混凝土结构基本原理完整版课件全套ppt整本书电子讲义全书ppt电子课件最全教学教程

1、第一章 绪 论混凝土结构基本原理PPPP素混凝土梁承载力小，破坏突然钢筋混凝土梁承载力大，变形性能好，破坏有预告一、混凝土结构的概念和特点1. 一般概念一、混凝土结构的概念和特点PP钢筋（加筋）+混凝土钢筋混凝土结构（构件）拉压性能均好抗压性能好利用混凝土抗压，钢筋受拉（亦可受压）-各尽其能，相得益彰1. 一般概念* 混凝土和钢筋之间有良好的工作性能，两者可靠地结合在一起，可共同受力，共同变形 * 两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大的温度应力破坏两者的粘结力，混凝土：1.010-51.5 10-5，钢筋： 1.2 10-5 * 混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化 PP一、

2、混凝土结构的概念和特点2. 钢筋和混凝土之间共同工作的原因PPPP预应力钢筋一、混凝土结构的概念和特点3. 预应力混凝土结构的一般概念柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板一、混凝土结构的概念和特点4. 混凝土结构的组成优点： 耐久性好 耐火性好 整体性好 可模性好 就地取材 节约钢材 阻止射线的穿透缺点： 自重大 易开裂 耗模板 施工受季节性影响 隔热隔声性能差随着科学技术的不断发展，正逐渐被克服PP一、混凝土结构的概念和特点5. 混凝土结构的优缺点* 1824年，英国人J. Aspdin 发明了波特兰水泥，有了混凝土； * 1849年，法国人Joseph Louis Lambot 用水

3、泥砂浆涂在钢丝网的两面做成小船-最早的钢筋混凝土结构； * 1861年，法国花匠J. Monier 用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利，后由申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利-尽管他不懂钢筋混凝土结构的受力原理，甚至将钢筋配置在板的中部，他却被认为是钢筋混凝土结构的发明者； PP* 1884年，德国人Wayss, Bauschingger和Koenen等提出了钢筋应配置在构件中受拉力的部位和钢筋混凝土板的计算理论。后来，钢筋混凝土结构逐渐得到了推广应用。二、混凝土结构的发展1. 钢筋混凝土结构的诞生PP强度不断提高 美国60年代混凝土抗压强度平均值：28N/mm2，70年代 ：42N/mm

4、2，有特殊需要时： 40N/mm2100 N/mm2，试验室中： 266 N/mm2轻质混凝土的应用 容重一般为：14kN/m318kN/m3(普通混凝土为24kN/m3)，加气混凝土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等无砂混凝土 只有粗骨料，无细骨料FRP筋的应用 用FRP筋代替钢筋二、混凝土结构的发展2. 材料方面的发展PPPP预应力混凝土结构的应用 在混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝土结构的抗裂度，减轻构件的自重结构体系的丰富 不同用途、不同结构功能具有相应的结构体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、FRP混凝土及预应力混凝土结构等二、混凝土结构的发展3. 结构方面的发展设计方

5、法允许应力设计法破坏阶段设计法极限状态设计法半经验半概率法近似概率法全概率法生命全过程设计法（兼顾安全性、使用性和耐久性）材料力学的方法按经验法确定安全系数二、混凝土结构的发展4. 理论研究方面的发展结构基本理论-如何设计一个新结构荷载的确定方法结构的力学分析：线性和非线性构件的承载力计算、设计方法和构造措施未来的方向：计算机的应用与发展，结构非线性分析、结构整体空间作用分析方法的完善与应用二、混凝土结构的发展4. 理论研究方面的发展结构基本理论-如何评价一个既有结构（80年代中期发展起来）安全性评定使用性评定耐久性评定损伤分析寿命预测灾害评估等二、混凝土结构的发展4. 理论研究方面的发展结构

6、基本理论-既有结构的维护、改造与加固（80年代中期发展起来）基于既有结构性能评定理论的结构修复技术基于既有结构性能评定理论的结构改造技术基于既有结构性能评定理论的加固技术二、混凝土结构的发展4. 理论研究方面的发展结构基本理论-计算机仿真技术的应用二、混凝土结构的发展4. 理论研究方面的发展结构基本理论-计算机仿真技术的应用二、混凝土结构的发展4. 理论研究方面的发展结构基本理论-计算机仿真技术的应用二、混凝土结构的发展4. 理论研究方面的发展结构基本理论-结构试验技术的完善二、混凝土结构的发展4. 理论研究方面的发展结构基本理论-结构试验技术的完善二、混凝土结构的发展4. 理论研究方面的发展

7、混凝土组合柱组合楼板钢柱组合梁组合桁架钢筋混凝土筒体我国超过100m高的高层建筑中绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用1. 建筑工程我国超过100m高的高层建筑中绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用1. 建筑工程我国超过100m高的高层建筑中绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用1. 建筑工程我国超过100m高的高层建筑中绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用1. 建筑工程国外高层建筑中大多数也是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用1. 建筑工程公共建筑绝大多数是混凝土

8、结构或为混凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用1. 建筑工程公共建筑绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用1. 建筑工程隧道、桥梁、高速公路、城市高架公路、地铁大都采用混凝土结构。如1994年建成的上海内环线浦西段高架公路，以及与之相连的南浦大桥、杨浦大桥的塔架，1995年建成的地铁一号线、延安东路隧道、英吉利海峡隧道等三、混凝土结构的应用2. 交通工程三、混凝土结构的应用2. 交通工程三、混凝土结构的应用2. 交通工程三、混凝土结构的应用2. 交通工程大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构瑞士大狄克桑期坝，1962年，高285m，世界最高的混凝土重力坝三、混凝

