bAAA钢筋混凝土梁板设计.ppt
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1、bAAA钢筋混凝土梁板设计 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节第一节 钢筋混凝土结构的材料钢筋混凝土结构的材料第二节第二节 钢筋混凝土结构设计原理钢筋混凝土结构设计原理第三节第三节 极限状态设计表达式极限状态设计表达式2第一节第一节 钢筋混凝土结构的材料钢筋混凝土结构的材料一、钢筋一、钢筋二、混凝土二、混凝土三、钢筋与混凝土之间的粘结三、钢筋与混凝土之间的粘结3一、钢一、钢 筋筋(一一)钢钢筋筋的的分分类类按化学成分按化学成分按表面形状按表面形状
2、 按加工工艺按加工工艺和力学性能和力学性能 碳素钢碳素钢 普通低合金钢普通低合金钢 光面钢筋光面钢筋变形钢筋变形钢筋 热处理钢筋热处理钢筋钢钢 丝丝热轧钢筋热轧钢筋冷拉钢筋冷拉钢筋4光面钢筋光面钢筋光面钢筋表面是光面钢筋表面是光圆光圆的的光面钢筋为光面钢筋为级钢筋级钢筋5变变形形钢钢筋筋 表表面面有有两两条条纵纵向向凸凸缘缘(纵纵肋肋),形形成成螺螺旋旋纹纹、人人字字纹纹、和和月月牙牙纹纹。级级以以上上的的钢钢筋筋为为变变形形钢钢筋筋。6HPB235热轧钢筋热轧钢筋 HRB335级热轧钢筋级热轧钢筋HRB400级热轧钢筋级热轧钢筋 RRB400级热轧钢筋级热轧钢筋热热轧轧钢钢筋筋 7钢钢 丝丝
3、碳素钢丝碳素钢丝刻痕刻痕钢丝钢丝钢绞线钢绞线冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝 8钢钢 丝丝9 细细 钢钢 筋筋10(二二)钢钢筋筋的的强强度度与与变变形形有明显屈服有明显屈服点的钢筋点的钢筋无明显屈服无明显屈服点的钢筋点的钢筋 弹性模量弹性模量四个阶段四个阶段屈服强度屈服强度fy 伸长率伸长率 冷弯性能冷弯性能 应力应力与应变与应变比值比值无明显屈服点无明显屈服点强度高强度高塑性差,脆性大塑性差,脆性大极限抗拉强度极限抗拉强度 fu 11 有明显屈服点钢筋的应力有明显屈服点钢筋的应力-应变曲线应变曲线12无明显屈服点钢筋的无明显屈服点钢筋的应力应变曲线应力应变曲线13钢筋冷弯试验钢筋冷弯试验14钢筋冷
4、弯试验钢筋冷弯试验15种 类Es 级钢筋、冷拉级钢筋2.1105级钢筋、级钢筋、级钢筋热处理钢筋、碳素钢丝2.0105冷轧带肋钢筋1.9105冷拉级钢筋、冷拉级钢筋、冷拉钢筋、刻痕钢丝、钢绞丝1.8105 附表附表 钢筋的弹性模量钢筋的弹性模量 单位:单位:N/mm216(三三)钢钢筋筋的的冷冷加加工工钢钢筋筋的的冷冷拉拉冷拉概念冷拉概念 钢钢筋筋的的冷冷拔拔 冷拉结果冷拉结果 冷拔概念冷拔概念 冷拔结果冷拔结果 17(四四)对对钢钢筋筋性性能能要要求求强度强度较高较高塑性塑性较好较好较好的较好的粘结力粘结力较好的较好的焊接性能焊接性能 18二、混凝土二、混凝土(一一)混混凝凝土土的的强强度度
5、立方体立方体抗压强度抗压强度 轴心抗压强度轴心抗压强度棱柱体棱柱体 轴心抗拉强度轴心抗拉强度概念概念 等级划分等级划分 fc=0.67fcuft=0.23(fcu)2/3 19(二二)混混凝凝土土的的变变形形一次短期一次短期荷载作用荷载作用下的变形下的变形重复荷载作用下的变形重复荷载作用下的变形 上上升升段段 下下降降段段20(二二)混混凝凝土土的的变变形形弹性模量弹性模量变形模量变形模量徐变徐变 收缩收缩 膨胀膨胀弹性模量弹性模量Es变形模量变形模量Es定义定义原因、特点原因、特点 影响因素影响因素 定义定义干缩原因干缩原因 减小收缩措施减小收缩措施 21 (1)含)含义 混凝土在混凝土在长
