1、 湖 南 水 利 水 电 职 业 技 术 学 院Hunan Hydroelectric Vocational Technology College结构设计原理教 案所属教研室 路桥教研室课程名称 结构设计原理课程类型 专业基础课 教材名称 结构设计原理出版社及出版时间 高等教育出版社；2008课程教学总学时数 56考试类型 考试专 业 道路桥梁技术年级、班级 10 路桥一班主讲教师、职称 李艳梅水利建筑工程系编课题0.1 钢筋混凝土结构的基本概念0.2 混凝土结构的发展简况及其工程应用0.3 本课程的特点与学习方法计划学时 1基本要求熟悉钢筋砼结构的定义及特点；钢筋与砼共同工作的机理了解混凝土
2、结构的发展简况及其工程应用，了解本课程的特点与学习方法内容重点1、熟悉混凝土结构的类型；2、掌握钢筋和混凝土能共同工作的主要原因；3、熟悉混凝土结构的优缺点。4、混凝土结构的发展简况及其工程应用5、本课程的特点内容难点 钢筋和混凝土这两种性质不同的材料能够组合在一起共同工作的原因。讲授内容 备注一、钢筋混凝土结构的概念钢筋和混凝土这两种材料按照合理的方式结合在一起共同工作，钢筋主要承受拉力，混凝土主要承受压力。二、混凝土结构的分类1、素混凝土结构2、钢筋混凝土结构3、预应力混凝土结构4、其他形式的加筋混凝土结构三、钢筋和混凝土能够有效结合在一起共同工作的原因1、钢筋和混凝土之间存在粘结力，使二
3、者之间能传递力和变形。粘结力是使这两种不同性质的材料能够共同工作的基础。2、钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近。当温度变化时，钢筋和混凝土的粘结力不会因两者之间过大的相对变形而破坏。四、钢筋混凝土基本构件的分类1、受弯构件2、受压构件3、受拉构件4、受扭构件5、复杂受力构件，如压弯构件、拉弯构件、弯扭构件、拉弯扭构件等。五、混凝土结构的优点1、强度高熟练掌握基本概念透彻理解钢筋和混凝土能共同工作的原因熟悉钢筋混凝土结构的优缺点2、耐久性好3、耐火性好4、可模性好5、整体性好6、易于就地取材六、混凝土结构的缺点1、结构自重大2、抗裂性差3、一旦损坏修复比较困难4、施工受季节环境影响较大0.
4、2 混凝土结构的发展简况及其工程应用一、混凝土结构发展的几个阶段1、第一阶段：2、第二阶段：3、第三阶段：二、混凝土结构的工程应用1、房屋建筑工程2、桥梁工程3、特种结构与高耸结构4、水利及其他工程三、混凝土结构的发展概况1、材料方面2、结构方面3、施工技术四、混凝土结构计算理论的发展概况1、混凝土结构计算理论的发展概况目前，包括我国在内的很多国家都采用以概率理论为基础的极限状态设计方法。2、我国混凝土结构设计规范的发展概况现行混凝土结构设计规范0.3 本课程的特点与学习方法一、本课程的特点与学习方法 1、掌握好钢筋和混凝土材料的力学性能2、钢筋和混凝土两种材料的数量比例和强度搭配问题3、计算
5、公式4、学会对多种因素进行综合分析的设计方法5、学会运用现行的混凝土结构设计规范 （GB500102002）解混凝土结构的发展简况及其工程应用了解本课程的特点熟悉学习方法课题1 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能1.1 钢筋的形式和品种1.2 钢筋的力学性能1.3 钢筋的冷加工和热处理1.4 对钢筋质量的要求1.5 钢筋的蠕变、松弛和疲劳1.6 混凝土的强度等级1.7 混凝土的强度1.8 荷载作用下混凝土的变形性能1.9 混凝土的徐变和收缩1.10 钢筋与混凝土间的黏结1.11 钢筋混凝土的一般构造规定计划学时 3基本要求掌握钢筋的力学性能，熟悉钢筋的形式和品种掌握混凝土的强度等级的
6、划分，熟悉对钢筋质量的要求及钢筋的蠕变、松弛和疲劳的概念，了解钢筋的冷加工和热处理掌握混凝土强度和变形性能，熟悉混凝土的徐变和收缩内容重点1、钢筋的形式和品种2、掌握钢筋的力学性能3、混凝土的强度等级4、对钢筋质量的要求，蠕变、松弛和疲劳的概念5、冷加工和热处理工艺6、掌握混凝土的强度和大小如何确定7、掌握荷载作用下混凝土的变形性能8、掌握混凝土的徐变和收缩9、钢筋与混凝土间的黏结10、钢筋混凝土的一般构造规定内容难点钢筋的力学性能混凝土的强度等级的划分，钢筋质量的要求立方体抗压强度、复杂受力状态下的强度混凝土在荷载作用下的应力-应变曲线徐变和收缩的概念、分析讲授内容 备注1. 1 钢筋的形式