9、土结构的应用3. 水利工程大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构三、混凝土结构的应用3. 水利工程核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、海洋石油平台、电视塔等三、混凝土结构的应用4. 特种工程核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、海洋石油平台、电视塔等三、混凝土结构的应用4. 特种工程核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、海洋石油平台、电视塔等三、混凝土结构的应用4. 特种工程是土木工程专业的一门主要专业基础课混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法混凝土结构构件的设计方法现有混凝土结构构件的性能评估四、本课程的目的和学习方法1. 目的注意本课程与相关课程尤其是

10、“材料力学”、“结构力学”课程的异同点，正确运用已有的力学知识解决实际问题混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论体系。很多公式不能由严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。学习和应用时要注意思维方式的转变结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安全可靠注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益四、本课程的目的和学习方法2. 学习方法谢谢！第二章 钢筋和混凝土材料的基本性能混凝土结构基本原理ABBCDE上屈服点不稳定下屈服点出现颈缩拉断BC段为屈服平台CD段为强化段标距有明显流幅的钢筋钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同一、钢

11、筋的强度和变形1. 钢筋的应力-应变曲线0.2%0.2标距无明显流幅的钢筋钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同一、钢筋的强度和变形1. 钢筋的应力-应变曲线ABBCDE0.2%0.2强度指标* 明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用 * 无明显流幅的钢筋：残余应变为0.2%时所对应的应力作为条件屈服强度,随着冶金系统采用国际标准及质量的提高，在相应的产品标准中明确规定屈服强度0.2不得小于极限抗拉强度b的85%（0.85b）。因此，实际应用中可取极限抗拉强度b的85%作为条件

12、屈服点 一、钢筋的强度和变形1. 钢筋的应力-应变曲线强度指标的确定强度随机变量强度标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（钢筋为97.73%）的统计特征值：强度标准值=强度平均值-2均方差概率密度材料强度强度平均值强度标准值一、钢筋的强度和变形1. 钢筋的应力-应变曲线ABBCDE0.2%0.2变形指标* 伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值* 冷弯要求：将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂 一、钢筋的强度和变形1. 钢筋的应力-应变曲线按化学成分碳素钢（铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素）低碳钢（含碳量0.25%）中碳钢（含碳量0.250.6%）高碳钢（含

13、碳量0.61.4%）普通低合金钢（另加硅、锰、钛、钒、铬等）锰系硅钒系硅钛系硅锰系硅铬系一、钢筋的强度和变形2. 钢筋的成分、级别和品种钢筋热轧钢筋：热轧光圆钢筋HPB300（Hot rolled Plain Bars），热轧带肋钢筋HRB335、HRB400，HRB500 (Hot rolled Ribbed Bars), 细晶粒热轧钢筋HRBF335、HRBF400，HRBF500 (Hot rolled Ribbed Bars of Fine grains), 冷拉钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成余热处理钢筋RRB400：钢筋通过加热、淬火、预热处理而成按加工钢丝碳素钢丝：高碳镇静

14、钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力钢绞线：若干根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成一、钢筋的强度和变形2. 钢筋的成分、级别和品种按表面形状光圆钢筋带肋钢筋钢筋的应用范围非预应力钢筋：HPB300, HRB335，HRB400，RRB400，HRB500 HRBF335, HRBF400, HRBF500预应力钢筋：碳素钢丝，刻痕钢丝，钢绞线，预应力螺纹钢筋一、钢筋的强度和变形2. 钢筋的成分、级别和品种光圆钢筋：6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22带肋钢筋：6, 8, 10,

15、 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 50一、钢筋的强度和变形3. 钢筋的常用直径冷拉BKZZK残余变形冷拉伸长率无时效经时效K点的选择：应力控制和应变控制温度的影响：温度达700C时恢复到冷拉前的状态，先焊后拉特性：只提高抗拉强度，不提高抗压强度，强度提高，塑性下降一、钢筋的强度和变形4. 钢筋的冷加工和热处理冷拔经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅冷拔既能提高抗拉强度又能提高抗压强度一、钢筋的强度和变形4. 钢筋的冷加工和热处理热处理对特定钢号的钢筋进行淬火和回火处理强度提高，塑性降低不降低强度的前提下，消除由淬火产生的内力，改善塑性和韧

16、性一、钢筋的强度和变形4. 钢筋的冷加工和热处理徐变应力不变，随时间的增长应变继续增加松弛长度不变，随时间的增长应力降低对结构，尤其是预应力结构，产生不利的影响，需采取必要的措施一、钢筋的强度和变形5. 钢筋的徐变和松弛重复荷载作用下，钢筋的强度静载作用下的强度规定的应力幅度内，经一定次数的重复荷载后，发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。对钢筋用疲劳应力幅来表示其疲劳强度。试验方法单根钢筋的轴拉疲劳钢筋埋入混凝土中重复受拉或受弯一、钢筋的强度和变形6. 钢筋的疲劳强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定的屈强比塑性要求：伸长率和冷弯要求可焊性与混凝土的粘结性一、钢筋的强度和变形7

