混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1-6章

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(第二版)主 編 朱彥鵬副主編 蔣麗娜 張玉新 目 錄 第1章緒論 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 1.3 學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問(wèn)題 第2章 鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能 2.1 鋼筋 2.2 混凝土 2.3 鋼筋混凝土的粘接 2.4 高強(qiáng)混凝土物理力學(xué)性能簡(jiǎn)介 思考題 第3章 受彎構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算 3.1概述 3.2 梁板結(jié)構(gòu)的一般構(gòu)造 3.3 梁正截面受彎承載力的試驗(yàn)研究 3.4 正截面承載力計(jì)算的基本假定及應(yīng)用 3.5 單筋矩形截面正截面受彎承載力計(jì)算 3.6 雙筋矩形截面的正截面受彎承載力計(jì)算 3.7 T形截面受彎構(gòu)件的正截面受彎

2、承載力計(jì)算 思考題 習(xí)題 第4章 受彎構(gòu)件斜截面承載力的計(jì)算 4.1 概述 4.2 剪跨比及梁沿斜截面受剪的破壞形態(tài) 4.3 斜截面受剪破壞的機(jī)理及主要因素 4.4 斜截面受剪承載力的計(jì)算公式與適用 范圍 4.5 斜截面受剪承載力計(jì)算的方法和步驟 4.6 保證斜截面受彎承載力的構(gòu)造措施 4.7 梁內(nèi)鋼筋的構(gòu)造要求 思考題 習(xí)題 第5章 受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件的一般構(gòu)造 5.2 軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面的受力過(guò)程和破壞形態(tài) 5.4 偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲影響 5.5 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的一般計(jì)算公式 5.6 不對(duì)稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件

3、正截面承載力的計(jì)算 5.7 對(duì)稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算 5.8 對(duì)稱配筋工字形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算 5.9 正截面承載力NuMu相關(guān)曲線及其應(yīng)用 5.10 雙向偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算 5.11 偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算 思考題 習(xí)題 第6章 受拉構(gòu)件承載力的計(jì)算 6.1 軸心受拉構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算 6.2偏心受拉構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算 思考題 習(xí)題 第7章受扭構(gòu)件扭曲截面的承載力的計(jì)算 7.1 純扭構(gòu)件的試驗(yàn)研究 7.2 矩形截面純扭構(gòu)件扭曲截面的承載力 計(jì)算 7.3 彎剪扭構(gòu)件的承載力計(jì)算 7.4 受扭構(gòu)件的配筋構(gòu)造要求 思考題 習(xí)題

4、第8章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性 8.1 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算 8.2 鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫寬度驗(yàn)算 8.3 鋼筋混凝土構(gòu)件的截面延性 8.4 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性 思考題 習(xí)題 第9章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件 9.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念 9.2 張拉控制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失 9.3 后張法構(gòu)件端部錨固區(qū)的局部承壓驗(yàn)算 9.4 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算 9.5 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的計(jì)算 9.6 部分預(yù)應(yīng)力混凝土及無(wú)粘接預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述 9.7 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求 思考題 習(xí)題 第10章 混凝土結(jié)構(gòu)按我國(guó)公路橋涵規(guī)范的設(shè)計(jì)原理 10.1 半概率極限狀態(tài)設(shè)

5、計(jì)法及其在公路橋涵規(guī)范中的應(yīng)用 10.2 受彎構(gòu)件正截面與斜截面強(qiáng)度的計(jì)算 10.3 受壓構(gòu)件正截面強(qiáng)度計(jì)算 10.4 受拉構(gòu)件正截面強(qiáng)度的計(jì)算 10.5 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫與變形驗(yàn)算 10.6 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件計(jì)算 公路橋涵規(guī)范中的主要術(shù)語(yǔ)與符號(hào) 附表 參考文獻(xiàn)第1章 緒論 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 1.1.1 結(jié)構(gòu)的分類(lèi)、本門(mén)課程的研究對(duì)象 1.1.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念圖1.1 素混凝土梁和鋼筋混凝土梁的受力破壞情況 1.1.3 混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)除具有良好的共同工作性能外，還具有如下優(yōu)點(diǎn)： 合理用材 耐久性好 耐火性好 整體性好 具有可模性

6、 結(jié)構(gòu)自重大 抗裂性能差 費(fèi)工費(fèi)模 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 1.2.1 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 1.2.2 混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用概況 1.2.3 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展展望 1.3 學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問(wèn)題 學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)注意下列問(wèn)題： 與先修課程之間的聯(lián)系。 由于鋼筋混凝土構(gòu)件是由混凝土和鋼筋兩種力學(xué)性能相差很大的材料所組成，因此存在著選定兩種材料的不同強(qiáng)度等級(jí)和兩種材料所用數(shù)量多少的配比問(wèn)題，而這種配比可由設(shè)計(jì)者自行確定。因此對(duì)相同荷載、同一構(gòu)件，就可以設(shè)計(jì)出多個(gè)均能滿足使用要求的解答，也即是問(wèn)題的解答不是惟一的。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是一門(mén)綜合性的應(yīng)用學(xué)科，需要滿足安全、適用、經(jīng)濟(jì)以及施工

