建筑結(jié)構(gòu)0-8章全套電子教案（449頁）

1,0 緒論1 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則2 建筑結(jié)構(gòu)材料3 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件4 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件5 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件6 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件7 鋼筋混凝土樓屋蓋8 多高層鋼筋混凝土房屋,建筑結(jié)構(gòu)Building Structure,2,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,建筑中由若干構(gòu)件連接而成的能承受作用的平面或空間體系稱為建筑結(jié)構(gòu)， 是建筑物的承重骨架。,作用可分為直接作用和間接作用,直接作用即習慣上所說的荷載，是指施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力系，如結(jié)構(gòu)自重、家具及人群荷載、風荷載等。間接作用是指引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，如地震、基礎(chǔ)沉降、溫度變化等。,3,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,緒論,建筑結(jié)構(gòu)由水平構(gòu)件、豎向構(gòu)件和基礎(chǔ)組成。,水平構(gòu)件包括梁、板等，用以承受豎向荷載；豎向構(gòu)件包括柱、墻等，其作用是支承水平構(gòu)件或承受水平荷載；基礎(chǔ)的作用是將建筑物承受的荷載傳至地基。,4,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,按材料的不同分為：,緒論,Concrete Structure,Block Structure,Timber Structure,Steel Structure,混凝土結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu),Composite Structure,5,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,緒論,1.混凝土結(jié)構(gòu)包括：,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)素混凝土結(jié)構(gòu),Reinforced Concrete Structure,Prestressed Concrete Structure,Plain Concrete Structure,6,6,為什么在混凝土中加入鋼筋？,混凝土(Concrete): 抗壓強度高，抗拉強度低鋼筋(Steel)：抗拉性能優(yōu)良，抗壓強度高,破壞特征：一裂即斷，脆性， 破壞無預(yù)兆。破壞特征：裂不等于壞，破 壞有一定的預(yù)兆。,素混凝土梁,鋼筋混凝土梁：受拉區(qū)配220鋼筋,F=13.4KN 截面開裂并破壞,Fcr=15 KN 截面開裂;,鋼筋混凝土梁與素混凝土梁的破壞情況對比梁的承載力大大提高，梁的受力性能改善。,7,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,緒論,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)點：,（1）就地取材（2）耐久性好（3）整體性好（4）可模性好（5）耐火性好,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)缺點：,自重大 抗裂性能差 模板用量大 工期長,克服缺點的方法： 采用輕質(zhì)、高強的混凝土，可克服自重大的缺點； 采用預(yù)應(yīng)力混凝土，可克服容易開裂的缺點； 摻入纖維做成纖維混凝土可克服混凝土的脆性； 采用預(yù)制構(gòu)件，可減小模板用量，縮短工期。,混凝土外加劑聚丙烯抗裂防滲纖維,高強度混凝土用鋼纖維,8,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,緒論,1、良好的粘結(jié)力2、溫度線膨脹系數(shù)接近3、足夠的保護層厚度,鋼筋與混凝土共同工作的原因：,鋼筋混凝土保護層塑料墊塊,9,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,一是混凝土結(jié)硬時體積收縮，將鋼筋緊緊握住而產(chǎn)生的摩擦力；二是由于鋼筋表面凹凸不平而產(chǎn)生的機械咬合力；三是混凝土與鋼筋接觸表面間的膠結(jié)力。其中機械咬合力約占50%；,緒論,粘結(jié)作用由三部分組成：,熱軋帶肋鋼筋與混凝土間的粘結(jié)作用主要依靠機械咬合力,10,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,2.砌體結(jié)構(gòu),由塊體（磚、石材、砌塊）和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)稱為砌體結(jié)構(gòu)，包括：磚砌體結(jié)構(gòu)石砌體結(jié)構(gòu)砌塊砌體結(jié)構(gòu),11,11,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,2.砌體結(jié)構(gòu),12,12,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,2.砌體結(jié)構(gòu),13,13,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,2.砌體結(jié)構(gòu),主要優(yōu)點：取材方便，造價低廉；具有良好的耐火性及耐久性；具有良好的保溫、隔熱、隔聲性能，節(jié)能效果好；施工簡單，技術(shù)容易掌握和普及，也不需要特殊的設(shè)備。主要缺點：自重大，強度低，整體性差，砌筑勞動強度大。,14,14,以鋼結(jié)構(gòu)作為主要承載體系構(gòu)件的工程結(jié)構(gòu)稱為鋼結(jié)構(gòu)。重型工業(yè)廠房、大跨結(jié)構(gòu)、高層、高聳鋼屋架、海洋鉆井平臺。,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,3.鋼結(jié)構(gòu),主要優(yōu)點：1）材料強度高，自重輕，塑性和韌性好，材質(zhì)均勻（相對于混凝土）；2）便于工廠生產(chǎn)和機械化施工，便于拆卸，施工工期短；3）具有優(yōu)越的抗震性能；4）無污染、可再生、節(jié)能、安全，符合建筑可持續(xù)發(fā)展的原則。,15,15,屋蓋結(jié)構(gòu)體系,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,3.鋼結(jié)構(gòu),16,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,3.鋼結(jié)構(gòu),17,17,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,3.鋼結(jié)構(gòu),主要缺點： 易腐蝕，需經(jīng)常油漆維護，故維護費用較高。鋼結(jié)構(gòu)的耐火性較差，當溫度達到250時，鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)將會發(fā)生較大變化；當溫度達到500時，結(jié)構(gòu)會瞬間崩潰，完全喪失承載能力。,鋼結(jié)構(gòu)最怕火災(zāi)，超過800度高溫，鋼材會突然失去支撐強度.,18,18,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,3.