第5章建筑结构基础知识.ppt

熟悉常见结构材料的力学性能，正确选择结构所适用的材料 理解钢筋的强度指标，掌握钢筋选用的原则 熟悉混凝土的收缩和徐变现象，掌握混凝土选用的原则 了解钢筋与混凝土的粘结力和钢筋的锚固长度 了解结构的功能要求和结构的极限状态，理解结构失效现象和极限状态方程，通过查表能够确定永久荷载标准值、楼面和屋面活荷载 理解承载能力极限状态设计表达式，分清荷载及效应的标准值和设计值，能够计算简单的内力设计值 了解地震的震级和烈度、建筑物的抗震设防分类和标准以及抗震设防的一般目标和范围 2）钢筋强度的设计值 在建筑结构构件按承载能力极限状态设计时，钢筋强度必须取设计值。 4）钢筋的种类和等级 ①钢筋混凝土结构或预应力钢筋混凝土结构中所用的钢筋有两种：热轧钢筋和热处理钢筋。 ②预应力钢筋混凝土结构中所用的钢丝按外形分为4种：光面钢丝，刻痕钢丝，螺旋肋钢丝，钢绞线，其中钢绞线有3股和7股之分。 ③在混凝土结构中，还可以使用其他钢筋。 图5.16　冷扎扭钢筋外形 5）钢筋的形式 建筑结构所采用的钢筋形式可分为柔性钢筋和劲性钢筋两类。 图5.17　各种形式的钢筋 6）钢筋的选用 建筑结构对钢筋的要求简单地说，就是强度要高、塑性要好。 强度高——可以保证结构的承载力，且节约钢材，取得较好的经济效果。 塑性好——钢筋在拉断前有足够的变形能力，使构件在即将破坏之前，能给人以预告信号，而且在冷弯时有较好的加工性能。 二、混凝土 混凝土的强度有立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度3种。第一种是用来确定混凝土强度等级的标准，而后两种是计算指标。 1）立方体抗压强度fcu,k 2）轴心抗压强度（fck,fc） 3）轴心抗拉强度（ftk,ft） 图5.18　混凝土立方体抗压器 图5.19　棱柱体轴心抗压强度 4）混凝土的变形 （1）混凝土弹性模量Ec　大家已经知道，弹性模量是反映弹性材料应力和应变之间关系的一个重要物理量，即E=σ/ε=常数。某种材料的弹性模量高，表明它的应变相对较小。由此可见，弹性模量反映了材料受力后的相对变形性质。 （2）混凝土的收缩　混凝土在空气中凝结过程中，体积减小的现象称为收缩。 （3）混凝土的徐变　混凝土在长期不变荷载作用下，应变随时间继续增长的现象，称为混凝土的徐变。 5）混凝土强度等级的选用 钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于表5.10的要求。 三、钢筋与混凝土的粘结 1）钢筋与混凝土的共同工作基础 钢筋和混凝土是两种性质差异很大的材料,它们之所以能够有效地共同工作，一般是建立在下述三点基础之上的。 （1）粘结 （2）温度线膨胀系数相近 （3）防锈 2）钢筋与混凝土的粘结力 钢筋与混凝土能够共同工作的基础，主要是靠两者之间存在较强的粘结力来保证。粘结力包括： ①水泥的胶结作用使钢筋和混凝土接触表面上产生化学胶着力。 ②混凝土凝固后将钢筋裹紧而产生的摩擦力。 ③钢筋表面凹凸不平（指肋纹钢筋、月牙钢筋、螺纹钢筋等）或光面钢筋的弯钩与混凝土之间的机械咬合力。 图5.20　钢筋拉拔试验 图5.21　提高钢筋锚固能力的措施 (a)加弯钩；(b)弯折；(c)焊短角钢；(d)焊短钢筋 第四节　建筑结构设计方法简介 结构的坚固并安全，还能够正常使用，这是众望所归的。因此，需要在设计时，充分考虑到结构的各项功能要求，并由此建立科学的设计方法。那么，结构功能要求有哪些？其设计原理和设计方法是什么？ 一、结构功能要求与极限状态 1)结构的功能要求 （1）规定的时间　它是指我国《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068—2001）（简称《统一标准》）中规定的结构设计使用年限，其分类可见表5.11。 （2）正常的条件 （3）结构的功能要求 2）结构的极限状态 既然结构的极限状态是结构由可靠向失效转化的临界状态，那么常见的失效现象有哪些呢？ （1）结构失效现象 ①破坏　②失稳 ③发生过大变形 ④发生过宽的裂缝 ⑤结构变成几何可变体系 ⑥倾覆　⑦地基的变形过大 ⑧发生锈蚀、腐蚀、虫蛀等情况 图5.22　结构的破坏 图5.23　结构失稳 图5.24　结构发生过大变形 （2）极限状态方程 如果能够把结构所处的极限状态，用一数学方法来表示，这就可以得到结构的极限状态方程。 结构或构件安全可靠的基本条件应该是： 　　　Z=R－S≥0　　　　　　　　（5.1） 二、荷载的代表值 S既然是荷载效应，那么就需要先计算出荷载之值。在第4章中，大家已经熟悉了各种荷载的分类，也了解到荷载是多样的，有的还是可变的。 建筑结构设计有承载能力极限状态和正常使用极限状态这两种设计方法。前者，一般是以结构内力超过其承载能力为依据；后者，一般是以结构的变形、裂缝、振动参数超过设计允许的限值