（優(yōu)選）給排水工程結(jié)構(gòu)當前第1頁\共有291頁\編于星期一\12點緒論

以混凝土為主要材料制作的結(jié)構(gòu)稱為混凝士結(jié)構(gòu)。它主要指素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、和預應力混凝土結(jié)構(gòu)。還有型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)等。素混凝土結(jié)構(gòu)是指不配置任何鋼材的混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是指用圓鋼筋作為配筋的普通混凝土結(jié)構(gòu)?！?-1混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念

當前第2頁\共有291頁\編于星期一\12點

型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)又稱為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。它是指用型鋼或用鋼板焊成的鋼骨架作為配筋的混凝土結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是指在鋼管內(nèi)澆搗混凝土做成的結(jié)構(gòu)。本課程重點講述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設計原理，包括材料性能、設計原則、各種受力構(gòu)件的計算方法和結(jié)構(gòu)設計構(gòu)造措施.當前第3頁\共有291頁\編于星期一\12點素混凝土結(jié)構(gòu)（PlainConcrete)素混凝土基礎素混凝土當前第4頁\共有291頁\編于星期一\12點鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（ReinforcedConcrete)當前第5頁\共有291頁\編于星期一\12點預應力混凝土結(jié)構(gòu)（PrestressedConcrete)預應力混凝土結(jié)構(gòu)是指在結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作時，在其受拉部位人為地預先對混凝土施加壓應力的混凝土結(jié)構(gòu)。當前第6頁\共有291頁\編于星期一\12點

一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力特點

根據(jù)素混凝土簡支梁和鋼筋混凝土簡支梁的破壞試驗（1）素混凝土簡支梁的破壞試驗：圖0-4a為一根未配置鋼筋的素混凝土簡支梁，跨度4m，截面尺b×h=200mm×300mm、混凝土強度等級為C20。梁的跨中作用一個集中荷載F，對其進行破壞性試驗。當前第7頁\共有291頁\編于星期一\12點當前第8頁\共有291頁\編于星期一\12點

素混凝土梁的試驗結(jié)果表明：（1）當荷載較小時，截面上的應變則同彈性材料的梁一樣，沿截面高度呈直線分布；（2）當荷載增大使截面受拉區(qū)邊緣纖維拉應變達到混凝土抗拉極限應變時該處的混凝土被拉裂，裂縫沿截面高度方向迅速開展，試件隨即發(fā)生斷裂破壞。（3）破壞的性質(zhì)：破壞是突然的，沒有明顯的預兆，屬于脆性破壞。

當前第9頁\共有291頁\編于星期一\12點

鋼筋混凝土梁的破壞試驗：在梁的受拉區(qū)布置三根直徑為16mm的HPB235級鋼筋(記作3Φ16)并在受壓區(qū)在布置兩根為10mm的架力鋼筋和適量的箍筋。再進行同樣的荷載試驗(圖0-4b)①當加載到一定階段使截面受拉區(qū)邊緣纖維拉應力達到混凝土抗拉極限強度時，混凝土雖被拉裂，但裂縫不會沿截面的高度迅速開展，試件也不會隨即發(fā)生斷裂破壞。

當前第10頁\共有291頁\編于星期一\12點

②混凝土開裂后，裂縫截面的混凝土拉應力由縱向受拉鋼筋來承受，故荷載還可進一步增加。此時變形將相應發(fā)展，裂縫的數(shù)量和寬度也將增大。③受拉鋼筋抗拉強度和受壓區(qū)混凝土抗壓強度都被充分利用時，試件才發(fā)生破壞。④破壞性質(zhì)：試件破壞前，變形和裂縫都發(fā)展得很充分，呈現(xiàn)出明顯的破壞預兆，屬于塑性破壞。

當前第11頁\共有291頁\編于星期一\12點

雖然試件中縱向受力鋼筋的截面面積只占整個截面面積的1％左右，但破壞荷載卻可以大大提高。歸納總結(jié)一下：

在混凝土結(jié)構(gòu)中配置一定型式和數(shù)量的鋼筋，可以收到下列的效果：

①結(jié)構(gòu)的承載能力有很大的提高；

②結(jié)構(gòu)的受力性能得到顯著的改善

鋼筋混凝土破壞前帶有明顯的預兆即：變形和裂縫都較明顯。

當前第12頁\共有291頁\編于星期一\12點

鋼筋和混凝土是兩種物理、力學性能很不相同的材料，它們可以相互結(jié)合共同工作的主要原因是：①混凝土結(jié)硬后，能與鋼筋牢固地粘結(jié)在一起，相互傳遞內(nèi)力。粘結(jié)力是這兩種性質(zhì)不同的材料能夠共同工作的基礎；②鋼筋的線膨脹系數(shù)為1.2×10-5℃-1，混凝土的為1.0×10-5℃-1～1.5×10-5℃-1，二者數(shù)值相近。因此.當溫度變化時，鋼筋與混凝土之間不會存在較大的相對變形和溫度應力而發(fā)生粘結(jié)破壞。當前第13頁\共有291頁\編于星期一\12點

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)除了比素混凝土結(jié)構(gòu)具有較高的承載力和較好的受力性能以外。與其他結(jié)構(gòu)相比還具有下列優(yōu)點：①就地取材。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，砂和石料所占比例很大，水泥和鋼筋所占比例較小。砂和石料一般可以由建筑工地附近供應。②節(jié)約鋼材。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力較高。大多數(shù)情況下可用來代替鋼結(jié)構(gòu)，因而節(jié)約鋼材。

當前第14頁\共有291頁\編于星期一\12點③耐久、耐火。鋼筋埋放在混凝土中，受混凝土保護不易發(fā)生銹蝕，因而提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。當火災發(fā)生時。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不會象木結(jié)構(gòu)那樣被燃燒，也不會象鋼結(jié)構(gòu)那樣很快軟化而破壞。④可模性好。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要澆搗成任何形狀。⑤現(xiàn)澆式或裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度大。當前第15頁\共有291頁\編于星期一\12點

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點：

①自重大。鋼筋混凝土的重度約為25kN/m3，比砌體和木材的重度都大。

②抗裂性差?；炷恋目估瓘姸确浅５?，因此，普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常帶裂縫工作。盡管裂縫的存在并不一定意味著結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，但是它影響結(jié)構(gòu)的耐久性和美觀。當裂縫數(shù)量較多和開展較寬時，還將給人造成不安全感。

③施工的周期較長。受天氣的影響較大，需要較多的腳手架、模板。

④補強維修較難。當前第16頁\共有291頁\編于星期一\12點鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點遠遠多于其缺點。因此，它已經(jīng)在房屋建筑、水池等構(gòu)筑物、地下結(jié)構(gòu)（鋼筋混凝土樁基）、橋梁（城市立交橋）、鐵路（鋼筋混凝土枕木）、隧道（鋼筋混凝土砌襯）、水利（三峽大壩）、港口（碼頭平臺）等工程中得到廣泛應用。

針對其缺點人們研究出許多的有效措施：①為了克服自重大的缺點，已經(jīng)研究出許多高強輕質(zhì)的混凝土和強度很高的鋼筋；②為了克服普通鋼筋混凝土容易開裂的缺點，可以對它施加預應力等等。③但還有許多工程實際問題等待我們的同學們?nèi)ヌ剿骱脱芯?。當前?7頁\共有291頁\編于星期一\12點

二、鋼筋混凝土材料的發(fā)展——高強輕質(zhì)

（1)混凝土材料強度大幅提高到20世紀80年代初，在發(fā)達國家C60級混凝土已經(jīng)普遍采用。近年來國內(nèi)外采用附加減水劑的方法已制成強度為200MPa以上的混凝土。高強混凝土的出現(xiàn)更加擴大了混凝土結(jié)構(gòu)的應用范圍，為高層建筑、地下工程、壓力容器、海洋工程等領(lǐng)域的應用創(chuàng)造了條件。（2）輕質(zhì)混凝土的研究與應用從20世紀60年代以來，輕骨料（陶粒、浮石等）混凝土和多孔（主要是加氣）混凝土得到迅速發(fā)展，其重度為14－18KN/m3。。當前第18頁\共有291頁\編于星期一\12點