6、期荷期荷载作用下,作用下,应力不力不变,应变随随时间的增的增加而增加而增长的的现象,称象,称为混凝土的混凝土的徐徐变。(2)特点)特点 徐徐变在前期增在前期增长较快,随后逐快,随后逐渐减慢,减慢,经过较长时间而而趋于于稳定。一般定。一般6个月个月可达最可达最终徐徐变的的70%80%,2年年后徐后徐变基本完成。两年后的徐基本完成。两年后的徐变约为加荷加荷时瞬瞬变的的3倍。倍。(3)产生原因生原因 一方面是混凝土受力后,水泥石中的胶凝体一方面是混凝土受力后,水泥石中的胶凝体产生的黏生的黏性流性流动;骨料和水泥石骨料和水泥石结合面微裂合面微裂缝的的发展和增加。展和增加。22 混凝土徐变与时间关系混凝
7、土徐变与时间关系时间1月3月6月1年2年5年10年20年30年比值0.45 0.74 0.8711.14 1.25 1.261.31.3623 应力条件:应力越大,徐变也越大。加荷龄期:混凝土的龄期越早,徐变越大。周围环境:养护温度越高,湿度越大,水泥水化作用越充分,徐变就越小;试件受荷后,环境温度低,湿度大,徐变就越小。影响徐变的因素影响徐变的因素24 砼中砼中水泥用量越多水泥用量越多,徐变越大徐变越大;水灰比越;水灰比越大,徐变越大;大,徐变越大;材料材料质量和级配好,弹性模量大,徐变小;质量和级配好,弹性模量大,徐变小;构件的构件的体表比体表比越大,徐变越小。越大,徐变越小。25(5)混
8、凝土徐)混凝土徐变对结构或构件的影响构或构件的影响 局部局部应力集中可因徐力集中可因徐变得到得到缓和;和;支座沉陷引起的支座沉陷引起的应力及温度湿度力及温度湿度应力也可由于徐力也可由于徐变得到松得到松弛。弛。徐徐变可使受弯构件的可使受弯构件的挠度增大度增大12倍;倍;使使细长柱附加偏心距增大,承柱附加偏心距增大,承载力下降;力下降;引起引起预应力混凝土构件力混凝土构件预应力力损失。失。26 5.混凝土的收混凝土的收缩和膨和膨胀变形形 混凝土的温度混凝土的温度线膨膨胀系数一般系数一般为110-5/。混凝土在空气中混凝土在空气中结硬硬时体体积减小的减小的现象,称象,称为干干缩变形或形或称收称收缩。
9、已。已经干燥的混凝土再置于水中,混凝土就会重新干燥的混凝土再置于水中,混凝土就会重新发生生膨膨胀(或湿(或湿胀)。)。引起混凝土干引起混凝土干缩的主要原因:的主要原因:因因为结硬初期水泥和水的水化作用,形成水泥硬初期水泥和水的水化作用,形成水泥结晶体,晶体,而水泥而水泥结晶体化合物比原材料的体晶体化合物比原材料的体积小,小,这种收种收缩称称为凝凝缩;干燥失水(干燥失水(干干缩)。)。27 水工混凝土的耐久性与其抗渗、抗冻、抗冲刷、水工混凝土的耐久性与其抗渗、抗冻、抗冲刷、抗碳化和抗腐蚀等性能有密切关系抗碳化和抗腐蚀等性能有密切关系.(三)水工混凝土结构的耐久性(三)水工混凝土结构的耐久性表表1
10、-1 水工混凝土水工混凝土结结构所构所处处的的环环境境类别类别环环境境类别类别条条 件件一一室内正常室内正常环环境境二二室内潮湿室内潮湿环环境;露天境;露天环环境;境;长长期期处处于水下或地下的于水下或地下的环环境境三三淡水水位淡水水位变动变动区;有区;有轻轻度侵度侵蚀蚀性地下水的地下性地下水的地下环环境;海水水下境;海水水下区区四四海上大气区;海上大气区;轻轻度度盐雾盐雾作用区;海水水位作用区;海水水位变动变动区;中度侵区;中度侵蚀蚀性性环环境境五五使用除冰使用除冰盐盐的的环环境;海水浪境;海水浪溅溅区;重度区;重度盐雾盐雾作用区;有作用区;有严严重侵重侵蚀蚀性介性介质质的的环环境境28三、
