混凝土基本构.ppt

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1、第6章混凝土基本构件,6.1 受弯构件的一般构造要求6.2 受弯构件的正截面承载力6.3 受弯构件的斜截面承载力6.4受压构件6.5 受拉构件和受扭构件简介6.6 混凝土结构的耐久性6.7预应力混凝土原理,第6章混凝土基本构件,问题引入,何谓受弯构件？钢筋砼受弯构件承载力如何计算？,受弯构件,梁和板,结论：在设计钢筋砼受弯构件时，要进行正截面和斜截面承载力计算！,现浇结构中，主梁至少应比次梁高出 50mm，如主梁下部钢筋为双排配置 时，应高出 100mm。,6.1 受弯构件的一般构造要求,6.1.1 梁的截面与配筋,1）梁的截面,（1）梁的截面形式,梁的截面高度一般根据刚度条件确定，见表6.1

2、。,表6.1 不需作挠度计算梁的截面最小高度,（3）梁的截面宽度 b：,现浇结构中，主梁b200mm，次梁b150mm，常用150、180、200mm，如b200mm时，以 50mm的模数递增。,梁截面的高宽比h/b，一般在下列范围内采用：,矩形截面：h/b2.03.5；,形截面：h/b2.54.0。,注：表中为梁的计算跨度。,2）梁的配筋,梁的计算跨度 l0,梁的净跨；,梁在砖砌体中的 支承长度。,纵向受力钢筋,箍筋,箍筋的肢数一般按下面规定采用：,当梁的宽度 b 150mm时，采用单肢；,当 b350mm时，或在一层内纵向受拉钢筋多于五根，或纵向受压钢筋多于三根时，采用四肢。它由两个双肢箍

3、组成，故也称为复合箍筋。,当梁的宽度 150mmb350mm 时，采用双肢；,纵向构造钢筋 当梁高大于等于450mm时，常在梁的两侧沿梁高每隔200mm处，各设一根直径不小于10mm的纵向构造钢筋。俗称腰筋。两根腰筋之间用形如的拉筋联系，拉筋的直径常用6、8，其间距一般为箍筋的2倍。,3）梁的计算跨度l0 梁的计算跨度是计算简图的跨度，设为l0，它与梁的净跨和梁在砌体中的支承长度有关。,6.1.2 板的厚度与配筋,从刚度条件出发，单向受力板（亦称梁式板）的厚度可按表 6.2 确定，同时应满足规范规定的要求，见表 6.3。,表6.2 不需作挠度计算板的最小厚度（mm）,表6.3 现浇钢筋砼板的最

4、小厚度（mm）,1）板的厚度,2）板的配筋,仅配受力钢筋和分布钢筋,（1）受力钢筋,沿板短跨方向置于拉区，承受拉力。,受力钢筋,（2）分布钢筋,在受力钢筋内侧且相互垂直，其交点用细铁丝绑扎或焊接。,分布钢筋,板的计算跨度,h 板的厚度；,a 板在砌体中的 支承长度。,6.1.3梁、板的砼保护层厚度与截面有效高度,1）梁、板的砼保护层厚度 c,表6.4 纵向受力钢筋的砼保护层最小厚度,一类环境,2）梁、板截面的有效高度 h0,aS为受拉钢筋截面重心至受拉区砼边缘之距离,室内正常环境砼为C25C45,板：,6.2 受弯构件正截面承载力,6.2.1受弯构件的破坏形态,截面配筋率,纵向受拉钢筋的截面面

5、积；,砼的有效截面面积。,试验研究,知识拓展,裂缝即将出现,钢筋开始屈服,压区砼被压碎,少筋梁：，,超筋梁：，,基本假定,1.平截面假定：梁弯曲后，正截面仍为平面；,2.不考虑砼抗拉强度，拉力完全由钢筋承担；,3.砼受压的曲线按下列规定取用：,当 时，,当 时，,当 时，,当 时，,4.钢筋受拉的曲线按下列规定取用：,知识拓展,表6.5 和 之取值,1）基本公式推导,对于梁的正截面承载力，起控制作用的是弯矩。按承载能力极限状态设计时，有,问题：,（梁正截面所固有之抗弯承载力设计值）如何计算？,由等价之条件,6.2.2 单筋矩形正截面承载力计算,表 6.7 砼构件中纵向受力钢筋最小配筋率,或,砼

