石油化工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識

1、石油化工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識,,培訓(xùn)教程,,一、結(jié)構(gòu)的基本知識二、混凝土結(jié)構(gòu)三、鋼結(jié)構(gòu)四、砌體結(jié)構(gòu),一、結(jié)構(gòu)的基本知識（1/4）,1、結(jié)構(gòu)的組成 ：由若干個(gè)單元所組成的結(jié)構(gòu)骨架。2、基本(單元)構(gòu)件 ?板：提供活動面，直接承受并傳遞荷載； ?梁：板的支撐構(gòu)件，承受板傳來的荷載并傳遞； ?柱：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載并傳遞； ?墻：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載并傳遞； ?基礎(chǔ)：將

2、柱及墻等傳來的上部結(jié)構(gòu)荷載傳給地基； ?索：懸掛構(gòu)件或結(jié)構(gòu)體系的主要傳力單元； ?桿：組成空間構(gòu)件，如屋架等。,第一講：緒論（3/12） 一、結(jié)構(gòu)的基本知識（2/4）,3、結(jié)構(gòu)的分類?按材料分類 混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu) ?混凝土結(jié)構(gòu):素混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土 纖維筋混凝土和其它形式的加筋混凝

3、土。 ? 砌體結(jié)構(gòu)：包括磚石砌體結(jié)構(gòu)、砌塊砌體結(jié)構(gòu) ? 混合結(jié)構(gòu)：磚混結(jié)構(gòu)、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu),第一講：緒論（4/12） 一、結(jié)構(gòu)的基本知識（3/4）,按受力體系分類 ? 框架結(jié)構(gòu)：主要(豎向)受力體系由梁和柱組成； ? 剪力墻結(jié)構(gòu)：主要(豎向)受力體系由墻組成； ? 筒體結(jié)構(gòu)：四周封閉的墻形成筒； ? 塔式結(jié)構(gòu)：下端固定、上端自由的高聳構(gòu)筑物； ? 桅式結(jié)構(gòu)：豎立的細(xì)長桅

4、桿和纖繩所組成的構(gòu)筑物； ? 懸索、懸吊結(jié)構(gòu)：由拉索及邊緣構(gòu)件組成的承重結(jié)構(gòu)； ? 殼體結(jié)構(gòu):由曲面形板與邊緣構(gòu)件組成的空間結(jié)構(gòu)； ? 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)：由多根桿件通過節(jié)點(diǎn)連結(jié)形成的空間結(jié)構(gòu)；,第一講：緒論（5/12） 一、結(jié)構(gòu)的基本知識（4/4）,? 板柱結(jié)構(gòu)：由樓板和柱組成承重體系的結(jié)構(gòu)； ? 墻板結(jié)構(gòu)：由樓板和墻組成承重體系的結(jié)構(gòu)； ? 折板結(jié)構(gòu)：由多塊條形平板組合而成的空間結(jié)

5、構(gòu)； ? 充氣結(jié)構(gòu)：用薄膜制成的，沖入氣體后而形成的結(jié)構(gòu)； ? 膜結(jié)構(gòu)：用柔性受拉索和薄膜及邊緣構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)；? 按使用功能分類： 建筑結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)等? 按照建筑物外形分類： 單層、多層、高層、大跨和高聳結(jié)構(gòu)等? 按照施工方法分類： 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、裝配結(jié)構(gòu)和裝配整體式結(jié)構(gòu),二、 混凝土結(jié)構(gòu)（1/4）,1、結(jié)構(gòu)形成的原理 ? 組 成: 由鋼筋

6、和混凝土結(jié)合成一體，共同發(fā)揮作用。 ? 混凝土：抗壓強(qiáng)度很高，但抗拉強(qiáng)度很低。 ? 鋼 筋：抗拉和抗壓強(qiáng)度均很高。 ? 共同工作的目的 充分發(fā)揮兩種材料的強(qiáng)度優(yōu)勢，取長補(bǔ)短。 ?素混凝土梁的工作特點(diǎn) ? 開裂前：按照整截面分析，上部受拉下部受壓， 受拉區(qū)的拉力由混凝土承擔(dān)。 ? 開裂后：梁斷裂。,二、 混凝土結(jié)構(gòu)（2/4）,鋼筋

7、混凝土梁如何共同工作 ? 開裂前：受拉區(qū)的拉力由鋼筋和混凝土共同承擔(dān)。 ? 開裂后：受拉鋼筋承擔(dān)大了部分拉力，繼續(xù)承擔(dān)荷載， 直至屈服強(qiáng)度，受壓混凝土壓碎，梁破壞。,二、 混凝土結(jié)構(gòu)（3/4）,素混凝土梁與鋼筋混凝土梁的對比 ? 極限狀態(tài)：素砼梁：無明顯變形，開裂即破壞 鋼筋砼梁：有明顯變形，鋼筋屈服，砼壓碎 ? 承載能力：素砼梁：取決于混凝土的抗拉，低

8、 鋼筋砼梁：取決于鋼筋抗拉和砼抗壓強(qiáng)度，高 ? 抗裂能力：配筋后略有增加，但不顯著? 共同工作的基礎(chǔ) ? 兩者之間存在較好的傳遞應(yīng)力的能力，粘結(jié)力； ? 兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)相近； ? 混凝土對鋼筋的保護(hù)，抗火和耐久性提高。,二、 混凝土結(jié)構(gòu)（4/4）,2、優(yōu)缺點(diǎn) ? 優(yōu) 點(diǎn)： ? 耐久性好；?耐火性好；? 可模性好、整體性好。 ? 可就地取材。 ?