三、在結(jié)構(gòu)形式方面的發(fā)展

1.鋼筋混凝土在高層建筑中的應用1976年建成的美國芝加哥水塔廣場大廈達74層，高262米。朝鮮平壤的柳京大廈，105層，高305米，也是混凝土結(jié)構(gòu)。美國、俄羅斯等國在建筑工程中采用的混凝土，強度已達C80—C100。美國西雅圖市的TwoUnionSquare大廈（58層）60%的豎向荷載由中央四根直徑為10英尺（3.05m）的鋼管混凝土柱承受，鋼管內(nèi)填充的混凝土強度等級達C135。

當前第19頁\共有291頁\編于星期一\12點

2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廣泛用在橋梁，特種結(jié)構(gòu)、水利工程、海洋工程、港口碼頭工程等。從1925年德國第一次采用折板結(jié)構(gòu)大型煤倉開始，鋼筋混凝土薄壁空間結(jié)構(gòu)逐漸在屋蓋及貯倉水塔、水池等構(gòu)建物中得到廣泛應用。

當前第20頁\共有291頁\編于星期一\12點

四、混凝土結(jié)構(gòu)的施工方式

現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)(cast-in-Situconcretestructure)

在現(xiàn)場支模并整體澆筑而成的混凝土結(jié)構(gòu)。也叫現(xiàn)澆整體式混凝土結(jié)構(gòu)。

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)(prefabricatedconcretestructure)

由預制混凝土構(gòu)件或部件通過焊接、螺栓連接等方式裝配而成的混凝土結(jié)構(gòu)。

裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)(assembledmonolithicconcretestructure)

由預制混凝上構(gòu)件或部件通過鋼筋、連接件或施加預應力加以連接并現(xiàn)場澆筑混凝土而形成整體的結(jié)構(gòu)。當前第21頁\共有291頁\編于星期一\12點§0-2

本課程特點及學習應注意的事項

1、混凝土結(jié)構(gòu)通常是由鋼筋和混凝土結(jié)合而成的一種結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土材料與理論力學中的剛性材料以及材料力學中理想彈性材料有很大的區(qū)別。為了對混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能與破壞特征有較好的了解，首先要求對鋼筋混凝土的力學性能要很好地掌握。當前第22頁\共有291頁\編于星期一\12點

2、混凝土結(jié)構(gòu)計算公式具有經(jīng)驗性①混凝土結(jié)構(gòu)在裂縫出現(xiàn)以前的抗力行為，與理想彈性結(jié)構(gòu)相近。但是在裂縫出現(xiàn)以后，與理想彈性材料有顯著不同。②混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能還與結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)、配筋方式和配筋數(shù)量等多種因素有關(guān)，難以用一中簡單的數(shù)學、力學模型來描述。因此，目前主要以混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的試驗與工程實踐經(jīng)驗為基礎進行分析，許多計算公式都帶有經(jīng)驗性質(zhì)。當前第23頁\共有291頁\編于星期一\12點

3、要了解和掌握國家標準關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)設計的技術(shù)原則和經(jīng)濟政策工程實際情況是非常復雜的，建筑結(jié)構(gòu)上的實際荷載和實際材料指標與規(guī)范規(guī)定的大小會有一定的出入。不同結(jié)構(gòu)的重要性也不一樣，它們對結(jié)構(gòu)的安全、適用和耐久的要求不相同。《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2002)、《給水排水構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50069-2002）的掌握、應用與不斷探索創(chuàng)新的重要性。

當前第24頁\共有291頁\編于星期一\12點

4、構(gòu)造要求非常重要進行混凝土結(jié)構(gòu)設計時離不開計算。但是，現(xiàn)行的計算方法一般只考慮荷載效應。其他影響因素，如：混凝土收縮、溫度影響以及地基不均勻沉陷等，難于用計算公式來表達。因此，在學習本課程時，除了要對各種計算公式了解和掌握以外，對于各種構(gòu)造措施也必須給予足夠的重視。在設計混凝土結(jié)構(gòu)時，除了進行各種計算之外，還必須檢查各項構(gòu)造要求是否得到滿足。當前第25頁\共有291頁\編于星期一\12點上海金茂大廈，88層，382m當前第26頁\共有291頁\編于星期一\12點竣工通車于1991年12月1日的南浦大橋，總長8346米，通航凈高46米，5.5萬噸巨輪可以從橋下從容而過。它是目前世界上第四大雙塔雙索面斜拉橋，呈“H”形的主橋塔高150米，上有鄧小平同志親筆書寫的“南浦大橋”四個大字。當前第27頁\共有291頁\編于星期一\12點楊浦大橋是黃浦江上的第二座大橋，是世界最大跨徑雙塔雙索面斜拉橋，大橋以其線條流暢、動感強烈的設計造型橫跨浦江，成為上海的一個門戶特征。楊浦大橋于1993年10月竣工通車，她與南浦大橋遙相呼應，是內(nèi)環(huán)線高架連接浦東與浦西的過江樞紐，總長為7654米，跨徑為602米，主橋長1172米，猶如一道橫跨浦江的彩虹，在世界同類型斜拉橋中雄居第一。當前第28頁\共有291頁\編于星期一\12點當前第29頁\共有291頁\編于星期一\12點第一章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

的材料性能

本章主要論述鋼筋的力學性能和混凝土的力學性能（混凝土的立方體抗壓強度、軸心抗壓強度、軸心抗拉強度；混凝土的變形和混凝土的選用）。重點討論材料的強度、混凝土的變形、鋼筋與混凝土之間的相互作用——粘結(jié)力等。它們是學習鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計原理的基礎。

當前第30頁\共有291頁\編于星期一\12點§1.1鋼筋

有屈服點的鋼筋試件在試驗機上進行拉伸試驗得出的典型應力－應變曲線如圖1.1所示。其中頸縮現(xiàn)象如圖1.2。對于有明顯屈服點的鋼筋取其屈服強度作為鋼筋強度的限值——強度指標。

1.1.1鋼筋的力學性能一、有屈服點的鋼筋當前第31頁\共有291頁\編于星期一\12點

反映鋼筋塑性性能的基本指標是伸長率和冷彎性能。

伸長率是鋼筋試件拉斷后的伸長值與原長的比率。應按下式計算：當前第32頁\共有291頁\編于星期一\12點鋼筋的強度與變形

◆有明顯屈服點的鋼筋a’abcdefua′為比例極限oa為彈性階段de為強化階段b為屈服上限c為屈服下限，即屈服強度fycd為屈服臺階e為極限抗拉強度fu

fyfef為頸縮階段圖1.1鋼筋的應力－應變曲線當前第33頁\共有291頁\編于星期一\12點圖1.2鋼筋的頸縮當前第34頁\共有291頁\編于星期一\12點

無明顯屈服點的鋼筋試件在試驗機上進行拉伸試驗得出的典型應力－應變曲線如圖1.3所示。實際設計中通常取相應于殘余應變ε=0.2%時的應力σ0.2作為名義屈服點，即條件屈服強度。對于無明顯屈服點的鋼筋，由于其條件屈服點不容易測定，因此，這類鋼筋的質(zhì)量檢驗以其極限強度作為主要指標?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設計規(guī)范》規(guī)定，條件屈服強度σ0.2取極限強度σb的0.8倍，即：

σ0.2=0.8σb

二、無屈服點的鋼筋當前第35頁\共有291頁\編于星期一\12點圖1.3無明顯屈服點鋼筋

當前第36頁\共有291頁\編于星期一\12點1.鋼筋的強度標準值

《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010—2002）規(guī)定，材料強度的標準值應具有不少于95%保證率。熱軋鋼筋的強度標準值根據(jù)屈服強度確定，用fyk表示。預應力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強度標準值根據(jù)極限抗拉強度確定，用fptk表示。普通鋼筋、預應力鋼筋的強度標準值見教科書。三、鋼筋的強度指標當前第37頁\共有291頁\編于星期一\12點2.鋼筋的強度設計值在進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設計計算時，鋼筋應采用強度設計值。鋼筋強度設計值等于鋼筋強度標準值除以鋼筋材料分項系數(shù)γs，按不同鋼筋種類，分別取γs=1.10~1.20。鋼筋強度的標準值和設計值見教材。當前第38頁\共有291頁\編于星期一\12點

