【導讀】土木工程是建造各類工程設施的科學技術的統(tǒng)稱。它既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、產(chǎn)、軍事、科研服務的各種工程設施，例如房屋、道路、鐵路、管道、隧道、橋梁、運河、堤壩、港口、電站、飛。機場、海洋平臺、防護工程等)工程建設對象則主要是以混凝土結構的材料為主，本課程主要教學是以各類混凝土結。礎上，分析研究鋼筋混凝土結構的計算原理和設計方法。鋼筋混凝土結構的設計，并具有進一步研討鋼筋混凝土結構理論的基礎和從事工程實踐的能力,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生通過課程學習，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構、薄殼結構、大跨度結構和高耐久性結。作為一名土木工程技術人員，不僅要精通專業(yè)技術，具有解。工程領域涉及的這些實際工程問題都是通過《鋼筋混凝土》這門課程的學習解決的。

　　

【正文】 可靠指標，在設計上采用了以分項系數(shù)表達式進行設計。 荷載分為永久或可變兩類，其標準值原則上應根據(jù)荷載的設計基準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)計資料，只能結合工程經(jīng)驗，經(jīng)分析判斷確定。 結構抗力是指結構或構件承受作用效應（內(nèi)力或變形）的能力，它與材料強度、截面尺寸和計算模型有關，因此，它是一個隨機應變量，當引入可靠指標和分項系數(shù)后，材料強度采用了定值法進行設計。 材料強度設計值是在定值的材料強度標準值確 定后，引入材料強度分項系數(shù)而得出。 荷載設計值是在荷載標準值確定后引入荷載分項系數(shù)得出的，當材料強度設計值和荷載設計值確定后，根據(jù)可靠度要求，可寫出截面承載能力極限狀態(tài)表達式。 第四章 受彎構件正截面承載力計算（ 8學時） 述 結構中常用的梁、板是典型的受彎構件 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構整體性要求， 工程中也有采用預制和現(xiàn)澆結合的方法，形成疊合梁和疊合板 梁的構造要求： 為保證 RC 結構的耐久性、防火性以及鋼筋與混凝土的粘結性能，鋼筋的混凝土保護層 (cover)厚度一般不小于 25mm； 為保證混凝土澆注的密實性 (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，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，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，要求在梁兩側沿高度每隔 250 設置一根縱向構造鋼筋 (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) 。 板的構造要求： ◆◆ 混凝土保護層厚度一般不小于 15mm 和鋼筋直徑 d； ◆◆ 鋼筋直徑通常為 6~12mm，Ⅰ級鋼筋； 板厚度較大時，鋼筋直徑可用 14~18mm，Ⅱ級鋼筋； ◆◆ 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，同時也可抵抗溫度和收縮等產(chǎn)生的應力。 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，有明顯的預兆，這種破壞稱為 “延性破壞 ” Ⅰ a 狀態(tài)：計算 Mcr 的依據(jù) Ⅱ階段：計算裂縫、剛度的依據(jù)Ⅱ a 狀態(tài)：計算 My 的依據(jù) Ⅰ aⅡ a Ⅲ aⅠⅡⅢM crM yM u0 ?sM/ M u ? y Ⅲ a 狀態(tài)：計算 Mu 的依據(jù) ?cu= ~ ，超過該應變值，壓區(qū)混凝土即開始壓壞，梁達到極限承載力。該應 變值的計算極限彎矩 Mu 的標志。 受力特點： （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，中間有一個較長的破壞過程，有明顯預兆， “塑性破壞 Ductile Failure”，破壞前可吸收較大的應變能。 配筋率的影響 鋼筋混凝土構件是由鋼筋和混凝土兩種材料，隨著它們的配比變化，將對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， C 增大， xn 增加 ?c 也相應增大 My→ Mu， ?c→ ?cu 的過程縮短 第Ⅲ階段的變形能力減小 當 ??= ?b 時， My=Mu “Ⅱ a 狀態(tài) ”與 “Ⅲ a 狀態(tài) ”重合 鋼筋屈服與壓區(qū)混凝土的壓壞同時達到 (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，則在鋼筋沒有達到屈服前，壓區(qū)混凝土就會壓壞，表現(xiàn)為沒有明顯預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，與鋼筋強度無關，比界限彎矩 Mb 僅有很少提高，且鋼筋受拉強度未得到充分發(fā)揮，破壞又沒有明顯的預兆。