第十一章荷载及结构设计n第一节建筑结构荷载及设计方法n n一、荷载和效应概念（一）结构上的作用、作用效应和结构抗力作用：使结构产生各种效应的原因直接作用（自重、楼面活荷载）荷载间接作用（温度变化、砼收缩或徐变、地基变形、地震）作用效应：各种作用产生的内力和变形（S）内力：弯矩、剪力、轴力、扭矩内力：弯矩、剪力、轴力、扭矩变形：挠度、转角、侧移、裂缝变形：挠度、转角、侧移、裂缝结构抗力：结构或构件承受内力和变形的能力（P）（承载力、刚度、抗裂能力）影响结构抗力的因素：截面形式、截面尺寸材料强度等级PS（二）荷载的分类qq随时间变异分类 （1 1）永久荷载（恒载）永久荷载（恒载）在设计基准期内，其量值不随时间变化，或其在设计基准期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。（结构自重、土压力、预应力）（结构自重、土压力、预应力） （2 2）可变荷载（活载）可变荷载（活载）在设计基准期内，其量值随时间变化，且其变在设计基准期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比不能忽略的荷载。化值与平均值相比不能忽略的荷载。（楼屋面活荷载、积灰荷载、吊车荷载、风荷载）（楼屋面活荷载、积灰荷载、吊车荷载、风荷载） （3 3）偶然荷载）偶然荷载在设计基准期内不一定出现，但它一旦出现，其量值在设计基准期内不一定出现，但它一旦出现，其量值很大且持续时间较短。很大且持续时间较短。（地震、爆炸力、撞击力）（地震、爆炸力、撞击力） qq随空间位置的变异分类 （1）固定荷载在结构空间位置上具有固定分布的荷载（结构自重、楼面上的固定设备荷载）（2）自由荷载在结构上的一定范围内可以任意分布的荷载（楼面活荷载、吊车荷载）n n按结构的动力反应分类（1）静态荷载对结构或结构构件不产生加速度或产生的加速度很小可以忽略不计（结构的自重、楼面的活荷载）（2）动态荷载对结构或结构构件产生不可忽略的加速度（吊车荷载、地震作用、风荷载）（三）荷载的代表值设计中用来验算极限状态所采用的荷载量值1.荷载标准值在结构的设计基准期内，正常情况下可能出现的最大在结构的设计基准期内，正常情况下可能出现的最大荷载，具有荷载，具有9595的保证率。的保证率。可变荷载标准值：住宅楼面的均布荷载可变荷载标准值：住宅楼面的均布荷载 2 2永久荷载标准值：常用材料重度钢筋砼、铁、砖、木永久荷载标准值：常用材料重度钢筋砼、铁、砖、木2.荷载组合值当结构上作用两种或两种以上的可变荷载时，考虑到当结构上作用两种或两种以上的可变荷载时，考虑到其同时达到最大值的可能性较少，在按承载能力极限其同时达到最大值的可能性较少，在按承载能力极限状态或按正常使用极限状态的短期效应组合设计时，状态或按正常使用极限状态的短期效应组合设计时，应采用荷载的组合值作为可变荷载的代表值。应采用荷载的组合值作为可变荷载的代表值。3.荷载频遇值正常使用极限状态按频遇组合设计所采用的一种可变荷载代表值，在设计基准期内，荷载达到和超过该值的总持续时间仅为设计基准期的一小部分。仅在桥梁设计中应用。4.荷载准永久值可变荷载在设计基准期内其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载。荷载准永久值系数荷载准永久值标准值荷载准永久值系数荷载准永久值标准值 1 1n n（四）荷载分项系数与荷载设计值1.荷载分项系数考虑荷载超过标准值的可能性（1）永久荷载的分项系数G当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合G对由永久荷载效应控制的组合G当其效应对结构有利时：G当验算结构倾覆、滑移时：G（2）可变荷载的分项系数Q一般情况下：一般情况下： Q当活荷载标准值4KNm2时，Q2.荷载的设计值荷载的设计值荷载的代表值*荷载分项系数vv荷载的设计值用于承载能力极限状态设计荷载的设计值用于承载能力极限状态设计vv正常使用极限状态设计时：荷载分项系数正常使用极限状态设计时：荷载分项系数1 1（五）材料强度指标的取值1.强度标准值结构设计时采用的材料性能的基本代表值，具有95的保证率。2.材料分项系数砼：c钢筋：c3.材料强度设计值材料强度设计值材料强度标准值材料分项系数材料强度设计值材料强度标准值材料分项系数二、建筑结构概率极限状态设计方法（一）设计基准期、设计使用年限、安全等级1.设计基准期为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。不等同于建筑结构的设计使用年限2.设计使用年限指建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到使用年限。房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程“合理使用年限”的具体化。设计使用年限分类类别类别设计使用年限设计使用年限（年）（年）示例示例1 15 5临时性结构临时性结构222525易于替换的结构构件易于替换的结构构件335050 普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物44100100纪念性建筑纪念性建筑特别重要的建筑结构特别重要的建筑结构3.安全等级建筑结构的安全等级 安全等级安全等级 破坏后果破坏后果建筑物类别建筑物类别一级一级很严重很严重重要的房屋重要的房屋二级二级严重严重一般的房屋一般的房屋三级三级不严重不严重次要的房屋次要的房屋（二）结构的功能要求及可靠度1.结构的功能用要求安全性、适用性、耐久性2.结构的可靠度结构的可靠性：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。结构的可靠度：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。（三）结构功能的极限状态1.承载能力极限状态整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（倾覆）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（倾覆）结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承载变形而不适于继续承载结构转变为机动体系结构转变为机动体系结构或结构构件丧失稳定结构或结构构件丧失稳定地基丧失承载能力而破坏地基丧失承载能力而破坏2.正常使用极限状态影响正常使用或外观的变形影响正常使用或耐久性能的局部损坏影响正常使用的振动影响正常使用的其他特定状态（三）结构极限状态的设计表达式1.承载力极限状态的设计表达式0SR（1）结构构件重要性系数0 结构构件重要性系数0安全等级安全等级 0设计使用年限设计使用年限 0一级一级不应小于不应小于1.11.1100100年以上年以上不应小于不应小于1.11.1二级二级不应小于不应小于1.01.05050年年不应小于不应小于1.01.0三级三级不应小于不应小于0.90.955年年不应小于不应小于0.90.9（2）荷载效应组合设计值1）荷载效应基本组合a.对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：（a）由可变荷载效应控制的组合：S=GSGKQ1SQ1KQiciSQiK（b）由永久荷载效应控制的组合：S=GSGKQiciSQiKb.对于一般排架、框架结构，可简化成从下列组合值中取最不利值确定：（a）由可变荷载效应控制的组合：S=GSGKQ1SQ1KS=GSGK0.9QiSQiK（b）由永久荷载效应控制的组合：S=GSGKQiciSQiK（同前）c.