结构设计原理课件全套教学教程电子教案.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,结构设计原理,退 出,第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则,第三章 钢筋混凝土受弯构件正,截面承载力计算 ,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面,承载力计算,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第七章 预应力混凝土结构基本概念,第八章 预应力混凝土受弯构件,的设计与计算,第六章 钢筋混凝土构件正常使用极,限状态计算及短暂状况应力验算,第九章 圬工结构的设计与计算,结构设计原理,绪 论,返回目录,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,绪 论,一、配筋混凝土结构的概念、特点及使用范围,配筋混凝土结构包括钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构。,混凝土是一种人工石材，它的抗压强度较高，而抗拉强度却很低。例如素混凝土梁，当它承受竖向荷载作用时，在梁的垂直截面将产生弯矩，使得梁中性轴以上截面受压、以下截面受拉。由于混凝土的抗拉性能很差，荷载很小时该梁便由于受拉区混凝土被拉裂而突然折断,(,图,0-1a),，而此时梁受压区混凝土的压应力还远小于混凝土的抗压强度。但如果在梁的受拉区配置一定数量的钢筋做成钢筋混凝土梁,(,图,0-1b),，虽然荷载达一定程度时受拉区混凝土仍然开裂，但钢筋可以代替开裂的混凝土继续承受拉力，直到钢筋达到其屈服强度裂缝迅速向上延伸，受压区面积减小，导致混凝土压应力达到抗压强度而被压碎破坏。在钢筋混凝土梁中，通常是混凝土承受压力，钢筋承受拉力，钢筋与混凝土两种材料的强度均得到充分利用，因此大大提高了构件的承载力。此外，在受压混凝土构件中，配置抗压强度较高的钢筋，也可协助混凝土承受压力，从而减小构件截面尺寸，改善受压构件的脆性性质。,返回目录,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,绪 论,图,0-1,钢筋混凝土梁与素混凝土梁的比较,返回目录,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,绪 论,二、圬工结构的概念、特点及使用范围,以石材或混凝土包括以其块件和砂浆或小石子混凝土结合而成的砌体，作为建筑材料所建成的结构称为圬工结构。圬工结构具有原材料分布广，易于就地取材，价格低廉；耐久性、耐腐蚀性、耐污染性等性能较好，材料性能比较稳定，维修养护费用低；与钢筋混凝土结构相比，可节约水泥、钢材和木材；施工不需要特殊的设备，操作简便，并可以连续施工等优点。同时，圬工结构也存在强度低、自重大、施工周期长、机械化程度低、抗震能力差等一些缺点。,返回目录,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,绪 论,三、学习本课程的目的和应该注意的问题,“,结构设计原理,”,是道路与桥梁工程专业的主干课程之一，是结合桥梁工程中实际构件的工作特点，研究钢筋混凝土、预应力混凝土、圬工结构构件设计的一门学科。通过本课程的学习，将具备工程结构的基本知识，掌握各种桥梁工程结构基本构件的受力性能、计算方法,及构造要求，并能根据有关设计规范和设计资料进行一般构件的设计，正确识读桥梁结构施工图，为今后学习桥梁工程和其他道路人工构造的设计计算奠定坚实的基础。,返回目录,第一节 混凝土,第二 节钢筋,第三节 钢筋与混凝土的共同工作,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,返回目录,第一节 混凝土,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,一、混凝土强度,混凝土是由水泥、砂、石子和水按一定的配合比拌和，经凝结和硬化形成的人工石材。混凝土强度是混凝土的重要力学性能，是设计钢筋混凝土结构的重要依据，它直接影响结构的安全性和耐久性。混凝土强度的大小不仅与组成材料的质量和配合比有关，而且与混凝土的养护条件、龄期、受力情况以及试件的形状、尺寸和试验方法有密切的关系。因此，在研究各种单向受力状态下的混凝土强度指标时，必须以统一规定的标准试验方法为依据。,1,混凝土的立方体抗压强度,2,混凝土轴心抗压强度,3,混凝土轴心抗拉强度,4,复合应力状态下混凝土的强度,返回目录,第一节 混凝土,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-1,直接测试法测定混凝土轴心抗拉强度,返回目录,第一节 混凝土,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-2,混凝土劈裂试验及其应力分布,返回目录,第一节 混凝土,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-3,双向应力状态下混凝土强度变化曲线,返回目录,第一节 混凝土,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-4,法向应力和剪应力共同作用下混凝,土强度变化曲线,返回目录,第一节 混凝土,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,二、混凝土的变形,混凝土的变形可分为两类：一类是由荷载作用下产生的受力变形，包括单调短期加载、多次重复加载以及荷载长期作用下的变形等；另一类是由混凝土收缩产生的体积变形，包括混凝土收缩、膨胀和由于温度、湿度变化产生的变形。