【導(dǎo)讀】土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱。它既指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、產(chǎn)、軍事、科研服務(wù)的各種工程設(shè)施，例如房屋、道路、鐵路、管道、隧道、橋梁、運(yùn)河、堤壩、港口、電站、飛。機(jī)場(chǎng)、海洋平臺(tái)、防護(hù)工程等)工程建設(shè)對(duì)象則主要是以混凝土結(jié)構(gòu)的材料為主，本課程主要教學(xué)是以各類混凝土結(jié)。礎(chǔ)上，分析研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算原理和設(shè)計(jì)方法。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并具有進(jìn)一步研討鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)和從事工程實(shí)踐的能力,成為一名合格的土木。本課程是土木工程專業(yè)的一門的必修專業(yè)課程。課程的主要目的是學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)，能掌握鋼筋混凝土的。力大幅度提高，從而降低柱的截面尺寸。超高性能混凝土和超高性能鋼筋混凝土出現(xiàn)，并開始在一些防暴結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)和高耐久性結(jié)。作為一名土木工程技術(shù)人員，不僅要精通專業(yè)技術(shù)，具有解。工程領(lǐng)域涉及的這些實(shí)際工程問題都是通過《鋼筋混凝土》這門課程的學(xué)習(xí)解決的。

　　

【正文】 可靠指標(biāo)，在設(shè)計(jì)上采用了以分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 荷載分為永久或可變兩類，其標(biāo)準(zhǔn)值原則上應(yīng)根據(jù)荷載的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期最大荷載概率分布的某一分位值（例如 95%保證率）確定。但是，有些荷載并不具備充分的統(tǒng)計(jì)資料，只能結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)分析判斷確定。 結(jié)構(gòu)抗力是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)（內(nèi)力或變形）的能力，它與材料強(qiáng)度、截面尺寸和計(jì)算模型有關(guān)，因此，它是一個(gè)隨機(jī)應(yīng)變量，當(dāng)引入可靠指標(biāo)和分項(xiàng)系數(shù)后，材料強(qiáng)度采用了定值法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是在定值的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確 定后，引入材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)而得出。 荷載設(shè)計(jì)值是在荷載標(biāo)準(zhǔn)值確定后引入荷載分項(xiàng)系數(shù)得出的，當(dāng)材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和荷載設(shè)計(jì)值確定后，根據(jù)可靠度要求，可寫出截面承載能力極限狀態(tài)表達(dá)式。 