7、和品种一、钢筋的主要化学成分铁（Fe） 、碳（C） 、锰（ Mn） 、硅（Si） 、磷（P） 、硫（S）二、钢筋和钢丝的分类1、热轧钢筋：HPB235 、HRB335、HRB400 、RRB4002、冷拉钢筋3、钢丝了解钢筋的形式和品种掌握钢筋的力学性能4、热处理钢筋1.2 钢筋的力学性能一、有明显屈服点的钢筋的应力应变曲线热轧钢筋和冷拉钢筋属于有明显屈服点的钢筋。二、 无明显屈服点的钢筋的应力应变曲线钢丝和热处理钢筋属于无明显屈服点的钢筋。一般取残余应变为 0.2的应力为“条件屈服强度1.3 钢筋的冷加工和热处理一、冷拉只能提高钢筋的抗拉强度二、冷拔可以同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度1.4
8、 对钢筋质量的要求一、屈服强度熟悉基本概念掌握混凝土的强度等级的有关内容在一般结构的设计中，取屈服强度作为可以利用的应力上限，也就是钢筋的强度。二、强屈比极限抗拉强度与屈服强度的比值不低于 1.25三、伸长率四、四项保证屈服强度、极限抗拉强度、伸长率、冷弯性能五、钢筋的接头形式1.5 钢筋的蠕变、松弛和疲劳一、蠕变钢筋在高应力作用下，随时间增长其应变继续增加的现象。二、松弛钢筋受力后，若保持长度不变，则其应变随时间增长而降低的现象。 三、钢筋的疲劳钢筋在承受重复、周期动荷载作用下，经过一定次数后，从塑性破坏的性质转变成脆性破坏突然断裂的现象。钢筋在疲劳破坏时的强度低于钢筋在静荷载下的极限强度。
9、1.6 混凝土的强度等级一、混凝土的立方体强度混凝土的立方体强度，是衡量混凝土强度大小的基本指标，是评价混凝土等级的标准。用符号 fcu 表示，单位为 N/mm2 。规范规定：用边长为 150mm 的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度 20土 3 ，相对温度不小于 90）养护 28d 后在试验机上试压。试验时，试块表面不涂润滑剂，全截面受力，加荷速度约为 0.150.25N/(mm 2.s)。二、混凝土的强度等级我国现行混凝土结构设计规范规定的混凝土强度等级，是按立方体强度标准值确定的，用符号 C 表示，规范中列出 14 个等级，即：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45
10、、 C50、 C55、 C60、C65、C70、C75、C80。字母 C 后面的数字表示以 N/mm2 为单位的立方体抗压强度标准值。1.7 混凝土的强度一、混凝土的立方体抗压强度立方体抗压强度是混凝土的基本强度指标。混凝土结构设计中使用的混凝土其他强度值，都可以根据立方体强度值换算得出。二、混凝土的轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）f c标准棱柱体试件：150150300三、混凝土的轴心抗拉强度 ft混凝土的抗拉强度远小于其抗压强度，一般只有抗压强度的11819 。四、复杂受力状态下混凝土的强度混凝土两向受压和三向受压时，各个方向上的抗压强度都有很大的提高。1.8 荷载作用下混凝土的变形性能一、
11、混凝土的应力应变关系二、混凝土的弹性模量1、初始弹性模量 0tancE2、切线模量3、割线模量1tac规范推荐 5210(/)4.72.ccuENmf三、泊松比横向应变与纵向应变的比值称为泊松比。 2(1)ccEG1.9 混凝土的徐变和收缩一、 混凝土的徐变混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形称为徐变。徐变会造成结构的内力重分布，会使结构变形增大，会引起预应力损失，在高应力作用下，还会导致构件破坏。二、混凝土的收缩和膨胀混凝土在空气中结硬时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。混凝土在水中结硬时体积会膨胀，这种现象称为混凝土的膨胀。1.10 钢筋与混凝土间的粘结一、 钢筋与混凝土之间粘
12、结力1、钢筋与混凝土接触面上化学吸附作用力，也称胶结力。2、混凝土的收缩将钢筋紧紧握固而产生摩擦力。3、钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力，也称咬合力。4、钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、焊角钢等来提供锚固能力。二、直段光面钢筋的粘结能力来源于胶结力和摩擦力。三、变形钢筋的粘结能力主要来源于摩擦力和机械咬合作用力。1.11 钢筋混凝土的一般构造规定一、 混凝土保护层从钢筋外边缘到混凝土外边缘的距离为混凝土的保护层厚度。二、钢筋的锚固三、钢筋的连接四、纵向钢筋的最小配筋率课题2 结构按极限状态法设计的原则2.1 结构的功能要求2.2 结构的极限状态计划学时 2基本要求 熟悉