基本组合的荷载分项系数 同（四）12）荷载效应偶然组合2. 2.正常使用极限状态表达式正常使用极限状态表达式 SCSC标准组合：标准组合： S=SS=SGKGK S SQ1KQ1K ci ciS SQiKQiK频遇组合：频遇组合：S=SS=SGKGK f1f1SSQ1KQ1K qiqiS SQiKQiK准永久组合：准永久组合：S=SS=SGKGK qiqiS SQiKQiK 三、荷载的标准值（一）民用建筑楼面均布活荷载1.楼面活荷载是房屋结构设计中的主要荷载2.设计楼面梁、墙、柱及基础时可以折减（二）民用建筑屋面均布活荷载屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合（三）施工和检修荷载及栏杆水平荷载（四）雪荷载1.雪荷载标准值及基本雪压（50年一遇）2.屋面积雪分布系数（五）风荷载1.风荷载标准值及基本风压WK Z SZ W0W0空旷地面上离地10m处、重现期为30年 的10分钟平均最大风速。W W0 0适用于多层建筑，高层建筑取重现期为适用于多层建筑，高层建筑取重现期为5050年年 、100100年的风速计算风压值年的风速计算风压值2.地面粗糙度与风压高度变化系数Z3.风荷载体型系数S4.风振系数Z（高层、高耸建筑）（六）常用材料和构件自重n第二节砌体结构n n一、砌体材料及其力学性能n n（一）砌体分类1.砖砌体由砖与砂浆砌筑而成的砌体。（1）实心粘土砖限制使用（2）粘土空心砖n n2.砌块砌体由砌块与砂浆砌筑而成的砌体。砌块包括：混凝土、粉煤灰等n n3.配筋砌体在砌体中配置钢筋或钢筋砼时称为配筋砌体n n4.石砌体 （二）砌体材料的强度等级1.烧结普通砖、烧结多孔砖等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10单位：N/mm2（Kpa）根据：按抗压、抗折强度综合评定2.蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖等级：MU25、MU20、MU15、MU103.砌块等级：MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU54.石材等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20根据：边长为70mm的立方体试块的抗压强度5.砂浆等级：M15、M10、M5、根据：边长为的立方体试块的抗压强度（三）砌体的受力性能1.砌体受压破坏特征2.砌体受压时的应力状态（1）块材受有弯剪应力；（2）块材受有水平拉应力；（3）竖向灰缝的应力集中。砌体的抗压强度低于块材的抗压强度3.影响砌体抗压强度的因素（1）块材和砂浆强度（2）块材的表面平整度和几何尺寸（3）砌筑质量（四）砌体的受拉、受弯和受剪性能1.砌体轴心受拉破坏形态：沿齿缝、沿砖和竖向灰缝、沿通缝2.砌体弯曲受拉破坏形态：沿齿缝、沿砖和竖向灰缝、沿通缝3.砌体抗剪强度破坏形态：沿齿缝、沿阶梯形缝、沿通缝影响因素：砂浆强度、竖向压应力的影响、影响因素：砂浆强度、竖向压应力的影响、 砌筑质量砌筑质量主要取决于水平灰缝中砂浆与块体的粘结强度主要取决于水平灰缝中砂浆与块体的粘结强度（五）砌体强度计算值1.砌体强度平均值2.砌体强度标准值fK3.砌体强度设计值fffK/ff二、砌体房屋的静力计算（一）砌体结构房屋承重墙布置的四种方案1.横墙承重体系2.纵墙承重体系3.纵横墙承重体系4.内框架承重体系（二）砌体结构房屋的空间工作竖向荷载的传递路线：楼（屋）面板楼（屋）面板梁墙（柱）基础地基水平荷载的传递路线与房屋的空间刚度有关（三）砌体结构房屋静力计算的三种方案分类原则：横墙间距、屋（楼）盖结构刚度、山墙在自身平面内的刚度1.刚性方案2.刚弹性方案3.弹性方案作为刚性和刚弹性方案的横墙，应符合以下要求：1.洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50。2.横墙厚度不宜小于180mm。3.单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于H2（H为横墙总高度）当不满足以上三条，经验算maxH/4000时,仍可视作刚性和刚弹性方案的横墙。（四）刚性方案房屋的静力计算（四）刚性方案房屋的静力计算n n1.单层房屋承重纵墙（1）计算单元、计算简图和荷载墙上端视作为不动铰支座支撑与屋盖，下端嵌固与基础顶面的竖向构件。（2）内力计算（3）截面承载力验算2.多层房屋承重纵墙竖向荷载作用下：每层两端铰支的竖向构件水平荷载作用下：竖向的多跨连续梁多层刚性外墙符合下列要求时可不考虑风荷载：多层刚性外墙符合下列要求时可不考虑风荷载：（1 1）洞口水平截面面积不超过全截面面积的）洞口水平截面面积不超过全截面面积的2 23 3（2 2）层高和总高不超过表）层高和总高不超过表11111414的规定的规定（3 3）屋面自重不小于）屋面自重不小于2 2（五）弹性方案房屋的静力计算（五）弹性方案房屋的静力计算1.计算简图（1）屋架或屋面梁与墙柱的连接，可视为铰接，墙、柱下端与基础顶面为固定端连接。（2）将屋架或屋面梁视为刚度为无限大的水平杆件。计算简图：铰接平面排架2.内力计算（1）先在排架上端加一假想的不动铰支座，成为无侧移的平面排架，算出在荷载该支座的反力R，画出排架柱的内力图。（2）将反力R反方向作用在排架顶端，算出排架内力，画出相应内力图。（3）将上述两种结果叠加。（4）内力计算1）屋盖荷载2）风荷载（六）刚弹性方案房屋的静力计算（六）刚弹性方案房屋的静力计算考虑空间性能影响系数（七）上柔下刚和上刚下柔房屋的静力计算（七）上柔下刚和上刚下柔房屋的静力计算1.上柔下刚房屋的静力计算顶层横墙间距超过刚性方案的限值，下面各层横墙间距均在刚性方案的限值范围内。2.上刚下柔房屋的静力计算底层横墙间距超过刚性方案的限值，上面各层横墙间距均在刚性方案的限值范围内。三、无筋砌体构件承载力计算（一）受压构件（1）计算公式NfANN轴向力设计值轴向力设计值高厚比高厚比 和轴向力的偏心距和轴向力的偏心距e e对受压构件对受压构件承载力的影响系数承载力的影响系数A A砌体的截面面积砌体的截面面积（2）高厚比的计算矩形截面矩形截面 H H0 0/h/hTT形截面形截面 H H0 0/h/hTTh hTTT T形截面的折算厚度形截面的折算厚度（3 3）受压构件的计算高度）受压构件的计算高度H H0 01)房屋底层：楼板顶面到构件下端支点的距离。2)房屋其他层：楼板或其他水平支点间的距离。3)对于无壁柱的山墙：层高加山墙尖高度的12对于带壁柱的山墙：壁柱处的山墙高度4）对有吊车的房屋：变截面柱上段变截面柱下段（4）轴向力的偏心距ee（二）局部受压1.1.砌体截面局部均匀受压砌体截面局部均匀受压N Nl lfAfAl lN Nl l局部受压面积的轴向力局部受压面积的轴向力 砌体局部抗压强度提高系数砌体局部抗压强度提高系数A Al l局部受压面积局部受压面积A A0 0影响砌体局部抗压强度的计算面积影响砌体局部抗压强度的计算面积2.