混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第四章學(xué)習(xí)報(bào)告

混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)原理學(xué)習(xí)報(bào)告報(bào)告名稱混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)原理學(xué)習(xí)報(bào)告院部名稱建筑工程學(xué)院專業(yè)土木工程〔建筑工程〕班級12土木工程〔建筑工程〕1學(xué)生姓名章凱博學(xué)號15指導(dǎo)教師倪紅金陵科技學(xué)院教務(wù)處制第四章鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算學(xué)習(xí)報(bào)告第四章是混凝土機(jī)構(gòu)與設(shè)計(jì)課程的重點(diǎn)章節(jié)，承上啟下，對之后的章節(jié)有很大的作用。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解配筋率對受彎構(gòu)件破壞特征的影響和適筋受彎構(gòu)件在各階段的受力特點(diǎn)；掌握單筋矩形截面、雙筋矩形截面和T形截面承載力的計(jì)算方法；熟悉受彎構(gòu)件正截面的構(gòu)造要求。本章的重點(diǎn)是三種截面的正截面承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，難點(diǎn)是配筋構(gòu)造概述本章主要目的如章節(jié)名，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算。而學(xué)會如何計(jì)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的正截面承載力，首先要知道什么是受彎構(gòu)件，為什么要計(jì)算正截面承載力。受彎構(gòu)件是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(jì)的構(gòu)件。梁和板是典型的受彎構(gòu)件，而且在土木工程中數(shù)量最多，使用面最廣。梁截面高度一般大于其寬度，板那么小于其寬度。受彎構(gòu)件在荷載等因素作用下，可能發(fā)生兩種主要破壞：1沿正截面破壞受彎構(gòu)件沿彎矩最大的截面破壞，破壞截面與構(gòu)件的軸線垂直。2沿斜截面破壞受彎構(gòu)件沿剪力最大或彎矩剪力都較大的截面破壞，破壞截面與構(gòu)件軸線斜交。進(jìn)展受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，既要保證構(gòu)件不得沿正截面破壞，又要保證構(gòu)件不得沿斜截面破壞，因此要進(jìn)展正截面承載力和斜截面承載力的計(jì)算。受彎構(gòu)件正截面承載力的受力特性一，配筋率對受彎構(gòu)件破壞特征的影響構(gòu)件的截面配筋率是指縱向受力鋼筋截面面積與有效面積之比：b，受彎構(gòu)件的截面寬度h，截面高度，縱向受力鋼筋截面面積，截面的有效高度即從受壓邊緣至縱向受力鋼筋截面重心的距離構(gòu)件的破壞特征取決于配筋率，混凝土強(qiáng)度等級，截面形式等諸多因素，其中配筋率對構(gòu)件的破壞特征影響最明顯。由于構(gòu)件配筋率不同影響的破壞形式有三種1少筋破壞：配筋率低于某一定值時(shí)，構(gòu)件不但承載力很低，且一旦開裂，裂縫便急速開展，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(yīng)力而屈服，構(gòu)件立即發(fā)生破壞2適筋破壞：當(dāng)配筋率不是太低也不是太高時(shí)，構(gòu)件的破壞首先是由于受拉區(qū)縱向鋼筋屈服，然后受壓區(qū)混凝土被壓碎，鋼筋和混凝土的強(qiáng)度都得到充分利用3超筋破壞：當(dāng)配筋率超過某一定值時(shí)，構(gòu)件的破壞是由于受壓區(qū)的混凝土壓碎而引起的，受拉區(qū)縱向受理鋼筋不屈服由上述可見，受彎構(gòu)件的破壞形式取決于受拉鋼筋與受壓區(qū)混凝土相互抗衡的結(jié)果。