數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)電子鋼筋混凝土基本受力構(gòu)件學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(sh j ji u)電子電子 鋼筋混凝土鋼筋混凝土基本受力構(gòu)件基本受力構(gòu)件第一頁，共191頁。 教學(xué)要求：要求學(xué)生熟練掌握各種鋼筋混凝土基本受力構(gòu)件的破教學(xué)要求：要求學(xué)生熟練掌握各種鋼筋混凝土基本受力構(gòu)件的破壞形態(tài)壞形態(tài)(xngti)(xngti)；掌握各種構(gòu)件的基本計算公式及適用條件、設(shè)計；掌握各種構(gòu)件的基本計算公式及適用條件、設(shè)計計算方法和步驟；了解各種構(gòu)件的構(gòu)造要求；理解提高構(gòu)件受力性能計算方法和步驟；了解各種構(gòu)件的構(gòu)造要求；理解提高構(gòu)件受力性能的各項有利措施。的各項有利措施。第1頁/共191頁第二頁，共191頁。 本節(jié)重點本節(jié)重點(zhngdin)介紹鋼筋和混

2、凝土材料各自的力學(xué)性能及其共同工作的原理，并從強度和變形兩個方面，闡述這兩種材料的物理力學(xué)性能以及兩種材料在工程中的使用。介紹鋼筋和混凝土材料各自的力學(xué)性能及其共同工作的原理，并從強度和變形兩個方面，闡述這兩種材料的物理力學(xué)性能以及兩種材料在工程中的使用。 鋼筋及混凝土材料鋼筋及混凝土材料(cilio)(cilio)的物理力的物理力學(xué)性能學(xué)性能一、鋼筋一、鋼筋(gngjn)(gngjn)的物理力學(xué)的物理力學(xué)性能性能1. 材料的連續(xù)、均勻、各向同性假設(shè)材料的連續(xù)、均勻、各向同性假設(shè) 混凝土結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋按照鋼材的化學(xué)成分分為：碳素鋼和普通低合金鋼。碳素鋼根據(jù)含碳量的多少，又可分為低碳鋼混凝土結(jié)

3、構(gòu)中使用的鋼筋按照鋼材的化學(xué)成分分為：碳素鋼和普通低合金鋼。碳素鋼根據(jù)含碳量的多少，又可分為低碳鋼(含碳量含碳量0.25%)、中碳鋼、中碳鋼(0.25%含碳量含碳量0.6%)以及高碳鋼以及高碳鋼(0.6%含碳量含碳量1.4%)，且含碳量越高強度越高，但其塑性和可焊性會有所降低。在碳素鋼中加入少量的硅、錳、鈦、釩、鉻等合金元素可以有效地提高鋼材的強度，稱普通低合金鋼。，且含碳量越高強度越高，但其塑性和可焊性會有所降低。在碳素鋼中加入少量的硅、錳、鈦、釩、鉻等合金元素可以有效地提高鋼材的強度，稱普通低合金鋼。 按照生產(chǎn)加工工藝的不同，鋼筋可分為熱軋鋼筋、冷加工鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼絞線和熱處理

4、鋼筋等。按照生產(chǎn)加工工藝的不同，鋼筋可分為熱軋鋼筋、冷加工鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼絞線和熱處理鋼筋等?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 500102002) (以后簡稱以后簡稱規(guī)范規(guī)范) 規(guī)定，用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)普通鋼筋可使用熱軋鋼筋；用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)預(yù)應(yīng)力鋼筋可使用螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線，也可使用熱處理鋼筋。規(guī)定，用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)普通鋼筋可使用熱軋鋼筋；用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)預(yù)應(yīng)力鋼筋可使用螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線，也可使用熱處理鋼筋。 按照外形，鋼筋可分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋。光圓鋼筋與帶肋鋼筋相比，由于表面光滑，故其與混凝土之間的粘結(jié)力較差

5、。鋼筋形式如圖按照外形，鋼筋可分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋。光圓鋼筋與帶肋鋼筋相比，由于表面光滑，故其與混凝土之間的粘結(jié)力較差。鋼筋形式如圖11.1所示。所示。 第2頁/共191頁第三頁，共191頁。鋼筋及混凝土材料鋼筋及混凝土材料(cilio)(cilio)的物理力學(xué)性的物理力學(xué)性能能圖圖11.1 鋼筋鋼筋(gngjn)形式形式 按照力學(xué)性能，鋼筋可分為有明顯屈服點的鋼筋按照力學(xué)性能，鋼筋可分為有明顯屈服點的鋼筋(軟鋼軟鋼)和無明顯屈服點的鋼筋和無明顯屈服點的鋼筋(硬鋼硬鋼)兩大類。有明顯屈服點的鋼筋其應(yīng)力兩大類。有明顯屈服點的鋼筋其應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖應(yīng)變曲線如圖11.2所示。此曲線的特點是有明顯

6、的屈服點和流幅，斷裂時有所示。此曲線的特點是有明顯的屈服點和流幅，斷裂時有“頸縮頸縮”現(xiàn)象，且伸長率比較大。對于有明顯屈服點的鋼筋，其屈服強度是鋼筋關(guān)鍵性的強度指標(biāo)；而無明顯屈服點的鋼筋，由于其屈服點不容易測定，因此對于此類鋼筋是以極限抗拉強度現(xiàn)象，且伸長率比較大。對于有明顯屈服點的鋼筋，其屈服強度是鋼筋關(guān)鍵性的強度指標(biāo)；而無明顯屈服點的鋼筋，由于其屈服點不容易測定，因此對于此類鋼筋是以極限抗拉強度b的的85%作為其主要強度指標(biāo)，其應(yīng)力作為其主要強度指標(biāo)，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖應(yīng)變曲線如圖11.3所示。所示。 在工程實踐中，為了提高鋼材的強度，達到節(jié)約鋼材的目的，可以在工程實踐中，為了提高鋼材的

7、強度，達到節(jié)約鋼材的目的，可以(ky)采用冷拉和冷拔的方法對鋼筋進行冷加工以提高鋼筋的強度。采用冷拉和冷拔的方法對鋼筋進行冷加工以提高鋼筋的強度。 經(jīng)過冷加工后的鋼筋屈服強度有所提高，但其延伸率和塑性降低。經(jīng)過冷加工后的鋼筋屈服強度有所提高，但其延伸率和塑性降低。 冷拉只能提高鋼筋的抗拉強度，冷拔則可同時提高抗拉及抗壓強度。冷拉只能提高鋼筋的抗拉強度，冷拔則可同時提高抗拉及抗壓強度。第3頁/共191頁第四頁，共191頁。鋼筋及混凝土材料鋼筋及混凝土材料(cilio)(cilio)的物理力的物理力學(xué)性能學(xué)性能圖圖11.3 無明顯屈服點鋼筋的應(yīng)力無明顯屈服點鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變應(yīng)變(yngbin)曲線