9、缺 點(diǎn)： ?自重大； ?抗裂差； ?施工環(huán)節(jié)多周期長； ?拆除、改造難度大。3、現(xiàn)狀與發(fā)展,三、 鋼結(jié)構(gòu)（1/1）,1、鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)成 是用鋼板、角鋼、工字鋼、槽鋼、鋼管和圓鋼等鋼材 通過焊接等有效的連接方式，所形成的結(jié)構(gòu)。2、優(yōu)缺點(diǎn) ? 優(yōu) 點(diǎn)：? 強(qiáng)度和強(qiáng)度質(zhì)量比高； ? 材質(zhì)均勻、性能好，結(jié)構(gòu)可靠性高。 ? 施工簡便、工

10、期短。 ? 延性好、抗震能力強(qiáng)。 ? 易于改造和加固。 ? 缺 點(diǎn)：耐腐蝕性差；耐火性差；鋼材價(jià)格相對較高。3、現(xiàn)狀與發(fā)展,四、砌體結(jié)構(gòu) （1/1）,1、砌體結(jié)構(gòu)的組成 砌體結(jié)構(gòu)是用磚、石或砌塊， 用砂漿等膠結(jié)材料砌筑的結(jié)構(gòu)。2、優(yōu)缺點(diǎn) ? 優(yōu) 點(diǎn)：?耐久性好； ?耐火性好； ?就地取材； ?施工技術(shù)要求低； ?造價(jià)低廉。? 缺 點(diǎn)：

11、?強(qiáng)度低，砂漿與磚石之間的粘接力較弱； ?自重大；?砌筑工作量大，勞動強(qiáng)度高。 ?粘土用量大，不利于持續(xù)發(fā)展。 3、現(xiàn)狀與發(fā)展,三、結(jié)構(gòu)功能和極限狀態(tài)（1/2）,1、結(jié)構(gòu)的功能（1）安全性：要求結(jié)構(gòu)承擔(dān)正常施工和正常使用條件下，可能出現(xiàn)的各種作用，而不產(chǎn)生破壞。并且在偶然事件發(fā)生時(shí)以及發(fā)生后，能保持必需的整體穩(wěn)定性，不至于因局部損壞而產(chǎn)生連續(xù)破壞。（2）適用性：要求結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)滿足正常

12、的要求，具 有良好的工作性能。（3）耐久性 要求結(jié)構(gòu)在正常使用和維護(hù)下，在規(guī)定的使 用期內(nèi)，能夠滿足安全和使用功能要求。如 材料的老化、腐蝕等不能超過規(guī)定的限制等。,三、結(jié)構(gòu)功能和極限狀態(tài)（2/2）,2、極限狀態(tài) (1)定義：極限狀態(tài)是判別結(jié)構(gòu)是否能夠滿足其功能要求的 標(biāo)準(zhǔn)，指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)一部分處于失

13、效邊緣的狀態(tài)。(2)分類： ?承載能力極限狀態(tài) 是判別結(jié)構(gòu)是否滿足安全性要求的標(biāo)準(zhǔn)，指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu) 構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)加載的變形。 ?正常使用極限狀態(tài)： 是判別結(jié)構(gòu)是否滿足正常使用和耐久性要求的標(biāo)準(zhǔn)， 指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某些規(guī)定限值。,第三講：材料的性能(1/34) 內(nèi)容提要,一、鋼材的物理力學(xué)性能二、混凝土的物理力學(xué)

14、性能三、砌體的材料及力學(xué)性能,第11講：材料的性能(2/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（1/13）,1、簡單應(yīng)力下鋼材的性能 (1)鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 ?曲線形式： ?有明顯流幅的： 彈性、屈服、強(qiáng)化和頸縮階段 ?沒有明顯流幅的： 沒有明顯的屈服階段 ?曲線簡化：屈服前：完全彈性的；屈服后：完全塑性的。,第11講：材料的性能(3/34) 一、鋼材

15、的物理力學(xué)性能（2/13）,(2)鋼材的強(qiáng)度指標(biāo)?屈服強(qiáng)度：設(shè)計(jì)時(shí)鋼材允許達(dá)到的最大應(yīng)力 ?有明顯流幅的鋼材：取屈服點(diǎn)的應(yīng)力； ?無有明顯流幅的鋼材：取條件屈服強(qiáng)度。 ?條件屈服強(qiáng)度：殘余應(yīng)變?yōu)?.2%對應(yīng)的應(yīng)力。?極限強(qiáng)度：材料能承受的最大應(yīng)力反映安全儲備?屈強(qiáng)比：屈服強(qiáng)度/極限強(qiáng)度 (3)鋼材的塑性指標(biāo)?伸長率：拉斷后構(gòu)件伸長率?截面收縮率：拉斷后面積縮小率 ?冷彎性能：以冷彎的角度來衡量,第12講：材料的性能(

