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四川理工學(xué)院本科課程實施大綱格式-土木工程學(xué)院(參考版)

2024-11-12 01:36本頁面
  

【正文】 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,為此需從。 梁常用Ⅱ ~Ⅲ級鋼筋,板常用Ⅰ ~Ⅱ級鋼筋。 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。 單筋矩形截面受彎構(gòu)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(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 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)計強(qiáng)度時會產(chǎn)生。 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)。 二、 等效矩形應(yīng)力圖 Equivalent Rectangular Stress Block y??? 2/2/ hh bottop ?? ??CT szMM = C 178。 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(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)?。 ◆◆ 因為在同樣承載力的情況下,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產(chǎn)損失方面有重要作用。 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)。 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,計算截面彎矩。 ◆◆ 當(dāng) ???min,鋼筋有可能在梁一開裂時就進(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。 ◆◆ 當(dāng)配筋率小于一定值時,鋼筋就會在梁開裂瞬間達(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。 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(yīng)力有一突然增量 ??s。 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。 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。 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,將對其受力性能和破壞形態(tài)有很大影響。該應(yīng) 變值的計算極限彎矩 Mu 的標(biāo)志。 167。 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) 。 第四章 受彎構(gòu)件正截面承載力計算( 8學(xué)時) 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。 材料強(qiáng)度設(shè)計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)度分項系數(shù)而得出。但是,有些荷載并不具備充分的統(tǒng)計資料,只能結(jié)合工程經(jīng)驗,經(jīng)分析判斷確定。我國現(xiàn)行《規(guī)范》采用了以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)方法進(jìn)行設(shè)計,以可靠指標(biāo)度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度,根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)三種 不同的安全等級和結(jié)構(gòu)構(gòu)件不同的破壞特征,采用了不同的可靠指標(biāo),在設(shè)計上采用了以分項系數(shù)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計。 五、耐久性規(guī)定 本章小結(jié) 從結(jié)構(gòu)功能入手,在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)凡能滿足功能要求者,稱結(jié)構(gòu)為“可靠”或“有效”,否則,稱為“不可靠”或“失效”。求按正常使用極限狀態(tài)計算梁跨中截面荷 載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合彎矩值。 對于基本組合,其內(nèi)力組合設(shè)計值可按以下兩公式中最不利值確定: 二、分項系數(shù) 荷載分項系數(shù)γ G,γ Q,(表 3- 1) 材料分項系數(shù) (見教材 ) 三、按承載能力極限狀態(tài)計算 ?設(shè)計表達(dá)式 ?γ 0S≤ R ?結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ 0?一級 ,二級 , 三級 內(nèi)力組合的設(shè)計值 S 例題 3- 1 鋼筋混凝土簡支梁,受力簡圖如 圖 3- 2, 計算跨中截面彎矩設(shè)計值 例題 3- 2 排架結(jié)構(gòu)簡圖如圖,在左邊柱柱底截面 A處,屋面和恒載、柱自重、吊車梁重的永久荷載標(biāo)準(zhǔn) 值產(chǎn)生的彎矩為- (正號表示左側(cè)受拉 ),屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩為- ,左來風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩mkNlqlgMMMKKKGKG.4)(8181812202011???????????? ??K m fff????)( 100 ???? ni Q i kciQiGkG SSS ????? )( 21100 ????? ni Q i kciQikGkG SSSS ?????? 為 ,吊車最大輪壓作用于 A柱時荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的總彎矩 ,試求該截面在這些荷載作用下 1的彎矩組合設(shè)計值。 