东南大学混凝土课件.ppt
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上册混凝土结构设计原理第一章绪论1.1 混凝土结构的一般概念1.1.1混凝土结构的定义与分类以混凝土材料为主的结构均可称为混凝土结构。
包括钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和素混凝土结构等。
1.1.2 钢筋与混凝土共同工作的条件:钢筋和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同,他们可以结合在一起共同工作,是因为:⑴钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力,在荷载作用下,可以保证两种材料协调变形,共同受力;⑵钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数(钢材为1.2×10-5,混凝土为(1.0~1.5)×10-5),因此当温度变化时,两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。
1.1.3混凝土结构的优缺点:优点⑴材料利用合理:钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥,结构承载力与刚度比例合适,基本无局部稳定问题,单位应力价格低,对于一般工程结构,经济指标优于钢结构。
⑵可模性好:混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸,适用于各种形状复杂的结构,如空间薄壳、箱形结构等。
⑶耐久性和耐火性较好,维护费用低:钢筋有混凝土的保护层,不易产生锈蚀,而混凝土的强度随时间而增长;混凝土是不良热导体,30mm厚混凝土保护层可耐火2小时,使钢筋不致因升温过快而丧失强度。
⑷现浇混凝土结构的整体性好,且通过合适的配筋,可获得较好的延性,适用于抗震、抗爆结构;同时防振性和防辐射性能较好,适用于防护结构。
⑸刚度大、阻尼大,有利于结构的变形控制。
⑹易于就地取材:混凝土所用的大量砂、石,易于就地取材,近年来,已有利用工业废料来制造人工骨料,或作为水泥的外加成分,改善混凝土的性能。
缺点:⑴自重大:不适用于大跨、高层结构。
⑵抗裂性差:普通RC结构,在正常使用阶段往往带裂缝工作,环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性;也限制了普通RC用于大跨结构,高强钢筋无法应用。
⑶承载力有限:在重载结构和高层建筑底部结构,构件尺寸太大,减小使用空间。
第四章受弯构件的正截面受弯承载力✓构件的构造✓试验研究的主要结论✓基本假定✓矩形、T形截面承载力计算4.1受弯构件的一般构造4.1.1受弯构件的一般构造与构件的计算轴线相垂直的截面称为正截面。
结构和构件要满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。
梁、板正截面受弯承载力计算就是从满足承载能力极限状态出发的,即要求满足M≤Mu (4—1)式中的M是受弯构件正截面的弯矩设计值,它是由结构上的作用所产生的内力设计值;Mu 是受弯构件正截面受弯承载力的设计值,它是由正截面上材料所产生的抗力。
(1)截面形状梁、板常用矩形、T形、I字形、槽形、空心板和倒L形梁等对称和不对称截面(2) 梁、板的截面尺寸1)矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0~3.5;T形截面梁的h/b一般取2.5~4.0(此处b为梁肋宽)。
矩形截面的宽度或T形截面的肋宽b一般取为100、120、150、(180)、200、(220)、250和300mm,300mm以下的级差为50mm;括号中的数值仅用于木模。
2)梁的高度采用h=250、300、350、750、800、900、1000mm等尺寸。
800mm以下的级差为50mm,以上的为l00mm。
3)现浇板的宽度一般较大,设计时可取单位宽度(b=1000mm)进行计算。
(3)材料选择1)混凝土强度等级,梁、板常用的混凝土强度等级是C20、C30、C40。
2)钢筋强度等级及常用直径,梁中纵向受力钢筋宜采用HRB400级或RRB400级(Ⅲ级)和HRB335级(Ⅱ级),常用直径为12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm和25mm。
根数最好不少于3(或4)根。
3)梁的箍筋宜采用HPB235级(Ⅰ级)、HRB335(Ⅱ级)和HRB400(Ⅲ级钢筋)级的钢筋,常用直径是6mm、8mm和10mm。
4)板的分布钢筋,当按单向板设计时,除沿受力方向布置受力钢筋外,还应在垂直受力方向布置分布钢筋。
