土建结构与构件设计培训课件

平屋顶女儿墙外排水平屋顶檐沟外排水天沟构造1平屋顶女儿墙外排水平屋顶檐沟外排水天1四、坡屋顶的构造

坡屋顶通常是指排水坡度大于10％的屋顶，坡屋顶的形式(d)双坡悬山屋顶；

(e)庑殿顶；（f）歇山顶；(a)双坡出山屋顶；(b)硬山两坡顶；（c）四坡顶；2四、坡屋顶的构造(d)双坡悬山屋顶；(e)庑坡屋顶的组成：承重结构、屋面、顶棚、保温或隔热层。3坡屋顶的组成：承重结构、屋面、顶棚、保温或隔热层。3(a)横墙承重；(b)屋架承重；(b)梁架承檩式屋架坡屋顶的承重结构类型（一）坡屋顶的承重结构4(a)横墙承重；(b)屋架承重；((a)冷摊瓦屋面；(b)木望板瓦屋面（二）、坡屋顶的屋面构造坡屋顶屋面一般是利用各种瓦材，如平瓦、波形瓦、小青瓦等作为屋面防水材料。近些年来还有不少采用金属瓦屋面、彩色压型钢板屋面等。5(a)冷摊瓦屋面；平屋面纵墙挑檐构造(a)砖挑檐；(b)屋面板挑檐；(c)挑檐木挑檐(d)挑檩檐口；(e)挑椽檐口；(f)檩式屋顶加挑檐檐口6平屋面纵墙挑檐构造6天沟和斜沟构造在等高跨或高低跨相交处，常常出现天沟，而两个相互垂直的屋面相交处则形成斜沟。沟应有足够的断面积，上口宽度不宜小于300-500mm，一般用镀锌铁皮铺于木基层上，镀锌铁皮伸人瓦片下面至少150mm。高低跨和包檐天沟若采用镀锌铁皮防水层时，应从天沟内延伸至立墙（女儿墙）上形成泛水。

7天沟和斜沟构造7第八节变形缝

变形缝有伸缩缝、沉降缝、防震缝三种一、伸缩缝（又称温度缝）伸缩缝是在长度或宽度较大的建筑物中，为避免由于温度变化引起材料的热胀冷缩导致构件开裂，而沿建筑物的竖向将基础以上部分全部断开的垂直缝隙。1、伸缩缝的设置：自基础以上将建筑物的墙体、楼板层、屋顶等地面以上部分全部断开。基础部分因受温度变化影响较小，不需断开。2、伸缩缝的宽度：20-30mm。3、伸缩缝的最大间距：应根据不同材料的结构而定。8第八节变形缝1、伸缩缝的设置：自基础以上将建筑物的项次结构类型室内或土中间距露天间距1排架结构装配式100702框架结构装配式现浇式755550353剪力墙结构装配式现浇式654540304挡土墙及地下室墙等类结构装配式现浇式40303020钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距（m）9项次结构类型室内或土中间距露天间距1排架结构装配式10070二、沉降缝为减少地基不均匀沉降对建筑物造成危害，在建筑物某些部位设置从基础到屋面全部断开的垂直缝称为沉降缝。

设置方法：将建筑物从基础到屋顶全部贯通，即基础部分必须断开。

设置沉降缝的位置：（1）同一建筑相邻部分高差较大或荷载相差大、建筑基础结构形式、上部结构类型不同处。（2）相邻基础形式、宽度、埋深相差较大。（3）建筑物建在不同地基上（地基土的压缩性有显著差异处）。（4）体型复杂、连接部位薄弱、建筑平面的转折部位。（5）新建建筑物与原有建筑物相连处（分期建造的房屋的交界处）。（6）过长建筑物的适当部位。10二、沉降缝设置方法：将建筑物从基础到屋顶全部贯通，即基础

三、防震缝在地震区，当房屋平面和立面比较复杂时，可用防震缝将整个房屋自上而下分开，自成体系，把复杂体型变为若干个规整、简单的体型组合，以免地震时因房屋各部分发生不同的振动而引起破坏。伸缩缝、沉降缝及防震缝之间关系①伸缩缝一般不能兼作沉降缝和防震缝。②沉降缝、防震缝可兼作伸缩缝。③沉降缝可兼作防震缝，防震缝若贯通至基底能兼作沉降缝。④伸缩缝和沉降缝应符合防震缝要求。11三、防震缝伸缩缝、沉降缝及防震缝之间关系11各类不同的盖缝板12各类不同的盖缝板12第三章结构与构件设计13第三章结构与构件设计13天津博物馆第一节概述14天津第一节概述14一、基本概念结构与构件

结构：支撑房屋的骨架。结构的组成：由若干个基本（单元）构件所组成。15一、基本概念15建筑结构的主要构件:板板的长、宽两方向的尺寸远大于其高度；

板的作用效应主要为受弯。2）梁其作用效应主要为受弯和受剪梁的截面宽度和高度尺寸远小于其长度尺寸⑴平面形或直线形构件16建筑结构的主要构件:板2）梁⑴平面形或直线形构件16墙

墙的长宽两方向尺寸远大于其厚度

荷载作用方向与墙面平行

作用效应主要为受压。17墙墙的长宽两方向尺寸远大于其厚度荷载作用方向与墙4）柱属于竖向承重构件。主要承受梁传来的压力以及柱自重。柱的截面尺寸远小于其高度，荷载作用方向与柱轴线平行。184）柱属于竖向承重构件。主要承受梁传来的压力以及柱自重。受剪构件受弯构件受拉构件受压构件受扭构件受拉受压受弯受剪受扭截面基本受力形态基本构件的受力往往是基本受力形态的复合基本构件19受剪构件受弯构件受拉构件受压构件受扭构件受拉受压受弯受剪受扭刚性体系：薄壳、刚架、网架、网壳、树枝；受压、弯为主，稳定问题突出20刚性体系：薄壳、刚架、网架、网壳、树枝；受压、弯为主，20柔性体系：悬索、索膜、张拉；

受拉为主，高强材料

几何非线性结构21柔性体系：悬索、索膜、张拉；21二、结构设计的主要内容与程序1.结构设计的主要内容：

（1）保证基本构件的强度、变形、裂缝满足设计要求；（2）保证结构体系的整体安全性、稳定性、变形性能符合设计要求；（3）保证在突发事件发生时，结构仍保持一定的整体性，使人们的生命安全得以保证；（4）保证合理用材，方便施工，使建筑物耐久使用，同时尽可能降低建筑造价。

总之结构设计核心是解决两个问题：一是满足建筑结构功能的要求；二是经济问题。22二、结构设计的主要内容与程序222、结构设计的程序

（1）结构选型；（2）结构布置；（3）结构构件设计；（4）结构设计；

232、结构设计的程序23三、结构构件计算简图1、构件的简化2、支座简化与计算跨度3、荷载简化24三、结构构件计算简图24主要成分为铁元素，还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元素，力学性能主要与碳的含量有关：

