土建工程与基础课件 8第3章 3.1 概述3.2 钢筋混凝土材料主要物理力学性能3.3 结构按极限状态设计的基本原则.ppt

第3章结构与构件设计 3 1概述3 2钢筋混凝土材料主要物理力学性能3 3结构按极限状态设计的基本原则3 4钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算3 5钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算3 6钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度和变形的概念3 7钢筋混凝土受压构件的计算3 8钢筋混凝土受拉构件的计算3 9钢筋混凝土水池设计3 10砌体结构设计 3 1概述 3 1 1混凝土结构的基本概念3 1 2结构设计的主要内容与程序3 1 3结构构件计算简图 3 1 1混凝土结构的基本概念 建 构 筑物的结构类型 砌体结构 混合结构 钢结构 混凝土结构 土建工程的各种建筑物和构造物主要采用混凝土结构 素混凝土结构 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 混凝土结构 钢筋混凝土梁比素混凝土梁具有较好的承载能力 素混凝土的特点 材料组成受力特点 抗压强度 抗剪强度 抗弯强度 抗拉强度 钢筋混凝土 结构 的特点 钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种物理力学性能完全不同的材料所组成的复合材料 钢筋混凝土结构具有很好的力学性能 这两种物理一力学性能不同的材料能够相互结合共同工作 钢筋和混凝土为什么能结合到一起很好工作 温度线膨胀系数非常相近 一起变形 粘结牢 传力 一起变形 混凝土保护钢筋 耐久性 整体性 钢筋混凝土结构的优点 合理利用钢筋和混凝土两种材料的性能 主体材料砂 石常可就地取材 经济 耐久性与耐火性好 可模性好 整体性好 刚度大 钢筋混凝土的缺点 自重大 其重力密度24 25kN m3 自重过大对于大跨度结构 高层建筑以及结构的抗震都是不利的 抗裂性差 由于混凝土的抗拉强度低 且极限拉应变小约为0 1 10 3 0 15 10 3 在正常使用状态下 往往带裂缝工作 影响结构的耐火性和耐久性 使构件的刚度降低 变形增大 同时裂缝的存在也将影响美观与人的安全感 钢筋混凝土结构的研究与发展趋势 轻质高强混凝土预应力混凝土 思路 减轻结构自重 提高构件的 比 强度和抗裂性等等 预应力混凝土 PrestressedConcrete 预应力混凝土是在承受外荷载以前已建立有内应力的混凝土 为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现 充分利用高强度钢筋及高强度混凝土 设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前 预先对受拉区的混凝土施加压力后的混凝土就是预应力混凝土 预压应力可减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力 从而将结构构件的拉应力控制在较小范围 甚至处于受压状态 以推迟混凝土裂缝的出现和开展 从而提高构件的抗裂性能和刚度 图3 1梁的一般受力与变形 图3 2素混凝土梁的受力与破坏 图3 4预应力钢筋混凝土梁的受力与变形 图3 3钢筋混凝土梁的受力与变形 根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程度的不同分类 1 全预应力混凝土 在使用荷载作用下 不允许截面上混凝土出现拉应力的构件 属严格要求不出现裂缝的构件 2 部分预应力混凝土 允许出现裂缝 但最大裂缝宽度不超过允许值的构件 属允许出现裂缝的构件 3 无粘结预应力钢筋 将预应力钢筋的外表面涂以沥清 油脂或其他润滑防锈材料 以减小摩擦力并防锈蚀 并用塑料套管或以纸带 塑料带包裹 以防止施工中碰坏涂层 并使之与周围混凝土隔离 而在张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张预应力钢筋 特点 不需要预留孔道 也不必灌浆 施工简便 快速 造价较低 易于推广应用 预应力混凝土构件 怀化市沅陵沅水桥 预应力钢筋混凝土结构的优点 1 抗裂性好 刚度大 耐久较好 2 节省材料 减小了体积和自重 3 提高了构件的抗剪能力 4 提高了受压构件的稳定性 5 提高了构件的耐疲劳性能 缺点 1 工艺较复杂 对质量要求高 因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍 2 需要有一定的专门设备 如张拉机具 灌浆设备等 3 预应力混凝土结构的开工费用较大 对构件数量少的工程成本较高 3 1 2结构设计的主要内容与程序 结构设计的主要任务 在确保建筑物或构筑物安全可靠和正常使用的同时 选择技术先进 经济合理的结构体系 结构设计的主要内容 选用材料 确定结构形式 计算构件截面尺寸 确保整个建筑物和构筑物的安全使用 结构设计的程序 结构选型 结构布置 结构构件计算与设计 绘制结构施工图 3 1 3结构构件计算简图 结构构件计算简图的简化步骤可分为三方面的内容 构件的简化 支座简化与计算跨度 荷载简化与荷载计算 1 构件的简化 对单个构件的简化 一般用构件的纵向轴线来表示 如梁 板 柱及墙等构件的纵向轴线为直线 在计算简图中就用相应的直线来表示 曲梁 拱等构件的纵轴线为曲线 在计算简图中则用相应的由线来表示 组合构件或构件整体 单个构建的连接 的节点的简化 铰节点 刚节点 2 支座简化与计算跨度 1 支座简化支座是支承结构构件的装置 简化为可动铰支座 不动铰支座和固定支座三种类型 2 计算跨度计算跨度的取值与支承条件有关 当梁 板端部支承在墙上时 由于粱板构件在荷载作用下 将产生一定的变形 因此墙对梁板支承的反力也是不均匀的 而呈曲线分布 关键是确定反力作用点 梁的计算跨度 A A支座 计算跨度 梁的计算跨度 A D支座 计算跨度 2 荷载简化与计算 1 荷载分类永久荷载 恒载 可变荷载 活载 偶然荷载 2 荷载简化线荷载 集中荷载 力偶 简支梁的受力与剪力图 梁的配筋图 梁的配筋图 梁的剖面配筋图 柱的剖面配筋 不同配筋率的梁的破坏情形 板的剖面配筋 厂房平面结构布置图 框架结构体系 一榀框架 3 2钢筋混凝土材料主要物理力学性能 3 2 1钢筋 钢筋的应力应变曲线钢筋的塑性钢筋的冷加工混凝土结构对钢筋性能的要求钢筋的选用 软钢的应力应变曲线硬钢的应力应变曲线 3 2 2混凝土 1 混凝土的强度 1 混凝土的立方体抗压强度 2 混凝土的轴心抗压强度2 混凝土的变形 1 混凝土的应力应变关系 2 混凝土的变形模量 3 混凝土的徐变 4 混凝土的收缩变形 3 2 3钢筋与混凝土的共同工作 1 钢筋与混凝土的粘结作用2 钢筋锚固 弯钩与连接 3 3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二 极限状态的定义与分类三 承截能力极限状态设计方法四 正常使用极限状态设计方法 评定建筑物耐久等级的指标是什么 一 设计基准期和设计使用年限 设计基准期 designreferenceperiod 是为确定可变作用及与时间有关的材料性能而选用的时间参数 规范所考虑的荷载统计参数都是按设汁基被期为50年确定的 设什基准期不等于