13、结构的功能要求，理解作用、作用效应、抗力和可靠性的概念掌握结构的极限状态内容重点1、结构的作用、作用效应和抗力2、结构的功能要求3、结构的可靠性与安全等级4、结构的极限状态的概念5、结构的极限状态的分类6、结构极限状态方程内容难点结构的作用的分类结构的功能要求安全等级结构的极限状态的分类结构的极限状态方程讲授内容 备注2.1 结构的功能要求一、混凝土结构的组成结构是由不同受力构件组成的承受各种外部作用的骨架。二、结构上的作用结构上的作用是指施加在结构上的集中荷载或分布荷载（包括永久荷载、可变荷载等） ，以及引起结构外加变形或约束变形的原因，如基础沉降、温度变化、混凝土收缩、焊接等作用。施加在结
14、构上的集中荷载或分布荷载称为直接作用。引起结构外加变形或约束变形的其他作用称为间接作用。三、结构上的作用的分类 、按随时间的变异分类1、永久作用2、可变作用3、偶然作用、按随空间位置的变异分类1、固定作用2、可动作用、按结构的反映分类1、静态作用2、动态作用四、荷载效应S结构上的作用使结构产生的内力和变形（如轴力、弯矩、剪力扭矩、挠度、转角和裂缝等）称为作用效应，若作用为直接作用，则其效应称为荷载效应 S。五、结构抗力R结构或结构构件承受内力和变形的能力（如构件的承载能力、刚度等）称为结构抗力 R。六、结构的功能要求1、安全性2、实用性3、耐久性七、结构的可靠性结构在规定的时间内，在规定的条件
15、下，完成预定功能的能力。八、结构的安全等级2.2 结构极限状态一、极限状态的概念结构在即将不能满足某项功能要求时的特定状态，称为该功能的极限状态。二、极限状态的分类 承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力或产生了不适于继续承载的过大变形。1、整个结构或其中的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆、过大的滑移)；2、结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏) ，或因过度的塑性变形而不适于继续承载(如受弯构件中的少筋梁) ；3、结构转变为机动体系(如超静定结构由于某些截面的屈服，使结构成为几何可变体系)；3、 结构或构件丧失稳定(如细长柱达到临界荷载发生压屈) 。、 正常使用极限状态结构或构
16、件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的极限状态。1、影响正常使用或外观的变形(如过大的挠度)；2、影响正常使用或耐久性的局部损坏(如不允许出现裂缝结构的开裂，对允许出现裂缝的构件，其裂缝宽度超过了允许限值)；3、影响正常使用的振动；4、影响正常使用的其它特定状态，如相对沉降量过大等。通常按承载能力极限状态进行结构构件的设计。再按正常使用极限状态进行验算。二、 结构极限状态方程 (,)ZRSg当 Z0 时，结构处于可靠状态。当 Z0 时，结构处于失效状态。当 Z0 时，结构处于极限状态课题 2.3 极限状态设计法 计划学时 4基本要求 掌握极限状态设计表达式内容重点1、结构的可靠度的概念2、掌
17、握实用的设计表达式内容难点 实用设计表达式讲授内容 备注2.3 极限状态设计法一、结构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。二、结构目标可靠指标破坏状态有延性破坏和脆性破坏之分。结构构件发生延性破坏前有预兆可察，可及时采取补救措施，故目标可靠指标可定得稍低些；结构发生脆性破坏时，破坏常系突然发生，比较危险，目标可靠指标就应定得高些。建筑结构设计统一标准根据结构的安全等级和破坏类型，规定了按承载能力极限状态设计时的目标可靠指标见表 3.3。三、实用设计表达式1、承载能力极限状态设计表达式 0结构重要性系数，对安全等级为一级、二级、三级的结构构件，可分别取1.1、1.0、0
18、.9；S 荷载效应设计值；R结构构件设计抗力；G K永久荷载的标准值；Q iK第一个可变荷载的标准值，该可变荷载标准值的效应大于其他任意第 i 个可变荷载标准值的效应；QiK其他第 i 个可变荷载的标准值； G永久荷载分项系数，一般情况下可采用1.2，当其效应对结构有利时取 1.0熟练掌握基本概念透彻理解承载力极限状态设计表达式讲授+训练课题3 受弯构件正截面承载力计算3.1 钢筋砼受弯构件的构造要求3.2 受弯构件正截面受力全过程和破坏特征计划学时 2基本要求 掌握梁的正截面工作的三个阶段内容重点1、梁的受力性能2、梁正截面工作的三个阶段内容难点 梁的正截面工作的三个阶段讲授内容 备注3.1