混凝土结构混凝土结构设计原理东南大学、天津大学、同济大学合编清华大学主审讲义系(部)院:工程系专业:土木工程班级:2011级1-8班授课教师:审核:2014年3月目录第1章绪论 (5)§1.L混凝土结构的一般概念 (5)1.1.1混凝土结构的定义与分类 (5)1.1.2配筋的作用与要求 (5)1.1.3钢筋混凝土结构的优缺点 (6)§L.2混凝土结构的发展与应用概况 (6)§L.3学习本课程要注意的问题 (6)第2章混凝土结构材料的物理力学性能 (7)§2.1混凝土的物理力学性能 (7)2.1.1混凝土的组成结构 (7)2.1.2单轴向应力状态下的混凝土强度 (7)2.1.3 复合应力状态下混凝土的强度 (8)2.1.4混凝土的变形 (9)§2.2钢筋的物理力学性能 (12)2.2.1 钢筋的品种和级别 (12)2.2.2钢筋的强度与变形 (12)2.2.3 钢筋应力-应变曲线的数学模型 (13)2.2.4 钢筋的疲劳 (13)2.2.5混凝土结构对钢筋性能的要求 (13)§2.3混凝土与钢筋的粘结 (15)2.3.1粘结的意义 (15)2.3.2 粘结力的组成 (15)2.3.3粘结强度 (15)2.3.4 影响粘结强度的因素 (15)2.3.5 钢筋的锚固与搭接 (16)第3章按近似概率理论的极限状态设计法 (17)§3.1极限状态 (17)3.1.1 结构上的作用 (17)3.1.2结构的功能要求 (17)3.1.3结构功能的极限状态 (18)3.1.4极限状态方程 (18)§3.2接近似概率的极限状态设计法 (19)§3.3实用设计表达式 (21)第四章受弯构件的正截面受弯承载力 (24)§4.1梁、板的一般构造 (24)4.1.1截面形状与尺寸 (24)4.1.2 材料选择与一般构造 (24)§4.2受弯构件正截面受弯的受力全过程 (26)4. 2.1适筋梁正截面受弯的三个受力阶段 (26)4.2.2 正截面受弯的三种破坏形态 ....................................................................................................... 27 §4.3 正截面受弯承载力计算原理 (28)4.3.1 正截面承载力计算的基本假定 (28)4.3.2 受压区混凝土的压应力的合力及其作用点 (28)4.3.3等效矩形应力图 (29)4.3.4 适筋梁与超筋梁的界限及界限配筋率 (29)4.3.5 适筋梁与少筋梁的界限及最小配筋率min .............................................................................. 30 §4.4 单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算 . (31)4.4.1基本计算公式&适用条件 (31)4.4.2截面承载力计算的两类问题 (31)4.4.3正截面受弯承载力的计算系数与计算方法 ................................................................................. 32 §4.5 双筋矩形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算 (34)4.5.1概 述 (34)4.5.2计算公式与适用条件 (34)4.5.3计算方法 ........................................................................................................................................ 35 §4.6 T 形截面受弯构件正截面受弯承载力计算 (37)4.6.1概 述 (37)4.6.2计算公式及适用条件 (37)4.4.3计算方法 (38)第五章 受弯构件的斜截面承载力 ....................................................................................................................... 41 §5.1 概 述 .................................................................................................................................................... 41 §5.2 斜裂缝、剪跨比及外截面受剪破坏形态 .. (41)5.2.1 斜裂缝 (41)5.2.2 剪 跨 比 (42)5.2.3 斜截面受剪破坏的三种主要形态................................................................................................ 42 §5.3 简支梁斜截面受剪机理 .. (43)5.3.1带拉杆的梳形拱模型 (43)5.3.2拱形桁架模型 (43)5.3.3桁 架 模 型 (43)§5.4斜截面受剪承载力计算公式 (44)5.4.1影响斜截面受剪承载力的主要因素 (44)5.4.2斜截面受剪承载力计算公式 ........................................................................................................ 44 §5.5 斜截面受剪承载力的设计计算 . (47)5.5.1 设计计算 (47)5.6.1材料抵抗弯矩图 (48)5.6.5箍筋的间 (52)箍筋的间距除按计算要求确定外,其最大的间距还应满足有关规定。