7、方便等方面的要求。 本課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門(mén)課，學(xué)習(xí)時(shí)除閱讀教材外，還應(yīng)了解有關(guān)規(guī)范，完成有關(guān)習(xí)題和課程設(shè)計(jì)。第2章 鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能 2.1 鋼筋 2.1.1 鋼筋的品種與級(jí)別圖2.1 月牙紋鋼筋 2.1.2 鋼筋的強(qiáng)度與變形圖2.2 有明顯流幅鋼筋的-曲線圖2.3 無(wú)明顯流幅鋼筋的-曲線 2.1.3 鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型 (1)雙直線(理想彈塑性模型) 圖2.4 鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線(-曲線)的數(shù)學(xué)模型(a)雙直線 (b)三折線 (c)雙斜線 (2)三折線 (3)又斜線 2.1.4 鋼筋的冷加工性能 (1)冷拉 需要注意的是：對(duì)鋼筋進(jìn)行冷拉只能提高它的抗拉屈服強(qiáng)度，不

8、能提高它的抗壓屈服 強(qiáng) 度。圖2.5 鋼筋冷拉后的拉伸-曲線 (2)冷拔 2.1.5 混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求 (1)強(qiáng)度 (2)塑性圖2.6 冷拔低碳鋼絲受拉的-曲線圖2.7 混凝土立方體的破壞情況(a)不涂潤(rùn)滑劑 (b)涂潤(rùn)滑劑 (3)可焊性 (4)與混凝土的粘接力 2.2 混凝土 2.2.1 混凝土的強(qiáng)度 (1)混凝土的抗壓強(qiáng)度 1)立方體抗壓強(qiáng)度 fcu，k 2)軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì) 值 fc圖2.8 混凝土強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)曲線實(shí)線在潮濕環(huán)境下 虛線在干燥環(huán)境下圖2.9 混凝土棱柱體抗壓試驗(yàn)圖2.10 混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度 fc值與fcu值的關(guān)系 3)混凝土受壓破壞機(jī)理圖2.11 X光觀測(cè)

9、裂縫發(fā)展示意圖(a)荷載前 (b)破壞荷載的65%(c)破壞荷載的85% (臨界荷載時(shí)) (d)破壞荷載圖2.12 混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線與微裂縫的發(fā)展過(guò)程 以上破壞機(jī)理的分析，說(shuō)明了混凝土受壓破壞是由于混凝土內(nèi)裂縫的擴(kuò)展所致。如果對(duì)混凝土的橫向變形加以約束，限制裂縫的開(kāi)展，可以提高混凝土的縱向抗壓強(qiáng)度。圖2.13 1、2、3、 、平均體積應(yīng)變與應(yīng)力關(guān)系 (2)混凝土的抗拉強(qiáng)度 ft圖2.14(a)軸心受拉試件 (b)劈裂受拉試件圖2.15 混凝體軸心抗拉強(qiáng)度 ft 與 fcu的關(guān)系圖2.16 混凝土雙向受力強(qiáng)度 (3)混凝土在復(fù)合應(yīng)力作用下的強(qiáng)度 1)混凝土的雙向受力強(qiáng)度 2)混凝土在法向應(yīng)力

10、和剪應(yīng)力的作用下的復(fù)合強(qiáng)度圖2.17 混凝土在法向應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用的復(fù)合強(qiáng)度圖2.18 受液壓作用的圓柱體試件圖2.19 1與3的試驗(yàn)關(guān)系 3)混凝土的三向受壓強(qiáng)度圖2.20 配螺旋筋柱體試件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 2.2.2 混凝土的變形 (1)混凝土的受力變形 1)受壓混凝土一次短期加荷的-曲線圖2.21 受壓混凝土棱柱體-曲線圖2.22 不同強(qiáng)度等級(jí)的受壓混凝土棱柱體-曲線 2)受壓混凝土的-曲線模型 3)混凝土的彈性模量、變形模量圖2.23 Rsch建議模型-曲線圖2.24 混凝土彈性模量Ec的測(cè)定方法 4)受拉混凝土的變形 5)混凝土的徐變 (2)混凝土的體積變形 1)混凝土的收縮和膨