少筋破壞和超筋破壞都是脆性破壞，破壞前無明顯預(yù)兆，破壞時(shí)將造成嚴(yán)重后果，材料強(qiáng)度得不到充分利用。因此只允許設(shè)計(jì)成適筋構(gòu)件。二，適筋受彎構(gòu)件截面受力的幾個(gè)階段從開場加載到正截面完全破壞，截面的受力狀態(tài)可分為下面三大階段：第一階段——截面開裂前的階段第二階段——從截面開裂到受拉區(qū)縱向受力鋼筋開場屈服的階段第三階段——破壞階段進(jìn)展受彎構(gòu)件截面受力工作階段的分析，不但可以詳細(xì)的了解截面受力的全過程，而且為裂縫，變形及承載力的計(jì)算提供了依據(jù)。截面抗裂驗(yàn)算是建立在第階段的根底之上，構(gòu)件使用階段的變形和裂縫寬度驗(yàn)算是建立在第階段的根底之上，而截面的承載力計(jì)算那么是建立在第階段的根底之上的。具體如下：受彎構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算方法一，根本假定①截面應(yīng)變保持平面②不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度③按規(guī)定取用混凝土受壓的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線⑤縱向鋼筋的應(yīng)力取等于鋼筋應(yīng)變與其彈性模量的乘積，但其值應(yīng)符合以下要求“二，單筋矩形截面正截面承載力計(jì)算矩形截面通常分為單筋矩形截面和雙筋矩形截面兩種形式。①單筋矩形截面：只在截面的受拉區(qū)配有縱向受力鋼筋的矩形截面②雙筋矩形截面：不但在截面的受拉區(qū)，而且在截面的受壓區(qū)同時(shí)配有縱向受力鋼筋的矩形截面((a)單筋矩形截面架立筋A(yù)s受壓鋼筋A(yù)sAs(b)雙筋矩形截面矩形截面配筋形式1計(jì)算簡圖CMuACMuAsfy實(shí)際應(yīng)力圖xcM拉力TM拉力T壓力CM拉力T為簡化計(jì)算，受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形可進(jìn)一步用一個(gè)等效的矩形應(yīng)力圖形代替。矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力取為，為混凝土周欣抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。等效是指這兩個(gè)圖形不但壓應(yīng)力合力的大小相當(dāng)，而且合力的作用位置完全一樣。CMuCMuAsfy假定應(yīng)力圖xcCMuAsfy等效應(yīng)力圖x‘CCTszMM=C·zfcxcycCTszMfcycx=xcM=C·z曲線應(yīng)力圖等效矩形應(yīng)力圖等效矩形應(yīng)力圖的合力等于曲線應(yīng)力圖的合力；等效矩形應(yīng)力圖的合力作用點(diǎn)與曲線應(yīng)力圖的合力作用點(diǎn)重合。按等效矩形應(yīng)力圖形計(jì)算的受壓區(qū)高度x與按平截面假定確定的受壓區(qū)高度之間的關(guān)系為x=混凝土受壓區(qū)等效矩形應(yīng)力圖系數(shù)混凝土受壓區(qū)等效矩形應(yīng)力圖系數(shù)≤C50C55C60C65C70C75C802，根本計(jì)算公式M——荷載在該截面上產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值——截面的有效高度，按式=h-，h為截面高度，為受拉區(qū)邊緣到受拉鋼筋合力作用點(diǎn)的距離。