17、. 混凝土结构对钢筋的要求sss=Essys,hfysss=Essys,hfyfs,us,us,usss=Essyfys,hfs,u有明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋一、钢筋的强度和变形8. 钢筋应力-应变曲线的数学模型立方体抗压强度fcu承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于我国规范的方法：不涂润滑剂压力试件裂缝发展扩张整个体系解体，丧失承载力另影响强度的因素还有：龄期、加载速率、试块尺寸等二、混凝土的强度和变形1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度标准试块：150150 150非标准试块：100100 100 换算系数 0.95 200200 200 换算系数 1.05立方体抗压强度是区分

18、混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等级有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80表示混凝土Concrete立方体抗压强度立方体抗压强度fcu二、混凝土的强度和变形1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度强度指标的确定强度随机变量强度标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（95%）的统计特征值：强度标准值=强度平均值-1.645均方差概率密度材料强度强度平均值强度标准值二、混凝土的强度和变形1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度棱柱体抗压强度fc承压板试块标准试块：150150 300非标准试块：1001

19、00 300 换算系数 0.95 200200 400 换算系数 1.05考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu (试验结果)考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu 对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150, h=300），有fc=0.79fcu 圆柱体抗压强度二、混凝土的强度和变形1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度直接受拉试验ft100100150150500试验结果：ft=0.395fcu 0.55考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，取ft=0.348fcu 0.55二、混凝土的强度和变形2

20、. 单轴受力状态下混凝土的抗拉强度劈裂试验ftsddftsFFFF我国根据100mm立方体的劈裂与抗压试验结果有：fts=0.19fcu 3/4二、混凝土的强度和变形2. 单轴受力状态下混凝土的抗拉强度双轴应力下的强度/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0单轴抗拉强度单轴抗压强度双向正应力下的强度曲线法向应力和剪应力下的强度曲线二、混凝土的强度和变形3. 复合受力状态下混凝土的强度1.01.01.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉压三向受压时的混凝土强度1=fcc1=fcc2= 3= fLfL-侧向约束压应力（加液压）圆柱体试验有侧向约束时的抗压强度无侧向约束时圆柱体的单轴

21、抗压强度二、混凝土的强度和变形3. 复合受力状态下混凝土的强度破坏重复荷载下的应力-应变曲线fcf321疲劳强度fcfcf的确定原则：100100 300或150150 450 的棱柱体试块承受200万次（或以上）循环荷载时发生破坏的最大压应力值二、混凝土的强度和变形4. 混凝土的疲劳强度(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810单轴受压时的应力-应变关系作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段二、混凝土的强度和变形5. 混凝土的变形性能(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土强度提高加载速度减慢单轴受压时的应力-应变关系作

22、用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段二、混凝土的强度和变形5. 混凝土的变形性能单轴受压时的应力-应变关系的数学模型u=0.00380=0.002ocfcc0.15fcu=0.00350=0.002ocfcc美国Hognestad模型德国Rsch模型二、混凝土的强度和变形5. 混凝土的变形性能单轴受压时的应力-应变关系的数学模型-中国规范u0ocfcc二、混凝土的强度和变形5. 混凝土的变形性能侧向受约束时混凝土的变形特点cu约束混凝土非约束混凝土ccfccfcEsecEc c0 2c0 sp cco环箍断裂二、混凝土的强度和变形5. 混凝土的变形性能轴向受拉时混凝土的应力-应变关

23、系tto t0 tu ftt(MPa)0 (mm)cr =0.00012试件：7619305mmfc = 44MPa43210.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06标距83mm理论模型！二、混凝土的强度和变形5. 混凝土的变形性能重复荷载下混凝土的变形性能pe包罗线与一次性加载时的应力-应变曲线相似二、混凝土的强度和变形5. 混凝土的变形性能混凝土的弹性模量ccccep01原点切线模量（弹性模量）：拉压相同变形模量（割线模量、弹塑性模量）切线模量受压时，为0.41.0；受拉破坏时，为1.0二、混凝土的强度和变形5. 混凝土的变形性能混凝土的弹性模量的试验方法（150150 3

24、00标准试件）c/fcc0.5510次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec二、混凝土的强度和变形5. 混凝土的变形性能混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比，在压力较小时为0.150.18，接近破坏时可达0.5以上，一般可取0.2混凝土的剪切模量为二、混凝土的强度和变形5. 混凝土的变形性能长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)c0.5fc，线性徐变c0.8fc，非线性徐变creeecrP原因之一，胶凝体的粘性流动原因之二，混凝土内部微裂缝的不断发展二、混凝土的强度和变形5. 混凝土的变形性能长期荷载作用下混凝土的变

25、形性能-影响徐变的因素应力： c0.5fc，徐变变形与应力成正比-线性徐变 0.5fcc0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大骨料越硬，徐变越小0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)c0.5fc，线性徐变c2d时，la的数值比上式的数值要小三、锚固、搭接长度1. 锚固长度的理论分析la基本锚固长度（GB50010）：锚固钢筋的外形系数，见教材表3-1对不同的情况还要作修正对上式作修正可得搭接长度三、锚固、搭接长度2. 实用计算公式三、锚固、搭接长度3. 端部带弯钩钢筋的锚固Bearingstr

26、essesT15d0.4 laGapTs谢谢！第四章 轴心受力构件性能与计算混凝土结构基本原理压压压拉拉柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板一、工程实例纵筋纵筋箍筋bh二、轴心受拉构件的受力分析1. 受拉构件的配筋形式00.001 0.002 0.003 0.00420010050150N (kN)平均应变 混凝土：fc=30.8MPa; ft=1.97MPa; Ec=25.1103MPa.钢筋： fy=376MPa; fsu=681MPa; Es=205103MPa; As=284mm2.152NtNt915152钢筋屈服混凝土开裂二、轴心受拉构件的受力分析2. 试验研究NtNtNtc

