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项目二 混凝土结构

项目二 混凝土结构. 情境二 钢筋混凝土梁. 学习目标：. 1. 读取与设计有关的关键信息； 2. 进行梁的内力分析； 3. 进行梁的正截面计算； 4. 进行 梁的斜截面计算 ; 5. 进行梁的变形验算 ; 6. 进行梁的耐久性概念设计 ; 7. 绘制梁的结构施工详图. 学习单元 :. 1. 梁的内力分析. 2. 梁的正截面计算. 3. 梁的斜截面计算. 4. 梁的变形验算. 5. 梁的耐久性概念设计. 6. 绘制梁的结构施工详图. 学习单元 1: 梁的内力分析. 训练项目 确定 L — 2 的功能和极限状态 确定 L — 2 的材料要求

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  1. 项目二混凝土结构

  2. 情境二 钢筋混凝土梁 学习目标： 1.读取与设计有关的关键信息； 2.进行梁的内力分析； 3.进行梁的正截面计算； 4.进行梁的斜截面计算; 5.进行梁的变形验算; 6.进行梁的耐久性概念设计; 7.绘制梁的结构施工详图

  3. 学习单元: 1.梁的内力分析 2.梁的正截面计算 3.梁的斜截面计算 4.梁的变形验算 5.梁的耐久性概念设计 6.绘制梁的结构施工详图

  4. 学习单元1:梁的内力分析 训练项目 确定L—2的功能和极限状态 确定L—2的材料要求 建立L—2的力学模型 L—2的荷载计算 绘制L—2的内力图（弯矩图、剪力图）

  5. 建筑结构的概念 建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系称为建筑结构， 是建筑物的承重骨架。 作用可分为直接作用和间接作用 直接作用即习惯上所说的荷载，是指施加在结构上的集中力或分布力系，如结构自重、家具及人群荷载、风荷载等。 间接作用是指引起结构外加变形或约束变形的原因，如地震、基础沉降、温度变化等。

  6. 建筑结构计算基本原则 荷载分类及荷载代表值 1.永久荷载 　　永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载，如结构自重、土压力、预应力等。 2.可变荷载 　　可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载，如楼面活荷载、屋面活荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载等。 3.偶然荷载 　　在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载，如爆炸力、撞击力等。

  7. 荷载标准值 按构件尺寸和构件单位体积自重的标准值来确定。 （1）永久荷载标准值 常用材料单位体积的自重（单位kN/m3）混凝土22~24，钢筋混凝土24~25，水泥砂浆20，石灰砂浆、混合砂浆17，普通砖18，普通砖（机器制）19，浆砌普通砖砌体18，浆砌机砖砌体19。

  8. （1）可变荷载标准值　（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）（1）可变荷载标准值　（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）

  9. （1）可变荷载标准值　（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）（1）可变荷载标准值　（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）

  10. （1）可变荷载标准值　（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）（1）可变荷载标准值　（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用） 注：①本表所列各项活荷载适用于一般使用条件，当使用荷载大时，应按实际情况采用。 　　②本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载。

  11. 建筑结构概率极限状态设计法 《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001（以下简称《统一标准》）规定，建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级。 设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。

  12. 设计值与标准值的关系 永久荷载设计值= 永久荷载标准值×永久荷载分项系数 γg 可变荷载设计值= 可变荷载标准值×可变荷载分项系数 γq 混凝土强度设计值=　混凝土强度标准值÷砼材料分项系数γc 钢 筋强度设计值=　钢 筋 强度标准值÷钢筋材料分项系数γs

  13. 钢筋和混凝土材料的力学性能

  14. 钢筋混凝土 结构优点： 钢筋混凝土 结构缺点： （1）就地取材 （2）耐久性好 （3）整体性好 （4）可模性好 （5）耐火性好 自重大 抗裂性能差 模板用量大 工期长 混凝土外加剂聚丙烯 抗裂防渗纤维 克服缺点的方法： 采用轻质、高强的混凝土，可克服自重大的缺点； 采用预应力混凝土，可克服容易开裂的缺点； 掺入纤维做成纤维混凝土可克服混凝土的脆性； 采用预制构件，可减小模板用量，缩短工期。 高强度混凝土用钢纤维

  15. 钢筋与混凝土共同工作的原因： 1、良好的粘结力 2、温度线膨胀系数接近 3、足够的保护层厚度 钢筋混凝土保护层塑料垫块

  16. 粘结作用由三部分组成： 一是混凝土结硬时体积收缩，将钢筋紧紧握住而产生的摩擦力； 二是由于钢筋表面凹凸不平而产生的机械咬合力； 三是混凝土与钢筋接触表面间的胶结力。 其中机械咬合力约占50%； 热轧带肋钢筋与混凝土间的粘结作用主要依靠机械咬合力

  17. 学习单元2:梁的正截面计算

  18. ——截面上受弯矩和剪力共同作用，而轴力可忽略不计的构件。——截面上受弯矩和剪力共同作用，而轴力可忽略不计的构件。 1. 受弯构件 2. 工程中常见受弯构件的截面形式