鋼結(jié)構(gòu),19,19,特點：使用壽命長施工簡便，工期短冬暖夏涼抗震，自重輕,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,4.木結(jié)構(gòu),指全部或大部分用木材制作的結(jié)構(gòu)。,20,20,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,4.木結(jié)構(gòu),寧 波 保 國 寺,21,21,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,5.混合結(jié)構(gòu),由兩種及兩種以上材料為主支座的結(jié)構(gòu)稱為混合結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)：以磚砌體構(gòu)件為豎向承重構(gòu)件、鋼筋混凝土構(gòu)件為水平承重構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系。鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)：由鋼框架或勁性鋼筋混凝土框架與鋼筋混凝土筒體所組成的共同承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)兼具鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩者的優(yōu)點。,22,緒論,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,5.混合結(jié)構(gòu),鋼混凝土混合結(jié)構(gòu),上海金茂大廈,23,上海環(huán)球金融中心,緒論,據(jù)稱，在大樓的第一百層，也就是距地面472米處設(shè)計了一個長度約為55米的觀光天閣，這里將建成世界最高的觀光廳。大樓的第94層處還將建設(shè)一個面積為七百平方米、室內(nèi)凈高8米的觀光大廳。以上海的都市全景為背景，觀光天閣和觀光大廳將成為滬上新的觀光景點。,2005年10月17日，中國內(nèi)地第一高樓上海環(huán)球金融中心全面開工建設(shè)。工程將于2007年年中封頂，2008年初竣工，屆時它將成為中國內(nèi)地第一 、世界第二高樓。大樓位于上海市浦東新區(qū)陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，總高492米，比目前的“中華第一高樓”金茂大廈高出70多米。2008年竣工后，它將成為上海建設(shè)國際金融中心的又一地標。,環(huán)球金融中心由日本森大廈株式會社聯(lián)合日本、美國等四十多家企業(yè)投資興建。據(jù)悉，整幢大樓總建筑面積達三十八萬一千六百平方米，地上101層，地下3層。建筑內(nèi)部以辦公房為主，集六星級賓館、商業(yè)設(shè)施、美術(shù)館、城市俱樂部、停車場等設(shè)施于一體，內(nèi)部結(jié)構(gòu)尤如一個小鎮(zhèn)。,0.1建筑結(jié)構(gòu)的概念,24,0.2建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用狀況,緒論,混凝土歷史發(fā)展簡況,混凝土結(jié)構(gòu)最早應(yīng)用于歐洲，僅有170年歷史。,1824年，英國泥瓦工JosephAspadin發(fā)明了水泥；,1850年，法國人Lambot用制造了鋼筋水泥船，開始出現(xiàn)鋼筋混凝土制品；,1867年，法國人Manier獲得生產(chǎn)配筋混凝土構(gòu)件的專利；,1928年，法國人佛列新涅，采用高強鋼絲，并發(fā)明預(yù)應(yīng)力錨具，預(yù)應(yīng)力混凝土開始運用于工程。,25,0.2 建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用狀況,緒論,材料的發(fā)展趨勢：,1、混凝土結(jié)構(gòu)材料向輕、強、新、復發(fā)展；,2、高強鋼筋快速發(fā)展；,3、砌體材料向輕、強發(fā)展；,4、鋼結(jié)構(gòu)材料向高效能方向發(fā)展。,1、大跨結(jié)構(gòu)向空間鋼網(wǎng)架、懸索結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)方向發(fā)展；,2、組合結(jié)構(gòu)發(fā)展很快；（勁性鋼筋混凝土、鋼管混凝土、型鋼混凝土、 外鋼框架-內(nèi)核心筒等）,3、高層砌體結(jié)構(gòu)已開始應(yīng)用。（磚墻-核心筒、預(yù)應(yīng)力砌體等）,結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢：,26,0.2建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用狀況,緒論,2005年11月15日，“鳥巢”工程混凝土主體結(jié)構(gòu)提前封頂。 該工程總建筑面積25.8萬平方米，地上高度69.21米，整個建筑造型呈橢圓的馬鞍形。此次完工的混凝土結(jié)構(gòu)主體分地下一層，地上七層，三層碗狀斜看臺可容納觀眾9.1萬人?！傍B巢”設(shè)計用鋼量4.2萬噸，是目前國內(nèi)外體育場館中用鋼量最多、規(guī)模最大、施工難度最大、擁有多項世界頂級施工技術(shù)難題的大型鋼結(jié)構(gòu)工程。該工程設(shè)計使用年限為100年。 該工程總承包方北京城建集團表示，混凝土結(jié)構(gòu)封頂后，“鳥巢”工程進入難度最大的大型鋼結(jié)構(gòu)和土建二次結(jié)構(gòu)施工。整個鋼結(jié)構(gòu)施工計劃于2006年11月完成。,北京奧運主體育場“鳥巢”工程在建設(shè)中,27,0.2建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用狀況,緒論,北京奧運主體育場“鳥巢”,28,28,國家大劇院介紹,工程外部圍護結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼，是半橢圓球形，東西長軸212.2m，南北短軸143.64m，總高度46.285m。內(nèi)設(shè)歌劇院（2416席）、音樂廳（2017席）及戲劇院（1040席）及公共大廳等。屋面采用鈦金屬板，整個網(wǎng)殼外環(huán)繞人工湖（35500m2）,各種通道及入口均設(shè)在水下 。設(shè)計為法國巴黎機場公司安德魯建筑師，北京市建筑設(shè)計研究院參與主體設(shè)計 ，整體結(jié)構(gòu)用鋼量達6750t，195kg/m。,緒論,0.2建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用狀況,29,0.3本課程的內(nèi)容、學習目標及學習要求,緒論,建筑結(jié)構(gòu)是一門綜合性較強的應(yīng)用科學，其發(fā)展涉及到數(shù)學、力學、材料及施工技術(shù)等科學。建筑結(jié)構(gòu)按內(nèi)容的性質(zhì)可分為結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩大部份。根據(jù)受力與變形特點不同，結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件可歸納為受彎構(gòu)件、受拉構(gòu)件、受壓構(gòu)件和受扭構(gòu)件。本課程包括混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)抗震基本知識等內(nèi)容。,30,課程性質(zhì)：建筑工程技術(shù)專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課 課程任務(wù)： 1.