,1,混凝土在一次短期加载时的变形性能,2,混凝土的弹性模量,3,混凝土在重复荷载下的变形性能,4,混凝土在长期荷载作用下的变形,5,混凝土的收缩和膨胀,返回目录,第一节 混凝土,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-5,实测的混凝土受压应力,-,应变曲线,返回目录,第一节 混凝土,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-6,混凝土在重复荷载作用下的应力,-,应变曲线,返回目录,第一节 混凝土,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-7,混凝土的徐变,(,加载卸载应变与时间关系曲线,),返回目录,第一节 混凝土,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-8,混凝土的收缩,返回目录,第一节 混凝土,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,三、混凝土的耐久性,混凝土结构的耐久性是指结构对气候作用、化学侵蚀、物理作用等外界环境影响或其他破坏过程的抵抗能力。环境因素引起的混凝土结构损伤或破坏主要有混凝土的碳化、氯离子侵蚀、碱,-,骨料反应、冻融循环破坏和钢筋腐蚀。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则会降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。,返回目录,第二 节钢筋,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,一、钢筋的成分、级别、品种,钢筋按其化学成分，可分为碳素钢及普通低合金钢两大类。碳素钢中的主要元素是铁和碳，根据碳素钢中含碳量的多少可分为低碳钢、中碳钢及高碳钢。含碳量越高强度越高，但塑性和可焊性降低。普通低合金钢是在碳素钢中再加入少量的合金元素如硅、锰、钛、钒和铬等，可有效地提高钢材的强度和改善钢材的性能。,返回目录,第二 节钢筋,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,二、钢筋的力学性能,1,钢筋的应力,-,应变曲线,2,钢筋的塑性性能,3,钢筋的弹性模量,返回目录,第二 节钢筋,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-9,有明显屈服点和无明显屈服点钢筋的应力,-,应变曲线,返回目录,第二 节钢筋,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-10,钢筋的冷弯,返回目录,第二 节钢筋,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,三、钢筋的冷加工,对有明显屈服点的钢筋进行机械冷加工，可以使钢材内部组织结构发生变化，从而提高钢材的强度，具体方法有冷拉、冷拔、冷轧等。,1,冷拉,2,冷拔,3,冷轧,返回目录,第二 节钢筋,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-11,钢筋冷拉后的应力,-,应变曲线,返回目录,第三节 钢筋与混凝土的共同工作,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种物理、力学性质不同的材料复合而成的，两者之所以能共同工作，其主要原因是混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生良好的粘结应力。钢筋与混凝土间的粘结应力由三部分组成：,混凝土内水泥颗粒的水化作用形成了凝胶体，对钢筋表面产生的胶结力；,混凝土结硬时体积收缩，将钢筋裹紧而产生的摩擦力；,钢筋表面凸凹不平与混凝土之间产生的机械咬合力。这种机械咬合力往往很大，是变形钢筋粘结能力的主要来源。光面钢筋的粘结能力主要来源于胶结力和摩擦力。,返回目录,第三节 钢筋与混凝土的共同工作,第一章 钢筋混凝土材料的力学性能,图,1-12,光面钢筋拔出试验,返回目录,第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则,第一节 极限状态基本概念,第二节 结构上的作用,第三节 公路桥梁结构的概率极限状态设计法,返回目录,第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则,第一节 极限状态基本概念,一、结构设计的功能,结构设计的目的就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够可靠性的前提下，完成全部功能要求。结构的功能是由其使用要求决定的，具体有如下四个方面：,结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等作用。,结构在正常使用条件下具有良好的工作性能，如不发生影响正常使用的过大变形或局部损坏。,结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的时间内，具有足够的耐久性，如不发生由于保护层碳化或裂缝宽度开展过大，导致钢筋的锈蚀。,在偶然荷载,(,如地震、强风,),作用下或偶然事件,(,如爆炸,),发生时和发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。,返回目录,第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则,第一节 极限状态基本概念,二、极限状态,结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构,“,可靠,”,，反之则称结构,“,失效,”,。结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用,“,极限状态,”,来衡量。极限状态的定义为：当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。,国际标准化组织,(ISO),和我国各专业颁布的统一标准将极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。,1,承载能力极限状态,2,正常使用极限状态,返回目录,第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则,第二节 结构上的作用,一、作用概念,施加在结构上的集中力或分布力如汽车、结构自重等，或引起结构外加变形或约束变形的原因如地震、基础不均匀沉降、温度变化等，统称为作用。前者为直接作用，也可称为荷载；后者为间接作用。