钢筋混凝土结构设计.ppt

教学情境一：钢筋混凝土结构教学情境一：钢筋混凝土结构设计设计任任务1受弯构件承受弯构件承载力力计算算任任务2纵向受力构件向受力构件计算算任任务3钢筋混凝土楼盖筋混凝土楼盖设计任任务4钢筋混凝土多筋混凝土多层及高及高层房屋房屋任任务5钢筋混凝土筋混凝土结构施工构施工图识读教学情境一：钢筋混凝土结构设计教学情境一：钢筋混凝土结构设计任务任务1钢筋混凝土受弯钢筋混凝土受弯构件计算构件计算1建筑结构计算基本原则建筑结构计算基本原则本章提要本章提要本章讲述了建筑结构承受的各种作用，包括直接作用和间接作本章讲述了建筑结构承受的各种作用，包括直接作用和间接作用。主要讲述了用。主要讲述了建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB500092001）中的各种荷）中的各种荷载。讨论了荷载的分类，荷载代表值，各类荷载标准值的确定。载。讨论了荷载的分类，荷载代表值，各类荷载标准值的确定。本本 章章 内内 容容 1.1荷载的分类代表值荷载的分类代表值1.2建筑结构概率极限设计法建筑结构概率极限设计法在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。也称恒荷载或恒载。比如结构自重或土压力以忽略不计的荷载。也称恒荷载或恒载。比如结构自重或土压力等。等。在结构使用期间，其值随时间变化在结构使用期间，其值随时间变化，或其变化与平均值相比不可或其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。也称活荷载或活载。比如楼面活载、屋面活以忽略不计的荷载。也称活荷载或活载。比如楼面活载、屋面活载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。在结构使用期间不一定出现，而一旦出现在结构使用期间不一定出现，而一旦出现,其量值很大而持续时其量值很大而持续时间较短的荷载。比如爆炸力、撞击力等。间较短的荷载。比如爆炸力、撞击力等。a.a.永久荷载永久荷载b.b.可变荷载可变荷载c.c.偶然荷载偶然荷载按时间变异分类按时间变异分类1.1.11.1.11.1.11.1.1、荷载分类及荷载代表值、荷载分类及荷载代表值、荷载分类及荷载代表值、荷载分类及荷载代表值1.1.2荷载代表值荷载代表值荷载的代表值荷载的代表值 结构计算时，需根据不同的设计要求采用不同的荷载数值。结构计算时，需根据不同的设计要求采用不同的荷载数值。u对永久荷载应采用标准值对永久荷载应采用标准值(K)作为代表值。作为代表值。u对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。作为代表值。u对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。1.1.荷载标准值荷载标准值荷载标准值荷载标准值:是荷载的基本代表值，指结构在使用期间可能出现的最大是荷载的基本代表值，指结构在使用期间可能出现的最大荷载值。荷载值。GK(1):永久荷载标准值永久荷载标准值:主要包括构件的自重、构造层的自重等。常见材料主要包括构件的自重、构造层的自重等。常见材料构件的单位自重见构件的单位自重见荷载规范荷载规范:钢筋混凝土钢筋混凝土:25KN/m3 水泥砂浆水泥砂浆20KN/m3 混合砂浆混合砂浆17KN/m3 普通砖普通砖19KN/m3。民用建筑楼面活荷载是指作用在楼面上的人员、家具、设备等荷民用建筑楼面活荷载是指作用在楼面上的人员、家具、设备等荷载。屋面上的活荷载因载。屋面上的活荷载因“上人上人”和和“不上人不上人”而不同。而不同。楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数见见表表1.1.。设计墙、柱及基础时应对各层楼面的楼面活荷载标准值进行折减。设计墙、柱及基础时应对各层楼面的楼面活荷载标准值进行折减。楼面活荷载折减系数见楼面活荷载折减系数见表表1.2、表表1.3(2)可变荷载标准值可变荷载标准值表表1.4屋面均布活荷载屋面均布活荷载项次类别标准值(kN/m2)组合值系数c频遇值系数f准永久值系数q1不上人的屋面 0.50.70.502上人的屋面 2.00.70.50.43屋顶花园 3.00.70.60.52.可可变荷荷载准永久准永久值v在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准值一半（可以在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准值一半（可以理解为总持续时间不低于理解为总持续时间不低于25年）的荷载值，也就是经常作用于年）的荷载值，也就是经常作用于结构上的可变荷载。