1、建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图 任课教师：张鹏任课教师：张鹏联系方式：联系方式：建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图 第第4 4章章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件 4 41 1 钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件 4-2 钢筋混凝土受压构件钢筋混凝土受压构件 4-3 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件 4-4 预应力混凝土构件基本知识预应力混凝土构件基本知识 4-5钢筋混凝土结构构件施工图基本知识钢筋混凝土结构构件施工图基本知识 第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基
2、础与识图建筑结构基础与识图4-1 4-1 钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件板的构造板的构造1. 厚度厚度2. 配筋配筋一般一般60120mm，板厚以，板厚以10mm为模数。单为模数。单跨板，跨板，l0 /35；多跨连续板，；多跨连续板， l0 /40，且，且 60mma. 受力钢筋受力钢筋b. 分布钢筋分布钢筋计算确定计算确定受力钢筋受力钢筋分布钢筋分布钢筋分布钢筋分布钢筋受力钢筋受力钢筋承受拉力承受拉力板承受的荷载均匀传给受力筋；固定受力筋位置；阻止砼开裂板承受的荷载均匀传给受力筋；固定受力筋位置；阻止砼开裂sA2506&f f %0.15&%15ssAA r rmmmmhmmhmmmm
3、h70&250&5 . 1,150200,150 a间距在间距在70200mm 第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图梁的构造梁的构造1. 截面截面2. 梁的配筋梁的配筋a. 纵向受力钢筋纵向受力钢筋b. 箍筋箍筋计算确定计算确定承受弯矩引起的拉力承受弯矩引起的拉力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c. 弯起钢筋弯起钢筋弯起段抗剪；水平段抗拉，承受正弯起段抗剪；水平段抗拉，承受正(负负)弯矩；弯矩；计算确定计算确定d. 架立钢筋架立钢筋固定箍筋，形成钢筋骨架固定箍筋，形成钢筋骨架计算确定，并满足构
4、造要求计算确定，并满足构造要求构造确定构造确定e. 纵向构造钢筋（当腹板高纵向构造钢筋（当腹板高450mm） 减小梁腹部裂缝宽度减小梁腹部裂缝宽度构造确定构造确定hblh = = = =5 . 3121;14181(矩形矩形)h 415 . 21,= =b(T形形)(简支梁简支梁)第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图箍筋箍筋架立筋架立筋弯起钢筋弯起钢筋弯起钢筋弯起钢筋纵向受力钢筋纵向受力钢筋, 开放式开放式封闭式封闭式 双肢双肢 四肢四肢单肢单肢3,400 nmmb4,400 ornmmbmmb 150 25 dh0C25 dC30 1
5、.5dhash0ChCCCas15,d20070hh0asmmhh350- -= =mmhh600- -= =mmhh200- -= =sahh- -= =0纵向受拉钢筋的配筋率纵向受拉钢筋的配筋率纵向受纵向受拉钢筋总截面面积拉钢筋总截面面积As与正截面的有与正截面的有效面积效面积bh0的比值，用的比值，用表示。表示。第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图二、受弯构件正截面承载力二、受弯构件正截面承载力( (破坏形式破坏形式) ) r r 适当适当, 截面开裂以后截面开裂以后 sfy，随荷载增大，随荷载增大，裂缝开展、，裂缝开展、 s,f
6、 增加，当增加，当 f=fy(屈服荷屈服荷载载), s=fy，荷载稍增加，荷载稍增加， c= cu 砼压碎。砼压碎。“延性破坏延性破坏”(钢筋抗拉、钢筋抗拉、砼抗压强度均发砼抗压强度均发挥挥)b.适筋梁适筋梁c.超筋梁超筋梁r r 过多过多 , 出现许多小裂缝，但出现许多小裂缝，但 s = =0bx xx x bx x判断构件破坏类判断构件破坏类型，衡量破坏时型，衡量破坏时钢筋强度是否充钢筋强度是否充分利用。分利用。第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图最大配筋率最大配筋率经济配筋率：经济配筋率：梁：梁：r r =（0.51.6）%； 板