為后續(xù)課程建筑施工、施工項目管理、建筑地基與基礎(chǔ)、建筑工程計量與計價等奠定基礎(chǔ)； 2. 為將來的職業(yè)工作建筑施工技術(shù)與管理奠定結(jié)構(gòu)方面的知識和能力。,0.3本課程的內(nèi)容、學習目標及學習要求,緒論,31,課程目標 知識目標： 掌握建筑結(jié)構(gòu)常用材料的種類和材性；掌握建筑結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造知識，包括抗震構(gòu)造知識；掌握一般建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件（或連接）的設(shè)計方法；掌握現(xiàn)澆鋼筋砼肋形樓蓋和多層砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。 能力目標： 具有進行一般建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件（受彎、軸向受壓構(gòu)件）截面設(shè)計與承載力復核的能力；具有一般多層砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力；具有分析和處理實際施工過程中遇到的一般結(jié)構(gòu)問題的能力；具有正確識讀建筑結(jié)構(gòu)施工圖的能力。,0.3本課程的內(nèi)容、學習目標及學習要求,緒論,32,32,建筑設(shè)計,結(jié)構(gòu)設(shè)計,0.3本課程的內(nèi)容,緒論,33,點擊返回,建筑結(jié)構(gòu)Building Structure,思考題:0.1 什么是建筑結(jié)構(gòu)？按照所用材料的不同，建筑結(jié)構(gòu)可以分為哪幾類？各有何特點？0.2 什么是建筑結(jié)構(gòu)上的作用？“作用”與“荷載”的關(guān)系式什么？,0 緒論1 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則2 建筑結(jié)構(gòu)材料3 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件4 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件5 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件6 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件7 鋼筋混凝土樓屋蓋,建筑結(jié)構(gòu)Building Structure,1.1 荷載分類及荷載代表值,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,1.永久荷載永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計的荷載，如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。,2.可變荷載可變荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷載、風荷載、雪荷載、吊車荷載等。,3.偶然荷載 在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載稱為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。,1.1.1 荷載分類,1.1 荷載分類及荷載代表值,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,荷載代表值,1.1.2 荷載代表值,定義：結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于不同的荷載和不同的設(shè)計情況，應(yīng)賦予荷載不同的量值，該量值即荷載代表值。,定義：荷載標準值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計基準期內(nèi)具有一定概率的最大荷載值,它是荷載的基本代表值。設(shè)計基準期為確定可變荷載代表值而選定的時間參數(shù)，一般取為50年。,1. 荷載標準值,1.1 荷載分類及荷載代表值,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,常用材料單位體積的自重（單位kN/m3）混凝土2224，鋼筋混凝土2425，水泥砂漿20，石灰砂漿、混合砂漿17，普通磚18，普通磚（機器制）19，漿砌普通磚砌體18，漿砌機磚砌體19。,1. 荷載標準值,（1）永久荷載標準值,按構(gòu)件尺寸和構(gòu)件單位體積自重的標準值來確定。,1.1.2 荷載代表值,1.1 荷載分類及荷載代表值,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,（2）可變荷載標準值（民用樓面均布活荷載標準值按下表采用）,1.1 荷載分類及荷載代表值,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,（2）可變荷載標準值（民用樓面均布活荷載標準值按下表采用）,1.1 荷載分類及荷載代表值,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,注：本表所列各項活荷載適用于一般使用條件，當使用荷載大時，應(yīng)按實際情況采用。本表各項荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。,（2）可變荷載標準值（民用樓面均布活荷載標準值按下表采用）,1.1 荷載分類及荷載代表值,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,注：不上人的屋面，當使用荷載大時，應(yīng)按實際情況采用。 上人的屋面，當兼作其他用途時，應(yīng)按相應(yīng)樓面活荷載采用； 對于因屋面排水不暢、堵塞等引起積水荷載，應(yīng)采取構(gòu)造措施 加以防 止，必要時應(yīng)按積水的可能深度確定屋面活荷載。屋頂花園活荷載不包括花圃土石等材料自重。,（2）可變荷載標準值（民用屋面均布活荷載標準值按下表采用）,1.1 荷載分類及荷載代表值,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,2. 可變荷載準永久值,在設(shè)計基準期內(nèi)經(jīng)常達到或超過的那部份荷載值（總的持續(xù)時間不低于25年），稱為可變荷載準永久值?？勺兒奢d準永久值可表示為qk ，其中k為可變荷載標準值，q為可變荷載準永久值系數(shù)。q值見前表。,3. 可變荷載組合值,兩種或兩種以上可變荷載同時作用于結(jié)構(gòu)上時，除主導荷載（產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載）仍可以其標準值為代表值外，其他伴隨荷載均應(yīng)以小于標準值的荷載值為代表值，此即可變荷載組合值。 可變荷載組合值可表示為ck 。其中c 為可變荷載組合值系數(shù)，其值按前表查取。,1.1 荷載分類及荷載代表值,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,4. 可變荷載頻遇值,對可變荷載，在設(shè)計基準期內(nèi)，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值（總的持續(xù)時間不低于50年），稱為可變荷載頻遇值?？勺兒奢d頻遇值可表示為fk。其中f為可變荷載頻遇值系數(shù)，其值按前表查取。,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,（1）結(jié)構(gòu)的安全等級建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準GB50068-2001（以下簡稱統(tǒng)一標準）規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生社會影響等）的嚴重性，采用不同的安全等級。