《混凝土-受彎構(gòu)》課件

混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件分析本次課程將深入探討混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的設(shè)計理論和分析方法。我們將從基本受力機(jī)理出發(fā)，了解混凝土受彎構(gòu)件的受力特性、承載能力及其影響因素。通過本課程的學(xué)習(xí)，您將掌握混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計的基本原理與方法。課程目標(biāo)掌握混凝土的基本性質(zhì)了解混凝土的材料組成、配合比設(shè)計、施工工藝及力學(xué)性能。理解受彎構(gòu)件的受力機(jī)理掌握混凝土受彎構(gòu)件的變形、承載力及構(gòu)造要求。學(xué)會設(shè)計受彎構(gòu)件能夠根據(jù)設(shè)計規(guī)范,進(jìn)行受彎構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計。熟悉不同類型受彎構(gòu)件的構(gòu)造了解各種混凝土梁、柱等受彎構(gòu)件的構(gòu)造特點(diǎn)和設(shè)計要點(diǎn)?；炷粱拘再|(zhì)抗壓強(qiáng)度混凝土具有優(yōu)良的抗壓強(qiáng)度,能承受較高的壓縮荷載,是建筑材料的首選。耐久性混凝土在適當(dāng)?shù)呐浜媳群宛B(yǎng)護(hù)條件下,具有良好的抗化學(xué)腐蝕和耐久性。工藝性混凝土易于成型和澆筑,可滿足多種結(jié)構(gòu)形式的需求。隔熱性能混凝土具有一定的隔熱性能,能有效調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度,提高建筑物的能源利用效率?；炷僚浜媳仍O(shè)計1配料比例確定水泥、骨料和水的用量比例2強(qiáng)度設(shè)計根據(jù)建筑物使用要求確定目標(biāo)強(qiáng)度3工作性能確保混凝土具有良好的流動性和可澆注性4經(jīng)濟(jì)性在滿足性能要求的前提下最大限度降低成本混凝土配合比設(shè)計是確定混凝土各原材料用量比例的過程。設(shè)計時應(yīng)兼顧強(qiáng)度、可塑性、經(jīng)濟(jì)性等多個因素,確?；炷猎谑┕ず褪褂眠^程中能發(fā)揮應(yīng)有性能?；炷恋墓に囆钥杉庸ば詢?yōu)質(zhì)的混凝土應(yīng)具有良好的流動性和凝固性,便于在模板中澆筑和成型,保證構(gòu)件外觀的光滑美觀?？苫謴?fù)性合理的泌水性和密實(shí)性可確?；炷脸浞峙c鋼筋結(jié)合,提高結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性?？伤苄赃m度的塑性和穩(wěn)定性使得混凝土能夠在澆筑過程中自由流動,填充模板的各個角落,形成致密的構(gòu)件?；炷恋牧W(xué)性能抗壓強(qiáng)度混凝土主要用于承受壓力,其抗壓強(qiáng)度是評判混凝土質(zhì)量的重要指標(biāo)。合理的配合比設(shè)計可以顯著提高混凝土的抗壓性能?？估瓘?qiáng)度盡管混凝土的抗拉強(qiáng)度較低,但合理的配筋設(shè)計可以大大提升其整體的抗拉性能,滿足建筑物的受力需求。抗彎強(qiáng)度當(dāng)混凝土受到彎曲作用時,其抗彎強(qiáng)度決定了構(gòu)件的承載能力。適當(dāng)?shù)呐浣詈宛B(yǎng)護(hù)可以提升混凝土的抗彎性能?；炷恋目箟盒阅軜?biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差從上圖可以看出,隨著強(qiáng)度等級的提高,混凝土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)偏差都在增大。不同強(qiáng)度等級的混凝土有各自的適用范圍,設(shè)計時需要根據(jù)項(xiàng)目具體情況合理選擇?；炷量估阅?MPa混凝土抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)2MPa10倍混凝土抗拉強(qiáng)度僅為其抗壓強(qiáng)度的1/10500MPa鋼筋抗拉強(qiáng)度可達(dá)500MPa以上混凝土作為一種不均質(zhì)、多孔性的材料,其內(nèi)部存在眾多缺陷。