一、現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的普通鋼筋普通鋼筋強度標準值（N/mm2)當前第39頁\共有291頁\編于星期一\12點§1.2混凝土

混凝土是由水泥、水、粗骨料（碎石、卵石）、細骨料砂等材料按一定配合比，經(jīng)混合攪拌，入模澆搗并養(yǎng)護硬化后形成的人工石材。

影響混凝土的強度和變形的主要因素有：原材料的性能；各組成成分的比例，尤其是水灰比的大?。皇┕し椒ǎ〝嚢璩潭?、澆搗的密實性、對混凝土的養(yǎng)護方法）等?；炷恋幕緩姸戎笜擞辛⒎襟w抗壓強度、軸心抗壓強度和軸心抗拉強度三種。當前第40頁\共有291頁\編于星期一\12點1.2.1混凝土的強度

強度是指結(jié)構(gòu)材料所能承受的某種極限應力?；炷恋膹姸仁强克嗟乃?、硬化獲得的。水泥的水化硬化早期快、后期慢，故混凝土強度的增長也是早期快、后期慢，但到28d齡期時強度的增長就不明顯而趨于穩(wěn)定。因此，規(guī)范以28d齡期時混凝土的強度為基準。

當前第41頁\共有291頁\編于星期一\12點1.混凝土強度等級—立方體抗壓強度fcu混凝土強度等級應按立方體抗壓強度標準值確定。我國混凝土強度等級的確定方法是：用邊長為150mm的立方體標準試件，在標準試驗條件下養(yǎng)護28d，并用標準試驗方法（C30以下的加載速度控制在0.3~0.5MPa/s范圍；C30以上的加載速度控制在0.5~0.8MPa/s范圍。兩端不涂潤滑劑）測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度，用符號fcuk表示。

一、混凝土的抗壓強度當前第42頁\共有291頁\編于星期一\12點2.軸心抗壓強度fc立方體抗壓強度不能代表混凝土在實際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是作為在同一標準條件下比較混凝土強度水平和品質(zhì)的標準。試驗表明：用高寬比為2~3的棱柱體（150mm×150mm×300mm的標準試件測定棱柱體）測得的抗壓強度與以受壓為主的混凝土構(gòu)件中的混凝土抗壓強度基本一致。因此，棱柱體的抗壓強度可以作為以受壓為主的混凝土抗壓強度，稱為軸心抗壓強度，用符號fc表示。當前第43頁\共有291頁\編于星期一\12點

混凝土的抗拉性能很差?；炷恋目估瓘姸纫话阒挥锌箟簭姸鹊?/20——1/8，且不與抗壓強度成正比?；炷凛S心抗拉強度取棱柱體（100mm×100mm×500mm，兩端埋有鋼筋）的抗拉極限強度為軸心抗拉強度。因該法實測數(shù)據(jù)離散性大，目前多用圓柱體或立方體試件的劈裂試驗來代替。混凝土構(gòu)件的開裂、變形以及受剪、受扭、受沖切等承載力均與抗拉強度有關(guān)。

二、混凝土的軸心抗拉強度當前第44頁\共有291頁\編于星期一\12點1.混凝土的強度標準值通過立方體抗壓強度試驗，經(jīng)統(tǒng)計分析，并考慮結(jié)構(gòu)中混凝土強度與試件強度之間的差異，《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》給出了混凝土強度標準值，詳見教科書。2.混凝土的強度設計值混凝土強度設計值為混凝土強度標準值除以混凝土的材料分項系數(shù)γc，規(guī)范規(guī)定γc=1.4，即fc=fck/γc，ft=ftk/γc。ft、fc見教科書。三、混凝土的強度指標當前第45頁\共有291頁\編于星期一\12點1.2.2混凝土的變形

混凝土變形有兩類：

一類是荷載作用下的受力變形，包括①一次短期加荷時的變形、②多次重復加荷時的變形、③長期荷載作用下的變形；

另一類是體積變形，包括收縮、膨脹和溫度變形。

當前第46頁\共有291頁\編于星期一\12點

1.混凝土在一次短期加荷時的應力－應變關(guān)系混凝土在一次短期加荷時的應力－應變關(guān)系可通過對混凝土棱柱體的受壓或受拉試驗測定。混凝土受壓時典型的應力－應變曲線如圖所示。請見教科書。

混凝土受拉時的應力－應變曲線的形狀與受壓時相似。對應于抗拉強度ft的應變εct很小，計算時可取εct=0.0015。一、混凝土的彈性模量當前第47頁\共有291頁\編于星期一\12點2.混凝土的彈性模量混凝土的應力σ與其彈性應變εce之比值稱為混凝土的彈性模量，用符號Ec表示。根據(jù)大量試驗結(jié)果，混凝土規(guī)范采用以下公式計算混凝土的彈性模量：混凝土的剪變模量是指剪應力τ和剪應變γ的比值，即：當前第48頁\共有291頁\編于星期一\12點混凝土的彈性模量與變形模量當前第49頁\共有291頁\編于星期一\12點

混凝土受壓后除產(chǎn)生瞬時壓應變外，在維持其外力不變的條件下（即荷載長期不變），應變隨時間繼續(xù)增長的現(xiàn)象，叫做混凝土的徐變。

混凝土的徐變對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能有重要的影響：它將使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形增加；軸心受壓構(gòu)件中鋼筋的應力增加而混凝土的壓應力減小的應力重分布現(xiàn)象產(chǎn)生；在預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中引起預應力損失等。二、混凝土的徐變當前第50頁\共有291頁\編于星期一\12點

影響混凝土徐變的主要因素有：

（1）構(gòu)件中截面上的應力愈大，徐變就愈大；構(gòu)件承載前，混凝土的強度越高，徐變就越小。

（2）配合比、水灰比越大，徐變越大；骨料的級配愈好，含量愈高，徐變愈小。

（3）構(gòu)件澆搗愈密實，養(yǎng)護條件愈好，徐變愈小；反之，徐變愈大。當前第51頁\共有291頁\編于星期一\12點圖1.9混凝土的徐變曲線

當前第52頁\共有291頁\編于星期一\12點

混凝土在空氣中凝結(jié)硬化時，體積減小的現(xiàn)象稱為收縮變形。其規(guī)律見圖1.10所示。收縮變形是一種非受力變形；而徐變變形只有在受力達到一定數(shù)值并且持續(xù)作用下才產(chǎn)生。

影響混凝土收縮的主要因素有：

（1）水泥用量愈多，水灰比愈大，收縮愈大。

（2）高標號水泥制成的混凝土構(gòu)件收縮大。

三、混凝土的收縮變形當前第53頁\共有291頁\編于星期一\12點

（3）骨料級配好，含量高，骨料的彈性模量大，收縮小。

（4）養(yǎng)護條件好，使用環(huán)境濕度大，收縮小。

（5）混凝土密實度好，收縮小。

當前第54頁\共有291頁\編于星期一\12點圖1.10混凝土的收縮變形

當前第55頁\共有291頁\編于星期一\12點

和其它許多材料一樣，當溫度發(fā)生變化時混凝土的體積也具有熱脹冷縮的性質(zhì)?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設計規(guī)范》規(guī)定，當溫度在0℃到100℃范圍內(nèi)時，混凝土線膨脹系數(shù)αc可采用1×10-5/℃。

溫度變形能使混凝土開裂，在某些場合應認真對待。尤其對水池結(jié)構(gòu)，大多數(shù)應通過計算考慮溫度應力的影響。

四、溫度變形當前第56頁\共有291頁\編于星期一\12點1.2.3混凝土的選用

《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50069-2002）規(guī)定：貯水或水處理構(gòu)筑物、地下構(gòu)筑物的混凝土強度等級不應低于C25。高于一般房屋建筑結(jié)構(gòu)的最低要求，可以理解為水池等構(gòu)筑物所處的環(huán)境類別至少是二a類。預應力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應低于C30；當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力筋時，混凝土強度等級不宜低于C40。當前第57頁\共有291頁\編于星期一\12點§1.3鋼筋與混凝土的相互作用－粘結(jié)力