27、rNtcrNtNt二、轴心受拉构件的受力分析2. 试验研究NtNt结论三个工作阶段：开裂前，线弹性；开裂至钢筋屈服，裂缝不断发展；钢筋屈服后，Nt基本不增加首根裂缝出现后还会继续出现裂缝，但裂缝增至一定数量后便不在增加极限承载力取决于钢筋的用量和强度二、轴心受拉构件的受力分析2. 试验研究sss=Essys,hfytto t0ftt=Ect混凝土钢筋二、轴心受拉构件的受力分析3. 混凝土和钢筋的应力-应变关系bhAsAAs/A3%时，A=bhllNtNtNttAs s二、轴心受拉构件的受力分析4. 混凝土开裂前拉力与变形关系Ntt=ftAs stto t0ftt=Ect二、轴心受拉构件的受力分

28、析5. 混凝土开裂荷载sss=Essys,hfytto t0ftt=EctAss（As fy）Nt混凝土退出工作二、轴心受拉构件的受力分析6. 极限承载力sss=Essys,hfytto t0ftt=EctAss（As fy）Nt验算Ntu Ntcr，若成立，可以；否则取Ntu=Ntcr三、极限承载力公式的应用1. 既有构件轴心抗拉承载力计算Ass（As fy）Nt设计原则是：NtNtu为了保证设计截面的极限承载力大于截面的开裂荷载，避免脆性破坏三、极限承载力公式的应用2. 基于承载力的构件截面设计Ass（As fy）Nt最小配筋率的确定原则是：Ntu= Ntcr不同规范可能还会对上述值进行调

29、整，作为实例见附表4-1三、极限承载力公式的应用2. 基于承载力的构件截面设计bhAsANcNc混凝土压碎钢筋凸出oNcl混凝土压碎钢筋屈服第一阶段：加载至钢筋屈服第二阶段：钢筋屈服至混凝土压碎四、轴心受压短柱的受力分析1. 试验研究NccAs ssss=Essys,hfy0=0.002ocfcc平衡方程变形协调方程物理方程(以fcu50Mpa为例)四、轴心受压短柱的受力分析2. 截面分析的基本方程NccAs s第一阶段非线性关系四、轴心受压短柱的受力分析3. 荷载-变形关系NccAs fy第二阶段当0=0.002时，混凝土压碎，柱达到最大承载力若 s=0=0.002，则轴心受压短柱中，当钢筋

30、的强度超过400N/mm2时，其强度得不到充分发挥四、轴心受压短柱的受力分析3. 荷载-变形关系Nc施加后的瞬时NcAslNcAs s1c1l i四、轴心受压短柱的受力分析4. 长期荷载下徐变的影响NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）经历徐变后四、轴心受压短柱的受力分析4. 长期荷载下徐变的影响Nc撤去后NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）NcAs s3c3l cr四、轴心受压短柱的受力分析4. 长期荷载下徐变的影响长柱的承载力3%，则A=bh- As 六、轴心受压承载力公式应用1. 既有构件轴心承载力计算由l0/b查表4-1

31、求 验算fy400N/mm2 若As/bh3%，则A=bh；若As/bh3%，则A=bh- As ，重新计算验算最小配筋率六、轴心受压承载力公式应用2. 基于承载力的构件截面设计ssdcordcor七、配有螺旋筋柱的受力分析1. 配筋形式Nc素混凝土柱普通钢筋混凝土柱螺旋箍筋钢筋混凝土柱荷载不大时螺旋箍柱和普通箍柱的性能几乎相同保护层剥落使柱的承载力降低螺旋箍筋的约束使柱的承载力提高标距NcNc七、配有螺旋筋柱的受力分析2. 试验研究dcorrfyAss1fyAss1约束混凝土的抗压强度当箍筋屈服时r达最大值核心区混凝土的截面积间接钢筋的换算面积七、配有螺旋筋柱的受力分析3. 承载力计算dco

32、rrfyAss1fyAss1采用高强混凝土时混凝土强度不超过50MPa时，=1.0；混凝土强度为80MPa时，=0.85；其间按线性插值。七、配有螺旋筋柱的受力分析3. 承载力计算dcorrfyAss1fyAss1算得的承载力不宜大于普通箍柱承载力的1.5倍，以免保护层过早脱落当l0/dc12时，不考虑箍筋的有利作用当按上式算得的承载力小于普通箍柱承载力时，取后者Ass0 小于As的25%时，不考虑箍筋的有利作用40s 80和dcor/5不同规范还会对上式做必要的调整。如混凝土结构设计规范就在上式的右端乘以0.9的系数七、配有螺旋筋柱的受力分析3. 承载力计算谢谢！第五章 受弯构件正截面性能与

33、计算混凝土结构基本原理梁板结构挡土墙板梁式桥柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板一、工程实例主要截面形式归纳为箱形截面 T形截面 倒L形截面 I形截面多孔板截面槽形板截面T形截面一、工程实例弯筋箍筋PP剪力引起的斜裂缝弯矩引起的垂直裂缝架立纵筋二、受弯构件的配筋形式净距25mm 钢筋直径dcccbhc25mm dh0bhh0净距30mm 1.5钢筋直径d净距25mm 钢筋直径d三、截面尺寸和配筋构造1. 梁板厚的模数为10mm分布钢筋hh0c15mm d70mmh150mm时， 200mmh150mm时， 250mm 1.5h三、截面尺寸和配筋构造2. 板P荷载分配梁L数据采集系统外加荷