7、：板：r r =（0.40.8）%ycbsbbbffbhAhx0max0 x xr rx xx x= = = =C=fcbxTs=sAsM fcx=xnsyAf0hxbbx=bx x对于混凝土等级对于混凝土等级C50时时，HPB235筋筋0.6140.5500.518HRB335筋筋HRB400及及RRB400筋筋第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图单筋矩形截面正截面承载力计算单筋矩形截面正截面承载力计算1. 基本公式基本公式C=fcbxTs=sAsM fcx=xnsyAfx20 xh - -uMM 0, 0= = = MNcysuc0
8、ys022()()f bxf Axxf bx hf A h-555MM第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图2.适用条件适用条件a)防止超筋破坏防止超筋破坏b)防止少筋破坏防止少筋破坏( () )bb20max,0.5-1 x xx x bhfMMcu= = b0bsb0 xhAbhxx xrr=或或或或sminAbhr/minr r/或或3.基本公式的应用基本公式的应用a.截面设计截面设计b.截面复核截面复核第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图截截面面设设计计步步骤骤已知已知M,
9、b,h, ,fc,fy否否最终确定最终确定As调整调整b,h或或fc200c2xhhf b=-Mb0 xhxcsyf bxAf=sminAbhr/一一排排双排双排bhAsminr r= =是是否否是是第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图安全安全已知已知M,b,h, ,fc,fy,As否否调整调整b,h或或fc或或Asb0 xhxsminAbhr/是是否否是是yscf Axf b=bucb02()xf bx h=-Muc02()xf bx h=-MM fhx 第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑
10、结构基础与识图三、受弯构件斜截面承载力计算三、受弯构件斜截面承载力计算M剪弯区剪弯区纯弯区纯弯区剪弯区剪弯区剪跨剪跨a剪跨剪跨aa. 斜拉破坏斜拉破坏b. 剪压破坏剪压破坏c. 斜压破坏斜压破坏2. 斜截面破坏的三种形式斜截面破坏的三种形式1. 斜截面破坏影响因素斜截面破坏影响因素少筋破坏少筋破坏适筋破坏适筋破坏超筋破坏超筋破坏sbnAhasvsv10= = =r rl l配箍率配箍率，剪跨比剪跨比截面大小，荷载种类，截面大小，荷载种类，第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图 (a)斜拉破坏斜拉破坏 ( (b) )剪压破坏剪压破坏 ( (
11、c) )斜压破坏斜压破坏斜截面的破坏形态斜截面的破坏形态0175. 1bhfVt+ + l l梁，梁，集中荷载作用下的独立集中荷载作用下的独立07 . 0bhfVt 一般受弯构件，一般受弯构件，的情况：的情况：可不必进行斜截面计算可不必进行斜截面计算第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图 斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力 计算简图计算简图梁斜截面受剪承载力梁斜截面受剪承载力计算公式：计算公式：ssbysvyvtAfhsAfbhfV l lsin8 . 0175. 1%7500+ + + + ，效应效应2.2.集中荷载作用或集中力集中荷载作
12、用或集中力ssbysvyvtAfhsAfbhfV sin8 . 025. 17 . 000+ + + 1.1.一般受弯构件一般受弯构件Vu= Vcs +Vsb其中，其中，Vcs =Vc +Vsv箍筋抗拉强度设计值箍筋抗拉强度设计值- -yvf弯起角度弯起角度- -s 截面面积截面面积同一截面内各肢箍筋全同一截面内各肢箍筋全- -= =1svsvnAA筋截面面积筋截面面积同一弯起平面内弯起钢同一弯起平面内弯起钢- -sbA第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图抗剪公式适用条件抗剪公式适用条件1）上限值截面最小尺寸）上限值截面最小尺寸2）下限
13、值最小配筋率）下限值最小配筋率时，直线内插。时，直线内插。当当时，时，当当时，时，当当0 . 64 . 02 . 00 . 625. 00 . 400 bhbhfVbhbhfVbhwccwccw 抗剪计算位置抗剪计算位置 1)支座边缘处；支座边缘处； 2)腹板宽度改变处；腹板宽度改变处； 3) 箍筋直径或间距改变处；箍筋直径或间距改变处； 4)拉区弯起钢筋弯起点处。拉区弯起钢筋弯起点处。斜截面受剪计算截面的确定斜截面受剪计算截面的确定V1V21122V1V4114433V3第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图1) )求内力，绘制构件的剪
