基本概念,复习复习(混凝土:二个基本公式,一个剪跨比要素)
rqing_d
rqing_d Lv.3
2012年03月17日 22:20:29
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rqing_d
2012年03月17日 22:28:26
6楼
钢 筋 的 锚 固
■ GB 50010-2010第8.3.1条 当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时,受拉钢筋的锚固应符合下列要求:
1 基本锚固长度应按下列公式计算:普通钢筋 lab=﹙fy/f t﹚d
2 受拉钢筋的锚固应根据锚固按下列公式计算,且不应小于200mm:la=ζa lab

■ GB 50010-2010第8.3.2条 纵向受拉普通钢筋的锚固长度修正系数ζa应按下列规定取用:
1 当带肋钢筋的公称直径大于25mm时取1.10;
2 环氧树脂涂层带肋钢筋取1.25;
3 施工过程中易受扰动的钢筋取1.10;
4 当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时,修正系数取设计计算面积与实际配筋面积的比值,但对有抗震设防要求及直接承受动力荷载的结构构件,不应考虑此项修正;
5 锚固钢筋的保护层厚度为3d时修正系数可取0.80,保护层厚度为5d时修正系数可取0.70,中间按内插取值,此处d为锚固钢筋的直径。
□ 且不应小于200mm,与第9.1.4条不矛盾,本条是在充分利用钢筋的抗拉强度时,简支板﹙或简支梁﹚下部纵向受力钢筋应力在支座处理论上已为0﹙不考虑温度、收缩应力等因素﹚,因此无需按此条,另行规定。
□ 植筋,锚固深度,公式中抗拉强度改为胶粘剂的粘结强度,系数不同。
□ 植筋补增楼板,锚固深度,可按第9.1.4条来确定。
□ 植筋补增次梁,可按第9.2.2条来确定。
□ 化学螺栓,锚固深度,由产品参数给出。验算基材混凝土的抗拉、抗剪承载力。
□ 采用化学螺栓增设承托节点承托后补混凝土板或次梁,此时节点的传力方式与直接采用植筋的不同,不能传递弯矩,拉力、剪力由螺杆传递。
■ GB 50010-2010第9.1.4条 采用分离式配筋的多跨板,板底钢筋宜全部伸入支座;支座负弯矩钢筋向跨内延伸的长度应根据负弯矩图确定,并满足钢筋锚固的要求。
简支板或连续板下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度不应小于钢筋直径的5倍,且宜伸过支座中心线。当连续板内温度、收缩应力较大时,伸入支座的长度宜适当增加。
■ GB 50010-2010第9.2.2条 钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋,从支座边缘算起伸入支座内的锚固长度应符合下列规定:
1 当V不大于0.7ftbh0时,不小于5d;当V大于0.7ftbh0时,对带肋钢筋不小于12d,对光圆钢筋不小于15d,d为钢筋的最大直径;
2 如纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固长度不符合本条第1款要求时,可采取弯钩或机械锚固措施,并应满足本规范第8.3.3条的规定采取有效的锚固措施;
3 支承在砌体结构上的钢筋混凝土独立梁,在纵向受力钢筋的锚固长度范围内应配置不少于2个箍筋,其直径不宜小于d/4,d为纵向受力钢筋的最大直径;间距不宜大于10d,当采取机械锚固措施时箍筋间距尚不宜大于5d,d为纵向受力钢筋的最小直径。
注:混凝土强度等级为C25及以下的简支梁和连续梁的简支端,当距支座边1.5h范围内作用有集中荷载,且V大于0.7ftbh0时,对带肋钢筋宜采取有效的锚固措施,或取锚固长度不小于15d,d为锚固钢筋的直径。
□ 过梁搁置在支座上的最小长度就按此条。
□ 注意:此处又是以0.7ftbh0为界限。
■ GB 10-89第6.1.5条 纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断。如必须截断时,应延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外,延伸的长度不应小于20d,同时,当V≥0.7ftbh0时,从该钢筋强度充分利用截面延伸的长度,尚不应小于﹙1.2la+h0﹚;当V<0.7ftbh0时,从该钢筋强度充分利用截面延伸的长度,尚不应小于1.2la ﹙图
注:对某些集中荷载较大或腹板较薄的受弯构件,如纵向钢筋必须在受拉区截断时,尚应按斜截面受弯承载力进行计算
□ 锚固长度要求比现在的严。
■ GB 50010-2010第8.3.3条 当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或机械锚固措施时,包括弯钩或锚固端头在内的锚固长度(投影长度)可取为基本锚固长度lab的60%。