11、脹圖2.25 不同強(qiáng)度混凝土拉伸-曲線 2)混凝土的溫度變形圖2.26 混凝土的徐變圖2.27 初應(yīng)力對(duì)徐變的影響圖2.28 加荷時(shí)間與徐變極限及強(qiáng)度破壞極限的關(guān)系圖2.29 混凝土的收縮曲線 2.3 鋼筋混凝土的粘接 2.3.1 粘接力的定義圖2.30 鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件裂縫出現(xiàn)前的應(yīng)力分布圖2.31 鋼筋混凝土梁中s、c和的分布圖2.32 鋼筋在支座中的錨固長(zhǎng)度(a)梁 (b)屋架 (c)柱 2.3.2 粘接力的組成 (1)粘接力組成 鋼筋和混凝土的粘接力主要有下面四種 構(gòu)成。 化學(xué)膠結(jié)力。 摩擦力。 機(jī)械咬合力。圖2.33 鋼筋的拔出試驗(yàn)圖2.34 光面鋼筋的-s曲線圖2.35 變形

12、鋼筋的-s曲線 鋼筋端部的錨固力。 (2)光面鋼筋的粘接性能圖2.36 變形鋼筋外圍混凝土的內(nèi)裂縫 (3)變形鋼筋的粘接性能 (4)影響粘接強(qiáng)度的因素 2.3.3 保證可靠粘接的構(gòu)造措施 2.4 高強(qiáng)混凝土物理力學(xué)性能簡(jiǎn)介 2.4.1 單軸抗壓性能 1)高強(qiáng)混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線的特點(diǎn)是： 在應(yīng)力達(dá)到峰值(抗壓強(qiáng)度)的75%90以前，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為一直線，即為彈性工作。線性段的范圍隨強(qiáng)度的提高而增大；而在低強(qiáng)混凝土中，線性段的上限僅及峰值應(yīng)力的40%50； 與峰值應(yīng)力相應(yīng)的應(yīng)變值0隨混凝土強(qiáng)度的提高有增大趨勢(shì)，可達(dá)2 50010-6甚至更多，而普通混凝土中一般僅有(1 500 2 000)10-6

13、； 在峰值應(yīng)力的65以前，幾乎不發(fā)生微裂；甚至在90的峰值應(yīng)力下，多數(shù)的微裂縫還只是孤立的粘接面裂縫。 2)從材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，低強(qiáng)度混凝土開(kāi)始受力后大約在峰值應(yīng)力的30時(shí)已出現(xiàn)微裂，微裂縫首先從水泥漿與骨料之間的界面開(kāi)始并沿著界面發(fā)展，隨后在水泥漿 中也出現(xiàn)微裂，這些裂縫在混凝土內(nèi)部形成愈來(lái)愈多的間斷并逐漸連通，最后導(dǎo)致材料的宏觀破壞，破壞面通過(guò)水泥漿及其與骨料的粘接面，粗糙而凹凸不平。 2.4.2 極限應(yīng)變與泊桑比 2.4.3 持久荷載下的性能與徐變第3章 受彎構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算 3.1 概述 (1)承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，即截面強(qiáng)度計(jì)算 (2)正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算 3.2 梁板結(jié)構(gòu)的

14、一般構(gòu)造 (1)梁板截面的形式與尺寸 (2)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選擇 (3)鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)及常用直徑圖3.1 板的截面形式圖3.2 梁常用的截面形式圖3.3 板與梁一起澆灌的截面形式圖3.4 混凝土保護(hù)層和截面有效高度圖3.5 箍筋的形式和肢數(shù)圖3.6 側(cè)面構(gòu)造鋼筋圖3.7 梁的構(gòu)造 當(dāng)b150 mm時(shí)，(b為梁寬) 用單肢； 當(dāng)150 mmb350 mm時(shí)，用雙肢； 當(dāng)b350 mm或在一層用的縱向鋼筋多于5根，或受壓鋼筋多于3根時(shí)，用四肢(由兩個(gè)雙肢箍筋組成，也稱復(fù)合箍筋)。 (4)混凝土最小保護(hù)層厚度c 1)混凝土保護(hù)層 2)截面的有效高度h0 (5)縱向鋼筋在梁截面上的布置注：基礎(chǔ)的保護(hù)層

15、厚度不小于40 mm；當(dāng)無(wú)墊層時(shí)不小于70 mm；處于一類(lèi)環(huán)境且由工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20時(shí)，其保護(hù)層厚度可按表中規(guī)定減少5 mm，但預(yù)制構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于15 mm；處于二類(lèi)環(huán)境且由工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件，當(dāng)表面另作水泥砂漿抹面層且有質(zhì)量保證措施時(shí)，保護(hù)層厚度可按表中一類(lèi)環(huán)境數(shù)值取用；表中環(huán)境類(lèi)別的劃分見(jiàn)本書(shū)附15的有關(guān)規(guī)定；預(yù)制鋼筋混凝土受彎構(gòu)件鋼筋端頭的保護(hù)層厚度宜為10 mm；預(yù)制肋形板主肋鋼筋的保護(hù)層厚度應(yīng)按梁的數(shù)值采用；板、墻、殼中分布鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于10 mm；梁、柱中箍筋和構(gòu)造鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于15 mm；處于二類(lèi)環(huán)境中的懸