8、曲線圖圖11.2 有明顯屈服點鋼筋有明顯屈服點鋼筋(gngjn)的應(yīng)力的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 規(guī)范規(guī)范將熱軋鋼筋根據(jù)其力學(xué)指標(biāo)的高低，分為將熱軋鋼筋根據(jù)其力學(xué)指標(biāo)的高低，分為HPB235級級(級級)、HRB335級級(級級)、HRB400級級(級級)和和RRB400級級(級級)。級鋼筋的強度最低，級鋼筋的強度最低，級鋼筋次之，級鋼筋次之，級鋼筋的強度最高。級鋼筋的強度最高。 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，不同的受力構(gòu)件宜采用不同級別的鋼筋，且應(yīng)遵守相應(yīng)的規(guī)范要求。在以上所述鋼筋不同分類的標(biāo)準(zhǔn)中，熱軋鋼筋是屬于有明顯屈服點的鋼筋；在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，不同的受力構(gòu)件宜采用不同級別的鋼筋，且應(yīng)遵守相應(yīng)的規(guī)范

9、要求。在以上所述鋼筋不同分類的標(biāo)準(zhǔn)中，熱軋鋼筋是屬于有明顯屈服點的鋼筋；HPB235級鋼筋是光圓鋼筋，級鋼筋是光圓鋼筋，HRB335、HRB400、RRB400級鋼筋是帶肋鋼筋。級鋼筋是帶肋鋼筋。第4頁/共191頁第五頁，共191頁。鋼筋鋼筋(gngjn)(gngjn)及混凝土材料的物理力學(xué)及混凝土材料的物理力學(xué)性能性能2. 鋼筋鋼筋(gngjn)的變形的變形 混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋除了應(yīng)具有一定的強度外，還必須保證有一定的塑性變形能力混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋除了應(yīng)具有一定的強度外，還必須保證有一定的塑性變形能力(nngl)。衡量鋼筋塑性變形能力。衡量鋼筋塑性變形能力(nngl)大小的指標(biāo)是伸長率和冷彎

10、性能。鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率稱為伸長率，伸長率越大，表明鋼筋的塑性變形越好，破壞前有明顯的預(yù)兆。具有明顯屈服點的鋼筋有較大的伸長率，而無明顯屈服點的鋼筋伸長率很小。大小的指標(biāo)是伸長率和冷彎性能。鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率稱為伸長率，伸長率越大，表明鋼筋的塑性變形越好，破壞前有明顯的預(yù)兆。具有明顯屈服點的鋼筋有較大的伸長率，而無明顯屈服點的鋼筋伸長率很小。 冷彎是指在常溫下將直徑冷彎是指在常溫下將直徑d的鋼筋繞直徑的鋼筋繞直徑D的輥軸彎曲到規(guī)定的角度后的輥軸彎曲到規(guī)定的角度后(如圖如圖11.4所示所示)，鋼筋無裂紋及起層現(xiàn)象，為合格。冷彎的兩個參數(shù)是彎心直徑和冷彎角度，彎心直徑越小，

11、冷彎角度越大，則鋼筋的冷彎性能越好，說明鋼筋的塑性性能越好。，鋼筋無裂紋及起層現(xiàn)象，為合格。冷彎的兩個參數(shù)是彎心直徑和冷彎角度，彎心直徑越小，冷彎角度越大，則鋼筋的冷彎性能越好，說明鋼筋的塑性性能越好。 屈服強度、極限強度、伸長率和冷彎性能是對有明顯屈服點的鋼筋進行質(zhì)量檢測的四項主要指標(biāo)；對無明顯屈服點的鋼筋只測定后三項。屈服強度、極限強度、伸長率和冷彎性能是對有明顯屈服點的鋼筋進行質(zhì)量檢測的四項主要指標(biāo)；對無明顯屈服點的鋼筋只測定后三項。圖圖11.4 鋼筋冷彎鋼筋冷彎第5頁/共191頁第六頁，共191頁。鋼筋鋼筋(gngjn)(gngjn)及混凝土材料的物理及混凝土材料的物理力學(xué)性能力學(xué)性能

12、3. 混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)對鋼筋性能的要求對鋼筋性能的要求 (1) 強度。鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于強度。鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于95%的保證率。熱軋鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值系根據(jù)屈服強度確定的保證率。熱軋鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值系根據(jù)屈服強度確定(qudng)，用，用fyk 表示。預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值系根據(jù)極限抗拉強度確定表示。預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值系根據(jù)極限抗拉強度確定(qudng)，用，用 fpdk表示。表示。 (2) 強度設(shè)計值。普通鋼筋的抗拉強度設(shè)計值強度設(shè)計值。普通鋼筋的抗拉強度設(shè)計值 fy及抗壓強度設(shè)計值及抗壓強度設(shè)計值 f y應(yīng)按表應(yīng)

13、按表11-1采用；當(dāng)構(gòu)件中配有不同種類的鋼筋時，每種鋼筋應(yīng)采用各自的強度設(shè)計值。采用；當(dāng)構(gòu)件中配有不同種類的鋼筋時，每種鋼筋應(yīng)采用各自的強度設(shè)計值。表表11-1 普通鋼筋強度設(shè)計值普通鋼筋強度設(shè)計值(N/mm2)第6頁/共191頁第七頁，共191頁。鋼筋及混凝土材料鋼筋及混凝土材料(cilio)(cilio)的物理力學(xué)的物理力學(xué)性能性能二、混凝土材料二、混凝土材料(cilio)(cilio)的物理的物理力學(xué)性能力學(xué)性能1. 混凝土的強度混凝土的強度(qingd) 混凝土是由水泥、水和骨料等原材料經(jīng)攪拌后入模澆注，并經(jīng)養(yǎng)護硬化后做成的人工石材。國內(nèi)對各種單向受力下的混凝土強度都規(guī)定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)試

14、驗方法?；炷潦怯伤唷⑺凸橇系仍牧辖?jīng)攪拌后入模澆注，并經(jīng)養(yǎng)護硬化后做成的人工石材。國內(nèi)對各種單向受力下的混凝土強度都規(guī)定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。 1) 立方體抗壓強度立方體抗壓強度fcu 立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k 是混凝土各種力學(xué)指標(biāo)的基本代表值。是混凝土各種力學(xué)指標(biāo)的基本代表值。規(guī)范規(guī)范規(guī)定，混凝土強度等級按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值確定。立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值是指按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的邊長為規(guī)定，混凝土強度等級按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值確定。立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值是指按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的邊長為150mm的立方體試件在的立方體試件在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得

15、的具有天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強度。根據(jù)混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，保證率的抗壓強度。根據(jù)混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，規(guī)范規(guī)范將混凝土強度等級分為將混凝土強度等級分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80，共，共14個等級，單位為個等級，單位為N/mm2，其中，其中C代表混凝土，代表混凝土，C后的數(shù)值為立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值后的數(shù)值為立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k 。例如，。例如，C40表示混凝土的立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為表示混凝土的立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為40 N/mm2。第7頁/共191頁第八頁，共

16、191頁。 由于組成的復(fù)雜性，影響混凝土立方體抗壓強度大小的因素很多。當(dāng)試件的尺寸越小時，其抗壓強度值越高，因此當(dāng)試件尺寸采用邊長為由于組成的復(fù)雜性，影響混凝土立方體抗壓強度大小的因素很多。當(dāng)試件的尺寸越小時，其抗壓強度值越高，因此當(dāng)試件尺寸采用邊長為200mm或或100mm的立方體試塊時，必須將其抗壓強度實測值乘以換算系數(shù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)試塊的立方體抗壓強度值，換算系數(shù)分別取的立方體試塊時，必須將其抗壓強度實測值乘以換算系數(shù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)試塊的立方體抗壓強度值，換算系數(shù)分別取1.05和和0.95；試驗時加荷速度越快，測得的混凝土強度越高；試驗時，試件上下表面涂潤滑劑時，測得的抗壓強度變?。唤孛婢植渴軌?/p>