6、轴心抗压强度设计值；,钢筋抗拉强度设计值；,纵向受拉钢筋截面面积；,2）讨论:,为了保证梁为适筋梁，基本公式应该满足,（1）基本公式的适用条件,表6.6 钢筋砼受弯构件最大配筋率(%),板：,（2）经济配筋率,问题1：,为保证梁为适筋梁，只需即可，但此范围偏大。,即便 M、fc 和 fy 已给定，仍有多种不同截面尺寸可供选择：,问题2：,若截面尺寸选大，虽受拉钢筋可小（即用钢量可省些），但会使砼用量及模板费用增加，并增加构件的自重以及减小房屋的使用净高；,若截面尺寸偏小，则钢筋用量就偏大，有可能使构件的变形超过允许值。,结论：,合理的设计应该是在满足承载力及使用要求的前提下，使总的造价最经济，

7、即截面优化设计。故在和 之间存在一个让构件价格较为便宜的配筋率，称为经济配筋率。,板 0.40.8矩形截面梁0.61.5T形截面梁0.91.8,3）相对界限受压区高度,x 与 As 成 正 比,为防止超筋：,且,当砼强度等级 C50 时，取决于钢筋强度等级。,表6.8 钢筋砼构件相对界限受压区高度,4）基本公式表格化,（1）由,（一般情况下，均已知）,系数 之物理意义,Wz 截面抵抗矩,截面抵抗矩系数,（2）由,表6.9 矩形和T形截面受弯构件正截面受弯承载力计算系数表,注：表中 以下的数值不适用于HRB400级钢筋；以下的数值不适用于HRB335级钢筋，砼强度等级不超过C50。,；,5）截面

8、设计与截面校核,截面设计,（1）钢筋和砼强度等级的选择,钢筋：,常用HRB400（）级、HRB335（）级、HPB235（）级 以及 RRB400 级。,砼：常用C20、C25、C30。,（2）矩形截面尺寸的确定,由表 51 确定 h，再由 h/b 确定b。,（3）计算弯矩设计值 M,（4）求所需的受拉钢筋截面面积,计算,若满足，则不会超筋。反之，若，则说明初选的截面尺寸过小而 超筋，最佳办法是增大截面高度 h，使 它满足为止。但当增大 h 受限时，可采用双筋截面或提高砼强度等措施。,由,按构造要求选择钢筋根数和直径,（5）验算 或,讨论：,若，则为截面尺寸选得太大，要么改小截面尺寸，要么增加

9、配筋量。,矩形截面采用全截面 bh。,说明：,截面设计还包括架立钢筋和箍筋的设置。,对于板的设计，其步骤与梁同，差别有：一是板宽 b=1000mm，板厚由表52 和表53确定；二是算得 后，所查的表 为表511，并配每米板宽所需钢筋 的数量（直径和间距）。,讨论：,表6.10 钢筋的计算截面面积及公称质量,注：表中直径 d=8.2mm 的计算截面面积及理论重量仅适用于有纵肋的热处理钢筋。,表6.11 各种钢筋间距时每米板宽内的钢筋截面面积表,注：表中钢筋直径中的 6/8、8/10、等系指两种直径的钢筋间隔放置。,截面校核,（1）由已知的、，据,（2）比较 与 的大小，并求出,若，则。,若，则。

10、,（3）验算是否满足,若，则原截面设计不合理，因为此时钢筋砼梁的截面承载力与素砼梁的截面承载力大致相当。对已建成的工程，该梁只能降低使用或进行加固处理。,【例6.1】某钢筋砼矩形截面简支梁。已知：净跨，承受均布荷载作用，其中 永久荷载（线性均布恒载）标准值（不包括梁自重），可变荷载（线性均布 活载）标准值。试按正截面抗弯承载力设计此梁的截面及配筋。,混 凝 土：C25（）；,热轧钢筋：HRB335级（）。,【解】1选用材料,取,2.确定截面尺寸,独立简支梁的截面最小高度 h 应满足：,（假设拉筋布置成一排）,由,取,3.弯矩设计值 M 的计算,（1）梁的计算跨度：,取较小值：,（2）荷载的设计

11、值：,恒载设计值,活载设计值,梁上的均布线荷载设计值：,（3）梁跨中最大弯矩设计值：,4.计算,查表6.10可得：,或由,显然，故不会出现超筋。,查表6.10可得：,或由,受拉钢筋的间距也满足构造要求，请验算。,5验算最小配筋率,故满足要求，,可查表6.7获得。,【例6.2】某单向单跨简支钢筋砼板如图（a）所示，计算跨度，砼保护层 厚度为 20mm，板上承受均布活荷载标准为 2.0kN/m2，板上又有 20mm 厚的水泥砂浆 面层。试确定板所需 配的受力钢筋。,【解】1.选用材料,混 凝 土：C15（）,热轧钢筋：HPB235级（）,2.确定截面尺寸,表6.2：,表6.3：,取,板的 c=20