梁端局部受压N0NlfAl上部荷载的折减系数N0局部受压面积内上部传来轴向力设计值Nl梁端支承压力设计值梁端底面压应力图形完整系数，一般取值为Al局部受压面积Ala0b（三）轴心受拉构件（三）轴心受拉构件NtftANt轴心拉力设计值ft砌体轴心抗拉强度设计值（四）受剪构件沿通缝或沿阶梯形截面破坏时受剪构件承载力沿通缝或沿阶梯形截面破坏时受剪构件承载力V V（fV+0）A（五）受弯构件（五）受弯构件（1 1）受弯构件的抗弯承载力）受弯构件的抗弯承载力MfMftmtmWWMM弯矩设计值弯矩设计值f ftmtm砌体的弯曲抗拉强度设计值砌体的弯曲抗拉强度设计值WW截面抵抗矩截面抵抗矩（2 2）受弯构件的受剪承载力）受弯构件的受剪承载力VfVfV VbzbzVV剪力设计值剪力设计值f fVV砌体的抗剪强度设计值砌体的抗剪强度设计值 bb截面宽度截面宽度 zz内力臂内力臂四、构造要求（一）墙、柱的允许高厚比（1）墙、柱的高厚比应按下式验算H0h12H0墙、柱的计算高度h墙厚或矩形柱与H0相对应的边长1自承重墙允许高厚比的修正系数2有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数墙、柱的允许高厚比（2）带壁柱墙和带构造柱墙的高厚比验算1）验算带壁柱墙的高厚比n nH0hT122）验算带构造柱墙的高厚比n nH0h12n n可乘以提高系数cn nc=1+bc/l3）验算壁柱间墙或带构造柱间墙的高厚比（3）厚度h240mm的自承重墙，1应按下列规定采用：1） h240mm 1 ；2） h90mm 1 ；3） 240mm h90mm 1可按插入法取值（4）对有门窗洞口的墙，2应按下式计算：2 1s/s2n n（二）一般构造要求（1）五层及五层以上房屋的墙，层高6m的墙，材料的最低强度等级：1）砖采用MU10；2）砌块采用；3）石材采用MU30；4）砂浆采用M5。（2）地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙材料的最低强度等级： 基土基土潮湿程度潮湿程度烧结普通砖烧结普通砖蒸压灰砂砖蒸压灰砂砖混凝土混凝土砌块砌块石材石材水泥水泥砂浆砂浆严寒地区严寒地区 一般地区一般地区稍潮湿稍潮湿MU10MU10MU10MU10MU7.5MU7.5 MU30MU30 M5M5很潮湿很潮湿MU15MU15MU10MU10MU7.5MU7.5 MU30MU30 M7.5M7.5含水饱和含水饱和 MU20MU20MU15MU15MU10MU10MU40MU40 M10M10（3 3）承重的独立砖柱截面尺寸不应小）承重的独立砖柱截面尺寸不应小240mmX370mm240mmX370mm。毛石墙的厚度不宜小于毛石墙的厚度不宜小于350mm350mm，毛料石柱较小边边长，毛料石柱较小边边长不宜小于不宜小于400mm400mm。（4 4）跨度大于）跨度大于6m6m的屋架和跨度大于下列数值的梁，应在的屋架和跨度大于下列数值的梁，应在支承处砌体上设置混凝土或钢筋混凝土垫块；当墙中设支承处砌体上设置混凝土或钢筋混凝土垫块；当墙中设有圈梁时，垫块与圈梁宜浇成整体。有圈梁时，垫块与圈梁宜浇成整体。 1 1）对砖砌体为；）对砖砌体为； 2 2）对砌块和料石砌体为；）对砌块和料石砌体为； 3 3）对毛石砌体为。）对毛石砌体为。（5 5）当梁跨度大于或等于下列数值时，其支承处宜加设）当梁跨度大于或等于下列数值时，其支承处宜加设壁柱，或采取其他加强措施：壁柱，或采取其他加强措施：1)1)对对240mm240mm厚的砖墙为厚的砖墙为6m6m，对，对180mm180mm厚的砖墙为，厚的砖墙为， 2 2）对砌块和料石墙为。）对砌块和料石墙为。（6 6）预制钢筋混凝土板的支承长度，在墙上不宜小）预制钢筋混凝土板的支承长度，在墙上不宜小于于100mm100mm；在钢筋混凝土圈梁上不宜小于；在钢筋混凝土圈梁上不宜小于80mm80mm；当利用板端伸出钢筋拉结和混凝土灌缝时，其支承长度当利用板端伸出钢筋拉结和混凝土灌缝时，其支承长度可为可为40mm40mm，但板端缝宽不小于，但板端缝宽不小于80mm80mm，灌缝混凝土不，灌缝混凝土不宜宜低于低于Cb20Cb20。（7 7）支承在墙、柱上的吊车梁、屋架及跨度大于或等）支承在墙、柱上的吊车梁、屋架及跨度大于或等于下列数值的预制梁的端部，应采用锚固件和墙、柱于下列数值的预制梁的端部，应采用锚固件和墙、柱上的垫块锚固：上的垫块锚固： 1）对砖砌体为9m； 2）对砌块和料石砌体为。（8 8）填充墙、隔墙应分别采取措施与周边构件可靠连）填充墙、隔墙应分别采取措施与周边构件可靠连接。接。（9 9）山墙处的壁柱宜砌至山墙顶部，屋面构件应与）山墙处的壁柱宜砌至山墙顶部，屋面构件应与山墙可靠拉结。山墙可靠拉结。（1010）砌块砌体应分皮错缝搭砌，上下皮搭砌长度不）砌块砌体应分皮错缝搭砌，上下皮搭砌长度不得小于得小于90mm90mm。当搭砌长度不满足上述要求时，应。当搭砌长度不满足上述要求时，应在水平灰缝内设置不少于在水平灰缝内设置不少于2424、横向钢筋的间距不、横向钢筋的间距不大于大于200mm200mm的焊接钢筋网片，网片每端均应超过的焊接钢筋网片，网片每端均应超过该垂直缝，其长度不得小于该垂直缝，其长度不得小于300mm300mm。（1111）砌块墙与后砌隔墙交接处，应沿墙高每）砌块墙与后砌隔墙交接处，应沿墙高每400mm400mm在水平灰缝内设置不少于在水平灰缝内设置不少于2424、横向钢筋的间距不、横向钢筋的间距不大于大于200mm200mm的焊接钢筋网片。的焊接钢筋网片。（1212）混凝土砌块房屋宜将纵横墙交接处，距墙中心）混凝土砌块房屋宜将纵横墙交接处，距墙中心线每边不小于线每边不小于300mm300mm范围内的孔洞，采用不低于范围内的孔洞，采用不低于Cb20Cb20灌孔混凝土灌实，灌实高度应为墙身全高。灌孔混凝土灌实，灌实高度应为墙身全高。（13）混凝土砌块墙体的下列部位，如未设圈梁或混凝土垫块，应采用不低于Cb20灌孔混凝土将孔洞灌实。1）搁栅、檩条和钢筋混凝土楼板的支承面下，高度不应小于200mm的砌体；2）屋架、梁等构件的支承面下，高度不应小于600mm，长度不应小于600mm的砌体；3）挑梁支承面下，距墙中心线每边不应小于300mm，高度不应小于600mm的砌体。（14）在砌体中留槽洞及埋设管道时，应遵守下列规定：1）不应在截面长边小于500mm的承重墙体、独立柱内埋设管线；2）不宜在墙体中穿行暗线或预留、开凿沟槽，无法避免时应采取必要的措施或按削弱后的截面验算墙体的承载力。（15）夹心墙应符合下列规定：1）混凝土砌块的强度等级不应低于MU10；2）夹心墙的夹层厚度不宜大于100mm。3）夹心墙外叶墙的最大横向支承间距不宜大于9m。（1616）夹心墙应符合下列规定：）夹心墙应符合下列规定：1 1）叶墙应用经防腐处理的拉结件或钢筋网片连接；）叶墙应用经防腐处理的拉结件或钢筋网片连接；2 2）当采用环形拉结件时，钢筋直径）当采用环形拉结件时，钢筋直径不应小于不应小于4mm4mm，当，当为为Z Z形形拉结件时，钢筋直径拉结件时，钢筋直径不应小于不应小于6mm6mm。拉结件应沿拉结件应沿竖向梅花形布置，拉结件的水平和竖向最大间距分别竖向梅花形布置，拉结件的水平和竖向最大间距分别不宜大于不宜大于800mm800mm和和600mm600mm；对有振动或抗震设防要求；对有振动或抗震设防要求时，时，其水平和竖向最大间距分别不宜大于其水平和竖向最大间距分别不宜大于800mm800mm和和600mm600mm；3 3）当采用钢筋网片作拉结件时，网片横向的直径）当采用钢筋网片作拉结件时，网片横向的直径不应不应小于小于4mm4mm，其，其间距不应大于间距不应大于400mm400mm；网片的竖向间距；网片的竖向间距不宜大于不宜大于600mm600mm，对有振动或抗震设防要求时，不宜，对有振动或抗震设防要求时，不宜大于大于400mm400mm；4 4）拉结件在叶墙上的搁置长度，不应小于叶墙厚度的）拉结件在叶墙上的搁置长度，不应小于叶墙厚度的2 23 3，并不应小于，并不应小于60mm60mm；5 5）门窗洞口周边）门窗洞口周边300mm300mm范围内应附加间距不大于范围内应附加间距不大于600mm600mm的拉结件。的拉结件。（三）防止或减轻墙体开裂的主要措施（三）防止或减轻墙体开裂的主要措施（1）为防止或减轻温差和砌体干缩引起的墙体的竖向裂缝，应在墙体中设置伸缩缝。