建筑结构5.docx

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建筑结构5

第五章混凝土结构

钢筋混凝土结构是混凝土结构中最具代表性的一种类型，且应用广泛。

今后将重点讨论该结构的材料性能、设计原则、计算方法和构造措施等内容。

§5-1钢筋和混凝土材料的力学性能

这里从强度和变形两个方面，讨论钢筋和混凝土材料的力学性能，以及二者之间的粘接作用。

一、钢筋的力学性能和配筋

1、钢筋的品种和级别

2、钢筋的强度和变形性能

3、钢筋的选用及配筋

二、混凝土及其力学性能

1、混凝土的强度等级

2、混凝土的强度指标

3、混凝土在短期荷载作用下的变形

4、混凝土的徐变和收缩

三、粘接作用与锚固

1、粘接及其作用

2、粘接强度与测试

3、保证粘接作用的措施

§5-2混凝土梁和板

在建筑结构中，梁和板都是水平承重结构体系的主要组成构件，一般称作受弯构件。

一、概述

1、梁和板的类型

2、受弯构件的试验分析

3、几点说明

二、受弯构件的正截面受力分析

1、受弯构件的破坏形态

2、适筋梁正截面受力性能

3、等效矩形应力图

三、单筋矩形截面承载力计算

1、基本计算公式

2、公式的适用条件

3、表格法及其公式

4、基本公式的应用

四、Ｔ形截面承载力计算

1、基本概念

2、基本计算公式

3、基本公式的应用

五、双筋矩形截面承载力计算

1、基本公式及其适用条件

2、基本公式的应用

六、斜截面抗剪承载力计算

1、斜截面受剪破坏形态

2、配箍梁的抗剪承载力计算

3、弯起钢筋抗剪承载力计算

七、受弯构件的材料图及其应用

1、纵向拉筋全部伸入支座

2、部分纵向拉筋的弯起

3、部分纵向钢筋的截断

八、钢筋混凝土偏心受力梁

1、扭曲截面承载力计算

2、公式的适用条件及计算规定

3、纵筋和箍筋的配筋构造

4、实例分析

九、混凝土构件的裂缝宽度和变形验算

1、裂缝宽度验算

2、变形控制验算

3、实例分析

§5-3混凝土柱

在钢筋混凝土结构中，以承受纵向压力为主的构件称作钢筋混凝土柱。

一、混凝土柱的构造

1、构件材料选择

2、截面形式和尺寸

3、纵向钢筋和箍筋

二、轴心受压柱

1、基本概念

2、基本公式

3、实例分析

三、偏心受压柱

1、偏心受压柱正截面破坏特征

2、偏心受压柱正截面抗弯承载力计算

3、偏心受压柱斜截面抗弯承载力计算

§5-4混凝土结构梁柱节点

在框架结构中，梁和柱的重叠区域称作节点（刚节点）。

一、节点的基本概念

1、力学特点

2、变形特点

3、强节点弱杆件

4、节点形式

二、纵向钢筋的基本构造

1、纵筋的锚固方式

2、中间层端节点纵筋的构造

3、中间层中节点纵筋的构造

4、框架柱纵筋的构造

5、框架端节点处纵筋弯弧半径

6、框架节点内的水平箍筋

§5-5混凝土剪力墙

在建筑设计中，剪力墙结构得到广泛应用，它们可以承受并传递弯矩M、剪力V和轴力N等各种内力。

一、基本概念及构造

1、基本定义

2、截面形式及材料

3、计算方法

4、基本构造

二、正截面抗压承载力计算

1、大偏心受压墙计算

2、小偏心受压墙计算

3、弯矩作用平面外的抗压承载力验算

三、斜截面抗剪承载力计算

第六章砌体结构

砌体:

