建筑结构01-04

《建筑结构》课件建筑企业专业管理人员岗位资格培训ＢＹ：王逸晨ＩＮ：青岛房产学校ＯＮ：2005.01总目录第一章建筑结构的荷载及设计方法第二章钢筋和混凝土的力学性能第三章钢筋混凝土受弯构件第四章钢筋混凝土受压、受扭构件第五章预应力钢筋混凝土结构第六章钢筋混凝土楼盖第七章钢筋混凝土排架结构单层厂房第八章多层与高层房屋结构第九章砌体结构第十章建筑结构抗震知识第十一章钢结构建筑结构的荷载及设计方法二、建筑结构的荷载三、建筑结构的设计方法一、建筑结构的分类§1.1建筑结构的分类1.定义：由若干构件（如柱、梁、板等）连接而成的能承受荷载和其他间接作用（如温度变化、地基不均匀沉降等）的体系，叫做建筑结构。2.分类：建筑结构应用最广泛混凝土结构砌体结构钢结构木结构优点缺点应用范围建筑结构混凝土结构强度高、耐久性好、抗震性好、并具可塑性自重大、抗裂能力差、费工费模板一般民用建筑、多高层建筑、工业厂房、大跨结构砌体结构造价低廉、耐火性好、施工方便、工艺简单、就地取材自重大、强度低、抗震性能差、砌筑工作繁重、粘土用量大五六层以下的民用房屋、中小厂房的沉重结构、大型工业厂房的围护结构钢结构强度高、重量轻、质地均匀、运输方便易锈蚀、耐火性能差大跨重型结构、受动荷载结构、可拆卸结构、轻型结构、容器及其它木结构取材加工方便、材质轻且强度较大各向异性、易燃、易裂、易翘曲、易腐蚀大中城市基本停用表1建筑结构的分类§1.2建筑结构的荷载一、荷载分类及荷载代表值1.荷载定义：施加在结构上的集中力或分布力，称为荷载——直接作用引起结构外加变形或约束变形的原因——间接作用2.荷载分类：——在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。也称恒荷载或恒载。比如结构自重或土压力等。——在结构使用期间，其值随时间变化，或其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。也称活荷载或活载。比如楼面活载、屋面活载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。——在结构使用期间不一定出现，而一旦出现,其量值很大而持续时间较短的荷载。比如爆炸力、撞击力等。a.永久荷载b.可变荷载c.偶然荷载3.荷载代表值——结构计算时，需根据不同的设计要求采用不同的荷载数值。——荷载基本代表值。指在结构使用期间，在正常情况下出现具有一定保证率的最大荷载。——当结构同时承受两种或两种以上可变荷载时，除主导荷载（产生荷载效应最大的荷载）取标准值，其他伴随荷载取小于其标准值的组合值为代表值。——在设计基准期内经常作用在结构上的可变荷载。kccQQkqqQQkkorQG——作用于结构上时而出现，持续时间较短的较大可变荷载。kffQQa.荷载标准值b.可变荷载组合值c.可变荷载准永久值d.可变荷载频遇值二、恒荷载按构件或材料单位体积（或单位面积）自重平均值确定。见P3表1-1。三、楼面及屋面活荷载1.民用建筑楼面活载见P4表1-2。对多、高层，荷载满布且达到最大值可能性很小，应适当折减，折减系数见P5表1-3。2.屋面均布活载分“上人”和“不上人”两类。见P6表1-4。3.雪荷载orkSS——基本雪压。见P6表1-5或《荷载规范》kS——雪荷载标准值oSr——屋面积雪分布系数，即基本雪压换算为屋面水平投影面上的雪荷载的换算系数。见P7表1-64.风荷载ozszkkzosz——风荷载标准值——基本风压，见《荷载规范》——风压高度变化系数——风荷载体型系数，+为压力，-为吸力——高度z处风振系数屋面均布活载不与雪荷载同时考虑，设计时取其中较大值。§1.3建筑结构的设计方法一、建筑结构的极限状态1.结构的可靠性——在规定的时间内（一般为50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工和正常使用），完成预定功能的概率，称为结构的可靠度。——安全性、适用性、耐久性b.结构的可靠度a.结构的可靠性2.