12、mm，故,板宽,民用建筑楼板,3.弯矩设计值 M 的计算,（1）荷载标准值,板上20mm 厚水泥砂浆面层：,钢筋砼板自重：,沿板跨线性均布恒载标准值：,沿板跨线性均布活载标准值：,（2）荷载设计值,沿板跨线性均布荷载设计值：,（3）板的跨中最大弯矩设计值,4.计算,HPB235级钢筋：,故不会超筋。,表6.9：,查表6.11，板的纵向受拉钢筋可选 配8 140,根据构造要求，分布钢筋采用6 250。,5.验算最小配筋率,故满足要求。,【解】1确定计算参数,混凝土：C25（）,钢 筋：HRB335级（）,截面有效高度：,2.计算,3.计算 并校核,4.验算配筋率,故该梁安全。,6.2.3 双筋矩

13、形正截面承载力计算,1）何时采用双筋截面,（1）当 且h 增加受限时，可用双筋截面。,（2）因荷载（如风力）作用的可变性，使得受弯构件在某一截面上，有时为正弯矩有时为负弯矩，为保证构件在拉区均有钢筋承担拉力，故需采用双筋截面。,（3）根据构造需要，在截面的受压区已配有压筋，应按双筋截面计算。,纵向受压钢筋截面面积；,纵向受压钢筋合力点至截面上边缘的距离，取值方法同,2）基本公式及适用条件,破坏特征,受压钢筋的抗压强度设计值：与,（1）对普通热轧钢筋，当 时，。,如HPB235（）级钢筋:；再如HRB335（）级钢筋:,（2）对预应力钢筋，当 时，。,如钢绞线；钢丝；热处理钢筋。而它们的都高达以

14、上。,结论：受压钢筋用普通热轧钢筋，才能达到其设计强度。,3）基本公式分解,若，则需配压筋；否则不必配压筋，只需按单筋截面设计。,4）截面设计与截面校核,双筋截面设计,第一，已知：材料强度（、），截面尺寸（bh）和M；求：、。,第二，已知：材料强度（、），截面尺寸（bh）和M；并事先配有压筋（也已知）。求。,（2）为充分发挥砼抗压作用应尽量减少压筋，故取，并按单筋计算 和。,（3）求 和,由 M M1+M2,再由,又由,故,（1）先求 M2、M1 和 As2,由 提供之承载力：,由 M M1+M2,由,（2）求,由,讨论：,若，则。,若，则 太少，应按第一种情况，即未知，重新求 和。,若，可近

15、似取，则,（3）求,双筋截面校核,（2）若，取，则,（3）若，取，则,比较：若，安全；否则不安全。,【例6.4】已知梁的截面尺寸bh250mm450mm，弯矩设计值 M 250kNm，砼C25，钢筋 HRB400 级，求此截面所需配置的纵向受力钢筋。,【解】据题意，已知，。,因较大，预计受拉钢筋为两排，故,1.判别是否需配压筋,由,故需配压筋，同时压筋也取HRB400 级，即。,取 时，使，则,3.求 和,由,再由,故,由,由,由,取,5）双筋截面的构造要求,箍筋间距 s15d 且 400 mm,d 为压筋最大直径,当b400mm，且一层内压筋3根时,当b 400mm，但一层内压筋4根时,箍筋

16、直径 d/4,6.2.4 T 型截面受弯承载力计算,1）T形截面的形成与应用,矩形截面,翼缘的计算宽度；,翼缘的高度；,肋部（腹板）的宽度；,截面高度。,2）两类T 型截面及判别,（1）分类,（2）判别,第一类T型截面（）判别式为,（截面设计）,（截面复核）,第二类T型截面（）判别式为,（截面设计）,（截面复核）,（1）第一类T型截面,自然满足，不必验算,需验算,（2）第二类T型截面,需验算,自然满足，不必验算,4）的确定,表6.12 T 型、I 型及倒 L 型截面受弯构件翼缘计算宽度,表中b为腹板宽度；,如肋形梁在梁跨内设有间距小于纵肋间距的横肋时，则可不遵守表列情况3的规定；,注释 图,对