,1.2.1 極限狀態(tài),1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,（2）設(shè)計使用年限，是指設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進行大修即可按其預(yù)定目的使用的時期。,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,（3）結(jié)構(gòu)的功能要求,能承受正常施工和使用時的各種作用，以及偶然事件發(fā)生時，仍能保持整體穩(wěn)定性。,在正常使用時，能保證具有良好的工作性能，不出現(xiàn)過大的變形和裂縫。,在正常使用及維護下，具有足夠的耐久性能，不發(fā)生銹蝕和風化現(xiàn)象。,安全性適用性耐久性,例如，不會出現(xiàn)影響正常使用的過大變形或振動；不會產(chǎn)生使使用者感到不安的裂縫寬度等。,例如，結(jié)構(gòu)材料不致出現(xiàn)影響功能的損壞，鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋不致因保護層過薄或裂縫過寬而銹蝕等。,即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性是結(jié)構(gòu)可靠的標志，總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。,結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即對結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述。,結(jié)構(gòu)可靠性的定義是，結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能的能力。,注意1：結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)使用年限長短有關(guān)。統(tǒng)一標準以結(jié)構(gòu)的設(shè)計 使用年限為計算結(jié)構(gòu)可靠度的時間基準。注意2：當結(jié)構(gòu)的使用年限超過設(shè)計使用年限后，并不意味著結(jié)構(gòu)就要報 廢，但其可靠度將逐漸降低。,（3）結(jié)構(gòu)的功能要求,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,2. 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài),（1）承載能力極限狀態(tài),針對安全性如：整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失 去穩(wěn)定； 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度不夠而壞； 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系； 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定等。,定義：整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部份，超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能（安全性、適用性、耐久性）要求，該特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分為以下兩類：,結(jié)構(gòu)超過承載能力極限狀態(tài)的示例,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,2. 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài),（2）正常使用極限狀態(tài),針對適用性和耐久性如：出現(xiàn)影響正常使用或外觀的變形； 影響正常使用或耐久性的局部損壞； 影響正常使用的振動。,工程設(shè)計時，一般先按承載力極限狀態(tài)設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)件，再按正常使用極限狀態(tài)驗算。,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,結(jié)構(gòu)的功能函數(shù),（1）作用效應(yīng) S,作用（荷載）對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各種效應(yīng)，如彎矩、剪力、軸力、變形、裂縫等 M V N f w,結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗各種作用效應(yīng)的能力。如抗彎、抗剪、抗壓、抗拉、抗扭承載力以及抗變形、抗裂縫的能力。,（2）結(jié)構(gòu)抗力 R,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,結(jié)構(gòu)的功能函數(shù),當0 即 RS 時，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；當0 即 RS 時，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)；當= 0 即 R =S 時，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。,關(guān)系式(S，R)RS0 稱為極限狀態(tài)方程。,1.2.2 實用設(shè)計表達式（1）實用表達式：SR R結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計值，即抗力設(shè)計值 S荷載效應(yīng)基本組合或偶然組合的設(shè)計值（2）荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計值 S 對于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值S應(yīng)從由可變荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的組合中取最不利值確定。,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)，對安全等級為一級或設(shè)計使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1；對安全等級為二級或設(shè)計使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.0；對安全等級為三級或設(shè)計使用年限為5年及以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于0.9；在抗震設(shè)計中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。,1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,(1.2.3),G ：永久荷載分項系數(shù)，按表1.2.3 采用； SGk ：永久荷載標準值Gk 計算的荷載效應(yīng)值；Qi ：第i個可變荷載的分項系數(shù)；按表1.2.3 采用； SQik ：按可變荷載標準值Qi計算的荷載效應(yīng)值;ci ：可變荷載Qi的組合值系數(shù)，民用建筑樓面均布活 荷載、屋面均布活荷載的組合值系數(shù)；,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,(1.2.3),返回,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,應(yīng)用（1.2.3）、式（1.2.4）時應(yīng)注意以下問題：當考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。