因此,混凝土的抗拉強(qiáng)度通常很低,僅為其抗壓強(qiáng)度的1/10左右。相比之下,鋼筋具有極高的抗拉強(qiáng)度,可以在混凝土中發(fā)揮重要作用。合理配置鋼筋是確?；炷翗?gòu)件在受拉作用下保持承載能力的關(guān)鍵。混凝土抗彎性能彈性工作段混凝土在彈性工作段內(nèi),其抗彎強(qiáng)度主要取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。由于混凝土抗拉強(qiáng)度較低,一般僅為抗壓強(qiáng)度的1/10左右。塑性工作段在塑性工作段內(nèi),隨著荷載的增加,混凝土逐步產(chǎn)生壓縮區(qū)和拉伸區(qū)。壓縮區(qū)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)力,拉伸區(qū)鋼筋達(dá)到屈服,產(chǎn)生塑性鉸?；炷两Y(jié)構(gòu)在設(shè)計時,要充分考慮混凝土的抗彎性能,采取合理的受彎構(gòu)造措施,以確保其承載能力和使用功能。鋼筋混凝土梁的受力分析1受壓區(qū)分析根據(jù)應(yīng)力分布分析混凝土受壓區(qū)的受力情況2受拉區(qū)分析分析鋼筋在受拉區(qū)的承載作用3力學(xué)性能綜合混凝土和鋼筋的力學(xué)性能特點(diǎn)對于鋼筋混凝土梁的受力分析,需要從受壓區(qū)和受拉區(qū)兩個方面進(jìn)行綜合考慮。首先分析混凝土受壓區(qū)的變形和應(yīng)力特點(diǎn),了解其承載功能;其次分析鋼筋在受拉區(qū)的承載作用,再結(jié)合兩者的力學(xué)性能特點(diǎn),得出整體的受力分布情況。受彎構(gòu)件的變形計算連續(xù)梁的撓曲變形計算使用剛度法、位移法等計算連續(xù)梁的撓曲變形,考慮混凝土的受壓和鋼筋的受拉特性。懸臂梁的撓曲變形計算采用彎矩積分法計算懸臂梁的撓曲變形,注意分析截面應(yīng)力分布。組合梁的撓曲變形計算針對不同組合構(gòu)造,如預(yù)應(yīng)力梁和裝配式混凝土梁,采用相應(yīng)的變形計算方法。受彎構(gòu)件抗彎承載力計算1截面簡化分析對于受彎構(gòu)件的抗彎承載力分析,首先需要對截面進(jìn)行簡化,將復(fù)雜的截面轉(zhuǎn)換為等效的矩形截面。2正截面受力分析根據(jù)平面保持平面假定,計算截面內(nèi)受壓混凝土和受拉鋼筋的應(yīng)力分布,并確定受力平衡條件。3承載力計算公式采用極限平衡法,根據(jù)截面受力狀態(tài)推導(dǎo)出受彎構(gòu)件的抗彎承載力公式,用于設(shè)計和驗(yàn)算。受彎構(gòu)件剪切承載力計算1截面尺寸計算梁截面的寬度和高度2鋼筋配置確定梁的縱向鋼筋和剪力鋼筋3混凝土強(qiáng)度根據(jù)梁截面的混凝土強(qiáng)度特性4承載力計算采用相關(guān)規(guī)范公式計算承載力受彎構(gòu)件的剪切承載力計算需要綜合考慮梁截面尺寸、配置的鋼筋、混凝土的強(qiáng)度等因素。通過運(yùn)用相關(guān)的設(shè)計公式和規(guī)范要求，可以準(zhǔn)確計算出梁構(gòu)件的剪切承載能力，為后續(xù)的構(gòu)造設(shè)計提供依據(jù)。受彎構(gòu)件傾覆承載力計算1分析桿件受力首先分析受彎構(gòu)件在豎向荷載和水平荷載作用下的受力情況,確定導(dǎo)致傾覆的關(guān)鍵截面。2計算作用力矩根據(jù)荷載計算作用在關(guān)鍵截面上的合力和力矩,并確定其大小和方向。3計算抗傾覆力矩根據(jù)構(gòu)件的幾何尺寸和材料強(qiáng)度,計算該截面的抗傾覆力矩,與作用力矩比較確定安全性。構(gòu)件抗扭承載力計算1分析構(gòu)件受力識別構(gòu)件所受的扭矩作用。2計算扭矩承載力根據(jù)材料性能和幾何尺寸計算抗扭承載力。3檢查抗扭安全性將計算結(jié)果與實(shí)際作用扭矩進(jìn)行對比。在受彎構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,需要對構(gòu)件的抗扭承載力進(jìn)行驗(yàn)算。首先要分析構(gòu)件所受的扭矩作用,包括恒載、活載等引起的扭矩。然后根據(jù)材料的性能和構(gòu)件的幾何尺寸,采用相應(yīng)的公式計算抗扭承載力。最后將計算結(jié)果與實(shí)際作用的扭矩進(jìn)行對比,確保構(gòu)件具有足夠的抗扭安全性。