含碳量越高，则钢筋的强度越高，质地硬，但塑性变差。若含碳量低于0.25％，则称为低碳钢，钢筋混凝土结构中多应用的是低碳钢。20MnSi前面的20指的是平均含碳量的万分数，其他化学元素的含量在1.5％以下。第二节钢筋混凝土材料主要力学性能一、钢筋25主要成分为铁元素，还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元有明显屈服点钢筋的应力－应变关系—比例极限—弹性极限—屈服上限—屈服下限—极限强度cd段为屈服台阶df段为强化段26有明显屈服点钢筋的应力－应变关系—比例极限—弹性极限—无明显屈服点钢筋的应力－应变关系条件屈服点为残余变形为0.2％时对应的应力27无明显屈服点钢筋的应力－应变关系条件屈服点为残余变形为0.2HPB235：质量稳定，塑性好易成型，但屈服强度较低，不宜用于结构中的受力钢筋；HRB335：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强度和塑性均较好，是目前主要应用的钢筋品种之一；HRB400：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强度和塑性均较好，是今后主要应用的钢筋品种之一；RRB400：是HRB335钢筋热轧后快速冷却，利用钢筋内温度自行回火而成，淬火钢筋强度提高，但塑性降低，余热处理后塑性有所改善。钢筋的性能特点28HPB235：质量稳定，塑性好易成型，但屈服强度较低，不钢筋强度－屈服强度塑性－延伸率和冷弯性能具有较好的可焊性有较好的粘结力－带肋钢筋混凝土结构对钢筋的要求29强度－屈服强度塑性－延伸率和冷弯性能具有较好的可焊性有较好的混凝土立方抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土抗拉强度混凝土的强度30混凝土立方抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土抗拉强度混凝土的强

强度等级越高，线弹性段越长，峰值应力也有所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。不同强度混凝土应力－应变关系的比较31强度等级越高，线弹性段越长，峰值应力也有所增（一）抗渗性贮水池或水处理等构筑物需满足防渗要求。给排水构筑物对混凝土性能的要求（二）抗冻性混凝土等级越高，抗冻性能越好。普通硅酸盐水泥的抗冻性能最好，火山灰水泥不宜用于有抗冻要求的混凝土。（三）抗腐蚀性工业污水处理水池、或置于地下水中含有腐蚀介质的构筑物需采取防腐措施。32（一）抗渗性给排水构筑物对混凝土性能的要求（二）抗冻性（三第三节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设计基准期--------选材及确定活荷的时间参数结构的设计使用年限------预定的时间类别设计使用年限/年示例15临时性建筑225易于替换的结构构件350一般性建筑（普通房屋和构筑物）4100纪念性建筑和特别重要的建筑结构33第三节结构按极限状态计算的基本原则类别设计使用年限/年示安全性

（Safety）

◎结构在预定的使用期间内（一般为50年），应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形等的作用；◎在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。适用性

（Serviceability）结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。耐久性

（Durability）结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀），结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。二、极限状态的定义与分类结构的功能

FunctionsofStructure34安全性（Safety）◎结构在预定的使用期间内（一般二、极限状态的定义与分类结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。

正常使用极限状态ServiceabilityLimitState结构整体或部分作为刚体失去平衡结构或构件达到最大承载力受动力荷载作用而产生疲劳破坏结构塑性变形过大而破坏结构形成几何可变体系构件由于压屈而丧失稳定过大的变形和侧移过大的裂缝过大的振动侵蚀性介质腐蚀等承载力极限状态

UltimateLimitState35二、极限状态的定义与分类结构能够满足功能要求而良好地工作，则结构功能的表达

S—作用效应ActionEffect

结构上的作用是使结构产生内力、变形和裂缝的原因的总称，分为直接作用和间接作用，作用效应即为作用引起的构件内力。R—结构抗力Resistant

结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w]。S<R

可靠S=R极限状态S>R失效

36结构功能的表达S—作用效应ActionEffectg0——结构重要性系数根据建筑结构的重要性将结构分为三个安全等级，采用结构重要性系数来体现。一级－

g0＝1.1二级－

g0＝1.0三级－

g0＝0.937g0——结构重要性系数根据建筑结构的重要性将结构分为三个荷载分项系数分为恒荷载分项系数和活荷载分项系数材料分项系数分为砼分项系数和钢筋分项系数38荷载分项系数分为恒荷载分项系数和活荷载分项系数材料分项系数分受弯构件的破坏形式PPPPBC段称为纯弯段，AB、CD段称为弯剪段+_ABCDMBACDV第四节钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算一、受弯构件正截面的受力特征39受弯构件的破坏形式PPPPBC段称为纯弯段，AB、CD段称为不同配筋率梁的破坏形态1.破坏形式（Failuremodes）超筋梁适筋梁少筋梁40不同配筋率梁的破坏形态1.破坏形式（Failuremo适筋梁---构件受拉区配筋适量，构件的破坏起始于受拉钢筋的屈服，然后受压区砼被压碎，构件在完全破坏以前有明显的裂缝及变形，破坏前可吸收较大的应变能，有明显的预兆，这种破坏称为“延性破坏”超筋梁---构件受拉区配筋过高，破坏始于受压区混凝土被压碎、而受拉钢筋的应力未达到屈服强度。在构件截面尺寸及砼强度值确定的条件下，继续增加受拉钢筋无法提高构件的承载能力。构件在破坏前无明显的预兆，属于“脆性破坏”。因此，在工程中应避免采用。少筋梁---构件受拉区配筋较少，钢筋有可能在梁一开裂时就进入强化段最终被拉断，梁的破坏与素混凝土梁类似，属于受拉“脆性破坏”特征。少筋梁的这种受拉脆性破坏比超筋梁受压脆性破坏更为突然，很不安全也很不经济，因此在建筑结构中不容许采用。41适筋梁---构件受拉区配筋适量，构件的破坏起始于受拉钢筋的屈适筋梁正截面受弯的三个受力阶段（试验研究分析）简支梁三等分加载示意图42适筋梁正截面受弯的三个受力阶段简支梁三等分加载示意图42从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力。虽然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接近线弹性。截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小，且都与弯矩近似成正比。当受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时（et=etu），为截面即将开裂的临界状态，此时的弯矩值称为开裂弯矩Mcr（

crackingmoment）在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担，导致钢筋应力有一突然增加（应力重分布），这使中和轴比开裂前有较大上移。荷载继续增加，钢筋拉应力、挠度变形不断增大，裂缝宽度也不断开展，但中和轴位置没有显著变化。由于受压区混凝土压应力不断增大，其弹塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布。当荷载达到某一数值时，纵向受拉钢筋将开始屈服。该阶段钢筋的拉应变和受压区混凝土的压应变都发展很快，截面受压区边缘纤维应变增大到混凝土极限压应变时，构件即开始破坏。其后，再进行试验时虽然仍可以继续变形，但所承受的弯矩将开始降低，最后受压区混凝土被压碎而导致构件完全破坏。适筋梁正截面受弯的三个受力阶段第一阶段：抗裂计算的依据第二阶段：构件在正常使用极限状态中

