北京交通大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理期末考試重點(diǎn)

1、第一章 緒論混凝土中受力鋼筋的作用： 提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力 提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形能力 但不能有效改善梁抵抗開裂的能力受力鋼筋發(fā)揮作用的兩個(gè)條件： 鋼筋和混凝土共同工作（變形一致） 鋼筋的位置、錨固長度和數(shù)量正確（對(duì)配筋的要求）鋼筋與混凝土共同工作的條件： 鋼筋和混凝土之間存在有良好的粘結(jié)力，在荷載作用下，可以保證兩種材料協(xié)調(diào)變形，共同受力 鋼材與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數(shù)（鋼材為1.210-5，混凝土為(1.01.5)10-5），因此當(dāng)溫度變化時(shí)，兩種材料不會(huì)產(chǎn)生過大的變形差而導(dǎo)致兩者間的粘結(jié)破壞混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)： 經(jīng)濟(jì)性 可模性好 耐久性，維護(hù)費(fèi)用低 耐火性 剛度大 易于就地取材

2、混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)： 自重大 抗裂性差 承載力有限 施工復(fù)雜，工序多，工期長 修復(fù)、加固、補(bǔ)強(qiáng)比較困難第二章 材料的物理力學(xué)性能鋼筋的品種：熱軋鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋熱軋鋼筋的特點(diǎn)： 應(yīng)力應(yīng)變曲線具有明顯的屈服點(diǎn)和流幅 斷裂時(shí)有勁縮現(xiàn)象 延伸率較大熱軋鋼筋的用途： 縱向受力的主導(dǎo)鋼筋為400MPa、500MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋 梁、柱和斜撐構(gòu)件的縱向受力配筋應(yīng)采用400MPa、500MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋 500MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋將主要應(yīng)用于高層建筑的柱、大跨度與重荷載梁的縱向受力配筋 335MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋的規(guī)格限于直徑6mm14mm，可將小直徑的HRB335鋼筋用于中小跨度樓板與多層、小高層剪力墻的受力鋼

3、筋，包括箍筋與構(gòu)造配筋 300MPa級(jí)光圓鋼筋的規(guī)格限于直徑6mm14mm，用于小規(guī)格梁柱的箍筋與構(gòu)造配筋鋼筋四項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)： 屈服強(qiáng)度 極限抗拉強(qiáng)度 伸長率 冷彎性能條件屈服強(qiáng)度：殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力總伸長率：對(duì)應(yīng)最大應(yīng)力時(shí)應(yīng)變，包括了殘余應(yīng)變和彈性應(yīng)變，反映了鋼筋真實(shí)的變形能力屈服強(qiáng)度：是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)，屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度冷彎性能：直徑為d的鋼筋繞直徑為D的彎芯彎曲到規(guī)定的角度無裂紋、斷裂或起層現(xiàn)象。彎芯的直徑D越小，彎轉(zhuǎn)角越大，鋼筋的冷彎塑性越好立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（即強(qiáng)度等級(jí)）：按標(biāo)準(zhǔn)方法（203，濕度90%）制作、養(yǎng)護(hù)的邊長150

4、mm立方體試件，在28d或設(shè)計(jì)規(guī)定齡期以標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（一定的加載速度，兩端不涂潤滑劑）測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度值，用符號(hào)表示，例如，C30表示立方體抗壓強(qiáng)度只有標(biāo)準(zhǔn)值，沒有設(shè)計(jì)值！尺寸效應(yīng)：試樣的尺寸越大，測(cè)得的抗壓強(qiáng)度越小加載速度的影響：加載速度越快，測(cè)得的強(qiáng)度越高，表現(xiàn)的脆性也越強(qiáng)，即峰值應(yīng)力越大，與峰值應(yīng)力對(duì)應(yīng)的應(yīng)變（簡稱峰值應(yīng)變）越小，下降段也陡一些。規(guī)定：1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20 采用400MPa及以上鋼筋時(shí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25;2、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30；3、承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等

5、級(jí)不應(yīng)低于C30；4、素混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15?；炷恋妮S心抗壓強(qiáng)度棱柱體抗壓強(qiáng)度：軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度（因?yàn)槟Σ亮?duì)中部橫向變形的約束要小）不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線：強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長，峰值應(yīng)變也有所增大。混凝土強(qiáng)度越高，曲線下降段越陡，脆性越強(qiáng)，殘余強(qiáng)度越低?；炷恋淖冃文Ａ浚涸c(diǎn)模量：割線模量：切線模量：混凝土的徐變（受力）：在荷載長期作用下, 混凝土在荷載和應(yīng)力不變的情況下，應(yīng)變隨時(shí)間緩慢增長的現(xiàn)象略小于（因?yàn)閺椥阅Ａ孔兇螅┲饕绊懸蛩兀?、初應(yīng)力：線性徐變： 當(dāng)時(shí)

6、，徐變大致與應(yīng)力成正比。產(chǎn)生原因：混凝土中水泥凝膠體具有塑性流動(dòng)的性質(zhì)。非線性徐變： 當(dāng)時(shí)，徐變比應(yīng)力增長要快。當(dāng)加載應(yīng)力過高（），徐變變形不再收斂，造成砼的破壞。產(chǎn)生原因：骨料界面與砂漿內(nèi)部的微裂縫在荷載長期作用下持續(xù)延伸和擴(kuò)展。 應(yīng)避免混凝土構(gòu)件長期處于高應(yīng)力狀態(tài)下！2、加荷時(shí)的齡期：加荷時(shí)砼越“年輕”，徐變?cè)酱?、養(yǎng)護(hù)條件和使用環(huán)境：受荷前養(yǎng)護(hù)的溫度愈高、濕度愈大，徐變愈?。皇芎善陂g環(huán)境的溫度愈高、濕度愈小，徐變愈大4、砼的組成成分：水泥用量多，或水灰比大，徐變大；骨料越堅(jiān)硬，彈性模量越高，徐變?cè)叫?；水泥品種：早強(qiáng)高強(qiáng)普通硅酸鹽 光面鋼筋 混凝土強(qiáng)度: 混凝土強(qiáng)度增加, 粘結(jié)強(qiáng)度增加 保