19、 钢筋砼受弯构件的构造要求一、钢筋砼板的构造要求二、钢筋砼梁的构造要求3.2 受弯构件正截面受力全过程和破坏特征一、 梁的受力性能着重研究梁正截面受力和变形的变化规律，通常采用两点加荷，在两个对称集中荷载间的区段，形成纯弯段，可以基本上排除剪力的影响。二、梁正截面工作的三个阶段1截面应力分布在各个阶段的变化特点 熟练掌握基本构造要求透彻理解梁正截面工作的三个阶段的截面应力分布课题 3.2 受弯构件正截面受力全过程和破坏特征 计划学时 2基本要求 掌握梁的正截面工作的三个阶段内容重点1梁正截面工作的三个阶段2配筋率对正截面破坏性质的影响内容难点 1梁的正截面工作的三个阶段2配筋率对正截面破坏性质
20、的影响讲授内容 备注3.2 受弯构件正截面受力全过程和破坏特征2梁正截面工作三个阶段的破坏特征三、配筋率对正截面破坏性质的影响1配筋率：0SAbh2梁的破坏类型（1） 、适筋梁破坏始自受拉区钢筋的屈服。（2） 、超筋梁配筋率很大，破坏始自受压区混凝土的压碎。（3） 、少筋梁配筋率很低一裂就坏。熟练掌握配筋率基本概念透彻理解梁正截面工作的三个阶段的破坏特点以及梁的不同破坏类型的特点课题 3.3 受弯构件正截面承载力计算方法 计划学时 2基本要求 掌握基本假设，透彻理解受力分析掌握等效矩形应力图的代换原则，透彻理解 、MIN内容重点1基本假设2受力分析3等效矩形应力图4、 MIN内容难点1基本假设
21、2受力分析3等效矩形应力图4 b、 MIN 的确定讲授内容 备注3.3 受弯构件正截面承载力计算一、基本假设1截面应变保持平面2不考虑混凝土的抗拉强度，认为拉力全部有受拉钢筋承担3混凝土受压应力-应变关系4钢筋应力-应变关系二、受力分析1单筋矩形截面梁应力及应变分布图2受力分析：（1）力的平衡方程（2）力矩的平衡方程三、等效矩形应力图形1代换的原则：保证两图形压应力合力的大小和作用点位置不变。2 1、 的取值四、界限相对受压区高度与最小配筋率1、相对受压区高度2、相对界限受压区高度超筋梁破坏 b 适筋梁破坏 b界限破坏 = b3、 规范规定：有屈服点的钢筋 熟练掌握基本假设透彻理解受力分析透彻
22、理解等效矩形应力图代换的原则以及 b、 MIN的确定无屈服点的钢筋：4、最小配筋率见表对受弯梁类构件，受拉钢筋百分率不应小于 45ft/fy，同时不应小于0.2。课题 3.4 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 计划学时 2基本要求 掌握基本公式和适用条件，熟悉截面构造要求内容重点1基本公式2适用条件内容难点 1基本公式2适用条件讲授内容 备注3.4 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算一、基本公式与适用条件1基本公式（1）单筋矩形截面梁的计算简图（2）基本公式A力的平衡： 1cysfbxAB力矩平衡： 102ucxMfh2适用条件（1）防止超筋破坏 b、XX b= bh0（2）防止少筋破坏
23、 MIN3截面构造要求板的分布钢筋的作用：垂直于板受力钢筋方向上布置的构造钢筋称为分布钢筋。分布钢筋的作用是将板面上的荷载更均匀地传布给受力钢筋，同时在施工中可固定受力钢筋位置，而且它也能抵抗温度和收缩应力。分布钢筋按构造配置，分布钢筋的截面面积不应小于受力钢筋截面面积的 l0，其间距不应大于 300mm，当板所受的温度变化较大时，或板上集中荷载较大时，分布钢筋间距不宜大于 200mm分布钢筋的直径通常取46mm。（1） 、梁的构造要求：（2） 、板的构造要求：课题 3.4 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 计划学时 2基本要求 熟练掌握基本公式和适用条件，熟悉截面构造要求内容重点基本公式
24、的应用内容难点 基本公式的应用讲授内容 备注3.4 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1基本概念控制截面2截面设计在进行截面设计时，通常是已知弯矩设计值 M，要求确定构件的截面尺寸及配筋。对适筋梁正截面受弯承载力起决定作用的是钢筋的强度，而混凝土强度等级的影响不很明显。（1）基本公式法（2）计算表格法（3）例题讲解对已经建成的或已完成设计的结构构件，其截面尺寸、配筋量和材料等均已知，要求计算截面的受弯承载力，或复校截面承受某个弯矩值是否安全。截面复核的根本是求截面极限弯矩值。1截面复核例题讲解课题 3.5 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 计划学时基本要求 熟练掌握基本