3根本計(jì)算公式的適用條件為防止將構(gòu)件設(shè)計(jì)成少筋構(gòu)件，要求構(gòu)件縱向受力鋼筋的截面面積滿足：——最小配筋率，可根據(jù)截面的開裂彎矩與極限彎矩相等的條件求得；b，h——分別為截面的寬度和高度，足以自出用h而不用為了防止將構(gòu)件設(shè)計(jì)成超筋構(gòu)件，要求構(gòu)件截面的相對受壓區(qū)高度不得超過其相對界限受壓區(qū)高度即相對界限受壓區(qū)高度適筋構(gòu)件與超筋構(gòu)件相對受壓區(qū)高度的界限值截面設(shè)計(jì)，解題步驟①找出條件②計(jì)算截面有效高度③求截面面積④驗(yàn)算是否少筋⑤選配鋼筋，滿足直徑、間距、排數(shù)要求驗(yàn)算承載力是否滿足要求①找出條件②計(jì)算截面有效高度③驗(yàn)算是否少筋④求受壓區(qū)高度〔驗(yàn)算是否超筋〕⑤〔驗(yàn)算〕，在受彎構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)中，通常會遇見以下兩類問題:一類是截面選擇問題，即假定構(gòu)件的截面尺寸，混凝土的強(qiáng)度等級，鋼筋的品種及構(gòu)件上作用的荷載和截面上的內(nèi)力等都是的〔或某種因素雖然暫時(shí)未知，但可根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)經(jīng)歷假定〕，要求計(jì)算受拉區(qū)縱向受力鋼筋所需的面積，并且參照構(gòu)造要求，選擇鋼筋的根數(shù)和直徑。另一類是承載力校核問題，即構(gòu)件的尺寸，混凝土的強(qiáng)度等級，鋼筋的品種，數(shù)量和配筋方式等都已確定，要求計(jì)算截面是否能夠承受某一荷載或內(nèi)力設(shè)計(jì)值。三，雙筋矩形截面正截面承載力計(jì)算雙筋矩形截面適用以下幾種情況：①構(gòu)造或構(gòu)件承受某種交變的作用〔如地震〕，使截面上的彎矩改變方向；②截面承受的彎矩設(shè)計(jì)值大于單筋截面所能承受的最大彎矩設(shè)計(jì)值，而截面尺寸和材料品種等由于某些原因又不能改變；③構(gòu)造或構(gòu)件的截面由于某種原因，在截面的受壓區(qū)預(yù)先布置一定數(shù)量的受力鋼筋〔如連續(xù)梁的某些支座截面〕雙筋截面的用鋼量比單筋截面的多，因此為了節(jié)約鋼材，應(yīng)盡可能的不要將截面設(shè)計(jì)成雙筋截面。計(jì)算公式及適用條件根本計(jì)算公式雙筋矩形截面計(jì)算簡圖如下：適用條件：(1)，使鋼筋不發(fā)生少筋破壞〔2〕即，是為了保證受拉鋼筋屈服，不發(fā)生超筋梁脆性破壞，且保證受壓鋼筋在構(gòu)件破壞以前到達(dá)屈服強(qiáng)度；〔3〕為了使受壓鋼筋能到達(dá)抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)滿足，其含義為受壓鋼筋位置不低于受壓應(yīng)力矩形圖形的重心。當(dāng)不滿足條件時(shí)，那么說明受壓鋼筋的位置離中和軸太近，受壓鋼筋的應(yīng)變太小，以致其應(yīng)力達(dá)不到抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。此時(shí)對受壓鋼筋取矩x<時(shí)，公式中的右邊第二項(xiàng)相對很小，可忽略不計(jì)，近似取，即近似認(rèn)為受壓混凝土合力點(diǎn)與受壓鋼筋合力點(diǎn)重合，從而使受壓區(qū)混凝土合力對受壓鋼筋合力點(diǎn)所產(chǎn)生的力矩等于零，因此此時(shí)。計(jì)算公式的應(yīng)用〔1〕鋼筋截面面積的選擇①求兩個(gè)方程，三個(gè)未知數(shù)，需補(bǔ)充條件，那么②，求〔2〕截面校核，求四，T型截面正截面承載力計(jì)算T型截面：計(jì)算矩形截面受彎構(gòu)件的承載力時(shí)，不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度，因此對于尺寸較大的矩形截面構(gòu)件，可將拉區(qū)兩側(cè)的一局部混凝土挖去得到T形截面，來減輕自重，獲得經(jīng)濟(jì)效果。根本計(jì)算公式：T型截面受彎構(gòu)件按受壓區(qū)的高度不同，可分為兩種類型：第一類T型截面，中和軸在翼緣內(nèi)，即第二類T型截面，中和軸在梁肋內(nèi)，即兩類T型截面的判別:當(dāng)中和軸通過翼緣底面，即時(shí)為兩類T形梁的界限情況。由平衡條件，上式為兩類T形截面界限情況所承受的最大內(nèi)力。因此，假設(shè)，此時(shí)，中和軸在翼緣內(nèi)，即，故屬于第一類T形截面。同理，假設(shè)，此時(shí)，中和軸必在肋內(nèi)，即，這屬于第二類T形截面。