结构上的可变荷载。v其值等于可变荷载标准值乘以可变荷载准永久值系数其值等于可变荷载标准值乘以可变荷载准永久值系数：表表1.2楼面活荷载折减系数楼面活荷载折减系数3.可可变荷荷载组合合值v当结构同时承受两种或两种以上的可变荷载时，考虑到荷载当结构同时承受两种或两种以上的可变荷载时，考虑到荷载同时达到最大值的可能性较小，因此除主导荷载（产生最大同时达到最大值的可能性较小，因此除主导荷载（产生最大荷载效应的荷载）仍以其标准值为代表值外，荷载效应的荷载）仍以其标准值为代表值外，对其它伴随对其它伴随荷载，可以将它们的标准值乘以一个小于或等于荷载，可以将它们的标准值乘以一个小于或等于1的荷载组的荷载组合系数作为代表值，称为可变荷载组合值，即合系数作为代表值，称为可变荷载组合值，即4.可可变荷荷载频遇遇值v在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。它相当于在结构上或超越频率为规定频率的荷载值。它相当于在结构上时而或多次出现的较大荷载，但总是小于荷载的标准时而或多次出现的较大荷载，但总是小于荷载的标准值。值。v其值等于可变荷载标准值乘以可变荷载频遇值系数：其值等于可变荷载标准值乘以可变荷载频遇值系数：1.2建筑结构概率极限设计法建筑结构概率极限设计法(1)、结构的安全等级结构的安全等级(一级一级,二级二级,三级三级)(2)、结构设计使用年限、结构设计使用年限(25年年.50年年,100年年)(3)、结构的功能要求：结构的功能要求：在在设计基准期（设计基准期（一般一般50年年）内，满足功能要求，）内，满足功能要求，即即安全性安全性，适适用性，耐久性用性，耐久性。安全性：满足特定的与建筑物功能相适应的承载力安全性：满足特定的与建筑物功能相适应的承载力适用性：保证结构在日常使用中具有良好的的工作性能适用性：保证结构在日常使用中具有良好的的工作性能.耐久性：保证结构的承载力的持续时间与环境适应度耐久性：保证结构的承载力的持续时间与环境适应度一一.极限状态极限状态1.结构的功能要求构的功能要求v结构的可靠性结构的可靠性:即结构在规定的时间内，在规定的条件即结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。下，完成预定功能的能力。(结构的安全性、适用性和结构的安全性、适用性和耐久性耐久性)v可靠度：可靠度：“结构在规定的时间内，在规定的条件下，结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。完成预定功能的概率。”故结构可靠度是可靠性的概故结构可靠度是可靠性的概率度量率度量。2结构功能的极限状态结构功能的极限状态极限状态极限状态整个结构或结构的一部分超过某一整个结构或结构的一部分超过某一 特定状态特定状态,或不或不能满足设计规定的某一功能要求的特定状态。能满足设计规定的某一功能要求的特定状态。A、承载能力极限状态、承载能力极限状态结构或构件达到最大承载力或产生不适结构或构件达到最大承载力或产生不适于继续承载的变形。如倾覆、疲劳破坏、压屈等。于继续承载的变形。如倾覆、疲劳破坏、压屈等。B、正常使用极限状态、正常使用极限状态结构或构件达到正常使用或耐久性能的结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。如过大变形、开裂、振动等某项规定限值。如过大变形、开裂、振动等 我国结构设计是以概率理论为基础的极限状态设计法。我国结构设计是以概率理论为基础的极限状态设计法。承承载力极限状力极限状态v当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极超过了承载能力极限状态限状态1）、整个结构或结构的一部分作为刚体）、整个结构或结构的一部分作为刚体失去平失去平衡衡（如（如阳台、雨阳台、雨篷的倾覆篷的倾覆）；）；2）、结构构件或连接因超过）、结构构件或连接因超过材料强度而破坏材料强度而破坏（包括（包括疲劳破坏），疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承载；或因过度变形而不适于继续承载；3）、结构转变为）、结构转变为机动体系机动体系；4）、结构或结构构件）、结构或结构构件丧失稳定丧失稳定（如压屈等）；（如压屈等）；5）、地基）、地基丧