■ GB 50010-2002第11.6.7条 …。弯折前的水平投影长度不应小于0.4laE,弯折后的竖直投影长度取15d。…
□ 节点锚固图示中,采用机械锚固措施时,水平段长度也不应小于0.4laE 。
■ GB 50010-2010第11.6.7条 …。1 框架中间层中间节点处,框架梁的上部纵向钢筋应贯穿中间节点。贯穿中柱的每根梁纵向钢筋直径,对于9度设防烈度的各类框架和一级抗震等级的框架结构,当柱为矩形截面时,不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/25,当柱为圆形截面时,不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/25;对一、二、三级抗震等级,当柱为矩形截面时,不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20,对圆柱截面,不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/20。
□ 对一、二、三级抗震等级,,贯穿中柱的梁纵向钢筋直径/柱截面尺寸≤1/20。﹙柱截面尺寸600,梁钢筋直径≤28。﹚
■ GB 50010-2010第11.1.7条 混凝土结构构件的纵向受力钢筋的锚固和连接接头除应符合本规范第8.3节和第8.4节的有关规定外,尚应符合下列要求:
1纵向受拉钢筋的抗震锚固长度laE应按下列公式计算:laE=ζaE la 式中ζaE—纵向受拉钢筋抗震锚固长度修正系数,对一、二级抗震等级取 1.15,对三级抗震等级取 1.05,对四级抗震等级取 1.00;
2当采用搭接接头时,纵向受拉钢筋的抗震搭接长度llE应按下列公式计算:llE=ζl laE式中ζl—纵向受拉钢筋搭接长度修正系数,按本规范第8.4.4节条确定。
3 纵向受力钢筋的连接可采用绑扎搭接、机械连接或焊接。
4 纵向受力钢筋连接的位置宜避开梁端、柱端箍筋加密区;如必须在此连接时,应采用机械连接或焊接。
5 混凝土构件位于同一连接区段内的纵向受力钢筋接头面积百分率不宜超过50%。
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rqing_d
2012年03月17日 22:29:40
7楼
预 埋 件
□ 预埋件主要是考虑锚固因素。
□ 预埋件的受剪锚筋﹙V/rv fy﹚,锚筋的受剪承载力系数﹙v≯0.7﹚,v fy可理解为是采用钢材的抗剪强度。﹙箍筋抗剪强度是抗拉强度﹚
■ GB 50010-2010第11.1.9条 考虑地震作用的预埋件,应满足下列规定:1 直锚钢筋截面面积可按本规范第9章的有关规定计算并增大25%,
且应适当增大锚板厚度。
2 锚筋的锚固长度应符合本规范第9.7节的有关规定并增加10%;当不能满足时,应采取有效措施。在靠近锚板处,宜设置一根直径不小于10mm的封闭箍筋。
3 预埋件不宜设置在塑性铰区;当不能避免时应采取有效措施。
■ GB 50010-2010第9.7.1条 受力预埋件的锚板宜采用Q235、Q345级钢,锚板厚度应根据受力情况计算确定,且不宜小于锚筋直径的60%;受拉和受弯预埋件的锚板厚度尚宜大于b/8,b为锚筋的间距。受力预埋件的锚筋应采用HRB400或HPB300钢筋,不应采用冷加工钢筋。直锚筋与锚板应采用T形焊接。当锚筋直径不大于20mm时宜采用压力埋弧焊;当锚筋直径大于20mm时宜采用穿孔塞焊。当采用手工焊时,焊缝高度不宜小于6mm,且对300MPa级钢筋不宜小于0.5d,对其他钢筋不宜小于0.6d,d为锚筋的直径。