粘結(jié)力是存在于鋼筋與混凝土界面上的作用力。它反映的是鋼筋與混凝土交界面上沿鋼筋縱向的抗剪能力。如圖3.11所示。

產(chǎn)生粘結(jié)力的主要因素是：（1）混凝土收縮將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生的摩擦力；（2）混凝土顆粒與鋼筋表面產(chǎn)生的化學粘合力；（3）由于鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機械咬合力。1.3.1粘結(jié)力的概念和作用當前第58頁\共有291頁\編于星期一\12點圖1.11鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

當前第59頁\共有291頁\編于星期一\12點1.3.2粘結(jié)力的測定

粘結(jié)力的測定一般采用拔出試驗方法，如圖3.12所示。粘結(jié)強度fτ可由下式計算根據(jù)拔出試驗可知：

（1）粘結(jié)應力按曲線分布，最大粘結(jié)應力在離開端部的某一位置出現(xiàn)，且隨拔出力的大小而變；當前第60頁\共有291頁\編于星期一\12點

（2）鋼筋埋入長度越長，拔出力越大，但埋入過長則尾部的粘結(jié)力很小，甚至為零；

（3）粘結(jié)強度隨混凝土強度等級的提高而增大；

（4）變形鋼筋的粘結(jié)強度比光面鋼筋的大；但若在光面鋼筋末端做彎鉤，則拔出力大大提高。當前第61頁\共有291頁\編于星期一\12點圖3.12鋼筋拔出試驗中粘結(jié)應力分布圖

當前第62頁\共有291頁\編于星期一\12點

規(guī)范根據(jù)拔出試驗給出受拉鋼筋的基本錨固長度為其中，錨固鋼筋的外形系數(shù)按表1.1取值。構(gòu)件中鋼筋的實際錨固長度，應根據(jù)鋼筋的受力情況、保護層厚度、鋼筋形式等對粘結(jié)強度的影響，采用基本錨固長度乘以一定修正系數(shù)。1.3.3保證鋼筋和混凝土之間粘結(jié)力的措施一、縱向受拉鋼筋的基本錨固長度當前第63頁\共有291頁\編于星期一\12點表1.1錨固鋼筋的外形系數(shù)α鋼筋類型光面鋼筋帶肋鋼筋三面刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲三股鋼絞線七股鋼絞線鋼筋外形系數(shù)α0.160.140.190.130.160.17當前第64頁\共有291頁\編于星期一\12點

鋼筋的連接可分為兩類：綁扎搭接、機械連接或焊接。規(guī)范規(guī)定，位于同一連接區(qū)段內(nèi)的受拉鋼筋搭接接頭百分率不宜大于25%，當工程中確有必要增大時，對于梁內(nèi)構(gòu)件也不應大于50%，對板類、墻類及柱類構(gòu)體，可根據(jù)實際情況放寬?？v向受拉鋼筋綁扎搭接的搭接長度按下式計算（但不小于300mm）：

l1=ζla

縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)按表3.2采用。二、縱向受力鋼筋的連接當前第65頁\共有291頁\編于星期一\12點

規(guī)范規(guī)定，兩搭接接頭的中心距應不小于1.3l1（見圖1.14），否則，則認為兩搭接接頭屬于同一搭接范圍。對于縱向受壓鋼筋，其搭接長度不應少于0.7l1，且不小于200mm。近年來采用機械方式進行鋼筋連接的技術(shù)已很成熟，如錐螺連接、擠壓連接等。在縱向受力鋼筋搭接長度范圍內(nèi)應加密配置箍筋，見圖1.15，其直徑不應小于搭接鋼筋較大直徑的0.25倍。當前第66頁\共有291頁\編于星期一\12點表1.2縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)ζ同一搭接范圍內(nèi)搭接鋼筋面積百分率≤25%50%100%ζ1.21.41.6當前第67頁\共有291頁\編于星期一\12點圖1.14鋼筋搭接接頭的間距

當前第68頁\共有291頁\編于星期一\12點圖1.15受力鋼筋搭接處箍筋加密

當前第69頁\共有291頁\編于星期一\12點第二章結(jié)構(gòu)設計基本規(guī)定本章闡述國家標準規(guī)定的按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法。簡述結(jié)構(gòu)上的作用、結(jié)構(gòu)的可靠性，荷載標準值、作用效應標準值，極限狀態(tài)設計表達式。當前第70頁\共有291頁\編于星期一\12點

§2-1結(jié)構(gòu)上的作用

直接作用：荷載

間接作用：混凝土的收縮、溫度變化、基礎的差異沉降、地震等作用在結(jié)構(gòu)上并使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力（如彎矩、剪力、軸向力、扭矩等）、變形、裂縫等作用稱為作用效應或荷載效應。當前第71頁\共有291頁\編于星期一\12點

荷載的分類

按作用時間的長短和性質(zhì)，荷載分為三類：

1.永久荷載在結(jié)構(gòu)設計使用年限內(nèi)，其值不隨時間而變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。

2.可變荷載在結(jié)構(gòu)設計基準期內(nèi)其值隨時間而變化，其變化與平均值不可忽略的荷載。

3.偶然荷載在結(jié)構(gòu)設計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)其值很大且作用時間很短的荷載。當前第72頁\共有291頁\編于星期一\12點

荷載的標準值

1.定義

將荷載視為隨機變量，采用數(shù)理統(tǒng)計的方法加以處理而得到的具有一定概率的最大荷載值

2.確定方法

a.結(jié)構(gòu)的自重可根據(jù)結(jié)構(gòu)的設計尺寸和材料的重力密度確定；b.可變荷載常與時間有關(guān)，在缺少大量統(tǒng)計材料的條件下，可近似按隨機變量來考慮；

當前第73頁\共有291頁\編于星期一\12點§2-2結(jié)構(gòu)的可靠性概念

1.結(jié)構(gòu)的安全等級

安全等級破壞后的影響程度建筑物的類型一級很嚴重重要的建筑物二級嚴重一般的建筑物三級不嚴重次要的建筑物當前第74頁\共有291頁\編于星期一\12點

2.結(jié)構(gòu)的設計使用年限結(jié)構(gòu)的設計使用年限是指設計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需要進行大修即可按達到其預定功能的使用時期。設計年限可按《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》確定，也可經(jīng)過主管部門的批準按業(yè)主的要求確定。一般建筑結(jié)構(gòu)（包括給水排水構(gòu)筑物）的設計使用年限為50年。

注意：區(qū)別建筑物的設計使用年限與建筑物的使用壽命。當前第75頁\共有291頁\編于星期一\12點3.結(jié)構(gòu)的功能

◆安全性

如（M≤Mu）。結(jié)構(gòu)在預定的使用期間內(nèi)（一般為50年），應能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降）、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時）等的作用。

在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應能保持整體穩(wěn)定性，不應發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成生命財產(chǎn)的嚴重損失。當前第76頁\共有291頁\編于星期一\12點

◆適用性

如（△≤△lim

）。結(jié)構(gòu)在正常使用期間，具有良好的工作性能。如不發(fā)生影響正常使用的過大的變形（撓度、側(cè)移）、振動（頻率、振幅），或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度。當前第77頁\共有291頁\編于星期一\12點

◆耐久性

如（wmax≤wlim）。結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護條件下，應具有足夠的耐久性。即在各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕），結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不應隨時間有過大的降低，而導致結(jié)構(gòu)在其預定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性，降低使用壽命。當前第78頁\共有291頁\編于星期一\12點結(jié)構(gòu)的可靠性可靠性——安全性、適用性和耐久性的總稱就是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期限內(nèi)，在規(guī)定的條件下（正常設計、正常施工、正常使用和維護），完成預定結(jié)構(gòu)功能的能力。結(jié)構(gòu)可靠性越高，建設造價投資越大。如何在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟之間取得均衡，就是設計方法要解決的問題。當前第79頁\共有291頁\編于星期一\12點顯然這種可靠與經(jīng)濟的均衡受到多方面的影響，如國家經(jīng)濟實力、設計工作壽命、維護和修復等。