失承载能力丧失承载能力而破坏（如失稳等）而破坏（如失稳等）正常使用极限状正常使用极限状态v当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态了正常使用极限状态1）影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或外观的变形；2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝，如影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝，如水池开裂引起渗漏）水池开裂引起渗漏）3）影响正常使用的振动；影响正常使用的振动；4）影响正常使用的其它特定状态影响正常使用的其它特定状态。作用作用(或荷载）或荷载）作用效应作用效应（S）施加在结构上的集中力或分布力，称为作用施加在结构上的集中力或分布力，称为作用直接作用直接作用引起结构外加变形或约束变形的原因引起结构外加变形或约束变形的原因间接作用间接作用由作用引起的结构或构件的反应由作用引起的结构或构件的反应(内力内力N、M、V、T）结构抗力（结构抗力（R R）结构或结构构件承受效应的能力结构或结构构件承受效应的能力qM 3 3结构的功能函数及有关概念结构的功能函数及有关概念结构的功能函数及有关概念结构的功能函数及有关概念1)、作用效应和结构抗力的概念作用效应和结构抗力的概念l“功能函数功能函数”:结构抗力与荷载效应之差结构抗力与荷载效应之差，Z=g(S,R)=R-Sl结果分析结果分析vZ=R-S0：处于可靠状态：处于可靠状态vZ=R-S25 dC25 dC30 1.5dhC、弯起钢筋、弯起钢筋 弯起段承受剪力和弯矩引起的主拉力，弯起后水平段弯起段承受剪力和弯矩引起的主拉力，弯起后水平段 承受支座负弯矩承受支座负弯矩弯起角度：弯起角度：当梁高不大于当梁高不大于800mm时，采用时，采用45当梁高大于当梁高大于800mm时，时，采用采用60B B、架立钢筋、架立钢筋作用：固定箍筋，形成钢筋骨架，作用：固定箍筋，形成钢筋骨架，直径：当跨度小于直径：当跨度小于4m时，时，不宜小于不宜小于8mm；当跨度等于当跨度等于46m时，不宜小于时，不宜小于10mm；当跨度大于当跨度大于6m时，时，不小于不小于12mm。弯起钢筋放置弯起钢筋放置:s第一排第一排：实际工程中弯起钢筋的弯终点距支座边缘为：实际工程中弯起钢筋的弯终点距支座边缘为50mm第二排第二排：前一排弯起钢筋的弯起点距后一排弯起钢筋弯终点：前一排弯起钢筋的弯起点距后一排弯起钢筋弯终点的距离的距离表表3.1.4中的中的Smax。表表3.1.4梁中箍筋和弯起钢筋的最大间距梁中箍筋和弯起钢筋的最大间距 梁高h v0.7ftbho v0.7ftbho150h300 150 200300h500 200 300500800 300 400f.箍筋箍筋作用：作用：承受剪力和弯矩引起的主拉力，固定纵向筋承受剪力和弯矩引起的主拉力，固定纵向筋 箍筋直径：箍筋直径：箍筋直径：箍筋直径：1/41/4纵筋纵筋纵筋纵筋d d 常用直径：常用直径：常用直径：常用直径：d=6.8.10d=6.8.10箍筋间距箍筋间距箍筋间距箍筋间距表表表表3.1.43.1.4 图图3.1.6箍筋的形式和肢数箍筋的形式和肢数(a)箍筋的形式；（箍筋的形式；（b)箍筋的肢数箍筋的肢数 箍筋的锚固箍筋的锚固箍筋的锚固箍筋的锚固:末端采用末端采用末端采用末端采用135135度弯钩度弯钩度弯钩度弯钩.直线长度直线长度直线长度直线长度 50mm50mm且且且且 5d5d箍筋的肢数箍筋的肢数:单肢、双肢和四肢单肢、双肢和四肢拉筋拉筋拉筋拉筋:作用：作用：作用：作用：固定固定固定固定构造钢筋构造钢筋拉筋直径：等于箍筋直径拉筋直径：等于箍筋直径拉筋直径：等于箍筋直径拉筋直径：等于箍筋直径 .拉筋间距：拉筋间距：拉筋间距：拉筋间距：=2=2倍箍筋间距倍箍筋间距倍箍筋间距倍箍筋间距 e.e.纵向构造钢筋纵向构造钢筋（当腹板高当腹板高 450mm450mm）作用：减小梁腹部裂缝宽度作用：减小梁腹部裂缝宽度配置：在梁的两个侧面应沿高度配置构造筋，且其间距不配置：在梁的两个侧面应沿高度配置构造筋，且其间距不 宜大于宜大于200mm，直，直径一般取径一般取12、14.（3 3）混凝土保护层厚度（）混凝土保护层厚度（）钢筋外缘至砼表面的厚度。钢筋外缘至砼表面的厚度。