34、载L/3L/3试验梁位移计应变计hAsbh0四、受弯构件的试验研究1. 试验装置LPL/3L/3MIctsAstbftMcrctsAstb=ft(tb =tu)当配筋适中时-适筋梁的破坏过程syfyAsMIIIct(ct=cu)(Mu)四、受弯构件的试验研究2. 试验结果适筋破坏四、受弯构件的试验研究2. 试验结果LPL/3L/3MIctsAstbftMcrctsAstb=ft(tb=tu)s ysAsct(ct=cu)Mu当配筋很多时-超筋梁的破坏过程MIIctsAssy四、受弯构件的试验研究2. 试验结果超筋破坏四、受弯构件的试验研究2. 试验结果LPL/3L/3MIcbsAstbftMc

35、r=MycbsAstb=ft(t b=tu)当配筋很少时-少筋梁的破坏过程四、受弯构件的试验研究2. 试验结果少筋破坏四、受弯构件的试验研究2. 试验结果四、受弯构件的试验研究2. 试验结果少筋破坏适筋破坏超筋破坏LPL/3L/3IIIIIIOM适筋超筋少筋结论一IIIIIIOP适筋超筋少筋适筋梁具有较好的变形能力(受力过程表现出明显的三阶段)，超筋梁和少筋梁的破坏具有突然性，设计时应予避免四、受弯构件的试验研究2. 试验结果平衡破坏（界限破坏，界限配筋率）结论二在适筋和超筋破坏之间存在一种平衡破坏。其破坏特征是钢筋屈服的同时，混凝土压碎，是区分适筋破坏和超筋破坏的定量指标四、受弯构件的试验研

36、究2. 试验结果最小配筋率结论三在适筋和少筋破坏之间也存在一种“界限”破坏。其破坏特征是屈服弯矩和开裂弯矩相等，是区分适筋破坏和少筋破坏的定量指标四、受弯构件的试验研究2. 试验结果LPL/3L/3IIIIIIOM适筋超筋少筋平衡最小配筋率荷载-位移关系IIIIIIOP适筋超筋少筋平衡最小配筋率配置最小配筋率的梁的变形能力最好！四、受弯构件的试验研究2. 试验结果平截面假定-平均应变意义上LPL/3L/3asAsctbhAsasydytbsscnh0(1-n)h0h0五、受弯构件正截面受力分析1. 基本假定钢筋的应变和相同位置处混凝土的应变相同-假定混凝土与钢筋之间粘结可靠LPL/3L/3五、

37、受弯构件正截面受力分析1. 基本假定混凝土受压时的应力-应变关系cu0ocfcc五、受弯构件正截面受力分析1. 基本假定混凝土受拉时的应力-应变关系tto t0ftt=Ecttu五、受弯构件正截面受力分析1. 基本假定钢筋的应力-应变关系sss=Essysufy五、受弯构件正截面受力分析1. 基本假定tbctsAsbhh0McsAsxn采用线形的物理关系五、受弯构件正截面受力分析2. 弹性阶段的受力分析（E-1）As将钢筋等效成混凝土用材料力学的方法求解tbctsbhh0McsAsxnAs五、受弯构件正截面受力分析2. 弹性阶段的受力分析当tb =tu时，认为拉区混凝土开裂并退出工作（约束受拉

38、）bhh0Asxn=nh0cttb= tusct0为了计算方便用矩形应力分布代替原来的应力分布xn=xcrMctsAsCTcfttto t0ft2t0五、受弯构件正截面受力分析2. 弹性阶段的受力分析bhh0Asxn=nh0cttb= tusct0 xn=xcrMctsAsCTc五、受弯构件正截面受力分析2. 弹性阶段的受力分析bhh0Asxn=nh0cttb= tusct0 xn=xcrMctsAsCTc五、受弯构件正截面受力分析2. 弹性阶段的受力分析应弹性理论用构件截面抵抗矩塑性影响系数，具体计算方法将在第十章中讨论构件截面抵抗矩Mcrctcttb= tuxn=xcrCTc（E-1）As

39、ft五、受弯构件正截面受力分析2. 弹性阶段的受力分析ctcbscyxnMctsAsCycM较小时， c可以认为是按线性分布，忽略拉区混凝土的作用bhh0Asxn=nh0压区混凝土处于弹性阶段五、受弯构件正截面受力分析3. 开裂阶段的受力分析bhh0Asxn=nh0cttbscyxnMctsAsCyc压区混凝土处于弹性阶段五、受弯构件正截面受力分析3. 开裂阶段的受力分析压区混凝土处于弹塑性阶段，但ct0(以混凝土强度等级不大于C50的钢筋混凝土受弯构件为例 )xn=nh0bhh0AsTs=sAsctxnCMycctcbscy五、受弯构件正截面受力分析3. 开裂阶段的受力分析压区混凝土处于弹塑