14、力图；求内力，绘制构件的剪力图；2) )验算是否满足截面限制条件，如不满足，则验算是否满足截面限制条件，如不满足，则 应加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级；应加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级；3) )验算是否需要按计算配置腹筋；验算是否需要按计算配置腹筋；4) )计算腹筋；对仅配置箍筋的梁，可按下式计计算腹筋；对仅配置箍筋的梁，可按下式计 算算, ,算出算出 ，根据构造要求选择箍筋的，根据构造要求选择箍筋的sv1nAs直径直径d d和肢数和肢数n n，而后由下式算出箍筋的间距，而后由下式算出箍筋的间距s s，箍筋间距应满足箍筋间距应满足ssssmaxmax 。 斜截面受剪承载力计算步骤如下：
15、斜截面受剪承载力计算步骤如下：第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图抗剪构造规定抗剪构造规定1)集中力作用下，箍筋全长布置；集中力作用下，箍筋全长布置；2)箍筋和弯起筋间距符合构造要求，参考表箍筋和弯起筋间距符合构造要求，参考表4-6；3)弯起筋锚固长度：受拉区不小于弯起筋锚固长度：受拉区不小于20d，受压区不小，受压区不小于于10d，光圆钢筋设弯钩梁底两侧钢筋不弯起；，光圆钢筋设弯钩梁底两侧钢筋不弯起；4)鸭筋必须将两端锚固在受压区，不得采用浮筋鸭筋必须将两端锚固在受压区，不得采用浮筋抵抗弯矩图抵抗弯矩图以各截面实际纵向受拉钢筋所能承受
16、的弯矩为纵坐标，以各截面实际纵向受拉钢筋所能承受的弯矩为纵坐标，以相应的截面位置为横坐标，所作出的弯矩图。以相应的截面位置为横坐标，所作出的弯矩图。可由右式确定可由右式确定ysusy0c()2f AA fhf b=-M第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图 当一根钢筋由于弯矩图变化，将不考虑其抗力而切断时，当一根钢筋由于弯矩图变化，将不考虑其抗力而切断时，从按正截面承载力计算从按正截面承载力计算“不需要该钢筋的截面不需要该钢筋的截面”须外伸一定的长须外伸一定的长度度l1，作为受力钢筋应有的构造措施。作为受力钢筋应有的构造措施。应从其应从其
17、“强度充分利用截强度充分利用截面面”外伸一定的长度外伸一定的长度l2，依靠这段长度与混凝土的粘结锚固作用依靠这段长度与混凝土的粘结锚固作用维持钢筋以足够的抗力。维持钢筋以足够的抗力。 钢筋混凝土连续梁、框架梁支座截面的负弯矩纵向钢筋钢筋混凝土连续梁、框架梁支座截面的负弯矩纵向钢筋不宜在受拉区截断。如必须截断时，其延伸长度不宜在受拉区截断。如必须截断时，其延伸长度ld可在可在l1和和l2中中取外伸长度较长者确定，按表取外伸长度较长者确定，按表4-7取值。其中取值。其中l1是从是从“按正截按正截面承载力计算不需要该钢筋的截面面承载力计算不需要该钢筋的截面”延伸出的长度；延伸出的长度；l2是从是从“
18、充分利用该钢筋强度的截面充分利用该钢筋强度的截面”延伸出的长度延伸出的长度”。第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图 图4-17 负弯矩钢筋截断构造 图4-18 悬臂梁钢筋的弯折第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图4-2 4-2 钢筋混凝土受压构件钢筋混凝土受压构件 工程结构中，以承受纵向压力为主的构件称为受压构件，工程结构中，以承受纵向压力为主的构件称为受压构件，最常见的受压构件为钢筋混凝土柱，此外屋架的受压弦杆、腹最常见的受压构件为钢筋混凝土柱，此外屋架的受压弦杆、腹杆、桥梁中
19、的桥墩，高层建筑中的剪力墙均属受压构件杆、桥梁中的桥墩，高层建筑中的剪力墙均属受压构件一、受压构件的分类一、受压构件的分类根据纵根据纵向压力向压力的作用的作用位置位置轴向压力与构件轴线重合轴向压力与构件轴线不重合第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图二、受压构件的构造要求二、受压构件的构造要求1.材料强度等级材料强度等级 我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C25C40；在高层建筑中，；在高层建筑中， C50C