,返回目录,第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则,第二节 结构上的作用,二、作用的分类,作用按随时间的变异分为以下三类,(,表,2-2),：,永久作用。在结构使用期间，其量值不随时间而变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。,可变作用。在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。,偶然作用。在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。,返回目录,第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则,第二节 结构上的作用,三、作用代表值,结构或结构构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种作用规定值即称为作用代表值。它包括作用标准值、准永久值和频遇值。,1,作用标准值,2,作用准永久值,3,作用频遇值,返回目录,第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则,第三节 公路桥梁结构的概率极限状态设计法,一、作用效应与效应组合,(,一,),作用效应,(,二,),作用效应组合,返回目录,第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则,第三节 公路桥梁结构的概率极限状态设计法,二、材料强度标准值和设计值,1,混凝土的强度标准值和设计值,2,钢筋的强度标准值和设计值,返回目录,第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则,第三节 公路桥梁结构的概率极限状态设计法,三、按承载能力极限状态设计,桥规,JTG D62,规定：公路桥涵的持久状况设计应按承载能力极限状态的要求，对构件进行承载力及稳定计算，必要时尚应进行结构的倾覆和滑移验算。在进行承载能力极限状态计算时，作用,(,其中汽车荷载应计入冲击系数,),的效应采用其组合设计值，结构的材料采用其强度设计值。,返回目录,第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则,第三节 公路桥梁结构的概率极限状态设计法,四、按正常使用极限状态设计,公路桥涵的持久状况设计应按正常使用极限状态的要求，以结构弹性理论或弹塑性理论为基础，采用作用,(,或荷载,),的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，对预应力混凝土受弯构件进行正截面和斜截面的抗裂验算；对钢筋混凝土构,件和容许出现裂缝的,B,类预应力构件进行裂缝宽度的验算；对钢筋混凝土构件和预应力构件进行挠度验算，并使各项计算值不超过,桥规,JTG D62,规定的各相应限值。,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求,第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 ,第三节 受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题 第四节 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,第五节 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,钢筋混凝土梁和板是典型的受弯构件，在桥梁工程中广泛应用，例如：人行道板、行车道板、中小跨径梁或板式桥上部结构中承重的梁和板，,T,形梁桥的主梁、横隔梁，以及柱式墩,(,台,),中的盖梁等都属于受弯构件。,在荷载作用下，受弯构件将承受弯矩,M,和剪力,V,的作用，其破坏有两种可能：一种是由弯矩作用引起的破坏，破坏面与构件纵轴线垂直，称为正截面破坏,(,图,3-1a),；另一种是由弯矩和剪力共同作用而引起的破坏，破坏面是倾斜的，称为斜截面破坏,(,图,3-1b),。为了保证受弯构件不发生正截面破坏，构件必须要有足够的截面尺寸，并通过正截面承载力计算，在构件中配置一定数量的纵向受力钢筋；为了保证受弯构件不发生斜截面破坏，构件必须要有足够的截面尺寸，并通过斜截面承载力计算，在构件中配置一定数量的箍筋和弯起钢筋。,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,图,3-1,受弯构件的破坏情况,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求,一、钢筋混凝土板的构造要求,1,板的截面形式和厚度,2,板的钢筋,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求,图,3-2,钢筋混凝土板的截面形式,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求,图,3-3,周边支承板,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求,图,3-4,板中钢筋,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求,二、钢筋混凝土梁的构造,1,梁的截面形式和尺寸,2,梁的钢筋,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求,图,3-5,钢筋混凝土梁的截面形式,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求,图,3-6,梁中钢筋,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求,图,3-7,焊接钢筋骨架示意图,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求,图,3-8,梁中主钢筋净距和混凝土保护层,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,图,3-9,箍筋的形式,第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 ,为了研究钢筋混凝土梁的弯曲性能，探讨正截面的应力和应变分布规律，通常用图,3-10a,所示的试验方案，进行钢筋混凝土梁的试验研究。