16、8/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（7/13）,3 影響鋼材性能的一般因素(1)化學(xué)成分 ?碳：提高強(qiáng)度；但塑性，可焊性、耐銹蝕性等劣化。 ?錳：提高強(qiáng)度，改善脆性；但對可焊性和耐銹力不利。 ?硅：提高強(qiáng)度，但含量過高，對塑性可焊性耐銹力不利。 ?硫：高溫時(shí)變脆，降低塑性韌性抗疲勞能力和耐銹能力。 ?磷：提高強(qiáng)度和耐銹力，低溫變脆，降低塑性可焊性等。 (2)鋼材缺陷 ?偏析:鋼中化學(xué)成分的不一致性和

17、不均勻性 ?裂紋：先天的裂紋，或是微觀的或是宏觀的 ?分層：在厚度方向分成多層，各層相互連接，并不脫離 ?夾雜物：尤其是硫化物和氧化物等,第13講：材料的性能(9/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（8/13）,(3)鋼材的硬化?時(shí)效硬化：?現(xiàn)象：時(shí)間增加，強(qiáng)度提高，塑性下降。 ?特點(diǎn)：過程很長，反復(fù)荷載和高溫下易產(chǎn)生。?冷作硬化：常溫下產(chǎn)生塑性變形后屈服點(diǎn)提高，塑性降低。?應(yīng)變時(shí)效

18、：產(chǎn)生塑性變形后，特別是在高溫下，使已經(jīng)產(chǎn) 生冷作硬化的鋼材又發(fā)生時(shí)效硬化。,第13講：材料的性能(10/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（9/13）,(4)溫度 ?在正常溫度下：基本不隨溫度變化 ?在高溫度下：溫度升高，強(qiáng)度、彈性模量均有下降趨勢 ?藍(lán)脆現(xiàn)象：250℃左右，抗拉強(qiáng)度反而提高， 塑性和韌性下降。 ?在低溫時(shí)：溫度降低，強(qiáng)度略

19、提高， 塑性等下降，有脆性傾向。 ?冷脆現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低至某一溫度以下時(shí)， 材料變脆。,第13講：材料的性能(11/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（10/13）,(5)應(yīng)力集中 ?現(xiàn)象：當(dāng)構(gòu)件內(nèi)部缺陷或截面形狀等改變時(shí)，應(yīng)力分布 不均勻，出現(xiàn)局部高峰應(yīng)力，促使鋼材變脆。? 影響因素：截面變化愈劇烈，應(yīng)力集中現(xiàn)象愈明顯。,第13講

20、：材料的性能(12/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（11/13）,4、結(jié)構(gòu)對鋼材的要求及鋼材的分類(1)結(jié)構(gòu)對鋼材的要求 ?具有較高的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度； ?具有良好的塑性和韌性 ?具有良好的工藝加工性能； ?良好的耐銹蝕能力 ?與混凝土良好的粘結(jié)力(2)鋼材的選擇： ?結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的類型及重要性； ? 作用的性質(zhì)（靜力和動力作用）； ? 連接方式（焊接、鉚接或螺栓連接）；

21、 ?工作環(huán)境（溫度和腐蝕等）。,第13講：材料的性能(13/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（12/13）,(3)結(jié)構(gòu)用鋼材的分類 ?碳素鋼： ?強(qiáng)度等級：按屈服強(qiáng)度分五個(gè)品種，Q195~Q275。 ?質(zhì)量等級：A、B、C、D四級，對沖擊韌性要求不同 ?脫氧方式：鎮(zhèn)靜、半鎮(zhèn)靜、沸騰和特殊鎮(zhèn)靜，用ZbF和TZ?示例：Q235Bb表示屈服強(qiáng)度為235，B級半鎮(zhèn)靜鋼 ?低合金鋼： ?強(qiáng)度等級：按屈服強(qiáng)度

22、分五個(gè)品種，Q295~Q460。 ?質(zhì)量等級：A、B、C、D、E五級，對沖擊韌性要求不同 ?脫氧方式：鎮(zhèn)靜和特殊鎮(zhèn)靜鋼 ?熱處理鋼,第13講：材料的性能(14/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（13/13）,(4)鋼材的規(guī)格?鋼板：以“―寬度厚度長度”或“―寬度厚度”表示?型鋼：?角鋼：等邊“L肢寬厚度”；不等邊“L長肢寬短肢寬厚度” ?工字鋼：普通工字鋼以I+截面的高度；輕型工字鋼前面加Q

23、 ?槽鋼：有普通槽鋼和輕型槽鋼兩種，用截面的高度編號 ?H型鋼：熱扎和焊接兩種，“高度*寬度*腹板厚度*翼緣厚度” ?鋼管：有熱軋無縫鋼管和焊接鋼管。以“φ外徑壁厚”表示?薄壁型鋼：用薄鋼板冷軋而成，形式及尺寸可以變化。?鋼筋 ?按照表面形狀：有光面鋼筋和變形鋼筋 ?鋼筋種類： 熱軋鋼筋：分HRB235、HRB335和HRB400或RRB400三級，符號+直徑 預(yù)應(yīng)力鋼絲：