第一類T形截面承載力的計(jì)算公式第二類T形截面承載力的計(jì)算公式適用條件：〔防止超筋破壞〕，〔防止少筋破壞，一般均能滿足不必驗(yàn)算〕。解題步驟：3.計(jì)算受壓區(qū)高度x,計(jì)算，查表選鋼筋及繪圖5.假設(shè)是校核題那么計(jì)算極限彎矩并與題中設(shè)計(jì)值比擬得出結(jié)論。五，深受彎構(gòu)造正截面承載力計(jì)算淺梁短梁深梁；深受彎構(gòu)件承載力計(jì)算公式當(dāng)時(shí)，取內(nèi)力臂當(dāng)，取當(dāng)時(shí)，跨中截面當(dāng)時(shí)，按受拉區(qū)縱向鋼筋截面形心至受拉邊緣的實(shí)際距離取用六、構(gòu)造要求1．建筑工程中的板在截面尺寸、混凝土、鋼筋配置方面一般構(gòu)造要求：?混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定了現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的最小厚度為60~150mm。板中有兩種鋼筋：受力鋼筋和分布鋼筋。受力鋼筋常用HPB235級、HRB335級和HRB400級鋼筋，常用直徑是6、8、10、12mm，其中現(xiàn)澆板的板面鋼筋直徑不宜小于8mm。受力鋼筋間距一般為70~200mm，當(dāng)板厚h≤150mm，不應(yīng)大于200mm，當(dāng)板厚h>150mm，不應(yīng)大于且不應(yīng)大于250mm。分布鋼筋宜采用HPB235級、HRB335級和HRB400級鋼筋，常用直徑是6mm和8mm。單位長度上分布鋼筋的截面面積不宜小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15%，且不應(yīng)小于該方向板截面面積的0.15%，分布鋼筋的間距不宜大于250mm。保護(hù)層厚度根據(jù)環(huán)境類別一般為15~30mm。2．建筑工程中的梁在截面尺寸、混凝土、鋼筋配置方面一般構(gòu)造要求：梁的截面尺寸應(yīng)滿足承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求。一般根據(jù)剛度條件由設(shè)計(jì)經(jīng)歷決定，根據(jù)跨度的1/10~1/15確定梁的高度。?高層建筑混凝土構(gòu)造技術(shù)規(guī)程?規(guī)定框架構(gòu)造主梁的高跨比為1/10~1/18。矩形截面梁高寬比取，T形截面梁取。梁中的鋼筋有縱向鋼筋、彎起鋼筋、縱向構(gòu)造鋼筋〔腰筋〕、架立鋼筋和箍筋，箍筋、縱筋和架立鋼筋綁扎〔或焊〕在一起，形成鋼筋骨架。縱向鋼筋有強(qiáng)度等級一般宜采用HRB400或RRB400級和HRB335級鋼筋。直徑是10、12、14、16、18、20、22、25mm，根數(shù)一般不少于3根。間距梁下部鋼筋水平方向的凈間距不應(yīng)小于25mm和鋼筋直徑；梁上部鋼筋水平方向的凈間距不應(yīng)小于30mm和倍鋼筋直徑。保護(hù)層厚度根據(jù)環(huán)境類別一般為25~40mm。布筋方式有別離式配筋和彎起式配筋。箍筋有強(qiáng)度等級宜采用HPB235級、HRB335級和HRB400級。直徑一般為6mm~10mm。當(dāng)梁高大于800mm時(shí)，直徑不宜小于8mm；當(dāng)梁高小于或等于800mm時(shí)，直徑不宜小于6mm；且不應(yīng)小于d/4〔d為縱向受壓鋼筋的最大直徑〕。箍筋間距由構(gòu)造或由計(jì)算確定，且不應(yīng)大于15d〔d為縱向受壓鋼筋的最小直徑〕，和400mm，當(dāng)一層內(nèi)的縱向受壓鋼筋多于5根且直徑大于18mm時(shí)，箍筋的間距不應(yīng)大于l0d。計(jì)算不需要箍筋的梁，仍需按構(gòu)造配置箍筋。箍筋有開口和閉口、單肢和多肢、螺旋箍筋等形式。箍筋應(yīng)做成封閉式，當(dāng)梁的寬度大于400mm且一層內(nèi)的縱向受壓鋼筋多于3根時(shí)，或當(dāng)梁的寬度不大于400mm但一層內(nèi)的縱向受壓鋼筋多于4根時(shí)，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋(如四肢箍)。架立鋼筋的直徑，當(dāng)梁的跨度小于4m時(shí)，不