变形与裂缝宽度验算的依据第三阶段：承载力极限状态计算的依据43从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力。虽然受在极限弯矩的计算中，仅需知道

C的大小和作用位置yc即可。

可取等效矩形应力图形来代换受压区混凝土应力图。等效原则：等效矩形应力图形与实际抛物线应力图形的面积相等，即合力大小相等；等效矩形应力图形与实际抛物线应力图形的形心位置相同，即合力作用点不变。2.单筋矩形截面正截面承载力计算（1）等效矩形应力图

（EquivalentRectangularStressBlock

）44在极限弯矩的计算中，仅需知道C的大小和作用位置yc即可。（2）基本方程对于适筋梁，受拉钢筋应力ss=fy45（2）基本方程对于适筋梁，受拉钢筋应力ss=fy451.防止超筋脆性破坏

2.防止少筋脆性破坏

基本公式的适用条件461.防止超筋脆性破坏2.防止少筋脆性破坏基本公式受弯构件构造要求板的构造要求

（1）板的最小厚度板的类别厚度单向板屋面板60民用建筑楼板60工业建筑楼板70行车道下的楼板80双向板80密肋板肋间距小于或等于700mm40肋间距大于700mm50悬臂板板的悬臂长度小于或等于500mm60板的悬臂长度大于500mm80无梁楼盖15047受弯构件构造要求板的类别厚度单向板屋面板60民用建筑楼板60混凝土保护层厚度一般不小于15mm和钢筋直径d；钢筋直径通常为6~12mm的Ⅰ级钢筋；板厚度较大时，钢筋直径可用

14~18mm的Ⅱ级钢筋；3.受力钢筋间距一般在70~200mm之间；4.垂直于受力钢筋的方向应布置分布钢筋，以便将荷载均匀地传递给受力钢筋，并便于在施工中固定受力钢筋的位置，同时也可抵抗温度和收缩等产生的应力。（2）.板的钢筋48混凝土保护层厚度一般不小于15mm和钢筋直径d；（2）.板钢筋(Reinforcedbar)

梁上部无受压钢筋时，需配置2根架立筋，以便与箍筋和梁底部纵筋形成钢筋骨架，直径一般不小于10mm。2.梁的构造要求49钢筋(Reinforcedbar)梁上部无受钢筋的布置Constructionofreinforcedbars1.为保证耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的粘结性能，钢筋的混凝土保护层厚度一般不小于25mm；2.矩形截面梁高宽比h/b=2.0~3.5；T形截面梁高宽比h/b=2.5~4.0；3.梁的高度通常取为1/10~1/15梁跨，由250mm以50mm为模数增大。梁高度h>450mm时，要求在梁两侧沿高度每隔200mm设置一根纵向构造钢筋，以减小梁腹部的裂缝宽度，直径≥10mm。50钢筋的布置1.为保证耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的粘结例1已知：矩形截面梁截面尺寸b＝250mm、h＝500mm，as=35mm。设计弯矩为150kN·m，混凝土强度等级选C30，钢筋HRB335级。求：截面配筋As验证适用条件51例1已知：矩形截面梁截面尺寸b＝250mm、h＝500mm例题2（Example2）已知：矩形截面梁尺寸b＝250mm、h＝450mm，as=35mm。混凝土强度等级C40，纵向受拉钢筋为4根直径为16mm的HRB335钢筋。承受的弯矩为M=89kN.m试验算该梁截面是否安全。52例题2（Example2）已知：矩形截面梁尺寸b＝250解：查表截面尺寸为：则：满足适用条件。由力矩平衡方程得：53解：查表截面尺寸为：则：满足适用条件。由力矩平衡方程得：533.

双筋矩形截面DoublyReinforcedSection双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。当截面尺寸和材料强度受建筑使用和施工条件（或整个工程）限制而不能增加，但计算又不满足适筋截面条件时，可采用双筋截面，即在受压区配置钢筋以补充混凝土受压能力的不足；另一方面，由于荷载有多种组合情况，在某一组合情况下截面承受正弯矩，另一种组合情况下承受负弯矩，这时也出现双筋截面；此外，由于受压钢筋可以提高截面的延性，因此，在抗震结构中要求框架梁必须配置一定比例的受压钢筋。543.双筋矩形截面双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。基本方程55基本方程55防止超筋脆性破坏

保证受压钢筋强度充分利用双筋截面一般不会出现少筋破坏情况，故可不必验算最小配筋率。56防止超筋脆性破坏保证受压钢筋强度充分利用双筋截面一般不会出1.挖去受拉区混凝土，形成T形截面，对受弯承载力没影响。2.可以节省混凝土，减轻自重。3.受拉钢筋较多，可将截面底部适当增大，形成工形截面。

工形截面的受弯承载力的计算与T形截面相同。4.T形截面正截面承载力计算571.挖去受拉区混凝土，形成T形截面，对受弯承载力没影响。4翼缘处的压应力与腹板处受压区压应力相比，存在滞后现象，距腹板距离越远，滞后程度越大，受压翼缘压应力的分布是不均匀的。认为在bf’范围内压应力为均匀分布，bf’范围以外部分的翼缘则不考虑。计算上为简化采有效翼缘宽度bf’(Effectiveflangewidth)受压翼缘越大，对截面受弯越有利

58翼缘处的压应力与腹板处受压区压应力相比，存在滞后现象，距腹板按三种情况的最小值取用59按三种情况的最小值取用59T形截面的分类60T形截面的分类60第一类T形截面的计算公式与宽度等于bf’的矩形截面相同

为防止超筋脆性破坏，相对受压区高度应满足x≤xb。对第一类T形截面，该适用条件一般能满足；

为防止少筋脆性破坏，受拉钢筋面积应满足As≥rminbh，b为T形截面的腹板宽度；对工形和倒T形截面，则受拉钢筋应满足As≥rmin[bh+(bf

-b)hf]

61第一类T形截面的计算公式与宽度等于bf’的矩形截面相同6262防止超筋脆性破坏

防止少筋脆性破坏

63防止超筋脆性破坏防止少筋脆性破坏636464受弯构件的破坏形式PPPPBC段称为纯弯段，AB、CD段称为弯剪段+_ABCDMBACDV第五节受弯构件斜截面承载力计算65受弯构件的破坏形式PPPPBC段称为纯弯段，AB、CD段称为斜裂缝的分类采用增设腹筋的方法来阻止斜裂缝的扩展弯剪斜裂缝腹剪斜裂缝66斜裂缝的分类采用增设腹筋的方法来阻止斜裂缝的扩展弯剪斜裂缝腹腹筋的布置箍筋直径通常为6或8mm，且不小于d/4；弯筋常用的弯起角度为45或60度，且不宜设置在梁截面的两侧；67腹筋的布置箍筋直径通常为6或8mm，且不小于d/4；弯筋常用受力特点开裂前，与无腹筋梁的受力性能相近；开裂后，腹筋应力显著增大，直接承担部分剪力；腹筋限制裂缝的开展，增大剪压区面积，提高剪压区抗剪能力；腹筋能提高骨料咬合作用，提高纵筋销栓作用。68受力特点开裂前，与无腹筋梁的受力性能相近；68剪跨比（Shearspanratio）的概念剪跨比是影响梁破坏形态的最主要参数之一。69剪跨比（Shearspanratio）的概念剪跨比是影响配箍率的概念配箍率是影响梁破坏形态的最主要参数之一。70配箍率的概念配箍率是影响梁破坏形态的最主要参数之一。70影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比l和配箍率rsv受剪破坏形态斜压破坏