規(guī)范規(guī)定的設計方法，是這種均衡的最低限度，也是國家法律。

設計人員可以根據(jù)具體工程的重要程度、使用環(huán)境和情況，以及業(yè)主的要求，提高設計水準，增加結(jié)構(gòu)的可靠度。

經(jīng)濟的概念不僅包括第一次建設費用，還應考慮維修，損失及修復的費用當前第80頁\共有291頁\編于星期一\12點§2-3極限狀態(tài)設計法◆以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法為了科學定量的表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小，采用概率方法是比較合理的。

結(jié)構(gòu)的可靠概率也稱為結(jié)構(gòu)可靠度。更確切地說，結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成頂定功能的概率稱為結(jié)構(gòu)可靠度。失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。當失效概率Pf小于某個值時，人們因結(jié)構(gòu)失效的可能性很小而不再擔心，即可認為結(jié)構(gòu)設計是可靠的。當前第81頁\共有291頁\編于星期一\12點一、作用效應標準值Sk◆作用效應S的不確定性就主要取決于結(jié)構(gòu)上作用Q的不確定性◆不同的荷載，其變異情況不同。根據(jù)統(tǒng)計分析可以確定一個具有一定保證率（如95%）的上限荷載分位值，該特征值稱為荷載標準值（符號Gk，Qik）?！舭春奢d標準值確定的荷載效應，稱為荷載效應標準值Sk◆有多個可變荷載同時作用的情況，考慮到它們同時達到標準值的可能性較小，考慮荷載組合系數(shù)y，當前第82頁\共有291頁\編于星期一\12點二、結(jié)構(gòu)抗力標準值Rk作用效應設計值γs作用效應分項系數(shù)三、作用效應設計值、結(jié)構(gòu)抗力設計值當前第83頁\共有291頁\編于星期一\12點結(jié)構(gòu)抗力設計值γR結(jié)構(gòu)抗力分項系數(shù)當前第84頁\共有291頁\編于星期一\12點四、規(guī)范規(guī)定的設計表達式g0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，根據(jù)安全等級分別不應小于1.1；1.0；0.9當前第85頁\共有291頁\編于星期一\12點五、材料強度設計值混凝土強度設計值（N/mm2）混

凝

土

強

度

等

級強度種類符號C15C20C25C30C35C40軸心抗壓強度fc7.29.611.914.316.719.1軸心抗拉強度ft0.911.101.271.431.571.71混

凝

土

強

度

等

級C45C50C55C60C65C70C75C8021.223.125.327.529.731.833.835.91.801.891.962.042.092.142.182.22表4.3普通鋼筋強度設計值（N/mm2）RRB400(20MnSi)種

類符號fyyfHPB235(Q235)210210HRB335(20MnSi)300300熱軋鋼筋HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)360360當前第86頁\共有291頁\編于星期一\12點第三章水池等構(gòu)筑物設計的特殊性

與一般房屋建筑結(jié)構(gòu)相比，水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)無論從使用要求、結(jié)構(gòu)型式、作用荷載及施工方法等方面，都有其特殊性。水池等構(gòu)筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面設計方法與建筑結(jié)構(gòu)基本一致，但要認真考慮結(jié)構(gòu)的耐久性，因而對鋼筋和混凝土材料的性能方面有較高的要求，對鋼筋的混凝土保護層厚度的取值，對抗裂、抗?jié)B、防凍、保溫及防腐蝕等也有較嚴格的要求。當前第87頁\共有291頁\編于星期一\12點§3-1水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的特殊性和結(jié)構(gòu)上的作用

一、水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的特殊性城市公用設施和工業(yè)企業(yè)中一般給水排水工程構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設計屬于土木結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的一個分支，水池等構(gòu)筑物因體型特殊，荷載作用形式多樣，大多是受力比較復雜的空間結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的內(nèi)力計算不同一般。當前第88頁\共有291頁\編于星期一\12點

在荷載方面，一般水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)除可能遇到重力荷載、風荷載、雪荷載及水壓力、土壓力外，還常須對溫差（包括濕差）作用、混凝土收縮、地基不均勻沉陷等引起的外加變形或約束變形進行慎密的考慮，還要考慮構(gòu)筑物的穩(wěn)定性（滑移、傾覆、上?。﹩栴}等。在空間位置方面，貯水或水處理構(gòu)筑物一般按地下式建造，由于地下水的影響，特別要重視抗裂、抗?jié)B和抗腐蝕等問題。當前第89頁\共有291頁\編于星期一\12點二、水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)上的作用水池等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)上的作用可分為三類：永久作用、可變作用和偶然作用。

永久作用應包括：結(jié)構(gòu)和永久設備的自重、土的豎向壓力和側(cè)向壓力、構(gòu)筑物內(nèi)部的盛水壓力、結(jié)構(gòu)的預加應力、地基的不均勻沉降等。

可變作用應包括：樓面和屋面上的活荷載、吊車荷載、雪荷載、風荷載、地表或地下水的壓力（側(cè)壓力、浮托力）、流水壓力、融冰壓力、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的溫、濕度變化作用等。當前第90頁\共有291頁\編于星期一\12點

偶然作用系指在使用期間不一定出現(xiàn)，但發(fā)生時其值很大且持續(xù)時間較短，例如高壓容器的爆炸力等，應根據(jù)工程實際情況確定需要計入的偶然發(fā)生的作用。

水池等構(gòu)筑物上面有時會有動力荷載的作用，使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生不可忽視的加速度，此時，應按動態(tài)作用考慮，一般可將動態(tài)作用簡化為靜態(tài)作用乘以動力系數(shù)后按靜態(tài)作用計算。當前第91頁\共有291頁\編于星期一\12點構(gòu)筑物樓面和屋面的活荷載及其準永久值系數(shù)當前第92頁\共有291頁\編于星期一\12點對結(jié)構(gòu)構(gòu)件作強度計算時，極限狀態(tài)計算表達式應遵照《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（50069-2002）中的專門規(guī)定，這個S為作用效應的基本組合設計值，對于貯水池、水處理構(gòu)筑物、地下構(gòu)筑物等可不計算風荷載效應，其作用效應的基本組合設計值，應按下式計算：§3-2極限狀態(tài)計算規(guī)定當前第93頁\共有291頁\編于星期一\12點

第i個永久作用的分項系數(shù)，當作用效應對結(jié)構(gòu)不利時，對結(jié)構(gòu)和設備自重應取1.2，其他永久作用應取1.27；當作用效應對結(jié)構(gòu)有利時，均應取1.0；第1個和第j個可變作用的分項系數(shù)，對地表水或地下水的作用應作為第一可變作用取1.27，對其他可變作用應取1.40；可變作用的組合值系數(shù)，可取0.90計算。

當前第94頁\共有291頁\編于星期一\12點

§3-3基本構(gòu)造要求

一、一般規(guī)定

現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應注重結(jié)構(gòu)的耐久性要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設計應根據(jù)環(huán)境類別選取相應的計算參數(shù)。貯水或水處理構(gòu)筑物一般宜按地下式建造，當按地面式建造時，嚴寒地區(qū)宜設置保溫設施。鋼筋混凝土水池等構(gòu)筑物，除水槽和水塔等高架貯水池外，其壁厚、底板厚度均不宜小于200mm。當前第95頁\共有291頁\編于星期一\12點混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別當前第96頁\共有291頁\編于星期一\12點

二、鋼筋的混凝土保護層最小厚度要求

按照《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50069-2002）的要求，水池等構(gòu)筑物各部位構(gòu)件內(nèi)，受力鋼筋的混凝土保護層最小厚度（從鋼筋的外緣處起），應符合表中的規(guī)定。詳見教科書。當前第97頁\共有291頁\編于星期一\12點當前第98頁\共有291頁\編于星期一\12點第四章受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計算試驗研究的主要結(jié)論結(jié)構(gòu)計算的基本假定矩形、T形截面受彎承載力計算受彎構(gòu)件的基本構(gòu)造當前第99頁\共有291頁\編于星期一\12點§4.1受彎構(gòu)件的一般構(gòu)造要求一、受彎構(gòu)件的截面形狀、尺寸