16、臂板，其上表面應(yīng)另作水泥砂漿保護(hù)層或采取其他保護(hù)措施；有防火要求的建筑物，其保護(hù)層厚度尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)防火規(guī)范的規(guī)定。 3.3 梁正截面受彎承載力的試驗(yàn)研究 3.3.1 概述 正截面 簡(jiǎn)支梁內(nèi)的主要鋼筋 3.3.2 適筋梁正截面受彎破壞的3個(gè)階段 (1)適筋梁的試驗(yàn) (2)適筋梁破壞的三個(gè)階段圖3.8 矩形截面受彎構(gòu)件承載力試驗(yàn)圖3.9 矩形截面適筋梁受彎構(gòu)件破壞的3個(gè)階段圖3.10 矩形截面適筋梁受彎構(gòu)件破壞3個(gè)階段的應(yīng)力應(yīng)變分布(a) (b)a (c) (d)a (e) (f)a 總結(jié)上述試驗(yàn)梁從加荷到破壞的整個(gè)過(guò)程，應(yīng)注意以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1)由圖3.9可知，在第階段梁的撓度增長(zhǎng)速度較

17、慢：第階段由于梁帶裂縫工作撓度增長(zhǎng)速度較前加快；第階段由于鋼筋屈服，故撓度急劇增加。 2)由圖3.10(a)可見(jiàn)，隨著彎矩的增加，中性軸不斷上移，受壓區(qū)高度xc逐漸縮小，混凝土邊緣纖維壓應(yīng)變隨之加大。受拉鋼筋的拉應(yīng)變也隨著彎矩的增長(zhǎng)而加大。但應(yīng) 變圖基本上仍是上下兩個(gè)三角形，即平均 應(yīng)變符合平截面假定。受壓區(qū)應(yīng)力圖形在第階段為三角形分布；第階段為微曲的曲線形狀；第階段呈更為豐滿的曲線 分布。 3)由圖3.9(f) M/Mu-s關(guān)系曲線可以看出：在第階段鋼筋應(yīng)變s增長(zhǎng)速度較慢；當(dāng)MMcr時(shí)，開(kāi)裂前、后的鋼筋應(yīng)力發(fā)生突變；第階段s較第階段增長(zhǎng)速度為快；當(dāng)MMy時(shí)，鋼筋應(yīng)力到達(dá)屈服強(qiáng)度f(wàn)y，以后應(yīng)力

18、即不再增加直到破壞。 3.3.3 縱向受拉鋼筋配筋率對(duì)正截面受彎破 壞形態(tài)和受彎性能的影響 (1)適筋梁(圖3.12(a)、圖3.13) (2)超筋梁(圖3.12(b)、圖3.13)圖3.11 正截面適筋梁圖3.12 不同配筋率的梁的破壞形態(tài)圖3.13 不同配筋率的梁的M-f曲線 (3)少筋梁(圖3.12(c)、圖3.13) 3.4 正截面承載力計(jì)算的基本假定及應(yīng)用 3.4.1 正截面承載力計(jì)算的基本假定 構(gòu)件正截面在彎曲變形后依然保持平面，即截面中的應(yīng)變按線性規(guī)律分布； 不考慮截面受拉區(qū)混凝土承擔(dān)拉力，即認(rèn)為拉力全部由受拉鋼筋承擔(dān)； 當(dāng)混凝土的壓應(yīng)變c0時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系曲線為拋物線；c0時(shí)

19、，應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系曲線為水平線，其極限壓應(yīng)變?nèi)u，相應(yīng) 的 最 大 壓 應(yīng) 力 為 0 ( 圖 3 . 1 4 ) 。 圖 3.14所示的混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以寫(xiě)成： 當(dāng)0c0時(shí)圖3.14 混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線圖3.15 鋼筋應(yīng)力應(yīng)變曲線 當(dāng)0ccu時(shí) 當(dāng)0sy時(shí) 當(dāng)sy時(shí) 3.4.2 受壓區(qū)混凝土應(yīng)力的計(jì)算圖形圖3.16 混凝土截面應(yīng)力應(yīng)變分布圖 等效矩形應(yīng)力圖形的形心位置應(yīng)與理論應(yīng)力圖形的總形心位置相同，即壓應(yīng)力合力C的位置不變。 等效矩形應(yīng)力圖形的面積應(yīng)等于理論應(yīng)力圖形(二次拋物線加矩形)的面積，即壓應(yīng)力合力C的大小不變； 當(dāng)符合上述兩個(gè)條件時(shí)，應(yīng)力圖形的代換就不會(huì)影響抗彎強(qiáng)度