17、時，比全截面受壓時的混凝土強度高。；試驗時加荷速度越快，測得的混凝土強度越高；試驗時，試件上下表面涂潤滑劑時，測得的抗壓強度變?。唤孛婢植渴軌簳r，比全截面受壓時的混凝土強度高。 規(guī)范規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強度等級不應(yīng)低于規(guī)范規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強度等級不應(yīng)低于C15；當(dāng)采用；當(dāng)采用HRB335級鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于級鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于C20；當(dāng)采用；當(dāng)采用HRB400和和RRB400級鋼筋以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件時，混凝土強度等級不得低于級鋼筋以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件時，混凝土強度等級不得低于C20；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級

18、不應(yīng)低于C30；當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于；當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于C40。 2) 軸心抗壓強度軸心抗壓強度fc 混凝土軸心抗壓強度混凝土軸心抗壓強度fc 是混凝土最基本的強度指標(biāo)。規(guī)范規(guī)定按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的邊長為是混凝土最基本的強度指標(biāo)。規(guī)范規(guī)定按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的邊長為 的棱柱體試件在的棱柱體試件在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的具有天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強度為混凝土軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值保證率的抗壓強度為混凝土軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值(如圖如圖11.5所示所示)。但是

19、在實際工程。但是在實際工程(gngchng)中很少直接測量軸心抗壓強度，而是根據(jù)測定的立方體抗壓強度值進行換算，其關(guān)系式為：中很少直接測量軸心抗壓強度，而是根據(jù)測定的立方體抗壓強度值進行換算，其關(guān)系式為： 鋼筋鋼筋(gngjn)(gngjn)及混凝土材料的物理及混凝土材料的物理力學(xué)性能力學(xué)性能ckc1c2cu,k0.88ff (11-1)第8頁/共191頁第九頁，共191頁。鋼筋鋼筋(gngjn)(gngjn)及混凝土材料的物理力學(xué)及混凝土材料的物理力學(xué)性能性能圖圖11.5 混凝土棱柱體抗壓試驗和裂縫混凝土棱柱體抗壓試驗和裂縫(li fng)分布分布 3) 軸心抗拉強度軸心抗拉強度ft 混凝土

20、抗拉強度混凝土抗拉強度ft是混凝土的基本力學(xué)指標(biāo)之一，通常用測定混凝土立方體試件的劈裂抗拉強度值得到。測定混凝土軸心抗拉強度也可以采用直接軸心受拉的試驗方法是混凝土的基本力學(xué)指標(biāo)之一，通常用測定混凝土立方體試件的劈裂抗拉強度值得到。測定混凝土軸心抗拉強度也可以采用直接軸心受拉的試驗方法(如圖如圖11.6所示所示)?；炷恋目估瓘姸群艿?，一般只有抗壓強度的?；炷恋目估瓘姸群艿?，一般只有抗壓強度的1/181/9，混凝土強度等級越高，這個比值越小。由于構(gòu)件，混凝土強度等級越高，這個比值越小。由于構(gòu)件(gujin)與試件的差別、尺寸效應(yīng)、加載速度等因素的影響，規(guī)范考慮了從普通強度混凝土到高強度混凝土

21、的變化規(guī)律，取軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值與試件的差別、尺寸效應(yīng)、加載速度等因素的影響，規(guī)范考慮了從普通強度混凝土到高強度混凝土的變化規(guī)律，取軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值ftk與立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k的關(guān)系為：的關(guān)系為： 式中，式中， 為變異系數(shù)。為變異系數(shù)。 0.550.45tkcu,k20.880.395(1 1.645 )ff(11-2)第9頁/共191頁第十頁，共191頁。鋼筋及混凝土材料鋼筋及混凝土材料(cilio)(cilio)的物理力的物理力學(xué)性能學(xué)性能圖圖11.6 混凝土抗拉試驗混凝土抗拉試驗(shyn) 混凝土軸心抗壓、軸心抗拉強度混凝土軸心抗壓、軸心抗拉強度(kn

22、 l qin d)設(shè)計值設(shè)計值fc、ft應(yīng)按表應(yīng)按表11-2采用。采用。 表表11-2 混凝土強度設(shè)計值混凝土強度設(shè)計值(N/mm ) 4) 復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強度復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強度 在混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土往往處于復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，如雙向應(yīng)力狀態(tài)或三向應(yīng)力狀態(tài)。雙向應(yīng)力狀態(tài)下混凝土試驗曲線如圖在混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土往往處于復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，如雙向應(yīng)力狀態(tài)或三向應(yīng)力狀態(tài)。雙向應(yīng)力狀態(tài)下混凝土試驗曲線如圖11.7所示。所示。第10頁/共191頁第十一頁，共191頁。鋼筋及混凝土材料鋼筋及混凝土材料(cilio)(cilio)的物理力的物理力學(xué)性能學(xué)性能圖圖11.7 雙向應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的試驗雙

23、向應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的試驗(shyn)曲線曲線 從圖中可知，在雙向拉應(yīng)力狀態(tài)下，混凝土強度與單向拉應(yīng)力作用下的幾乎相同；在雙向壓應(yīng)力作用下，一向的強度隨另一向壓應(yīng)力的增加而增加。由此可見，雙向受壓下的混凝土強度比單向受壓強度最多可提高從圖中可知，在雙向拉應(yīng)力狀態(tài)下，混凝土強度與單向拉應(yīng)力作用下的幾乎相同；在雙向壓應(yīng)力作用下，一向的強度隨另一向壓應(yīng)力的增加而增加。由此可見，雙向受壓下的混凝土強度比單向受壓強度最多可提高27%；而在拉、壓組合情形下，無論是抗拉強度還是抗壓強度均低于單向拉伸或單向壓縮時的強度。；而在拉、壓組合情形下，無論是抗拉強度還是抗壓強度均低于單向拉伸或單向壓縮時的強度。 在三向

24、壓力作用下，由于在三向壓力作用下，由于(yuy)周圍壓力約束了混凝土的橫向變形，抑制混凝土內(nèi)部開裂的傾向以及體積的膨脹，因此，混凝土在三向壓力作用下強度和延性會大大提高。在鋼筋混凝土柱中配置螺旋鋼箍或密集鋼箍就是基于這個原因。周圍壓力約束了混凝土的橫向變形，抑制混凝土內(nèi)部開裂的傾向以及體積的膨脹，因此，混凝土在三向壓力作用下強度和延性會大大提高。在鋼筋混凝土柱中配置螺旋鋼箍或密集鋼箍就是基于這個原因。第11頁/共191頁第十二頁，共191頁。鋼筋鋼筋(gngjn)(gngjn)及混凝土材料的物理力學(xué)及混凝土材料的物理力學(xué)性能性能2. 混凝土的變形混凝土的變形(bin xng) 1) 混凝土在一