环境类别板、墙、壳梁柱C20C25-C45C50C20C25-C45C50C20C25-C45C50一201515302525303030二a-2020-3030-3030b-2520-3530-3530三-3025-4035-4035h0ChCCCas混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度钢筋直径钢筋直径且且表表3.1.5规定规定表表表表3.1.5:3.1.5:混凝土保护层最小厚度混凝土保护层最小厚度现浇板保护层做法现浇板保护层做法(4)(4)钢筋的弯钩、钢筋的弯钩、锚固锚固与连接与连接a)钢筋的弯钩钢筋的弯钩受拉受拉HPB235光圆钢筋末端做弯钩光圆钢筋末端做弯钩HRB335、HRB400、RRB400末端不做弯钩末端不做弯钩 标准弯钩的构造标准弯钩的构造:b)钢筋的锚固钢筋的锚固、纵向受拉钢筋的基本锚固长度、纵向受拉钢筋的基本锚固长度锚固钢筋的外形系数锚固钢筋的外形系数 fy：钢筋抗拉强度设计值钢筋抗拉强度设计值钢筋抗拉强度设计值钢筋抗拉强度设计值 f ft t:混凝土抗拉强度设计值混凝土抗拉强度设计值混凝土抗拉强度设计值混凝土抗拉强度设计值 d d：钢筋直径钢筋直径钢筋直径钢筋直径钢筋类型钢筋类型光面钢筋光面钢筋带肋钢筋带肋钢筋刻痕钢丝刻痕钢丝螺旋肋钢螺旋肋钢丝丝三股钢绞三股钢绞线线七股钢绞线七股钢绞线钢筋外形系数钢筋外形系数0.160.140.190.130.160.17表表3.1.7 3.1.7 钢筋的最小锚固长度钢筋的最小锚固长度序序号号混凝土强度混凝土强度 等级等级 C15 C20 C25 C30钢筋直径钢筋直径25252525252525251钢钢筋筋直直径径HPB235 37d 26d 31d 22d 27d 19d 24d 17d2HRB335 -38d27d42d30d33d23d37d26d30d21d32d23d3HRB400RRB400 -46d32d51d/36d40d28d44d31d36d25d39d27d u钢筋的实际锚固长度按下列规定进行钢筋的实际锚固长度按下列规定进行修正修正，基本锚固长度乘以一定，基本锚固长度乘以一定修正系数修正系数。（1）对）对HRB335、HRB400、RRB400级钢筋，直径级钢筋，直径大于大于25mm时乘以时乘以系数系数0.8（2）对）对HRB335、HRB400、RRB400级的外包环级的外包环氧树脂氧树脂的钢筋乘以的钢筋乘以系数系数1.25（3）施工中受到扰动的钢筋乘以系数）施工中受到扰动的钢筋乘以系数1.1（4）受拉钢筋末端采用）受拉钢筋末端采用机器锚固机器锚固措施时乘以系数措施时乘以系数0.7、受压受压钢筋的锚固长度钢筋的锚固长度 其锚固长度不应小于其锚固长度不应小于受拉受拉钢筋钢筋的锚固长度的的锚固长度的0.7倍。倍。图图4.50 纵向受力钢筋的机器锚固措施纵向受力钢筋的机器锚固措施u 纵向受力钢筋的连接纵向受力钢筋的连接连接方法：绑扎搭接、机械连接或焊接连接方法：绑扎搭接、机械连接或焊接。(1)绑扎搭接绑扎搭接 适用范围：适用范围：轴心受拉及小偏心受拉构件的纵向受力钢轴心受拉及小偏心受拉构件的纵向受力钢 筋不得采用绑扎搭接接头；筋不得采用绑扎搭接接头；直径大于直径大于28mm的受拉钢筋及直径大于的受拉钢筋及直径大于 32mm的受压钢筋不宜绑扎搭接接头。的受压钢筋不宜绑扎搭接接头。受拉搭接长度（但不小于受拉搭接长度（但不小于300mm）：Ll=la同一搭接范围内搭接钢筋面积百分同一搭接范围内搭接钢筋面积百分率率25%50%100%1.21.41.6同一连接区段内的钢筋搭接接头百分率，对于梁类和墙类内构同一连接区段内的钢筋搭接接头百分率，对于梁类和墙类内构件不宜大于件不宜大于25%，柱类不应大于，柱类不应大于50%。受压钢筋搭接长度不应少于受压钢筋搭接长度不应少于0.7Ll，且不小于，且不小于200mm纵向受拉钢筋搭接长度修正系数按表纵向受拉钢筋搭接长度修正系数按表3.1.8采用采用图图3.1.15钢筋搭接接头的间距钢筋搭接接头的间距 规范规定规范规定:两搭接接头的中心距应不小于两搭接接头的中心距应不小于1.3搭接长度搭接长度（见图（见图3.1.15），），否则，则认为两搭接接头属于同一搭接范围否则，则认为两搭接接头属于同一搭接范围连接区段连接区段(2)(2)机械连接机械连接 技术技术:锥螺连接、挤压连接等锥螺连接、挤压连接等连接区段连接区段:35d 受拉钢筋搭接接头百分率受拉钢筋搭接接头百分率:50%;受压钢筋不受限制受压钢筋不受限制(3)(3)焊接接头焊接接头焊接接头焊接接头 连接区段连接区段:35d且500mm 受拉钢筋搭接接头百分率受拉钢筋搭接接头百分率:50%;受压钢筋不受限制受压钢筋不受限制 机械连接截面破坏形式截面破坏形式:通常有正截面通常有正截面破坏和斜截面和斜截面破坏M3.2 正截面承载力计算正截面承载力计算正截面破坏正截面破坏:沿弯矩最大的截面破坏。