（2）为防止或减轻房屋顶层墙体的裂缝，可根据情况采取下列措施：1）屋面应设置保温、隔热层；2）屋面保温（隔热）层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝，分隔缝间距不宜大于6m，并与女儿墙隔开，其缝宽不小于30mm；3）采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖；砌体房屋伸缩缝的最大间距（m）屋盖或楼盖类别屋盖或楼盖类别间距间距整体式或装配式整体式或装配式钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构有保温或隔热层的屋盖、楼盖有保温或隔热层的屋盖、楼盖 5050无保温或隔热层的屋盖无保温或隔热层的屋盖4040装配式无檩体系装配式无檩体系钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构有保温或隔热层的屋盖、楼盖有保温或隔热层的屋盖、楼盖 6060无保温或隔热层的屋盖无保温或隔热层的屋盖5050装配式有檩体系装配式有檩体系钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构有保温或隔热层的屋盖有保温或隔热层的屋盖7575无保温或隔热层的屋盖无保温或隔热层的屋盖6060瓦材屋盖、木屋盖或楼盖、轻钢屋盖瓦材屋盖、木屋盖或楼盖、轻钢屋盖1001004 4）在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面设置水平滑）在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面设置水平滑动层；动层；5 5）顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙）顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋；拉通，房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋；6 6）顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置）顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置3 3道焊接钢筋网片或道焊接钢筋网片或2626钢筋，钢筋网片或钢筋应自挑梁末端伸入两边墙体钢筋，钢筋网片或钢筋应自挑梁末端伸入两边墙体不小于不小于1m1m；7 7）顶层墙体有门窗等洞口时，在过梁的水平灰缝内设置）顶层墙体有门窗等洞口时，在过梁的水平灰缝内设置2 23 3道焊接钢筋网片或道焊接钢筋网片或2626钢筋，并应伸入过梁两端墙钢筋，并应伸入过梁两端墙内不小于内不小于600mm600mm；8 8）顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于）顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M5M5；9 9）女儿墙应设置构造柱，构造柱间距不宜大于）女儿墙应设置构造柱，构造柱间距不宜大于4m4m，构，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起；起；1010）房屋顶层端部墙体内适当增设构造柱。）房屋顶层端部墙体内适当增设构造柱。（3 3）为防止或减轻房屋底层墙体的裂缝，可根据情）为防止或减轻房屋底层墙体的裂缝，可根据情况采取下列措施：况采取下列措施：1 1）增大基础圈梁的刚度；）增大基础圈梁的刚度；2 2）在底层的窗台下墙体灰缝内设置）在底层的窗台下墙体灰缝内设置3 3道焊接钢筋网片道焊接钢筋网片或或2626钢筋，并伸入两边窗间墙内不小于钢筋，并伸入两边窗间墙内不小于600mm600mm；3 3）采用钢筋混凝土窗台板，窗台板嵌入窗间墙内不小）采用钢筋混凝土窗台板，窗台板嵌入窗间墙内不小于于600mm600mm。（4 4）墙体转角处和纵横墙交接处宜沿竖向每隔）墙体转角处和纵横墙交接处宜沿竖向每隔400400500mm500mm设拉结筋，其数量为每设拉结筋，其数量为每120mm120mm墙厚不少于墙厚不少于1616或或焊接钢筋网片，埋入长度每边不小于焊接钢筋网片，埋入长度每边不小于600mm600mm。（5 5）宜在各层门窗过梁上方的水平灰缝设置焊接钢筋）宜在各层门窗过梁上方的水平灰缝设置焊接钢筋网片或网片或2626钢筋。钢筋。（6 6）为防止或减轻混凝土砌块房屋顶层两端和底层，）为防止或减轻混凝土砌块房屋顶层两端和底层，第一、第二开间门窗洞处的裂缝，可采取下列措施：第一、第二开间门窗洞处的裂缝，可采取下列措施：P145P145中第中第1 1）第）第3 3）（7 7）在房屋刚度较大时，可在窗台下或窗台角处墙）在房屋刚度较大时，可在窗台下或窗台角处墙体内设置竖向控制缝。体内设置竖向控制缝。（8 8）灰砂砖、粉煤灰砖砌体宜采用粘结好的砂浆砌）灰砂砖、粉煤灰砖砌体宜采用粘结好的砂浆砌筑，混凝土砌块砌体应采用砌块专用砂浆砌筑。筑，混凝土砌块砌体应采用砌块专用砂浆砌筑。（9 9）对防裂要求较高的墙体，可根据情况采取专门）对防裂要求较高的墙体，可根据情况采取专门措施。措施。五、圈梁、过梁、墙梁和挑梁n n（一）圈梁（1）圈梁的作用：增强房屋的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响。（2）圈梁的设置（3）圈梁的构造要求：高度120mm，纵筋不应少于410，箍筋间距不应大于300mm。（二）过梁（1）砖砌过梁的跨度，不应超过下列规定：钢筋砖过梁：砖砌平拱：（2）过梁的荷载1）梁、板荷载2）墙体荷载（3）过梁的计算1）砖砌平拱：受弯、受剪承载力2）钢筋砖过梁：受弯、受剪承载力、验算过梁下砌体局部受压承载力。（4）砖砌过梁的构造要应符合下列规定：1）砂浆不宜低于M5；2）砖砌平拱用竖砖砌筑部分的高度不应小于240mm；3）钢筋砖过梁底面砂浆层处的钢筋，直径不应小于5mm，间距不宜大于120mm，钢筋伸入支座砌体内的长度不宜小于240mm，砂浆层的厚度不宜小于30mm。n n（三）墙梁n n（1）墙梁种类：剪支墙梁、连续墙梁、框支墙梁。承重墙梁、自承重墙梁n n（2）墙梁的一般规定n n（3）墙梁的计算简图n n（4）墙梁的计算荷载：1）使用阶段2）施工阶段n n（5）墙梁的计算（6）墙梁的构造要求：n n1）材料n n托梁的混凝土强度等级不应低于C30；n n纵向钢筋宜采用HRB335、HRB400和RRB400钢筋n n承重墙梁的块体强度等级不应低于MU10，砂浆强度等级不应低于M10。n n2）墙体n n3）托梁n n（四）挑梁（1）砌体墙中钢筋砼挑梁应进行抗倾覆验算（2）应验算挑梁下砌体的局部受压承载力（3）构造要求1）纵向受力钢筋至少应有一半伸入梁尾端，且不少于212。2）挑梁埋入砌体长度L1与挑出长度L之比宜大于；当挑梁上无砌体时，此值宜大于2。n第三节钢筋混凝土结构n n一、概述n n（一）钢筋混凝土的基本概念n n钢筋混凝土结构能充分利用钢筋和混凝土这两种材料的力学性能。n n钢筋和混凝土这两种材料能有效地结合在一起共同工作的原因：（1）钢筋与混凝土之间能产生良好的粘结力；（2）钢筋与混凝土的线膨胀系数接近。钢筋混凝土的优点：n n（1）节约钢板，降低造价；n n（2）耐久性和耐火性好；n n（3）可塑性好；n n（4）整体性好、刚度大、有一定的延性；n n（5）可以就地取材钢筋混凝土的缺点：n n自重大、抗裂性差、隔热隔声性差、施工作业量大。n n（二）混凝土材料的力学性能n n1.