第四章 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算（ 8學(xué)時(shí)） 述 結(jié)構(gòu)中常用的梁、板是典型的受彎構(gòu)件 梁的截面形式常見的有矩形、 T 形、工形、箱形、Γ形、Π形 現(xiàn)澆單向板為矩形截面，高度 h 取板厚，寬度 b 取單位寬度（ b=1000mm） 預(yù)制板常見的有空心板、槽型板等 mkNlqlgMMMKKqKqGKq.324)(8188122020?????????? ?? ?ff ?? ?max??? h 0a≥ 30 mm dc ≥ c min d≥ c min≥ c min dc ≥ c min dc≥ c min d 考慮到施工方便和結(jié)構(gòu)整體性要求， 工程中也有采用預(yù)制和現(xiàn)澆結(jié)合的方法，形成疊合梁和疊合板 梁的構(gòu)造要求： 為保證 RC 結(jié)構(gòu)的耐久性、防火性以及鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能，鋼筋的混凝土保護(hù)層 (cover)厚度一般不小于 25mm； 為保證混凝土澆注的密實(shí)性 (consolidation)，梁底部鋼筋的凈距 (clear spacing)不小于 25mm 及鋼筋直徑 d，梁上部鋼筋的凈距不小于 30mm 及 d； 梁底部縱向受力鋼筋一般不少于 2 根，直徑常用 10~32mm。鋼筋數(shù)量較多時(shí)，可多排配置，也可以采用并筋配置方式； d=10~32mm(常用 ) h0=has 單排 a= 35mm 雙排 a= 55~60mm 梁上部無受壓鋼筋時(shí)，需配置 2 根架立筋 (hanger bars)，以便與箍筋和梁底部縱筋形成鋼筋骨架，直徑一般不小于 10mm； ◆◆ 梁高度 h500mm 時(shí)，要求在梁兩側(cè)沿高度每隔 250 設(shè)置一根縱向構(gòu)造鋼筋 (skin reinforcement)，以減小梁腹部的裂縫寬度，直徑≥ 10mm； 矩形截面梁高寬比 h/b=~ 形截面梁高寬比 h/b=~。 為統(tǒng)一模板尺寸、便于施工，通常采用： 梁寬 度 b=1 150、 180、 200、 2 250、 300、 350、 …(mm) 梁高 度 h=250、 300、 …… 、 750、 800、 900、 …(mm) 。 板的構(gòu)造要求： ◆◆ 混凝土保護(hù)層厚度一般不小于 15mm 和鋼筋直徑 d； ◆◆ 鋼筋直徑通常為 6~12mm，Ⅰ級(jí)鋼筋； 板厚度較大時(shí)，鋼筋直徑可用 14~18mm，Ⅱ級(jí)鋼筋； ◆◆ 受力鋼筋間距一般在 70~200mm 之間； ◆◆ 垂直于受力鋼筋的方向應(yīng)布置分布鋼筋，以便將荷載均勻地傳遞給受力鋼筋，并便于在施工中固定受力鋼筋的位置，同時(shí)也可抵抗溫度和收縮等產(chǎn)生的應(yīng)力。 167。 4 梁的受彎性能 (Test Research Analysis ) 平截面假定 h0：有效截面高度 對(duì)于配筋合適的 RC 梁，破壞階段（ III）承載力基本保持不變，變形可以持續(xù)很長，表明在完全破壞以前具有很好的變形能力，有明顯的預(yù)兆，這種破壞稱為 “延性破壞 ” Ⅰ a 狀態(tài)：計(jì)算 Mcr 的依據(jù) Ⅱ階段：計(jì)算裂縫、剛度的依據(jù)Ⅱ a 狀態(tài)：計(jì)算 My 的依據(jù) Ⅰ aⅡ a Ⅲ aⅠⅡⅢM crM yM u0 ?sM/ M u ? y Ⅲ a 狀態(tài)：計(jì)算 Mu 的依據(jù) ?cu= ~ ，超過該應(yīng)變值，壓區(qū)混凝土即開始?jí)簤?，梁達(dá)到極限承載力。該應(yīng) 變值的計(jì)算極限彎矩 Mu 的標(biāo)志。 受力特點(diǎn)： （適筋梁） 破壞特征 ： Failure Mode 受拉鋼筋先屈服，然后受壓區(qū)混凝土壓壞，中間有一個(gè)較長的破壞過程，有明顯預(yù)兆， “塑性破壞 Ductile Failure”，破壞前可吸收較大的應(yīng)變能。 配筋率的影響 鋼筋混凝土構(gòu)件是由鋼筋和混凝土兩種材料，隨著它們的配比變化，將對(duì)其受力性能和破壞形態(tài)有很大影響。 配筋率 配筋率 ??增大屈服彎矩 My 增大屈服時(shí)， C 增大， xn 增加 ?c 也相應(yīng)增大 My→ Mu， ?c→ ?cu 的過程縮短 第Ⅲ階段的變形能力減小 當(dāng) ??= ?b 時(shí)， My=Mu “Ⅱ a 狀態(tài) ”與 “Ⅲ a 狀態(tài) ”重合 鋼筋屈服與壓區(qū)混凝土的壓壞同時(shí)達(dá)到 (Balance)，無第Ⅲ階段，梁在 My后基本沒有變形能力。 界限破壞 Balanced Failure 界限彎矩 Mb Balanced moment 界限配筋率 ?b Balanced Reinforcement Ratio 如果 ??? b，則在鋼筋沒有達(dá)到屈服前，壓區(qū)混凝土就會(huì)壓壞，表現(xiàn)為沒有明顯預(yù)兆的混凝土受壓脆性破壞的特征。這種梁稱為 “超筋梁 (Over reinforced) ”。 