17、加腋的T型、I型和倒L型截面，当受压区加腋高度 且加腋宽度 时，其 可按表列情况3的规定分别 增加(T型、I型截面)和(倒L型截面)；,独立梁受压区翼缘板在荷载作用下经验算沿纵肋方向可能产生 裂缝时，其计算宽度应取腹板宽度b。,注释图,注释 图,注释图,注：,5）截面设计和截面复核,截面设计,若，则属于第一类T型截面；,若，则属于 第二类T型截面。,（2）求,第一类T型截面：计算方法与的 单筋矩形截面同之。,第二类T型截面：,先求、,再求、,由,由,由,求,截面复核,（1）判别T型截面类型,若，则属于第一类T型截面；,若，则属于 第二类T型截面。,（2）求,第一类T型截面：,第二类T型截面：,

18、验算：,验算：,【例6.5】现浇肋形楼盖中的次梁，计算跨度 l06m，次梁间距为 2.4m，跨中截面的M 80.8 kNm。砼C20（），钢筋HRB335级（）。求次梁的As。,按 考虑：,按 考虑：,按 考虑：,故取,2.判别T型截面类型,故属于第一类T型截面。,3.求,4.验算,故满足适用条件。,【例6.6】已知截面尺寸如图示，砼C20，钢筋HRB335级，截面承受M454kNm，求As。,【解】1.判别T型截面类型,因 M 大，预设受拉钢筋为两排，则,故属于第二类T型截面。,（1）先求、,（2）求、,（3）求,【解】1.判别T型截面类型,故属于第一类T型截面。,2.求,（1）,（2）,故

19、安全。,6.3 受弯构件斜截面承载力计算,正截面破坏,受 弯 构 件,（弯矩M、剪力V）,斜截面破坏,（由M 引起）,（由M、V 引起）,斜截面承载力计算,影响斜截面承载力的因素,1）主要因素,（1）砼强度；,（2）腹筋（箍筋弯筋）多少；,（3）截面尺寸和形状（如矩形、T形、I 字形等）；,（4）荷载种类（均布荷载或集中荷载）；,（5）剪跨比（弯矩与剪力之相关作用）。,2）剪跨比,（1）广义剪跨比：,（2）计算剪跨比：,在集中力 P 作用处之截面：,3）配箍率,b 梁的宽度；,s 箍筋的间距；,单肢箍筋的截面面积；,n 在同一截面内箍筋的肢数；,知识拓展,2）斜截面破坏形态,（1）斜压破坏,配

20、箍率过大，太小（1）。,（2）斜拉破坏,较大（3），且箍筋又 太少。,（3）剪压破坏,适中（1 3），箍筋适量。,由于 和将影响斜截面的破坏形态故可用图示之,6.3.1 梁的斜截面抗剪承载力,1）容易发生斜截面破坏的位置,（1）支座边缘处的斜截面，如（11）；,（2）受拉区弯起钢筋弯起点处的斜截面，如（22）和（33）；,（3）箍筋的直径或间距改变之处的斜截面，如（44）；,（4）肋宽改变之处，如（22）。由于肋 宽在此变小，斜截面承载力降低。,2）基本计算公式,受弯构件斜截面承载力设计时，应满足：,防止斜截面受弯破坏,问题：,（1）矩形、T形和工字形截面之一般梁,（A）,砼轴心抗拉强度设计值

21、；,箍筋抗拉强度设计值，如箍筋 用HPB235（）级热轧钢筋，则。,（2）承受集中荷载为主的独立梁,（B）,讨论：,（）,何为集中荷载为主？,若，则为集中力为主，用（B）式计算。反之则以均布荷载为主，由（A）计算。,3）适用条件,（1）上限条件,最大配箍条件,最小截面尺寸条件,防止斜压破坏条件,最小截面尺寸条件,当 时，,：砼强度影响系数,：截面的腹板高度,（2）下限条件,最小配箍条件,防止斜拉破坏条件,箍筋除满足最小配箍条件之外，还需对箍筋的最大间距和最小直径加以限制。,表6.14 梁中箍筋的最小直径 d min,说明：,若，则仅靠砼就可抵抗剪力，而不需再计算箍筋数量。此情况 属于梁的 V

22、小且截面尺寸较大。,但箍筋仍需配置，只需按 配置箍筋即可，且 和应 分别满足上面两表。此时箍筋是不考虑抗剪的，故属于构造箍筋。,6.3.2 斜截面承载力的计算步骤,截面设计,2.验算梁的截面尺寸,否则应加大截面尺或提高砼强度等级。,3.验算是否按计算配置箍筋,（1）对于矩形、T形和工字形截面梁：,（2）对于集中荷载作用下的矩形截面独立梁：,则需按（A）式或（B）式计算配置箍筋，否则只需按构造要求配置箍筋。,4.计算箍筋的数量,（1）对于矩形、T形和工字形截面梁：,（2）对于集中荷载作用下的矩形截面独立梁：,算出 值后，选箍筋肢数 n 和直径，并查表 5-10 可得，再求出箍筋的间距 s。,注意