极限状态——结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。如过大变形、开裂、振动等。——结构或构件达到最大承载力或产生不适于继续承载的变形。如倾覆、疲劳破坏、压屈等。b.正常使用极限状态a.承载能力极限状态我国结构设计是以概率理论为基础的极限状态设计法。——整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，或不能满足设计规定的某一功能要求的特定状态。2.正常使用极限状态1.承载能力极限状态表达式二、极限状态设计表达式b.由永久荷载控制的效应组合a.由可变荷载控制的效应组合kkRniQikciQikQQGkGooafRSSSS,,211kkRniQikciQiGkGooafRSSS,,1a.标准组合b.频遇组合c.准永久组合CSSSSniQikcikQGk21CSSSniQikqiGk1CSSSSniQikqikQfGk211QiG&——永久荷载和可变荷载分项系数。P13表1-10TheEnd返回总目录钢筋和混凝土的力学性能一、钢筋和混凝土的共同工作二、钢筋三、混凝土四、钢筋与混凝土的粘结§2.1钢筋和混凝土的共同工作一、基本概念是钢筋和砼按一定方式组成的能共同工作的建筑材料。1.钢筋混凝土：2.钢筋混凝土结构：是钢筋混凝土为主要承重骨架的结构。砼：抗拉强度大约是抗压强度的1/10。钢筋：抗拉抗压强度都很强。二、共同工作原理1.钢筋和砼之间存在粘结力2.钢筋和砼线膨胀系数接近3.砼保护钢筋NEXTE.G.a.素混凝土梁b.钢筋混凝土梁：受拉区配220钢筋FF=13.4KN截面开裂并破坏Fcr=15KN截面开裂;Fu=87KN截面破坏。200300Fft200300220梁的承载力大大提高，梁的受力性能改善。示例BACK§2.2钢筋一、钢筋的力学性能1.有明显屈服点（软钢）0dabceoa—弹性阶段bc—屈服阶段cd—硬化阶段de—颈缩阶段d0条件屈服点0.2是残余应变为0.2%时的应力条件屈服强度0.2=0.85b2.无明显屈服点（硬钢）c0.20.2%a—比例极限pc—屈服强度yd—极限强度b二、钢筋的种类及选用强度高，塑性低强度高，粘结性好强度高预应力钢筋钢筋热轧钢筋钢丝钢绞线热处理钢筋HPB235HRB335HRB400RRB400光圆钢筋变形钢筋变形钢筋变形钢筋非预应力钢筋强度塑性弱强高低Fig.我国常见钢筋外形普通钢筋强度标准值（N/mm2）种类符号fykHPB235(Q235)235HRB335(20MnSi)335热轧钢筋HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)RRB400(20MnSi)400三、钢筋的计算指标1.钢筋的强度标准值2.钢筋的强度设计值具有95%保证率的基本代表值。其中，热轧钢筋根据屈服强度确定，用表示；预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋的强度根据极限抗拉强度确定，用表示。ykfptkf1.1,,ssykykyyffff，2.1,,ssptkptkpypyffff，a.热轧钢筋强度设计值：b.预应力钢筋强度设计值：见表2-1见表2-2四、钢筋的截面面积常规直径:d=6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32mm12种。——等于标准值除以分项系数。§2.3混凝土一、混凝土的强度a.定义：水泥胶体(水泥结晶体和水泥胶块)弹性骨架（混凝土）水泥+水石子、沙子b.强度等级：立方体抗压强度是指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度。C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50~C80共14级C—混凝土15—立方体抗压强度的标准值为15N/mm2砼强度等级cuf1.