结构设计方法与设计指标第三四节(上课用).ppt

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1、第三节 建筑结构材料的设计指标,一.钢筋的成份、级别、品种,热轧钢筋 强度等级代号HPB235级、HRB335级、RRB400,HPB-热轧光圆钢筋,HRB-热轧带肋钢筋,RRB-余热处理钢筋,按化学成分,碳素钢,低合金钢在碳素钢基础上加入少量的硅、锰、钛、钒、铬等合金元素。有效提高钢材的 强度，改善钢材的其它性能。,低碳钢含碳量0.25%,中碳钢含碳量0.25%0.6%,高碳钢含碳量0.6%1.4%,除铁外，含少量碳、硅、锰、硫、磷,按外形,光面钢筋,变形钢筋:等高肋钢筋、月牙肋钢筋,热轧钢筋 将钢材在高温下轧制而成，根据强度高低，分为、三个级别,冷拉钢筋 由热轧钢筋在常温下机械拉伸而成，屈

2、服强度得到提 高（冷拉时效），分为冷拉、冷拉、冷拉、冷拉,冷轧带肋钢筋 由热轧圆盘条经冷轧减小直径后在其表面冷轧成 带有斜肋的钢筋，明显提高屈服强度，三个级别 LL550，LL650，LL800,热处理钢筋 将热轧的螺纹钢筋再通过淬火和回火的调质热处理，显著提高强度。,按加工方法,钢丝：碳素钢丝、刻痕钢丝及钢绞线,冷拔钢筋 在常温下，使钢筋拉过一个直径较小的设备（如图），改变力学性能。,冷拔钢筋,既能提高抗拉强度又能提高抗压强度。冷拔钢筋属于硬钢。,返回,二.钢筋的设计指标（强度标准值与强度设计值）,材料强度标准值：取具有95%保证率的材料强度值为该值强度特征值。,钢筋强度设计值=钢筋强度标准

3、值钢筋材料分项系数s,普通钢筋的强度标准值、强度设计值及弹性模量,一.混凝土的组成结构普通混凝土：水泥砂石水 人工石材，是多相复合材料通常把混凝土的结构分为三种类型：.微观结构：水泥石结构，包括水泥凝胶、晶体骨架、未水化 完的水泥颗粒和凝胶孔组成。.亚微观结构：水泥砂浆结构。.宏观结构：砂浆和粗骨料两组分体系。,二.混凝土的强度混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。,三.混凝土的设计指标（强度标准值与强度设计值）,混凝土强度设计值=混凝土强度标准值砼材料分项系数c,材料强度标准值：取具有95%保证率的材料强度值为该值强度特征值。,混凝土的强度

4、标准值、强度设计值及弹性模量,（1）块材块材是砌体的主要组成部分，通常占砌体总体积的78以上。我国目前的块材主要有以下几类：1）砖烧结普通砖烧结普通砖简称普通砖，指以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成的实心的或孔洞率不大于规定值且外形尺寸符合规定的砖。,一、砌体材料种类及强度等级,烧结普通砖可分为烧结黏土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖等。全国统一规定这种砖的尺寸为240mm115mm53mm，习惯上称标准砖。烧结普通砖的强度等级有MU30、MU25、MU20、MU15和MU10五个等级。,非烧结硅酸盐砖非烧结硅酸盐砖是指以硅酸盐材料、石灰、砂石、矿渣、粉煤灰等为主要

5、材料压制成型后经蒸汽养护制成的实心砖。常用的有蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、炉渣砖、矿渣砖等。蒸压灰砂砖简称灰砂砖，是以石灰和砂为主要原料，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的实心砖，其强度等级有MU25、MU20、MU15和MU10。,蒸压粉煤灰砖简称粉煤灰砖，又称烟灰砖，是以粉煤灰、石灰为主要原料，掺配适量的石膏和集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖，有MU20、MU15、MU10和MU7.5四个强度等级。炉渣砖亦称煤渣砖，以炉渣为主要原料，掺配适量的石灰、石膏或其他集料制成。矿渣砖以未经水淬处理的高炉炉渣为主要原料，掺配适量的石灰、粉煤灰或炉渣制成。,烧结多孔砖烧结多孔砖简称