25、次短期加載下的變形及應(yīng)力混凝土在一次短期加載下的變形及應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 一次短期加載也稱為一次短期加載也稱為(chn wi)單調(diào)加載。而混凝土受壓時的應(yīng)力單調(diào)加載。而混凝土受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是混凝土最基本的力學(xué)性能之一。應(yīng)變關(guān)系是混凝土最基本的力學(xué)性能之一。 我國采用棱柱體試件測定一次短期加載下混凝土受壓應(yīng)力我國采用棱柱體試件測定一次短期加載下混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€，如圖應(yīng)變?nèi)€，如圖11.8所示。此曲線包括上升段和下降段兩部分。所示。此曲線包括上升段和下降段兩部分。C點對應(yīng)的峰值應(yīng)力點對應(yīng)的峰值應(yīng)力max 通常作為混凝土棱柱體的抗壓強度通常作為混凝土棱柱體的抗壓強度 fc，而

26、曲線中相應(yīng)的應(yīng)變稱為，而曲線中相應(yīng)的應(yīng)變稱為(chn wi)峰值應(yīng)變峰值應(yīng)變0 ，其值在，其值在0.00150.0025之間波動，一般取之間波動，一般取0.002。圖圖11.8 混凝土棱柱體受壓的應(yīng)力混凝土棱柱體受壓的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線第12頁/共191頁第十三頁，共191頁。鋼筋鋼筋(gngjn)(gngjn)及混凝土材料的物理及混凝土材料的物理力學(xué)性能力學(xué)性能 當(dāng)應(yīng)變持續(xù)增長，應(yīng)力當(dāng)應(yīng)變持續(xù)增長，應(yīng)力-應(yīng)變曲線在應(yīng)變曲線在D點出現(xiàn)反彎，則表明試件已充分破碎，此時混凝土達到極限壓應(yīng)變點出現(xiàn)反彎，則表明試件已充分破碎，此時混凝土達到極限壓應(yīng)變 cu ，它包括彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變兩部分。塑性應(yīng)

27、變越長，表明混凝土的變形能力越大，延性越好。強度等級低的混凝土受荷時的延性比強度等級高的好。，它包括彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變兩部分。塑性應(yīng)變越長，表明混凝土的變形能力越大，延性越好。強度等級低的混凝土受荷時的延性比強度等級高的好。 2) 混凝土的彈性模量、變形模量混凝土的彈性模量、變形模量 從應(yīng)力從應(yīng)力-應(yīng)變曲線的原點應(yīng)變曲線的原點O作曲線的切線，則該切線與橫坐標(biāo)夾角的正切稱為混凝土的原點彈性模量，即彈性模量，記為作曲線的切線，則該切線與橫坐標(biāo)夾角的正切稱為混凝土的原點彈性模量，即彈性模量，記為 ，但是它的穩(wěn)定數(shù)值不易從試驗中測得。，但是它的穩(wěn)定數(shù)值不易從試驗中測得。 連接原點連接原點O和曲線上任一

28、點和曲線上任一點A的割線的割線(gxin)的正切稱為混凝土的變形模量，記為的正切稱為混凝土的變形模量，記為 ；混凝土彈性模量與變形模量的關(guān)系為：；混凝土彈性模量與變形模量的關(guān)系為： ，式中，式中 為混凝土受壓時的彈性模量，它等于混凝土某一應(yīng)力狀態(tài)下的彈性應(yīng)變與總應(yīng)變之比。為混凝土受壓時的彈性模量，它等于混凝土某一應(yīng)力狀態(tài)下的彈性應(yīng)變與總應(yīng)變之比。 在曲線上任一點作曲線的切線，該切線與橫坐標(biāo)夾角的正切或其應(yīng)力增量與應(yīng)變增量的比值稱為該點應(yīng)力的切線模量，記為：在曲線上任一點作曲線的切線，該切線與橫坐標(biāo)夾角的正切或其應(yīng)力增量與應(yīng)變增量的比值稱為該點應(yīng)力的切線模量，記為： 。 具體作法如圖具體作法如圖

29、11.9所示。所示。 混凝土彈性模量與混凝土立方體抗壓強度之間的關(guān)系為：混凝土彈性模量與混凝土立方體抗壓強度之間的關(guān)系為：(單位為單位為N/mm2)。 cc0tanEc1tanE ccEEctanE5ccu,k1034.72.2Ef(11-3)第13頁/共191頁第十四頁，共191頁。鋼筋及混凝土材料鋼筋及混凝土材料(cilio)(cilio)的物理力學(xué)性的物理力學(xué)性能能 混凝土受壓或受拉的彈性模量混凝土受壓或受拉的彈性模量(tn xn m lin)Ec應(yīng)按表應(yīng)按表11-3采用。采用。 表表11-3 混凝土彈性模量混凝土彈性模量(tn xn m lin)(104N/mm2)圖圖11.9 混凝土

30、彈性模量、變形模量的表示方法混凝土彈性模量、變形模量的表示方法第14頁/共191頁第十五頁，共191頁。 3) 混凝土在重復(fù)荷載下的變形混凝土在重復(fù)荷載下的變形 目前我國規(guī)范中彈性模量目前我國規(guī)范中彈性模量 值是用下列方法確定的：采用棱柱體試件，取應(yīng)力上限為值是用下列方法確定的：采用棱柱體試件，取應(yīng)力上限為0.5fc 重復(fù)加荷重復(fù)加荷510次。由于混凝土的塑性性質(zhì)，每次卸載為零時，存在次。由于混凝土的塑性性質(zhì)，每次卸載為零時，存在(cnzi)有殘余變形。但隨荷載多次重復(fù)，殘余變形逐漸減小，重復(fù)加荷有殘余變形。但隨荷載多次重復(fù)，殘余變形逐漸減小，重復(fù)加荷510次后，變形趨于穩(wěn)定，混凝土的應(yīng)力次后

31、，變形趨于穩(wěn)定，混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線接近于直線應(yīng)變曲線接近于直線(如圖如圖11.10所示所示)，該直線的斜率即為混凝土的彈性模量。，該直線的斜率即為混凝土的彈性模量。圖圖11.10 混凝土在重復(fù)荷載下的應(yīng)力混凝土在重復(fù)荷載下的應(yīng)力(yngl)-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 4) 混凝土的徐變混凝土的徐變 試驗表明，把混凝土棱柱體加壓到某個應(yīng)力之后維持荷載不變，則混凝土?xí)诩雍伤矔r變形的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生隨時間而增長的應(yīng)變。這種在荷載長期試驗表明，把混凝土棱柱體加壓到某個應(yīng)力之后維持荷載不變，則混凝土?xí)诩雍伤矔r變形的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生隨時間而增長的應(yīng)變。這種在荷載長期(chngq)作用、即應(yīng)力不變的情形下，隨時間而

32、增長的應(yīng)變稱為徐變。徐變開始半年內(nèi)增長較快，以后逐漸減慢，經(jīng)過一定時間后，徐變趨于穩(wěn)定作用、即應(yīng)力不變的情形下，隨時間而增長的應(yīng)變稱為徐變。徐變開始半年內(nèi)增長較快，以后逐漸減慢，經(jīng)過一定時間后，徐變趨于穩(wěn)定(如圖如圖11.11所示所示)。徐變應(yīng)變值約為瞬時彈性應(yīng)變的。徐變應(yīng)變值約為瞬時彈性應(yīng)變的l4倍。倍。鋼筋及混凝土材料的物理力學(xué)性能鋼筋及混凝土材料的物理力學(xué)性能第15頁/共191頁第十六頁，共191頁。 影響混凝土徐變大小的因素有很多，當(dāng)水泥用量越多，水灰比越高，徐變越大；骨料級配越好，骨料越堅硬，徐變越小；混凝土養(yǎng)護條件越好以及混凝土受荷時的齡期越長，徐變越?。换炷猎诟邷?、低濕度條件下