混凝土强度标准值n n（1）立方体抗压强度fcu,Kn n是衡量混凝土强度等级的标准，混凝土强度等级应按立方体抗压强度确定；n n是混凝土各种力学指标的基本代表值n n影响混凝土立方体抗压强度的因素：n n1）试件龄期n n2）试件尺寸n n3）试件表面是否涂油n n（2）轴心抗压强度标准值fcKn n也称为棱柱体抗压强度n n试块为长宽比大于3的正方形棱柱体n n（3）抗拉强度标准值ftKn n抗拉强度相当于立方体抗压强度倍n n轴心抗压强度标准值及抗拉强度标准值可通过立方体抗压强度求得。n n2.混凝土强度设计值n n混凝土强度标准值材料分项系数n n混凝土材料分项系数c=1.43.3.混凝土的变形混凝土的变形（受力变形和体积变形）（1）混凝土的变形模量（2）混凝土在长期荷载作用下的变形徐变概念：在荷载的长期作用下，即使荷载维持不变，混凝在荷载的长期作用下，即使荷载维持不变，混凝土的变形仍会随时间增长的现象。土的变形仍会随时间增长的现象。影响因素：1 1）水灰比、水泥用量；）水灰比、水泥用量；2 2）养护条件；）养护条件；3 3）水泥和骨料的质量、级配；水泥和骨料的质量、级配；4 4）加荷时砼的龄期；）加荷时砼的龄期；5 5）加）加荷前砼的强度；荷前砼的强度；6 6）构件的尺寸、体表比。）构件的尺寸、体表比。特点：早期发展快，逐渐缓慢，趋于稳定。前早期发展快，逐渐缓慢，趋于稳定。前6 6个月完个月完成成70708080，在第一年内可完成，在第一年内可完成9090。（3）混凝土的收缩概念：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象。影响因素：1）水泥强度等级、用量、水灰比；2）骨料的弹性模量；3）养护条件；4）混凝土捣情况；5）构件的体表比。特点：开始发展快，2周可完成25，1个月约完成50，3个月后增长缓慢。4.混凝土材料的选用（1）钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15（素混凝土垫层除外）；（2）当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20；当采用HRB400和RRB400级钢筋以及对承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20；（3）预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。n n（三）钢筋的种类及其力学性能n n1.钢筋的品种和级别劲性钢筋由型钢组成分类钢筋：碳素钢、普通低合金钢柔性钢筋光圆钢筋、变形钢筋钢丝 低碳钢强度低塑性好， 高碳钢强度高塑性、可焊差热轧钢筋： HPB235HPB235、 HRB335HRB335、 HRB400HRB400、 RRB400RRB400 n n2.钢筋的应力应变曲线和力学性能指标n n分为两类：有明显屈服点和无明显屈服点（1）屈服强度（2）极限抗拉强度（3）伸长率：伸长率愈大，塑性性能愈好（4）冷弯试验：检验钢筋塑性n n3.钢筋强度的标准值和设计值（1）钢筋强度的标准值：规范规范规定具有不小于规定具有不小于9595的保证率；热轧和冷轧的保证率；热轧和冷轧钢筋其钢筋其保证率为。保证率为。（2）钢筋强度的设计值：设计值标准值分项系数设计值标准值分项系数n n4.钢筋的冷加工使钢材内部组织结构发生变化，提高钢材的强度（1）冷拉钢筋：只能提高抗拉屈服点，不能提高抗压屈服点，不宜作为受压钢筋。（2）冷拔钢丝：强度提高塑性降低，可同时提高抗拉及抗压强度。（3）冷轧带肋钢筋：锚固性能好，可以替代级光面钢筋。n n5.钢筋材料的选用n n（1）普通钢筋宜采用HPB235、 HRB335、 HRB400、 RRB400级钢筋。n n（2）预应力钢筋宜采用高强的预应力钢绞线、钢丝、也可采用热处理钢筋。n n（3）在钢筋砼结构中，钢筋抗拉强度设计值大于300N/mm2时，仍应按300N/mm2取用。6.钢筋砼结构对钢筋性能的要求：强度、塑性、焊接性能、粘结力n n（五）预应力混凝土结构的基本概念n n1.1.基本概念基本概念在结构承受外荷载之前，预先对其施加压力，使在在结构承受外荷载之前，预先对其施加压力，使在外荷载作用时的受拉区混凝土内产生压应力，以抵外荷载作用时的受拉区混凝土内产生压应力，以抵消或减小外荷载产生的拉应力，使构件在正常使用消或减小外荷载产生的拉应力，使构件在正常使用情况下不裂或裂得较晚。情况下不裂或裂得较晚。n n2.2.采用预应力结构的原因（预应力结构的优点）采用预应力结构的原因（预应力结构的优点）1 1）为了满足裂缝控制的要求。）为了满足裂缝控制的要求。2 2）为了充分利用高强度材料。）为了充分利用高强度材料。3 3）为了提高构件刚度，减少变形）为了提高构件刚度，减少变形3.3.预应力结构的分类预应力结构的分类全预应力混凝土，部分预应力混凝土全预应力混凝土，部分预应力混凝土有粘结预应力钢筋，无粘结预应力钢筋有粘结预应力钢筋，无粘结预应力钢筋4.4.施加预应力的方法施加预应力的方法（1 1）先张法：在浇灌砼之前先张拉钢筋的方法。）先张法：在浇灌砼之前先张拉钢筋的方法。（2 2）后张法：在砼结硬后再张拉钢筋的方法。）后张法：在砼结硬后再张拉钢筋的方法。5.5.预应力砼构件计算的一般规定预应力砼构件计算的一般规定（1 1）预应力钢筋的张拉控制应力）预应力钢筋的张拉控制应力concon张拉钢筋时预应力钢筋中达到的最大应力值张拉钢筋时预应力钢筋中达到的最大应力值（2 2）预应力损失）预应力损失预应力损失会降低预应力砼构件的抗裂性及刚度预应力损失会降低预应力砼构件的抗裂性及刚度n n6.预应力砼构件和非预应力砼构件的比较（1）非预应力砼构件：开裂前钢筋的应力很小预应力砼构件：预应力钢筋一直处于高应力状态预应力砼构件充分利用钢筋和砼的材料特性（2）预应力构件的抗裂度高，刚度大。（3）两种构件的承载能力相等。二、承载能力极限状态计算n n（一）正截面承载力计算n n1.一般规定n n2.受弯构件正截面承载力计算（1 1）受弯构件破坏的基本特征）受弯构件破坏的基本特征1 1）适筋梁：（拉坏）（塑性破坏，受力合理，作为）适筋梁：（拉坏）（塑性破坏，受力合理，作为设计依据。设计依据。2 2）超筋梁：（压坏）（脆性破坏，设计时应避免。）超筋梁：（压坏）（脆性破坏，设计时应避免。3 3）少筋梁：脆性破坏，设计时应避免。）少筋梁：脆性破坏，设计时应避免。n n（2）单筋矩形截面计算n n1）基本公式：X01fcbx=fyAsM0M=1fcbx(h0-x/2)或M=fyAs(h0-x/2)n n2）适用条件：防止超筋破坏：max防止少筋破坏：minn n（3）双筋矩形截面计算n n当梁截面高度受到限制或当有变号弯矩时，可在受压当梁截面高度受到限制或当有变号弯矩时，可在受压区配置一定数量的受压钢筋，与受压区砼共同抵抗截区配置一定数量的受压钢筋，与受压区砼共同抵抗截面的压力，称为双筋矩形截面梁。面的压力，称为双筋矩形截面梁。n n双筋矩形截面梁可减少徐变，提高构件的长期刚度，双筋矩形截面梁可减少徐变，提高构件的长期刚度，提高构件的延性，从而改善抗震性能。提高构件的延性，从而改善抗震性能。