超筋梁 的承載力 Mu 取決于混凝土的壓壞，與鋼筋強(qiáng)度無關(guān)，比界限彎矩 Mb 僅有很少提高，且鋼筋受拉強(qiáng)度未得到充分發(fā)揮，破壞又沒有明顯的預(yù)兆。因此，在工程中應(yīng)避免采用。 另一方面，由于梁在開裂時(shí)受拉區(qū)混凝土的拉力釋放，使鋼筋應(yīng)力有一突然增量 ??s。 ◆◆ 與軸心受拉構(gòu)件類似， ??s 隨配筋率的減小而增大。 ◆◆ 當(dāng)配筋率小于一定值時(shí)，鋼筋就會(huì)在梁開裂瞬間達(dá)到屈服強(qiáng)度， 即 “Ⅰ a狀態(tài) ”與 “Ⅱ a 狀態(tài) ”重合，無第Ⅱ階段受力過程。 ◆◆ 此時(shí)的配筋率稱為最小配筋率 ?min ◆◆ 這種破壞取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土的受壓強(qiáng)度未得 到充分發(fā)揮，極限彎矩很小。 ◆◆ 當(dāng) ???min，鋼筋有可能在梁一開裂時(shí)就進(jìn)入強(qiáng)化，甚至拉斷， 梁的破壞與素混凝土梁類似，屬于受拉脆性破壞特征。 M y M u 0 ? M M u M y M y = 少筋梁的這種受拉脆性破壞比超筋梁受壓脆性破壞更為突然，很不安全，而且也很不經(jīng)濟(jì)，因此在建筑結(jié)構(gòu)中不容許采用。 截面應(yīng)力分析 材料力學(xué) 中線彈性梁截面應(yīng)力分析的基本思路 幾何關(guān)系 截面上的應(yīng)變與距形心的距離成正比 物理關(guān)系 ：應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系為線彈性 22/hIMyhEtoptop???????鋼筋混凝土截面受彎分析 平截面假定 物理關(guān)系 ： 平衡條 件 從加載直到最終破壞，分析截面應(yīng)力分布、彎矩與變形的關(guān)系 具體分析步驟如下： ⑴給定一截面曲率 ? （由小到大）； ⑵假定受壓邊緣混凝土應(yīng)變值 ?c； ⑶由平截面假定，確定截面應(yīng)變分布和鋼筋應(yīng)變 ?s； ⑷利用物理關(guān)系，確定 C 和 yc、 Tc 和 yt、 Ts； ⑸驗(yàn)算是否滿足軸力平衡條件，如滿足，進(jìn)行⑹ 如不滿足，修正 ?c 后，重新分析⑶ ~⑸； ⑹由彎矩平衡條件，計(jì)算截面彎矩。 在以上分析過程中，對(duì)于每一級(jí)曲率增量， 應(yīng)檢查是否開裂、鋼筋屈服， 是否達(dá)到混凝土峰值應(yīng)變和極限壓應(yīng)變， 以采用不 同的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系，并判定是否破壞。 受壓脆性破壞，如果采用箍筋約束混凝土來提高混凝土的受壓延性，則同樣可以得到延性較好的破壞形態(tài)。（箍筋的抗拉強(qiáng)度得到發(fā)揮） 在工程設(shè)計(jì)中既要考慮承載力，也要考慮破壞時(shí)的變形能力，兩者具有同樣的重要意義。 ◆◆ 因?yàn)樵谕瑯映休d力的情況下，延性大的結(jié)構(gòu)在倒塌前，具有明顯的預(yù)兆 (adequate warning of impending failure )，在避免人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失方面有重要作用。 ◆◆ 從結(jié)構(gòu)吸收應(yīng)變能的角度出發(fā)，延性大的結(jié)構(gòu)，在最終倒塌前可以吸收更多的應(yīng)變能。 正截面受彎承載力計(jì)算的基本規(guī)定 一、 基本假定 Basic Assumptions (1) 截面應(yīng)變保持平面； (2) 不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度； (3) 混凝土的受壓應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系； (4) 鋼筋的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系，受拉鋼筋的極限拉應(yīng)變?nèi)?。 根據(jù)以上四個(gè)基本假定，從理論上來說鋼筋混凝土構(gòu)件的正截面承載力（單向和雙向受彎、受壓彎、受拉彎）的計(jì)算已不存在問題 但由于混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系的復(fù)雜性，在實(shí)用上還很不方便。 