立方体抗压强度150mm150mm150mma.定义：b.折算：轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为150mm×150mm高300mm的棱柱体，在28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度。2.轴心抗压强度cf（棱柱体抗压强度）抗压强度随试件高度增大而降低3.轴心抗拉强度255.0348.0ccutffcucccff2188.01c—轴心抗压强度与立方体抗压强度比值2c—高强混凝土脆性折减系数0.88—经验折减系数二、混凝土的变形cucc0ABCDfc0残余变形弹性变形OA—弹性阶段AB—微裂缝开展BC—弹塑性，竖向裂缝形成CD—下降段混凝土是弹塑性材料a.收缩原因：水分蒸发c.影响收缩的因素：配合比、养护、体表比b.对构件影响：a)构件产生裂缝；b)引起预应力损失1.收缩——砼在空气中硬化体积减小的现象——收缩、徐变c.影响收缩的因素：配合比、养护、应力条件b.对构件影响：a)增大变形；b)引起内力重分布；c)引起预应力损失2.徐变——砼在长期荷载作用下随时间而增长的变形a.收缩原因：水泥胶凝体的流动性及内部微裂缝开展三、混凝土强度等级的选用砼结构C15；HRB335级以上钢筋C20；预应力结构C30；钢丝、钢绞线和热处理钢筋C40四、混凝土的计算指标1.钢筋的强度标准值：2.钢筋的强度设计值4.1,cctkcktcffff具有95%保证率的基本代表值。ckf§2.4钢筋与混凝土的粘结1.粘结机理a.钢筋和砼之间的胶结力b.砼收缩和钢筋之间的摩擦力c.钢筋表面凸凹不平或弯钩和砼之间的机械咬合力2.粘结强度——钢筋与砼的粘结面上所能承受的平均剪应力的最大值。影响因素：a.钢筋的表面形状、直径；b.砼的强度等级、保护层厚度；c.侧向压力及横向钢筋；d.浇筑位置；等3.构造措施：钢筋的搭接长度、锚固长度、保护层厚度、钢筋净距、受力光圆钢筋弯钩等。TheEnd返回总目录钢筋混凝土受弯构件一、梁、板的构造二、受弯构件正截面承载力计算三、受弯构件斜截面承载力计算四、受弯构件裂缝宽度和挠度的计算§3.1梁、板的构造一、板的构造1.板的厚度2.板的配筋单跨板，≥l0/35；多跨连续板，≥l0/40。且≥60mma.受力钢筋b.分布钢筋计算确定sA,%15&%15cssAA250@6&mmmmhmmhmmmmh70@&250&5.1@,150200@,150受力钢筋分布钢筋分布钢筋受力钢筋cA@承受拉力固定受力筋位置；阻止砼开裂二、梁的构造1.梁的截面horhblh41~5.21,,5.21~21;141~81开放式封闭式双肢3,4004,400nmmbornmmb四肢单肢mmb150④箍筋②,③⑤④①②③⑤④⑤架立筋③弯起钢筋②弯起钢筋①纵向受力钢筋2.梁的配筋a.纵向受力钢筋b.箍筋计算确定sA承受弯矩引起的拉力承受剪力和弯矩引起的主拉力，固定纵向筋c.弯起钢筋弯起段承受剪力和弯矩引起的主拉力，弯起后水平段承受支座负弯矩计算确定d.架立钢筋固定箍筋，形成钢筋骨架计算确定，并满足构造要求构造确定e.纵向构造钢筋（当腹板高450mm）减小梁腹部裂缝宽度构造确定mmdmmhmmdmmh8,30010,300mmdmlmmdmlmmdml12,610,6~48,4dmm&25@60,80045,800mmhmmh三、混凝土保护层和截面有效高度1.混凝土保护层厚（Ｃ）钢筋外缘砼厚度。构造要求见表3-1，3-22.截面的有效高度（h0）受压砼边缘至受拉钢筋合力点的距离．sahh0mmhh350单排受拉钢筋,mmhh600双排受拉钢筋,板,C=15mm,mmhh20025dh0C25dC301.5dhash0ChCCCas15,d20070hh0as§3.2受弯构件正截面承载力计算一、受弯构件正截面的破坏形式适当,截面开裂以后sfy，随着荷载增大，裂缝开展、s,f增加，当f=fy(屈服荷载),s=fy，荷载稍增加，c=cu砼被压碎。“延性破坏”2.适筋梁3.超筋梁过多,