33、發(fā)生的徐變要比低溫、高濕度條件下發(fā)生的徐變大；構(gòu)件表面積較大影響混凝土徐變大小的因素有很多，當(dāng)水泥用量越多，水灰比越高，徐變越大；骨料級配越好，骨料越堅硬，徐變越??；混凝土養(yǎng)護條件越好以及混凝土受荷時的齡期越長，徐變越小；混凝土在高溫、低濕度條件下發(fā)生的徐變要比低溫、高濕度條件下發(fā)生的徐變大；構(gòu)件表面積較大(jio d)的構(gòu)件，徐變較大的構(gòu)件，徐變較大(jio d)?；炷恋男熳冎苯佑绊懟炷翗?gòu)件的受力性能，它將使構(gòu)件的變形增加如受彎構(gòu)件撓度增大，柱的附加偏心距增大等不利后果；在截面中引起應(yīng)力重分布，在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中還會引起較大?；炷恋男熳冎苯佑绊懟炷翗?gòu)件的受力性能，它將使構(gòu)件的變形增

34、加如受彎構(gòu)件撓度增大，柱的附加偏心距增大等不利后果；在截面中引起應(yīng)力重分布，在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中還會引起較大(jio d)的預(yù)應(yīng)力損失。的預(yù)應(yīng)力損失。 鋼筋及混凝土材料鋼筋及混凝土材料(cilio)(cilio)的物理力的物理力學(xué)性能學(xué)性能圖圖11.11 混凝土徐變與時間混凝土徐變與時間(shjin)的關(guān)系的關(guān)系第16頁/共191頁第十七頁，共191頁。鋼筋鋼筋(gngjn)(gngjn)及混凝土材料的物理力及混凝土材料的物理力學(xué)性能學(xué)性能3. 鋼筋鋼筋(gngjn)與混凝土的粘結(jié)與混凝土的粘結(jié) 鋼筋和混凝土之間的粘接，是保證鋼筋和混凝土這兩種力學(xué)性能截然不同的材料在結(jié)構(gòu)中共同工作的基本前提。

35、鋼筋和混凝土之間的粘接，是保證鋼筋和混凝土這兩種力學(xué)性能截然不同的材料在結(jié)構(gòu)中共同工作的基本前提。 為了保證鋼筋與混凝土之間有足夠的粘結(jié)強度，在構(gòu)造上應(yīng)滿足以下措施：為了保證鋼筋與混凝土之間有足夠的粘結(jié)強度，在構(gòu)造上應(yīng)滿足以下措施： (1) 鋼筋之間的距離和混凝土保護層厚度不能太小，一般要求板的保護層厚度不小于鋼筋之間的距離和混凝土保護層厚度不能太小，一般要求板的保護層厚度不小于15mm，梁、柱保護層不小于，梁、柱保護層不小于25mm。鋼筋間距不小于。鋼筋間距不小于25mm。 (2) 光面鋼筋粘接性能較差，應(yīng)在鋼筋末端設(shè)彎鉤增強其錨固粘接能力。光面鋼筋粘接性能較差，應(yīng)在鋼筋末端設(shè)彎鉤增強其錨固

36、粘接能力。 (3) 為保證鋼筋伸入支座的粘接力，應(yīng)使鋼筋伸入支座有足夠的錨固長度，如支座長度不夠時，可將鋼筋彎折，彎折長度計入錨固長度內(nèi)，也可在鋼筋端部焊短鋼筋、短角鋼為保證鋼筋伸入支座的粘接力，應(yīng)使鋼筋伸入支座有足夠的錨固長度，如支座長度不夠時，可將鋼筋彎折，彎折長度計入錨固長度內(nèi)，也可在鋼筋端部焊短鋼筋、短角鋼(jiogng)等方法加強鋼筋和混凝土的粘結(jié)能力，機械錨固的形式及構(gòu)造要求宜按圖等方法加強鋼筋和混凝土的粘結(jié)能力，機械錨固的形式及構(gòu)造要求宜按圖11.12所示采用。所示采用。圖圖11.12 鋼筋機械錨固的形式及構(gòu)造要求鋼筋機械錨固的形式及構(gòu)造要求第17頁/共191頁第十八頁，共191

37、頁。鋼筋及混凝土材料鋼筋及混凝土材料(cilio)(cilio)的物理力學(xué)性的物理力學(xué)性能能 (4) 實際工作中，鋼筋需要搭接，鋼筋的搭接要有一定長度才能滿足粘接強度的要求。鋼筋的搭接可分為兩類：綁扎搭接、機械搭接或焊接。實際工作中，鋼筋需要搭接，鋼筋的搭接要有一定長度才能滿足粘接強度的要求。鋼筋的搭接可分為兩類：綁扎搭接、機械搭接或焊接。 規(guī)范規(guī)定，直接承受中、重級工作制吊車的構(gòu)件，其縱向受拉鋼筋不得采用綁扎搭接接頭，也不宜采用焊接接頭。如受力鋼筋必須接頭時，宜優(yōu)先采用焊接或機械連接。對軸心受拉及小偏心受拉桿件的縱向受力鋼筋，不得采用綁扎搭接接頭。規(guī)范規(guī)定，直接承受中、重級工作制吊車的構(gòu)件，

38、其縱向受拉鋼筋不得采用綁扎搭接接頭，也不宜采用焊接接頭。如受力鋼筋必須接頭時，宜優(yōu)先采用焊接或機械連接。對軸心受拉及小偏心受拉桿件的縱向受力鋼筋，不得采用綁扎搭接接頭。 當(dāng)受拉鋼筋直徑當(dāng)受拉鋼筋直徑 mm及受壓鋼筋直徑及受壓鋼筋直徑 mm時，不宜采用綁扎搭接接頭。時，不宜采用綁扎搭接接頭。 同一構(gòu)件中相鄰縱向受力鋼筋的綁扎搭接接頭宜相互錯開。同一構(gòu)件中相鄰縱向受力鋼筋的綁扎搭接接頭宜相互錯開。 具體要求是：鋼筋綁扎搭接接頭連接區(qū)段的長度為具體要求是：鋼筋綁扎搭接接頭連接區(qū)段的長度為1.3倍搭接長度，凡搭接接頭中點位于該連接區(qū)段長度內(nèi)的搭接接頭均屬于同一連接區(qū)段。同一連接區(qū)段內(nèi)縱向鋼筋搭接接頭面