二、 等效矩形應(yīng)力圖 Equivalent Rectangular Stress Block y??? 2/2/ hh bottop ?? ??CT szMM = C 178。 z f cx n ycCT szMM = C 178。 z ?? f c y cx = b? x nC = ?? f c bxT s = ? s A sM ?? f cx = b? x n 等效矩形應(yīng)力圖的合力大小等于 C，形心位置與 yc 一致 相對(duì)受壓區(qū)高度 ???不僅反映了鋼筋與混凝土的面積比（配筋率 ?），也反映了鋼筋與混凝土的材料強(qiáng)度比，是反映構(gòu)件中兩種材料配比本質(zhì)的參數(shù)。 三、 相對(duì)界限受壓區(qū)高度 相對(duì)界限受壓區(qū)高度僅與材料性能有關(guān)，而與截面尺寸無關(guān) sycuyycucucbbbEfhxhx100 ?????????????? 四、最小配筋率 同時(shí)不應(yīng)小于 % 對(duì)于現(xiàn)澆板和基礎(chǔ)底板沿每個(gè)方向受拉鋼筋的最小配筋率不應(yīng)小于 %。 單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 基本公式 適用條件 防止超筋脆性破壞 表 4 .1 混凝土受壓區(qū)等效矩形應(yīng)力圖系數(shù) ≤ C 5 0 C 5 5 C 6 0 C6 5 C 7 0 C 7 5 C 8 0 ? 1 . 0 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 9 6 0 . 9 5 0 . 9 4 b 0 . 8 0 . 7 9 0 . 7 8 0 . 7 7 0 . 7 6 0 . 7 5 0 . 7 4 ,0 ssc AbxfN? ?? ??? ??? )2( ,0 0 xhbxfMM cu ?0hx???? ??? ??? )( ,0 ,0 200 ??? ??? bhfMM AhbfN cu sscyts ffbhA in ???)2()2( 00 xhAfxhbxfMMAfbxfsycusyc????????0020200)( )(hAfhAfbhfbhfMMAfhbfssysycscusyc???????????????????? 防止少筋脆性破壞 截面復(fù)核 已知： 截面尺寸 b， h(h0)、截面配筋 As，以及材料強(qiáng)度 fy、 fc 求： 截面的受彎承載力 MuM未知數(shù)： 受壓區(qū)高度x和受彎承載力 Mu x≥ ?bh0 時(shí) 這種情況在施工質(zhì)量出現(xiàn)問題，混凝土沒有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)會(huì)產(chǎn)生。 截面設(shè)計(jì) 已知： 彎矩設(shè)計(jì)值 M 求： 截面尺寸 b， h(h0)、截面配筋 As，以及材料強(qiáng)度 fy、 fc 未知數(shù)： 受壓區(qū)高度 x、 b， h(h0)、 As、 fy、 fc 基本公式： 兩個(gè) 沒有唯一解 設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)受力性能、材料供應(yīng)、施 工條件、使用要求等因素綜合分析，確定較為經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)。 材料選用 ： 適筋梁的 Mu 主要取決于 fyAs， 因此 RC 受彎構(gòu)件的 fc 不宜較高。 現(xiàn)澆梁板：常用 C15~C25 級(jí)混凝土 預(yù)制梁板：常用 C20~C30 級(jí)混凝土 另一方面， RC受彎構(gòu)件是帶裂縫工作的，由于裂縫寬度和撓度變形的限制，高強(qiáng)鋼筋的強(qiáng)度也不能得到充分利用。 梁常用Ⅱ ~Ⅲ級(jí)鋼筋，板常用Ⅰ ~Ⅱ級(jí)鋼筋。 截面尺寸確定 截面應(yīng)具有一定剛度，滿足正常使用階段的驗(yàn)算能滿足撓度變形的要求。 根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般 常按高跨比 h/L 來估計(jì)截面高度 簡支梁可取 h=(1/10 ~ 1/16)L， b=(1/2~1/3)h 估計(jì) 簡支板可取 h = (1/30 ~ 1/35)L 但截面尺寸的選擇范圍仍較大，為