1 1）基本计算公式）基本计算公式 1 1f fc cbxbxf fy y A As s =f=fy yA As sMMu=MMu=1 1f fc cbx(hbx(h0 0-x/2)-x/2) f fy y A As s (h(h0 0-a-as s ) )2 2）适用条件：）适用条件：防止超筋破坏：防止超筋破坏：b b为保证受压钢筋达到抗压强度设计值：为保证受压钢筋达到抗压强度设计值：x2ax2as s n n（4）T形截面计算n n1 1） T T形截面翼缘的计算宽度形截面翼缘的计算宽度n n2 2） T T形截面的分类与判别形截面的分类与判别按中和轴的位置分为两类：按中和轴的位置分为两类：中和轴在翼缘内通过中和轴在翼缘内通过第一类第一类T T形截面形截面中和轴在肋部通过中和轴在肋部通过第二类第二类T T形截面形截面n n3 3）两类）两类T T形截面的基本计算公式及适用条件形截面的基本计算公式及适用条件n n第一类第一类T T形截面形截面 :1fcbfx=fyAsM=1fcbfx(h0-x/2)n n适用条件：适用条件：b b及及 minn n第二类T形截面:n n1 1f fc cbxbx 1 1f fc c（b bf f b b）h hf f =f=fy yA As sMMu=MMu=1 1f fc cbx(hbx(h0 0-x/2)-x/2) 1 1f fc c（b bf f b b）h hf f (h(h0 0-h-hf f /2/2）n n适用条件：n nb bnnmin 3.受压构件正截面承载力计算受压构件正截面承载力计算轴心受压构件和偏心受压构件（单向偏压、双向偏压）轴心受压构件和偏心受压构件（单向偏压、双向偏压）n n（1）轴心受压构件n n1）配置普通箍筋的轴心受压构件（fcAfyAs）稳定系数轴心受压构件的受力性能与构件的长细比有关轴心受压构件的受力性能与构件的长细比有关长柱可能发生长柱可能发生“ “失稳破坏失稳破坏” ”n n2 2）配置螺旋或焊接环式间接钢筋的轴心受压构件）配置螺旋或焊接环式间接钢筋的轴心受压构件由于螺旋箍筋对核心砼的约束作用，提高了核心砼的抗由于螺旋箍筋对核心砼的约束作用，提高了核心砼的抗压强度，从而使构件的承载力有所提高。压强度，从而使构件的承载力有所提高。（2 2）偏心受压构件）偏心受压构件n n1）偏心受压构件受力性能及有关规定n na.偏心受压构件的两种破坏情况：n n大偏心受压构件（受拉破坏）当偏心距较大或受拉钢筋较小时，构件的破坏是由于纵向受拉钢筋先达到屈服引起的，属于受拉破坏。最后导致压区砼压坏，承载力取决于受拉钢筋强度。n n小偏心受压构件（受压破坏）当偏心距较小或受拉钢筋较多时，构件的破坏是由压区砼达到极限压应变值引起的b.大小偏心受压构件的判别：按相对受压区高度按相对受压区高度 判别判别 当当b b时，属时，属大偏心受压构件大偏心受压构件 当当 b b时，属时，属小偏心受压构件小偏心受压构件 b b为界限相对受压区高度为界限相对受压区高度c.长细比的影响：l0/h长细比是影响偏心矩增大系数的最主要因素8 短柱830 长柱30 细长柱； “失稳破坏” ；避免出现L0计算长度，P173中表1126、272）矩形截面偏心受压构件）矩形截面偏心受压构件n na.基本计算公式n n大偏心受压构件（b b）n nNN1 1f fc cbhbh0 0 f fy y A As s f fy yA As sNeNe1 1f fc cbhbh0 02 2(1-/2)(1-/2) f fy y A As s (h(h0 0-a-as s ）n n适用条件：b bx2a as s 或或hh0 0 2a as s n n小偏心受压构件（ bb）n n4.受拉构件正截面承载力计算受拉构件正截面承载力计算n n（1）轴心受拉构件承载力计算不考虑砼参加工作NfyAsn n（2）偏心受拉构件承载力计算根据偏心拉力的作用位置不同分为： 大偏心受拉构件、小偏心受拉构件（二）斜截面承载力计算（二）斜截面承载力计算1.梁沿斜截面破坏的主要形态：（受剪破坏）（1）剪跨比 =a/h0（2）三种主要破坏形态1 1）斜压破坏：）斜压破坏：较小，较小，“ “脆性破坏脆性破坏” ”，设计时应避免，设计时应避免 控制最大配箍量控制最大配箍量2 2）斜拉破坏：）斜拉破坏：较大，较大，“ “脆性破坏脆性破坏” ”，设计时应避免，设计时应避免 控制最小配箍量控制最小配箍量3 3）剪压破坏：腹筋配置适当，）剪压破坏：腹筋配置适当，适中，适中， “ “塑性破坏塑性破坏” ”， 设计时应把构件控制在设计时应把构件控制在剪压破坏类型剪压破坏类型2. 有腹筋梁斜截面承载力计算有腹筋梁斜截面承载力计算为防止脆性破坏，抵抗温度及收缩应力，方便为防止脆性破坏，抵抗温度及收缩应力，方便钢筋骨架成型，应按构造配置一定数量的箍筋钢筋骨架成型，应按构造配置一定数量的箍筋。腹筋：箍筋和弯起钢筋（1）计算公式均布荷载：VNuVNu t tbhbh0 0 yvyv（A Asvsv/s/s）h h0 0 y yA Asbsbsinsins s影响斜截面承载力的主要因素：砼的强度等级砼的强度等级箍筋的直径、肢数、间距，梁的截面尺寸。与纵向钢箍筋的直径、肢数、间距，梁的截面尺寸。与纵向钢筋无关。筋无关。（2）适用条件1）截面限制条件2）svsv,max及svsv,min（3）计算位置1）支座边缘处的斜截面2）弯起钢筋弯起点处的斜截面3）箍筋直径或间距改变处的斜截面4）腹板宽度改变处的斜截面（三）（三） 扭曲截面承载力计算扭曲截面承载力计算1.矩形截面纯扭构件的受扭承载力（1）受扭构件的破坏特征1 1）少筋破坏：）少筋破坏： “ “脆性破坏脆性破坏” ”，设计时应避免；，设计时应避免； 要求配筋率不得小于最小配筋率；要求配筋率不得小于最小配筋率；2 2）适筋破坏：）适筋破坏： “ “塑性破坏塑性破坏” ”，以此为设计依据；，以此为设计依据；3 3）超筋破坏：超筋破坏： “ “脆性破坏脆性破坏” ”，设计时应避免；，设计时应避免； 要求配筋率不得大于最大配筋率，限要求配筋率不得大于最大配筋率，限 制最小截面尺寸。制最小截面尺寸。（2）矩形截面纯扭构件承载力计算受扭承载力由砼和受扭钢筋两部分组成形和工字形截面纯扭构件的受扭承载力计算形和工字形截面纯扭构件的受扭承载力计算n n（1）截面受扭塑性抵抗矩的计算n n取各个矩形分块的受扭塑性抵抗矩之和n n分块时应遵循保持腹板完整性原则n n（2）各矩形分块截面扭距设计值的分配原则n n按受扭塑性抵抗矩的比值分配n n（3）受扭承载力的计算n n3.复合受扭构件承载力的计算复合受扭构件承载力的计算n n1）当构件所承受的剪力或扭矩很小时，可以忽略剪力或扭矩的影响。2）对弯扭构件分别按纯扭和受弯计算的计算，再简单的叠加。3）适用条件：a.规定截面限制条件，以保证砼不首先破坏。b.min，以避免少筋破坏。4.4.影响受扭构件承载力的因素分析影响受扭构件承载力的因素分析1）截面形状和尺寸；2）混凝土强度等级；3）箍筋的直径、肢数和间距；4）纵向钢筋的截面面积；5）纵箍比。在截面面积相等的条件下，采用圆形截面优于方形、矩形截面；薄而高的截面是不利的。 n n三、正常使用极限状态验算三、正常使用极限状态验算n n内容：验算变形及裂缝宽度n n目的：满足正常使用及耐久性要求（一）正常使用极限状态的验算及耐久性的规定n n（1）极限状态设计表达式：n nSCn n按荷载效应的标准组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用的影响（2）受弯构件的最大挠度限值P184中表1128（3）裂缝控制等级的划分：一级严格要求不出现裂缝的构件；二级一般要求不出现裂缝的构件；三级允许出现裂缝的构件，裂缝宽度不应超过最大裂缝宽度限值。（4）混凝土结构的环境类别（5）混凝土结构的耐久性应根据环境类别的设计使用年限进行设计（6）结构混凝土应符合环境类别的要求（二）受弯构件挠度的验算（二）受弯构件挠度的验算1.挠度挠度计算可以归结为在受拉区混凝土内存在裂缝的情况下截面刚度的计算问题。2.短期刚度Bs影响短期刚度Bs的主要因素：配筋率、弯矩值Ms3.长期刚度Bl考虑荷载长期效应组合影响。荷载长期作用下挠度增长的主要原因：徐变和收缩荷载长期作用下挠度增长的主要原因：徐变和收缩4.受弯构件的挠度计算最小刚度原则： 取同号弯矩区段内弯矩最大的截面的刚度作为该区段的抗弯刚度，这种处理方法所算出的抗弯刚度值最小，通常称为“最小刚度原则”。