23、：箍筋直径和间距应满足表 5-13 和表 5-14。,5.验算最小配箍率,满足要求，否则应加大箍筋直径或加密箍筋间距。,【解】1.求剪力V 的设计值,2.验算最小截面尺寸,又砼 C50，故,故截面尺寸满足要求，即截面尺寸不会太小。,3.验算是否需要按计算配置箍筋,说明仅靠砼还不足以抗剪，需要通过计算配置箍筋，从而保证梁有足够的抗剪能力。,4.计算箍筋数量,根据构造要求，选用双肢（）箍筋8（），则,即箍筋的间距不能超过 141 mm，故取,为查表5-13所得。,5.验算最小配箍率,故满足要求。,为防止梁发生斜截面破坏，所需配置箍 筋为 8 140。,（1）当 时,6.3.3 保证斜截面承载力的构

24、造措施,（1）（d 为下部纵向受力钢筋的直径）,（2）当采用焊接网配筋时，其末端至少应 有一根横向钢筋配置在支座边缘内，否则应在受力钢筋末端制成弯钩。,（3）当板中剪力时，配置在 支座边缘内的横向钢筋不应少于二根，其直径不应小于纵向受力钢筋直径的 一半。,1.简支板,2.简支梁,（3）若 不符合上述规定时，应采用有效 的锚固措施：,2）钢筋的接头,（1）受力钢筋的接头宜设置在受力较小处，在同一根钢筋上宜少设接头。,（2）当受拉钢筋直径 d 28mm及受压钢筋 直径 d 32mm时，不宜采用绑扎搭接 接头。,（3）钢筋的连接宜优先采用机械连接和闪 光对焊或电弧焊，其焊接接头要求：,2.钢筋接头区

25、内的构造要求,（1）当无条件焊接时，可采用绑扎搭接，钢筋的搭接长度和箍筋的构造要求，详见第三章的（五）；,（2）受力钢筋接头的位置应相互错开。,对机械连接接头为 35d。（d 为被连接钢筋中的较大直径）,（3）钢筋的连接区段长度：,对绑扎搭接接头为 1.3 倍搭接长度；,对焊接接头为 35d；且不小于 500mm；（d 为纵向受力钢筋中的较大直径）,位于同一连接区段内有接头的受力钢筋截面面积占全部受力钢筋总截面面积的百分率，应符合表 6.15 的规定。,（4）钢筋接头区内的面积,表6.15 接头区段内受力钢筋接头面积的允许百分率（）,3）弯起钢筋的构造,1.鸭筋与浮筋,（1）鸭筋,（2）浮筋,

26、当不能将纵筋弯起而需单独为抗剪要求设置弯筋时，应将弯筋两端锚固在受压区内，这种弯筋形同“鸭子”，俗称鸭筋，,浮筋只在受拉区只有一小段水平长度，因锚固不足，不能发挥作用，故不得采用浮筋。,在受拉区锚固长度不应小于 20d；,（3）弯起钢筋的终点外应留有锚固长度,对光面钢筋在末端尚应设置弯钩。,在受压区锚固长度不应小于 10d；,（d 为不弯起钢筋的直径）,4）梁内箍筋和弯起钢筋的最大间距,当梁内箍筋和弯起钢筋间距太大时，则在箍筋或弯起钢筋之间将发生斜裂缝，从而降低梁的受剪承载力。故梁内箍筋和弯起钢筋的间距 s 不得超过表 5-13中的smax。,5）腰筋与拉筋,当梁的腹板高度 时，应在梁的两个侧

27、面沿梁高度配置纵向构造钢筋，此筋称为腰筋。,1.每侧腰筋（不包括梁上、下部受力钢筋 及架立钢筋）的截面面积,腹板截面面积 的 0.1,2.腰筋之间用 形拉筋 联系，拉筋间距 一般取箍筋间距的 2 倍。,且间距不宜大于200mm。,3.设置腰筋和拉筋的作用：防止当梁太高时，由于砼收缩和温度变形而产生的纵向裂缝，同时也是为了加强钢筋骨架的刚度。,6.4 受压构件,工程中的受压构件及分类,阅读理解,受压构件,6.4.1 受压构件构造要求,1）材料,（1）砼：宜采用C20、C25、C30；对于高层建筑的底层柱，可采用更高的砼强度等级。,（2）钢筋：受压钢筋宜采用HPB235级和HRB335级钢筋，也可