11、钢筋与混凝土之间的粘结三、钢筋与混凝土之间的粘结(一)粘粘结结力力的的组组成成化学胶着力化学胶着力 摩阻力摩阻力 机械咬合力机械咬合力 影影响响粘粘结结力力的的因因素素强度越高强度越高粘结力越大粘结力越大保护层越厚保护层越厚粘结力越大粘结力越大 表面越粗糙表面越粗糙粘结力越大粘结力越大 29(二)钢筋的锚固与接长(二)钢筋的锚固与接长钢筋的锚固钢筋的锚固 直钢筋的锚固直钢筋的锚固带弯钩钢筋的锚固带弯钩钢筋的锚固 概念概念 表表1-2 普通受拉普通受拉钢钢筋的最小筋的最小锚锚固固长长度度la项项次次钢钢筋筋类类型型混凝土混凝土强强度等度等级级C15C20C25C30C35C401HPB235钢钢
12、筋筋40d35 d30 d25 d25 d20 d2HRB335钢钢筋筋40 d35 d30 d30 d25 d3HRB400钢钢筋筋RRB400钢钢筋筋50 d40 d35 d35 d30 d30 当当计算中充分利用算中充分利用钢筋的抗拉筋的抗拉强度度时,伸入支座的,伸入支座的锚固固长度不度不应小于小于la。纵向受向受压钢筋的筋的锚固固长度不度不应小于小于0.7 la。当符合下列条件当符合下列条件时,计算的算的锚固固长度度应进行修正:行修正:(1)当)当HRB335级、HRB400级和和RRB400级钢筋的直径大于筋的直径大于 25mm时,其,其锚固固长度度应乘以修正系数乘以修正系数1.1;
13、(2)HRB335级、HRB400级和和RRB400级的的环氧氧树脂涂脂涂层钢 筋,其筋,其锚固固长度度应乘以修正系数乘以修正系数1.25;(3)当)当钢筋在混凝土施工筋在混凝土施工过程中易受程中易受扰动(如滑模施工)(如滑模施工)时,其,其锚固固长度度应乘以修正系数乘以修正系数1.1;31(4)当)当HRB335级、HRB400级和和RRB400级钢筋在筋在锚固区的固区的间距距大于大于180mm,混凝土保,混凝土保护层厚度大于厚度大于钢筋直径筋直径3倍或大于倍或大于80mm且配有箍筋且配有箍筋时,其,其锚固固长度可乘以修正系数度可乘以修正系数0.8;(5)经上述修正后的上述修正后的锚固固长度
14、不度不应小于表中所列数小于表中所列数值的的0.7倍,且倍,且不不应小于小于250mm。当当HRB335级、HRB400级和和RRB400级纵向受拉向受拉钢筋筋锚固固长度不能度不能满足上述足上述规定定时,可在,可在钢筋末端做筋末端做弯弯钩、加加焊锚板板,或在末,或在末端采用端采用贴焊锚筋筋等附加等附加锚固形式。固形式。为了保了保证光面光面钢筋的粘筋的粘结强度的可靠性,度的可靠性,绑扎骨架中的受力光扎骨架中的受力光面面钢筋筋应在末端做成在末端做成180弯弯钩。弯。弯钩的形式与尺寸如下的形式与尺寸如下图所示。所示。变形形钢筋和筋和焊接骨架、接骨架、焊接网以及接网以及轴心受心受压构件中的光面构件中的光
15、面钢筋可不筋可不做弯做弯钩。3233机机械械弯弯钩钩34钢钢筋筋的的连连接接绑扎搭接绑扎搭接 焊接连接焊接连接 机械连接机械连接 搭接长度搭接长度搭接率搭接率 闪光对焊闪光对焊 搭接焊搭接焊 搭接区段长度搭接区段长度 搭接率搭接率 受拉钢筋受拉钢筋受压钢筋受压钢筋 35钢筋绑扎连接钢筋绑扎连接36绑绑扎扎搭搭接接37 (1)绑扎搭接扎搭接 在在钢筋搭接筋搭接处用用铁丝绑扎而成,如扎而成,如图所示。所示。绑扎搭接接扎搭接接头是通是通过钢筋与混凝土之筋与混凝土之间的粘的粘结应力来力来传递钢筋之筋之间的内的内力,必力,必须有足有足够的的搭接搭接长度度。轴心受拉及小偏心受拉构件以及承受振心受拉及小偏心