39、積百分率為該區(qū)段內(nèi)有搭接接頭的縱向受力鋼筋截面倍搭接長度，凡搭接接頭中點位于該連接區(qū)段長度內(nèi)的搭接接頭均屬于同一連接區(qū)段。同一連接區(qū)段內(nèi)縱向鋼筋搭接接頭面積百分率為該區(qū)段內(nèi)有搭接接頭的縱向受力鋼筋截面(jimin)面積與全部縱向受力鋼筋截面面積與全部縱向受力鋼筋截面(jimin)面積的比值面積的比值(如圖如圖11.13所示所示)。第18頁/共191頁第十九頁，共191頁。說明：圖中所示同一連接區(qū)段內(nèi)的搭接接頭為兩根，當(dāng)鋼筋直徑相同時，鋼筋搭接接頭面積百分率為說明：圖中所示同一連接區(qū)段內(nèi)的搭接接頭為兩根，當(dāng)鋼筋直徑相同時，鋼筋搭接接頭面積百分率為50%綁扎綁扎(bn zh)搭接受拉鋼筋的搭接長度

40、由規(guī)范查取且應(yīng)不小于搭接受拉鋼筋的搭接長度由規(guī)范查取且應(yīng)不小于300mm。 圖圖11.13 同一連接區(qū)段的縱向受拉鋼筋綁扎同一連接區(qū)段的縱向受拉鋼筋綁扎(bn zh)搭接接頭搭接接頭鋼筋鋼筋(gngjn)(gngjn)及混凝土材料的物理及混凝土材料的物理力學(xué)性能力學(xué)性能第19頁/共191頁第二十頁，共191頁。受彎構(gòu)件正截面受彎構(gòu)件正截面(jimin)(jimin)承載力計算承載力計算 本節(jié)重點介紹受彎構(gòu)件的承載力計算及構(gòu)造問題。包括受彎構(gòu)件正截面承載力的計算公式及其適用條件、設(shè)計計算方法和步驟；受彎構(gòu)件的基本構(gòu)造要求；影響受彎構(gòu)件承載力的主要因素及提高梁抗彎能力的措施。本節(jié)重點介紹受彎構(gòu)件的

41、承載力計算及構(gòu)造問題。包括受彎構(gòu)件正截面承載力的計算公式及其適用條件、設(shè)計計算方法和步驟；受彎構(gòu)件的基本構(gòu)造要求；影響受彎構(gòu)件承載力的主要因素及提高梁抗彎能力的措施。 受彎構(gòu)件是指承受荷載時截面上有彎矩和剪力共同作用的構(gòu)件。受彎構(gòu)件是指承受荷載時截面上有彎矩和剪力共同作用的構(gòu)件。實際工程中典型的受彎構(gòu)件是梁和板。梁與板的主要區(qū)別在于：梁的截面高度一般大于其寬度，而板的截面高度則遠小于其寬度。實際工程中典型的受彎構(gòu)件是梁和板。梁與板的主要區(qū)別在于：梁的截面高度一般大于其寬度，而板的截面高度則遠小于其寬度。 梁的種類很多，其中有簡支梁，如圖梁的種類很多，其中有簡支梁，如圖11.14(a)所示，如混

42、合結(jié)構(gòu)房屋的過梁、車間所示，如混合結(jié)構(gòu)房屋的過梁、車間(chjin)吊車梁、支承于梁上或墻上的預(yù)置樓板等都可以簡化為簡支梁；懸臂梁，如圖吊車梁、支承于梁上或墻上的預(yù)置樓板等都可以簡化為簡支梁；懸臂梁，如圖11.14(b)所示，如陽臺的挑梁、承受水平風(fēng)荷載的圍墻等可以簡化為懸臂梁；連續(xù)梁，如圖所示，如陽臺的挑梁、承受水平風(fēng)荷載的圍墻等可以簡化為懸臂梁；連續(xù)梁，如圖11.14(c)所示，如框架結(jié)構(gòu)主、次梁等。所示，如框架結(jié)構(gòu)主、次梁等。圖圖11.14 梁的種類梁的種類(zhngli)第20頁/共191頁第二十一頁，共191頁。一、受彎構(gòu)件一、受彎構(gòu)件(gujin)(gujin)的破壞形的破壞形態(tài)態(tài)

43、 簡支梁內(nèi)通常配有以下簡支梁內(nèi)通常配有以下4種鋼筋，構(gòu)成鋼筋骨架：種鋼筋，構(gòu)成鋼筋骨架： (1) 縱向受拉鋼筋。位于正截面受拉區(qū)的底部，主要承受彎矩，保證正截面抗彎承載力，是本節(jié)研究的中心內(nèi)容?？v向受拉鋼筋。位于正截面受拉區(qū)的底部，主要承受彎矩，保證正截面抗彎承載力，是本節(jié)研究的中心內(nèi)容。 縱向受拉鋼筋的合力點至截面受拉區(qū)邊緣的豎向距離為縱向受拉鋼筋的合力點至截面受拉區(qū)邊緣的豎向距離為as ，則縱向受拉鋼筋的合力點至截面受壓區(qū)邊緣的豎向距離為，則縱向受拉鋼筋的合力點至截面受壓區(qū)邊緣的豎向距離為h0=h-as ,h0 稱為截面有效高度。稱為截面有效高度。bh0 稱為截面的有效面積。稱為截面的有效

44、面積。 (2) 架立鋼筋。放置在梁的受壓區(qū)頂部，它的主要作用架立鋼筋。放置在梁的受壓區(qū)頂部，它的主要作用(zuyng)是與縱向受拉鋼筋和箍筋構(gòu)成鋼筋骨架。架立鋼筋通常按構(gòu)造要求配置，一般只配兩根，直徑較小，所以在計算中可不考慮它的影響。是與縱向受拉鋼筋和箍筋構(gòu)成鋼筋骨架。架立鋼筋通常按構(gòu)造要求配置，一般只配兩根，直徑較小，所以在計算中可不考慮它的影響。 (3) 箍筋。沿梁長按一定間距配置，主要起抗剪作用箍筋。沿梁長按一定間距配置，主要起抗剪作用(zuyng)；同時還能聯(lián)系梁內(nèi)的受拉及受壓縱向受力鋼筋使其共同工作，并固定縱向受力鋼筋的位置，利于混凝土澆灌。；同時還能聯(lián)系梁內(nèi)的受拉及受壓縱向受力鋼

45、筋使其共同工作，并固定縱向受力鋼筋的位置，利于混凝土澆灌。 (4) 彎起鋼筋。一般將縱向受拉鋼筋的一部分在支座附近彎起，可在跨中抗彎，支座附近彎起部分抗剪。彎起鋼筋。一般將縱向受拉鋼筋的一部分在支座附近彎起，可在跨中抗彎，支座附近彎起部分抗剪。 箍筋和彎起鋼筋統(tǒng)稱為腹筋，如圖箍筋和彎起鋼筋統(tǒng)稱為腹筋，如圖11.15所示。所示。受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件(gujin)(gujin)正截面承載力計算正截面承載力計算第21頁/共191頁第二十二頁，共191頁。 縱向受力鋼筋的外表面至截面邊緣的垂直距離稱為混凝土保護縱向受力鋼筋的外表面至截面邊緣的垂直距離稱為混凝土保護(boh)層厚度，用符號層厚度，用符號c

46、表示。混凝土保護表示?；炷帘Ｗo(boh)層厚度有三個作用：保護層厚度有三個作用：保護(boh)縱向鋼筋不被銹蝕；在火災(zāi)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)。其保護縱向鋼筋不被銹蝕；在火災(zāi)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)。其保護(boh)層厚度按規(guī)范規(guī)定選取見表層厚度按規(guī)范規(guī)定選取見表11-4。 圖圖11.15 鋼筋鋼筋(gngjn)的形式的形式表表11-4 縱向縱向(zn xin)受力鋼筋混凝土保護層最小厚度受力鋼筋混凝土保護層最小厚度(mm)受彎構(gòu)件正截面承載力計算受彎構(gòu)件正截面承載力計算第22頁/共191頁第二十三頁，共191頁。