20、60级混凝土也经常使用。级混凝土也经常使用。 受压构件中，通常采用受压构件中，通常采用HRB335级级和和HRB400级级钢筋，不宜过高。因钢筋，不宜过高。因 为高强度钢筋在与混凝土共同受压时，并不能充分发挥其高强作用。为高强度钢筋在与混凝土共同受压时，并不能充分发挥其高强作用。2.截面形状和尺寸截面形状和尺寸 常用矩形或方形截面，（且常用矩形或方形截面，（且bh250250mm）长细比宜控制在）长细比宜控制在l0/b30或或l0/d25。也有。也有、T、形或环形的，为了节约混凝土，、形或环形的，为了节约混凝土，当柱的尺寸较大时，在装配式厂房，采用当柱的尺寸较大时，在装配式厂房，采用字形，在拱
21、结构中，字形，在拱结构中，采用采用T形，在柱、电杆、烟囱等可采用形及环形。形，在柱、电杆、烟囱等可采用形及环形。 h800mm，以，以50mm为模数为模数 h800mm ，以，以100mm为模数为模数第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图纵向纵向钢筋钢筋作用作用协助混凝土承受压协助混凝土承受压力以减小构件尺寸力以减小构件尺寸承受可能的弯矩，以及承受可能的弯矩，以及混凝土收缩、徐变和温混凝土收缩、徐变和温度变形引起的拉应力度变形引起的拉应力防止构件突然的脆性破坏防止构件突然的脆性破坏箍筋箍筋作用作用与纵筋形成骨架；防止与纵筋形成骨架；防止混
22、凝土受力后外凸，约混凝土受力后外凸，约束核心混凝土，增加构束核心混凝土，增加构件的承载能力和延性。件的承载能力和延性。第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图 级别：级别： 采用采用HRB335级级、HRB400级级 直径：直径： 纵筋直径纵筋直径d12mm，常在，常在1232mm之间选用，宜之间选用，宜 用较粗钢筋；根数，矩形时不小于用较粗钢筋；根数，矩形时不小于4根，圆柱不宜根，圆柱不宜 少于少于8根，且不小于根，且不小于6根；根； 配筋率：配筋率：配筋率配筋率min0.6%，max5%3.纵向钢筋纵向钢筋距离：距离：钢筋净距钢筋净距5
23、0mm，中距，中距300mm（受力钢筋）；（受力钢筋）； 当偏心受压柱当偏心受压柱h600mm时，侧面应设时，侧面应设d为为1016mm 的纵向构造钢筋；偏心受压柱垂直于弯矩作用平面的纵向构造钢筋；偏心受压柱垂直于弯矩作用平面 的侧面上（即弯距作用下的受力钢筋）以及轴心受的侧面上（即弯距作用下的受力钢筋）以及轴心受 压柱各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于压柱各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于300mm 。 第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图4.箍筋箍筋 柱中箍筋应做成封闭式；箍筋直径不应小于纵向钢筋直柱中箍筋应做成封闭式；箍筋直径不应
24、小于纵向钢筋直径的四分之一，且不应小于径的四分之一，且不应小于6mm； 箍筋间距不应大于纵向钢筋最小直径的箍筋间距不应大于纵向钢筋最小直径的15倍，且不应大倍，且不应大于于400mm及柱截面的短边尺寸及柱截面的短边尺寸b； 当柱中纵向受力钢筋的配筋率大于当柱中纵向受力钢筋的配筋率大于3%时，箍筋直径不应时，箍筋直径不应小于小于8mm，间距不应大于纵向受力钢筋直径的，间距不应大于纵向受力钢筋直径的10倍，且不大倍，且不大于于200mm，其末端应做，其末端应做1350的弯钩，弯钩末端平直段长度不的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的应小于箍筋直径的10倍；倍； 当柱截面短边尺寸大于当柱截面短
25、边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多于且各边纵向钢筋多于3根时，根时，或当柱截面短边尺寸不大于或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多余但各边纵向钢筋多余4根根时，应设置复合箍筋；时，应设置复合箍筋；柱中纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋间距应按柱中纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋间距应按规范规范9.4.5规定加密。规定加密。第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图柱的箍筋形式柱的箍筋形式第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图复合菱形箍筋复合菱形箍筋第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件