28、采用HRB400级钢筋；而 不宜用高强度钢筋作受压钢筋；不得用冷拉钢筋作受压钢筋。,2）截面形式及尺寸,截面尺寸,（h 截面长边尺寸）,（b 截面短边尺寸）,模数,（l0 柱的计算长度）,方形柱的截面尺寸不宜小于 250mm250mm,3）纵向钢筋,（1）直径：1632mm 且 12mm；,（2）配筋率：0.6%5%，常用 为 0.7 2%；,（4）净距:50mm。,4）箍筋,（1）箍筋：HPB235级；间距 s 和直径应符合表 6.16 的要求。,注：b柱截面短边尺寸；d纵向受力钢筋的 直径（当考虑箍 筋直径时 d 为最 大 直径；当考虑 箍筋间距时 d 为 最小直径）。,（2）复合箍筋,当

29、 b 400mm，且各边纵向钢筋多于三根时,当 b 400mm，但各边纵向钢筋多于四根时,设置复合箍筋,（3）对截面形状复杂的柱，其箍筋的配置 如图所示，但不能用有内折角的箍筋。,5）柱中纵向钢筋的搭接接头,（1）多层现浇钢筋砼结构，通常将下层柱 的纵筋伸出楼面一个搭接长度。,表6.17 受压柱中纵向钢筋和箍筋的构造要求,（2）纵向钢筋在柱中接头的设置,当柱每边纵筋不多于 4 根时，可在同一水 平面上设置接头；,当柱每边纵筋为 58 根时，应在两个水 平面上设置接头；,当柱每边纵筋为 912 根时，应在三个 水平面上设置接头。,当下柱截面尺寸大于上柱截面尺寸，若上下柱相互错开尺寸与梁高之比 时

30、，下柱钢筋可弯折伸入上柱；若上下柱错开尺寸与梁高之比 时，应加短筋，短筋直径和根数与上柱相同。,6.4.2 轴心受压构件,轴心受压构件,1）配有纵筋和普通箍筋的柱,基本公式,（61）,全部纵向钢筋的截面面积。,纵向钢筋抗压强度设计值；,构件截面面积；,砼轴心抗压强度设计值；,轴心受压构件稳定系数；,轴向压力设计值；,A 的 计算,当 时，就应该减去，改写为,（6.1）,（1）为保持与偏心受压构件正截面承载力 计算具有相近的可靠度，式（6.1）右端乘以系数 0.9。,（2）的计算,讨论：,结论：柱越长或越细，其受压承载力将大为降低，即也就越小。,柱的长细比,矩形截面柱长细比,当 时，柱为短柱，,

31、当 时，柱为长柱，,的计算,表6.18 框架结构各层柱的计算长度,注：H 为构件的实际长度。对于底层柱，H为 基础顶面到一层楼盖顶面之间的距离；对于其余各层柱，H为上下两层楼盖顶面 之间的距离。,确定稳定系数,计算法,查表法,表6.19钢筋砼轴心受压构件稳定系数,i 截面最小 回转半径。,b 矩形截面的 短边尺寸；,d 圆形截面 的直径；,【例6.10】已知某多层现浇钢筋砼框架结构，底层中柱的轴向力设计值，柱截面面 积，柱的标高见图（a）。试确定纵向钢筋 面积。,混 凝 土：C20（）；,纵向压筋：HRB335级（）；,箍 筋：HPB235级（）。,（2）求稳定系数,因柱为现浇钢筋砼框架底层柱

32、，查表6.18得,长细比,查表 6.19 得：,（3）计算,（4）验算配筋率,因，故满足要求。,2）配有纵筋和螺旋筋或焊接环筋的柱,（作用:提高受压构件的承载能力）,基本公式,（62）,构件的核心截面面积：间接钢筋 内表面范围内的砼面积，即,间接钢筋换算截面面积；,构件的核心截面直径：间接钢筋 内表面之间的距离；,单根间接钢筋的截面面积；,间接钢筋沿构件轴线方向的间距；,间接钢筋对砼约束的折减系数：,其间按线性内插法确定。,当砼C80时，,当砼C50时，,（61）,（6.2）,（1）为了防止砼保护层过早剥落，规范定：,1.5,按式（6.1）算；按式（62）算。,当 时，长细比较大，间接钢 筋对