提高抗弯刚度的办法： 增加截面高度、提高混凝土强度等级、增加配筋等。其中最为有效的办法为增加截面高度。（三）裂缝的验算（三）裂缝的验算1.产生裂缝的原因荷载效应、外加变形和约束变形、钢筋锈蚀。2.影响裂缝宽度的主要因素1）钢筋应力；2）钢筋与混凝土之间的粘结强度；3）钢筋的有效约束区；4）混凝土保护层的厚度。3.3.控制裂缝宽度的构造措施控制裂缝宽度的构造措施（1）控制跨中垂直裂缝梁腹板高度450mm时，在梁两侧沿高度设置纵向构造钢筋，间距不宜大于200mm。（2）控制斜裂缝规定箍筋最大间距限值。（3）控制节点边缘垂直裂缝宽度需满足受拉纵筋的水平锚固长度。4.最大裂缝宽度max的计算n n maxmax=crcrskeqskeq/tete) )n n一般情况下，钢筋混凝土构件总是带裂缝工作的。n n最大裂缝宽度允许值如下：室内正常环境下的一类环境构件： 露天等二类环境构件： 四、构造规定四、构造规定（一）伸缩缝1.设置伸缩缝目的为防止温度变化和混凝土收缩使结构产生裂缝。2.伸缩缝的最大间距确定伸缩缝的最大间距时需考虑的因素：1）区别工作环境、2）区别结构体系和结构构件的类别、 3）区别装配式和整浇式结构、4）地域、气候条件。钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距（伸缩缝最大间距（m m）结构类别结构类别室内或土中室内或土中露天露天排架结构排架结构装配式装配式1001007070框架结构框架结构装配式装配式75755050现浇式现浇式55553535剪力墙结构剪力墙结构装配式装配式65654040现浇式现浇式45453030挡土墙、地下室挡土墙、地下室 墙壁等类结构墙壁等类结构装配式装配式40403030现浇式现浇式303020203.伸缩缝的作法（1）当建筑物需设沉降缝、防震缝时，可以三缝和并，但伸缩缝的宽度应满足防震缝宽度的要求。（2）基础不必断开4.控制结构裂缝的构造措施及施工措施（1 1）加强屋盖的保温措施；（）加强屋盖的保温措施；（2 2）将结构顶层刚度减）将结构顶层刚度减少；（少；（3 3）在温度影响较大的部位适当提高构件的配）在温度影响较大的部位适当提高构件的配筋率；（筋率；（4 4）施工时设置后浇带；（）施工时设置后浇带；（5 5）改善混凝土的）改善混凝土的质量，加强养护，减少干缩的影响。质量，加强养护，减少干缩的影响。（二）混凝土保护层（二）混凝土保护层 保证钢筋与混凝土间的粘结强度，提高混凝土的耐久性。确定保护层厚度时需考虑的因素：（1）混凝土构件所处的环境条件；（2）构件类别；（3）混凝土的强度等级；（4）构件制作工艺；（5）防火要求。（三）钢筋的锚固（三）钢筋的锚固1.钢筋与混凝土的粘结三部分组成：胶结力、摩擦力、机械咬合力光面钢筋粘结力的主要组成：胶结力、摩擦力变形钢筋粘结力的主要组成：机械咬合力2.影响粘结强度的因素1）混凝土的强度；2）保护层厚度、钢筋间距；3）钢筋表面形状；4）横向钢筋。3.钢筋锚固长度钢筋需满足锚固长度要求，但也不必过长。光面钢筋（HPB235级）其末端应做180弯钩。（四）钢筋的连接（四）钢筋的连接钢筋的连接可分为两类：绑扎搭接；机械连接 或焊接（五）纵向钢筋最小配筋率（五）纵向钢筋最小配筋率配筋率sAs/bh As 纵向钢筋面积 bh 构件截面面积（宽X高）纵向钢筋配筋率不应小于纵向钢筋最小配筋率。五、结构构件的基本规定五、结构构件的基本规定（一）板1.最小厚度要求2.板的计算原则1）两对边支承板应按单向板计算；2）四边支承板应按下列规定计算：当长边与短边之比小于等于当长边与短边之比小于等于2 2时，应按双向板计算；时，应按双向板计算；当长边与短边之比大于当长边与短边之比大于2 2小于小于3 3时，宜按双向板计算；时，宜按双向板计算；当长边与短边之比大于等于当长边与短边之比大于等于3 3时，可按沿短边方向受时，可按沿短边方向受力的单向板计算。力的单向板计算。（二）梁纵向受力钢筋、纵向受扭钢筋、箍筋（三）柱纵向受力钢筋、箍筋（四）梁柱节点（五）墙1）当构件截面的长边（长度）大于其短边（厚度）的 4倍时，宜按墙的要求设计。2）墙的混凝土等级不宜低于C20。 六、钢筋混凝土单层厂房（一）单层厂房的结构类型按结构材料分：混合结构、钢结构、按结构材料分：混合结构、钢结构、钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构按受力形式分：排架结构、刚架按受力形式分：排架结构、刚架结构结构排架结构：由屋面梁或屋架、柱和基础组成，柱与屋排架结构：由屋面梁或屋架、柱和基础组成，柱与屋架铰接，柱与基础刚接。架铰接，柱与基础刚接。刚架结构：由屋面梁或屋架与柱刚接为同一构件，柱与基础一般为铰接。（二）单层厂房结构组成和布置（二）单层厂房结构组成和布置1.结构组成屋盖结构、柱、吊车梁、支撑、基础、维护结构2.柱网布置原则跨度小于等于18m，应采用3m的倍数；跨度大18m，应采用6m的倍数。3.支撑布置屋盖支撑、柱间支撑4.抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置抗风柱设置在山墙处；圈梁可加强整体刚度，防止不均匀沉降。（三）变形缝（三）变形缝1.伸缩缝：为减少温度应力。室内装配式钢筋砼排架结构伸缩缝最大间距室内装配式钢筋砼排架结构伸缩缝最大间距100mm100mm。露天装配式钢筋砼排架结构伸缩缝最大间距露天装配式钢筋砼排架结构伸缩缝最大间距70mm70mm。2.沉降缝：应将建筑物从屋顶到基础全部断开。沉降缝可兼作伸缩缝，而伸缩缝不可兼作沉降缝沉降缝可兼作伸缩缝，而伸缩缝不可兼作沉降缝3.防震缝：为减轻地震灾害。（四）单层厂房的受力特点（四）单层厂房的受力特点 第四节第四节 钢钢 结结 构构n n一、钢结构的特点和应用范围一、钢结构的特点和应用范围（一）钢结构的特点1）强度高、重量轻；2）塑性韧性好；3）材质均匀、可靠性高；4）具有可焊性；5）工业化程度高；6）密封性好；7）耐火性差；8）耐腐蚀性差。（二）钢结构的应用范围（二）钢结构的应用范围n n1）大跨度结构；2）重型工业厂房结构；3）受动力荷载影响的结构；4）高层建筑和高耸结构；5）可拆卸的移动结构；6）容器和其他构筑物；7）轻型钢结构。二、钢结构的材料n n（一）钢材的主要机械性能指标n n机械性能：弹性、塑性、强度n n主要机械性能指标：抗拉强度、伸长率、屈服强度、冷弯性能、冲击韧性n n（二）影响钢材机械性能的主要因素1.化学成分；2.冶炼、浇注；3.应力集中；4.温度5.钢材的硬化；6.焊接。（三）钢材的种类、选择和规格n n1.钢材的种类n n（1）碳素钢（Q235）n n沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z）n n（2）低合金钢n n加入适量的合金元素使得强度、冲击韧性，塑性不太降低。2.钢材的选择n n（1 1）选择钢材的依据）选择钢材的依据n n1 1）结构的重要性；）结构的重要性；2 2）荷载性质；）荷载性质；3 3）连接方法；）连接方法；4 4）工作条件）工作条件n n（2 2）建筑钢结构的选材要求）建筑钢结构的选材要求n n1 1）承重结构用钢材宜采用）承重结构用钢材宜采用Q235Q235钢、钢、 Q345Q345钢、钢、 Q390Q390钢、钢、 Q420Q420钢。钢。n n2 2）以下情况不应采用）以下情况不应采用Q235Q235沸腾钢沸腾钢焊接结构：焊接结构：非焊接结构：非焊接结构：（3 3）承重结构用钢材应具有主要机械性能指标的合格）承重结构用钢材应具有主要机械性能指标的合格保证。保证。3.钢材的规格n n（1）钢板钢板用“”后加“宽度X厚度X长度”如：500X10X2000n n（2）型钢角钢（L100X10）、槽钢（20a）、工字钢（工20c）、钢管（102X5）n n（3）薄壁型钢三、钢结构的计算方法与基本构件的设计n n（一）钢结构的计算方法n n1.