26、钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图受压构件复合井字箍筋受压构件复合井字箍筋第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图三、轴心受压构件的承载力计算三、轴心受压构件的承载力计算1 1、轴心受压短柱、轴心受压短柱 临近破坏时，柱子表面出临近破坏时，柱子表面出现纵向裂缝，箍筋之间的纵筋现纵向裂缝，箍筋之间的纵筋压屈外凸，混凝土被压碎崩裂压屈外凸，混凝土被压碎崩裂而破坏。而破坏。2、轴心受压长柱、轴心受压长柱 破坏时首先在凹边出现纵破坏时首先在凹边出现纵向裂缝，接着混凝土压碎，纵向裂缝，接着混凝土压碎，纵筋压弯外凸，侧向挠度急速
27、发筋压弯外凸，侧向挠度急速发展，最终柱子失去平衡，凸边展，最终柱子失去平衡，凸边混凝土拉裂而破坏。混凝土拉裂而破坏。 轴心受压短柱轴心受压长柱第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图snlnNN 长短柱的承载力长短柱的承载力 柱的长细比愈大，其承截力愈低，对于长细比很柱的长细比愈大，其承截力愈低，对于长细比很大的长柱，还有可能发生大的长柱，还有可能发生“失稳破坏失稳破坏”的现象。的现象。 在同等条件下（即截面相同，配筋相同，材料相同），在同等条件下（即截面相同，配筋相同，材料相同），长柱受压承载能力低于短柱受压承载能力，即：长柱受压承载能力
28、低于短柱受压承载能力，即：第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图snlnNN=1=1式中：式中：l0为构件的计算长度；为构件的计算长度；b为矩形截面短边尺寸；为矩形截面短边尺寸；d为为圆形截面直径；圆形截面直径；矩形截面矩形截面 l0 / b8圆形截面圆形截面 l0 / d 7其它截面其它截面 l0 / i28反之，为长柱，反之，为长柱， ， 按表按表4-8取用。取用。 规范规范引入了稳定系数引入了稳定系数 来表示长柱承载能力的降低程度。来表示长柱承载能力的降低程度。第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与
29、识图建筑结构基础与识图表4-8 钢筋混凝土构件的稳定系数81012141618202224262878.510.5121415.517192122.52428354248556269768390971.00.980.950.920.870.810.750.700.650.600.563032343638404244464850262829.5313334.536.5384041.5431041111181251321391461531601671740.520.480.440.400.360.320.290.260.230.210.19bl0dl0il0bl0dl0il0第四章第四章 钢筋混凝
30、土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图表 4-9 框架结构各层柱的计算长度l0楼盖类型楼盖类型柱的类别柱的类别计算长度计算长度l l0 0现浇楼盖现浇楼盖底层柱底层柱1.01.0H H其它各层柱其它各层柱1.251.25H H装配式楼盖装配式楼盖底层柱底层柱1.251.25H H其它各层柱其它各层柱1.51.5H H注：表中注：表中l0为各层的层高；为各层的层高；H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度；对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。顶面的高度；对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。第四章第四章 钢筋混凝土结构基
31、本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图轴心受压构件的承载力截面承载力的计算公式为：轴心受压构件的承载力截面承载力的计算公式为：()AfAfNNcsyu+=9 . 0（4-22）式中：式中：N轴向压力设计值轴向压力设计值 Nu轴向抗压承载力设计值轴向抗压承载力设计值 A构件的截面面积，当纵向钢筋的配筋率大于构件的截面面积，当纵向钢筋的配筋率大于3%时，时，A改用改用 Ac , Ac = AAS。 稳定系数，按教材表稳定系数，按教材表4-8。 设计中全部受压钢筋的配筋率不应超过设计中全部受压钢筋的配筋率不应超过5%，一般为，一般为0.52%，但也不应小于，但也不应小于0.
