建筑结构

建筑结构

第一章绪论

第一节概述

1.滚凝土结构包括：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构。短向是受力筋，长向是分布筋。混凝土属非燃烧体。

钢筋保护层的作用：（1）防止钢筋失稳；（2）防火；（3）保证钢筋与混凝土的连接。

预应力混凝土的作用：可以提高混凝土的抗裂性能

2.建筑结构分类

按材料不同分类：（1）钢筋混凝土结构；（2）砌体结构；（3）钢结构；（4）木结构

按承重结构类型的不同分类：（1）砖混结构；（2）框架结构；（3）框架—剪力墙结构；（4）剪力墙结构；（5）筒体结构

3.钢筋和混凝土能有效地共同工作的原因：

（1）钢筋和混凝土之间有良好的黏结力。

（2）钢筋和混凝土具有相近的温度膨胀系数。

（3）钢筋有足够的保护层厚度，防止钢筋锈蚀。

第二节建筑结构荷载

1.荷载分类：

永久荷载→如结构自重、土压力、基础沉降等。

可变荷载→如楼面活荷、雪荷、风荷、吊车荷载等。

偶然荷载→如爆炸、撞击、地震、台风等。

第三节 建筑结构的设计方法

1. 结构的功能要求：（1）安全性；（2）适用性；（3）耐久性

2. 结构的极限状态

结构的极限状态分两类：

（1）承载能力极限状态—结构或构件达到最大承载能力或不适于继 续承载的变形时的状态。

超过此状态的标志：

①整个结构或一部分作为刚体失去平衡 如：雨篷的倾覆

②因材料强度被超过或过度的塑变而破坏 如：钢筋混凝土梁

当钢筋的 混凝土的 当挠度过大，裂缝过宽即过度塑变

③结构转变为机动体系 超静定体系的破坏特点 如：两跨连续梁

④结构或构件丧失稳定 如：长柱子的失稳

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（2）正常使用极限状态—结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态

超过次状态的标志：

①影响正常使用或外观的变形

如：过大变形会造成房屋内粉刷剥落、屋面积水等。

②影响正常使用或耐久性能的局部破坏（包括裂缝）

如：保护层剥落、缝宽超过要求等。

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：水池、油罐的渗漏现象。

3.极限状态方程

作用包括直接作用和间接作用：

直接作用：直接施加在结构上的各种力，如结构自重（永久荷载）、可变荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载等。

间接作用：指在结构上引起外加变形和约束变形的其他作用（如混凝土收缩、温度变化、焊接变形、地基沉陷等）。

第四节建筑结构抗震设计

1.抗震设防的“三水准”：小震不坏；中震可修；大震不倒。

第二章钢筋和混凝土结的物理力学性能第一节钢筋

1.钢筋有两类：（1）有明显屈服点的钢筋（热轧钢筋）

（2）无明显屈服点的钢筋（钢丝、钢绞线及热处理) —硬钢。软钢塑性性能好；硬钢伸长力小，塑性性能差

屈服比= ≤ 0 .8 塑性性能指标：伸长率和冷弯性能

2. 钢筋的成分、品种与级别

（1）成分 钢筋的含碳量越高，强度越高，但塑性和焊接性越差

（2）品种与级别

热轧钢筋按外形特征分光圆钢筋和变形钢筋

光圆钢筋 ：常用 R235（HPB235）级（Ⅰ级）

变形钢筋：常用 HRB335级（Ⅱ级）、HRB400级（Ⅲ级）

第二节 混凝土

1. 立方体抗压强度 fcu ，k —由边长15cm 的立方体试件测得 混凝土强度等级（由立方体抗压强度fcu ，k 确定）

《公路桥规》分14个等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80（Mpa ）

2. 混凝土轴心抗压强度fck — 由15cm ×15cm ×30cm 的标准试件测得。与立方体抗压强度的关系约为 fck =（0.7~0.8) fcu ，k 混凝土三个强度：立方体抗压强度fcu ，k

轴心抗压强度fck

混凝土抗拉起强度ftk

混凝土抗拉强度只是抗压强度的1/10左右

3. 混凝土的变形

混凝土在长期荷载作用下的变形—徐变（随时变形）

抗拉强度屈服强度

徐变—混凝土在不变荷载的长期作用下，随时间而增长的变形。

徐变过程：6个月完成75%左右—一年后完成90%左右—2年后趋于稳定

4.混凝土的收缩（随时变形）

收缩—混凝土在空气中结硬时体积减小的现象

收缩过程：2周完成25%—一个月完成约50%—三个月后增长缓慢—两年后趋于稳定

第三节钢筋与混凝土的粘结

1.产生粘结作用的原因

（1）化学胶结力

（2）混凝土收缩而产生的摩擦力

（3）机械咬合力（由钢筋表面粗糙不平产生）

2.保证粘结力的措施

（1）保证“锚固”和“局部”粘结应力的可靠传递

1、保证钢筋的“锚固长度”和“搭接长度”

2、在同样钢筋面积下，应选择直径较小钢筋和变形钢筋

（2）保证钢筋保护层厚度及受力筋净距

（3）光面钢筋末端需做弯钩

（4）对高度较大的构件应分层浇注混凝土和二次振捣

根据配筋率的不同受弯构件可出现三种破坏形态，即少筋破坏、

适筋破坏、超筋破坏。下面以梁试验为例分析三种破坏情况：

1.少筋梁（ρ< ρmin）——脆性破坏

（1）受拉混凝土一开裂，受拉钢筋很快屈服，梁发生“瞬拉破坏”。

（2）抗弯承载力（极限弯矩 Mu ）取决于混凝土的抗拉强度。

（3）破坏很突然，无预兆。

（4）工程中不允许采用少筋梁。

2. 适筋梁 — 塑性破坏

（1）受拉纵筋先屈服，然后压区混凝土被压碎即“拉压破坏”。

（2）钢筋和混凝土强度被充分利用。

（3）破坏前有明显的塑性变形和裂缝预兆。

（4）极限弯矩 Mu 取决于钢筋的屈服强度和混凝土抗压强度。

3. 超筋梁 —脆性破坏

（1）受拉钢筋未屈服，压区混凝土就被压坏。

（2）钢筋强度得不到充分利用。

（3）破坏前无明显预兆。

（4）极限弯矩 Mu 取决于混凝土抗压强度。

（5）设计中不允许采用。

4.单筋梁：只在梁的受拉区配有纵向受力钢筋的矩形梁。

5.双筋梁：在梁的受拉区及受压区都配有纵向受力钢筋的矩形梁。

)(max min ρρρ≤≤)(max ρρ>