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项目二 混凝土结构

项目二 混凝土结构. 情境一 钢筋混凝土板. 学习目标：. 1. 读取与设计有关的关键信息； 2. 进行板的内力分析； 3. 进行板的正截面计算； 4. 板的结构施工详图识读. 学习单元 :. 1. 板的内力分析. 2. 板的正截面计算. 3. 板的结构施工图识读. 结构的功能要求. 结构设计的目的：结构具有一定的可靠性，即 安全性，适用性和耐久性的统称 。 1 、正常使用和施工时能承受各种可能出现的作用。

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项目二 混凝土结构

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  1. 项目二混凝土结构

  2. 情境一 钢筋混凝土板 学习目标： 1.读取与设计有关的关键信息； 2.进行板的内力分析； 3.进行板的正截面计算； 4. 板的结构施工详图识读

  3. 学习单元: 1.板的内力分析 2.板的正截面计算 3.板的结构施工图识读

  4. 结构的功能要求 结构设计的目的：结构具有一定的可靠性，即安全性，适用性和耐久性的统称。 1、正常使用和施工时能承受各种可能出现的作用。 （安全性） 2、在正常使用时具有良好的工作性能。（适用性） 3、在正常维护下具有足够的耐久性能。（耐久性） 4、在设计规定的偶然时间发生时及发生后，结构仍能保持必须的整体稳定性。 （安全性）

  5. 结构的可靠度 • 结构或构件在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的可能性，成为结构的可靠性 • 结构可靠的概率成为可靠度 • 建筑结构设计的基本目的，就是要采取最经济的手段，使结构在设计基准期内，具有各种预期的功能

  6. 设计基准期 • 可靠度和时间有关 • 结构的使用期－－设计基准期 • 我国的设计基准期为50年 • 超过基准期后，结构的可靠度将逐渐降低

  7. 设计使用年限（新规范） 定义：设计规定的一个期限，在这期限内，结构或构件只需进行正常的维护即可达到预期目的的使用。 设计使用年限分类：

  8. 建筑结构的安全等级 结构重要性系数

  9. 结构的极限状态 定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能 承载能力极限状态：对应与结构或构件达到最大的承载能力或不适于继续承载的变形。 正常使用极限状态：对应与结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的限值。

  10. 下列破坏分别属于超出了什么极限状态？ A、雨棚出现倾覆 B、出现了很大的裂缝 C、结构变成了机动体系 D、发生了失稳破坏 E、出现了很大的振动 F、超过了构件强度而破坏

  11. 作用、荷载 • 使结构产生效应（如结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等）的各种原因，统称为作用。结构上的作用又分为直接作用和间接作用。直接作用，如结构的自重、风的作用等称为荷载 直接作用 间接作用 可变荷载 永久荷载 偶然荷载

  12. 作用效应、结构抗力 • 作用效应是指结构上的各种作用在结构内产生的内力（M、N、V）和变形的总称 是随机变量 • 结构抗力是指结构或结构构件承受内力和变形的能力(如构件的承载能力、刚度等) 也是随机变量

  13. 极限状态方程 • 作用效应－－S • 结构抗力－－R • R－S>0，可靠 • R－S<0，失效 • R－S＝0，极限状态

  14. 承载能力极限状态实用设计表达式 基本变量和相应的分项系数 荷载标准值（分恒载和活载），荷载设计值 强度标准值， 强度设计值 三个系数：1、恒载分项系数 活载分项系数 2、强度分项系数 3、结构重要性系数

  15. 荷载标准值和强度标准值 • 荷载标准值----结构使用期间在正常情况下出现的最大荷载值 • 材料强度标准值---在符合规定质量的材料强度实测总体中具有一定保证率的强度

  16. 设计值 • 荷载设计值—标准值乘一分项系数 活载---活载分项系数 恒载—恒载分项系数 • 材料强度设计值---标准值除一分项系数 钢筋：1.1 混凝土：1.4 （材料强度设计值通常直接查表）