25、公式和适用条件内容重点1基本公式的推导2适用条件内容难点 1基本公式2适用条件讲授内容 备注3.5 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算一、基本概念1双筋截面的适用范围？采用双筋截面 1、当截面承受的弯矩较大，而截面尺寸受到使用条件的限制，不允许继续加大，混凝土强度等级也不宜提高时，则应采用双筋截面，即在受压区配置钢筋以协助棍凝土承担压力，使破坏时受拉钢筋应力达到屈服强度而受压混凝土尚不致过早被压碎。2、在某些构件的截面中，不同的荷载作用情况下可能产生变号弯矩，如在风力或地震力作用下的框架横梁，为了承受正负弯矩分别作用时截面出现的拉力，需在梁截面的顶部及底部均配置钢筋，则截面便成为双筋截面。3
26、、在一般情况下采用受压钢筋来承受截面的部分压力是不经济的，应避免采用，但双筋梁可以提高截面的延性及减小使用阶段的变形。2双筋截面的优缺点二、受压钢筋的应力规范规定在计算中考虑受压钢筋并取syf时，必须满足：2sxa如不满足上式，说明截面破坏时受压钢筋应变不能达到 0.002，认为受压钢筋不屈服。二、基本公式与适用条件1、基本公式2、适用条件 （1） 、为防止超筋破坏：（2） 、为保证受压钢筋达到抗压设计强度：3） 、若sxa，则说明受压钢筋不能达到抗压设计强度， 规范规定取2sxa则对受压钢筋合力点取矩，得到正截面受弯承载力计算公式：0()uyssMfAh课题 3.5 双筋矩形截面受弯构件正截
27、面承载力计算 计划学时 2基本要求 熟练掌握基本公式和适用条件内容重点基本公式的应用内容难点 基本公式的应用讲授内容 备注3.5 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1截面设计情况 1：已知材料强度等级、截面尺寸及弯矩设计值，求受拉受压钢筋面积。计算步骤：（1）在实际计算中，应使截面的总的钢筋截面面积最 少，应考虑充分利用混凝土的强度 。令 0bxh（2）将其代入，解得：10 ()2cSysMfAa（3）解得：1cssyfbx情况 2：已知材料强度等级、截面尺寸、弯矩设计值及受压钢筋面积，求受拉钢筋面积。充分利用受压钢筋的强度，以使总用钢量为最小。联立求解两个基本公式，求解混
28、凝土受压区高度和受拉钢筋面积。2、截面复核0bxh已知材料强度等级、截面尺寸和受拉受压钢筋面积，要求复核截面的受弯承载力。联立求解两个基本公式。课题 3.6T 形截面受弯构件正截面承载力计算 计划学时 2基本要求 熟练掌握基本公式和适用条件内容重点1基本公式的推导2适用条件内容难点 1基本公式2适用条件讲授内容 备注3.6T 形截面受弯构件正截面承载力计算一、基本概念1T 形截面2T 截面的翼缘计算宽度的取值3T 形截面的运用情况二、基本计算公式与适用条件1T 形截面类型的判别2两类 T 形截面的界限1cfysbhA102fucfhMb3、判别公式：（1） 、第一类 T 形截面10()2cfy
29、sfufbhAhM（2） 、第二类 T 形截面10()cfysfufbh2第一类 T 形截面的基本公式及适用条件（1）基本公式 cfysbxA102ucfxMh（2）适用条件A防止超筋破坏：XX bB防止少筋破坏： MIN注意:配筋率是对于梁肋部计算的.课题 3.6T 形截面受弯构件正截面承载力计算 计划学时 2 学时基本要求 熟练掌握基本公式和适用条件的应用内容重点1基本公式的推导2适用条件3基本公式的应用内容难点 1基本公式2适用条件讲授内容 备注3第二类 T 形截面的基本公式及适用条件（1） 基本公式 ccffysfbxbhA 101022fucf cffhxMb（2）适用条件A防止超筋
30、破坏：XX bB防止少筋破坏： MIN一般能满，可不验算三、基本公式的应用1截面设计（1）类型判别： 102fucfhMb（2）第一类 T 形截面： 计算方法同 bfh 单筋矩形截面（3）第二类 T 形截面：计算步骤2截面复核（1）类型判别： 1cfysxA（2）第一类 T 形截面：计算方法同 bfh 单筋矩形截面（3）第二类 T 形截面：计算步骤3例题讲解课题4 受弯构件斜截面承载力计算4.1 概述4.2 无腹筋梁斜截面的受力特点和破坏形态4.3 有腹筋梁斜截面的受力特点和破坏形态4.4 影响斜截面受剪承载力的主要因素计划学时 2基本要求斜裂缝出现前的应力状态，斜裂缝的类型特点无腹筋梁斜裂缝