因此，在工程中應避免采用。 另一方面，由于梁在開裂時受拉區(qū)混凝土的拉力釋放，使鋼筋應力有一突然增量 ??s。 ◆◆ 與軸心受拉構件類似， ??s 隨配筋率的減小而增大。 ◆◆ 當配筋率小于一定值時，鋼筋就會在梁開裂瞬間達到屈服強度， 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度，混凝土的受壓強度未得 到充分發(fā)揮，極限彎矩很小。 ◆◆ 當 ???min，鋼筋有可能在梁一開裂時就進入強化，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，因此在建筑結構中不容許采用。 截面應力分析 材料力學 中線彈性梁截面應力分析的基本思路 幾何關系 截面上的應變與距形心的距離成正比 物理關系 ：應力 應變關系為線彈性 22/hIMyhEtoptop???????鋼筋混凝土截面受彎分析 平截面假定 物理關系 ： 平衡條 件 從加載直到最終破壞，分析截面應力分布、彎矩與變形的關系 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變值 ?c； ⑶由平截面假定，確定截面應變分布和鋼筋應變 ?s； ⑷利用物理關系，確定 C 和 yc、 Tc 和 yt、 Ts； ⑸驗算是否滿足軸力平衡條件，如滿足，進行⑹ 如不滿足，修正 ?c 后，重新分析⑶ ~⑸； ⑹由彎矩平衡條件，計算截面彎矩。 在以上分析過程中，對于每一級曲率增量， 應檢查是否開裂、鋼筋屈服， 是否達到混凝土峰值應變和極限壓應變， 以采用不 同的應力 應變關系，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)。（箍筋的抗拉強度得到發(fā)揮） 在工程設計中既要考慮承載力，也要考慮破壞時的變形能力，兩者具有同樣的重要意義。 ◆◆ 因為在同樣承載力的情況下，延性大的結構在倒塌前，具有明顯的預兆 (adequate warning of impending failure )，在避免人員傷亡和財產(chǎn)損失方面有重要作用。 ◆◆ 從結構吸收應變能的角度出發(fā)，延性大的結構，在最終倒塌前可以吸收更多的應變能。 正截面受彎承載力計算的基本規(guī)定 一、 基本假定 Basic Assumptions (1) 截面應變保持平面； (2) 不考慮混凝土的抗拉強度； (3) 混凝土的受壓應力 應變關系； (4) 鋼筋的應力 應變關系，受拉鋼筋的極限拉應變?nèi)?。 根據(jù)以上四個基本假定，從理論上來說鋼筋混凝土構件的正截面承載力（單向和雙向受彎、受壓彎、受拉彎）的計算已不存在問題 但由于混凝土應力 應變關系的復雜性，在實用上還很不方便。 二、 等效矩形應力圖 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 等效矩形應力圖的合力大小等于 C，形心位置與 yc 一致 相對受壓區(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度比，是反映構件中兩種材料配比本質的參數(shù)。 三、 相對界限受壓區(qū)高度 相對界限受壓區(qū)高度僅與材料性能有關，而與截面尺寸無關 sycuyycucucbbbEfhxhx100 ?????????????? 四、最小配筋率 同時不應小于 % 對于現(xiàn)澆板和基礎底板沿每個方向受拉鋼筋的最小配筋率不應小于 %。 單筋矩形截面受彎構件正截面承載力計算 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 截面復核 已知： 截面尺寸 b， h(h0)、截面配筋 As，以及材料強度 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 這種情況在施工質量出現(xiàn)問題，混凝土沒有達到設計強度時會產(chǎn)生。 截面設計 已知： 彎矩設計值 M 求： 截面尺寸 b， h(h0)、截面配筋 As，以及材料強度 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 沒有唯一解 設計人員應根據(jù)受力性能、材料供應、施 工條件、使用要求等因素綜合分析，確定較為經(jīng)濟合理的設計。 材料選用 ： 適筋梁的 Mu 主要取決于 fyAs， 因此 RC 受彎構件的 fc 不宜較高。 現(xiàn)澆梁板：常用 C15~C25 級混凝土 預制梁板：常用 C20~C30 級混凝土 另一方面， RC受彎構件是帶裂縫工作的，由于裂縫寬度和撓度變形的限制，高強鋼筋的強度也不能得到充分利用。 梁常用Ⅱ ~Ⅲ級鋼筋，板常用Ⅰ ~Ⅱ級鋼筋。 截面尺寸確定 截面應具有一定剛度，滿足正常使用階段的驗算能滿足撓度變形的要求。 根據(jù)工程經(jīng)驗，一般 常按高跨比 h/L 來估計截面高度 簡支梁可取 h=(1/10 ~ 1/16)L， b=(1/2~1/3)h 估計 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