20、的計(jì)算結(jié)果。圖3.17 混凝土截面應(yīng)力分布及等效應(yīng)力分布 而截面所能承擔(dān)的彎矩則為 3.4.3 相對(duì)界限受壓區(qū)高度圖3.18 不同配筋的截面應(yīng)變圖 3.5 單筋矩形截面正截面受彎承載力計(jì)算 3.5.1 基本計(jì)算公式圖3.19 矩形截面受彎構(gòu)件正截面等效應(yīng)力 3.5.2 基本計(jì)算公式的兩個(gè)適用條件及意義 1)適用條件1 2)適用條件2 3.5.3 計(jì)算系數(shù)和應(yīng)用 3.54 正截面受彎承載力計(jì)算的兩類(lèi)問(wèn)題 (1)截面設(shè)計(jì) (2)截面復(fù)核圖3.20 例3.1圖圖3.21 例3.2圖 3.6 雙筋矩形截面的正截面受彎承載力計(jì)算 3.6.1 雙筋矩形截面的形成及縱向受壓鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值圖3.22 封閉箍

21、筋對(duì)受壓鋼筋的約束作用 可以按以下原則確定鋼筋的抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度： 由于鋼筋的抗拉屈服強(qiáng)度與抗壓屈服強(qiáng)度相等，故當(dāng)鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)y小于或等于公式(3.40)中求得的400 N/mm2時(shí)，就取鋼筋的抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度等于其抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，即：圖3.23 受壓鋼筋的屈服條件圖 當(dāng)鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度大于400 N/mm2時(shí)，取鋼筋的抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 3.6.2 基本計(jì)算公式圖3.24 雙筋矩形截面受力分析圖 為防止出現(xiàn)超筋破壞，應(yīng)滿足 為保證受壓鋼筋達(dá)到規(guī)定的抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，應(yīng)滿足圖3.25 受壓鋼筋剛好屈服的條件 3.6.3 雙筋矩形截面正截面受彎承載力的截面設(shè)計(jì)方法 (1)截面設(shè)計(jì) 已知設(shè)計(jì)彎矩 M、材料強(qiáng)

22、度等級(jí) fc、 fy 及 f 和截面尺寸b、h，要求確定所需的受壓和受拉鋼筋，即 A和 As。 已知設(shè)計(jì)彎矩M、截面尺寸b、h、材料強(qiáng)度等級(jí) fc、fy及 f 和受壓鋼筋面積 A，要求確定受拉鋼筋面積As。yss sy圖3.26 例題3.3圖圖3.27 例題3.4圖 (2)截面復(fù)核 3.7 T形截面受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力計(jì)算 3.7.1 T形截面的定義及翼緣計(jì)算寬度圖3.28 T形截面圖3.29 T形截面應(yīng)力分布和計(jì)算翼緣寬度 3.7.2 T形截面受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力計(jì)算圖3.30 第一類(lèi)T形截面圖3.31 第二類(lèi)T形截面 (1)兩類(lèi)T形截面的判別圖3.32 第一、二類(lèi)T形截面界限

23、(2)第一類(lèi)T形截面 基本公式的適用條件是： 1) xbh0 2) min (3)第二類(lèi)T形截面 上述基本公式應(yīng)滿足下列適用條件： 1) xbh0 2) min (4)驗(yàn)算適 用備件圖3.34 例題3.6圖圖3.35 思考題3.7圖圖3.36 習(xí)題3.1圖圖3.37 習(xí)題3.2圖圖3.38 習(xí)題3.4圖圖3.39 習(xí)題3.5圖圖3.40 習(xí)題3.9圖圖3.41 習(xí)題3.10圖圖3.42 習(xí)題3.11圖圖3.43 習(xí)題3.12圖圖3.44 習(xí)題3.21圖第4章 受彎構(gòu)件斜截面承載力的計(jì)算 4.1概述 4.1.1 斜裂縫的出現(xiàn)與展開(kāi)圖4.1 簡(jiǎn)支梁內(nèi)力圖圖4.2 梁內(nèi)主應(yīng)力軌跡線及其應(yīng)力分析 4.