■ GB 50010-2010第9.7.2条 由锚板和对称配置的直锚筋所组成的受力预埋件(图9.7.2),其锚筋的总截面面积A,应符合下列规定:
1 当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时,应按下列两个公式计算,并取其中 的较大值:…
2 当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时,应按下列两个公式计算,并取其中的较大值:…
■ GB 50010-2010第9.7.3条 有锚板和对称配置的弯折锚筋及直锚筋共同承受剪力的预埋件(图9.7.3),其弯折锚筋的截面面积Asb应符合下列规定:…
■ GB 50010-2010第9.7.4条 预埋件锚筋中心至锚板边缘的距离不应小于2d和20mm。预埋件的位置应使锚筋位于构件的外层主筋的内侧。
预埋件的受力直锚筋直径不宜小于8mm,且不宜大于25mm。直锚筋数量不宜少于4根,且不宜多于4排;受剪预埋件的直锚筋可采用2根。
对受拉和受弯预埋件(图9.7.2),其锚筋的间距b、b1和锚筋至构件边缘的距离c、c1,均不应小于3d和45mm。
对受剪预埋件(图9.7.2),其锚筋的间距b及b1不应大于300mm,且b1不应小于6d和70mm~锚筋至构件边缘的距离c1不应小于6d和70mm,b、c均不应小于3d和45mm。
受拉直锚筋和弯折锚筋的锚固长度不应小于本规范第8.3.1条规定的受拉钢筋锚固长度;当锚筋采用HPB300级钢筋时末端还应有弯钩。当无法满足锚固长度的要求时,应采取其他有效的锚固措施。受剪和受压直锚筋的锚固长度不应小于15d,d为锚筋的直径。
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rqing_d
2012年03月17日 22:30:46
8楼
裂 缝 验 算
□ 裂缝计算完全是一个经验公式。﹙有限的试验,也不是完全的统计结果。条文说明中常有“根据试验结果并参考了工程经验和国外规范的规定”﹚
□ 以前主要只对跨度大的、跨高比大的梁及荷载大的梁,还有挑梁进行裂缝验算,即主要只对变形大的梁按此公式验算。
□ 现在虽然每年有巨量的工程,却并未有深入的研究。
□ 挠度验算公式,情况相同。

钢 筋 的 强 度
■ 普通钢筋的极限强度标准值 fstk
—— 最大值
■ 普通钢筋的屈服强度标准值 fyk
—— 按屈服强度的下限值确定
—— 计算承载力时以屈服点作为钢筋强度限值
—— 钢筋本身的真正物理力学指标
■ 普通钢筋的抗拉强度设计值 fy=fyk/s
—— 材料分项系数s≈1.15﹙HPB235,Q235﹚;1.1﹙HRB335,HRB400﹚