33、砼的约束作用难以发挥；,（2）当出现下列情况之一时，不考虑间接钢筋的影响，而按式（6.1）计算构件承载力。,当 时，即外围砼较厚，砼 核心面积较小；,当 时，因间接钢筋配置太少，对砼的约束（套箍）作用微不足道。,40mm s 及80mm,（3）间接钢筋的间距 s,（4）纵筋根数 8根，沿四周等间距布置。,若，则可配螺旋箍筋，否则配普通箍筋。,（1）确定截面尺寸：,按普通箍筋柱的方法确定。,（2）验算是否需配螺旋箍筋,假定，常取，则,（3）确定纵筋面积,（4）确定螺旋筋的换算面积,由式（6.2），并按 原则可得,（5）确定螺旋筋直径和间距,先选螺旋筋直径，常用8mm、10mm、12mm；,（6）

34、验算适用条件：,【例6.11】某旅馆底层门厅内有一根现浇钢筋砼土柱，承受轴向压力设计值为，柱的计算长度，采用C20砼（），纵筋用HRB335级（），箍筋采用HPB235级（）。根据建筑要求，柱的截面为圆形，直径。试确定该柱的配筋。,故可配螺旋式箍筋,取（），则,（2）确定纵筋面积,（3）求,查表 5-4知，在一类环境中，当砼强度等级不超过C20时，柱中纵筋砼保护层厚度为30mm，则,由式（6.2）可得：,（4）确定螺旋筋直径和间距,选螺旋筋直径为12，查表 5-10 得：,取,（5）验算适用条件,计算,由,由式（61）得,由，查表 6-4 得,计算,验算,故满足要求。,6.4.3 偏心受压构件

35、简介,1）工程中的偏心受压构件,单层厂房中的柱,（d）AB柱的M图,（a）地下室墙壁,（b）框架结构,（c）AB柱的N图,2）偏心受压构件的特点,（1）截面形式,矩形、工字形、T形、环形等，常用的是前两者。,（2）钢筋的配置,纵向钢筋；箍筋,两侧纵筋大多对称配置，即选两侧纵筋种类一样，其根数和直径均相同。箍筋刚好承担偏心受压柱中的剪力。,钢筋砼偏心受压柱也有短柱和长柱之分，同时又有大、小偏心受压两种情况，故而有四种可能组合，其计算较为复杂，这里略之。,（3）计算特点,6.5 受拉构件和受扭构件简介,1）分类与应用,轴心受拉,偏心受拉,分类,应用,2）构造要求,纵向受力钢筋直径宜选的较小，并沿截

36、面周边均匀对称布置，且不得采用绑扎 搭接接头；,配筋率：当砼 C60时，；当砼C60时，。,箍筋,6.5.1 受拉构件,3）轴心受拉构件,基本公式,（6.3）,轴向拉力设计值；,受拉钢筋截面面积；,钢筋抗拉强度设计值，为了 控制受拉构件在 使用荷载作用下的变 形和裂缝，当 时，取。,【例6.12】钢筋砼屋架下弦杆，截面尺寸 200mm200mm，砼为 C30，纵筋为 HRB335级（），承受 轴向拉力设计值。试确定 纵向钢筋。,【解】由式（6.3）得,按构造要求配箍筋6200。,6.5.2 受扭构件简介,1）工程中的受扭构件,2）受扭构件的配筋,破坏形式,当扭矩逐渐增加后，四个面将出现斜裂缝，

37、其方向与构件纵轴约成45交角。,（1）抗扭纵筋,沿构件截面周边对称布置，其数量由 计算确定；,矩形截面的四角以及 T 形和工字形截 面各分块矩形的四角，均须设置抗扭 纵筋；,间距 200mm，且 梁截面短边的 尺寸。,梁的架立钢筋和梁侧面的纵向构造钢 筋可作为抗扭纵筋。,（2）抗扭箍筋,必须做成封闭式，其数量需由计算确定；,间距应符合表 5-13 的规定；,当采用绑扎骨架时，箍筋的末端应做成 135 的弯钩，弯钩端头平直段长度 10 d（d 为箍筋直径）。,6.6 混凝土结构的耐久性,6.6.1 影响混凝土结构耐久性的主要因素,内部因素：,混凝土的强度、渗透性、保护层厚度，水泥的品种、等级、用