破坏特征：特点：预防措施：剪压区混凝土被压碎，而箍筋尚未屈服。梁的受剪承载力取决于构件的截面尺寸和混凝土强度，抗剪能力较大，但脆性较大，工程中不允许出现。控制最大配箍率或控制构件的最小截面尺寸。71影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比l和配箍率rsv受剪破受剪破坏形态破坏特征：特点：预防措施：剪压破坏

破坏时箍筋屈服，剪压区混凝土被压碎。梁的受剪承载力即取决于配箍量，又取决于构件的截面尺寸和混凝土强度，抗剪能力适中，脆性性质有所缓和。通过合理的设计。72受剪破坏形态破坏特征：剪压破坏破坏时箍筋屈服，剪压区混凝土受剪破坏形态破坏特征：特点：预防措施：斜拉破坏

斜裂缝一出现，箍筋即达到屈服，箍筋对斜裂缝开展的约束作用不复存在，相当于无腹筋梁。梁的受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度，抗剪能力小，属于脆性破坏。控制最小配箍率，并满足最小直径、最大间距的构造要求。73受剪破坏形态破坏特征：斜拉破坏斜裂缝一出现，箍筋即达到屈服集中荷载作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式均布荷载作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式74集中荷载作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式均布荷载作用下梁的75751.截面限制条件《规范》是通过控制受剪截面剪力设计值不大于斜压破坏时的受剪承载力来防止由于配箍率过高而产生斜压破坏

。箍筋超筋上限条件：（最小截面尺寸）761.截面限制条件《规范》是通过控制受剪截面剪力设计值不大箍筋少筋为防止这种少筋破坏，《规范》规定当V>0.7ftbh0时，配箍率应满足当配箍率小于一定值时，斜裂缝出现后，箍筋因不能承担斜裂缝截面混凝土退出工作释放出来的拉应力，而很快达到极限抗拉强度并破坏，其受剪承载力与无腹筋梁基本相同。2.下限条件：（最小配箍率要求）77箍筋少筋为防止这种少筋破坏，《规范》规定当V>0.7ftbh例题1（Example1）矩形截面钢筋混凝土简支梁，两端支撑在240mm的砖墙上，净跨度为3560mm，截面尺寸b×h=200×500mm。其上作用均布恒荷载标准值gk=25kN/m，活荷载标准值qk=50kN/m，混凝土强度等级选C30，箍筋采用HRB235级（组合系数为恒荷1.2，活荷1.4）。（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2，fy

=210N/mm2）试计算此梁所用的箍筋。78例题1（Example1）矩形截面钢筋混凝土简支梁，两端（1）剪力设计值（2）验算上限（3）验算下限不需扩大截面，满足最小截面尺寸要求需计算配箍筋，仅靠砼截面不能满足抗剪要求79（1）剪力设计值（2）验算上限（3）验算下限不需扩大截面，满（4）计算配箍选用箍筋为选用箍筋直径为8，双支箍内n=2@13580（4）计算配箍选用箍筋为选用箍筋直径为8，双支箍内n=2@1受压构件在结构中具有重要作用，一旦破坏将导致整个结构的损坏甚至倒塌。轴心受压承载力是正截面受压承载力的上限。先讨论轴心受压构件的承载力计算，然后重点讨论单向偏心受压的正截面承载力计算。第七节钢筋混凝土受压构件计算一、分类81受压构件在结构中具有重要作用，一旦破坏将导致整个结构的损坏甚828283833.纵向受力钢筋2.材料强度1.截面形式和尺寸二、钢筋混凝土受压构件的构造要求4.箍筋最小截面尺寸250×300混凝土强度大于C20，钢筋为HRB335以上根数不得小于4根，直径不宜小于12，通常为16-28mm范围内。直径不应小于d/4，且不应小于6mm，通常为6、8、10mm。843.纵向受力钢筋2.材料强度1.截面形式和尺寸二、钢纵筋的作用（1）协助混凝土受压，减小截面面积；（2）当柱偏心受压时，承担弯矩产生的拉力；（3）减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。实验表明，收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小而增大，如果不给配筋率规定一个下限，钢筋中的压应力就可能在持续使用荷载下增长到屈服应力水准。箍筋的作用（1）与纵筋形成骨架，便于施工；（2）防止纵筋的压屈；（3）对核心混凝土形成约束，提高混凝土的抗压强度，增加构件的延性。85纵筋的作用箍筋的作用85N由于施工制造误差、荷载位置的偏差、混凝土不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距在实际结构中，理想的轴心受压构件是不存在的平衡条件：三、轴心受压构件的承载力计算86N由于施工制造误差、荷载位置的偏差、混凝土不均匀性等原因，往稳定系数稳定系数j主要与柱的长细比l0/b有关折减系数

0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴压受压柱的可靠性。普通箍筋轴压柱正截面承载力轴心受压短柱轴心受压长柱L0为柱的计算高度；b为矩形截面短边尺寸；87稳定系数稳定系数j主要与柱的长细比l0/b有关折减系数0偏压构件破坏特征受拉破坏

tensilefailure受压破坏compressivefailure四、偏心受压构件的承载力计算88偏压构件破坏特征受拉破坏tensilefailure受压偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵筋配筋率有关89偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵筋配筋率有关89M较大，N较小偏心距e0较大1

大偏心破坏的特征90M较大，N较小偏心距e0较大1大偏心破坏的特征90截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，受拉钢筋的应力随荷载增加发展较快，首先达到屈服；此后裂缝迅速开展，受压区高度减小；最后，受压侧钢筋A's受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似，属于塑性破坏，承载力主要取决于受拉侧钢筋。形成这种破坏的条件是：偏心距e0较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适，通常称为大偏心受压。大偏心受拉破坏特点91截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，受拉钢筋的应力随荷载增加发展较⑴当相对偏心距e0/h0较小⑵或虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时2

小偏心破坏的特征92⑴当相对偏心距e0/h0较小2小偏心破坏的特征92截面受压一侧混凝土和钢筋的受力较大，而另一侧钢筋的应力较小，可能受拉也可能受压；截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏，受拉侧钢筋未达到屈服；承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区高度较大，破坏突然，属于脆性破坏。小偏压构件在设计中应予避免；当偏心距较小或受拉钢筋配置过多时易发生小偏压破坏，因偏心距较小，故通常称为小偏心受压。小偏心受压破坏特点大、小偏心破坏的共同点是受压钢筋均可以屈服93截面受压一侧混凝土和钢筋的受力较大，而另一侧钢筋的应力较小，大、小偏心破坏的本质界限