沿弯矩最大的截面破坏。斜截面破坏斜截面破坏:沿剪力最大的截面破坏沿剪力最大的截面破坏。3.2.1 3.2.1 单筋矩形截面单筋矩形截面 配筋率配筋率：1 1、单筋截面单筋截面受弯构件正截面受弯构件正截面破坏特征破坏特征影响因素影响因素影响因素影响因素:h0对于梁：对于梁：h0=h-35mm(一排钢筋一排钢筋)h0h-60mm(二排钢筋）二排钢筋）对于板：对于板：h0h-20mm 有效高度有效高度 h0注意：注意：当砼砼C20时时,有效高度有效高度h0相应再减相应再减5mm。ashAS：钢筋面积钢筋面积2单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算单筋矩形截面：单筋矩形截面：只在截面的受拉区配有纵向受力钢筋的矩形截面，只在截面的受拉区配有纵向受力钢筋的矩形截面，称为称为单筋矩形截面。单筋矩形截面。见图所示。见图所示。钢筋混凝土受弯构件的正截面承载力计算，应钢筋混凝土受弯构件的正截面承载力计算，应以适筋梁第以适筋梁第a阶阶段为依据。段为依据。图单筋矩形截面图单筋矩形截面 1)基本假定基本假定基本假定基本假定:a.平截面假定；平截面假定；梁弯曲变形后正截面应变仍保持平面梁弯曲变形后正截面应变仍保持平面b.不考虑混凝土抗拉强度；不考虑混凝土抗拉强度；c.压区混凝土以等效矩形应力图代替实际应力图压区混凝土以等效矩形应力图代替实际应力图。两应力图形面积相等且合理两应力图形面积相等且合理C作用点不变。作用点不变。等效原则等效原则:(1)计算原则计算原则图3.2.1受弯构件正截面应力图(a)横截面；(b)实际应力图;(c)等效应力图；(d)计算截面 相对受压区高度相对受压区高度:=x/h0相对界限受压区高度相对界限受压区高度:b=xb/h0 b表明构件破坏为表明构件破坏为超筋破坏超筋破坏b表明构件破坏表明构件破坏不是不是超筋破坏超筋破坏3)适筋梁与超筋梁的界限适筋梁与超筋梁的界限-界限相对受压区高度界限相对受压区高度b钢筋级别钢筋级别bC50C55C60C65C70C75C80HPB2350.614HRB3350.5500.5410.5310.5220.5120.5030.493HRB400RRB4000.5180.5080.4990.4900.4810.4720.463表表3.2.2:相对界限受压区高度相对界限受压区高度:b4）适筋梁与少筋梁的界限适筋梁与少筋梁的界限-截面最小配筋率截面最小配筋率 =AS/(bh0)min=man（0.45ft/fy，0.2%）表明构件破坏表明构件破坏不是少筋破坏不是少筋破坏(2).基本公式的适用条件基本公式的适用条件基本计算公式基本计算公式 弯矩设计值弯矩设计值混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土轴心抗压强度设计值，按按2.2.2采用采用钢筋抗拉强度设计值，按钢筋抗拉强度设计值，按2.1.1采用采用混凝土受压区高度混凝土受压区高度图3.2.4单筋矩形截面受弯构件计算图形 计算有两种情况计算有两种情况一一:截面设计截面设计二二:截面验算截面验算1.截面设计截面设计已知已知:弯矩设计值弯矩设计值M,材料强度等级，确定梁的截面尺寸材料强度等级，确定梁的截面尺寸b、h，计算计算:受拉钢筋截面面积受拉钢筋截面面积As。设计步聚如下设计步聚如下:(3).计算方法算方法,步聚步聚第一步：第一步：确定截面有效高度确定截面有效高度h0=h-sh0=h-35mm(一排钢筋一排钢筋)h0h-60mm(二排钢筋二排钢筋）h0h-20mm对于梁对于梁对于板对于板当砼砼C20时时,有效高度有效高度h0相应再减相应再减5mm。第二步：第二步：计算混凝土受压区高度计算混凝土受压区高度x x，并判断，并判断是否属超筋梁是否属超筋梁 若若x xb bh h0 0，则则不不属属超超筋筋梁梁。否否则则为为超超筋筋梁梁，应应加加大大截截面面尺尺寸寸，或或提提高高混混凝土强度等级，或改用双筋截面。凝土强度等级，或改用双筋截面。第三步：第三步：计算钢筋截面面积计算钢筋截面面积A As s，并判断是否属少筋梁，并判断是否属少筋梁 若若A As sminmin bhbh，则不属少筋梁。否则为少筋梁，应，则不属少筋梁。否则为少筋梁，应 A As s=minminbhbh 。