31、出现后的应力状态腹筋的组成理解有腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态，掌握斜截面破坏形态掌握影响斜截面受剪承载力的主要因素内容重点斜裂缝出现后的应力状态有腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态斜截面破坏的主要形态影响因素内容难点斜裂缝出现前的应力状态，斜裂缝的类型特点无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态腹筋的组成剪跨比、配箍率讲授内容 备注4.1 概述箍筋和弯起钢筋通称为腹筋。4.2 无腹筋梁斜截面的受力特点和破坏形态一、无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态二、无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态三、无腹筋梁沿斜截面破坏的主要形态 1、斜压破坏2、剪压破坏3、斜拉破坏4.3 有腹筋梁斜截面的受力特点和破坏形态一、有腹筋梁斜裂缝出
32、现前后的受力特点二、有腹筋梁沿斜截面破坏的形态1、斜压破坏腹筋配置过多2、剪压破坏腹筋配置适当3、斜拉破坏腹筋配置过少4.4 影响斜截面受剪承载力的主要因素三、 剪跨比广义剪跨比： 0MVh计算剪跨比： 0a集中荷载作用下简支梁的剪跨比均布和集中荷载作用下简支梁的剪跨比剪跨比的影响二、混凝土强度四、 配箍率和箍筋强度配箍率：1svsvAnb五、 纵向钢筋的配筋率纵向钢筋的配筋量增大时，梁的受剪承载力也会有一定的提高。课题 4.5 受弯构件斜截面承载力的计算公式 计划学时 6基本要求 理解建立计算公式的原则，掌握无腹筋梁受剪承载力的计算公式掌握有腹筋梁受剪承载力的计算公式内容重点建立计算公式的原
33、则无腹筋梁受剪承载力计算公式有腹筋梁受剪承载力计算公式公式的适用范围计算截面位置内容难点 建立计算公式的原则讲授内容 备注受弯构件斜截面受剪承载力计算公式一、 建立计算公式的原则1、配置箍筋和弯起钢筋 ucsvbV2、配置箍筋 ucsv二、无腹筋梁受剪承载力计算公式1、 一般受弯构件：2、0140.78chthVfb2、集中荷载作用下的独立梁（包括有多种荷载，且其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的 75以上的情况） 01.75chtVfb注意： .3三、有腹筋梁受剪承载力计算公式1、配置箍筋的梁（1）一般受弯构件： 00.71.25svcstyAVfbhfh（2） 、集中
34、荷载作用下的独立梁（包括有多种荷载，且其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的 75以上的情况）00.751svcstyAVfbh注意： .32、配置箍筋和弯起钢筋的梁（1） 、一般受弯构件： 00.71.25.8sinsvcsbtyybAVfhfhf（2） 、集中荷载作用下的独立梁（包括有多种荷载，且其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的 75以上的情况）001.75.8sinsvcsbtyybAVfhf注意： .3s斜截面上弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。四、公式的适用范围（1） 、上限值最小截面尺寸和最大配箍率： 04 .25wchVfbhb当 时 ，
35、06 .2wchVfbhb当 时 ，4当 时 ， 按 线 性 内 插 法 取 用2） 、下限值最小配箍率和箍筋的构造规定： ,min0.24svtyvAfb梁中箍筋的最大间距见表 5.1。五、计算截面位置1、支座边缘处的截面 112、受拉区弯起钢筋弯起点处的截面 22、33。3、箍筋截面面积或间距改变处的截面 44。4、腹板宽度改变处的截面。这些截面都是斜截面承载力比较薄弱的地方，所以都应该进行计算，并应取这些斜截面范围内的最大剪力，即斜截面起始端的剪力作为剪力设计值。课题5 受压构件截面承载力计算5.1 概述5.2 受压构件的一般应用和基本构造要求计划学时 2基本要求 熟悉受压构件的分类，掌
36、握受压构件的基本构造要求内容重点材料强度等级、截面形式和尺寸、纵向钢筋、箍筋、柱中钢筋的搭接的构造内容难点 纵向钢筋和箍筋的构造讲授内容 备注5.1 概述轴心受压构件偏心受压构件 单向偏心受压构件双向偏心受压构件5.2 受压构件的一般应用和基本构造要求一、材料强度等级宜采用较高强度等级的混凝土，一般为 C20C40 。不宜选用高强度钢筋，一般为 HRB335 和 RRB400 级钢筋。二、截面形式和尺寸轴心受压构件的截面形式一般为方形、圆形、多边形等。偏心受压构件的截面形式一般为矩形、工字形等。钢筋混凝土受压构件截面尺寸一般不小于 250mmx250mm。三、纵向钢筋矩形截面受压构件中纵向受力