界限状态定义为：当受拉钢筋刚好屈服时，受压区混凝土边缘同时达到极限压应变的状态。此时的相对受压区高度成为界限相对受压区高度，与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。94大、小偏心破坏的本质界限界限状态定义为：当受拉钢筋刚好屈服受拉破坏(大偏心受压)受压破坏(小偏心受压)平衡方程95受拉破坏(大偏心受压)受压破坏(小偏心受压)平衡方程95

钢筋混凝土水池是贮存石油、水及各种液体的构筑物。在石油、化工及给排水工程等各种工业企业中得到广泛应用。第九节钢筋混凝土水池设计96钢筋混凝土水池是贮存石油、水及各种液体的构

给排水工程中的水池包括水处理用池（沉淀池、滤池、曝气池）和贮水池（清水池、高位水池、调节池）。97给排水工程中的水池包括水处理用池（沉淀池、滤池、曝气池）矩形水池B.水池数量:

多格式水池单格水池

圆形水池1.主要形式：A.平面形状:98矩形水池B.水池数量:多格式水池单格水池圆形水池浅壁水池深壁水池C.池壁高度99浅壁水池深壁水池C.池壁高度99现浇整体式圆形水池装配式预应力圆形水池D.施工装配式肋梁板顶盖矩形水池100现浇整体式圆形水池装配式预应力圆地上式、地下式及半地下式水池。8.0m8.0m18.5m18.5m石化厂地下原油罐E.位置:

101地上式、地下式及半地下式水池。8.0m8.0m18.5m1混凝土强度等级：普通钢筋混凝土水池≥C20预应力钢筋混凝土水池≥C303.结构设计特点：

1).各种荷载组合情况下满足强度、抗裂度或裂缝宽度；2).抗渗性；3).抗冻性；4).抗侵蚀性；5).稳定性。2.材料:102混凝土强度等级：普通钢筋混凝土水池≥C203.结构设计特点贮水池主要荷载池顶活荷载qkPsk2覆土厚hs池顶板厚h1底板厚h2HnHwH’w地下水位设计水位垫层厚h3Psk1池底荷载池顶活荷载qk有地下水位无地下水位Hw一、水池的荷载103贮水池主要荷载池顶活荷载qkPsk2覆土厚hs池顶板厚h1底（一）池顶荷载：包括：顶板自重、防水层重、覆土压力等恒荷载-----按实际计算;池顶上人群、车辆、堆放物品等活荷载------按实际计算;池顶上雪荷载-------根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）确定.活荷载：考虑到池顶上人、临时堆放少量物品时，标准值可取1.5KN/㎡。堆载取10KN/㎡。104（一）池顶荷载：104（二）池底荷载

荷载包括：（1）池顶活荷qk、池顶覆土qs、水池自重G等引起地基反力:G=Gr+Gw+GcGr---池顶板自重Gw

---池壁自重Gc

---支柱自重105（二）池底荷载G=Gr+Gw+GcGr---池顶板（2）地下水浮力:注意：当有地下水浮力时，地基土的应力应减小，但作用于底板上的总反力不变。A-----池壁外围边的水池底面积；pbuo----水池底面单位面积上的地下浮托力；Hw’+h1---由池底面算起的地下水位高度。pfw

---总浮托力106（2）地下水浮力:注意：A-----池壁外围边的水池底面积；（三）池壁荷载1..池壁自重；2池顶荷载引起的竖向压力、端弯矩；3水平方向的土压力和水压力。(1).池壁内侧的侧压力：池壁底面处最大水压力标准值：

Hw----设计水位深度。一般在池内顶面以下200～300mm。107（三）池壁荷载1..池壁自重；(1).池壁（2）.池壁外侧的侧压力：

1.)土压力标准值无地下水时：

池壁顶端土压力标准值为：池壁底部土压力标准值为：

有地下水时：

池壁底部土压力标准值为：

108（2）.池壁外侧的侧压力：1082).地下水压力池壁底部土压力标准值为:

3)地面活荷载引起的附加侧向压力各种侧压力组合值：地下无地下水时：顶端底端地下有地下水时：底端

1092).地下水压力

3)地面活荷载引※其它作用对水池结构的影响

a.设伸缩缝或后浇带，以减少对温度或湿度变形的影响；b.配置适量的构造钢筋，以抵抗可能出现的温度或湿度应力；c.通过计算来确定温差和湿差造成的内力，在承载力和抗裂计算中加以考虑。1.温度和湿度变化在水池结构中引起附加弯矩温度、湿度变化会使混凝土收缩、膨胀，这种变化受到约束时，在结构中会引起附加应力。

消除或控制温度湿度造成不利影响的措施：110※其它作用对水池结构的影响1.温度和湿度变化在水池结构（四）荷载组合一．承载能力极限状态设计时：地下式水池;⑴．

池内满水，池外无土；（试水阶段）⑵．

池内无水，池外有土；（复土阶段）⑶．

池内满水，池外有水。（使用阶段）

地上式且无保温措施水池:⑴

池内满水；⑵

池内满水及温差作用111（四）荷载组合一．承载能力极限状态设计时：地下式水池;地二、水池底地基承载力验算1）分离式底板按池壁下条形基础及柱下基础进行验算；2）整体式底板按筏片基础进行验算fa----修正后的地基承载力特征值112二、水池底地基承载力验算1）分离式底板按池壁下条形基础及柱下三、水池抗浮稳定验算Gtk----水池自重标准值；Gsk----池顶覆土重标准值；A-----池壁外围边的水池底面积；pbuo----水池底面单位面积上的地下浮托力；Hw’+h1---由池底面算起的地下水位高度。η---浮托力折减系数113三、水池抗浮稳定验算Gtk----水池自重标准值；113（一）.圆形水池主要尺寸1.高度（H)：一般为3.5m～6.0m。2.顶板及底板厚度：一般不小于180mm。当容量为50~500m3时，高度=3.5~4.0m当容量为600~2000m3时，高度=4.0~4.5m3.水池计算直径：高度确定后，由容量推算直径。四钢筋混凝土圆形水池设计114（一）.圆形水池主要尺寸四钢筋混凝土圆形水池设计114（二）.圆形平板的内力分布规律和截面设计运用弹性力学的薄板理论求解：单位弧长的径向弯矩：径向单位长度内的切向弯矩：115（二）.圆形平板的内力分布规律和截面设计单位弧长的径向弯矩：（三）池壁内力分布规律和截面设计

对各种边界条件和荷载状态下的内力计算公式制成表格。环向拉力竖向弯矩剪力116（三）池壁内力分布规律和截面设计对各种边界条件和荷内力分析①环向内力Nθ约束条件：池顶自由、池壁底部固定

