2015年一建备考《建筑工程》考点讲解1A411031结构构造要求

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　　1A411030 建筑结构构造要求

　　1A411031 结构构造要求

　　一、混凝土结构的受力特点及其构造

　　1.混凝土结构的优点

　　(1)强度较高，钢筋和混凝土两种材料的强度都能充分利用;

　　(2)可模性好，适用面广;

　　(3)耐久性和耐火性较好，维护费用低;

　　(4)现浇混凝土结构的整体性好，延性好，适用于抗震抗爆结构，同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构;

　　(5)易于就地取材。

　　混凝土结构的缺点：自重大，抗裂性较差，施工复杂，工期较长。

　　由于钢筋混凝土结构有很多优点，适用于各种结构形式，因而在房屋建筑中得到广泛应用。

　　2.钢筋和混凝土的材料性能

　　(1)钢筋

　　我国普通钢筋混凝土中配置的钢筋主要是热轧钢筋，预应力筋常用中、高强钢丝和钢绞线。

　　1)热轧钢筋的种类：热轧钢筋由普通低碳钢(含碳量不大于0.25%)和普通低合金

　　钢(合金元素不大于5%)制成。其常用种类、代表符号和直径范围见表1A411031-1。

　　钢筋常用种类、代表符号和直径范围 表1A411031-1

　　2)钢筋的力学性能：

　　建筑钢筋分两类，一类为有明显流幅的钢筋，另一类为没有明显流幅的钢筋。

　　有明显流幅的钢筋含碳量少，塑性好，延伸率大。

　　无明显流幅的钢筋含碳量多，强度高，塑性差，延伸率小，没有屈服台阶，脆性破坏。

　　对于有明显流幅的钢筋，其性能的基本指标有屈服强度、延伸率、强屈比和冷弯性能四项。冷弯性能是反映钢筋塑性性能的另一个指标。

　　3)钢筋的成分：

　　铁是主要元素，还有少量的碳、锰、硅、钒、钛等;另外，还有少量有害元素，如硫、磷。

　　(2)混凝土

　　1)抗压强度：立方体强度以fCU作为混凝土的强度等级，单位是N/m2，例如C20表示抗压强度为20N/ mm2。规范共划分十四个强度等级，C15～C80，级差为5N/mm2。

　　2)棱柱体抗压强度fc，该强度是采用150mm×150mm×300mm的棱柱体作为标准试件试验所得。

　　3)抗拉强度ft。，是计算抗裂的重要指标。混凝土的抗拉强度很低。

　　(3)钢筋与混凝土的共同工作

　　钢筋与混凝土的相互作用叫粘结。钢筋与混凝土能够共同工作是依靠它们之间的粘结强度。混凝土与钢筋接触面的剪应力称粘结应力。

　　影响粘结强度的主要因素有混凝土的强度、保护层的厚度和钢筋之间的净距离等。

　　3.极限状态设计方法的基本概念

　　我国现行规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，其基本原则如下：

　　(1)结构功能：建筑结构必须满足安全性、适用性和耐久性的要求。

　　(2)可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能要求的能力，称为结构的可靠性，可靠度是可靠性的定量指标。

　　(3)极限状态设计的实用表达式：为了满足可靠度的要求，在实际设计中采取如下措施：

　　1)一般情况下在计算杆件内力时，对荷载标准值乘以一个大于1的系数，称荷载分项系数。

　　2)在计算结构的抗力时，将材料的标准值除以一个大于1的系数，称材料分项系数。

　　3)对安全等级不同的建筑结构，采用一个重要性系数进行调整。

　　在采用上述措施后，可靠度指标便得到了满足。这就是以分项系数表达的极限状态设计方法。

　　4.钢筋混凝土梁的配筋原理及构造要求

　　(1)适筋梁正截面受力阶段分析(见图1A411031-1)