24、有光面碳素、螺旋肋和三面刻痕鋼絲三種，符號+直徑 預(yù)應(yīng)力鋼絞線：多根鋼絲絞合制成?！唉?股數(shù)公稱直徑”表示 熱處理鋼筋：φHT+鋼筋表示,第14講：材料的性能(15/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（1/11）,1、簡單受力下混凝土的性能 (1)受壓的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系?曲線特征應(yīng)力?。航凭€性關(guān)系應(yīng)力大：非線性關(guān)系近峰值:不穩(wěn)定非線性下降段：反彎點(diǎn)后平緩 ?主要影響因素?混凝土強(qiáng)度：強(qiáng)度提高,峰值點(diǎn)應(yīng)變高

25、；下降段陡延性差?加載速度：愈大，強(qiáng)度高，峰值應(yīng)變低；下降段陡延性差,第14講：材料的性能(17/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（3/11）,(2)簡單受力下混凝土的強(qiáng)度?立方體抗壓強(qiáng)度?立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)方法制作,邊長150mm立方體,28天齡期，進(jìn)行抗壓實(shí)驗(yàn)得到的破壞時(shí)試件的平均壓應(yīng)力。?立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度值。?用途：力學(xué)性能的基本代表值，混凝土強(qiáng)度等級劃分依據(jù)。?強(qiáng)度等級

26、：按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分為14級，“C+標(biāo)準(zhǔn)值” ?軸心抗壓強(qiáng)度 ?立方體受壓不是處于單軸受力狀態(tài)！?采用棱柱體，中間基本上是處于軸心受壓。,,,第14講：材料的性能(18/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（4/11）,?影響因素：材料成分、養(yǎng)護(hù)、齡期、實(shí)驗(yàn)方法和試件尺寸 ?與立方體強(qiáng)度的關(guān)系 關(guān)系系數(shù)(比值)：小于等于C50時(shí)，取0.76； 大于C50時(shí)： 考慮混凝土脆

27、性的折減系數(shù)，小于C40時(shí)，不折減取1.0； 大于C40時(shí)： ?軸心抗拉強(qiáng)度?試驗(yàn)方法：直接拉伸、彎折和劈裂?與立方體強(qiáng)度的關(guān)系,,,,,,,第15講：材料的性能(20/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（6/11）,2、復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的性能 (1)復(fù)合應(yīng)力下混凝土強(qiáng)度和變形 ?多向受壓?雙向壓：強(qiáng)度提高；?三向壓(約束受壓)：強(qiáng)度和延性明顯提高，?雙向受拉:影響不大 ?一拉一壓：強(qiáng)

28、度降低 ?剪壓或剪拉：?剪拉：強(qiáng)度降低?剪壓： 壓應(yīng)力較小：抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力增加而增大； 壓應(yīng)力較大：抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增加而降低。,,第15講：材料的性能(21/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（7/11）,(2)長期荷載下混凝土的變形?混凝土的徐變?現(xiàn)象：在荷載長期作用下，變形將隨時(shí)間而增加；?原因：凝膠體的粘性流動，內(nèi)部微裂縫不斷產(chǎn)生和發(fā)展等?影響：導(dǎo)致變形增大，應(yīng)力重分布和內(nèi)力分布等。

29、?混凝土徐變曲線?特點(diǎn)：開始增長較快， 以后逐漸減慢， 逐漸趨于穩(wěn)定(收斂)?卸載時(shí)變形恢復(fù): 瞬時(shí)彈性恢復(fù)、彈性后效，永久應(yīng)變,第15講：材料的性能(22/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（8/11）,?影響徐變的主要因素?應(yīng)力水平：應(yīng)力越大，徐變也越大 應(yīng)力小于0.5fc，線性徐變；大于0.5fc，非線性徐變。?齡期：加載時(shí)齡期越短，徐變越大 ?組成：水泥用量越多，

30、水灰比越大，徐變也越大； 骨料強(qiáng)度和彈性模量越高，徐變越小。?養(yǎng)護(hù)和使用環(huán)境：養(yǎng)護(hù)溫度高，濕度大，徐變越小； 受力后環(huán)境溫度越高，濕度低，徐變就越大。,第16講：材料的性能(23/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（9/11）,(3)重復(fù)荷載下混凝土性能?一次重復(fù)加載下?加載：隨應(yīng)力增加應(yīng)變增加?卸載：不重復(fù)加載軌跡，有彈性后效和殘余變形 ?多次重復(fù)加載下?峰值小于疲勞

31、強(qiáng)度：每循環(huán)成環(huán)，面積逐漸減少，至直線；?峰值大于疲勞強(qiáng)度：開始與小應(yīng)力的相似； 成直線后，凸凹方向改變，斜率降低，裂縫和變形嚴(yán)重?混凝土疲勞破壞：因荷載重復(fù)作用而引起的破壞?混凝土疲勞強(qiáng)度：疲勞破壞需要重復(fù)荷載的最小應(yīng)力峰值 (4)混凝土的收縮、膨脹和溫度變形,,第16講：材料的性能(24/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（10/11）,3、鋼筋與混凝土的粘結(jié)(1)鋼筋與混凝土粘結(jié)的作用?作用：保證力的相互