随着水池池壁的相对高度增加，池底部约束对环向内力Nθ影响范围减小。117内力分析①环向内力Nθ随着水池池壁的相对高度增加②池壁内竖向弯矩Mx约束条件：池顶自由、池壁底部固定

随着水池池壁的相对高度增加，池底部竖向弯矩Mx迅速减小。且弯矩分布内外侧位置也发生变化。118②池壁内竖向弯矩Mx随着水池池壁的相对高度增加，浅壁水池深壁水池双向板水池五、钢筋混凝土矩形水池设计119浅壁水池深壁水池双向板水池五、钢筋混凝土矩形水池设计119浅壁水池4.3.1矩形贮液池池壁计算1）浅池壁计算1m主要是竖向传力，计算分为：（1）开敞式水池池壁：悬臂板。（2）有顶盖水池池壁：按顶盖与池壁的刚度比确定连接方式。等代框架法计算，在最后考虑角隅弯矩影响。120浅壁水池4.3.1矩形贮液池池壁计算1）浅池壁计算1m主要深壁水池2）深池壁计算2b范围上部超出2b范围内：采用水平框架计算。节点弯矩为：池壁的水平轴向力：下部2b范围，按双向板计算。121深壁水池2）深池壁计算2b范围上部超出2b范围内：采用水平框双向板水池3）双向板水池池壁计算采用弯矩分配法。122双向板水池3）双向板水池池壁计算采用弯矩分配法第四章地基与基础123第四章地基与基础1231.地基：由地壳中的物质（岩石或土）构成；它是土木工程的“根”，支承着上部结构。地壳：一般地壳：一般厚度为30~80km,构成天然地基的物质是地壳中的岩石和土。地基与基础的区别地基是指受土木工程结构影响的那一部分地层。1241.地基：由地壳中的物质（岩石或土）构成；它是土木工程的第一节土的物理性质和分类土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在各种自然环境中生成的沉积物。土物理性质是由三相组成决定的。一、土的组成与特性固相：固体颗粒（岩石碎屑、矿物颗粒）液相：孔隙中的水（结合水、自由水）气相：孔隙中的气体；125第一节土的物理性质和分类土是连续、坚固的岩石在风化孔隙体积固体颗粒水二、土的三相比例指标（见土的三相图）126孔隙体积固体颗粒水二、土的三相比例指标（见土的三相图）126三、地基岩土的分类

这里指的土包括岩石,岩石是广义的土。岩土：指颗粒间牢固联结的整体的或具有节理、裂隙的岩体。其承载能力视岩石风化程度而异。碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。按粗细程度又分为块（漂）石、碎（卵）石、角（圆）砾。砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土。按粗细程度又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂，地基。4.黏性土：土的含水量不同，土的状态不同。具有明显的粘性、可塑性、压缩性。5.特殊土：特定地理环境或人为条件下形成的特殊性质土。包括素填土、杂填土、冲填土；成分、工程性质复杂。127三、地基岩土的分类4.黏性土：土的含水量不同，土的状态不同第二节地基土中的应力与变形地基承载力：指保证在地基稳定条件下，地基压缩变形在房屋容许范围内时，地基单位面积上所能承受的最大荷载。地基的强度条件：128第二节地基土中的应力与变形地基承载力：

一、地基土中的应力1）自重应力土体自身的重力。2）基底压应力

A

-----基底面积

Fk

-----建筑物地面以上主体自重

Gk

-----建筑物基础及基础以上部分土重

pk

-----基底面处的平均压应力值129一、地基土中的应力A-----基底面积129土在压力作用下体积缩小的特征为土的压缩性。压缩会引起地基变形。规范规定的容许值房屋建成后，还要继续了解、观察房屋的沉降量。一旦发现沉降量过大，及时处理。二、地基的变形要计算地基的变形即工程结构的最终沉降量，使其沉降量保证在规定的容许范围之内：130土在压力作用下体积缩小的特征为土的压缩性。压一、基础的埋置深度：

室外设计地面至基础底面的垂直距离称为基础的埋置深度，简称基础的埋深。当埋深≥4m时，深基础当埋深＜4m时，浅基础当基础直接做在地表面上的称不埋基础。第三节浅基础设计基底标高131一、基础的埋置深度：第三节浅基础设计基底标高131影响基础埋深的因素1）、建筑物上部荷载的大小和性质，用途和类型以及基础形式来综合确定埋深尺寸。2）、工程地质条件：基础底面应尽量选在常年未经扰动而且坚实平坦的土层或岩石上，俗称“老土层”。3）、水文地质条件：确定地下水的常年水位和最高水位，以便选择基础的埋深。一般宜将基础落在地下常年水位和最高水位之上，这样可不需进行特殊防水处理，节省造价，还可防止或减轻地基土层的冻胀。132影响基础埋深的因素132

4）、地基土壤冻胀深度：应根据当地的气候条件了解土层的冻结深度，一般将基础的垫层部分做在土层冻结深度以下。否则，冬天土层的冻胀力会把房屋拱起，产生变形；天气转暖，冻土解冻时又会产生陷落。5）、相邻建筑物基础的影响：新建建筑物的基础埋深不宜深于相邻的原有建筑物的基础；但当新建基础深于原有基础时，则要采取一定的措施加以处理，以保证原有建筑的安全和正常使用。6）、设备管道设备管道不宜窜基础1334）、地基土壤冻胀深度：133

A

-----基底面积

Fk

-----建筑物地面以上主体自重

Gk

-----建筑物基础及基础以上部分土重

二、基础底面积的确定

1.轴心荷载作用

f----地基允许承载力134A-----基底面积二、基础底面积的确定f

pkmax

-----基底压应力最大值

pkmin

-----基底压应力最小值

2.偏心荷载作用

f----地基允许承载力135pkmax-----基底压应力最大值2.偏心荷载作用桩是一种埋入土中,截面尺寸比其长度小得多的细长构件,不敷出桩群的上部与承台连接而组成桩基础,通过桩基础把竖向荷载传递到地层深处坚实的土层上去,或把地震力等水平荷载传到承台和桩前方的土体中。第四节深基础简介

一、桩基础136桩是一种埋入土中,截面尺寸比其长度小得多的细长构件,桩的分类：

施工：预制桩、灌注桩。受力状态：摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩。计算方法：桩基、复合基础。2）、基础设计方法：①、确定持力层②、确定基础埋深③、确定基础方案④、基础面积及配筋设计137桩的分类：137第五节软土地基

软弱土：抗剪强度较低、压缩性高、渗透性小的淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土等其它高压缩性土。①、淤泥、淤泥质土：静水或在流速缓慢的环境中沉积，经生物化学作用形成。②、冲填土：疏理河道或围海造田时，用挖泥船通过泥浆将夹有大量水分的泥砂吹送到岸上洼地形成的沉积土。③、杂填土：人类活动而任意使用建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物堆填的场地。138第五节软土地基138平屋顶女儿墙外排水平屋顶檐沟外排水天沟构造139平屋顶女儿墙外排水平屋顶檐沟外排水天1四、坡屋顶的构造