试验采用两点对称加载，两个集中荷载,之间的梁段，只承受弯矩没有剪力（忽略梁的自重的影响），称为,“,纯弯曲,”,段。在梁的纯弯曲段布置应变测点，量测各点的应变。在跨中截面布置百分表，量测梁的挠度。,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 ,图,3-10,试验梁及荷载,-,挠度曲线,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 ,一、钢筋混凝土梁弯曲受力过程分析,图,3-10b,所示为梁从加载开始直到破坏试验测得的集中荷载,F,与跨中挠度,f,的关系曲线。从该图可以看出,试验梁的荷载,-,挠度曲线有两个明显的转折点,把梁的受力过程划分为三个阶段,各受力阶段的截面应力分布情况示于图,3-11,。,1,第,阶段,HT,（整体工作阶段）,2,第,阶段,HT,（带裂缝工作阶段）,3,第,阶段,HT,（破坏阶段）,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 ,图,3-11,梁正截面各受力阶段的应力分布图,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 ,二、钢筋混凝土梁正截面的破坏形式,必须指出，上述钢筋混凝土梁正截面的破坏特征，是指在实际中广泛采用正常配筋的适筋梁而言的。试验研究表明，梁的正截面破坏形式与纵向受拉钢筋配置的多少及钢筋和混凝土种类有关。梁内纵向受拉钢筋配置的多少用配筋率,表示，计算式为,(,参见图,3-12),1,适筋梁,2,超筋梁,3,少筋梁,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 ,图,3-12,单筋矩形截面,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 ,图,3-13,梁的三种破坏形式,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第三节 受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题,一、正截面承载力计算的基本假定,如前所述，受弯构件正截面承载力是以适筋梁第,阶段的截面应力图形为计算依据的，并引入下列基本假定作为计算的基础：,平截面假定，即构件正截面在弯曲变形以后仍保持平面。,不考虑受拉区混凝土参加工作，拉力完全由钢筋承担，对适筋梁构件破坏时受拉钢筋的应力达到其抗拉强度设计值,fsd,。,受压区混凝土以等效矩形应力图形代替实际的曲线应力图形。等效矩形应力图形的高度,x=x,0,，式中,x,0,为曲线形应力图的高度，,为混凝土受压区高度换算系数（见表,3-2,），等效矩形应力图形宽度取混凝土压应力设计值,fcd,，如图,3-14,所示。,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第三节 受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题,图,3-14,受弯构件正截面应力图,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第三节 受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题,二、最大配筋率,max,限制与界限相对受压区高度,b,最大配筋率的限制，规定了超筋梁和适筋梁的界限。对于钢筋和混凝土强度都已确定了的钢筋混凝土梁来说，,“,界限破坏,”,的截面应变总会有一个特定的配筋率，使得钢筋应力达到屈服强度,(,应变达到屈服应变,),的同时，受压区混凝土边缘纤维的应变也恰好达到混凝土的抗压极限应变值，通常将这种破坏称为,“,界限破坏,”,（图,3-15,）。相应于这种破坏的配筋率就是适筋梁的最大配筋率。最大配筋率的限制，一般是通过混凝土受压区高度来加以控制。,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第三节 受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题,图,3-15,钢筋混凝土适筋梁和超筋梁,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第三节 受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题,三、最小配筋率,min,限制,最小配筋率的限制，规定了少筋梁和适筋梁的界限。,桥规,JTG D62,规定，钢筋混凝土受弯构件的受拉钢筋配筋百分率应不小于,45,ftd,/,fsd,，同时不应小于,0.20,，此处,ftd,为混凝土抗拉强度设计值，,fsd,为钢筋抗拉强度设计值。,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第四节 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,一、基本公式及适用条件,图,3-16,单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算图形,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第四节 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,二、基本公式的应用,在实际设计中，受弯构件正截面承载力计算可分为截面设计和承载能力复核两类问题。