　　(4)梁的斜截面承载能力保证措施

　　受弯构件截面上除作用弯矩M外，通常还作用有剪力V。在弯矩M和剪力V的共同作用下，有可能产生斜裂缝，并沿斜裂缝截面发生破坏。

　　影响斜截面受力性能的主要因素：

　　1)剪跨比和高跨比;

　　2)混凝土的强度等级;

　　3)腹筋的数量，箍筋和弯起钢筋统称为腹筋。

　　为了防止斜截面的破坏，通常采用下列措施：

　　1)限制梁的截面最小尺寸，其中包含混凝土强度等级因素;

　　2)适当配置箍筋，并满足规范的构造要求;

　　3)当上述两项措施还不能满足要求时，可适当配置弯起钢筋，并满足规范的构造要求。

　　5.梁、板的受力特点及构造要求

　　梁、板按支承情况分，有简支梁、板与多跨连续梁、板之分。板按其受弯情况又有单向板与双向板之分。

　　(1)单向板与双向板的受力特点

　　两对边支承的板是单向板，一个方向受弯;而双向板为四边支承，双向受弯。当长边与短边之比小于或等于2时，应按双向板计算;当长边与短边之比大于2但小于3时，宜按双向板计算;当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造筋;当长边与短边长度之比大于或等于3时，可按沿短边方向受力的单向板计算。

　　(2)连续梁、板的受力特点

　　现浇肋形楼盖中的板、次梁和主梁，一般均为多跨连续梁(板)。连续梁(板)的内力计算是主要内容，配筋计算与简支梁相同。内力计算有两种方法。主梁按弹性理论计算，次梁和板可考虑按塑性变形内力重分布的方法计算。弹性理论的计算是把材料看成弹性的，用结构力学的方法，考虑荷载的不利组合，计算内力，并画出包络图，进行配筋计算。

　　均布荷载下，等跨连续板和连续次梁的内力计算，可考虑塑性变形的内力重分布。允许支座出现塑性铰，将支座截面的负弯矩调低，即减少负弯矩;调整的幅度，必须遵守一定的原则。

　　连续梁、板的受力特点是，跨中有正弯矩，支座有负弯矩。因此，跨中按最大正弯矩计算正筋，支座按最大负弯矩计算负筋。钢筋的截断位置按规范要求截断。

　　板的配筋构造如图1A411031-3所示。

　　(3)梁、板的构造要求

　　梁最常用的截面形式有矩形和T形。梁的截面高度一般按跨度来确定，宽度一般是高度的1/3。梁的支承长度不能小于规范规定的长度。纵向受力钢筋宜优先选用HRB335、HRB400钢筋，常用直径为10～25mm，钢筋之间的间距不应小于25mm，也不应小于直径。保护层的厚度与梁所处环境有关，一般为25～40mm。

　　板的厚度与计算跨度有关，屋面板一般不小于60mm，楼板一般不小于80mm，板的支承长度不能小于规范规定的长度，板的保护层厚度一般为15～30mm。受力钢筋直径常用6、8、10,12mm。间距不宜大于250mm。

　　梁、板混凝土的强度等级一般采用C20以上。

　　二、砌体结构的受力特点及其构造

　　采用砖、砌块和砂浆砌筑而成的结构称为砌体结构。

　　砌体结构有以下优点：砌体材料抗压性能好，保温、耐火、耐久性能好;材料经济，就地取材;施工简便，管理、维护方便。砌体结构的应用范围广，它可用作住宅、办公楼、学校、旅馆、跨度小于15m的中小型厂房的墙体、柱和基础。

　　砌体的缺点：砌体的抗压强度相对于块材的强度来说还很低，抗弯、抗拉强度则更低;黏土砖所需土源要占用大片良田，更要耗费大量的能源;自重大，施工劳动强度高，运输损耗大。

　　1.砌体材料及砌体的力学性能

　　(1)砌块

　　砖、砌块根据其原料、生产工艺和孔洞率来分类。由黏土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的实心或孔洞率不大于规定值且外形尺寸符合规定的砖，称为烧结普通砖;孔洞率大于25%，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部位的砖称为烧结多孔砖，简称多孔砖。烧结普通砖又分为烧结黏土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖和烧结粉煤