32、傳遞，是共同工作的基本條件 ?單元分析：假設(shè)：一端力T，另端為T+dT根據(jù)平衡條件：?分析結(jié)果 ?應(yīng)力變化大，粘結(jié)力大，變化小，粘結(jié)小?當(dāng)鋼筋應(yīng)力沒有變化時(shí)，粘結(jié)應(yīng)力等于零,,第16講：材料的性能(25/34 ) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（11/11）,?有關(guān)的設(shè)計(jì)問題?鋼筋端部的錨固?裂縫間應(yīng)力的傳遞裂縫截面：拉力為零離開一段距離：混凝土有拉力 兩條裂縫中間：混凝土拉力最大 (2)粘結(jié)力的組成

33、 ?化學(xué)吸附 ?摩擦 ?機(jī)械咬合 ?附加咬合等作用,第17講：材料的性能(26/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（1/8）,1、砌體的材料及種類 (1)塊體材料?磚 ?普通磚：240mm115mm53mm實(shí)心 ?空心磚：全國無統(tǒng)一規(guī)格 ?分級：按極限抗壓強(qiáng)度為6級，以“MU+極限強(qiáng)度”表示?砌塊 ?按材料分：粉煤灰、煤渣混凝土和混凝土等 ?按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分：有實(shí)心的

34、，也有空心的 ?按尺寸分：小型900mm ?分級：按照極限抗壓強(qiáng)度分5級，以“MU+極限強(qiáng)度”?石材 ?按照加工的程度：分細(xì)料石、粗料石和毛料石。 ?分級：按極限抗壓強(qiáng)度，分9級，以“MU+極限強(qiáng)度”,第17講：材料的性能(27/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（2/8）,(2)砂漿?作用：使塊體連成整體；抹平塊體表面；填補(bǔ)塊體間縫隙；?分類：

35、?按照組成成分：無塑性摻合料的水泥砂漿、有塑性摻合 料的混合砂漿、不含水泥的砂漿 ?按照重力密度：大于1.5t/m3重砂漿，小于1.5t/m3輕砂漿?分級：按抗壓極限強(qiáng)度分7級，以“M+極限強(qiáng)度”表示?砌體對砂漿的基本要求?符合強(qiáng)度和耐久性要求；?應(yīng)具有一定的可塑性，在砌筑時(shí)容易且較均勻地鋪開；?應(yīng)具有足夠的保水性，即在運(yùn)輸和砌筑時(shí)保持質(zhì)量的能力。,第17講：材料的性能(28/34)

36、 三、砌體的物理力學(xué)性能（3/8）,(3)砌體的種類 砌體是由塊體用砂漿砌筑成的整體。?磚砌體：實(shí)心砌體，或空心砌體， 有一順一頂或三順一頂砌筑法。 ?石砌體：料石、毛石和毛石混凝土砌體。?砌塊砌體砌塊排列是要有規(guī)律性，減少通縫。?配筋砌體:在砌體內(nèi)配置適量的鋼筋，形成配筋砌體，如 在水平灰縫中配置網(wǎng)狀鋼筋，形成網(wǎng)狀配筋砌體； 在砌體外或預(yù)留槽內(nèi)配置縱向筋形成組合砌體。,第17

37、講：材料的性能(29/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（4/8）,2、砌體的力學(xué)性能(1)砌體的抗壓強(qiáng)度?破壞過程及應(yīng)力特點(diǎn)?受力全過程： 第一階段：自受力到單塊磚內(nèi)出現(xiàn)豎向裂縫； 第二階段：單塊磚內(nèi)裂縫發(fā)展，連接并穿過若干皮磚 第三階段：裂縫貫通，把砌體分成若干1/2磚立柱，失穩(wěn)?應(yīng)力特點(diǎn)： 不僅存在壓應(yīng)力， 而且有彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力，以及橫向拉壓應(yīng)力,第17講：材料的性能(30/34)

38、 三、砌體的物理力學(xué)性能（5/8）,?原因分析：?水平灰縫厚度和密實(shí)度不均勻 磚表面力分布不均勻且上下不對應(yīng)?橫向變形時(shí)相互約束 受壓時(shí)橫向膨脹，磚和砂漿 橫向變形系數(shù)不同，相互約束。?彈性地基梁作用 砂漿層受壓將產(chǎn)生壓縮變形， 磚就象在彈性地基上的梁， 其內(nèi)部將產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力?豎向灰縫處的應(yīng)力集中,第18講：材料的性能(31/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（6/8）,?影響

39、砌體強(qiáng)度的主要因素?塊體和砂漿的強(qiáng)度?砂漿的彈塑性性能:變形越大，彎曲剪切等越大，強(qiáng)度越低；?砂漿的流動性:砂漿的流動性大，對提高砌體強(qiáng)度有利；?灰縫厚度：過薄或過厚將引起彎曲剪切應(yīng)力，強(qiáng)度降低?砌筑質(zhì)量 ?砌體抗壓強(qiáng)度計(jì)算及取值?考慮因素：塊體強(qiáng)度和砂漿強(qiáng)度及種類等?取值：,,第18講：材料的性能(32/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（7/8）,(2)砌體的抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度?粘結(jié)分類