40、性阶段，但ct0(以混凝土强度等级不大于C50的钢筋混凝土受弯构件为例 )xn=nh0bhh0AsTs=sAsctxnCMycctcbscy五、受弯构件正截面受力分析3. 开裂阶段的受力分析压区混凝土处于弹塑性阶段，但0 ct cu (以混凝土强度等级不大于C50的钢筋混凝土受弯构件为例 )xn=nh0bhh0AsTs=sAsxnfcCMycc0yctcbsy0五、受弯构件正截面受力分析3. 开裂阶段的受力分析压区混凝土处于弹塑性阶段，但0 ct cu (以混凝土强度等级不大于C50的钢筋混凝土受弯构件为例 )xn=nh0bhh0AsTs=sAsxnfcCMycc0yctcbsy0五、受弯构件

41、正截面受力分析3. 开裂阶段的受力分析应用前面公式xn=nh0bhh0AsTs=sAsxnfcCMycc0yctcbsy0五、受弯构件正截面受力分析4. 破坏阶段的受力分析对适筋梁，达极限状态时，xn=nh0bhh0AsTs=sAsxnfcCMuycc0yctcbsy0五、受弯构件正截面受力分析4. 破坏阶段的受力分析sAsMu fcCycxn=nh0Muxn=nh0bhh0AscussAsCxn=nh01 fcMuCycxn=nh0sAsx=1xn引入参数1、1进行简化原则：C的大小和作用点位置不变六、受弯构件正截面简化分析1. 压区混凝土等效矩形应力图形（极限状态）sAsMu fcCycx

42、n=nh01 fcMuCycxn=nh0sAsx=1xn由C的大小不变由C的位置不变六、受弯构件正截面简化分析1. 压区混凝土等效矩形应力图形（极限状态）sAsMu fcCycxn=nh01 fcMuCycxn=nh0sAsx=1xn线性插值（混凝土结构设计规范GB50010 ）六、受弯构件正截面简化分析1. 压区混凝土等效矩形应力图形（极限状态）cuyxnbh0平衡破坏适筋破坏超筋破坏六、受弯构件正截面简化分析2. 界限受压区高度cuyxnbh0平衡破坏适筋破坏超筋破坏适筋梁平衡配筋梁超筋梁六、受弯构件正截面简化分析2. 界限受压区高度基本公式Mu1fcx/2CsAsxh0六、受弯构件正截面

43、简化分析3. 极限受弯承载力的计算适筋梁fyAsMu1fcx/2Cxh0截面抵抗矩系数截面内力臂系数将、s、s制成表格，知道其中一个可查得另外两个六、受弯构件正截面简化分析3. 极限受弯承载力的计算适筋梁的最大配筋率（平衡配筋梁的配筋率）fyAsMu1fcx/2Cxh0保证不发生超筋破坏六、受弯构件正截面简化分析3. 极限受弯承载力的计算适筋梁的最小配筋率钢筋混凝土梁的My=素混凝土梁的受弯承载力Mcr混凝土结构设计规范GB50010中取：Asmin=sminbhxnxn/3fyAsMuCh0配筋较少压区混凝土为线性分布偏于安全地具体应用时，应根据不同情况，进行调整六、受弯构件正截面简化分析3

44、. 极限受弯承载力的计算超筋梁的极限承载力h0cusxn=x/1sih0i关键在于求出钢筋的应力任意位置处钢筋的应变和应力只有一排钢筋fcu50Mpa六、受弯构件正截面简化分析3. 极限受弯承载力的计算sAsMu1fcx/2Cxh0超筋梁的极限承载力避免求解高次方程作简化解方程可求出Mu六、受弯构件正截面简化分析3. 极限受弯承载力的计算超筋梁的极限承载力s（N/mm2） = x/h0400300200100-100-200-300-4000.40.50.60.70.80.91.01.1 试验结果fy = 300MPab = 0.550六、受弯构件正截面简化分析3. 极限受弯承载力的计算既有构

45、件正截面抗弯承载力（已知b、h0、fy、As，求Mu）fyAsMu1fcx/2Cxh0bmin b素混凝土梁的受弯承载力Mcr适筋梁的受弯承载力Mu超筋梁的受弯承载力Mu六、受弯构件正截面简化分析4. 承载力公式的应用既有构件正截面抗弯承载力（已知b、h0、fy、As，求Mu）fyAsMu1fcx/2Cxh0当采用单排钢筋时当采用双排钢筋时bhh0bh0h六、受弯构件正截面简化分析4. 承载力公式的应用基于承载力的截面设计（已知b、h0、fy、 M ，求As ）fyAsMu1fcx/2Cxh0先求x再求As bmin bOK！加大截面尺寸重新进行设计(或先求出Mumax，若M Mumax，加大

46、截面尺寸重新进行设计)六、受弯构件正截面简化分析4. 承载力公式的应用fyAsMu1fcx/2Cxh0当采用单排钢筋时当采用双排钢筋时基于承载力的截面设计（已知b、h0、fy、 M ，求As ）对钢筋混凝土板bh0hbhh0hh0六、受弯构件正截面简化分析4. 承载力公式的应用截面的弯矩较大，高度不能无限制地增加截面承受正、负变化的弯矩对箍筋有一定要求防止纵向凸出bh0hAsAs七、双筋矩形截面受弯构件1. 应用情况不会发生少筋破坏和单筋矩形截面受弯构件类似分三个工作阶段bh0hAsAs七、双筋矩形截面受弯构件2. 试验研究弹性阶段（E-1）As（E-1）As用材料力学的方法按换算截面进行求解