37、钢筋根数不得少于 4 根。圆形截面受压构件中纵向受力钢筋一般应沿周边均匀布置，根数不宜少于 8 根，且不应少于 6 根。轴心受压构件全部受压钢筋的配筋率不得小于 0.5%，全部纵向钢筋配筋率不宜超过 5%。四、箍筋、上下层柱的接头课题 5.2 偏心受压构件正截面承载力计算 计划学时 4基本要求 掌握偏心受压构件正截面的破坏形态和机理掌握偏心受压构件 N-M 相关曲线的特点，意义内容重点大偏心受压破坏，小偏心受压破坏，界限破坏偏心受压构件的纵向弯曲影响，计算的基本假定，附加偏心距，两种破坏形态的界限，小偏心受压构件中远离纵向偏心力一侧的钢筋应力对称配筋偏心受压构件的 N-M 关系曲线，钢筋混凝土
38、柱在偏心受压极限荷载下的应变曲线，N-M 关系曲线的特点、意义。内容难点 大偏心受压破坏，小偏心受压破坏N-M 关系曲线的特点、意义讲授内容 备注一、偏心受压构件正截面的破坏形态第一类受拉破坏,大偏心受压破坏。第二类受压破坏,小偏心受压破坏。1、大偏心受压破坏（受拉破坏）当构件截面中轴向压力的偏心距较大，而且没有配置过多的受拉钢筋时，就会发生大偏心受压破坏。2、小偏心受压破坏（受压破坏）当构件截面中轴向压力的偏心距较小或很小，或虽然偏心距较大，但配置过多的受拉钢筋时，构件就会发生小偏心受压破坏。偏心受压构件截面受力的几种情况。二、偏心受压构件的纵向弯曲影响偏心距增大系数的计算公式： 2011(
39、)4ileh三、偏心受压构件正截面承载力计算的基本假定偏心受压构件正截面承载力计算的基本假定与受弯构件的基本假定相同。四、附加偏心距原始偏心距e 0附加偏心距e a初始偏心距e i五、两种破坏形态的界限1、当 b 时,属于大偏心受压破坏（受拉破坏）2、当 b 时,属于小偏心受压破坏（受压破坏）六、小偏心受压构件中远离纵向偏心力一侧的钢筋应力1sybf钢筋应力应符合ysyff对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算对称配筋: ,sysAfa一、大、小偏心受压构件的判别1、基本公式求得 10cNfbh当 时，为大偏心受压构件；当 b时，为小偏心受压构件二、截面计算与复核1、大偏心受压构件 10
40、 ()2csysxNefbhAa10cNfbh2、小偏心受压构件 11cysysbNfbxf 1002cyssxNefbhfAha10210.45()bcbsfha2 10(.5)csysNefA偏心受压构件 N-M 相关曲线一、相关曲线的意义1、该曲线展示了在截面(尺寸、配筋和材料)一定时，从正截面轴心受压、偏心受压至受弯间连续过渡的全过程中截面承载力的变化规律。2、曲线上任意一点的坐标(N，M) 代表一组截面承载力。如果作用于截面上的内力 N、 M坐标点位于图中曲线内侧(如 d 点) ，说明截面在该点对应的内力作用下未达到承裁力极限状态，是安全的。二、相关曲线的特点1、M0 时,N 最大；
41、N=0 时，M 不是最大，界限状态时，M 最大。2、小偏心受压情况时，N 随 M 的增大而减小。3、由于对称配筋方式界限状态时所对应的，故只与材料和截面有关，同配筋无关。三、注意作用在结构上的荷载往往有多种，但它们不一定都会同时出现或同时达到最大值，在结构设计时要进行荷载组合。因此在受压构件同一截面上可能会产生多组 N、M 内力，它们当中存在某一组内力对该截面起控制作用，即它对截面承载力为最不利，而这一组内力不容易凭直观从多组 N、 M 中挑选出来。但利用 N-M 关系曲线的规律，可比较容易地找到最不利内力组合。课题6 预应力混凝土构件6.1 概述6.2 施加预应力的方法6.3 预应力混凝土使
42、用的材料和机具计划学时 2 学时基本要求 掌握预应力的基本概念，先张法、后张法的特点及区别了解使用的机具,掌握对材料的要求,理解张拉控制应力的概念1、预应力的基本概念内容重点 2、先张法3、后张法内容难点 先张法、后张法的特点及区别讲授内容 备注6 预应力混凝土构件6.1 概述一、预应力混凝土在荷载作用下的受拉区混凝土预先施加一定的压应力，使其能够部分或全部抵消由荷载产生的拉应力，这种利用混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足，就是预应力混凝土的概念。预应力混凝土施加了预应力的混凝土；普通钢筋混凝土不施加顶应力的钢筋混凝土也简称钢筋混疑土。二、预应力混凝土的优点1、预应力提高了构件的抗裂能