用块体和砂浆由人工砌筑而成的一类整体建筑材料。

砌体结构：

用块体和砂浆由人工砌筑而成的墙体、柱子，作为建筑物主要受力构件的结构。

砌体结构多用于6层及以下的民用建筑。

今后将重点讨论该结构的材料性能、设计原则、计算方法和构造措施等内容。

§6-1砌体结构的材料

块体和砂浆是组成砌体的主要材料，它们直接影响到砌体的基本力学性能。

一、块体、砂浆和砌体

砖混结构的基本构件是墙和柱，它们主要由块体、砂浆和砌体组成。

1、块体

块体主要包括砖、砌块和天然石材等材料。

A、砖

砖是常用块体，主要包括烧结砖和非烧结砖两大类。

烧结普通砖和烧结多孔砖：

用粘土、页岩、煤矸石和粉煤灰等为主要原料，经焙烧制成其外形尺寸符合规定的承重砖。

烧结普通砖包括实心和孔洞率≤25%的一类砖材。

基本尺寸为240mm×115mm×53mm，常称作标准砖或普通砖。

特点是强度高，具有较好的抗冻性、抗酸性和防水性，但自重较大。

广泛应用于各类民用建筑。

烧结多孔砖是指孔洞率＞25%，且孔的尺寸小而数量多的一类砖材，简称作多孔砖。

基本尺寸为240mm×150mm×90mm的KP1型、240mm×180mm×115mm的KP2型和尺寸为190mm×190mm×90mm的KM1型等。

特点是减轻墙体自重、改善保温隔热性能、节约材料和能源。

广泛应用于各类民用和工业建筑，它们是国家推广使用的建材。

非烧结硅酸盐砖：

以硅质和石灰材料等为主要原料压制成土坯，经高压蒸汽养护而成的实心砖。

常用有石英砂和石灰为原料制成的蒸压灰砂砖、以粉煤灰和和石灰为原料制成的蒸压粉煤灰砖。

非烧结硅酸盐砖的基本尺寸为240mm×115mm×53mm，与普通砖相同。

特点是抗冻性、抗酸性、防水性和强度稳定性较差。

主要用于各类次要性的、临时性的建筑。

B、砌块

一般以混凝土、浮石、火山渣、陶粒等为原料制作，尺寸比标准砖大的块状体称作砌块。

小型的砌块高度约为180～350mm，其特点是尺寸较小、使用灵活、便于手工砌筑。

人们可利用其孔洞设计配筋芯柱，以满足构件的抗震要求。

墙用砌块按其形状和用途可分为结构型砌块、构造型砌块、装饰型砌块和功能型砌块等，如P213图6.1.2所示。

结构型砌块又可分为承重砌块和非承重砌块。

承重砌块的主规格为390mm×190mm×190mm，并以3～4种辅助规格组成墙用砌块的基本系列，用以砌筑100mm模数的墙体。

非承重砌块多用于框架结构中的填充墙和隔墙。

C、天然石材

通过人工或机械采掘后加工制成，以花岗石或石灰石为原料的建筑用石材。

天然石材的尺寸可按设计要求确定，其特点是强度较高，具有较好的抗冻性、抗气性和防水性，但自重较大。

主要用于各类建筑结构基础或挡土墙。

D、块体的强度等级

由标准试件，按标准试验方法测定的块体极限抗压强度平均值，称作块体的强度等级。

它们用符号MU表示，以Mpa（10N/mm2）为单位。

在《砌体结构设计规范》中给定了块体的强度等级。

即：

烧结普通砖和烧结多孔砖：

（5级）

MU30、MU25、MU20、MU15、MU10级。

蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖：

（4级）

MU25、MU20、MU15、MU10级。

砌块：

（5级）

MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5级。

石材：

（7级）

MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20级。

2、砂浆

由细骨料砂和适量的无机胶结材料（如水泥、石灰、石膏、粘土等），加水搅拌制成的混合材料。

A、砂浆的作用

其一是用砂浆粘结块体，使单个的块体形成整体而能承受荷载。

其二是用砂浆找平块体间的接触面，促使块体间的应力分布均匀。

其三是用砂浆填满块体间的缝隙，可减少砌体的透风性，以提高砌体的隔热性和抗冻性。

B、砂浆的类型

按配料成份的不同，砂浆可分成水泥砂浆、混合砂浆等。

水泥砂浆：

由水泥、砂和水按一定比例拌和后制成，并在潮湿的环境中硬化。

特点是强度较高，耐久性及抗渗性好，但和易性差、水泥用量偏多。

水泥砂浆多用于对防水有较高要求、对强度有较高要求的砌体。