,1,截面设计,2,承载能力复核,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第四节 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-17,例,3-1,图,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第四节 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-18,人行道板配筋示意图,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第五节 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,一、基本公式及适用条件,1,基本公式,2,基本公式的适用条件,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第五节 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-19,双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算图形,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第五节 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,二、基本公式的应用,利用式,(3-17),、,(3-18),进行双筋截面受弯构件正截面承载力计算，亦可分为截面设计和承,载能力复核两种情况。,1,截面设计,2,承载能力复核,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第五节 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-20,例,3-4,图,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,一、概述,受弯构件正截面承载力计算是不考虑混凝土受拉作用的，因此，若将矩形截面受拉区两侧的混凝土挖去一部分，并将受拉钢筋集中放置，就形成,T,形截面,(,图,3-21),。,T,形截面和原来的矩形截面相比，可以节约混凝土材料，减轻自重，并且不降低承受荷载的能力。,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-21 T,形截面,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-22 T,形截面受弯构件的形式,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-23,T,形截面梁受压翼缘的计算宽度,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,二、,T,形截面的分类和判别,T,形截面的计算，按中性轴所在位置不同分为两种类型：,第一类,T,形截面：中性轴在受压翼缘内，即,xhf,（图,3-24a,）。,第二类,T,形截面：中性轴在腹板内，即,xhf,（图,3-24,b,）。,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-24,T,形截面的分类,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-25,T,形截面梁的判别界限,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,三、基本公式及适用条件,1,第一类,T,形截面,2,第二类,T,形截面,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-26,第一类,T,截面,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-27,第二类,T,截面,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,四、基本公式的应用,1,截面设计,2,承载能力复核,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-28,例,3-6,图,返回目录,第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 ,第六节,T,形截面受弯构件正截面承载力计算,图,3-29,例,3-7,图,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第一节 钢筋混凝土梁斜截面破坏形态分析,第二节 钢筋混凝土梁斜截面承载力计算,第三节 全梁抗剪承载力校核及构造要求,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,在荷载作用下，受弯构件除了承受由弯矩,WTBX,M,作用产生的正应力,外，同时还有剪力,V,作用产生的剪应力,。由材料力学可知,:,在,和,共同作用下梁将产生主拉应力,tp,和主压应力,cp,。主应力的方向以主应力迹线表示,(,图,4-1),，其中实线表示主拉应力迹线，虚线表示主压应力迹线。对于混凝土材料而言，其抗拉强度很低，当主拉应力,tp,达到混凝土抗拉强度时，梁将出现大致与主拉应力方向垂直的斜裂缝，荷载进一步增加时，将产生斜截面破坏。,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,图,4-1,梁的主应力迹线示意图,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第一节 钢筋混凝土梁斜截面破坏形态分析,一、梁沿斜截面破坏的主要形态,试验研究表明，荷载作用下钢筋混凝土受弯构件的斜截面破坏主要与腹筋数量和剪跨比有关，其中剪跨比对梁的斜截面破坏形态和抗剪承载力的影响最大。,1,斜拉破坏,2,剪压破坏,3,斜压破坏,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第一节 钢筋混凝土梁斜截面破坏形态分析,图,4-2,斜截面的剪切破坏形态,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第一节 钢筋混凝土梁斜截面破坏形态分析,二、影响斜截面抗剪强度的主要因素,影响斜截面抗剪承载力的主要因素有剪跨比、混凝土强度等级、纵向受拉钢筋配筋率和腹筋数量及强度等。