,2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合,(1.2.4),第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計采用內(nèi)力表達式。此時，式（1.2.3）、式（1.2.4）實質(zhì)上就是永久荷載和可變荷載同時作用時，在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）的組合，其目標是求出結(jié)構(gòu)可能的最大內(nèi)力。例如跨度為l0的簡支梁，在跨中集中荷載F 作用下的跨中最大彎矩M=Fl0/4 ，在均布荷載q 作用下的跨中最大彎矩 M = ql02/8。這也就是式中的計算方法。,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計采用應(yīng)力表達，式（1.2.3）、式（1.2.4）實質(zhì)上就是永久荷載和可變荷載同時作用時，在構(gòu)件截面上產(chǎn)生的最大應(yīng)力。,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,當考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。,【例1.2.1】 某辦公樓鋼筋混凝土矩形截面簡支梁，安全等級為二級，截面尺寸bh = 200mm400mm，計算跨度 ln= 5m，凈跨度 l0 =4.86m。承受均布線荷載：活荷載標準值7kN/m，恒荷載標準值10kN/m（不包括自重）。試計算按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的跨中彎矩設(shè)計值和支座邊緣截面剪力設(shè)計值。,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,【解】由表1.1.1查得活荷載組合值系數(shù)=0.7。安全等級為二級，則結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1.0。 鋼筋混凝土的重度標準值為25kN/m3，故梁自重標準值為250.20.4=2 kN/m。 總恒荷載標準值gk=10+2=12kN/m 恒載產(chǎn)生的跨中彎矩標準值和支座邊緣截面剪力標準值分別為： Mgk = gkl02/8 = 1252 /8=37.5kNm Vgk=gkln/2= 124.86/2=29.16 kN,活荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標準值和支座邊緣截面剪力標準值分別為： Mqk = qkl 02/8 =752 /8=21.875kNm Vgk=qkln/2 = 7 4.86/2 =17.01 kN,本例只有一個活荷載，即為第一可變荷載。故計算由活載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計值時，G=1.2，Q=Q1=1.4。由式（1.2.3）得由活荷載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計值和支座邊緣截面剪力設(shè)計值分別為：0(GMgk+ Q1Mq1k) = 0(GMgk+ QMqk) =1.0(1.237.5+1.421.875)=75.625 kNm0(GVgk+ Q1Vq1k) = 0(GVgk+ QVqk) =1.0(1.229.16+1.417.01)=75.625 kNm,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,取較大值得跨中彎矩設(shè)計值M = 75.625kNm，支座邊緣截面剪力設(shè)計值V=58.806 kN,計算由恒載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計值時，G=1.35，Q =1.4，c =0.7。由式（1.2.4）得由恒載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計值和支座邊緣截面剪力設(shè)計值分別為： 0(GMgk+ c QMqk) =1.0(1.3537.5+0.71.421.875）=72.063 kNm 0(GVgk+ c QVqk) =1.0（1.3529.16+0.71.417.01）=56.036 kN,一般排架、框架結(jié)構(gòu)的簡化表達式對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，可不區(qū)分第一可變荷載和第i個可變荷載，并采用相同的組合值系數(shù)，其荷載效應(yīng)組合設(shè)計值取由可變荷載效應(yīng)控制和由永久荷載效應(yīng)控制的組合值中的最不利值。由可變荷載效應(yīng)控制的組合按下式計算：,（1.2.5）,由永久荷載效應(yīng)控制的組合仍按式（1.2.4）采用。,(1.2.6),第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,對于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用荷載效應(yīng)的標準組合、頻遇組合或準永久組合，按下列設(shè)計表達式進行設(shè)計： SC (1.2.7)式中S變形、裂縫等荷載效應(yīng)的設(shè)計值； C結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用要求所規(guī)定的限值，如變形、裂縫寬度等。 混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)主要是驗算構(gòu)件的變形、抗裂度或裂縫寬度，使其不超過相應(yīng)的規(guī)定限值； 鋼結(jié)構(gòu)通過構(gòu)件的變形（剛度）驗算保證； 砌體結(jié)構(gòu)一般情況下不做驗算，由相應(yīng)的構(gòu)造措施保證。,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,2.按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計的實用表達式,（1）實用表達式,1）對于標準組合，其荷載效應(yīng)組合的表達式為,(1.2.8),2) 對于頻遇組合，其荷載效應(yīng)組合的表達式為,(1.2.9),可變荷載 Q1 的頻遇系數(shù),可變荷載 Q1 的準永久值系數(shù),（2）荷載效應(yīng)組合設(shè)計值,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,3）對于準永久組合，荷載效應(yīng)組合的表達式為,（2）荷載效應(yīng)組合設(shè)計值,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,1.2 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法,(1.2.10),注意：與承載能力極限狀態(tài)設(shè)計相同，對式（1.2.8）式（1.2.10），混凝土結(jié)構(gòu)采用內(nèi)力表達，而鋼結(jié)構(gòu)采用應(yīng)力表達。,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則,1.2 什么是荷載代表值？永久荷載、可變荷載的代表值分別是什么？1.4 建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足哪些功能要求？其中最重要的一項是什么？