與構(gòu)件的計算軸線相垂直的截面稱為正截面。結(jié)構(gòu)和構(gòu)件要滿足承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求。梁、板正截面受彎承載力計算就是從滿足承載能力極限狀態(tài)出發(fā)的，即要求滿足

M≤Mu

式中的M是受彎構(gòu)件正截面的彎矩設計值，它是由結(jié)構(gòu)上的作用所產(chǎn)生的內(nèi)力設計值；Mu是受彎構(gòu)件正截面受彎承載力的設計值，它是由正截面上材料所產(chǎn)生的抗力。當前第100頁\共有291頁\編于星期一\12點

1、截面形狀梁、板常用矩形、T形、I字形、槽形、空心板和Г形梁等對稱和不對稱截面。

2、梁、板的截面尺寸

1)矩形截面梁的高寬比h/b一般取2.0～3.5；T形截面梁的h/b一般取2.5～4.0(此處b為梁肋寬)。矩形截面的寬度或T形截面的肋寬b一般取為100、120、150、(180)、200、(220)、250和300mm，300mm以下的級差為50mm；括號中的數(shù)值僅用于木模。

當前第101頁\共有291頁\編于星期一\12點2)梁的高度采用h＝250、300、350、750、800、900、1000mm等尺寸。800mm以下的級差為50mm，以上的為l00mm。

3)現(xiàn)澆板的寬度一般較大，設計時可取單位寬度(b=1000mm)進行計算。

3、材料選擇1）混凝土強度等級，梁、板常用的混凝土強度等級是C25、C30、C35、C40。

2）鋼筋強度等級及常用直徑，梁中縱向受力鋼筋宜采用HRB400級或RRB400級(Ⅲ級)和HRB335級(Ⅱ級)，常用直徑為12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm和25mm。當前第102頁\共有291頁\編于星期一\12點3）梁的箍筋宜采用HPB235級(Ⅰ級)、HRB335(Ⅱ級)和HRB400(Ⅲ級鋼筋)級的鋼筋，常用直徑是6mm、8mm和10mm。4）板的分布鋼筋，當按單向板設計時，除沿受力方向布置受力鋼筋外，還應在垂直受力方向布置分布鋼筋。分布鋼筋宜采用HPB235級(Ⅰ級)和HRB335級(Ⅱ級)級的鋼筋，常用直徑是6mm和8mm。當前第103頁\共有291頁\編于星期一\12點

5）縱向受拉鋼筋的配筋百分率設正截面上所有縱向受拉鋼筋的合力點至截面受拉邊緣的豎向距離為as，則合力點至截面受壓區(qū)邊緣的豎向距離h0＝h－as。這里，h是截面高度，下面將講到對正截面受彎承載力起作用的是h0，而不是h，所以稱h0為截面的有效高度，稱bh0為截面的有效面積，b是截面寬度。

當前第104頁\共有291頁\編于星期一\12點縱向受拉鋼筋的總截面面積用As表示，單位為mm2?？v向受拉鋼筋總截面面積As與正截面的有效面積bh0的比值，稱為縱向受拉鋼筋的配筋百分率，用ρ表示，或簡稱配筋率，用百分數(shù)來計量，即(％)縱向受拉鋼筋的配筋百分率ρ在一定程度上標志了正截面上縱向受拉鋼筋與混凝土之間的面積比率，它是對梁的受力性能有很大影響的一個重要指標。當前第105頁\共有291頁\編于星期一\12點

5）混凝土保護層厚度

縱向受力鋼筋的外表面到截面邊緣的垂直距離，稱為混凝土保護層厚度，用c表示?；炷帘Ｗo層有三個作用：保護縱向鋼筋不被銹蝕；在火災等情況下，使鋼筋的溫度上升緩慢；使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結(jié)。當前第106頁\共有291頁\編于星期一\12點彎筋箍筋PP剪力引起的斜裂縫彎矩引起的垂直裂縫架立當前第107頁\共有291頁\編于星期一\12點

受彎構(gòu)件：指截面上通常有彎矩和剪力共同作用而軸力可以忽略不計的構(gòu)件(圖3-1)。

梁和板是典型的受彎構(gòu)件。它們是土木工程中數(shù)量最多、使用面最廣的一類構(gòu)件。當前第108頁\共有291頁\編于星期一\12點

肋形結(jié)構(gòu)：圖3-4，板不但將其上的荷載傳遞給梁，而且和梁一起構(gòu)成Ｔ形或倒L形截面共同承受荷載。

圖3-4現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)的截面形狀

二、受彎構(gòu)件的破壞形式兩種主要的破壞：①正截面破壞（一種沿彎矩最大的截面破壞圖3-5a)；②斜截面破壞（一種沿剪力最大或彎矩和剪力都較大的截面破壞圖3-5b)當前第109頁\共有291頁\編于星期一\12點

進行受彎構(gòu)件設計時：既要保證構(gòu)件不得沿正截面發(fā)生破壞只要保證構(gòu)件不得沿斜截面發(fā)生破壞，因此要進行正截面承載能力和斜截面承載能力的計算。。當前第110頁\共有291頁\編于星期一\12點

As當前第111頁\共有291頁\編于星期一\12點

構(gòu)件的破壞特征取決于配筋率、混凝土的強度等級、截面形式等諸多因素，但是以配筋率對構(gòu)件破壞特征的影響最為明顯，試驗表明隨著配筋率改變，構(gòu)件的破壞特征發(fā)生質(zhì)的變化。

1.少筋破壞（ρ＜ρmin）。構(gòu)件承載能力很低，只要其一開裂，裂縫就急速開展.裂縫截面處的拉力全部由鋼筋承受，鋼筋由于突然增大的應力而屈服.構(gòu)件立即發(fā)生破壞(圖3-7a).這種破壞具有明顯的脆性性質(zhì)。

§4.2受彎構(gòu)件的破壞特征當前第112頁\共有291頁\編于星期一\12點

2.適筋破壞（ρmin

≤ρ≤ρmax）。構(gòu)件的破壞首先是由于受拉區(qū)縱向受力鋼筋屈服.然后受壓區(qū)混凝土被壓碎，鋼筋和混凝土的強度都得到充分利用。這種破壞前有明顯的塑性變形和裂縫預兆.破壞不是突然發(fā)生的，呈塑性性質(zhì)(圖3-7b)。當前第113頁\共有291頁\編于星期一\12點

3.超筋破壞（ρ＞ρmax）。構(gòu)件的破壞是由于受壓區(qū)的混凝土被壓碎而引起，受拉區(qū)縱向受力鋼筋沒有達到屈服強度，而且當混凝土壓碎時，破壞突然發(fā)生，鋼筋的強度得不到充分利用，破壞帶有脆性性質(zhì)(圖3-7c)。

界限破壞：適筋破壞的特例，當ρ＝ρmax時，當受拉鋼筋達到屈服強度的同時，受壓區(qū)混凝土壓碎。即當受拉鋼筋達到屈服時，受壓混凝土也同時達到其抗壓強度（受壓區(qū)混凝土邊緣達到極限壓應變）。當前第114頁\共有291頁\編于星期一\12點

適筋受彎構(gòu)件截面受力的三階段

試驗證明，對于配筋量適中的受彎構(gòu)件，從開始加載到正截面完全破壞，截面的受力狀態(tài)可以分為下面三個大的階段

第一階段——未裂階段。當荷載很小時，截面上應力與應變成正比，應力分布為直線,稱為第Ｉ階段。當荷載增大到某一數(shù)值時，受拉區(qū)邊緣的混凝土達其實際的抗拉強度和拉極限應變值、截面處在開裂前的臨界狀態(tài)，這種受力狀態(tài)稱為第Ｉa階段．

當前第115頁\共有291頁\編于星期一\12點第二階段——從截面開裂到受拉區(qū)縱向受力鋼筋開始屈服的階段。截面受力達Ｉa階段后，荷載只要稍許增加截面立即開裂，截面上應力發(fā)生重分布，裂縫處混凝土不再承受拉應力，鋼筋的拉應力突然增大，受壓區(qū)混凝土出現(xiàn)明顯的塑性變形，應力圖形呈曲線。荷載繼續(xù)增加，裂縫進一步開展，鋼筋和混凝土的應力不斷增大。當荷載增加到某一數(shù)值時，受拉區(qū)縱向受力鋼筋開始屈服，鋼筋應力達到其屈服強度。這種特定的受力狀態(tài)稱為Ⅱa階段。