受彎構(gòu)件受溫度作用的變形溫度差引起的變形受彎構(gòu)件在受到溫度變化時會產(chǎn)生不同部位的溫度差，從而引起構(gòu)件內(nèi)部的不均勻變形。溫度上升引起的伸長當(dāng)構(gòu)件受到溫度上升時，混凝土和鋼筋會因熱膨脹而產(chǎn)生伸長變形。溫度下降引起的收縮當(dāng)構(gòu)件受到溫度下降時，混凝土和鋼筋會因熱收縮而產(chǎn)生縮短變形。溫度變化的影響溫度變化引起的不均勻變形會在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力,從而影響構(gòu)件的使用性能。受彎構(gòu)件受溫度作用的裂縫1溫度變化引起收縮當(dāng)混凝土受到溫度下降時會發(fā)生收縮,受溫度作用的構(gòu)件表面會產(chǎn)生較大的應(yīng)力。2應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度如果溫度引起的應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度,就會在構(gòu)件表面產(chǎn)生裂縫。3裂縫分布與構(gòu)件形狀裂縫的分布和長度與構(gòu)件的尺寸、形狀等因素有關(guān),一般呈現(xiàn)細(xì)密網(wǎng)狀分布。受彎構(gòu)件受荷載作用的裂縫1裂縫分布受彎構(gòu)件在受到荷載作用時,會沿構(gòu)件長度出現(xiàn)一系列垂直于主軸的裂縫。2裂縫發(fā)展裂縫從構(gòu)件底部開始,逐漸向上發(fā)展,最終貫穿整個構(gòu)件高度。3裂縫寬度裂縫寬度在構(gòu)件跨中最大,并逐漸減小至構(gòu)件端部。受彎構(gòu)件在承受荷載時,會出現(xiàn)一系列垂直于主軸的裂縫。這些裂縫從構(gòu)件底部開始逐漸發(fā)展,最終貫穿整個構(gòu)件高度。裂縫寬度在構(gòu)件跨中最大,并逐漸減小至構(gòu)件端部。合理的配筋和構(gòu)造設(shè)計可有效控制裂縫的發(fā)展和寬度。受彎構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計1截面尺寸配合根據(jù)受力分析確定合適的截面尺寸,確保承載力、剛度、穩(wěn)定性等指標(biāo)滿足要求。2鋼筋配置設(shè)計合理布置受拉、受壓鋼筋,確保構(gòu)件具有足夠的抗彎、抗剪和抗扭能力。3構(gòu)造細(xì)節(jié)優(yōu)化注重節(jié)點(diǎn)、錨固、接頭等細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計,確保整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。4耐久性措施考慮環(huán)境因素,采取相應(yīng)的防腐、防護(hù)措施,確保構(gòu)件長期使用性能。鋼筋錨固及接頭鋼筋錨固鋼筋在混凝土中必須能可靠地傳遞應(yīng)力,因此需要采取適當(dāng)?shù)腻^固措施,如彎鉤、焊接等,確保鋼筋與混凝土之間有足夠的粘結(jié)力。鋼筋搭接鋼筋長度受限時,需要采用搭接方式將鋼筋連接。搭接長度、搭接位置等都需要滿足設(shè)計要求,確保受力連續(xù)性。鋼筋焊接在一些特殊場合,可采用焊接方式連接鋼筋,但需要特別注意焊接質(zhì)量,確保焊縫強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求。受彎構(gòu)件的構(gòu)造要求尺寸控制合理控制受彎構(gòu)件的截面尺寸和跨度長度,以滿足承載力和變形性能要求。鋼筋布置根據(jù)受力情況合理布置受拉和受壓鋼筋,并確保鋼筋的錨固和接頭。正負(fù)彎矩配筋頂部和底部鋼筋的配置應(yīng)滿足正負(fù)彎矩作用下的承載力要求。構(gòu)件保護(hù)合理配置構(gòu)件保護(hù)層厚度,以確保鋼筋和混凝土的耐久性。梁端錨固及防震措施1梁端錨固確保梁端能夠充分地將受力傳遞到柱子或支座上,采用針固鋼筋或機(jī)械連接等方式進(jìn)行錨固。2防震措施在高earthquake高發(fā)地區(qū),還需增設(shè)梁端橫向箍筋和斜撐,以增強(qiáng)梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能。3抗剪設(shè)計除了承受彎矩,梁端還需承受較大的剪力,因此需要合理設(shè)計配置縱向和箍筋。