,1,剪跨比,2,混凝土强度等级,3,纵向钢筋配筋率,4,箍筋的强度和数量,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第二节 钢筋混凝土梁斜截面承载力计算,一、钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力计算,（一）基本公式及适用条件,（二）钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力实用计算方法,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,图,4-3,斜截面抗剪,JZ,承载力计算图式,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第二节 钢筋混凝土梁斜截面承载力计算,图,4-4,斜截面抗剪承载力配筋剪力组合设计值分配,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第二节 钢筋混凝土梁斜截面承载力计算,图,4-5,斜截面抗剪承载力验算位置示意图,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第二节 钢筋混凝土梁斜截面承载力计算,二、受弯构件斜截面抗弯承载力计算,在钢筋混凝土受弯构件中，斜裂缝的产生与开展除了可能引起斜截面受剪破坏外，还可能引起斜截面受弯破坏，特别是当梁内纵向受拉钢筋采用弯起和截断时，如果钢筋弯起和截断位置不合适，由于斜裂缝的开展，可能使与斜裂缝相交的箍筋、弯起钢筋和纵向钢筋的应力达到屈服强度，这时梁被斜裂缝分开的两部分，将绕位于斜裂缝顶端受压区的公共铰转动，最后，受压区混凝土被压碎破坏。,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第二节 钢筋混凝土梁斜截面承载力计算,图,4-6,斜截面抗弯承载能力计算图式,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第三节 全梁抗剪承载力校核及构造要求,一、全梁承载力校核,前面分别讨论了钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力和斜截面抗弯承载力计算方法。实际工作中，一般是首先根据主要控制截面的正截面抗弯承载力计算要求，确定纵向钢筋的数量和布置方案；然后，根据支点附近区段的斜截面抗剪承载力计算要求，确定箍筋和弯起钢筋的数量和布置方案。最后根据弯矩和剪力设计值沿梁长方向的变化情况，进行全梁承载能力校核，综合考虑正截面抗弯、斜截面抗剪和斜截面抗弯等三个方面的要求，使所设计的钢筋混凝土梁，沿梁长方向的任意一个截面都不会出现正截面和斜截面破坏。,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第三节 全梁抗剪承载力校核及构造要求,图,4-7,全梁承载能力校核,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第三节 全梁抗剪承载力校核及构造要求,二、构造要求,1,弯起钢筋的构造要求,2,纵向钢筋在梁跨间的截断,3,纵向钢筋在支座处的锚固,4,钢筋的接头,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第三节 全梁抗剪承载力校核及构造要求,图,4-8,纵向钢筋断时的延伸长度,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第三节 全梁抗剪承载力校核及构造要求,图,4-9,截面钢筋布置图,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第三节 全梁抗剪承载力校核及构造要求,图,4-10,按抗剪强度要求计算各排弯起钢筋用量（尺寸单位,mm,）,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第三节 全梁抗剪承载力校核及构造要求,图,4-11,距支座中心,h/2,处斜截面抗剪承载力计算图示,返回目录,第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第三节 全梁抗剪承载力校核及构造要求,图,4-12,梁的弯矩包络图与抵抗弯矩图,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第一节 受压构件的构造要求,第二节 轴心受压构件承载力计算,第三节 矩形截面偏心受压构件承载力计算,第四节 圆形截面偏心受压构件承载力计算,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第一节 受压构件的构造要求,钢筋混凝土受压构件可分轴心受压构件和偏心受压构件。当轴向压力作用线与构件轴线重合,(,截面只有轴向压力,),时，称为轴心受压构件；当轴向压力作用线与构件轴线不重合,(,截面上既有压力，又有弯矩,),时，称为偏心受压构件。,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第一节 受压构件的构造要求,图,5-1,受压构件截面形式及配筋,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第一节 受压构件的构造要求,一、轴心受压构件的构造要求,1,材料强度等级,2,截面形式和尺寸,3,纵向钢筋,4,箍筋,5,配有螺旋式间接钢筋的轴心受压构件,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第一节 受压构件的构造要求,图,5-2,柱内复合箍筋布置,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第一节 受压构件的构造要求,二、偏心受压构件的构造要求,矩形截面偏心受压构件的构造要求，与配有纵筋和普通箍筋轴心受压构件的构造要求相似。