坡屋顶通常是指排水坡度大于10％的屋顶，坡屋顶的形式(d)双坡悬山屋顶；

(e)庑殿顶；（f）歇山顶；(a)双坡出山屋顶；(b)硬山两坡顶；（c）四坡顶；140四、坡屋顶的构造(d)双坡悬山屋顶；(e)庑坡屋顶的组成：承重结构、屋面、顶棚、保温或隔热层。141坡屋顶的组成：承重结构、屋面、顶棚、保温或隔热层。3(a)横墙承重；(b)屋架承重；(b)梁架承檩式屋架坡屋顶的承重结构类型（一）坡屋顶的承重结构142(a)横墙承重；(b)屋架承重；((a)冷摊瓦屋面；(b)木望板瓦屋面（二）、坡屋顶的屋面构造坡屋顶屋面一般是利用各种瓦材，如平瓦、波形瓦、小青瓦等作为屋面防水材料。近些年来还有不少采用金属瓦屋面、彩色压型钢板屋面等。143(a)冷摊瓦屋面；平屋面纵墙挑檐构造(a)砖挑檐；(b)屋面板挑檐；(c)挑檐木挑檐(d)挑檩檐口；(e)挑椽檐口；(f)檩式屋顶加挑檐檐口144平屋面纵墙挑檐构造6天沟和斜沟构造在等高跨或高低跨相交处，常常出现天沟，而两个相互垂直的屋面相交处则形成斜沟。沟应有足够的断面积，上口宽度不宜小于300-500mm，一般用镀锌铁皮铺于木基层上，镀锌铁皮伸人瓦片下面至少150mm。高低跨和包檐天沟若采用镀锌铁皮防水层时，应从天沟内延伸至立墙（女儿墙）上形成泛水。

145天沟和斜沟构造7第八节变形缝

变形缝有伸缩缝、沉降缝、防震缝三种一、伸缩缝（又称温度缝）伸缩缝是在长度或宽度较大的建筑物中，为避免由于温度变化引起材料的热胀冷缩导致构件开裂，而沿建筑物的竖向将基础以上部分全部断开的垂直缝隙。1、伸缩缝的设置：自基础以上将建筑物的墙体、楼板层、屋顶等地面以上部分全部断开。基础部分因受温度变化影响较小，不需断开。2、伸缩缝的宽度：20-30mm。3、伸缩缝的最大间距：应根据不同材料的结构而定。146第八节变形缝1、伸缩缝的设置：自基础以上将建筑物的项次结构类型室内或土中间距露天间距1排架结构装配式100702框架结构装配式现浇式755550353剪力墙结构装配式现浇式654540304挡土墙及地下室墙等类结构装配式现浇式40303020钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距（m）147项次结构类型室内或土中间距露天间距1排架结构装配式10070二、沉降缝为减少地基不均匀沉降对建筑物造成危害，在建筑物某些部位设置从基础到屋面全部断开的垂直缝称为沉降缝。

设置方法：将建筑物从基础到屋顶全部贯通，即基础部分必须断开。

设置沉降缝的位置：（1）同一建筑相邻部分高差较大或荷载相差大、建筑基础结构形式、上部结构类型不同处。（2）相邻基础形式、宽度、埋深相差较大。（3）建筑物建在不同地基上（地基土的压缩性有显著差异处）。（4）体型复杂、连接部位薄弱、建筑平面的转折部位。（5）新建建筑物与原有建筑物相连处（分期建造的房屋的交界处）。（6）过长建筑物的适当部位。148二、沉降缝设置方法：将建筑物从基础到屋顶全部贯通，即基础

三、防震缝在地震区，当房屋平面和立面比较复杂时，可用防震缝将整个房屋自上而下分开，自成体系，把复杂体型变为若干个规整、简单的体型组合，以免地震时因房屋各部分发生不同的振动而引起破坏。伸缩缝、沉降缝及防震缝之间关系①伸缩缝一般不能兼作沉降缝和防震缝。②沉降缝、防震缝可兼作伸缩缝。③沉降缝可兼作防震缝，防震缝若贯通至基底能兼作沉降缝。④伸缩缝和沉降缝应符合防震缝要求。149三、防震缝伸缩缝、沉降缝及防震缝之间关系11各类不同的盖缝板150各类不同的盖缝板12第三章结构与构件设计151第三章结构与构件设计13天津博物馆第一节概述152天津第一节概述14一、基本概念结构与构件

结构：支撑房屋的骨架。结构的组成：由若干个基本（单元）构件所组成。153一、基本概念15建筑结构的主要构件:板板的长、宽两方向的尺寸远大于其高度；

板的作用效应主要为受弯。2）梁其作用效应主要为受弯和受剪梁的截面宽度和高度尺寸远小于其长度尺寸⑴平面形或直线形构件154建筑结构的主要构件:板2）梁⑴平面形或直线形构件16墙

墙的长宽两方向尺寸远大于其厚度

荷载作用方向与墙面平行

作用效应主要为受压。155墙墙的长宽两方向尺寸远大于其厚度荷载作用方向与墙4）柱属于竖向承重构件。主要承受梁传来的压力以及柱自重。柱的截面尺寸远小于其高度，荷载作用方向与柱轴线平行。1564）柱属于竖向承重构件。主要承受梁传来的压力以及柱自重。受剪构件受弯构件受拉构件受压构件受扭构件受拉受压受弯受剪受扭截面基本受力形态基本构件的受力往往是基本受力形态的复合基本构件157受剪构件受弯构件受拉构件受压构件受扭构件受拉受压受弯受剪受扭刚性体系：薄壳、刚架、网架、网壳、树枝；受压、弯为主，稳定问题突出158刚性体系：薄壳、刚架、网架、网壳、树枝；受压、弯为主，20柔性体系：悬索、索膜、张拉；

受拉为主，高强材料

几何非线性结构159柔性体系：悬索、索膜、张拉；21二、结构设计的主要内容与程序1.结构设计的主要内容：

（1）保证基本构件的强度、变形、裂缝满足设计要求；（2）保证结构体系的整体安全性、稳定性、变形性能符合设计要求；（3）保证在突发事件发生时，结构仍保持一定的整体性，使人们的生命安全得以保证；（4）保证合理用材，方便施工，使建筑物耐久使用，同时尽可能降低建筑造价。

总之结构设计核心是解决两个问题：一是满足建筑结构功能的要求；二是经济问题。160二、结构设计的主要内容与程序222、结构设计的程序

（1）结构选型；（2）结构布置；（3）结构构件设计；（4）结构设计；

1612、结构设计的程序23三、结构构件计算简图1、构件的简化2、支座简化与计算跨度3、荷载简化162三、结构构件计算简图24主要成分为铁元素，还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元素，力学性能主要与碳的含量有关：