第四步：选配钢筋，绘出截面配筋图第四步：选配钢筋，绘出截面配筋图例题讲解：例题讲解：【例例3.2.1】已知钢筋混凝土矩形截面简支梁已知钢筋混凝土矩形截面简支梁,弯矩设计值弯矩设计值M=80kNm,截截面尺寸面尺寸bh为为200mm450mm；采用；采用C25级混凝土级混凝土,HRB400级钢筋。级钢筋。求跨中截面纵向受拉钢筋的数量求跨中截面纵向受拉钢筋的数量.【解解】;查表得查表得 fc=11.9 N/mm2，ft=1.27 N/mm2，fy=360 N/mm2，1=1.0，b=0.518 1.确定截面有效高度确定截面有效高度h0假设纵向受力钢筋为单层，则假设纵向受力钢筋为单层，则h0=h-35=450-35=415mm2.计算计算x，并判断是否为超筋梁，并判断是否为超筋梁 =91.0 =0.518415=215.0mm不属超筋梁。不属超筋梁。3.计算计算As，并判断是否为少筋梁，并判断是否为少筋梁 =1.011.920091.0/360=601.6mm20.45ft/fy=0.451.27/360=0.16%0.2%，取，取 min=0.2%As，min=0.2%200450=180mm2 As=601.6mm2不属少筋梁。不属少筋梁。4.选配钢筋选配钢筋选配选配4 14（As=615mm2），如图），如图3.2.4所示。所示。图3.2.4 例3.2.1附图【例例3.2.23.2.2】某某教教学学楼楼钢钢筋筋混混凝凝土土矩矩形形截截面面简简支支梁梁，安安全全等等级级为为二二级级，截截面面尺尺寸寸b bh h=250=250550mm550mm，承承受受恒恒载载标标准准值值10kN/m10kN/m（不不包包括括梁梁的的自自重重），活活荷荷载载标标准准值值12kN/m12kN/m，计计算算跨跨度度=6m=6m，采采用用C20C20级混凝土，级混凝土，HRB335HRB335级钢筋。试确定纵向受力钢筋的数量。级钢筋。试确定纵向受力钢筋的数量。【解解】查查表表得得fc=9.6N/mm2，ft=1.10N/mm2，fy=300N/mm2，b=0.550，1=1.0，结构重要性系数，结构重要性系数0=1.0，可变荷载组合值系数，可变荷载组合值系数c=0.7.计算弯矩设计值计算弯矩设计值M 钢筋混凝土重度为钢筋混凝土重度为25kN/m3，故作用在梁上的恒荷载标准值为：，故作用在梁上的恒荷载标准值为：gk=10+0.250.5525=13.438kN/m 简支梁在恒荷载标准值作用下的跨中弯矩为简支梁在恒荷载标准值作用下的跨中弯矩为 Mgk=gk l02/8=13.43862/8=60.471kN.m简支梁在活荷载标准值作用下的跨中弯矩为：简支梁在活荷载标准值作用下的跨中弯矩为：Mqk=qk l02/8=1262/8=54kNm由恒载效应控制的跨中弯矩为：由恒载效应控制的跨中弯矩为：M=0（GMgk+QcMq k）=1.0（1.3560.471+1.40.754）=134.556kNm由活载效应控制的跨中弯矩为：由活载效应控制的跨中弯矩为：M=0(GMgk+QMq k)=1.0(1.260.471+1.454）=148.165kNm 取较大值得跨中弯矩设计值取较大值得跨中弯矩设计值M=148.165kNm。2）复核己知截面的承载力）复核己知截面的承载力己己知知：构构件件截截面面尺尺寸寸b、h，钢钢筋筋截截面面面面积积As，混混凝凝土土强强度度等等级级，钢钢筋筋级别，弯矩设计值级别，弯矩设计值M 求：求：复核截面是否安全复核截面是否安全计算步骤计算步骤：确定截面有效高度确定截面有效高度h0 判断梁的类型判断梁的类型 若若 ，且，且 为适筋梁；为适筋梁；若若x ，为超筋梁；，为超筋梁；若若Asmin bh，为少筋梁。，为少筋梁。计算截面受弯承载力计算截面受弯承载力Mu适筋梁适筋梁超筋梁超筋梁 对对少少筋筋梁梁，应应将将其其受受弯弯承承载载力力降降低低使使用用（已已建建成成工工程程）或或修修改改设计。设计。判断截面是否安全判断截面是否安全 若若MMu，则截面安全。，则截面安全。【例例3.2.4】某钢筋混凝土矩形截面梁截面尺寸某钢筋混凝土矩形截面梁截面尺寸0000，混凝土强混凝土强度等级为度等级为C2，纵向受拉钢筋，纵向受拉钢筋18,HRB400,弯矩设计值弯矩设计值M=105kNm，验算此梁是否安全。验算此梁是否安全。