6、多孔砖，是指以黏土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的具有竖向孔洞(孔洞率不小于25，孔的尺寸小而数量多)的砖。其外形尺寸，长度为290、240、190mm，宽度为240、190、180、175、140、115mm，高度为90mm。型号有KM1、KP1和KP2三种（图2.9）。烧结多孔砖主要用于承重部位，其强度等级划分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10。,图2.9 几种多孔砖的规格和孔洞形式,（a）KM1型；（b）KM1型配砖；（c）KP1型；（d）KP2型；（e）、（f）KP2型配砖,2）砌块 指除普通砖和黏土空心砖及石材以外的块材。砌块尺寸较大，可分为小型、中型和

7、大型三类。高度在180350mm的一般称为小型砌块，便于手工砌筑，使用上也较灵活。高度在350900mm的一般称为中型砌块。高度大于900mm的一般称为大型砌块。,砌块一般用混凝土或水泥炉渣浇制而成，也可用粉煤灰蒸养而成，主要有混凝土空心砌块、加气混凝土砌块、水泥炉渣空心砌块、粉煤灰硅酸盐砌块。混凝土小型空心砌块的主要规格尺寸为390mm190mm190mm（图2.10），是墙体材料改革的方向之一。砌块的强度等级分为MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5五级。,图2.10 混凝土小型空心砌块块型,3）石材石材抗压强度高，抗冻性、抗水性及耐久性均较好，通常用于建筑物基础、挡土墙等，也可

8、用于建筑物墙体。砌体中的石材应选用无明显风化的天然石材。石材的强度等级共分七级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。石材按加工后的外形规则程度分为料石和毛石两种。,料石细料石通过细加工，外形规则，叠砌面凹入深度不应大于10mm，截面的宽度、高度不应小于200mm，且不应小于长度的1/4。半细料石规格尺寸同细料石，但叠砌面凹入深度不应大于15mm。粗料石规格尺寸同细料石，但叠砌面凹入深度不应大于20mm。毛石形状不规则，中部厚度不小于200mm的石材。,（2）砂浆砌体中砂浆的作用是将块材连成整体，从而改善块材在砌体中的受力状态，使其应力均匀分布，同时因砂浆填满

9、了块材间的缝隙，也降低了砌体的透气性，提高了砌体的防水、隔热、抗冻等性能。按配料成分不同，砂浆分为以下几种：,1）水泥砂浆水泥砂浆的主要特点是强度高，耐久性和耐火性好，但其流动性和保水性差，相对而言施工较困难。在强度等级相同的条件下，采用水泥砂浆砌筑的砌体强度要比用其他砂浆时低。水泥砂浆常用于地下结构或经常受水侵蚀的砌体部位。,2）水泥混合砂浆水泥混合砂浆包括水泥石灰砂浆、水泥黏土砂浆，其强度较高，且耐久性、流动性和保水性均较好，便于施工，容易保证施工质量，常用于地上砌体，是最常用的砂浆。,3）非水泥砂浆非水泥砂浆有石灰砂浆、黏土砂浆、石膏砂浆。石灰砂浆强度较低，耐久性也差，流动性和保水性较好

10、，通常用于地上砌体。黏土砂浆强度低，可用于临时建筑或简易建筑。石膏砂浆硬化快，可用于不受潮湿的地上砌体。,4）混凝土砌块砌筑砂浆它是由水泥、砂、水以及根据需要掺入的掺合料和外加剂等组成，按一定比例采用机械拌和制成，专门用于砌筑混凝土砌块的砌筑砂浆，简称砌块专用砂浆，其强度等级用Mb表示。砂浆的强度等级由通过标准试验方法测得的边长为70.7mm立方体的28d龄期抗压强度平均值确定，共有M15、M10、M7.5、M5和M2.5五级。,砌体规范规定，五层及五层以上房屋的墙，以及受振动或层高大于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级为：砖MU10，砌块MU7.5，石材MU30，砂浆M5。对安全等级为一级或