當前第116頁\共有291頁\編于星期一\12點

第三階段——破壞階段。受拉區(qū)縱向受力鋼筋屈服后，截面的承載力無明顯的增加，但塑性變形急速發(fā)展，裂縫迅速開展并向受壓區(qū)延伸，受壓區(qū)面積減小，受壓區(qū)混凝土壓應力迅速增大，這是截面受力的第Ⅲ階段。

在荷載幾乎保持不變的情況下，裂縫進一步急劇開展，受壓區(qū)混凝土出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土被完全壓碎，截面發(fā)生破壞，這種特定的受力狀態(tài)稱為第Ⅲa階段。Ⅲa階段是承載能力極限狀態(tài)計算的依據(jù)。

當前第117頁\共有291頁\編于星期一\12點habAsh0xnecesfxnecesfMAshabh0habAsh0exncesfMcrMftsss當前第118頁\共有291頁\編于星期一\12點habAsh0xnecesfbhaAsh0ecxnesfMfyhabAsh0xnecesfMyfyMufsss當前第119頁\共有291頁\編于星期一\12點

基本假定：（1）平截面假定：截面應變保持平面；（2）不考慮混凝土的抗拉強度；（3）鋼筋、混凝土的應力-應變關(guān)系為已知；（4）縱向鋼筋應力等于鋼筋應變與彈性模量的乘積，其絕對值不應大于相應的設計強度，縱向受拉鋼筋的極限拉應變?nèi)?.01。

截面抗裂驗算是建立在第Ⅰa階段的基礎之上，構(gòu)件使用階段的變形和裂縫寬度的驗算是建立在第Ⅱ階段的事礎之上，而截面的承載力計算則是建立在第Ⅲa階段的基礎之上的。

當前第120頁\共有291頁\編于星期一\12點§4.3單筋矩形截面正截面承載力計算

單筋矩形截面--在截面的受拉區(qū)配有縱向受力鋼筋的矩形截面，稱為單筋矩形截面。雙筋矩截面--不但在截面的受拉區(qū)，而且在截面的受壓區(qū)同時配有縱向受力鋼筋的矩形截面，稱為雙筋矩形截面。需要說明的是，為了構(gòu)造上的原因(例如為了形成鋼筋骨架)，梁的受壓區(qū)通常也需要配置縱向鋼筋，這種縱向鋼筋稱為架立鋼筋。當前第121頁\共有291頁\編于星期一\12點架立鋼筋是根據(jù)構(gòu)造要求設置，通常直徑較細、根數(shù)較少；而受力鋼筋則是根據(jù)受力要求按計算設置，通常直徑較粗、根數(shù)較多。受壓區(qū)配有架力鋼筋的截面，不屬于雙筋截面。當前第122頁\共有291頁\編于星期一\12點

當前第123頁\共有291頁\編于星期一\12點

所謂“等效”，是指這兩個圖形不但壓應力合力的大小相等，而且合力的作用位置完全相同。按等效矩形應力圖形計算的受壓區(qū)高度x與按平截面假定確定的受壓區(qū)高度xa之間的關(guān)系為

χ=β1χa系數(shù)α1和β1的取值見表3-2?；炷翉姸鹊燃墶蹸50C55C60C65C70C75C80

α11.000.990.980.970.960.950.94

β1

0.800.790.780.770.760.750.74表3-2系數(shù)α1和β1

當前第124頁\共有291頁\編于星期一\12點Ⅰ、基本公式計算法1當前第125頁\共有291頁\編于星期一\12點當前第126頁\共有291頁\編于星期一\12點令當混凝土強度等級不大于C50時，取代入得

當前第127頁\共有291頁\編于星期一\12點◆基本公式的適用條件防止超筋脆性破壞防止少筋脆性破壞

◆受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計算包括截面設計、截面復核兩類問題。

當前第128頁\共有291頁\編于星期一\12點Ⅱ、實用計算方法－計算系數(shù)法將x=ξh0代入式中，有當前第129頁\共有291頁\編于星期一\12點單筋矩形截面受彎鋼筋截面設計的步驟：當前第130頁\共有291頁\編于星期一\12點

關(guān)于配筋率的概念請注意：驗算最大配筋率時，

但在計算最小配筋率時，

兩種配筋率的分母不一樣。當前第131頁\共有291頁\編于星期一\12點注意當前第132頁\共有291頁\編于星期一\12點

我國《混凝土設計規(guī)范》（GB50010-2002)規(guī)定：受彎構(gòu)件、偏心受拉、軸心受拉構(gòu)件，其一側(cè)縱向受拉鋼筋的配筋率不應小于0.2％和45ft/fy％中的較大值；

詳見教科書。當前第133頁\共有291頁\編于星期一\12點簡支梁的凈跨度與計算跨度當前第134頁\共有291頁\編于星期一\12點§4.4

雙筋矩形截面正截面承載力計算

雙筋截面是指同時配置受拉和受壓鋼筋的情況。A

s'A

s受壓鋼筋受拉鋼筋當前第135頁\共有291頁\編于星期一\12點

一般來說在正截面受彎中，采用縱向受壓鋼筋協(xié)助混凝土承受壓力是不經(jīng)濟的，工程中從承載力計算角度出發(fā)通常僅在以下情況下采用：彎矩很大，按單筋矩矩形截面計算所得的ξ大于ξb，而梁截面尺寸受到限制，混凝土強度等級又不能提高時。

當不滿足注意當前第136頁\共有291頁\編于星期一\12點◆基本公式當前第137頁\共有291頁\編于星期一\12點令當前第138頁\共有291頁\編于星期一\12點◆適用條件防止超筋脆性破壞保證受壓鋼筋強度充分利用

提問：雙筋截面會不會出現(xiàn)少筋破壞？當前第139頁\共有291頁\編于星期一\12點§4.5受彎構(gòu)件T形截面承載力計算挖去中和軸受彎構(gòu)件在破壞時，大部分受拉區(qū)混凝土早已退出工作，故將受拉區(qū)混凝土的一部分去掉。只要把原有的縱向受拉鋼筋集中布置在梁肋中，截面的承載力計算值與原有矩形截面完全相同。受拉鋼筋較多，可將截面底部寬度適當增大，形成工形截面。工形截面的受彎承載力的計算與T形截面相同。當前第140頁\共有291頁\編于星期一\12點第一類T形截面第二類T形截面界限情況◆分類當前第141頁\共有291頁\編于星期一\12點第一類T形截面計算公式與寬度等于bf'的矩形截面相同◆基本公式當前第142頁\共有291頁\編于星期一\12點第二類T形截面當前第143頁\共有291頁\編于星期一\12點◆基本公式當前第144頁\共有291頁\編于星期一\12點基本公式的適用條件注意當前第145頁\共有291頁\編于星期一\12點截面設計

一般截面尺寸已知，求受拉鋼筋截面面積As，故可按下述兩種類型進行：1)第一種類型，滿足下列鑒別條件

2)第二種類型，滿足下列鑒別條件計算方法同單筋矩形截面當前第146頁\共有291頁\編于星期一\12點取As2

＝？驗算

當前第147頁\共有291頁\編于星期一\12點T形及倒L形截面受彎構(gòu)件翼緣計算寬度bf’當前第148頁\共有291頁\編于星期一\12點注：

1.表中b為梁的腹板寬度。

2.如肋形梁在梁跨內(nèi)設有間距小于縱肋間距的橫肋時，則可不遵守表列第三種情況的規(guī)定；

3.對有加腋的T形和L形截面，當受壓區(qū)加腋的高度hh≥hf’且加腋的寬度bh≤3hh時，則其翼緣計算寬度可按表列第三種情況規(guī)定分別增加2bh（Ｔ形截面）和bh（倒L形截面）；