【解解】：确定计算数据：确定计算数据：fc=11.9N/mm2,fy=360N/mm2,ft=1.27N/mm2,As=763mm2,b=0.5180,1=1.0,计算计算h0h0=(50-35)mm=465mm求求x,判断梁的类型判断梁的类型 x=fyAs/(1fcb)=763360/(1.011.9200)=115.4mmbh0=0.5180465mm=240.9mm 属于不超筋属于不超筋 min=0.45ft/fy=0.451.27/360=0.16%0.2%取较大者取较大者,min=0.2%vAs,min=0.2%200500=200mm2 hhffhb+12fhb+6fhb+5按翼缘高度按翼缘高度fh 考虑考虑当当05.00 0.1=100/740=0.1350.1，则，则 b bf f=b b+12+12h hf f=300+12=300+12100=1500mm100=1500mm上述两项均大于实际翼缘宽度上述两项均大于实际翼缘宽度600mm600mm，故取，故取b bf f=600mm=600mm2.2.判别判别T T形截面的类型形截面的类型 =1.0=1.011.911.9600 600 100100（740-100/2740-100/2）=492.66=492.66106 N106 NmmmmM M=695kN=695kNm m该梁为第二类该梁为第二类T T形截面。形截面。3.计算计算x 4.计算计算As 选配选配6HRB25（As=2945mm2），钢筋布置如图），钢筋布置如图3.2.13。教学情境一：钢筋混凝土结构设计教学情境一：钢筋混凝土结构设计任务任务2 钢筋混凝土纵向钢筋混凝土纵向 受力构件计算受力构件计算钢筋混凝土受力构件的分类钢筋混凝土受力构件的分类4.1 4.1 受压构件构造要求受压构件构造要求一、材料强度一、材料强度混混凝凝土土：宜宜采采用用较较高高强强度度等等级级的的混混凝凝土土，一一般般采采用用C25 C25 及及以以 上上等等级级的的混混凝凝土土。高高层建筑采用混凝土层建筑采用混凝土C40C40以上。以上。钢筋钢筋：不宜选用高强度钢筋，一般采用：不宜选用高强度钢筋，一般采用HRB400HRB400和和HRB335HRB335。二、二、截面形式及尺寸要求截面形式及尺寸要求1.1.截面形状截面形状：正方形、矩形、圆形、环形。：正方形、矩形、圆形、环形。2.2.截面尺寸截面尺寸：截面尺寸一般应符合：截面尺寸一般应符合 2525及及 3030（其中（其中 为柱的计算长度，为柱的计算长度，h h和和b b分别为截面的高分别为截面的高度度和宽度）。和宽度）。对对于于方方形形和和矩矩形形截截面面，其其尺尺寸寸不不宜宜小小于于250250250mm250mm。为为了了便便于于模模板板尺尺寸寸模模数数化化，柱柱截截面面边边长长在在800mm800mm以以下下者者，宜宜取取50mm 50mm 的的倍倍数数；在在800mm800mm以以上上者者，取取为为100mm100mm的倍数的倍数三、配筋构造三、配筋构造（1 1）纵向受力钢筋）纵向受力钢筋 1 1）设置纵向受力钢筋的目的）设置纵向受力钢筋的目的：协助混凝土承受压力；承受可能的弯矩，以及混协助混凝土承受压力；承受可能的弯矩，以及混凝土收缩和温度变形引起的拉应力；防止构件突然的脆性破坏。凝土收缩和温度变形引起的拉应力；防止构件突然的脆性破坏。2 2）布置方式）布置方式轴心受压柱轴心受压柱的纵向受力钢筋应沿截面四周均匀对称布置；的纵向受力钢筋应沿截面四周均匀对称布置；偏心受压柱偏心受压柱的纵向受力钢筋放置在弯矩作用方向的两对边；的纵向受力钢筋放置在弯矩作用方向的两对边；圆柱中纵向圆柱中纵向受力钢筋宜沿周边均匀布置。受力钢筋宜沿周边均匀布置。3 3）构造要求：）构造要求：纵向受力钢筋直径纵向受力钢筋直径d d 不宜小于不宜小于12mm12mm，通常采用，通常采用 121232mm32mm。一般宜采用根数较。一般宜采用根数较少，直径较粗的钢筋，以保证骨架的刚度。方形和矩形截面柱中纵向受力钢筋不少，直径较粗的钢筋，以保证骨架的刚度。方形和矩形截面柱中纵向受力钢筋不少于根，少于根，圆柱中圆柱中纵向受力钢筋纵向受力钢筋不宜少于不宜少于8 8根且不应少于根且不应少于6 6根根。纵向受力钢筋的纵向受力钢筋的净距不应小于净距不应小于50mm，偏心受压柱中垂直于弯矩作用平面的侧偏心受压柱中垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力钢筋及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋的面上的纵向受力钢筋及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋的中距不宜大于中距不宜大于300mm（图（图4.1.1）。）。受压构件纵向钢筋的受压构件纵向钢筋的最小配筋率最小配筋率应符合表应符合表3.2.33.2.3的规定。全部纵向钢筋的配筋的规定。全部纵向钢筋的配筋率率不宜超过不宜超过5 5。