40、 ?法向粘結(jié)力 ?切向粘結(jié)力?軸心抗拉強(qiáng)度?通縫截面：強(qiáng)度低且離散性大，不能設(shè)計(jì)為軸心受拉構(gòu)件?沿齒縫截面：與砂漿的強(qiáng)度等級有關(guān)：?沿塊體截面：不考慮豎向灰縫，與塊體的強(qiáng)度等級有關(guān),,,第18講：材料的性能(33/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（8/8）,?彎曲抗拉強(qiáng)度 ?通縫截面破壞和沿齒縫截面破壞:

41、 ?塊體截面破壞： ?抗剪強(qiáng)度?應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線 ?彈性模量取值： 與抗壓強(qiáng)度成正比，比例系數(shù)與砂漿等級等有關(guān)。?剪切模量：,,,,,,,第19講：構(gòu)件連接（4） 4－1,工程結(jié)構(gòu)是由各種基本構(gòu)件通過連接組成的整

42、體結(jié)構(gòu)物，使其實(shí)現(xiàn)共同工作。鋼結(jié)構(gòu)：鋼板、型鋼等組成的基本構(gòu)件（工廠制作） 現(xiàn)場安裝（吊裝、連接） 結(jié)構(gòu)整體。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：有現(xiàn)澆、裝配式和裝配整體式三種施工方法。鋼筋的接長、預(yù)制構(gòu)件（預(yù)制樓板、疊合梁、疊合板等）的拼裝也存在大量的連接。 4.1 鋼結(jié)構(gòu)連接1.焊接；2.螺栓連接（普通螺栓、高強(qiáng)度螺栓）；3.鉚釘連接。,第19講：構(gòu)件連接（4）

43、 4－2,特點(diǎn)：1.焊接：不削弱構(gòu)件斷面，節(jié)省材料，經(jīng)濟(jì)；構(gòu)造簡單，加工簡便且易實(shí)現(xiàn)自動化操作，提高焊接質(zhì)量；連接剛度大，密閉性好，整體性好。 焊縫附近的材質(zhì)變脆；焊件中存在焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，對結(jié)構(gòu)的承載能力有不利影響；焊接結(jié)構(gòu)對裂紋很敏感，尤其是在低溫下更易發(fā)生脆性斷裂。2.螺栓：普通螺栓分為A、B、C三級；高強(qiáng)度螺栓由中碳鋼或低合金鋼等經(jīng)熱處理后制成，強(qiáng)度較高。我國高強(qiáng)度螺栓的強(qiáng)

44、度級別可分為8.8級（8.8S）和10.9級（10.9S）。高強(qiáng)度螺栓的連接分為摩擦型和承壓型連接。螺栓連接簡便、快速，可拆卸，常用于現(xiàn)場的安裝連接中。但對構(gòu)件斷面有所削弱。,第19講：構(gòu)件連接（4） 4－3,焊接焊接（電弧焊）－分為手工電弧焊、自動或半自動埋弧焊和氣體保護(hù)焊等。原理：焊接連接和焊縫形式：平接、搭接和頂接（T形）

45、三種1.對接焊縫；2.角焊縫。焊縫的符號（形式、尺寸和要求）,第19講：構(gòu)件連接（4） 4－4,焊縫的強(qiáng)度和質(zhì)量等級（附表I－32）1. 焊縫質(zhì)量直接影響連接的強(qiáng)度。如果焊縫質(zhì)量優(yōu)良，焊縫中不存在任何缺陷，焊縫金屬的強(qiáng)度高于焊件母材，破壞部位多位于焊縫附近熱影響區(qū)的母材上。焊縫中可能有氣孔、夾渣、咬邊、未焊透等缺陷。焊縫缺陷將削弱焊

46、縫的受力面積，并在缺陷處產(chǎn)生應(yīng)力集中，對結(jié)構(gòu)受力很不利。因此，對焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢查很重要。2. 焊縫質(zhì)量等級分為三級，其中一、二級焊縫除外觀缺陷檢查外，還需要進(jìn)行內(nèi)部無損探傷。3. 三級受拉對接焊縫強(qiáng)度應(yīng)折減。4. 合理選用焊縫種類等級。5. 焊條選用：Q235－E43xx； Q345－E50xx；Q390－E55xx,第20講：構(gòu)件連接（4）

47、 4－7,對接焊縫的計(jì)算和構(gòu)造對接焊縫充滿整個(gè)被連接件的截面，可視為焊件截面的延續(xù)，焊縫中的應(yīng)力分布情況基本與焊件原有情況相似，對接焊縫的有效截面與焊件的截面相同。焊縫應(yīng)力可以由材料力學(xué)的有關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。對接焊縫兩端的起弧、滅弧處，常因不能焊透而出現(xiàn)凹形焊口或存在缺陷，以致該處由于應(yīng)力集中易出現(xiàn)裂紋。因此，施焊時(shí)應(yīng)在焊縫兩端設(shè)置引弧板，對于一般受靜力荷載的結(jié)構(gòu)，也可不設(shè)引弧板，但令焊縫的計(jì)算長度比實(shí)際長度減小

48、10mm。軸心受力的對接焊縫計(jì)算：,第20講：構(gòu)件連接（4） 4－8,當(dāng)采用引弧板時(shí)，對接焊縫抗壓、抗剪和一、二級焊縫抗拉強(qiáng)度與母材相等，在焊件強(qiáng)度保證的條件下可不必計(jì)算焊縫強(qiáng)度；只在三級焊縫受拉力作用時(shí)才需按上式進(jìn)行驗(yàn)算。如果采用直縫不能滿足強(qiáng)度要求時(shí)，可采用斜對接焊縫以增加焊縫長度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)焊縫與作用力間的夾角滿足：