混合砂浆：

在水泥砂浆中掺入适量的塑化剂即可制成混合砂浆。

塑化剂包括石膏、石灰、皂化松香等材料。

其作用是改善砂浆的和易性及保水性，增加其可塑性，从而提高砌体的砌筑质量。

实际中常用的是水泥石灰砂浆。

特点是和易性、保水性较好，便于砌筑且水泥用量较少，但其强度较低。

水泥石灰砂浆多用于砌筑墙、柱等一般砌体。

C、砂浆的等级

基本要求：

满足强度等级、具有合适的可塑性（亦称流动性）及保水性。

强度等级：

（5级）

M15、M10、M7.5、M5、M2.5级。

3、砌体材料的选用

根据砌体使用部位及环境条件，按计算和构造要求确定。

A、对于5层及以上的房屋外墙、较潮湿房间的墙体、层高大于6米的墙和柱、承受振动的墙和柱，所用砖的最低强度等级为MU10级，砂浆的最低强度等级为M5级。

B、地面以下或防潮层以下的砌体，根据地基土潮湿程度，其材料的最低强度等级应符合P214表6.1.1要求。

C、承重墙梁的砖，强度等级不应低于MU10级，其计算高度范围内的砂浆强度等级不应低于M5级。

其它情况时砂浆强度等级不应低于M2.5级。

D、墙体防潮层一般采用防水砂浆铺设，常用做法是20厚1:

2水泥砂浆掺5%防水粉。

墙体勒脚部分常采用12厚1:

3水泥砂浆摸灰，8厚1:

2水泥砂浆粉刷。

E、关于块体和砂浆材料选用的一般情况，可参阅P213处的四个方面讨论处理。

4、砌体的分类

根据构造，砌体可分为无筋砌体和配筋砌体两类。

A、无筋砌体

没有配筋或者没按计算配置钢筋的砌体称作无筋砌体，它们包括砖砌体、砌块砌体和石砌体三种形式。

砖砌体：

它们可分作实心粘土砖砌体、多孔砖砌体、蒸压灰砂砖砌体和蒸压粉煤灰砖砌体等。

标准砖可砌筑成厚度为120mm半砖、240mm一砖、370mm一砖半、490mm两砖和620mm两砖半墙体。

多孔砖可砌筑成厚度为90mm、180mm、240mm、290mm和390mm的墙体。

砌块砌体：

它们的技术问题是砌块的排列，其主砌块与辅砌块宜相互协调分布、错缝搭接。

实际中要求砌块的排列类型最少、规律整齐、避免通缝。

对于空心砌块还应做到对正孔洞、对齐上下皮砌块的肋部，以便于传递荷载。

由于砌块砌体的孔洞率较大，使得砂浆与砌块的结合较差，所以该类砌体的整体性和抗弯剪能力较差。

B、配筋砌体

在砌体中按计算和构造要求配置钢筋的砌体称作配筋砌体，它们包括横向配筋砌体及组合配筋砌体两种形式。

横向配筋砌体：

在砖砌体的水平灰缝内配置钢筋网片或水平钢筋而形成的配筋砌体。

它们常用于砖柱或窗间墙等偏心距较小的受压构件中，详见P215图6.1.3所示。

组合配筋砌体：

在砌体外侧预留竖向凹槽并配置纵向钢筋，或者在砌块孔洞中配置竖向钢筋，然后再浇筑混凝土或砂浆而形成的配筋砌体。

它们常用于组合柱或剪力墙等的受力构件中，详见P215图6.1.4所示。

二、无筋砌体的强度和变形性能

砌体是由砖、石或砌块等单个块体与砂浆砌筑后粘结成受力的整体。

砌体的受力性能主要取决于块体与砂浆的性能，以及块体在砌体中的受力状态，并与砌筑质量有关。

1、砌体的抗压性能

A、砌体受压的破坏特征

砌体抗压试验采用高厚比H0/h＝3的试件，试验过程经历了三个受力阶段，详见P216图6.1.5所示。

第一阶段：

这个阶段为单砖内出现裂缝，即第一批裂缝在单砖内出现，此时的荷载值约为破坏荷载的50%～80%左右，其大小与砂浆的强度有关。

裂缝方向为竖向或略呈倾斜状。

第二阶段：

这个阶段为多皮砖内出现连续裂缝，即随着荷载增加其单砖裂缝发展成连续裂缝，同时有新的裂缝发生。

连续裂缝在多皮砖内发生，此时荷载值约为破坏荷载的80%～90%左右。

第三阶段：

这个阶段为多皮砖内出现贯通裂缝，即随着荷载增加其连续裂缝发展成多条贯通裂缝，最后由于裂缝间的小柱体丧失稳定性而导致砌体破坏。

在讨论砌体的抗压性能时，一般以第二阶段作为实际破坏阶段，并通过砌体受压时的应力应变曲线说明，详见P216图6.1.6所示。

从图中可见，砖砌体和砌块砌体的抗压强度值均低于块体的抗压强度值。

三条原因……。

B、影响砌体抗压强度的主要因素

影响砌体抗压强度的主要因素有以下几条。

a、块体和砂浆的强度

块体和砂浆的强度越高，砌体的抗压强度也越高。

b、砂