16、受拉构件以及承受振动荷荷载的构件的的构件的纵向受拉向受拉钢筋筋不得采用不得采用绑扎搭接接扎搭接接头。38 受拉受拉钢钢筋搭接接筋搭接接头头面面积积百分率百分率25501001.21.41.6 钢筋的接头位置宜设置在构件的受力较小处,同一构件钢筋的接头位置宜设置在构件的受力较小处,同一构件 中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开;中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开;受拉钢筋直径受拉钢筋直径d22mm,或受压钢筋直径,或受压钢筋直径d32mm时,时,不宜采用绑扎搭接接头;不宜采用绑扎搭接接头;纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同
17、一 搭接长度范围内的钢筋搭接接头面积百分率按下式确定,搭接长度范围内的钢筋搭接接头面积百分率按下式确定,任何情况下,纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度均不任何情况下,纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度均不 应小于应小于300mm;ll=la 39 纵向受压钢筋的搭接长度不应小于按式(纵向受压钢筋的搭接长度不应小于按式(1-4)计算值的)计算值的 0.7倍倍,且不应小于,且不应小于200mm;钢筋绑扎搭接接头区段的长度为钢筋绑扎搭接接头区段的长度为1.3倍倍搭接长度,凡搭接搭接长度,凡搭接 接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接
18、区段。同一连接区段内纵向钢筋搭接接头面积百分率为该区区段。同一连接区段内纵向钢筋搭接接头面积百分率为该区 段内有搭接接头的纵向受力钢筋面积与纵向受力钢筋面积的段内有搭接接头的纵向受力钢筋面积与纵向受力钢筋面积的 比值。比值。位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率:位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率:对梁类、板类及墙类构件不宜大于对梁类、板类及墙类构件不宜大于25%;柱类构件不宜大;柱类构件不宜大 于于50%。当工程中确有必要增大钢筋搭接接头百分率时,。当工程中确有必要增大钢筋搭接接头百分率时,梁类构件不应大于梁类构件不应大于50%;板类、墙类及柱类构件可根据实际;板类、墙类
19、及柱类构件可根据实际 情况放宽。受压钢筋的搭接接头面积百分率不宜超过情况放宽。受压钢筋的搭接接头面积百分率不宜超过50%;4041 纵向受力钢筋的纵向受力钢筋的焊接焊接接头应相互错开;接头应相互错开;钢筋焊接接头连接区段的长度为钢筋焊接接头连接区段的长度为35d(d为受力钢筋的较大为受力钢筋的较大 直径),且不直径),且不 小于小于500mm;同一连接区段内纵向钢筋焊接接头面积百分率为该区段内同一连接区段内纵向钢筋焊接接头面积百分率为该区段内 有有 焊接接头的焊接接头的 纵向受力钢筋面积与纵向受力钢筋面积的纵向受力钢筋面积与纵向受力钢筋面积的 比值。位于同一连接区段内纵向比值。位于同一连接区段
20、内纵向 钢钢 筋焊接接头面积百分筋焊接接头面积百分 率,对纵向受拉钢筋接头不应大于率,对纵向受拉钢筋接头不应大于50%;纵向受压钢筋接头;纵向受压钢筋接头 装配式构件连接处、临时缝处的焊接接头钢筋可不受此比值装配式构件连接处、临时缝处的焊接接头钢筋可不受此比值 限制。限制。(2)焊接接连接接 42 钢筋直径钢筋直径d28mm的焊接接头,宜采用的焊接接头,宜采用闪光对头焊闪光对头焊或或搭接焊搭接焊;d28mm时,宜采用时,宜采用帮条焊帮条焊,帮条截面面积不应小于受力钢,帮条截面面积不应小于受力钢 筋截面面积的筋截面面积的1.2倍倍(HPB235级钢筋)或级钢筋)或1.5倍倍(HRB335级、级、