38、量以及外加剂用量等。,外部因素：,环境温度、湿度、二氧化碳含量等。,1）混凝土冻融破坏2）混凝土的碳化3）钢筋锈蚀4）温湿度变化的影响,影响混凝土耐久性的因素还有：混凝土减集料反应，高温的作用，酸、海水、生物等腐蚀，混凝土徐变等，其中徐变因加大构件的长期变形而影响其正常使用。,6.6.2 加强耐久性的措施,1）钢筋要有足够的保护层厚度混凝土规范对钢筋的保护层厚度有专门的规定，现列举几条如下：纵向受力钢筋及预应力钢筋、钢丝、钢绞线的混凝土保护层厚度（钢筋外边缘至混凝土表面的距离），不应小于钢筋的公称直径，且应符合有关混凝土保护层最小厚度的规定。基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于40mm

39、；当无垫层时不应小于70mm；处于同一类环境中的板、墙、壳，其中分布钢筋的保护层厚度不应小于10 mm；梁、柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm；当梁、柱中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度大于40mm时，应对混凝土保护层采取有效的防裂构造措施；处于二、三类环境中的悬臂板，其上表面应另做水泥砂浆保护层或采取其它有效的保护措施；其他情况，可参看混凝土规范。,2）合理设计混凝土的配合比3）尽量提高混凝土的密实性，增强抗渗性4）采用覆盖面层5）采用防腐蚀钢筋环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、不锈钢钢筋 等。,6.6.3 混凝土结构耐久性设计的一般规定1）耐久性的等级划分,表6.20 耐久性等级划分,2）

40、耐久性对混凝土的要求（1）设计使用年限为50年,注：氯离子含量系指其占水泥用量的百分率；预应力构件混凝土中的最大氯离子含量为0.06%，最小水泥用量为300kg/m3;最低混凝土强度按表中规定提高两个等级；素混凝土构件的最小水泥用量不应少于表中数值减25k g/m3;当混凝土中加入活性掺合料或能提高耐久性的外加剂时，可知觉降低最小水泥用量；当有可靠工程经验时，处于一类和二类环境中的最低混凝土强度等级可降低一个等级；当使用非碱活性骨料时，对混凝土中的碱含量可不作限制。,表6.21 混凝土耐久性的基本要求,表6.22 混凝土结构的使用环境类别,注：表中第四类和第五类环境的具体说明及相应的混凝土结构

41、的耐久性要求应符合有关标准的规定；严寒和寒冷地区的划分应符合现行国家标准民用建筑热工设计规范JGJ24的规定。,（2）设计使用年限为100年对于设计使用年限为100年，且处于一类环境中的结构混凝土，应符合下列规定：钢筋混凝土结构混凝土强度等级不应低于C30，预应力混凝土结构强度等级不应低于C40；混凝土中的氯离子含量不应超过水泥重量的0.06%；宜使用非碱活性骨料；当使用碱活性骨料时，混凝土中的碱含量不应超过3.0kg/m3；混凝土保护层厚度应按表6.5的规定增加40%；当采取有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少；在使用过程中应有定期维护等有效措施；对于处于二类和三类环境中，设计使

42、用年限为100年的混凝土结构，应采取专门的有效措施。3）其他要求严寒及寒冷地区潮湿环境中，结构混凝土应满足抗冻要求，混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求；有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等级应符合有关标准的要求。对于三类环境中的结构或构件，其受力钢筋宜采用环氧树脂涂层带肋钢筋；预应力钢筋、锚具应采取专门防护措施。,6.7预应力砼原理,问题引入,之前所用钢筋皆是普通钢筋，似乎对高强钢筋“试而不见”？,允许裂缝宽度：0.20.3mm,分析：,普通砼结构不用高强钢筋裂缝“惹的祸”！,加大截面尺寸或用钢量,提高砼强度和钢筋强度,1）预应力的概念,预先加反向荷载使结构产生应力，并抵消荷载所产生之应力,桶 箍,6.7.1 预应力结构和应用,桁 架,预压力,荷 载,屋架加固,降温后钢筋缩短并产生拉力,2）工程中的预应力之应用,6.7.2预应力砼基本原理,（a）加NP=AsP，C 为压,（b）q 作用，C为拉,无裂缝或小,施加预应力方法,先张法,知识拓展,后张法,预应力砼优缺点,优点：可用高强钢筋和砼，截面小，自重轻，适用大跨结构；无裂缝或极小，耐久性好；因预应力梁之反拱，在荷载作用下其弯矩、挠度大减，强度、刚度增加。,缺点：计算复杂，施工技术要求高，费用较高，不宜用于砼完全适用之地方。,谢 谢！,