47、sAsAscbctsbhh0MctxnAssAs七、双筋矩形截面受弯构件2. 试验研究弹性阶段-开裂弯矩(考虑sAs的作用)xcrbhh0AsAsctcb= tusct0sMcrxn=xcrctsAsCTcsAs七、双筋矩形截面受弯构件3. 正截面受力性能分析带裂缝工作阶段xnbhh0AsAsctcbsct0sMxnctsAsCsAsMxnctsAsCsAs荷载较小时，混凝土的应力可简化为直线型分布荷载增大时，混凝土的应力由为直线型分布转化为曲线型分布和单筋矩形截面梁类似七、双筋矩形截面受弯构件3. 正截面受力性能分析破坏阶段（标志ct= cu）压区混凝土的压力CC的作用位置yc和单筋矩形截面

48、梁的受压区相同xnbhh0AsAsctcbsct0sMxnctsAsCsAs MxnctsAsCsAsMuct=cuct= c0sAs（fyAs）Cyc0 xn=nh0sAs七、双筋矩形截面受弯构件3. 正截面受力性能分析破坏阶段（标志ct= cu）当fcu50Mpa时，根据平截面假定有：Muct=cuct= c0sAs（fyAs）Cyc0 xn=nh0fyAs以Es=2105Mpa，as=0.5 0.8xn代入上式，则有： s=-396Mpa结论：当xn2 as/0.8 时，HPB300、HRB335、HRB400及RRB400钢均能受压屈服七、双筋矩形截面受弯构件3. 正截面受力性能分析破

49、坏阶段（标志ct= cu）当fcu50Mpa时，根据平衡条件则有：Muct=cuct= c0fyAs（sAs）Cyc0 xn=nh0fyAs七、双筋矩形截面受弯构件3. 正截面受力性能分析Muct=cufcfyAs（sAs）Cyc0 xn=nh0fyAsMu1fcfyAs（sAs）Cycxn=nh0fyAsx1、1的计算方法和单筋矩形截面梁相同七、双筋矩形截面受弯构件4. 正截面受弯承载力的简化计算方法MufyAs1fcCfyAsxbhh0AsAsfyAs1As1Mu11fcCxbhh0fyAs2As2MufyAsbAs七、双筋矩形截面受弯构件4. 正截面受弯承载力的简化计算方法fyAs1As

50、1Mu11fcCxbhh0fyAs2As2MufyAsbAs承载力公式的适用条件1. 保证不发生少筋破坏: min (可自动满足)2. 保证不发生超筋破坏:七、双筋矩形截面受弯构件4. 正截面受弯承载力的简化计算方法承载力公式的适用条件3. 保证受压钢筋屈服: x2as ，当该条件不满足时，应按下式求承载力或近似取 x=2as 则，MufyAs1fcCfyAsxbhh0AsAs七、双筋矩形截面受弯构件4. 正截面受弯承载力的简化计算方法既有构件正截面抗弯承载力fyAs1As1Mu11fcCxbhh0fyAs2As2MufyAsbAs求x bh02asx bh0适筋梁的受弯承载力Mu1超筋梁的受

51、弯承载力Mu1七、双筋矩形截面受弯构件5. 承载力公式的应用基于承载力的构件截面设计I-As未知fyAs1As1M11fcCxbhh0fyAs2As2MfyAsbAs七、双筋矩形截面受弯构件5. 承载力公式的应用基于承载力的构件截面设计II-As已知fyAs1As1M11fcCxbhh0fyAs2As2MfyAsbAs bh02asx bh0按适筋梁求As1按As未知重新求As和As按单筋截面适筋梁求As,但应进行最小配筋率验算七、双筋矩形截面受弯构件5. 承载力公式的应用1fcbf见教材表5-1八、T形截面受弯构件1. 翼缘的计算宽度中和轴位于翼缘fyAsMu1fcx/2Cxh0Asbfbh

52、fhh0as两类T形截面判别I类否则II类中和轴位于腹板八、T形截面受弯构件2. 正截面承载力的简化计算方法I类T形截面T形截面开裂弯矩同截面为腹板的矩形截面的开裂弯矩几乎相同xfyAsMu1fch0Asbfbhfh0as按bfh的矩形截面计算八、T形截面受弯构件2. 正截面承载力的简化计算方法II类T形截面-和双筋矩形截面类似xfyAsMuh01fcAsh0bfbhfasfyAs1Mu1xh01fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf-b)/2bhfas(bf-b)/2hfMfuh01fc八、T形截面受弯构件2. 正截面承载力的简化计算方法II类T形截面-和双筋矩形截面类似fyAs1

53、Mu1xh01fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf-b)/2bhfas(bf-b)/2hfMfuh01fc八、T形截面受弯构件2. 正截面承载力的简化计算方法II类T形截面-和双筋矩形截面类似fyAs1Mu1xh01fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf-b)/2bhfas(bf-b)/2hfMfh01fc八、T形截面受弯构件2. 正截面承载力的简化计算方法既有构件正截面抗弯承载力xfyAsMu1fch0Asbfbhfh0as按bfh的矩形截面计算构件的承载力I类T形截面按bh的矩形截面的开裂弯矩计算构件的承载力八、T形截面受弯构件3. 承载力计算公式的应用fyAs1Mu