24、1.2 斜截面受剪承載力與斜截面受彎承 載力 4.2 剪跨比及梁沿斜截面受剪的破壞形態(tài) 4.2.1 剪跨比的概念 4.2.2 斜截面的三種主要破壞形態(tài) (1)斜壓破壞(圖4.3(a) (2)剪壓破壞(圖4.3(b) (3)斜拉破壞(圖4.3(c)圖4.3 斜截面破壞形態(tài)(a)斜壓破壞 (b)剪壓破壞 (c)斜拉破壞圖4.4 鋼筋骨架及劈裂裂縫(a)鋼筋骨架 (b)應(yīng)力集中引起的劈裂裂縫 4.2.3 保證斜截面受剪承載力的方法 4.3 斜截面受剪破壞的機(jī)理及主要因素 4.3.1 斜截面受剪破壞的機(jī)理 (1)斜裂縫的形成圖4.5 斜裂縫類(lèi)型(a)彎剪裂縫 (b)腹剪裂縫 (c)縱筋粘接裂縫 (d)

25、剝裂裂縫 1)彎剪裂縫(圖4.5(a) 2)腹剪裂縫(圖4.5(b) (2)裂縫出現(xiàn)后剪力的傳遞圖4.6 斜裂縫開(kāi)裂前后應(yīng)變狀態(tài)圖4.7 梁剪力傳遞(a)無(wú)腹筋梁剪力傳遞 (b)有腹筋梁剪力傳遞 4.3.2 影響斜截面受剪承載力的主要因素圖4.8 混凝土強(qiáng)度及剪跨比對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響(a)混凝土強(qiáng)度對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響 (b)剪跨比對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響 (1)混凝土的強(qiáng)度 (2)剪跨比 (3)配箍率和箍筋強(qiáng)度 (4)縱筋配筋率 (5)加載方式 (6)截面形式 (7)軸向力的影響 (8)支座約束條件的影響圖4.9 縱筋配筋率對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響 4.4 斜截面受剪承載力的計(jì)算公式與適用 范圍 4.4.1 基本

26、假定圖4.10 加載方式對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響圖4.11 組成抗剪強(qiáng)度的三要素 4.4.2 受壓區(qū)混凝土承受的剪力圖4.12 無(wú)腹筋梁在均布荷載作用時(shí)的抗剪強(qiáng)度 4.4.3 箍筋與彎起鋼筋承受的剪力圖4.13無(wú)腹筋梁在集中荷載作用時(shí)的抗剪強(qiáng)度圖4.14集中荷載作用時(shí)配箍筋梁抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)值與計(jì)算公式的比較圖4.15 均布荷載作用時(shí)配箍筋梁抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)值與計(jì)算公式的比較 4.4.4 斜截面受剪承載力的計(jì)算公式 1)受集中荷載為主(指全部受集中荷載、或者當(dāng)受不同形式荷載作用時(shí)，集中荷載在支座上所引起的剪力值占總剪力值的75%以上的情況)的獨(dú)立梁的斜截面受剪承載力計(jì)算公式： 2)一般情況下的矩形截面梁、T形

27、和I字形截面梁的斜截面受剪承載力計(jì)算公式： 4.4.5 計(jì)算公式適用范圍 (1)截面最小尺寸(上限值，防止斜壓破壞) (2)最小配箍率(下限值，防止斜拉破壞) 4.4.6 連續(xù)梁斜截面受剪的性能與承載力計(jì)算 (1)基本概念 (2)受集中荷載作用時(shí)連續(xù)梁的受剪性能 (3)受均布荷載作用時(shí)連續(xù)梁的受剪性能圖4.16 彎矩比=1時(shí)受集中荷載的連續(xù)梁裂縫圖圖4.17 受集中荷載的連續(xù)梁內(nèi)力重分布圖4.18 相同條件下受集中荷載的連續(xù)梁與簡(jiǎn)支梁抗剪強(qiáng)度相比較 (4)連續(xù)梁斜截面受剪承載力的計(jì)算 4.5 斜截面受剪承載力計(jì)算的方法和步驟 4.5.1 計(jì)算截面的位置 (1)支座邊緣處的截面圖4.19 受均布

28、荷載連續(xù)梁的受剪性能 (2)受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的截面(圖4.20(a)22截面) (3)箍筋截面面積或間距改變處的截面(圖4.20(a)33截面) (4)腹板寬度改變處的截面(圖4.20(b)4圖4.20 斜截面受剪承載力計(jì)算截面位置 4截面) 4.5.2 斜截面設(shè)計(jì)與斜截面復(fù)核兩類(lèi)問(wèn)題的計(jì)算方法與步驟 (1)斜截面設(shè)計(jì)計(jì)算方法與步驟：見(jiàn)框圖4.21 (2)斜截面復(fù)核 (3)實(shí)例圖4.22 例4.1圖圖4.21 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)步驟圖4.23 例4.2圖 4.6 保證斜截面受彎承載力的構(gòu)造措施 4.6.1 抵抗彎矩圖概念及繪制方法圖4.24 配通長(zhǎng)直筋的簡(jiǎn)支梁的材料抵抗彎矩圖圖4.25