含碳量越高，则钢筋的强度越高，质地硬，但塑性变差。若含碳量低于0.25％，则称为低碳钢，钢筋混凝土结构中多应用的是低碳钢。20MnSi前面的20指的是平均含碳量的万分数，其他化学元素的含量在1.5％以下。第二节钢筋混凝土材料主要力学性能一、钢筋163主要成分为铁元素，还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元有明显屈服点钢筋的应力－应变关系—比例极限—弹性极限—屈服上限—屈服下限—极限强度cd段为屈服台阶df段为强化段164有明显屈服点钢筋的应力－应变关系—比例极限—弹性极限—无明显屈服点钢筋的应力－应变关系条件屈服点为残余变形为0.2％时对应的应力165无明显屈服点钢筋的应力－应变关系条件屈服点为残余变形为0.2HPB235：质量稳定，塑性好易成型，但屈服强度较低，不宜用于结构中的受力钢筋；HRB335：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强度和塑性均较好，是目前主要应用的钢筋品种之一；HRB400：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强度和塑性均较好，是今后主要应用的钢筋品种之一；RRB400：是HRB335钢筋热轧后快速冷却，利用钢筋内温度自行回火而成，淬火钢筋强度提高，但塑性降低，余热处理后塑性有所改善。钢筋的性能特点166HPB235：质量稳定，塑性好易成型，但屈服强度较低，不钢筋强度－屈服强度塑性－延伸率和冷弯性能具有较好的可焊性有较好的粘结力－带肋钢筋混凝土结构对钢筋的要求167强度－屈服强度塑性－延伸率和冷弯性能具有较好的可焊性有较好的混凝土立方抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土抗拉强度混凝土的强度168混凝土立方抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土抗拉强度混凝土的强

强度等级越高，线弹性段越长，峰值应力也有所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。不同强度混凝土应力－应变关系的比较169强度等级越高，线弹性段越长，峰值应力也有所增（一）抗渗性贮水池或水处理等构筑物需满足防渗要求。给排水构筑物对混凝土性能的要求（二）抗冻性混凝土等级越高，抗冻性能越好。普通硅酸盐水泥的抗冻性能最好，火山灰水泥不宜用于有抗冻要求的混凝土。（三）抗腐蚀性工业污水处理水池、或置于地下水中含有腐蚀介质的构筑物需采取防腐措施。170（一）抗渗性给排水构筑物对混凝土性能的要求（二）抗冻性（三第三节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设计基准期--------选材及确定活荷的时间参数结构的设计使用年限------预定的时间类别设计使用年限/年示例15临时性建筑225易于替换的结构构件350一般性建筑（普通房屋和构筑物）4100纪念性建筑和特别重要的建筑结构171第三节结构按极限状态计算的基本原则类别设计使用年限/年示安全性

（Safety）

◎结构在预定的使用期间内（一般为50年），应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形等的作用；◎在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。适用性

（Serviceability）结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。耐久性

（Durability）结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀），结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。二、极限状态的定义与分类结构的功能

FunctionsofStructure172安全性（Safety）◎结构在预定的使用期间内（一般二、极限状态的定义与分类结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。

正常使用极限状态ServiceabilityLimitState结构整体或部分作为刚体失去平衡结构或构件达到最大承载力受动力荷载作用而产生疲劳破坏结构塑性变形过大而破坏结构形成几何可变体系构件由于压屈而丧失稳定过大的变形和侧移过大的裂缝过大的振动侵蚀性介质腐蚀等承载力极限状态

UltimateLimitState173二、极限状态的定义与分类结构能够满足功能要求而良好地工作，则结构功能的表达

S—作用效应ActionEffect

结构上的作用是使结构产生内力、变形和裂缝的原因的总称，分为直接作用和间接作用，作用效应即为作用引起的构件内力。R—结构抗力Resistant

结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w]。S<R

可靠S=R极限状态S>R失效

174结构功能的表达S—作用效应ActionEffectg0——结构重要性系数根据建筑结构的重要性将结构分为三个安全等级，采用结构重要性系数来体现。一级－

g0＝1.1二级－

g0＝1.0三级－

g0＝0.9175g0——结构重要性系数根据建筑结构的重要性将结构分为三个荷载分项系数分为恒荷载分项系数和活荷载分项系数材料分项系数分为砼分项系数和钢筋分项系数176荷载分项系数分为恒荷载分项系数和活荷载分项系数材料分项系数分受弯构件的破坏形式PPPPBC段称为纯弯段，AB、CD段称为弯剪段+_ABCDMBACDV第四节钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算一、受弯构件正截面的受力特征177受弯构件的破坏形式PPPPBC段称为纯弯段，AB、CD段称为不同配筋率梁的破坏形态1.破坏形式（Failuremodes）超筋梁适筋梁少筋梁178不同配筋率梁的破坏形态1.破坏形式（Failuremo适筋梁---构件受拉区配筋适量，构件的破坏起始于受拉钢筋的屈服，然后受压区砼被压碎，构件在完全破坏以前有明显的裂缝及变形，破坏前可吸收较大的应变能，有明显的预兆，这种破坏称为“延性破坏”超筋梁---构件受拉区配筋过高，破坏始于受压区混凝土被压碎、而受拉钢筋的应力未达到屈服强度。在构件截面尺寸及砼强度值确定的条件下，继续增加受拉钢筋无法提高构件的承载能力。构件在破坏前无明显的预兆，属于“脆性破坏”。因此，在工程中应避免采用。少筋梁---构件受拉区配筋较少，钢筋有可能在梁一开裂时就进入强化段最终被拉断，梁的破坏与素混凝土梁类似，属于受拉“脆性破坏”特征。少筋梁的这种受拉脆性破坏比超筋梁受压脆性破坏更为突然，很不安全也很不经济，因此在建筑结构中不容许采用。179适筋梁---构件受拉区配筋适量，构件的破坏起始于受拉钢筋的屈适筋梁正截面受弯的三个受力阶段（试验研究分析）简支梁三等分加载示意图180适筋梁正截面受弯的三个受力阶段简支梁三等分加载示意图42从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力。虽然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接近线弹性。截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小，且都与弯矩近似成正比。当受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时（et=etu），为截面即将开裂的临界状态，此时的弯矩值称为开裂弯矩Mcr（

crackingmoment）在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担，导致钢筋应力有一突然增加（应力重分布），这使中和轴比开裂前有较大上移。荷载继续增加，钢筋拉应力、挠度变形不断增大，裂缝宽度也不断开展，但中和轴位置没有显著变化。由于受压区混凝土压应力不断增大，其弹塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布。当荷载达到某一数值时，纵向受拉钢筋将开始屈服。该阶段钢筋的拉应变和受压区混凝土的压应变都发展很快，截面受压区边缘纤维应变增大到混凝土极限压应变时，构件即开始破坏。其后，再进行试验时虽然仍可以继续变形，但所承受的弯矩将开始降低，最后受压区混凝土被压碎而导致构件完全破坏。适筋梁正截面受弯的三个受力阶段第一阶段：抗裂计算的依据第二阶段：构件在正常使用极限状态中

变形与裂缝