混凝土结构混凝土结构设计原理东南大学、天津大学、同济大学合编清华大学主审讲义系(部)院:工程系专业:土木工程班级:2011级1-8班授课教师:审核:2014年3月目录第1章绪论 (5)§1.L混凝土结构的一般概念 (5)1.1.1混凝土结构的定义与分类 (5)1.1.2配筋的作用与要求 (5)1.1.3钢筋混凝土结构的优缺点 (6)§L.2混凝土结构的发展与应用概况 (6)§L.3学习本课程要注意的问题 (6)第2章混凝土结构材料的物理力学性能 (7)§2.1混凝土的物理力学性能 (7)2.1.1混凝土的组成结构 (7)2.1.2单轴向应力状态下的混凝土强度 (7)2.1.3 复合应力状态下混凝土的强度 (8)2.1.4混凝土的变形 (9)§2.2钢筋的物理力学性能 (12)2.2.1 钢筋的品种和级别 (12)2.2.2钢筋的强度与变形 (12)2.2.3 钢筋应力-应变曲线的数学模型 (13)2.2.4 钢筋的疲劳 (13)2.2.5混凝土结构对钢筋性能的要求 (13)§2.3混凝土与钢筋的粘结 (15)2.3.1粘结的意义 (15)2.3.2 粘结力的组成 (15)2.3.3粘结强度 (15)2.3.4 影响粘结强度的因素 (15)2.3.5 钢筋的锚固与搭接 (16)第3章按近似概率理论的极限状态设计法 (17)§3.1极限状态 (17)3.1.1 结构上的作用 (17)3.1.2结构的功能要求 (17)3.1.3结构功能的极限状态 (18)3.1.4极限状态方程 (18)§3.2接近似概率的极限状态设计法 (19)§3.3实用设计表达式 (21)第四章受弯构件的正截面受弯承载力 (24)§4.1梁、板的一般构造 (24)4.1.1截面形状与尺寸 (24)4.1.2 材料选择与一般构造 (24)§4.2受弯构件正截面受弯的受力全过程 (26)4. 2.1适筋梁正截面受弯的三个受力阶段 (26)4.2.2 正截面受弯的三种破坏形态 ....................................................................................................... 27 §4.3 正截面受弯承载力计算原理 (28)4.3.1 正截面承载力计算的基本假定 (28)4.3.2 受压区混凝土的压应力的合力及其作用点 (28)4.3.3等效矩形应力图 (29)4.3.4 适筋梁与超筋梁的界限及界限配筋率 (29)4.3.5 适筋梁与少筋梁的界限及最小配筋率min .............................................................................. 30 §4.4 单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算 . (31)4.4.1基本计算公式&适用条件 (31)4.4.2截面承载力计算的两类问题 (31)4.4.3正截面受弯承载力的计算系数与计算方法 ................................................................................. 32 §4.5 双筋矩形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算 (34)4.5.1概 述 (34)4.5.2计算公式与适用条件 (34)4.5.3计算方法 ........................................................................................................................................ 35 §4.6 T 形截面受弯构件正截面受弯承载力计算 (37)4.6.1概 述 (37)4.6.2计算公式及适用条件 (37)4.4.3计算方法 (38)第五章 受弯构件的斜截面承载力 ....................................................................................................................... 41 §5.1 概 述 .................................................................................................................................................... 41 §5.2 斜裂缝、剪跨比及外截面受剪破坏形态 .. (41)5.2.1 斜裂缝 (41)5.2.2 剪 跨 比 (42)5.2.3 斜截面受剪破坏的三种主要形态................................................................................................ 42 §5.3 简支梁斜截面受剪机理 .. (43)5.3.1带拉杆的梳形拱模型 (43)5.3.2拱形桁架模型 (43)5.3.3桁 架 模 型 (43)§5.4斜截面受剪承载力计算公式 (44)5.4.1影响斜截面受剪承载力的主要因素 (44)5.4.2斜截面受剪承载力计算公式 ........................................................................................................ 44 §5.5 斜截面受剪承载力的设计计算 . (47)5.5.1 设计计算 (47)5.6.1材料抵抗弯矩图 (48)5.6.5箍筋的间 (52)箍筋的间距除按计算要求确定外,其最大的间距还应满足有关规定。