32、6%，同一侧配筋不应小于，同一侧配筋不应小于0.2% 0.9调整系数，为了保证轴心受压和偏心受压具有相调整系数，为了保证轴心受压和偏心受压具有相近的保证率。近的保证率。1=第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图【例例4-4】某多层现浇钢筋混凝土框架房屋，底层中柱承受轴心压力设某多层现浇钢筋混凝土框架房屋，底层中柱承受轴心压力设 计值计值N=750kN，底层的层高为，底层的层高为3.6m，基础顶面标高，基础顶面标高-0.3m，采用，采用C30 混凝土，混凝土，HRB335级钢筋，试设计该柱截面。（按规范规定如截面的级钢筋，试设计该柱截面。（
33、按规范规定如截面的 边长小于边长小于300mm时，混凝土的强度设计值应乘以系数时，混凝土的强度设计值应乘以系数0.8）ucys0.9 ()f Af A =+NN【解解】 根据表根据表4-9可知可知l0=1.0H=1.0（3.60.3）=3.9m, ,fc=14.3N/mm2, fy =300N/mm2， min=0.6%。 （1）确定截面的尺寸：先假设）确定截面的尺寸：先假设=1.0，=0.01，则，则As = =A=0.01A，7501030.91.0(14.3A+3000.01A)得得 A48170mm2采用正方形截面，采用正方形截面，b=h=481701/2=219.5mm, 取取b=h
34、=250mm。（2）确定稳定系数）确定稳定系数由由l0 0/ /b=3900/250=15.6,查表查表4-8得得=0.88。代入公式代入公式（4-22）即即第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图（3）求纵向钢筋的截面面积）求纵向钢筋的截面面积sA 由于现浇受压柱截面边长小于由于现浇受压柱截面边长小于300mm, ,故混凝土轴心抗压强度设计值故混凝土轴心抗压强度设计值fc应乘系数应乘系数0.8，由式（，由式（4-22）得）得32csy750 1014.3 0.8 2500.90.9 0.88773.2300f AAf- =Nmm2sAr选
35、择选择416（= =804mm2）= =804/2502=1.29%,在经济配筋率在经济配筋率0.6% 3%之间，满足要求。之间，满足要求。第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图四、偏心受压构件简介四、偏心受压构件简介 偏心受压构件受力特征介于偏心受压构件受力特征介于轴压轴压和和受弯受弯构件之间的过渡状态，构件之间的过渡状态，在弯矩和剪力的共同作用下，有可能首先混凝土被压坏，也有可在弯矩和剪力的共同作用下，有可能首先混凝土被压坏，也有可能混凝土首先被拉坏，因此，偏心受压构件分为两种破坏特征，能混凝土首先被拉坏，因此，偏心受压构件分为两种破
36、坏特征，大偏心受压和小偏心受压大偏心受压和小偏心受压。当当e0 很小时，接近轴压构件很小时，接近轴压构件当当e0 较大时，接近受弯构件较大时，接近受弯构件第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图（1 1）大偏心受压破坏）大偏心受压破坏受拉破坏受拉破坏 此类破坏在压力的偏心距较大，且受拉钢筋配置适量时发生。截面的此类破坏在压力的偏心距较大，且受拉钢筋配置适量时发生。截面的破坏特征是破坏特征是:受拉钢筋首先屈服，最终受压区边缘的混凝土也因压应变达到受拉钢筋首先屈服，最终受压区边缘的混凝土也因压应变达到极限值而被压坏，极限值而被压坏，对于受压钢筋
37、，只要受压区高度不是太小，一般也能屈对于受压钢筋，只要受压区高度不是太小，一般也能屈服，其破坏特征与适筋的双筋受弯构件相似，这种破坏有明显预兆。服，其破坏特征与适筋的双筋受弯构件相似，这种破坏有明显预兆。（2 2）小偏心受压破坏）小偏心受压破坏受压破坏受压破坏 如偏心距较小，或虽然偏心距不小但受拉纵筋配置过多时，会发生此如偏心距较小，或虽然偏心距不小但受拉纵筋配置过多时，会发生此种破坏。截面破坏特征一般是：种破坏。截面破坏特征一般是：靠近压力一侧的受压区边缘的混凝土压应靠近压力一侧的受压区边缘的混凝土压应变首先达到极限值被压坏，该侧的受压钢筋屈服；而压力远侧的钢筋虽受变首先达到极限值被压坏，该
38、侧的受压钢筋屈服；而压力远侧的钢筋虽受拉但并未屈服（应力为）拉但并未屈服（应力为）,甚至还可能受压。甚至还可能受压。由于这种破坏始于混凝土受压由于这种破坏始于混凝土受压破坏，故又称为受压破坏破坏，故又称为受压破坏 ，这种破坏无明显预兆，故具有脆性破坏的特征。，这种破坏无明显预兆，故具有脆性破坏的特征。第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图4-3 4-3 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件 扭转是结构构件受力的基本形式，只要在构件截面中有扭扭转是