47、受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)受到許多因素的影響，例如配筋率、混凝土強度等級、截面形式等。其中配筋率對構(gòu)件的破壞特征影響最為顯著。構(gòu)件的截面配筋率是指縱向受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)受到許多因素的影響，例如配筋率、混凝土強度等級、截面形式等。其中配筋率對構(gòu)件的破壞特征影響最為顯著。構(gòu)件的截面配筋率是指縱向(zn xin)受力鋼筋截面面積與截面有效面積的百分比，即受力鋼筋截面面積與截面有效面積的百分比，即 s0Abh(11-4)式中，式中， As縱向受拉鋼筋總截面面積縱向受拉鋼筋總截面面積(mm2)； b矩形截面寬度矩形截面寬度(mm)； h0 矩形截面有效矩形截面有效(yuxio)高度高度(mm)。1. 鋼筋鋼筋(

48、gngjn)混凝土梁的破壞形態(tài)混凝土梁的破壞形態(tài) 隨著配筋率的改變，構(gòu)件的破壞特征將發(fā)生本質(zhì)的變化。隨著配筋率的改變，構(gòu)件的破壞特征將發(fā)生本質(zhì)的變化。 1) 少筋破壞少筋破壞(受拉破壞受拉破壞) 當(dāng)構(gòu)件的受拉區(qū)配筋太少時當(dāng)構(gòu)件的受拉區(qū)配筋太少時(min )，隨著荷載的增加，受拉區(qū)邊緣出現(xiàn)裂縫，裂縫截面處的拉力即全部轉(zhuǎn)由鋼筋承受，由于鋼筋配置較少，其應(yīng)力突增很快超過屈服極限進入強化階段，甚至被拉斷，裂縫就急速發(fā)展，構(gòu)件也立即破壞，這種破壞稱為少筋破壞。少筋破壞的受彎構(gòu)件破壞前無明顯預(yù)兆，破壞是突然發(fā)生的，呈脆性性質(zhì)，隨著荷載的增加，受拉區(qū)邊緣出現(xiàn)裂縫，裂縫截面處的拉力即全部轉(zhuǎn)由鋼筋承受，由于鋼筋

49、配置較少，其應(yīng)力突增很快超過屈服極限進入強化階段，甚至被拉斷，裂縫就急速發(fā)展，構(gòu)件也立即破壞，這種破壞稱為少筋破壞。少筋破壞的受彎構(gòu)件破壞前無明顯預(yù)兆，破壞是突然發(fā)生的，呈脆性性質(zhì)(如圖如圖11.16(a)所示所示)。在實際工程中不允許采用少筋構(gòu)件。一般用最小配筋率。在實際工程中不允許采用少筋構(gòu)件。一般用最小配筋率min 來加以限制。來加以限制。受彎構(gòu)件正截面承載力計算受彎構(gòu)件正截面承載力計算第23頁/共191頁第二十四頁，共191頁。 當(dāng)當(dāng) min為少筋梁與適筋梁的界限配筋率，即是適筋梁的最小配筋率。為少筋梁與適筋梁的界限配筋率，即是適筋梁的最小配筋率。 2) 適筋破壞適筋破壞(拉壓破壞拉壓

50、破壞) 當(dāng)構(gòu)件的受拉區(qū)配置適量的鋼筋時當(dāng)構(gòu)件的受拉區(qū)配置適量的鋼筋時( min max )，隨著荷載，隨著荷載(hzi)的增加，受拉區(qū)邊緣出現(xiàn)裂縫，裂縫截面處的拉力即全部轉(zhuǎn)由鋼筋承受，之后荷載的增加，受拉區(qū)邊緣出現(xiàn)裂縫，裂縫截面處的拉力即全部轉(zhuǎn)由鋼筋承受，之后荷載(hzi)繼續(xù)增加，受拉區(qū)鋼筋屈服，受壓區(qū)高度減小，之后受壓區(qū)混凝土被壓碎導(dǎo)致構(gòu)件破壞，這種破壞稱為適筋破壞。破壞前有明顯的裂縫和塑性變形，破壞不是突然發(fā)生的，呈塑性性質(zhì)，鋼筋與混凝土的強度均得到充分發(fā)揮繼續(xù)增加，受拉區(qū)鋼筋屈服，受壓區(qū)高度減小，之后受壓區(qū)混凝土被壓碎導(dǎo)致構(gòu)件破壞，這種破壞稱為適筋破壞。破壞前有明顯的裂縫和塑性變形，破

51、壞不是突然發(fā)生的，呈塑性性質(zhì)，鋼筋與混凝土的強度均得到充分發(fā)揮(如圖如圖11.16(b)所示所示)。實際設(shè)計中必須將受彎構(gòu)件設(shè)計成適筋構(gòu)件。實際設(shè)計中必須將受彎構(gòu)件設(shè)計成適筋構(gòu)件。 3) 超筋破壞超筋破壞(受壓破壞受壓破壞) 當(dāng)構(gòu)件的受拉區(qū)配置太多的受拉鋼筋時當(dāng)構(gòu)件的受拉區(qū)配置太多的受拉鋼筋時(max )，隨著荷載，隨著荷載(hzi)的增加，受拉區(qū)邊緣出現(xiàn)裂縫，裂縫截面處的拉力即全部轉(zhuǎn)由鋼筋承受，但由于鋼筋配置太多，荷載的增加，受拉區(qū)邊緣出現(xiàn)裂縫，裂縫截面處的拉力即全部轉(zhuǎn)由鋼筋承受，但由于鋼筋配置太多，荷載(hzi)繼續(xù)增加，鋼筋還未屈服時受壓區(qū)混凝土先壓碎導(dǎo)致構(gòu)件破壞，這種破壞稱為超筋破壞。

52、超筋破壞帶有脆性性質(zhì)，破壞時鋼筋的強度得不到充分利用，這個不僅不經(jīng)濟，同時破壞前毫無預(yù)兆，所以在實際工程中不允許采用超筋構(gòu)件繼續(xù)增加，鋼筋還未屈服時受壓區(qū)混凝土先壓碎導(dǎo)致構(gòu)件破壞，這種破壞稱為超筋破壞。超筋破壞帶有脆性性質(zhì)，破壞時鋼筋的強度得不到充分利用，這個不僅不經(jīng)濟，同時破壞前毫無預(yù)兆，所以在實際工程中不允許采用超筋構(gòu)件(如圖如圖11.16(c)所示所示)。一般用最大配筋率。一般用最大配筋率max 來加以限制。來加以限制。 適筋梁破壞與超筋梁破壞的分界適筋梁破壞與超筋梁破壞的分界(max )稱為界限破壞，其特征是鋼筋屈服和混凝土壓碎同時發(fā)生。稱為界限破壞，其特征是鋼筋屈服和混凝土壓碎同時發(fā)