29、配彎起鋼筋的簡(jiǎn)支梁的材料抵抗彎矩圖 4.6.2 保證斜截面受彎承載力的構(gòu)造措施圖4.26 彎起點(diǎn)位置圖4.27 抗彎鋼筋與抗剪鋼筋 4.7 梁內(nèi)鋼筋的構(gòu)造要求 4.7.1 縱向鋼筋的彎起、截?cái)?、錨固的構(gòu)造要求圖4.28 彎起鋼筋錨固圖4.29 鴨筋與浮筋(a)鴨筋 (b)浮筋圖4.30 兩排彎起鋼筋間距 (1)縱向鋼筋的彎起 (2)縱向鋼筋的截?cái)?圖4.32 截?cái)噤摻畹难由扉L(zhǎng)度要求圖4.31 截?cái)噤摻畹恼辰渝^固圖4.33 外伸梁用彎矩抵抗圖確定縱向鋼筋的彎起和截?cái)?(3)縱向鋼筋的錨固 1) 基本要求： 2)簡(jiǎn)支梁支座縱向鋼筋錨固las：見(jiàn)圖4-34。圖4.34 簡(jiǎn)支梁鋼筋的錨固圖4.35 梁

30、中縱向受力鋼筋在節(jié)點(diǎn)(或支座)范圍內(nèi)的錨固(a)連續(xù)梁中間支座或框架中間節(jié)點(diǎn) (b)框架中間層端節(jié)點(diǎn) (4)縱筋搭接 4.7.2 箍筋的構(gòu)造要求 (1)箍筋直徑 (2)箍筋間距 (3)箍筋的設(shè)置 1)箍筋沿梁跨長(zhǎng)設(shè)置范圍 2)支座處箍筋的設(shè)置 (4)箍筋的形式及肢數(shù)圖4.36 支座處箍筋的位置圖4.37 箍筋的形式(a)封閉箍筋(b)開(kāi)口箍筋圖4.38 箍筋的肢數(shù)(a)單肢 (b)雙肢 (c)四肢 4.7.3 架立筋及縱向構(gòu)造鋼筋圖4.39 梁中縱向構(gòu)造鋼筋及拉筋布置圖4.40 習(xí)題4.1圖圖4.41 習(xí)題4.2圖圖4.42 習(xí)題4.3圖圖4.43 習(xí)題4.4圖圖4.44 習(xí)題4.5圖第5章

31、受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算圖5.1 軸心受壓混凝土柱圖5.2 軸心受壓構(gòu)件示意圖(a)框架軸心受壓柱 (b)桁架軸心受壓腹桿圖5.3 偏心受壓構(gòu)件示意圖(a)單層廠房偏心受壓柱 (b)偏心受壓拱 5.1 受壓構(gòu)件的一般構(gòu)造 5.1.1 截面型式和尺寸 5.1.2 材料的強(qiáng)度等級(jí) 5.1.3 縱筋的構(gòu)造要求 5.1.4 箍筋的構(gòu)造要求 5.2 軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算 5.2.1 軸心受壓普通箍筋柱的正截面受壓承載力計(jì)算圖5.4 軸心受壓構(gòu)件構(gòu)造圖 (1)軸心受壓短柱的破壞形態(tài)及其應(yīng)力重 分布 矩形截面： 圓形截面： 任意截面：圖5.5 軸心受壓長(zhǎng)柱破壞示意圖圖5.6 荷載應(yīng)力曲線示意圖圖5.

32、7 長(zhǎng)期荷載作用下混凝土和鋼筋的應(yīng)力重分布(a)混凝土(b)鋼筋圖5.8 值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與規(guī)范取值、+、分別代表我國(guó)1958、1965、1972年實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)； 國(guó)外實(shí)驗(yàn)值 當(dāng)l0/b=834時(shí)： 當(dāng)l0/b=3550時(shí)： 注：表中H為從基礎(chǔ)頂面算起的柱子全高；Hl為從基礎(chǔ)頂面至裝配式吊車(chē)底面或現(xiàn)澆式吊車(chē)梁頂面的柱子下部高度；Hu為從基礎(chǔ)頂面至裝配式吊車(chē)底面或現(xiàn)澆式吊車(chē)梁頂面的柱子上部高度。 表中有吊車(chē)房屋排架柱的計(jì)算長(zhǎng)度，當(dāng)計(jì)算中不考慮吊車(chē)荷載時(shí)，可按無(wú)吊車(chē)房屋的計(jì)算長(zhǎng)度采用，但上柱的計(jì)算長(zhǎng)度仍按有吊車(chē)房屋計(jì)算。 表中有吊車(chē)房屋排架柱的上柱在排架方向的計(jì)算長(zhǎng)度，僅適用于Hu/Hl不小于0.3的情況