21、HRB400级和级和RRB400级钢筋)。不同直径的钢筋不应采用级钢筋)。不同直径的钢筋不应采用 帮条焊帮条焊。搭接焊和帮条焊接头宜采用搭接焊和帮条焊接头宜采用双面焊缝双面焊缝,钢筋的搭接长度,钢筋的搭接长度 不应不应 小于小于5d,当施焊条件困难而采用当施焊条件困难而采用单面焊单面焊时,其搭接长度不应小于时,其搭接长度不应小于10d。当焊接当焊接HPB235级钢筋时,则分别为级钢筋时,则分别为4d和和8d。43钢筋搭接焊钢筋搭接焊44电渣压力焊对接电渣压力焊对接45闪闪光光对对焊焊46(3)机械)机械连接接 纵向受力钢筋纵向受力钢筋机械连接机械连接接头宜相互错开;接头宜相互错开;钢筋机械连接
22、接头连接区段的长度为钢筋机械连接接头连接区段的长度为35d(d为受力钢筋的为受力钢筋的 最大直径);最大直径);在受力较大处设置机械连接接头时,位于同一连接区段内在受力较大处设置机械连接接头时,位于同一连接区段内 的纵向的纵向受拉钢筋受拉钢筋接头面积百分率不宜大于接头面积百分率不宜大于50%。纵向受压钢筋。纵向受压钢筋 的接头面积百分率可不受限制。的接头面积百分率可不受限制。直接承受动力荷载的结构构件中的机械连接接头,位于同直接承受动力荷载的结构构件中的机械连接接头,位于同 一连接区段内纵向受拉钢筋接头面积百分率不应大于一连接区段内纵向受拉钢筋接头面积百分率不应大于50%。47机械套筒机械套筒
23、连接连接48机械套筒连接机械套筒连接49机机械械套套筒筒连连接接50第二节第二节 钢筋混凝土结构设计原理钢筋混凝土结构设计原理一、结构的功能要求与极限状态一、结构的功能要求与极限状态二、作用与抗力二、作用与抗力三、荷载与材料强度取值三、荷载与材料强度取值四、结构的可靠度四、结构的可靠度51一、结构的功能要求与极限状态一、结构的功能要求与极限状态安全性安全性 适用性适用性耐久性耐久性(一一)结结构构的的功功能能要要求求52(1)安全性。)安全性。要求要求结构在构在正常施工正常施工和和正常使用正常使用时,能承受,能承受可能可能出出现的的各种作用各种作用而而不不发生破坏生破坏,并且在,并且在设计规定
24、的偶然事件定的偶然事件发生生时及及发生后,仍能保持生后,仍能保持必需的整体必需的整体稳定性定性。(2)适用性。)适用性。要求要求结构在构在正常使用正常使用时能能满足正常的使用要求,足正常的使用要求,具有良好的工作性能,不具有良好的工作性能,不发生影响正常使用的生影响正常使用的过大大变形和振形和振幅,不幅,不产生生过宽的裂的裂缝。(3)耐久性。)耐久性。在在正常使用正常使用和和正常正常维护条件下,条件下,结构在构在规定的使定的使用期限内用期限内满足安全和使用功能要求,不出足安全和使用功能要求,不出现钢筋筋严重重锈蚀和和混凝土混凝土严重碳化。重碳化。安全性、适用性、耐久性安全性、适用性、耐久性统称
25、称为结构的构的可靠性可靠性。结构的可靠性与构的可靠性与结构的构的经济性是相互矛盾的。性是相互矛盾的。53(二二)结结构构的的极极限限状状态态 承载能力承载能力极限状态极限状态 正常使用正常使用极限状态极限状态 概念概念 对应几种情况对应几种情况 概概 念念对应几种情况对应几种情况54 结构或构或结构的一部分超构的一部分超过某一特定状某一特定状态就不能就不能满足足设计规定的某一功能要求,此特定状定的某一功能要求,此特定状态称称为该功能的极限状功能的极限状态。结构的极限状构的极限状态可分可分为承承载能力极限状能力极限状态和和正常使用极正常使用极 限状限状态。55 结构或构件达到最大承构或构件达到最
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