4節(jié)點(diǎn)處理梁柱交接處是受力集中區(qū)域,應(yīng)采取措施加強(qiáng)該處的承載能力和變形性能。梁柱接頭構(gòu)造基礎(chǔ)連接采用鋼筋錨固、滑動連接等方式將梁端與柱頂可靠連接。確保受力傳遞順暢。節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度充分考慮梁柱節(jié)點(diǎn)的受力作用,設(shè)計足夠的受壓和剪切承載能力。構(gòu)造要求在關(guān)鍵區(qū)域增加箍筋和擋塊,確保梁柱連接構(gòu)件和整體穩(wěn)定性。箱型梁及雙T梁的構(gòu)造箱型梁箱型梁由上下兩片混凝土薄壁板和兩片垂直的腹板組成，既有柔性又有剛性，適用于跨度較大的建筑物。它具有良好的抗彎和抗扭性能。雙T梁雙T梁由上下兩片混凝土薄壁板和中間的腹板組成，呈現(xiàn)T字形斷面。它的上下翼緣承受彎曲應(yīng)力，腹板承受剪應(yīng)力。雙T梁適用于中跨度建筑物。預(yù)應(yīng)力混凝土梁的構(gòu)造預(yù)應(yīng)力混凝土梁通過施加預(yù)應(yīng)力來抗拉,提高了抗彎及抗裂性能,適用于跨度較大的工程。其主要構(gòu)造特點(diǎn)包括預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置、端部錨固裝置的設(shè)置、配筋的處理等。為確保預(yù)應(yīng)力混凝土梁的使用安全,設(shè)計時需考慮施工工藝、錨固區(qū)域的應(yīng)力分布、梁端支座的設(shè)置等因素,并嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行施工。裝配式混凝土梁構(gòu)造裝配式混凝土梁采用預(yù)制構(gòu)件組裝而成,具有快速施工、減少現(xiàn)場工人、提高工程質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。其主要構(gòu)造包括預(yù)制梁身、梁頭及連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計。預(yù)制梁身可采用中空板、雙T板等形式,需考慮吊裝、運(yùn)輸及現(xiàn)場拼裝的要求。梁頭和節(jié)點(diǎn)采用可靠的力學(xué)連接,如鋼筋搭接、澆筑灌漿等。懸臂梁的構(gòu)造懸臂梁是一端固定,另一端懸空的簡單支承梁。其構(gòu)造主要包括以下幾個方面:支座處采用錨固牢固的構(gòu)造,以承受梁端負(fù)荷和彎矩。梁下部設(shè)置足夠的縱向受拉鋼筋,以承受拉應(yīng)力。梁上部設(shè)置足夠的縱向受壓鋼筋,以承受壓應(yīng)力。梁腹部配置足夠的剪切鋼筋,以承受剪切力。梁端設(shè)置足夠的抗傾覆鋼筋,以防止整個梁體發(fā)生傾覆。連續(xù)梁的構(gòu)造連續(xù)梁是一種常見的梁構(gòu)件,其特點(diǎn)是跨越多個支點(diǎn),形成一個整體的剛性結(jié)構(gòu)。連續(xù)梁的構(gòu)造需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾個方面:支座處理:支座應(yīng)設(shè)計良好的剪力傳遞機(jī)制,并確保梁的穩(wěn)定。負(fù)彎矩區(qū)受力構(gòu)造:該區(qū)域需加強(qiáng)受拉鋼筋,并合理布置箍筋。正彎矩區(qū)受力構(gòu)造:該區(qū)域主要受壓,需合理配置受壓鋼筋。變斷面設(shè)計:合理處理梁截面變化部位,確保受力平衡?？蚣芰褐?jié)點(diǎn)的構(gòu)造框架梁柱節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)部位,其構(gòu)造要求對于整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要。要根據(jù)梁柱節(jié)點(diǎn)的受力情況,合理設(shè)計節(jié)點(diǎn)的受力機(jī)理和受力傳遞路徑。除了滿足承載力要求外,還要重點(diǎn)考慮節(jié)點(diǎn)的變形協(xié)調(diào)性、裂縫控制等問題,確保節(jié)點(diǎn)不會成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。小結(jié)及復(fù)習(xí)內(nèi)容概述此課程系統(tǒng)介紹了混凝土的基本性質(zhì)、配合