33、；當(dāng)Hu/Hl小于0.3時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度宜采用2.5Hu。 (2)軸心受壓正截面承載力計(jì)算注：表中l(wèi)0為構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)鋼筋混凝土柱可按表51，52確定；b為矩形截面的短邊尺寸；d為圓形截面的直徑；i為截面最小回轉(zhuǎn)半徑。 5.2.2 軸心受壓螺旋箍筋柱的正截面受壓承載力的計(jì)算 (1)試驗(yàn)研究分析圖5.9 軸心受壓螺旋箍筋柱示意圖圖5.10 普通箍筋柱和螺旋箍筋柱的軸力和軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線 由圖可知： 配置螺旋箍筋的承載能力大于普通箍筋柱，即NtNa； 螺旋箍筋柱的變形能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通箍筋柱，當(dāng)荷載達(dá)到N0A后，螺旋箍筋柱的外保護(hù)層剝落，受力混凝土面積減小，因而承載能力略有下降，但由于螺旋箍筋間距

34、較小，足以防止螺旋箍筋之間的縱向鋼筋壓屈，混凝土即核心區(qū)混凝土受到螺旋箍筋的約束，使橫向混凝土的變形減小，因而使核心區(qū)混凝土處在三向受壓狀態(tài)，提高 了核心區(qū)混凝土的抗壓承載能力和變形能力，即螺旋箍筋柱的承載能力還有所提高。 (2)正截面承載能力計(jì)算 故有：圖5.11 側(cè)向約束應(yīng)力r計(jì)算簡(jiǎn)圖 凡屬下列情況之一者不應(yīng)考慮間接鋼筋的影響，而按式(5.7)計(jì)算構(gòu)件強(qiáng)度。 當(dāng)l0/d12時(shí)，柱可能產(chǎn)生的是失穩(wěn)破壞，而非材料破壞。 如果按式(5.10)計(jì)算的承載力小于式(5.7)算得的受壓承載力，主要原因是間接鋼筋柱的承載力不小于普通柱的承載 能力。 當(dāng)間接鋼筋的換算截面面積Ass0小于縱向鋼筋的全部截面

35、面積的25%時(shí)。 另外間接鋼筋的間距不應(yīng)大于80 mm及dcor/5，也不應(yīng)小于40 mm。間接鋼筋直徑按箍筋有關(guān)規(guī)定采用。 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面的受力過(guò)程和破壞形態(tài) 1)受拉破壞 2)受壓破壞圖5.12 偏心受壓構(gòu)件示意圖圖5.13 偏心受壓構(gòu)件破壞展開(kāi)圖(a)大偏心 (b)小偏心圖5.14 偏心受壓構(gòu)件截面平均應(yīng)變圖(a)受壓破壞e0/h0=0.24 (b)受拉破壞e0/h00.63 (c)截面圖5.15 不同配筋偏心受壓理論界限破壞圖5.16 彎矩軸力共同作用下柱的破壞相關(guān)曲線 5.4 偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲影響圖5.17 柱軸力N和撓度f(wàn)的關(guān)系曲線圖5.18 不同長(zhǎng)度柱破壞時(shí)的N

36、-M關(guān)系曲線圖5.19圖5.20 曲率與應(yīng)變關(guān)系 5.5 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的一般計(jì)算公式 5.5.1 大小偏心受壓破壞的截面應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖圖5.21 矩形截面大偏心受壓應(yīng)力分布圖 5.5.2 附加偏心距、初始偏心距、偏心距增大系數(shù) 5.5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力的一般計(jì)算公式及其適用條件 對(duì)于大偏心受壓構(gòu)件，其正截面偏心受壓的一般計(jì)算公式為圖5.22 矩形截面小偏心受壓應(yīng)力分布圖圖5.23 s與的關(guān)系曲線 對(duì)于小偏凡受壓構(gòu)件,其正截面偏心受壓的一般計(jì)算公式為: 5.6 不對(duì)稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算 5.6.1 截面設(shè)計(jì)題 (1)大偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算(ei0.3h0) 1)已知截面bh，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，鋼筋的種類(lèi)，軸向力設(shè)計(jì)值N，柱兩端彎矩M上、 M下，柱長(zhǎng)細(xì)比l0/h。求鋼筋截面面積As和As。 2)已知截面bh，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，鋼筋的種類(lèi)，軸向力設(shè)計(jì)值N，柱兩端彎矩M上、M下，長(zhǎng)細(xì)比l0/h及受壓鋼筋A(yù)。求鋼筋截面面積As。s圖5.24 大偏心受壓A已知時(shí)疊加法求As的分解圖s (2)小偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算(ei0.3h0) 5.6.2 承載力校核(復(fù)核題) 5.7 對(duì)稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算 (1)截面設(shè)計(jì)題 1)大偏心受壓構(gòu)件計(jì)算 2)小偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算 迭代法 簡(jiǎn)化方法圖5.25 Y與的關(guān)系曲線