４.獨立梁受壓區(qū)的翼緣板在荷載作用下經(jīng)驗算沿縱肋方向可能產(chǎn)生裂縫時，其計算寬度應取用腹板寬度ｂ。當前第149頁\共有291頁\編于星期一\12點截面復核

1)第一種類型

當滿足按矩形梁的計算方法求Mu。2)第二種類型

是？當前第150頁\共有291頁\編于星期一\12點

Mu≥M

?當前第151頁\共有291頁\編于星期一\12點第五章受彎構(gòu)件的斜截面承載力

受彎構(gòu)件斜截面破壞的概念斜截面受剪破壞的主要影響因素斜截面受剪承載力計算公式與適用范圍保證斜截面受彎承載力的構(gòu)造措施當前第152頁\共有291頁\編于星期一\12點§5.1受彎構(gòu)件斜截面破壞的概念

在主要承受彎矩的區(qū)段內(nèi)，產(chǎn)生正截面受彎破壞；

而在剪力和彎矩共同作用的支座附近區(qū)段內(nèi)，則會產(chǎn)生斜截面受剪破壞或斜截面受彎破壞。純彎段剪彎段剪彎段當前第153頁\共有291頁\編于星期一\12點一、斜裂縫的形成§5.2斜裂縫、剪跨比及斜截面受剪破壞形態(tài)當前第154頁\共有291頁\編于星期一\12點二、剪跨比

剪跨比λ為集中荷載到臨近支座的距離a與梁截面有效高度h0的比值。某截面的廣義剪跨比為該截面上彎矩M與剪力和截面有效高度乘積的比值。剪跨比反映了梁中承受集中荷載時正應力與剪應力的比值。當前第155頁\共有291頁\編于星期一\12點三、斜截面受剪破壞的三種主要形態(tài)1、無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)

1)斜拉破壞：當剪跨比較大(λ>3)時，或箍筋配置不足時出現(xiàn)。此破壞系由梁中主拉應力所致，其特點是斜裂縫一出現(xiàn)梁即破壞，破壞呈明顯脆性，類似于正截面承載力中的少筋破壞。斜拉破壞當前第156頁\共有291頁\編于星期一\12點

2)斜壓破壞：當剪跨比較小(λ<1)時，或箍筋配置過多時易出現(xiàn)。此破壞系由梁中主壓應力所致，類似于正截面承載力中的超筋破壞，表現(xiàn)為混凝土壓碎，也呈明顯脆性，但不如斜拉破壞明顯。破壞時，混凝土被腹剪斜裂縫分割成若干個斜向短柱而被壓壞，破壞是突然發(fā)生。斜壓破壞當前第157頁\共有291頁\編于星期一\12點

3)剪壓破壞：當剪跨比一般(1<λ<3)時，箍筋配置適中時出現(xiàn)。此破壞系由梁中剪壓區(qū)壓應力和剪應力聯(lián)合作用所致，類似于正截面承載力中的適筋破壞，也屬脆性破壞，但脆性不如前兩種破壞明顯。剪壓破壞當前第158頁\共有291頁\編于星期一\12點5.3斜截面受剪破壞的主要影響因素一、剪跨比對斜截面受剪承載力的影響

試驗表明，剪跨比越大，有腹筋梁的抗剪承載力越低，如圖所示。對無腹筋梁來說，剪跨比越大，抗剪承載力也越低，但當λ≥3，剪跨比的影響不再明顯。當前第159頁\共有291頁\編于星期一\12點二、配筋率和箍筋強度對斜截面受剪承載力的影響有腹筋梁出現(xiàn)斜裂縫后，箍筋不僅直接承受相當部分的剪力，而且有效地抑制斜裂縫的開展和延伸，對提高剪壓區(qū)混凝土的抗剪能力和縱向鋼筋的銷栓作用有著積極的影響。試驗表明，在配箍最適當?shù)姆秶鷥?nèi)，梁的受剪承載力隨配箍量的增多、箍筋強度的提高而有較大幅度的增長。配箍量一般用配箍率（又稱箍筋配筋率）ρsv表示，即當前第160頁\共有291頁\編于星期一\12點

三、截面尺寸和截面形狀對斜截面受剪承載力的影響

1．截面尺寸的影響截面尺寸對無腹筋梁的受剪承載力有影響，尺寸大的構(gòu)件，破壞時的平均剪應力（τ=V/bh0），比尺寸小的構(gòu)件要降低。有試驗表明，在其他參數(shù)（混凝土強度、縱筋配筋率、剪跨比）保持不變時，梁高擴大4倍，受剪承載力可下降25%~30%。對于有腹筋梁，截面尺寸的影響將減小。當前第161頁\共有291頁\編于星期一\12點

2．截面形狀的影響這主要是指T形截面梁，其翼緣大小對受剪承載力有一定影響。適當增加翼緣寬度，可提高受剪承載力25%，但翼緣過大，增大作用就趨于平緩。另外，梁寬增厚也可提高受剪承載力。當前第162頁\共有291頁\編于星期一\12點§5．4斜截面受剪承載力的計算公式與適用范圍

一、假定梁的斜截面受剪承載力Vu由斜裂縫上剪壓區(qū)混凝土的抗剪能力Vc，與斜裂縫相交的箍筋的抗剪能力Vsv和與斜裂縫相交的彎起鋼筋的抗剪能力Vsb三部分所組成。由平衡條件∑Y=0可得：Vu=Vc+Vsv+VsbVuVcVsvVsb受剪承載力的組成當前第163頁\共有291頁\編于星期一\12點

二、斜截面受剪承載力的計算公式

1．均布荷載作用下矩形、T形和I形截面的簡支梁，當僅配箍筋時

2．對集中荷載作用為主（集中荷載作用為主是指集中荷載產(chǎn)生的剪力值占所有荷載作用產(chǎn)生的總剪力值75%以上）的矩形、T形和I形截面獨立簡支梁當僅配箍筋時，斜截面受剪承載力的計算公式P74當前第164頁\共有291頁\編于星期一\12點

3．配有箍筋和彎起鋼筋時梁的斜截面受剪承載力為

4．不配置箍筋和彎起鋼筋的一般板類受彎構(gòu)件

——截面高度影響系數(shù)，當h0小于800mm時，取h0等于800mm；當h0大于2000mm時，取h0等于2000mm。P74當前第165頁\共有291頁\編于星期一\12點三、計算公式的適用范圍

1．上限值—最小截面尺寸

當≤4.0時，屬于一般的梁，應滿足當≥6.0時，屬于薄腹梁，應滿足

當4.0<<6.0時，屬于薄腹梁，應滿足

當前第166頁\共有291頁\編于星期一\12點2．下限值—箍筋最小含量

為了避免發(fā)生斜拉破壞，《規(guī)范》規(guī)定，箍筋最小配筋率為注意也可以查教科書中的表5-1當前第167頁\共有291頁\編于星期一\12點§5．5斜截面受剪承載力計算方法和步驟

一、計算截面的位置

下列各個斜截面都應分別計算受剪承載力：（1）支座邊緣的斜截面（見下圖的截面1-1）；當前第168頁\共有291頁\編于星期一\12點

（2）箍筋直徑或間距改變處的斜截面（見下圖的截面4-4）；

當前第169頁\共有291頁\編于星期一\12點

（3）彎起鋼筋彎起點處的斜截面（見下圖截面2-2、3-3）；

當前第170頁\共有291頁\編于星期一\12點二、斜截面受剪承載力計算步驟

1．求內(nèi)力，繪制剪力圖；

2．驗算是否滿足截面限制條件，如不滿足，則應加大截面尺寸或提高混凝土的強度等級；

3．驗算是否需要按計算配置腹筋。

4．計算腹筋（1）僅配置箍筋，可按下式計算：

當前第171頁\共有291頁\編于星期一\12點對集中荷載作用下的獨立梁

（2）同時配置箍筋和彎起鋼筋的梁，可以根據(jù)經(jīng)驗和構(gòu)造要求配置箍筋確定Vcs，然后按下式計算彎起鋼筋的面積。當前第172頁\共有291頁\編于星期一\12點

也可以根據(jù)受彎承載力的要求，先選定彎起鋼筋再按下式計算所需箍筋：

然后驗算彎起點的位置是否滿足斜截面承載力的要求。