54、1xh01fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf-b)/2bhfas(bf-b)/2hfMufh01fc既有构件正截面抗弯承载力II类T形截面按bh的单筋矩形截面计算Mu1八、T形截面受弯构件3. 承载力计算公式的应用基于承载力的截面设计xfyAsM1fch0Asbfbhfh0as按bfh单筋矩形截面进行设计I类T形截面八、T形截面受弯构件3. 承载力计算公式的应用fyAs1Mu1xh01fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf-b)/2bhfas(bf-b)/2hfMufh01fcII类T形截面与As已知的bh双筋矩形截面类似进行设计基于承载力的截面设计八、T形截面受弯构件

55、3. 承载力计算公式的应用深受弯构件PPhl0九、深受弯构件的弯曲性能1. 基本概念和应用转换层片筏基础梁仓筒侧壁bh箍筋水平分布筋拉结筋纵向受力筋九、深受弯构件的弯曲性能1. 基本概念和应用平截面假定不再适用梁的弯曲理论不适用受力机理拱机理破坏形态弯曲破坏和剪切破坏(不是此处讨论的内容)PPPP正截面弯曲破坏斜截面剪切破坏九、深受弯构件的弯曲性能2. 深梁的受力性能和破坏形态bm时剪切破坏(此处略)=bm时弯剪界限破坏九、深受弯构件的弯曲性能2. 深梁的受力性能和破坏形态PP计算剪跨比：集中荷载：=a/h 均布荷载： =a/h（ a =l0/4）由统计回归得出:简支梁约束梁连续梁支座弯矩与跨

56、中最大弯矩的比值绝对值的最大值九、深受弯构件的弯曲性能3. 深梁的弯剪界限配筋率PP深梁发生弯曲破坏时，截面下部h/3范围内的多排钢筋均屈服。由统计回归得出:折算内力臂水平分布筋的配筋率水平分布筋的竖向间距sv范围内水平分布筋的全部截面积九、深受弯构件的弯曲性能4. 深梁的受弯承载力PP“钢筋混凝土深梁设计规程”（CECS39：92）简化公式深梁的内力臂，取受拉钢筋合力作用点和混凝土受压合力作用点间的距离简支梁和连续梁的跨中截面连续梁的支座截面计算跨度九、深受弯构件的弯曲性能4. 深梁的受弯承载力PP和一般梁比较接近，平截面假定适用破坏类型：少筋、适筋、超筋适筋梁的受弯承载力九、深受弯构件的弯

57、曲性能5. 短梁的受弯承载力PP深梁、短梁和一般梁相衔接深受弯构件的内力臂修正系数截面有效高度九、深受弯构件的弯曲性能6. 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）公式延性MuMyyMOu反映截面、构件、结构钢筋屈服以后的变形能力以截面为例：用延性系数表示截面的延性十、受弯构件延性的基本概念ycuu1u2As1As2cuyAs1As2y1y2结构的延性取决于构件的延性取决于截面的延性取决于配筋量十、受弯构件延性的基本概念谢谢！第六章 偏心受力构件正截面性能与计算混凝土结构基本原理偏心受力MNcNte0=M/NcNce0=M/NtNt转化为Nce0一、工程实例及配筋形式纵筋箍筋：侧向约束纵

58、筋、抗剪内折角处！bh一、工程实例及配筋形式二、理论Ncu-Mu相关曲线Nc=Ncu0=AfcfcNt=-AftftfcNcMftNt/Ntu0Nc/Ncu0M/Mu01.00.80.60.40.2-0.2-0.4-0.6-0.8-1.00.2 0.4 0.6 0.8 1.0Mft对线弹性材料，当fc =ft时Nc=Ncu0=AfcfcNt=-AftftfcNcMftNc/Ncu0M/Mu0Nt/Ntu01.00.80.60.40.2-0.2-0.4-0.6-0.8-1.00.2 0.4 0.6 0.8 1.0Mft对线弹性材料，当ft =0.1fc时0.450.55二、理论Ncu-Mu相关曲

59、线混凝土为弹塑性材料，且其中有钢筋？Nfe0混凝土开裂混凝土全部受压不开裂构件破坏破坏形态与e0、As、 As有关三、偏心受压构件的试验研究Ne0Ne0fcAsfyAs sh0e0很小 As适中 Ne0Ne0fcAsfyAs sh0e0较小Ne0Ne0fcAsfyAs sh0e0较大 As较多 e0e0NNfcAsfyAs fyh0e0较大 As适中受压破坏（小偏心受压破坏）受拉破坏（大偏心受压破坏）界限破坏接近轴压接近受弯As1.0，取 1=1.0四、偏心受压计算中的两个问题铁路和公路混凝土桥梁等结构中，如何考虑二次弯矩的影响可参见有关规范，但其基本原理是一致的2. 考虑P-效应的弯矩增大系

60、数s大偏压构件类似于双筋适筋梁小偏压构件类似于双筋超筋梁类似梁的方法进行分析重点讲承载力五、偏心受压构件受力分析xnbhh0AsAseNcuxnfcfyAsfyAsCeseis= ycu受压钢筋的应力对偏压构件，这一条件一般均能满足。故认为As屈服五、偏心受压构件受力分析1. 大偏心受压构件的承载力对偏压构件，对弯矩放大就等于将偏心距放大，且两者的放大系数相等eNcuxnfcfyAsfyAsCeseifc已知截面的几何物理性能及偏心距e，由上述方程便可求出Ncu五、偏心受压构件受力分析1. 大偏心受压构件的承载力基本特征As不屈服（特殊情况例外）受力形式部分截面受压全截面受压五、偏心受压构件受