49、 時(shí)，斜焊縫強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，可不再驗(yàn)算。,第20講：構(gòu)件連接（4） 4－9,承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫計(jì)算1．矩形截面：焊縫中的焊縫中的最大正應(yīng)力和最大剪應(yīng)力不在同一點(diǎn)，應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算：2.工字形截面：在同時(shí)受有較大正應(yīng)力和較大剪應(yīng)力的梁腹板與翼緣相交處，還應(yīng)計(jì)算其折算應(yīng)力,第20講：構(gòu)件

50、連接（4） 4－10,對接焊縫構(gòu)造1.根據(jù)焊件板厚、焊接工藝要求和施工條件對焊件邊緣加工合適的坡口；2.對受力較大的重要對接焊縫應(yīng)盡可能采用引弧板；3.不同寬度和厚度的鋼板拼接。 a—直邊縫；b—單邊V形縫；

51、 c—雙邊V形縫；d—U形縫； e—K形縫；f—X形縫,第21講：構(gòu)件連接（4） 4－13,角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算1.當(dāng)焊縫軸線與外力作用方向平行時(shí)， 稱為側(cè)面角焊縫，又稱側(cè)縫；2. 垂直時(shí)，稱為正面角焊縫，又稱端縫

52、；3. 呈夾角時(shí)，稱為斜焊縫。角焊縫的受力性能和強(qiáng)度與受力方向有直接關(guān)系。直角角焊縫截面形式：角焊縫較小的焊腳尺寸為hf有效高度為he=0.7 hf，忽略了焊縫余高和熔深,第21講：構(gòu)件連接（4） 4－14,角焊縫的受力性能側(cè)面角焊縫主要承受剪力作用，塑性較好，強(qiáng)度較低。在彈性階段，側(cè)縫剪應(yīng)力沿焊縫程度方向分布不均勻，兩端大而

53、中間小。破壞面通常在焊縫的最小截面（45o斜截面）。破壞起點(diǎn)在側(cè)縫兩端，該處出現(xiàn)裂縫后，迅速蔓延擴(kuò)展，使焊縫斷裂。,第21講：構(gòu)件連接（4） 4－15,角焊縫的受力性能端縫的應(yīng)力狀態(tài)比側(cè)縫復(fù)雜的多，應(yīng)力集中較明顯。焊縫的根部出現(xiàn)應(yīng)力高峰，易于開裂。破壞時(shí)首先在焊縫根部開裂，然后擴(kuò)展至整個(gè)焊縫截面。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，端縫的強(qiáng)度比側(cè)縫高，但

54、塑性較差，根部又存在很大的收縮應(yīng)力，性質(zhì)較脆。,第21講：構(gòu)件連接（4） 4－16,角焊縫的強(qiáng)度無論是側(cè)縫與端縫，焊縫計(jì)算時(shí)一律取與焊腳邊呈45o的斜面為計(jì)算截面，即焊縫有效厚度0.7hf。計(jì)算截面上平均破壞應(yīng)力為焊縫強(qiáng)度（力除以焊縫破壞面積）。焊腳尺寸（mm）正面角焊縫（N/mm2）側(cè)面角焊縫（N/mm2） 4

55、 432.5 326.0 8 362.2 270.0 12 332.0 250.0規(guī)范規(guī)定的角焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度是側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度，不分抗拉、抗壓和抗剪，不分焊縫級別均采用相同的值，例如Q235鋼材，ffw=160N/mm2。,第21講：構(gòu)件連接（4）

56、 4－17,直角角焊縫的計(jì)算計(jì)算簡化假定：1.沿角焊縫45o方向的焊縫有效截面為計(jì)算時(shí)的破壞面；2.在通過焊縫形心的拉力、壓力和剪力作用下，假定沿焊縫長度的應(yīng)力是均勻分布的。,第21講：構(gòu)件連接（4） 4－18,直角角焊縫的計(jì)算基本計(jì)算公式：端縫應(yīng)力：側(cè)縫應(yīng)力：

57、 稱為正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)對于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，,第22講：構(gòu)件連接（4） 4－21,軸心力作用下的角焊縫計(jì)算當(dāng)軸心力（拉力、壓力、剪力）通過焊縫計(jì)算截面形心時(shí)，角焊縫有效截面上的應(yīng)力為均勻分布。當(dāng)外力平行于焊縫長度方向時(shí)，屬側(cè)面角焊縫受力，當(dāng)外力垂直于焊縫長度方向時(shí)，屬正面角焊縫受力，當(dāng)外力方向與焊

58、縫長度方向呈夾角時(shí)，斜焊縫受力，,第22講：構(gòu)件連接（4） 4－22,軸心力作用下的角焊縫計(jì)算當(dāng)角鋼桿件與板件采用角焊縫連接時(shí)，由于角鋼是不對稱截面，必須使焊縫傳遞的合力作用線與角鋼桿件的軸線重合，才能避免偏心受力。,第22講：構(gòu)件連接（4）

