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1、会计学1水工钢筋水工钢筋(gngjn)混凝土结构第十二混凝土结构第十二第一页，共51页。4、结构常浸没在水里，或承受水压，或处于干湿交替环境，又的还受冻融，冲刷或空蚀等作用。所以耐久性为水工混凝土结构的重要问题。5、水工建筑物结构形体复杂，很多结构为非杆件体系，无法求出截面内力，并按一般极限强度理论计算配筋量。所以本章专门针对以上(yshng)的一些问题进行解决。第2页/共51页第二页，共51页。一、最小配筋率规定的变革 水工96规范的最小配筋率1、对于一般的钢筋混凝土构件（板、梁、柱），纵向(zn xin)受力钢筋的配筋率不应小于下表规定的数值。2、对于截面厚度很大的受弯构件（底板）及大偏心
2、受压构件（墩墙），其受拉钢筋的最小配筋率可由下表所列的基本最小配筋率乘以截面弯矩设计值与截面受弯极限承载力之比得出。即可按下式计算：第一节 水工钢筋(gngjn)混凝土结构的最小配筋率 第3页/共51页第三页，共51页。第4页/共51页第四页，共51页。截面厚度很大的受弯构件（底板）及大偏心受压构件（墩墙）的受压钢筋可不受最小配筋率限制，但对于墩墙的受压区应配置适量(shling)的构造钢筋。第5页/共51页第五页，共51页。截面尺寸很大的轴心受压或小偏心受压墩墙结构，其受压钢筋的最小配筋率 可由上表所列的基本(jbn)最小配筋率 乘以截面轴向压力设计值与截面受压极限承载力之比得出，即：3、截
3、面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件，如经论证，其纵向受拉钢筋也可不受最小配筋率的限制，钢筋截面面积按承载力计算确定，但每米宽度内的钢筋截面面积不得小于2500mm2。第6页/共51页第六页，共51页。二、配置最小配筋量的原因和确定最小配筋率的原则(yunz)见P376 三、08规定的最小配筋率第7页/共51页第七页，共51页。第8页/共51页第八页，共51页。第9页/共51页第九页，共51页。第10页/共51页第十页，共51页。一、概述 大体积混凝土在硬结过程中产生的水化热，-内外温差过大表层(biocng)产生拉应力产生早期表层(biocng)裂缝或贯通性裂缝。
4、块体升温到最高后开始降温结构底部的温度变形受到基岩或老混凝土的约束无法自由伸缩发生深层的基础裂缝。结构稳定后外界温度的变化导致结构表层(biocng)裂缝。第二节 温度作用(zuyng)下混凝土抗裂性验算及温度配筋 第11页/共51页第十一页，共51页。在大体积混凝土中，由温度作用产生的应力常比其他的外荷载产生的总合还大。所以温控计算就十分重要。温度问题应从控制温度和改变约束两方面解决。用配置钢筋的办法来防止温度裂缝是不可行的。但配置适当的温度钢筋可以限制裂缝开展的宽度，有利于减轻发生裂缝后的严重性。温控计算相当困难和复杂，一般只对重要的大体积混凝土才考虑温度作用。较小的混凝土坝可以参照类似工
5、程(gngchng)的经验，做好温控措施。第12页/共51页第十二页，共51页。二、混凝土的热学性能指标温控设计中用到的混凝土热学性能指标主要有：1、比热：1Kg的混凝土温度升高1吸收的热量。2、导热系数：面积为1平方及厚度(hud)为1m的混凝土，当其两侧存在1度温差时，在1h中传导过来的热量。3、导温系数4、放热系数5、线膨胀系数 一般工程或初步设计时，可参考表12-3。第13页/共51页第十三页，共51页。三、浇筑温度、水化热绝热温升及外界温度 混凝土块体的温度场与块体的浇筑温度、本身的水泥水化热温升以及外界介质的温度有关。（一）浇筑温度Tp 由混凝土的机口温度加上运输浇筑过程中的温度回
6、升而定。（二）水化热绝热温升浇筑块在硬结过程中出现的水化热计算公式参考12-5到12-8。（三）外界介质温度主要指气温、水温、表面(biomin)日照辐射以及地温等。第14页/共51页第十四页，共51页。四、混凝土块体的温度场计算 大体积混凝土结构的温度场可由热传导基本方程求解。根据结构的边界条件和初始条件，求解微分方程，即可求得块体的温度场。边界条件即混凝土块体表面与周围介质的热交换条件，初始条件为浇筑温度。但是如果结构形式和边界条件比较复杂是，温度场的计算应采用差分法或有限单元法。五、混凝土块体的温度应力温度作用下，由变形引起(ynq)应力。温度应力分为两种：1、自生应力；2、约束应力。第