1.6 什么是結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)？承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的含義分別是什么？1.7 試用結(jié)構(gòu)功能函數(shù)描述結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)。,習 題1.1 某住宅樓面梁，由恒載標準值引起的彎矩Mgk=45kNm，由樓面活荷載標準值引起的彎矩Mqk =25kNm，活荷載組合值系數(shù)c=0.7，結(jié)構(gòu)安全等級為二級。試求按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時梁的最大彎矩設(shè)計值M。1.2 某鋼筋混凝土矩形截面簡支梁，截面尺寸bh=200mm500mm，計算跨度l0=4m，梁上作用恒載標準值(不含自重)14kN/m，活荷載標準值9kN/m，活荷載組合值系數(shù)c=0.7，梁的安全等級為二級。試計算按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的跨中彎矩設(shè)計值。,思考題:,點擊返回,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)Bulding Structure,0 緒論1 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則2 建筑結(jié)構(gòu)材料3 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件4 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件5 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件6 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件7 鋼筋混凝土樓屋蓋8 多高層鋼筋混凝土房屋,建筑結(jié)構(gòu)Building Structure,2.1建筑鋼材,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,用于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，應(yīng)具有較高的強度和良好的塑性，便于加工和焊接，并應(yīng)與混凝土間具有足夠粘接力。特別是用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)具有很高的強度，只有如此，才能建立起較高的張拉力，從而獲得較好的預(yù)壓效果。,2.1.1 建筑鋼材的品種和規(guī)格,1.混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋,鋼筋的種類,鋼筋按加工方法不同分類：熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、熱處理鋼筋、冷軋鋼筋（冷軋帶肋鋼筋、冷軋扭鋼筋）、冷拔低碳、消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線,鋼筋按在結(jié)構(gòu)中是否施加預(yù)應(yīng)力分類：普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋,熱軋鋼筋由低碳鋼或低合金鋼熱軋而成,（1）普通鋼筋 普通鋼筋指用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋。 用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的熱軋鋼筋分為HPB235、 HRB335、HRB400和RRB400四個 級別。 混凝土規(guī)范規(guī)定，普通鋼筋宜采用HRB400級和HRB335級鋼筋。,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1建筑鋼材,2.1.1 建筑鋼材的品種和規(guī)格,HPBHot rolled Plain Steel Bars熱軋光圓鋼筋；HRBHot rolled Ribbed Steel Bars熱軋帶肋鋼筋；RRBRemained heat treatment Ribbed Steel Bars余熱處理帶肋鋼筋。,HPB235級鋼筋：光圓鋼筋，公稱直徑范圍為820mm，推薦直徑為8、10、12、16、20mm。實際工程中只用作板、基礎(chǔ)和荷載不大的梁、柱的受力主筋、箍筋以及其他構(gòu)造鋼筋。,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1建筑鋼材,2.1.1 建筑鋼材的品種和規(guī)格,HRB400級鋼筋：月牙紋鋼筋，公稱直徑范圍和推薦直徑同HRB335鋼筋。是混凝土結(jié)構(gòu)的主導鋼筋，實際工程中主要用作結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的受力主筋。,HRB335級鋼筋：月牙紋鋼筋，公稱直徑范圍為650mm，推薦直徑為6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm。是混凝土結(jié)構(gòu)的輔助鋼筋，實際工程中也主要用作結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的受力主筋。,RRB400級鋼筋：月牙紋鋼筋，公稱直徑范圍為840mm，推薦直徑為8、10、12、16、20、25、32和40mm。強度雖高，但疲勞性能、冷彎性能以及可焊性均較差，其應(yīng)用受到一定限制。,2.1建筑鋼材,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,外形分為：光圓鋼筋和帶肋鋼筋（人字紋、螺旋紋、月牙紋）供貨形式分為：盤圓和條狀供貨,低碳鋼熱軋圓盤條,低合金鋼熱軋帶肋鋼筋,HRB400主導鋼筋；HRB335輔助鋼筋；HPB235一般不推薦使用；RRB400強度雖高，但疲勞性能、冷彎性能以及可焊性均較差，應(yīng)用受限。,2.1建筑鋼材,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,預(yù)應(yīng)力鋼筋優(yōu)先采用鋼絞線和鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。,（2） 預(yù)應(yīng)力鋼筋,鋼絞線：由多根高強鋼絲絞織在一起而形成的，有3股和7股兩種， 多用于后張法大型構(gòu)件。 預(yù)應(yīng)力鋼絲：主要是消除應(yīng)力鋼絲，其外形有光面、螺旋肋、三面刻痕三種。 熱處理鋼筋：包括40Si2Mn、48Si2Mn及45Si2Cr幾種牌號，它們都以盤條形式供應(yīng)，無需焊接、冷拉，施工方便。,2.1建筑鋼材,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,預(yù)應(yīng)力鋼絲外形有光面、螺旋肋、三面刻痕三種。,三面刻痕鋼絲外形圖,預(yù)應(yīng)力螺旋肋鋼絲外形圖,（2） 預(yù)應(yīng)力鋼筋,（1）鋼種和鋼號 建筑工程常用碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 1）碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號： 碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號舉例：Q235A,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1建筑鋼材,2.