  19. 构造要求－梁的配筋 梁中一般配置纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立钢筋

  20. 混凝土保护层厚度 混凝土保护层厚度C：纵向受力钢筋的外边缘到混凝土表面的垂直距离 取决与环境类别和混凝土强度等级 没有特别说明时，均指室内一级环境和C20以上混凝土

  21. M Ｖ Ｖ 3. 截面破坏形式 • 破坏通常有正截面和斜截面两种形式

  22. 单筋矩形截面梁的配筋计算 基本计算公式

  23. 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

  24. 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

  25. 界限相对受压区高度ξb 当混凝土强度等级不高于C50

  26. 基本公式、适用条件

  27. 截面复核例题 问题 • 矩形截面梁 • 其截面尺寸b×h =200mm×450mm • 混凝土为C25级 • 配置4根直径d=18mm的HRB335级纵向受拉钢筋，AS=1017mm2 求 此梁所能承受的 最大弯矩设计值

  28. 截 面 复 核 已知梁截面尺寸和配筋，求梁能承担的最大弯距 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)

  29. (1) 验算适用条件②AS/bh=1017/(200×450)=0.0113 >ρmin=0.002, 满足适用条件② (2) 计算受压区高度x，并验算适用条件1h0=h-as=450-(25+18/2)=416mm 查表得C20级混凝土fc=11.9N/mm2，HRB335级钢 fy=300N/mm2,ξb=0.550 x=fyAS/α1fcb=(300×1017)/(1.0×11.9×200)=128.2mm <ξbh0=0.55×416 =228.8mm 满足适用条件①

  30. (3) 计算最大弯矩设计值Mu Mu=α1fcbx(h0-x/2) =1.0×11.9×200×128.2 ×(416-128.2/2) =107370320N·mm =107.4 kN·m

  31. 单筋矩形截面梁的设计 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

  32. 单筋矩形截面梁设计例题 已知矩形截面简支梁，跨度6m，承受弯距设计值M=172kN-m，环境类别为一类，试设计该截面。

  33. 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 假定梁的截面高度为500mm 梁宽度b=(1/2～1/3)h=(250～167mm) 选b×h＝250×500mm 假设只配置一排钢筋，h0=h－35=465mm

  34. 配筋计算 172×106＝1.0×11.9×250x（465－0.5x） X2－930x+115630=0 得到x1=147.9mm，x2＝782.1mm（不可能） Xb=ξb h0=0.518×465＝240.87mm>x 不超筋 将x代入基本公式（1）得 1.0×11.9×250×147.9＝360×As As=1222mm2,选用4Φ20， 提供As=1256mm2 >bhρmin=0.2%×250×500＝250mm2

  35. 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

  36. 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

  37. 双筋矩形截面梁正截面承载力 • M很大，截面尺寸，材料强度又无法提高时，按照单筋梁进行设置必然超筋，x>xb。 • 双筋矩形截面梁，设置一部分钢筋受压，一部分钢筋受拉，提高截面承载力。

  38. 等效矩形应力图

  39. 双筋矩形截面梁的基本公式 • 合力为零 混凝土＋受压钢筋＝受拉钢筋 • 合力矩为零

  40. 基本条件 1.保证受拉钢筋达到屈服强度 x≤xb（ ξ≤ξb ） 2.保证受压钢筋达到屈服强度以及满足构造要求 X ≥ 2as’ 3.最小配筋率一般不需验算

  41. fyAs= α1 fcbx＋ fy’As ’(1) Mu= α1 fcbx(h0-x/2) ＋ fy’As ’(h0-as’) (2) 1) x≤xb ξ≤ξb ρ≤ ρmax 2) x≥2as’ 3）不少筋，一般不需验算 双筋梁基本公式、适用条件

  42. 双筋梁的截面设计 1.已知截面尺寸，弯距，材料强度等级，求配筋 步骤： 1）验算是否需要配置双筋 2）设计原则：使得总钢筋用量最少，即充分利用混凝土，取ξ＝ξb 3）代入公式求得钢筋面积，此时不需验算条件

  43. 双筋矩形截面梁设计例题1 某矩形截面梁200×500mm，承受弯距设计值M=244 kN·m ，混凝土的强度等级为C25,用HRB400级钢筋配筋，环境类别为二（a）类，求所需钢筋面积。

  44. 解题思路 1.判断单双筋，有效高度可按双排钢筋来取值 2.补充附加条件，充分利用混凝土， 取x＝xb 3.利用两个基本公式求钢筋面积

  45. 双筋梁的截面设计2 2.已知截面尺寸，材料强度等级，受压筋面积，求受拉钢筋面积 步骤：1）用基本方程2求得砼受压区高度X 2）验算条件 3）两个条件全满足，X代入基本方程1求得受拉钢筋面积 4）若两个条件不满足，则

  46. 条件不满足时 • 若x <2as’ ,取x ＝2as’ • 若x>xb ， 视As’未知，重新求解

  47. 双筋矩形截面设计例题2 某矩形截面梁200×500mm，承受弯距设计值M=244kN-m ，混凝土的强度等级为C25,用HRB400级钢筋配筋，环境类别为二（a）类，在受压区已经配置有3 Φ 18的受压钢筋，求所需受拉钢筋面积。

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