53、生。 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件(gujin)(gujin)正截面承載力計算正截面承載力計算第24頁/共191頁第二十五頁，共191頁。圖圖11.16 梁的三種梁的三種(sn zhn)破壞形態(tài)破壞形態(tài)2. 界限相對界限相對(xingdu)受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度 b 界限破壞時的相對受壓區(qū)高度界限破壞時的相對受壓區(qū)高度 稱為稱為(chn wi)界限相對受壓區(qū)高度，用界限相對受壓區(qū)高度，用b 表示。表示。 熱軋鋼筋的界限相對受壓區(qū)高度熱軋鋼筋的界限相對受壓區(qū)高度 b公式可以表示為：公式可以表示為：b0/xh1byscu1fE(11-5)受彎構(gòu)件正截面承載力計算受彎構(gòu)件正截面承載力計算第25頁/共191頁第二十

54、六頁，共191頁。 b的大小的大小(dxio)僅與鋼筋種類和混凝土的強度等級有關(guān)，取值見表僅與鋼筋種類和混凝土的強度等級有關(guān)，取值見表11-5。 表表11-5 1、1 、b 和和 cu取值取值c二、單筋矩形截面二、單筋矩形截面(jimin)(jimin)正截面正截面(jimin)(jimin)承承載力計算載力計算 只在截面的受拉區(qū)配置縱向受力鋼筋的構(gòu)件只在截面的受拉區(qū)配置縱向受力鋼筋的構(gòu)件(gujin)稱為單筋受彎構(gòu)件稱為單筋受彎構(gòu)件(gujin)。 1. 基本假定基本假定 為了簡化起見，計算中引入下面幾個假定：為了簡化起見，計算中引入下面幾個假定： (1) 截面應(yīng)保持平面；截面應(yīng)保持平面；

55、(2) 不考慮混凝土的抗拉強度；不考慮混凝土的抗拉強度； (3) 混凝土受壓的應(yīng)力混凝土受壓的應(yīng)力-應(yīng)變曲線按下列規(guī)定取用：應(yīng)變曲線按下列規(guī)定取用：受彎構(gòu)件正截面承載力計算受彎構(gòu)件正截面承載力計算第26頁/共191頁第二十七頁，共191頁。 當(dāng)當(dāng)c0時時(上升段上升段)， ccc01(1)nf受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件(gujin)(gujin)正截面承載力計算正截面承載力計算 當(dāng)當(dāng)0c cu時時(水平水平(shupng)段段)， ccfcu,k50cu,k5cucu,k12(50)600.0020.5(50) 100.0033(50) 10nfff式中，式中，c混凝土壓應(yīng)變?yōu)榛炷翂簯?yīng)變?yōu)閏 時的混凝

56、土壓應(yīng)力；時的混凝土壓應(yīng)力； fc混凝土軸心抗壓強度混凝土軸心抗壓強度(kn y qin d)設(shè)計值；設(shè)計值； 0混凝土壓應(yīng)力剛達到混凝土壓應(yīng)力剛達到fc 時的混凝土壓應(yīng)變，當(dāng)計算的時的混凝土壓應(yīng)變，當(dāng)計算的0 值小于值小于0.002時，取為時，取為0.002； cu正截面的混凝土極限壓應(yīng)變，當(dāng)處于非均勻受壓時，按公式正截面的混凝土極限壓應(yīng)變，當(dāng)處于非均勻受壓時，按公式(11-9)計算，如計算的計算，如計算的cu 值大于值大于0.0033，取為，取為0.0033；當(dāng)處于軸心受壓時取為；當(dāng)處于軸心受壓時取為0 ； fcu,k混凝土立方體抗壓強度混凝土立方體抗壓強度(kn y qin d)標(biāo)準(zhǔn)值；

57、標(biāo)準(zhǔn)值； n系數(shù)，當(dāng)計算的系數(shù)，當(dāng)計算的n 值大于值大于2.0時，取為時，取為2.0。(11-6a)(11-6b)(11-9)(11-7)(11-8)第27頁/共191頁第二十八頁，共191頁。 (4) 縱向受力鋼筋的應(yīng)力取等于鋼筋應(yīng)變與其彈性模量的乘積，但其絕對值不應(yīng)大于其相應(yīng)的強度設(shè)計值。縱向受拉鋼筋的極限拉應(yīng)變?nèi)榭v向受力鋼筋的應(yīng)力取等于鋼筋應(yīng)變與其彈性模量的乘積，但其絕對值不應(yīng)大于其相應(yīng)的強度設(shè)計值?？v向受拉鋼筋的極限拉應(yīng)變?nèi)?.1。 由此可以由此可以(ky)得到單筋矩形截面的計算簡圖，如圖得到單筋矩形截面的計算簡圖，如圖11.17所示。所示。圖圖11.17 單筋矩形單筋矩形(jxn

58、g)截面的計算簡圖截面的計算簡圖 更進一步簡化，我們可以將受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形用一個等效的矩形更進一步簡化，我們可以將受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形用一個等效的矩形(jxng)應(yīng)力圖代替，如圖應(yīng)力圖代替，如圖11.18所示。所示。 兩個圖形等效的條件是：混凝土壓應(yīng)力的合力大小相等；兩圖形中受壓區(qū)合力的作用點位置不變。兩個圖形等效的條件是：混凝土壓應(yīng)力的合力大小相等；兩圖形中受壓區(qū)合力的作用點位置不變。 受彎構(gòu)件正截面承載力計算受彎構(gòu)件正截面承載力計算第28頁/共191頁第二十九頁，共191頁。 在圖在圖11.18(b)中，為受壓區(qū)混凝土矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值與混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值的比值中，為受壓區(qū)混

59、凝土矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值與混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值的比值(bzh)。其值按表。其值按表11-5取用。等效矩形應(yīng)力圖的計算受壓區(qū)高度取用。等效矩形應(yīng)力圖的計算受壓區(qū)高度x與按平截面假定確定的受壓區(qū)高度與按平截面假定確定的受壓區(qū)高度x0之間存在以下關(guān)系：之間存在以下關(guān)系： 1按表按表11-5取用。取用。 10 xx(11-10)圖圖11.18 單筋矩形截面單筋矩形截面(jimin)混凝土的等效矩形應(yīng)力圖混凝土的等效矩形應(yīng)力圖受彎構(gòu)件正截面受彎構(gòu)件正截面(jimin)(jimin)承載力計算承載力計算第29頁/共191頁第三十頁，共191頁。2. 基本公式基本公式(gngsh)及其適用條件及其適用條件

60、 根據(jù)圖根據(jù)圖11.18(b)所示的受力情況，由靜力平衡所示的受力情況，由靜力平衡(pnghng)方程得：方程得： 1cysu1c0uys00,0,()2()2xf bxf AxMMMf bx hxMMf A h式中，式中， M設(shè)計設(shè)計(shj)彎矩；彎矩； fc混凝土軸心抗壓設(shè)計混凝土軸心抗壓設(shè)計(shj)強度；強度； fy鋼筋的抗拉設(shè)計鋼筋的抗拉設(shè)計(shj)強度；強度； As受拉鋼筋截面面積；受拉鋼筋截面面積； b截面寬度；截面寬度； x混凝土的受壓區(qū)高度；混凝土的受壓區(qū)高度； h0截面有效高度；截面有效高度； 1系數(shù)，按表系數(shù)，按表11-5取值。取值。(11-11)(11-12)(11