  17. 承载能力极限状态设计表达式 γ0S≤R S－承载能力极限状态的荷载效应组合的设计值 R－结构构件的承载力设计值 γ0－结构的重要性系数（按重要性和使用年限分为1.1、1.0、0.9）

  18. eg，某钢筋承受轴拉力N＝50KN，此钢筋为HRB335钢筋，直径d=16mm，结构的重要性系数为1.0，其强度满足要求否？eg，某钢筋承受轴拉力N＝50KN，此钢筋为HRB335钢筋，直径d=16mm，结构的重要性系数为1.0，其强度满足要求否？ • 荷载设计值：S=50KN • 承载力：R=fy×As=300×201.1×10－3 ＝60.33KN γ0S＝50KN≤R＝60.33KN 强度满足要求

  19. 一般表达式 • 由可变荷载效应控制的组合： S=γGSGK+γQ1SQ1K+ΣγQiψciSQiK • 由永久荷载效应控制的组合： S=γGSGK+ΣγQiψciSQiK 恒载的分项系数γG：对结构不利时，1式中，取1.2，2式中，取1.35活载的分项系数γQ1，一般 取1.4（1.3）

  20. 分项系数 永久荷载（恒载）：对结构承载能力不利时，一般取1.2，以永久荷载为主的，取1.35 对结构承载能力有利时，取1.0 抗倾覆验算时，取0.9 可变荷载（活载）：一般取1.4，楼面均布活载大于4kN/m2取1.3，对结构有利时，取0

  21. 一般的排架、框架结构 可采用下列简化公式 • 由可变荷载效应控制的组合： S=γGSGK+γQ1SQ1K S=γGSGK+0.9ΣγQiSQiK • 由永久荷载效应控制的组合： S=γGSGK+ΣγQiψciSQiK

  22. 正常使用极限状态实用设计表达式 S≤C • 荷载的标准组合（老规范的短期效应组合） S=SGK+SQ1K+ΣψciSQiK • 准永久 组合（老规范的长期效应组合） S=SGK+ΣψqiSQiK ψci－组合系数 Ψqi－准永久值系数

  23. 钢筋等级 光圆钢筋 HPB300 HRB335、HRBF335 带肋钢筋 HRB400、HRBF400、RRB400 HRB500、HRBF500

  24. 钢筋 钢 筋的应力应变曲线 σ 有明显物理屈服点的钢筋，以屈服强度作为钢筋强度的设计依据。 无物理屈服点的钢筋，设计上取国家标准规定的极限抗拉强度的0.85倍 fy ε σ σb ε

  25. 钢筋 设计强度取值依据 • 应力超过屈服强度后，会产生较大的塑性变形，（不可恢复变形），将使构件产生很大的变形和裂缝，以至不能使用。

  26. 钢筋的选用原则-混凝土结构设计规范 • 纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400

  27. 混凝土 混凝土抗压强度 立方体抗压强度fcuk 轴心抗压强度fc 影响抗压强度的因素 横向变形 条件 加荷速度 混凝土破坏机理： 内裂缝的发展

  28. 混凝土 混凝土立方体抗压强度标准值 定义：边长为150mm的立方体试件，按标准方法制作养护28天，用标准试验方法测得的具有 95％保证率的抗压强度标准值。 C20＝混凝土的立方体抗压强度标准值为20MPa 存在尺寸效应，边长越小，测得的抗压强度越高

  29. 混凝土 概率论知识补充 • ABCD 四人，每人的成绩分别为90，80，70，60分 • 则其平均成绩为75分，即超出75分的有50％的人数，低于70分的有50％人数。 • 推广到强度理论，则强度高于平均值的有50％的概率，也就是说保证率为50％，太低。 • 提高保证率的方法：降低参照值。上例中，超过65分的人数有75％，超过50分的100％。即强度取值越低，保证率越高。