39、结构构件受力的基本形式，只要在构件截面中有扭矩作用的构件都称为受扭构件。矩作用的构件都称为受扭构件。 雨篷梁雨篷梁、现浇框架边梁现浇框架边梁、吊车梁吊车梁等均属于受扭构件。在实等均属于受扭构件。在实际工程中很少有纯扭构件，多数是弯、剪、扭复合受力状态际工程中很少有纯扭构件，多数是弯、剪、扭复合受力状态。(a)雨篷梁 (b)吊车梁 (c)框架边梁图4-22 受扭构件示例第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图一、受力特点一、受力特点T纵向受扭钢筋受扭箍筋空间扭曲破坏曲面cptp(a)弹性应力分布 (b)钢筋混凝土纯扭的破坏图4-23 纯扭构件
40、 在纯扭矩作用下，无筋矩形截面混凝土构件开裂前具有与匀质弹性材在纯扭矩作用下，无筋矩形截面混凝土构件开裂前具有与匀质弹性材料类似的性质，截面长边中点剪应力最大，在截面四角点处剪应力为零。料类似的性质，截面长边中点剪应力最大，在截面四角点处剪应力为零。当截面长边中点附近最大主拉应变达到混凝土的极限拉应变时，构件就会当截面长边中点附近最大主拉应变达到混凝土的极限拉应变时，构件就会开裂。随着扭矩的增加，裂缝与构件纵轴线成开裂。随着扭矩的增加，裂缝与构件纵轴线成45角向相邻两个面延伸，角向相邻两个面延伸，最后构件三面开裂，一面受压，形成一空间扭曲斜裂面而破坏。自开裂至最后构件三面开裂，一面受压，形成一
41、空间扭曲斜裂面而破坏。自开裂至构件破坏的过程短暂，破坏突然，属于脆性破坏，抗扭承载力很低。构件破坏的过程短暂，破坏突然，属于脆性破坏，抗扭承载力很低。第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图二、构造要求二、构造要求1.受扭纵筋受扭纵筋 应沿构件截面应沿构件截面周边均匀对称布置周边均匀对称布置。矩形截面的四角以及。矩形截面的四角以及T形形和工字形截面各分块矩形的四角，均必须设置受扭纵筋。受扭和工字形截面各分块矩形的四角，均必须设置受扭纵筋。受扭纵筋的间距不应大于纵筋的间距不应大于200mm，也不应大于梁截面短边长度。受，也不应大于梁截面短边长
42、度。受扭纵筋的接头和锚固要求均应按受拉钢筋的相应要求考虑。架立扭纵筋的接头和锚固要求均应按受拉钢筋的相应要求考虑。架立筋和梁侧构造纵筋也可利用作为受扭纵筋。筋和梁侧构造纵筋也可利用作为受扭纵筋。2.受扭箍筋受扭箍筋 在靠近受扭构件表面应均匀设置受扭箍筋。受扭箍筋必须为在靠近受扭构件表面应均匀设置受扭箍筋。受扭箍筋必须为封闭式，受扭箍筋末端应做成封闭式，受扭箍筋末端应做成135的弯钩，弯钩端头平直段长的弯钩，弯钩端头平直段长度不应小于度不应小于10d（d为箍筋直径）。箍筋的间距还应符合表为箍筋直径）。箍筋的间距还应符合表4-6的的要求。要求。第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本
43、构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图4-4 4-4 预应力混凝土构件基本知识预应力混凝土构件基本知识 由于混凝土的抗拉性能很差，使得钢筋混凝土构件出现了由于混凝土的抗拉性能很差，使得钢筋混凝土构件出现了两个问题两个问题：1、钢筋混凝土受拉、受弯等构件通常带裂缝工作；、钢筋混凝土受拉、受弯等构件通常带裂缝工作；2、为保证结构耐久性，必须限制裂缝宽度。、为保证结构耐久性，必须限制裂缝宽度。 为了避免普通钢筋混凝土构件过早开裂，保证其抗裂性和刚为了避免普通钢筋混凝土构件过早开裂，保证其抗裂性和刚度，充分利用高强度材料，让构件在承受外荷载之前，度，充分利用高强度材料，让构件在承受外荷载之前，人为地
44、人为地预先通过张拉钢筋对结构使用阶段将产生拉应力的混凝土区域预先通过张拉钢筋对结构使用阶段将产生拉应力的混凝土区域施加压力施加压力，构件承受外荷载后，此项预压应力将抵消一部分或，构件承受外荷载后，此项预压应力将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力，从而推迟裂缝的出现和限制裂全部由外荷载所引起的拉应力，从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展，这种构件就称为缝的开展，这种构件就称为“预应力混凝土构件预应力混凝土构件”。 一、预应力混凝土的基本概念一、预应力混凝土的基本概念第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图预应力混凝土预应力混凝土注意注意：