43、力和刚度，使构件在使用荷载作用下可以不出现裂缝或可以使裂缝宽度大大减小，有效地改善了构件的使用性能，提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。2、预应力混凝土采用高强材料，因而可以减小构件截面尺寸，减少材料用量并降低结构物的自重。3、预应力受弯构件在施加预应力的同时，可以使构件产生反拱，减小了构件工作时的挠度。4、预应力可以作为结构的一种拼装手段和加固措施。三、预应力混凝土的应用1、工作中存在受拉区的构件，如受弯、轴心受拉、偏心受拉及大偏心受压等构件；2、大跨度结构，如大跨度桥梁、体育馆和车间以及机库等大跨度建筑的屋盖、高层建筑结构的转换层等；3、用于对抗裂有特殊要求的结构，如压力容器、压力管道、
44、水工或海洋建筑，还有冶金、化工厂的车间、构筑物等；4、用于某些高耸建筑结构，如水塔、烟筒、电视塔等；5、用于某些大量制造的预制构件，如常见的预应力空心楼板、预应力预制桩等。6、在一般的房屋结构中，如果建筑设计限定了层高、屋楼盖梁等的高度，或者限定了某些其他构件的尺寸，使得普通钢筋混凝土构件难以满足要求，也可以考虑使用预应力混凝土。四、预应力混凝土构件抗裂等级由于各种预应力构件所处的环境不同、使用要求不同，抗裂安全储备也不同，所以，规范将预应力混凝土构件的抗裂等级划分三级：1、一级为严格要求不出现裂缝的构件；2、二级为一般要求不出现裂缝的构件；3、三级构件则允许在使用中开裂，但要求计算所得的裂缝
45、宽度小于限值。6.2 施加预应力的方法一、先张法在浇筑混凝土之前张拉预应力筋的方法称为先张法；在浇筑混凝土之后张拉预应力筋的方法称为后张法。1、先张法的施工工序（1） 、先在台座上张拉预应力筋，并将它临时锚固在台座上；（2） 、架设模板，绑扎普通钢筋骨架，浇筑构件混凝土；（3） 、待混凝土达到要求的强度后，切断或放松预应力钢筋，让钢筋的回弹力通过钢筋与混凝土间的粘结力传递给混凝土，使其获得预压应力。2、先张法主要适用于大批量生产以钢丝或 d16mm 钢筋配筋的中、小型构件，如常见的预应力混凝土楼板、轨枕、水管、电杆等。二、后张法后张法是先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力筋的方法。1
46、、后张法的施工工序（1） 、在制作构件时，预先在构件中留出穿预应力筋的孔道；（2） 、当构件混凝土达到规定强度（规范规定70设计强度）后，将预应力钢筋穿入预留孔道内，再将千斤顶支承于混凝土构件端部，张拉钢筋，使构件也同时受到压缩；（3） 、待张拉到一定拉力后，即用特制的锚具将预应力钢筋锚固于混凝土构件上，使混凝土获得并保持其压应力。（4） 、在预留孔道内压注水泥浆，以保护钢筋不致锈蚀，并使钢筋束与混凝土粘结成为整体。后张法的施工工序如 图 10.4。2、后张法主要适用于以粗钢筋或钢绞线配筋的大型预应力构件，如桥梁、屋架、屋面梁、吊车梁等。三、先张法构件与后张法构件的比较1、先张法构件预应力筋的
47、回弹力是通过钢筋与混凝土间的粘结力传给混凝土的，在构件上无需任何锚具；后张法构件的钢筋回弹力必须通过构件端部的锚具才能使混凝土建立起预压应力。因而锚具必须永远留在构件上。2、先张法构件中的预应力钢筋可布置为直线形或折线形，多为直线形。后张法构件中的预应力钢筋可以做成曲线形。3、当以相同的张拉应力张拉钢筋时，两种方法在混凝土中所建立的预压应力是不等的，先张法低，后张法高。在先张法构件切断或放松预应力钢筋后，由于预应力钢筋回弹带动混凝土缩短，因而预应力钢筋本身将缩短，应力将降低。在后张法中，混凝土的压缩与张拉预应力钢筋同步发生，混凝土压缩造成的钢筋回弹随时得到补偿，钢筋应力在张拉到预定的数值后不会
48、再因混凝土压缩而减小。所以，先张法构件混凝土截面上所建立的压应力常比后张法构件低。6.3 预应力混凝土使用的材料和机具一、钢筋1、预应力钢筋必须采用高强度钢材；2、要求钢筋具有较低的松弛率，以减少预应力的松弛损失；3、预应力钢筋还应具有一定的塑性，即要求拉断时有一定的延伸率。尤其在低温或冲击环境下以及在抗震结构中，更应注意钢材的塑性要求，否则可能产生脆性破坏。4、施工工艺要求预应力钢筋有良好的可焊性和可镦性能。5、先张法预应力混凝土结构构件要求预应力钢筋与混凝土之间有较好的粘结性能。目前常用的预应力钢材有高强光面钢丝、刻痕钢丝、高强钢绞线和热处理钢筋，以及强度等级较高的冷拉钢筋等。对于中小构件中的预应力钢筋，也可采用冷拔中强钢丝和冷拔低碳钢丝。二、混凝土1、预应力构件使用的混凝土应具有高强度，这样才能充分利用高强钢材，并减小截面和自重，进而减小结构上的荷载；2、应具有较高的弹性模量和较小的徐变和收缩变形，以减少预应力损失。3、施工工艺要求混凝土