受压钢筋的配筋率一般不超过受压钢筋的配筋率一般不超过3 3，通常在，通常在0.5 0.5 2 2之间。之间。4 4）配筋方式：）配筋方式：对称配筋、非对称配筋对称配筋、非对称配筋 对称配筋：对称配筋：在柱的弯矩作用方向的两对边对称布置相同的纵向受力钢筋。在柱的弯矩作用方向的两对边对称布置相同的纵向受力钢筋。非对称配筋：非对称配筋：在柱的弯矩作用方向的两对边布置不同的纵向受力钢筋。在柱的弯矩作用方向的两对边布置不同的纵向受力钢筋。（2 2）箍筋）箍筋1 1）作用：；）作用：；A A：保证纵向钢筋的位置正确；：保证纵向钢筋的位置正确；B B：防止纵向钢筋压屈，从而提高柱的承载能力。：防止纵向钢筋压屈，从而提高柱的承载能力。2 2）构造要求）构造要求受压构件中的周边箍筋应做成封闭式。受压构件中的周边箍筋应做成封闭式。箍筋直径不应小于箍筋直径不应小于d/4d/4（d d为纵向钢筋的最大直径），且不应小于为纵向钢筋的最大直径），且不应小于6mm6mm。箍筋间距不应大于箍筋间距不应大于400mm400mm及构件截面的短边尺寸，且不应大于及构件截面的短边尺寸，且不应大于15d15d（d d为纵向为纵向受力钢筋的最小直径）。受力钢筋的最小直径）。在纵筋搭接长度范围内：在纵筋搭接长度范围内：箍筋的直径箍筋的直径:不宜小于搭接钢筋直径的不宜小于搭接钢筋直径的0.250.25倍。倍。箍筋间距箍筋间距:当搭接钢筋为受拉时，不应大于当搭接钢筋为受拉时，不应大于5d5d（为受力钢筋中最小直径），且不（为受力钢筋中最小直径），且不应大于应大于100mm100mm；当搭接钢筋为受压时当搭接钢筋为受压时箍筋间距箍筋间距:不应大于不应大于10d10d，且不应大于，且不应大于200 mm200 mm；当搭接受压钢筋直径大于当搭接受压钢筋直径大于25mm25mm时时:应在搭接接头两个端面外应在搭接接头两个端面外100mm100mm范围内设置范围内设置2 2根根箍筋。箍筋。轴心受压柱轴心受压柱：当柱截面短边尺寸大于：当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向受力钢筋多于且各边纵向受力钢筋多于 3 3根根时，或当柱截面短边尺寸不大于时，或当柱截面短边尺寸不大于400mm,400mm,但各边纵向钢筋多于但各边纵向钢筋多于4 4根时，应设置根时，应设置复合箍筋，以防止中间钢筋被压屈。复合箍筋的直径、间距与前述箍筋相同。复合箍筋，以防止中间钢筋被压屈。复合箍筋的直径、间距与前述箍筋相同。偏心受压；当偏心受压；当 h600mm 时在柱侧面设置直径为时在柱侧面设置直径为1016 的构造钢筋，并设的构造钢筋，并设置相应的复合箍筋与拉筋。置相应的复合箍筋与拉筋。对于截面形状复杂的构件，不可采用具有内折角的对于截面形状复杂的构件，不可采用具有内折角的箍筋箍筋箍筋箍筋（图（图4.1.34.1.3）。）。其原因是，内折角处受拉箍筋的合力向外。其原因是，内折角处受拉箍筋的合力向外。机械连接4.2.1 4.2.1 轴心受压构件的破坏特征轴心受压构件的破坏特征按按照照长长细细比比l的的大大小小，轴轴心心受受压压柱柱可可分分为为短短柱柱和和长长柱柱两两类类。对对方方形形和和矩矩形形柱柱，当当l8时时属属于于短短柱柱，否否则则为为长长柱柱。其其中中l为为柱柱的的计计算算长长度，度，为矩形截面的短边尺寸。为矩形截面的短边尺寸。1轴心受压短柱的破坏特征轴心受压短柱的破坏特征4.2 4.2 轴心受压构件承载力计算轴心受压构件承载力计算（1）当轴向力较小时，构件的压缩变形主要为弹性变形，轴向力在截面内）当轴向力较小时，构件的压缩变形主要为弹性变形，轴向力在截面内产生的压应力由混凝土合钢筋共同承担。产生的压应力由混凝土合钢筋共同承担。（2）随着荷载的增大，构件变形迅速增大，此时混凝土塑性变形增加，弹）随着荷载的增大，构件变形迅速增大，此时混凝土塑性变形增加，弹性模量降低，应力增加缓慢，而钢筋应力的增加则越来越快。在临近破坏性模量降低，应力增加缓慢，而钢筋应力的增加则越来越快。在临近破坏时，柱子表面出现纵向裂缝，混凝土保护层开始剥落，最后，箍筋之间的时，柱子表面出现纵向裂缝，混凝土保护层开始剥落，最后，箍筋之间的纵向钢筋压屈而向外凸出，混凝土被压碎崩裂而破坏。破坏时混凝土的应纵向钢筋压屈而向外凸出，混凝土被压碎崩裂而破坏。破坏时混凝土的应力达到棱柱体抗压强度。力达到棱柱体抗压强度。当短柱破坏时，混凝土达到极限压当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变应变=0.002，相应的纵向钢筋应力值，相应的纵向钢筋应力值=Es=