45、预应力混凝土不能提高构件的承载能力。当截面和材料相同预应力混凝土不能提高构件的承载能力。当截面和材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件承载能力相同。时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件承载能力相同。优点：优点：1、抗裂性好、抗裂性好2、节省材料、减轻构件自重、节省材料、减轻构件自重3、能充分利用高强度材料、能充分利用高强度材料4、提高构件的抗剪能力、提高构件的抗剪能力5、提高构件的抗疲劳能力、提高构件的抗疲劳能力其它：提高构件的跨越能力及其它：提高构件的跨越能力及刚度、减少变形、改善耐久性、刚度、减少变形、改善耐久性、增强抗渗性等。增强抗渗性等。缺点：缺点：1、设计、计算比普通钢
46、筋、设计、计算比普通钢筋混凝土构件要复杂混凝土构件要复杂2、施工工艺多且复杂，质、施工工艺多且复杂，质量要求较高，需要有专门量要求较高，需要有专门的施工设备和技术条件。的施工设备和技术条件。3、造价较高。、造价较高。第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图施加预应力的原理施加预应力的原理第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图二、施加预应力的方法二、施加预应力的方法（1 1）先张法）先张法 先张拉预应先张拉预应力钢筋后浇筑混力钢筋后浇筑混凝土的施工方法，凝土的施工方法，称为称为先张法先张
47、法 。主要工艺过程主要工艺过程：1）张拉钢筋）张拉钢筋2）支模、浇筑混）支模、浇筑混凝土并养护凝土并养护3）切断钢筋）切断钢筋图4-24 先张法操作工序第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图（2 2）后张法）后张法 先浇筑混凝土，先浇筑混凝土，待混凝土硬化后，在待混凝土硬化后，在构件上直接张拉预应构件上直接张拉预应力钢筋，这种施工方力钢筋，这种施工方法称为法称为后张法后张法 。主要工艺过程主要工艺过程：1）浇筑混凝土构件，浇筑混凝土构件，并在构件中预留孔道并在构件中预留孔道2）穿预应力钢筋并张）穿预应力钢筋并张拉钢筋拉钢筋3）锚固预应力钢
48、筋并锚固预应力钢筋并往孔道内压力灌浆。往孔道内压力灌浆。 图4-25 后张法操作工序第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图三、预应力混凝土结构对材料的要求三、预应力混凝土结构对材料的要求（一）预应力混凝土结构对钢筋的要求1.强度高强度高2.具有一定的塑性具有一定的塑性3.良好的加工性能良好的加工性能4.与混凝土有较好的粘结强度与混凝土有较好的粘结强度1.强度高强度高2.收缩、徐变小收缩、徐变小3.快硬、早强快硬、早强（二）预应力混凝土结构对混凝土的要求第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础
49、与识图四、预应力混凝土构件的主要构造要求四、预应力混凝土构件的主要构造要求（一）一般要求（一）一般要求 预应力轴心受拉构件通常采用正方形或矩形截面。预应力预应力轴心受拉构件通常采用正方形或矩形截面。预应力 受弯构件可采用受弯构件可采用T形、形、I形及箱形等截面。形及箱形等截面。 截面高度可取（截面高度可取（1/201/14）L，翼缘宽度可取（，翼缘宽度可取（1/31/2）h，翼缘高度可取（翼缘高度可取（1/101/6）h，腹板宽可取为（，腹板宽可取为（1/151/8）h。直线布置直线布置：跨度及荷载较小时，施工简单，后张法、后张法均：跨度及荷载较小时，施工简单，后张法、后张法均可采用。可采用。
50、曲线布置曲线布置：跨度及荷载较大时，一般采用后张法施工。：跨度及荷载较大时，一般采用后张法施工。折线布置折线布置：适用于有倾斜的受拉边的梁，一般采用先张法施工。：适用于有倾斜的受拉边的梁，一般采用先张法施工。预应力纵向钢筋的布置预应力纵向钢筋的布置第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图(c)折线形折线形(b)曲线形曲线形(a)直线形直线形 图图4-264-26预应力钢筋的布置预应力钢筋的布置第四章第四章 钢筋混凝土结构基本构件钢筋混凝土结构基本构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图（二）先张法构件的构造要求（二）先张法构件的构造要求1、