　　灰砖。以石灰和砂为主要原料，或以粉煤灰、石灰并掺石膏和骨料为主要原料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖，称为蒸压灰砂砖或蒸压粉煤灰砖，简称灰砂砖或粉煤灰砖。

　　砖的强度等级用“MU"表示，单位为MPa(N/mm2).烧结普通砖、烧结多孔砖等的强度等级分MU30,MU25,MU20,MU15和MU1O五级。蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖的强度等级分MU25,MU20,MU15,MU10四级。

　　(2)砂浆

　　砂浆可使砌体中的块体和砂浆之间产生一定的粘结强度，保证两者能较好地共同工作，使砌体受力均匀，从而具有相应的抗压、抗弯、抗剪和抗拉强度。砂浆按组成材料的不同，可分为：水泥砂浆;水泥混合砂浆;石灰、石膏、黏土砂浆。

　　砂浆强度等级符号为“M”。规范给出了五种砂浆的强度等级，即M15,M10、M7.5,M5和M2.5。当验算正在砌筑或砌完不久但砂浆尚未硬结以及在严寒地区采用冻结法施工的砌体抗压强度时，砂浆强度取0。

　　(3)砌体

　　按照标准的方法砌筑的砖砌体试件，轴压试验分三个阶段：第Ⅰ阶段，从加载开始直到在个别砖块上出现初始裂缝，该阶段属弹性阶段，出现裂缝时的荷载约为0.5～0.7倍极限荷载;第Ⅱ阶段，继续加载后个别砖块的裂缝陆续发展成少数平行于加载方向的小段裂缝，试件变形增加较快，此时的荷载不到极限荷载的0.8倍;第Ⅲ阶段，继续加载时小段裂缝会较快沿竖向发展成上下贯通整个试件的纵向裂缝。试件被分割成若干个小的砖柱，直到小砖柱因横向变形过大发生失稳、体积膨胀，导致整个试件破坏。

　　由于砂浆铺砌不均，砖块不仅受压，还受弯、剪、局部压力的联合作用;另外，砖和砂浆受压后横向变形不同，使砖处于受拉状态;同时，因为竖缝的存在，砖块在该处又存在一个较高的应力区。因此，砌体中砖所受的应力十分复杂，特别是拉、弯作用产生的内力使砖较早出现竖向裂缝。以上原因正是砌体抗压强度比砖抗压强度小得多的原因，规范根据试验资料给出了不同砌体的强度设计值。

　　影响砖砌体抗压强度的主要因素包括：砖的强度等级;砂浆的强度等级及其厚度;砌筑质量，包括饱满度、砌筑时砖的含水率、操作人员的技术水平等。

　　2.砌体结构静力计算的原理

　　(1)静力计算的原理

　　砌体墙、柱静力计算的支承条件和基本计算方法是根据房屋的空间工作性能确定的。房屋的空间工作性能与下列因素有关：屋盖或楼盖类别、横墙间距。《砌体结构设计规范》GB 50003--2011对砌体房屋静力计算方案的规定见表1A411031-2和表1A411031-30刚性、刚弹性、弹性方案的计算简图见图1A411031-4。

　　砌体结构房屋静力计算方案的横墙间距L(m) 表1A411031-2

　　砌体的受力特点是抗压强度较高而抗拉强度很低，所以砌体结构房屋的静力计算简图大多设计成刚性方案。因为这种方案的砌体受的拉力较小，压力较大，可以很好地发挥砌体的受力特点。开间较小的住宅、中小型办公楼即属于这类结构。

　　(2)墙、柱高厚比验算

　　高厚比β是指墙、柱的计算高度Ho与其相应厚度厄的比值，p=H0 /h。

　　1)墙、柱的允许高厚比[β]

　　《砌体结构设计规范》GB 50003--2011所确定的墙、柱高厚比[阳是总结大量工程实践经验并经理论校核和分析得出的，见表1A411031-4。