■ 钢筋的抗压强度设计值 fy′
—— 不是钢筋本身的真正物理力学指,规范取与抗拉强度相同
□ 钢筋没有抗剪强度指标。
□ 抗剪箍筋或抗剪弯起筋,是受拉而不是钢筋截面受剪。
□ 型钢的抗剪强度设计值
—— 是按三向应力理论由抗拉强度导算来的,不是钢材本身的真正物理力学指标。
当只有平面剪应力时, √32 < fy
< fy/√3≈0.58 fy=fyv
□ 钢材采用的是第四强度理论—形状改变比能理论﹙屈服破坏的理论﹚。
□ 混凝土采用的是莫尔强度理论—最大拉应力理论的一种修正﹙脆断破坏的理论﹚。
■ 型钢混凝土结构,型钢截面受剪在计算中是以抗压强度﹙fa﹚表示的。
□ JGJ 138-201第5.1.5条 型钢为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁,其斜截面受剪承载力应按下列公式计算:
非抗震设计 Vb≤0.08 f c bh0+fyv﹙Asv/s﹚h0+0.58 fa twhw
□ 型钢部分对受剪承载力的贡献为型钢腹板部分的受剪承载力,即0.58 fa twhw是腹板部分的抗剪强度。0.58 fa实际是钢材的抗剪强度fyv,此处是为了表达式的统一。
﹙Vb≤0.8 f t bh0+fyv﹙Asv/s﹚h0+fyv twhw﹚
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rqing_d
2012年03月17日 22:31:25
9楼
强 度 理 论
■ 强度理论—— 材料某一类型的破坏是与某一因素是对应的,即是这个假说。﹙实验只能间接验证,只能是假说﹚
强度理论的应用
□ 断裂失效—— 第一强度理论(脆性材料的单、二向应力状态,塑性材料的三向应力状态)
□ 屈服失效—— 第三、四强度理论(脆性材料的三向应力状态,塑性材料的单、二向应力状态)
脆断破坏的理论:
■ 第一强度理论﹙最大拉应力理论﹚—— 材料发生断裂是由最大拉应力引起,即最大拉应力达到某一极限值时材料发生断裂。﹙拉伸试验中,2=0;3=0﹚
□ 应用:材料无裂纹脆性断裂失效形势(脆性材料二向或三向受拉状态;最大压应力值不超过最大拉应力值或超过不多)。
﹙形势:在其周围环境中所处的情形或在一定时间内各种情形的相对的或综合的境况﹚
□ 局限:没考虑σ2、σ3对材料的破坏影响,对无拉应力的应力状态无法应用。
■ 第二强度理论﹙最大拉应变理论﹚—— 材料发生断裂是由最大拉应变引起。
□ 应用:脆性材料的二向应力状态且压应力很大的情况。
□ 局限:与极少数的脆性材料在某些受力形势下的实验结果相吻合。
屈服破坏的理论:
■ 第三强度理论﹙最大切应力理论﹚—— 材料发生屈服是由最大切应力引起的。
□ 应用:材料的屈服失效形势。
□ 局限:没考虑σ2对材料的破坏影响,计算结果偏于安全。
■ 第四强度理论﹙畸变能理论﹚— 材料发生屈服是畸变能密度引起的。
□ 应用:材料的屈服失效形势。
□ 局限:与第三强度理论相比更符合实际,但公式过于复杂。

畸变能密度﹙形状改变比能﹚:
ud=﹝﹙1+﹚/E﹞﹝﹙σ1-σ2﹚2+﹙σ2-σ3﹚2+﹙σ3-σ1﹚2﹞
屈服准则:﹛﹝﹙σ1-σ2﹚2+﹙σ2-σ3﹚2+﹙σ3-σ1﹚2﹞/2﹜1/2 = σs
强度条件:﹛﹝﹙σ1-σ2﹚2+﹙σ2-σ3﹚2+﹙σ3-σ1﹚2﹞/2﹜1/2 ≤σs

■ 比能—— 弹性体发生变形而积蓄在其内部的能量称为变形能。在单位变形体体积内所积蓄的变形能称为变形比能。
□ 由于物体在外力作用下所发生的弹性变形既包括物体的体积改变,也包括物体的形状改变,所以可推断,弹性体内所积蓄的变形比能也应该分成两部分:一部分是形状改变比能md ,一部分是体积改变比能mq 。

■ 泊松比﹙﹚—— 材料在单向受拉或受压时,横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值。
□ 弹性计算双向板跨中弯矩要考虑泊松比。﹙未见有规范有要求﹚
□ 钢管混凝土,在较高应力状态下,混凝土的泊松比大于钢材泊松比,这样钢管对其内的混凝土形成横向“套箍作用”,此时混凝土的强度是三向应力状态下的,强度有很大提高。
■ 强度问题,并不是单纯的力学问题。而是与有关工程技术部门长期积累的经验,以及根据这些经验制订的一整套计算方法和规定的安全度都有关系。
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rqing_d
2012年03月17日 22:32:14
10楼
结 构 分 析
■ GB 50010-2010第5.1.4条文说明 结构分析方法均应符合三类基本方程,即力学平衡方程,变形协调(几何)条件和本构(物理)关系。其中力学平衡条件必须满足;变形协调条件应在不同程度上予以满足;本构关系则需合理地选用。
■ 结构力学就是建立二个方程,一个是力的平衡方程,一个是变形协调方程。
■ 材料力学:本构关系。﹙定义:反映材料特定性质的数学模型﹚
■ 理论力学的动力学:物体﹙质量﹚运动﹙加速度﹚与力﹙惯性力﹚的关系。
牛顿第二定律:F=m a ﹙此概念中学已学过﹚
□ PKPM建模,由SATWE完成建方程解方程。这是一个黑匣子,我们并不清楚黑匣子中的东西﹙“其中力学平衡条件必须满足;变形协调条件应在不同程度上予以满足;本构关系则需合理地选用。”是如何处理的?﹚。
□ 最简单的概念是这样:
力的平衡方程:作用力与反作用力,一定是相等的,即是平衡的,它们的平衡方程:作用力=反作用力;
一个力作用在建筑上,建筑就会产生一个反作用力。
建筑上的反作用力是如何产生的,是由变形产生。
什么力﹙重力除外﹚作用在建筑上?
地震作用力:是惯性力。地震作用力=地震影响系数×建筑物总重力
地震影响系数=f﹙地震加速度,建筑自振周期,地震动自振周期﹚