7、15页/共51页第十五页，共51页。六、混凝土的应力松弛 应力松弛：混凝土在保持(boch)应变不变的条件下，应力随时间的延续而衰减的现象。七、大体积混凝土抗裂验算 大体积混凝土结构在温度作用下的抗裂验算可按下列公式进行：第16页/共51页第十六页，共51页。第17页/共51页第十七页，共51页。第18页/共51页第十八页，共51页。第19页/共51页第十九页，共51页。八、钢筋混凝土框架的温度(wnd)配筋 目前工程界对钢筋混凝土框架结构的温度(wnd)配筋设计，有以下几种处理方法：1、认为混凝土一旦开裂，温度(wnd)应力自行松弛，无需专门配置温度(wnd)钢筋。2、按经验适当配置温度(w
8、nd)钢筋。3、不考虑混凝土开裂对温度(wnd)作用效应的影响，将温度(wnd)作用与其他外力荷载一样对待和组合。4、温度(wnd)计算时，考虑构件开裂后刚度的降低，对构件刚度降低的估计是经验。5、考虑混凝土的开裂，按非线性矩阵分析程序经多次叠代后，求得外力荷载和温度(wnd)作用共同作用下的最终内力，并根据此配筋。第20页/共51页第二十页，共51页。第21页/共51页第二十一页，共51页。目前对水工(shu n)中的非杆件体系结构的配筋设计，主要有以下3种方法：1、对某些常用的结构构件，进行了一定数量的实测试验，根据试验成果，总结出这类结构的极限承载力配筋计算公式；但这只限于少数结构，目前
9、已有的为深受弯构件、牛腿、弧门支座等。2、按弹性应力图形面积计算钢筋用量的方法，可通用于所有非杆件体系。3、按钢筋混凝土非线性有限单元法，复核配筋结构的承载力和裂缝区域。第三节 非杆件体系结构的配筋设计(shj)第22页/共51页第二十二页，共51页。一、按弹性应力图形面积配筋法 先按弹性力学或通过模型试验得出结构在工作阶段的弹性应力，按其主拉应力图形面积，算出主拉应力的合力，按主拉力的全部或部分由钢筋承担(chngdn)的原则，计算钢筋用量。第23页/共51页第二十三页，共51页。第24页/共51页第二十四页，共51页。第25页/共51页第二十五页，共51页。第26页/共51页第二十六页，共
10、51页。二、钢筋混凝土有限元分析方法 基本观点：将一连续结构离散化为有限个能满足一定连续性条件的单元，利用虚功原理，将单元的节点荷载与单元的节点位移通过单元刚度矩阵(j zhn)联系起来，然后将结构的全部节点整体编号，归并所有单元的节点位移列阵和节点荷载列阵，分别组成整体位移列阵和整体荷载列阵，再将所有单元刚度矩阵(j zhn)集合成整体刚度矩阵(j zhn)，得到整个结构的平衡方程组。结合边界条件，解出整体节点位移，由整体节点位移得到单元节点位移，再由单元节点位移求出所需的单元应力和单元应变。第27页/共51页第二十七页，共51页。第28页/共51页第二十八页，共51页。第29页/共51页第
11、二十九页，共51页。一、概述 跨高比 的钢筋混凝土深梁、短梁和厚板，应按深受弯构件设计。此处，h为构件的截面高度；为计算跨度，对于深梁可取 两者中的较小值，对于短梁可取 两者中的较小值，在此 为支座中心线之间的距离，为净跨。厚板的计算跨度l0可按照深梁和短梁的规定(gudng)确定。深受弯构件的正截面应变不符合平面假定。要按本节的公式计算。工程上常将l0/h2的简支梁或l0/h2.5的连续梁称为深梁；将2（或2.5)l0/h5的梁称为短梁。第五节 深受弯构件(gujin)的计算和配筋 第30页/共51页第三十页，共51页。简支深受弯构件的内力可按一般简支梁计算(j sun)。连续深受弯构件的内
12、力当 时应按弹性理论的方法计算(j sun)，当 时可按一般连续梁用结构力学方法计算(j sun)。二、深受弯构件的正截面受弯承载力计算(j sun)深受弯构件的正截面受弯承载力应按下式计算(j sun)：12-2712-28第31页/共51页第三十一页，共51页。深受弯构件的相对受压区计算(j sun)高度 可按下列公式计算(j sun)：1、跨中截面：2、支座截面：深受弯构件的截面受弯计算(j sun)高度 可按下式计算(j sun)：12-2912-3012-31第32页/共51页第三十二页，共51页。设计时，可先按一般受弯构件(gujin)，取定 及计算出 ，然后由式（12-31）求出
13、 ，由式（12-29）或式（12-30）求出 ，再将 或 代入式（12-28）求出z，即可由式（12-27）求出所需配筋截面积 。第33页/共51页第三十三页，共51页。三、深受弯构件的斜截面受剪承载力计算 根据实验(shyn)，当截面尺寸、材料强度等条件相同时，跨高比越小，混凝土能承受的受剪承载力就越大；而且在跨高比较大时，抵抗剪力的钢筋主要靠竖向箍筋（或竖向分布钢筋），当跨高比较小时，则主要靠水平箍筋（或水平分布钢筋）受力。因此在深受弯构件中，常需要布置水平钢筋和竖向钢筋，两者各自的受剪承载力随l0/h的变化而彼此长消。第34页/共51页第三十四页，共51页。（一）为避免发生斜压破坏，深梁