鋼結(jié)構(gòu)用鋼材,2）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號：,注：低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的A、B級屬于鎮(zhèn)靜鋼， C、D、E級屬于特殊鎮(zhèn)靜鋼。,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1建筑鋼材,2.鋼結(jié)構(gòu)用鋼材,鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定，承重結(jié)構(gòu)的鋼材宜采用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼。,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1建筑鋼材,2.鋼結(jié)構(gòu)用鋼材,對于需要驗算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。,承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證，對焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。 焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗的合格保證。,對于需要驗算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材亦應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。,（2）品種及規(guī)格 1）熱軋鋼板 薄板：厚度為0.354 mm，寬0.51.5m，長0.54m。 薄鋼板是冷彎薄壁型鋼的原料 厚板：厚度為4.560 mm，寬0.73m，長412m。 廣泛用來組成焊接構(gòu)件和連接鋼板。 扁鋼：厚度為460mm，寬度為30200mm，長39m。,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1建筑鋼材,2.鋼結(jié)構(gòu)用鋼材,鋼板用符號“-”后加“厚寬長（單位為mm）”的方法表示，如-128002100。,2）熱軋型鋼, 角鋼：有等邊和不等邊兩種。 等邊角鋼：“L”后加“邊寬厚度”（單位為mm），如L10010。 不等邊角鋼：“L”后加“長邊寬短邊寬厚度”，如L100808。, 槽鋼：熱軋普通槽鋼與熱軋輕型槽鋼。 普通槽鋼：“”后加截面高度（單位為cm），并以a、b、c區(qū)分同一截面高度中的不同腹板厚度，30a。 輕型槽鋼：“Q”后加截面高度（單位為cm）,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1建筑鋼材,2.鋼結(jié)構(gòu)用鋼材,2）熱軋型鋼,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1建筑鋼材,2.鋼結(jié)構(gòu)用鋼材, 工字鋼：分普通工字鋼和輕型工字鋼。 普通工字鋼：“I”后加截面高度（單位為cm。20號以上的工字鋼，同一截面高度有3種腹板厚度，以a、b、c區(qū)分 （其中a類腹板最?。?，如I30b。 輕型工字鋼：“QI”后加截面高度（單位為cm），如Q I 25。, H型鋼 熱軋H型鋼分為寬翼緣H型鋼、中翼緣H型鋼和窄翼緣H型鋼三類，此外還有H型鋼柱，其代號分別為HW、HM、HN、HP。 表示方法：代號后加“高度寬度腹板厚度翼緣厚度”(單位為mm)， 如HW340250914。,2）熱軋型鋼,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1建筑鋼材,2.鋼結(jié)構(gòu)用鋼材, 剖分T型鋼 代號與H型鋼相對應(yīng)，采用TW、TM、TN分別表示寬翼緣T型鋼、中翼緣T型鋼和窄翼緣T型鋼，其表示方法亦與H型鋼相同，TN22520012。 鋼管：分為無縫鋼管和焊接鋼管。 表示方法：“”后加“外徑厚度” （單位為mm）,3）冷彎薄壁型材,冷彎薄壁型鋼：由26mm的薄鋼板經(jīng)冷彎或模壓而成型的高效經(jīng)濟的截面；缺點是因為壁薄，對銹蝕影響較為敏感，故多于跨度小，荷載輕的輕型鋼結(jié)構(gòu)中。 壓型鋼板：所用鋼板厚度為0.42mm。其優(yōu)缺點同冷彎薄壁型鋼，主要用于圍護結(jié)構(gòu)、屋面、樓板等。,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1建筑鋼材,2.鋼結(jié)構(gòu)用鋼材,2.1.2建筑鋼材的力學性能,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,1. 影響鋼材力學性能的主要因素,(1)鋼材的化學成分,按碳的含量，小于0.25% 的為低碳鋼，大于0.25% 而小于0.6% 的為中碳鋼，大于0.6% 的為高碳鋼。,錳和硅是鋼中的有益元素，它們都是脫氧劑。它們可提高強度，又不會過多降低塑性和沖擊韌性。,釩、鈮、鈦是鋼中的合金元素，既可以提高鋼材強度，又可保持良好的塑性、韌性。,鋁是強脫氧劑，用鋁進行補充脫氧，能進一步減少鋼中的有害氧化物。鉻和鎳是提高鋼材強度的合金元素。,硫和磷是冶煉過程中留在鋼中的雜質(zhì)，是有害元素。它們降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強度。硫能使鋼材 “熱脆”，磷使鋼材“冷脆”。,（4） 溫度影響 鋼材對溫度相當敏感，溫度升高與降低都使鋼材性能發(fā)生變化。相比之下，鋼材的低溫性能更重要。 在正溫范圍，總的趨勢是隨著溫度的升高，鋼材強度降低，變形增大。約在200以內(nèi)鋼材性能沒有很大變化，430540之間則強度（屈服強度和抗拉強度 ）急劇下降；到600時強度很低不能承擔荷載。此外，250附近有藍脆現(xiàn)象，約260320時有徐變現(xiàn)象。,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1.2 建筑鋼材的力學性能,（2）冶金缺陷的影響 常見的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋、分層等，都會使鋼材性能變差。（3）鋼材硬化 冷拉、冷彎、沖孔、機械剪切等冷加工使鋼材產(chǎn)生很大塑性變形，從而提高了鋼的屈服點，同時降低了鋼的塑性和韌性，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化或應(yīng)變硬化。,（5） 應(yīng)力集中 應(yīng)力集中系數(shù)愈大，變脆的傾向愈嚴重。 在負溫下或動力荷載作用下工作的結(jié)構(gòu)，應(yīng)力集中的不利影響將十分突出。（6）反復荷載作用 鋼材在反復荷載作用下，結(jié)構(gòu)的抗力及性能都會發(fā)生重要變化，甚至發(fā)生疲勞破壞。,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.1.2 建筑鋼材的力學性能,2.1.2建筑鋼材的力學性能,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,有明顯屈服點的鋼材： 低碳鋼和低合金鋼,由于到達y后構(gòu)件產(chǎn)生較大變形，故把它取為計算構(gòu)件的強度標準；到達u時構(gòu)件開始斷裂破壞，故以u作為材料的強度儲備。,y,u,強度,2.鋼材的力學性能,2.1.2建筑鋼材的力學性能,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,無明顯屈服點的鋼材： 高強鋼材（如熱處理鋼材）,對于無明顯屈服點的鋼材，以殘余變形為0.2%時的應(yīng)力作為名義屈服點，其值約為極限強度的85%,y,u,2.鋼材的力學性能,強度,2.1.2建筑鋼材的力學性能,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,塑性性能,冷彎性能,斷裂前試件的永久變形與原標定長度的百分比稱為伸長率，它是衡量鋼材塑性的重要指標。