11、设计使用年限大于50年的房屋，墙、柱所用材料最低强度等级应至少提高一级。,（3）砌体材料的选择,一、钢材的品种 钢结构用的钢材主要是碳素结构钢和低合金高强度结构钢。碳素结构钢碳素结构钢的牌号由字母Q、屈服点数值、质量等级代号、脱氧方法代号（F、b、Z、TZ）四个部分组成。,现举例说明钢号表示法及代表的意义：Q235A屈服强度为235N/mm2，A级，镇静钢；Q235BF屈服强度为235N/mm2，B级，沸腾钢。,低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢是在钢的冶炼过程中添加少量合金元素（合金元素的总量低于5%），以提高钢材的强度、耐腐蚀性及低温冲击韧性等。低合金高强度结构钢均为镇静钢或特殊镇静钢，

12、所以它的牌号只有Q、屈服点数值、质量等级三部分，其中质量等级有A到E五个级别。低合金高强度结构钢的A、B级属于镇静钢，C、D、E级属于特殊镇静钢。,钢材的强度具有变异性。按同一标准生产的钢材，不同时期生产的各批钢材之间的强度不会完全相同；即使同一炉钢轧制的钢材，其强度也会有差异。因此，在结构设计中采用其强度标准值作为基本代表值。所谓强度标准值，是指正常情况下可能出现的最小材料强度值。统一标准规定，材料强度标准值应具有不小于95%的保证率。,建筑钢材的设计指标,规范取国家标准规定的屈服强度废品限值作为钢筋强度的标准值，以使结构设计时采用的钢筋强度与国家规定的钢筋出厂检验强度一致。强度标准值除以材

13、料分项系数S即为材料强度设计值。各类热轧钢筋材料分项系数S的取值大约为1.15。普通钢筋的强度标准值、强度设计值见表2-8(详见P42)。钢材强度设计值根据钢材厚度或直径按表2-6(详见P42)采用。,24 建筑结构抗震设防简介,一、基本概念 地震是一种自然现象。地球内部断层错动并引起周围介质振动的部位称为震源。震源正上方的地面位置叫震中。地面某处至震中的水平距离叫做震中距。,地震震级是表示地震大小的一种度量，与震源释放的能量大小有关，其数值是根据地震仪记录到的地震波图确定的，国际上通用的是里氏震级，用符号M表示。地震烈度是指某一区域内的地表和各类建筑物遭受一次地震影响的平均强弱程度。一次地震

14、，表示地震大小的震级只有一个。然而，由于同一次地震对不同地点的影响不一样，随着距离震中的远近变化，会出现多种不同的地震烈度。一般来说，距离震中近，地震烈度就高；距离震中越远，地震烈度也越低。,抗震设防烈度是一个地区抗震设防依据的地震烈度，是指国务院地震行政主管部门对建设工程制定的必须达到的抵御地震破坏的准则和技术指标。二、建筑抗震设防目的与设防标准 一般说来，建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求：概念设计、抗震计算与构造措施。1.抗震设防的目的和要求 许多国家的抗震设计规范都趋向于以“小震不坏、中震可修、大震不倒”作为建筑抗震设计的基本准则。,我国建筑抗震设计规范明确提出了三个水准的抗震设防要

15、求：第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建 筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用；第二水准：当遭受相当于本地区设防烈度的地震影响时，建 筑物可能损坏，但经一般修理即可恢复正常使用；第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，建 筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。,2.建筑物重要性分类与设防标准 对于不同用途建筑物的抗震设防，不宜采用同一标准，而应根据其破坏后果加以区别对待。我国建筑抗震设计规范将建筑物按其用途的重要性分为四类：甲类建筑、乙类建筑、丙类建筑、丁类建筑（p.4344）。三、抗震等级 抗震等级是结构构件抗震设防的标准。房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。抗震等级体现了不同的抗震要求，共分为一、二、三、四级，其中一级抗震要求最高（p.45）。,