承载能力极限状态 0dfdn n2.正常使用极限状态 k（二）基本构件设计n n1.1.轴心受力构件轴心受力构件 实腹式、格构式实腹式、格构式n n（1 1）轴心受拉构件的计算轴心受拉构件的计算计算内容：强度、刚度计算内容：强度、刚度n n（2 2）实腹式轴心受压构件的计算实腹式轴心受压构件的计算计算内容：强度、整体稳定、局部稳定、刚度计算内容：强度、整体稳定、局部稳定、刚度设计原则：设计原则： 1 1）截面面积的分布尽可能远离主轴线；）截面面积的分布尽可能远离主轴线； 2 2）等稳定设计；）等稳定设计；3 3）便于与其他构件连接；）便于与其他构件连接；4 4）构）构 造简单、制造方便；造简单、制造方便；5 5）选用便于供应的钢材。）选用便于供应的钢材。2. 受弯构件（梁）n n（1 1）受弯构件的应用及截面形式）受弯构件的应用及截面形式按受力和使用要求可采用：型钢梁、组合梁按受力和使用要求可采用：型钢梁、组合梁 按弯曲变形情况：按弯曲变形情况：单向弯曲梁，双向弯曲梁单向弯曲梁，双向弯曲梁n n（2 2）梁的计算）梁的计算n n1 1）计算内容：强度、整体稳定、局部稳定、）计算内容：强度、整体稳定、局部稳定、 刚度刚度n n2 2）提高整体稳定的措施：加大梁受压翼缘宽度；在）提高整体稳定的措施：加大梁受压翼缘宽度；在 受压翼缘平面内设置支承以减小其自由长度。受压翼缘平面内设置支承以减小其自由长度。n n3 3）保证梁局部稳定的办法：）保证梁局部稳定的办法： 设置加劲肋：横向加劲肋、纵向加劲肋设置加劲肋：横向加劲肋、纵向加劲肋3.3.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件 计算内容：强度、整体稳定、局部稳定、计算内容：强度、整体稳定、局部稳定、 刚度刚度四、钢结构的连接四、钢结构的连接n n（一）钢结构的连接方法n n1.焊接连接n n2.铆钉连接n n3.螺栓连接：n n普通螺栓连接、n n高强度螺栓连接：摩擦型、承压型（二）焊接连接的构造和计算n n1.连接形式和焊缝形式n n连接形式：对接、搭接和T形连接n n焊缝形式：对接焊缝、角焊缝n n2.焊缝代号n n3.对接焊缝连接的构造和计算n n4.直角角焊缝的构造和计算（三）螺栓连接的构造和计算n n1.螺栓连接的构造n n（1）螺栓的排列方式：并列、错列n n（2）螺栓排列的要求： 受力要求、构造要求、施工要求n n（3）螺栓及孔的图例n n“” 表示定位线n n M 表示螺栓型号n n 表示螺栓孔的直径n n d 表示膨胀螺、电焊铆直径2.普通螺栓连接的计算n n（1）普通螺栓连接的种类n n按螺栓的传力方式划分： 抗剪螺栓、抗拉螺栓和同时抗剪及抗拉螺栓n n抗剪螺栓：依靠栓杆的抗剪及螺栓对孔壁的承 压传递垂直于栓杆的剪力。n n抗拉螺栓：螺栓承受沿杆长方向的拉力。n n（2）抗剪螺栓连接的计算：抗剪、承压计算n n（3）抗拉螺栓连接的计算：抗拉计算五、构件的连接构造n n连接的基本类型：连接的基本类型：n n铰接、刚接、半刚接铰接、刚接、半刚接n n（一）次梁与主梁的连接（一）次梁与主梁的连接n n1.1.次梁与主梁的铰接次梁与主梁的铰接n n2.2.次梁与主梁的刚接：在次梁上翼缘处设置连接盖板次梁与主梁的刚接：在次梁上翼缘处设置连接盖板n n（二）梁与柱的连接（二）梁与柱的连接n n1.1.梁与柱的铰接梁与柱的铰接n n1.1.梁与柱的刚接梁与柱的刚接n n（三）柱脚（三）柱脚n n1.1.铰接柱脚铰接柱脚n n2.2.刚接柱脚刚接柱脚五、钢屋盖n n（一）钢屋盖结构的组成n n由屋面、屋架、支撑n n有檩体系屋盖、无檩体系屋盖n n（二）钢屋架n n（三）钢屋盖的支撑保证结构的稳定性，提高房屋的整体刚度n n（四）钢结构的防锈处理n n柱脚在地面以下的部分应采用强度等级较低的混凝土包裹，并应使包裹的混凝土高过地面约150mm。第五节第五节 木木 结结 构构n n一、木结构用木材n n（一）木结构的特点和适用范围n n下列情况不应采用木结构：下列情况不应采用木结构：n n（1 1）极易引起火灾的；）极易引起火灾的；n n（2 2）受生产性高温影响，木材表面温度高于）受生产性高温影响，木材表面温度高于5050的；的；n n（3 3）经常受潮且不易通风的。）经常受潮且不易通风的。n n（二）木结构用材的种类及分类n n1. 1. 结构用木材的种类：针叶材、阔叶材结构用木材的种类：针叶材、阔叶材n n2.2.木结构用材的分类：原木、方材、板材木结构用材的分类：原木、方材、板材（三）木材的力学性能n n1.木材的受拉性能n n横纹的抗拉强度仅为顺纹的横纹的抗拉强度仅为顺纹的1 110101 14040n n脆性破坏脆性破坏n n2.木材的顺纹受压性能n n塑性破坏塑性破坏n n3.木材的受弯性能n n4.木材的承压性能n n顺纹受压、横纹承压、斜纹承压顺纹受压、横纹承压、斜纹承压n n5.木材的受剪性能n n截纹受剪、顺纹受剪、横纹受剪截纹受剪、顺纹受剪、横纹受剪（四）影响木材力学性能的因素n n1.1.木材的缺陷木材的缺陷n n分分、三个等级（三个等级（级最好）级最好）n n2.2.含水率含水率（1 1）现场制作的原木或方木结构不应大于）现场制作的原木或方木结构不应大于2525；（2 2）板材和规格材不应大于）板材和规格材不应大于2020；（3 3）受拉构件的连接板不应大于）受拉构件的连接板不应大于1818；（4 4）连接件不应大于）连接件不应大于1515；（5 5）层板胶合木结构不应大于）层板胶合木结构不应大于1515，且同一构件各层，且同一构件各层木板间的含水率差别不应大于木板间的含水率差别不应大于5 5。n n3.3.木纹斜度木纹斜度二、木结构构件的计算n n（一）木结构的设计方法（一）木结构的设计方法n n1.1.承载能力极限状态：强度、稳定承载能力极限状态：强度、稳定n n2.2.正常使用极限状态：变形、轴压比正常使用极限状态：变形、轴压比n n（二）木结构构件的计算（二）木结构构件的计算n n1.1.轴心受拉构件轴心受拉构件n n2.2.轴心受压构件：强度、稳定、刚度轴心受压构件：强度、稳定、刚度n n3.3.受弯构件：单向受弯、双向受弯受弯构件：单向受弯、双向受弯三、木结构的连接三、木结构的连接n n（一）齿连接（一）齿连接n n（二）螺栓连接和钉连接（二）螺栓连接和钉连接四、木结构防火和防护n n（一）木结构的防火n n1.建筑构件的燃烧性能和耐火极限n n2.建筑的层数、长度和面积n n3.防火间距n n（1 1）木结构建筑之间、木结构建筑与其他耐火等级）木结构建筑之间、木结构建筑与其他耐火等级的建筑之间的防火间距不应小于下表的规定。的建筑之间的防火间距不应小于下表的规定。建筑种类建筑种类一、二一、二级建筑级建筑 三级三级 建筑建筑木结构建筑木结构建筑 四四 级级 建筑建筑木结构建筑木结构建筑8m8m9m9m10m10m11m11m（2）木结构建筑之间、木结构建筑的建筑之间的外墙均无任何门窗洞口时，防火间距不应小于4m。（3）木结构建筑之间、木结构建筑与其他耐火等级的建筑之间，外墙的门窗洞口面积之和不超过该外墙面积的10时，防火间距不应小于下表的规定。 建筑种类建筑种类一、二、三一、二、三 级建筑级建筑木结构建筑木结构建筑 四四 级建筑级建筑木结构建筑木结构建筑 5m5m6m6m7m7m4.材料的燃烧性能n n5.采暖通风n n6.天窗n n7.密闭空间n n（二）木结构的防护n n（1）关键部位应采取防潮和通风措施；n n（2）应采取防腐、防虫措施；n n（3）药剂处理；n n（4）木结构的机械加工应在药剂处理前进行；n n（5）以上各种处理需满足设计文件要求。 谢谢大家！