,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第一节 受压构件的构造要求,图,5-3,矩形截面偏心受压构件中的箍筋形式 （尺寸单位：,mm,）,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第二节 轴心受压构件承载力计算,一、普通箍筋柱,（一）破坏状态分析,（二）稳定系数,（三）正截面承载力计算,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第二节 轴心受压构件承载力计算,图,5-4,轴心受压短柱的破坏形态,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第二节 轴心受压构件承载力计算,图,5-5,轴心受压长柱的破坏形态,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第二节 轴心受压构件承载力计算,图,5-6,普通箍筋柱正截面承载力计算图式,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第二节 轴心受压构件承载力计算,图,5-7,柱的配筋,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第二节 轴心受压构件承载力计算,二、螺旋箍筋柱,当轴心受压构件承受很大的轴向压力，而截面尺寸受到限制不能加大，或采用普通箍筋柱，即使提高了混凝土强度等级和增加了纵向钢筋用量也不足以承受该轴向压力时，可以考虑采用螺旋箍筋柱或焊接环式间接钢筋柱（图,5-8,），以提高构件的承载力。螺旋箍筋柱或焊接环式间接钢筋柱的用钢量较多，施工复杂，造价较高，故一般较少应用。由于螺旋箍筋柱或焊接环式间接钢筋柱的受力性能相同，为叙述方便，以下统称为螺旋箍筋柱。,（一）破坏状态分析,（二）正截面承载力计算,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第二节 轴心受压构件承载力计算,图,5-8,配置螺旋式或焊接环式间接钢筋柱,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第三节 矩形截面偏心受压构件承载力计算,一、偏心受压构件正截面破坏形态,(,一,),偏心受压构件的破坏形态,（二）大、小偏心受压的界限,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第三节 矩形截面偏心受压构件承载力计算,二、偏心受压构件纵向弯曲的影响,钢筋混凝土受压构件在承受偏心力作用后，将产生纵向弯曲变形，即产生侧向挠度。对长细比较大的长柱由于侧向挠度的影响，在柱高度中点处截面所受的弯矩不再是,Ne,0,，而变成,N(e,0+f)(,图,5-9),，,f,为柱高度中点的水平侧向最大挠度。一般把偏心受压构件截面弯矩中的,Ne,0,称为初始弯矩或一阶弯矩，将,Nf,称为附加弯矩或二阶弯矩。,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第三节 矩形截面偏心受压构件承载力计算,图,5-9,偏心受压构件受力图示,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第三节 矩形截面偏心受压构件承载力计算,三、矩形截面偏压构件正截面承载力计算的基本公式,（一）矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算基本假设,（二）矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算基本公式,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第三节 矩形截面偏心受压构件承载力计算,图,5-10,矩形截面偏心受压构件正截面承载能力计算图式,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第三节 矩形截面偏心受压构件承载力计算,四、矩形截面偏心受压构件的计算方法,（一）矩形截面非对称配筋偏心受压构件的计算方法,（二）矩形截面对称配筋偏心受压构件的计算方法,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第三节 矩形截面偏心受压构件承载力计算,图,5-11,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第三节 矩形截面偏心受压构件承载力计算,图,5-12,例,5-4,题截面配筋图,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第三节 矩形截面偏心受压构件承载力计算,图,5-13,例,5-5,题截面配筋图,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第三节 矩形截面偏心受压构件承载力计算,图,5-14,例,5-6,题截面配筋图,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第四节 圆形截面偏心受压构件承载力计算,一、正截面承载力计算的基本假定,试验研究表明，钢筋混凝土圆形截面偏心受压构件的破坏，最终表现为受压区的混凝土压碎。作用的轴向力对截面形心的偏心距不同，也会出现类似矩形截面偏心受压构件那样的,“,受拉破坏,”,和,“,受压破坏,”,两种破坏形态。但是，对于钢筋沿圆周均匀布置的圆形截面来说，构件破坏时各根钢筋的应变是不等的，应力也不完全相同。随着轴向压力的偏心距的增加，构件的破坏由,“,受压破坏,”,和,“,受拉破坏,”,的过渡基本上是连续的。,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第四节 圆形截面偏心受压构件承载力计算,二、正截面承载力计算的基本公式,图,5-15,圆形截面偏心受压构件正截面承载力计算图式,返回目录,第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,第四节 圆形截面偏心受压构件承载力计算,三、计算方法,利用式,(5-28),和式,(5-29),进行圆形截面偏心受压构件正截面承载能力计算，一般采用试算修正法，实际工作中可分为配筋设计和承载力复核两种情况。,（一）截面设计,（二）承载力复核,返回目录,第六章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态计算,及短暂状况应力验算,第一节 钢筋混凝土受弯构件变形验算 ,第二节 钢筋混凝土结构裂缝宽度验算 ,第三节 钢筋混凝土受弯构件短暂状况的正截面应力验算,