,冷彎性能由冷彎試驗來確定，試驗時按照規(guī)定的彎心直徑在試驗機上用沖頭加壓，使試件彎成180，如試件外表面不出現(xiàn)裂紋和分層，即為合格。,冷彎試驗,伸長率測試儀,2.1.2建筑鋼材的力學性能,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,沖擊韌性,韌性是鋼材抵抗沖擊荷載的能力。韌性是鋼材強度和塑性的綜合指標。,沖擊韌性隨溫度的降低而下降。其規(guī)律是開始下降緩慢，當達到一定溫度范圍時，突然下降很多而呈脆性，這種性質(zhì)稱為鋼材的冷脆性。,沖擊韌性試驗機,（1）鋼筋的強度標準值和強度設(shè)計值,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,強度標準值除以材料分項系數(shù)即為材料強度設(shè)計值,鋼筋的材料分項系數(shù),熱軋鋼筋1.10，預(yù)應(yīng)力鋼筋1.20。,3.建筑鋼材的設(shè)計指標,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,注：熱軋鋼筋直徑d系指公稱直徑； 當采用直徑大于40mm的鋼筋時，應(yīng)有可靠的工程經(jīng)驗； 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，軸心受拉和小偏心受拉鋼筋抗拉強度設(shè)計值大于300N/mm2，仍應(yīng)300N/mm2??； 直徑為6mm的光面鋼筋可選用牌號為Q235的熱軋圓盤條。,3.建筑鋼材的設(shè)計指標,（1）鋼筋的強度標準值和強度設(shè)計值,（1）鋼筋的強度標準值和強度設(shè)計值,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,3.建筑鋼材的設(shè)計指標,預(yù)應(yīng)力鋼筋強度標準值表（N/mm2）,注：鋼絞線直徑系指外接圓直徑，即現(xiàn)行國家標準預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線GB/T5224中的公稱直徑Dg； 光面鋼絲直徑為49mm，螺旋肋鋼絲直徑為48mm。,（1）鋼筋的強度標準值和強度設(shè)計值,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,3.建筑鋼材的設(shè)計指標,預(yù)應(yīng)力鋼筋強度設(shè)計值表（N/mm2）,（2）鋼筋的彈性模量,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,鋼材的強度設(shè)計值：鋼材的屈服點除以鋼材的抗力分項系數(shù)。,3.建筑鋼材的設(shè)計指標,鋼材的抗力分項系數(shù)取為，Q235鋼為1.087，Q345、Q390、Q420鋼為1.111。鋼材強度設(shè)計值根據(jù)鋼材厚度或直徑按規(guī)范采用。,（3）鋼材的強度設(shè)計值,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,3.建筑鋼材的設(shè)計指標,注：表中厚度系指計算點的厚度，對軸心受力構(gòu)件系指截面中較厚板件的厚度。,2.2 混凝土,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,是按一定比例的水泥、砂、石和水，經(jīng)拌合、澆筑、振搗、養(yǎng)護、逐步凝固硬化形成的人造石材。,商品混凝土運輸和澆筑設(shè)備,三大強度：立方抗壓強度fcu,k軸心抗壓強度 fc,k軸心抗拉強度ft,2.2.1 混凝土的強度,2.2 混凝土,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,1、砼立方體抗壓強度（fcu,k） 試塊尺寸：150150150mm3養(yǎng)護時間：28天養(yǎng)護條件：溫度203，相對濕度90%加荷速度：每秒0.150.3N/mm2,混凝土按立方體抗壓強度的標準值（fcu,k）的大小，分為14等級，它們是C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。,（左圖）試件表面無潤滑劑，產(chǎn)生套箍效應(yīng)，工程中常采用這種方法。（右圖）試件表面涂有潤滑劑，摩擦阻力小，測得的抗壓強度小，工程中一般不采用。,立方體混凝土試塊,2.2 混凝土,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2、砼軸心抗壓強度（fc,k）試塊尺寸：150150300mm3養(yǎng)護時間：28天養(yǎng)護條件：溫度203，相對濕度90%,棱柱強度與立方強度之比,考慮C40以上混凝土脆性的折減系數(shù),2.2 混凝土,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,3、砼軸心抗拉強度（ft）混凝土為脆性材料，內(nèi)部存在許多細小孔隙，因此其抗拉強度很低。,試驗方法：國內(nèi)外多采用圓柱體或立方體的劈裂試驗來間接測定。,混凝土的抗拉強度遠小于抗壓強度，只有抗壓強度的1/101/18,2.2 混凝土,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.2.2 混凝土的設(shè)計指標,1.混凝土的強度 混凝土的強度標準值應(yīng)具有不小于95%的保證率。 混凝土強度設(shè)計值：等于混凝土強度標準值除以混凝土材料分項系數(shù)（ rs = 1.4 )。 各種強度等級的混凝土強度標準值、強度設(shè)計值規(guī)范規(guī)定采用。,2.2 混凝土,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.2.2 混凝土的設(shè)計指標,2.2 混凝土,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.2.2 混凝土的設(shè)計指標,2.混凝土的彈性模量 但是，混凝土不是彈性材料，其應(yīng)力和應(yīng)變不呈線性關(guān)系，在不同應(yīng)力階段的變形模量（應(yīng)力與應(yīng)變之比）不同，原點切線很難準確地作出。實用中，采用應(yīng)力上限為（0.40.5）fc循環(huán)510次后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，應(yīng)力為（0.40.5）fc時的割線模量作為混凝土的彈性模量的近似值。 混凝土的受拉或受壓彈性模量（N/mm2）的經(jīng)驗計算公式：,（2.2.3）,2.2 混凝土,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最重要的因素。使用環(huán)境類別按下表劃分。,注：嚴寒地區(qū)指最冷月平均溫度-10，日平均溫度不高于5的天數(shù)145d的地區(qū)；寒冷地區(qū)指最冷月平均溫度-100，日平均溫度不高于5的天數(shù)為90145d的地區(qū)。,2.2.3 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性規(guī)定,2.2 混凝土,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,對于設(shè)計使用年限為50年的一般結(jié)構(gòu)，混凝土質(zhì)量應(yīng)符合下表2.2.5的規(guī)定,2.2.3 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性規(guī)定,2.2 混凝土,第二章 建筑結(jié)構(gòu)材料,2.設(shè)計使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土： （1）結(jié)構(gòu)混凝土強度等級不應(yīng)低于C30；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的最低強度等級為C40。 （2）混凝土中氯離子含量不得超過水泥重量的0.06%。 （3