本构(物理)关系:中学学的胡克定理,一个弹簧,弹簧的弹力与拉伸(或压缩)的长度﹙变形﹚成正比,这个比例系数就是弹簧的弹簧系数﹙刚度系数﹚;
力=刚度系数×变形 ﹙物体的本构关系:物体的物理特性﹚
建筑结构中的各种刚度,对应各种变形﹙或说对应各种力﹚
变形协调方程:比如一根平直的杆弯曲后,假想一切为二;切口左边的那个面的转角角度 = 切口右边的那个面的转角角度
这就是变形协调方程,也就是变形处处相等。
用数学语言来描述,变形协调方程曲线处处可导﹙是光滑的﹚。
我们的设计,就基于上面的几个概念,然后完全依靠别人给的“黑匣子”,核对一些指标﹙调整构件布置,修正截面﹚,对构件进行截面设计﹙修正截面,配筋﹚。
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rqing_d
2012年03月17日 22:33:06
11楼
概 念 设 计
有这样一个常识,房子在盖的时候不塌,盖好后就不会塌。因为刚砌的墙强度是最低的,砌的时候不塌,等强度大了当然是不可能再塌了。自然这是一般情况,是指没有足够大的风,没有地震。现在设计是要抗风、抗地震。
在狂风肆虐的旷野中,一个蒙古包,无遮无拦,仅靠几根缆绳锁在大地上。圆形、穹顶功不可没,这是人类的智慧,而人类的智慧依据的是自然。
风无处不在,因此植物的主杆有不是圆的么?圆,各向同性,好抵抗八面来风。
自然界中最杰出的高层建筑代表就是毛竹,我们来说一下。
主杆中空的毛竹,具有绝对的平面规则性,横截面圆形,各向同性;正对应抗规第3.5.3条的要求,结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。即要有对称性,至少在两个主轴方向刚度要相近。
中空的毛竹,主杆都是有节的,有横隔“板”的;而建筑也要有楼板,这不仅是使用要求,要高、再高,必须一定间距内有一个横隔板,因此,建筑楼板的有效宽度也是重要的(避免开大洞)。
毛竹的横隔“板”中间薄,向外逐渐变厚,在最外围形成一个加强的“节箍”;这在建筑中也能看到,如外框结构中,在中间某一层外框上会设置斜撑,在建筑外围形成一个加强环带。
再看节间的距离,下节段长度短于上节,这正是结构上、下层所力求的刚度比;还有其壁厚也同样符合这个要求,上薄下厚,同时符合结构上、下层受剪承载力的要求。毛竹具有绝对的竖向规则性。

再说一下毛竹的截面特性,第一,显然是中空,以最少的实体面积得到最大的截面惯性矩,使截面具有最大的抗弯刚度;第二,便是抗拉强度最大的纤维﹙即竹青﹚长在最外侧,对受弯构件来说,就是截面具有最大的有效高度,也就是具有最大的强度。
可以说毛竹的生长遵循了最经济的原则,即其所吸收的养分结晶在了最有效的地方,方有“清明一尺笋,谷雨一丈竹”的生长速度﹙半个月﹚。
要问建筑结构如何做的科学、经济,符合自然科学法则吧。
总之,结构的力学概念是简单的,局部的应力分析靠数学手段和计算工具也是容易解决的。只是作为土建工程大部分只要达到一个不高的工程精度就可以了,前提是结构要符合简单的力学概念。
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