  30. 混凝土 规范混凝土强度等级（GB50010-2010） • C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80共14级。 • 规定：普通钢筋混凝土的混凝土强度等级不得低于C20；采用强度等级400MPa及以上的钢筋时，不应低于C25， • 承受重复荷载的构件，不应低于C30； • 预应力混凝土，不宜低于C40，且不应低于C30；

  31. 混凝土 尺寸效应系数 边长为200mm，1.05 边长为150mm，1.0 边长为100mm，0.95 原因：尺寸越大，缺陷的概率越大，强度越小

  32. 混凝土 混凝土轴心抗压强度 150×150×300mm的棱柱体的混凝土试块按标准方法测得的强度，接近混凝土的实际抗压强度.（新规范做了调整，降低） 其他条件均相同的棱柱体和立方体试件测得的强度不同，轴压强度小。 ？

  33. 立方体试块 棱柱体试块

  34. 抗拉强度

  35. 材料的强度 • 无论是钢筋还是混凝土，无论是强度设计值还是标准值，均可以查阅规范GB50010-2010

  36. 板的配筋计算 基本计算公式

  37. 适用条件－不少筋 为了避免出现少筋情况，必须控制截面配筋率，使之不小于某一界限值，即最小配筋率。 最小配筋率为钢筋面积与混凝土全截面面积之比，即

  38. 适用条件－不超筋 为了防止将构件设计成超筋构件，要求构件截面的相对受压区高度小于界限相对受压区高度，即 或

  39. 界限相对受压区高度ξb 当混凝土强度等级不高于C50

  40. 基本公式、适用条件

  41. 截 面 复 核 已知板截面尺寸和配筋，求板能承担的最大弯距 验算最小配筋率 用基本公式1求X 步骤 α1 fcbx=fyAs X≤Xb 取X＝Xb, Mu= α1 fcbXb (h0-Xb/2) 代入基本公式2，求得Mu =α1 fcbXb (h0-Xb/2)

  42. 板的设计 弯距已知，求钢筋面积As 设计步骤： （1）确定材料强度等级和截面尺寸 （2）利用两个基本公式求钢筋面积 （3）判断条件是否满足要求 （4）若x>xb,重新选择截面或强度，若ρ<ρmin,，取ρ＝ρmin

  43. 板设计例题 已知矩形截面简支板，跨度3m，每米板宽承受荷载设计值q=8kN/m，环境类别为一类，试设计该截面。

  44. 选用材料，确定截面尺寸 混凝土：C25，查表得fc=11.9N/mm2 钢筋：HRB400级，查表得fy=360N/mm2 假定板的截面高度为80mm 取1m宽的板作为计算单元，则b=1000mm 即b×h＝1000×80mm h0=h－20=60mm

  45. 板的计算 M=ql2/8=8×32/8=9kNm 9×106＝1.0×11.9×1000x（60－0.5x） 得到x1=14.3mm，x2＝105.7mm（不可能） Xb=ξb h0=0.518×60＝31.08mm>x 不超筋 将x代入基本公式（1）得 1.0×11.9×1000×14.3＝360×As As=472.7mm2,选用Φ 8@100， 提供As=503mm2 >bhρmin=0.2%×1000×80＝160mm2

  46. 简化公式 • M= α1fcbx(h0-x/2) =α1fcbξh0(h0- ξh0 /2) = α1fcbh0 2ξ(1- ξ/2) = αs (α1 fcbh0 2) M=fyAs γsh0 αs－截面塑性抵抗矩系数 γs－截面内力臂系数

  47. 截面设计简化公式 步骤： 1、 αs = M/ (α1fcbh0 2) 2、查表求γs 3、As=M/fy γsh0

  48. 板的结构施工图识读 • 请各小组根据拿到的图纸，任选一块板，说出板的受力筋位置和数量、构造筋的位置和数量，并说明为什么受力钢筋和构造钢筋的位置不同？

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