Ps +Pf =1 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式 S——承載能力極限狀態(tài)的荷載效應(yīng) (內(nèi)力 )組合的設(shè)計值 。 結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能,即 Z< 0 或 R< S 的概率即為失效概率。 結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)、結(jié)構(gòu)抗力均是隨機(jī)變量 概率統(tǒng)計極限狀態(tài)設(shè)計方法 可靠度、失效概率、可靠指標(biāo) 結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定的功能的概率,稱為結(jié)構(gòu)可靠度。 《規(guī)范》將熱軋鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取為冶金部門頒布的屈服強(qiáng)度廢品限值 ,其保證率為 %。 K m Q???? 4. 荷載組合值 是當(dāng)結(jié)構(gòu)承受兩種或兩種以上可變荷載時,承載能力極限狀態(tài)按基本組合設(shè)計和正常使用極限狀態(tài)按標(biāo)準(zhǔn)組合設(shè)計采用的可變荷載代表值。 是正常使用極限狀態(tài)按頻遇組合設(shè)計采用的一種可 變荷載代表值 。 對永久荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值; 對可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為代表值; 對偶然荷載應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)使用的特點確定其代表值。 偶然荷載 —在設(shè)計使用期內(nèi)不一定出現(xiàn),一旦出現(xiàn)其值很大且持續(xù)時間很短的荷載。 結(jié)構(gòu)上的荷載可分成三類: 永久荷載 —在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi),其值隨時間因素的變化不大,或其變化與 其平均值相比可以忽略的荷載。 按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類 靜態(tài)作用 —使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度可忽略不計的作用。 .按隨空間位置的變異分類 固定作用 —在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定分布的作用。 可變作用 —在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)其量值隨時間變化,且其變化與平均值相比不可忽略的作用。 間接作用:地震作用,溫度效應(yīng),不均勻沉降效應(yīng)等。 作用效應(yīng) 作用效應(yīng): ——由于直接作用或間接作用作用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件上,在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形 (如軸力、彎矩、剪力、扭矩、撓度、轉(zhuǎn)角和裂縫等 )。 167。 (3) 影響正常使用的振動,如由于機(jī)器振動而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的振幅超過按正常使用要求所規(guī)定的限位等。 (1) 影響正常使用或外觀的變形,如吊車梁變形過大導(dǎo)致吊車不能正常行駛、梁撓度過 大影響外觀等。 (4) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定,如細(xì)長柱到達(dá)臨界荷載后壓屈失穩(wěn)而破壞 。 (2) 結(jié) 構(gòu)構(gòu)件或其連接因超過材料強(qiáng)度而破壞 (包括疲勞破壞 ),如軸心受壓構(gòu)件中混凝土達(dá)到了軸心抗壓強(qiáng)度、構(gòu)件的鋼筋因錨固長度不足而被拔出等;或因變形過大而不適于繼續(xù)承受荷載。 二、極限狀態(tài) 定義:整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求,此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài) 承載能力極限狀態(tài)(圖 3- 1) 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。 設(shè)計使用年限:設(shè)計使用年限式設(shè)計規(guī)定的一個時期,在這規(guī)定時期內(nèi),房屋建筑在正常設(shè)計、正常施工、正常使用和維護(hù)下不需要進(jìn)行大修,就能按照預(yù)定目的使用, 結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限應(yīng)按 F 表確定 雖然,設(shè)計使用年限不同與設(shè)計基準(zhǔn)期的概念, 普通房屋和構(gòu)件物,設(shè)計使用年限和設(shè)計基準(zhǔn)期均為 50 年。 設(shè)計基準(zhǔn)期和設(shè)計使用年限 設(shè)計基準(zhǔn)期 : 結(jié)構(gòu)設(shè)計所使用的何載統(tǒng)計參數(shù),與時間有關(guān)的材料性能取值,都需要選定一個時間參數(shù),它就是設(shè)計基準(zhǔn)期。 結(jié)構(gòu)的 可靠性: 是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi) (即設(shè)計使用年限 ),在規(guī)定的條件下 (結(jié)構(gòu)正常的設(shè)計、施工、使用和維修條件 ),完成預(yù)定功能 (如承載力、剛度、穩(wěn)定性、抗裂性、耐久性和動力性能等 )的能力。 ( 3)耐久性: 建筑結(jié)構(gòu)在其設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)有足夠的耐久性。且在設(shè)計規(guī)定的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后,結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持必需的整體穩(wěn)定性,不致倒 塌。 極限狀態(tài)
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