竖直荷