14、和短梁的截面(jimin)尺寸应符合下列要求：第35页/共51页第三十五页，共51页。截面受剪计算(j sun)高度可按下式计算(j sun)：第36页/共51页第三十六页，共51页。（二）深梁和短梁的斜截面受剪承载力应按下列公式(gngsh)计算：第37页/共51页第三十七页，共51页。第38页/共51页第三十八页，共51页。（三）承受(chngshu)分布荷载的实心厚板，其正截面受弯承载力应按下列公式计算：按上式计算(j sun)的第39页/共51页第三十九页，共51页。四、深受弯构件的正常使用极限状态验算（一）抗裂验算1、使用上不允许出现垂直裂缝的深受弯构件应进行抗裂验算。其验算公式可采
15、用第八章式（8-7）和式（8-8），但截面抵抗矩塑性系数 按附录五表4取用后，尚应再乘以修正系数ar=，此处当 时，取2、使用上要求(yoqi)不出现斜裂缝的深梁，应满足下式的要求(yoqi)：第40页/共51页第四十页，共51页。（二）裂缝宽度验算 使用上要求限制(xinzh)裂缝宽度的深受弯构件应验算裂缝宽度，按荷载效应的短期组合（并考虑部分荷载的长期作用的影响）及长期组合所求得的最大裂缝宽度 不应超过附录五表2规定的允许值。其最大垂直裂缝宽度可按第八章式（8-36)和式（8-37)计算,但构件受力特征系数取为:且当 时,可不作验算。（三)扰度验算 深受弯构件可不进行扰度验算。第41页/共
16、51页第四十一页，共51页。五、深受弯构件的配筋构造（一）深梁1、深梁的构造尺寸A、为了保证深梁的出平面稳定(wndng)，当深梁的跨高比大于1时，其高度比不宜大于25；当深跨比小于1时，其跨宽比不宜大于25。B、为了将深梁的荷载通过与柱的交接面传至支柱，并改善深梁的受剪与局部受压性能，支撑梁的柱宜延伸至梁顶，形成为深梁的加劲肋。深梁的中面宜与柱的中心线重合。C、当深梁的支承长度满足下列条件，可不进行支座局部受压承载力计算。第42页/共51页第四十二页，共51页。2、深梁的纵向受拉钢筋A、深梁的下部(xi b)纵向受拉钢筋应均匀地布置在下边缘以上0.2h的高度范围内，如下图所示。第43页/共5
17、1页第四十三页，共51页。第44页/共51页第四十四页，共51页。B、连续深梁和连续短梁中间支座截面上部纵向受拉钢筋应按下图规定的分段范围和比例，在各段内均匀布置。对于连续深梁，可利用水平分布钢筋作为纵向受拉钢筋。当该段计算的配筋率大于水平分布钢筋最小配筋率时，超出部分应配置附加(fji)水平钢筋，并均匀配置在该段支座两边离支座中点距离为 的范围内（下图)。对 的连续深梁在中间支座以上0.2h-0.6h高度范围内总配筋率不应小于0.5%。第45页/共51页第四十五页，共51页。C、简支深梁或连续深梁的下部(xi b)纵向受拉钢筋应全部伸入支座，不得在跨中弯起或切断。纵向受拉钢筋应在端部沿水平方
18、向弯折锚固（如下图），且锚固长度不应小于附录四表2规定的数值增加5d。当不能满足上述规定时，应采取在纵向受拉钢筋上加焊横向短筋，或可靠地焊在锚固钢板上，或将纵向受拉钢筋末端搭焊成环形等有效锚固措施。第46页/共51页第四十六页，共51页。D、深梁、短梁的纵向受拉钢筋配筋率 和水平(shupng)分布钢筋配筋率 、竖向分布钢筋配筋率 不应小于下表的规定。第47页/共51页第四十七页，共51页。3、深梁的水平和竖向分布钢筋1、深梁应配置不少于两片由水平和竖向分布钢筋组成的钢筋网。2、分布钢筋直径不应小于8mm,间距(jin j)不应大于200mm,且不宜小于100mm。3、分布钢筋的最外排两肢之间
19、应设置拉筋，拉筋在水平和竖向两个方向的间距(jin j)均不宜大于600mm，在支座区高度与宽度各为0.4h的范围内，拉筋的水平和竖向间距(jin j)不宜大于300mm。4、水平分布钢筋宜在端部弯折锚固图，或在中部错位搭接（见下图）或焊接。第48页/共51页第四十八页，共51页。作业作业(zuy)1、要使混凝土结构满足耐久性要求，在设计时应注意哪些方面的要求？2、钢筋混凝土简支梁，截面尺寸(ch cun)及支撑情况如下图所示，跨中截面承受弯矩设计值为M=905KN.m，采用C25混凝土，级钢筋。试配置纵向钢筋。第49页/共51页第四十九页，共51页。第50页/共51页第五十页，共51页。感谢您的观看(gunkn)！第51页/共51页第五十一页，共51页。