59、 4－23,彎矩和剪力作用下的角焊縫計(jì)算以焊縫有效截面為依據(jù)，根據(jù)基本假定3，首先應(yīng)計(jì)算角焊縫有效截面的幾何特性，然后按材料力學(xué)公式求出控制點(diǎn)應(yīng)力值，最后根據(jù)該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。A點(diǎn)： C點(diǎn)：,第22講：構(gòu)件連接（4） 4－24,扭矩和剪力作用下的角焊縫計(jì)算一般假定被連接件是絕對剛性體，而焊

60、縫則是彈性的；焊縫上任一點(diǎn)的應(yīng)力方向?qū)⒋怪迸c該點(diǎn)與形心O的連線，而其大小則與該點(diǎn)至形心O的距離成正比。焊縫1點(diǎn)處的強(qiáng)度應(yīng)滿足：,第22講：構(gòu)件連接（4） 4－25,角焊縫的構(gòu)造焊腳尺寸和焊縫計(jì)算長度1.最小焊腳尺寸：焊縫冷卻過快而變脆，容易產(chǎn)生裂紋；2.最大焊腳尺寸：防止“過燒”現(xiàn)象，焊接殘余變形和殘余應(yīng)力；3.最小焊

61、縫長度： 和 mm；4.最大計(jì)算長度：不宜大于60（承受靜力荷載或間接承受動力荷載時(shí)）或40（承受動力荷載時(shí)）；,第22講：構(gòu)件連接（4） 4－26,角焊縫的構(gòu)造構(gòu)造措施：,第23講：構(gòu)件連接（4） 4－27,角焊

62、縫的構(gòu)造焊腳尺寸和焊縫計(jì)算長度1.最小焊腳尺寸：焊縫冷卻過快而變脆，容易產(chǎn)生裂紋；2.最大焊腳尺寸：防止“過燒”現(xiàn)象，焊接殘余變形和殘余應(yīng)力；3.最小焊縫長度： 和 mm；4.最大計(jì)算長度：不宜大于60（承受靜力荷載或間接承受動力荷載時(shí)）或40（承受動力荷載時(shí)）；,第23講：構(gòu)件連接（4） 4－28,

63、角焊縫的構(gòu)造構(gòu)造措施：,第24講：構(gòu)件連接（4） 4－36,普通螺栓的構(gòu)造與計(jì)算普通螺栓的形式和規(guī)格1.粗牙普通螺紋，其代號用字母M與公稱直徑表示，工程中常用M16、M20、(M22)＊和M24。2. C級螺栓的螺孔采用Ⅱ類孔，M16－M24螺栓的孔徑比螺栓公稱直徑大1.5mm。,第24講：構(gòu)件連接（4）

64、 4－37,普通螺栓的構(gòu)造與計(jì)算螺栓的排列采用并列和錯(cuò)列兩種形式1.受力要求；2.構(gòu)造要求；3.施工要求。規(guī)定螺栓的最大、最小容許距離。,第24講：構(gòu)件連接（4） 4－38,普通螺栓連接的受力性能螺栓傳力方式分為1.受剪螺栓連接－剪力螺栓；2.受拉螺栓

65、連接－拉力螺栓；3.同時(shí)承受剪拉的螺栓連接受剪螺栓連接,第24講：構(gòu)件連接（4） 4－39,普通螺栓連接的受力性能栓桿剪斷—當(dāng)螺栓直徑較小而鋼板相對較厚時(shí)可能發(fā)生孔壁擠壓破壞－當(dāng)螺栓直徑較大而鋼板相對較薄時(shí)可能發(fā)生鋼板拉斷―當(dāng)鋼板順螺孔削弱過多可能發(fā)生端部鋼板剪斷―當(dāng)順受力方向的端距過小時(shí)可能發(fā)生栓桿受彎破壞―當(dāng)螺栓過長時(shí)可能

66、發(fā)生,第24講：構(gòu)件連接（4） 4－40,普通螺栓連接的受力性能后兩種在選用最小容許端距2d0和使螺栓的夾緊長度不超過4－6倍螺栓直徑的條件下，均不會產(chǎn)生。但對其他三種形式的破壞，則須通過計(jì)算來防止,第25講：構(gòu)件連接（4） 4－47,高強(qiáng)度

67、螺栓連接的材料和施工方法螺栓的性能等級：10.9級和8.8級。10.9S級螺栓材料為20MnTiB (適用規(guī)格≤M24)或35VB（≤M30）鋼；8.8S級的為40B（≤M24）、45號（≤M22）或35號（≤M20）鋼。螺栓孔:鉆孔。受力都是依靠螺栓對板疊強(qiáng)大的的法向壓力，即緊固預(yù)拉力?？刂坡菟ǖ膱?jiān)固程度，是保證連接質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵性因素。緊固方法：1.扭矩法－扭力扳手；2.擰掉梅花頭－扭剪型高強(qiáng)螺栓。分初擰、終擰兩個(gè)階段。,

68、第25講：構(gòu)件連接（4） 4－48,高強(qiáng)度螺栓連接的材料和施工方法例如M20，8.8級，緊固力（預(yù)拉力）P=110kN； 10.9級，P=155kN。,第26講：構(gòu)件連接（4） 4－54,承壓型高強(qiáng)度螺栓連接與普通螺栓連接的