7、護(hù)層厚度和鋼筋凈距 澆筑混凝土?xí)r鋼筋的位置 保護(hù)層厚度及鋼筋間距 橫向鋼筋的設(shè)置 側(cè)向受力情況保證粘結(jié)的構(gòu)造措施： 滿足最小錨固長度和搭接長度 在鋼筋的端部設(shè)置彎鉤 滿足保護(hù)層最小厚度和鋼筋最小間距的要求 在鋼筋的搭接接頭范圍內(nèi)加密箍筋 對(duì)高度較大的混凝土構(gòu)件應(yīng)分層澆注或二次澆搗 對(duì)輕度銹蝕的鋼筋不必除銹第三章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法兩種設(shè)計(jì)方法的比較：工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)宜采用以概率理論為基礎(chǔ)、以分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法；當(dāng)缺乏統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可根據(jù)可靠的工程經(jīng)驗(yàn)或必要的試驗(yàn)研究進(jìn)行，也可采用容許應(yīng)力或單一安全系數(shù)等經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行。結(jié)構(gòu)上的作用：1、定義：使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的原因2、分類：

8、 按產(chǎn)生的原因：直接作用：荷載（恒載和活載）間接作用：溫度變化、混凝土的收縮和徐變、強(qiáng)迫位移（基礎(chǔ)沉降）、環(huán)境引起材料性能劣化等 按時(shí)間的變異性：永久作用：結(jié)構(gòu)自重、土壓力、水位不變的水壓力、預(yù)應(yīng)力、地基變形、混凝土收縮、鋼材焊接變形及引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的各種施工因素等可變作用：樓（屋）面活荷載、積灰荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、冰荷載、溫度變化、吊車荷載、車輛荷載、安裝荷載、施工時(shí)結(jié)構(gòu)的某些自重、水位變化的水壓力、波浪力、地震作用*、撞擊*等偶然作用：龍卷風(fēng)、洪水作用、地震作用* 、撞擊*、爆炸、火災(zāi)、極其嚴(yán)重的侵蝕等結(jié)構(gòu)的功能要求可靠性：安全性、適用性、耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)明確結(jié)構(gòu)的用途，在設(shè)計(jì)使

9、用年限內(nèi)未經(jīng)技術(shù)鑒定或設(shè)計(jì)許可，不得改變結(jié)構(gòu)的用途和使用環(huán)境！結(jié)構(gòu)的可靠性：結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)的條件下，完成預(yù)定功能的能力結(jié)構(gòu)的可靠度：結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，是指結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)工作壽命內(nèi)，在正常條件下，完成預(yù)定功能的概率結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)開始失效的標(biāo)志。極限狀態(tài)可分以下兩類： 承載能力極限狀態(tài)安全性 正常使用極限狀態(tài)適用性和耐久性承載能力極限狀態(tài)： 基本組合 地震組合 偶然組合正常使用極限狀態(tài)： 標(biāo)準(zhǔn)組合 準(zhǔn)永久組合 頻遇組合第四章 受彎構(gòu)件

10、正截面受彎承載力梁的構(gòu)造要求： 矩形截面梁高寬比h/b=2.03.5；T形截面梁高寬比h/b=2.54.0 尺寸（模數(shù)制）：梁寬度b=100、120、150、180、200、220、250、300、350、 (mm)；梁高度h=250、300、750、800、900、(mm) 混凝土保護(hù)層厚度*：系指最外層鋼筋（包括箍筋、構(gòu)造筋和分布筋等）的外邊緣至構(gòu)件表面范圍用于保護(hù)鋼筋的混凝土。見表 鋼筋的凈距：梁底部鋼筋的凈距25mm及鋼筋直徑d，梁上部鋼筋的凈距 30mm及1.5 d；板的構(gòu)造要求： 混凝土保護(hù)層厚度 鋼筋直徑通常為610mm，級(jí)鋼筋；板厚度較大時(shí)，鋼筋直徑可用1218mm，級(jí)鋼筋 受

11、力鋼筋間距一般在70200mm之間 垂直于受力鋼筋的方向應(yīng)布置分布鋼筋，其作用是將荷載均勻地傳遞給受力鋼筋，并便于在施工中固定受力鋼筋的位置，同時(shí)也可抵抗溫度和收縮等產(chǎn)生的應(yīng)力 分布鋼筋: 單位長度上的面積受力鋼筋的面積的15%，配筋率0.15%，直徑常取6mm和8mm，間距250mm。當(dāng)溫度變化較大或集中荷載較大時(shí)，面積應(yīng)適當(dāng)增加，間距200mm。分布鋼筋位置在受力筋的內(nèi)部*適筋梁正截面受彎的受力全過程（分三個(gè)階段）：三個(gè)階段：未裂階段（I階段）、帶裂縫工作階段（II階段）、破壞階段（III階段）狀態(tài)：計(jì)算開裂彎矩（Mcr ）的依據(jù)階段：計(jì)算使用階段撓度和裂縫寬度，及容許應(yīng)力法的依據(jù)a狀態(tài)：

12、計(jì)算My的依據(jù)a狀態(tài)：計(jì)算承載力（Mu）的依據(jù)三種破壞形態(tài)： 適筋破壞（延性破壞）：如適筋梁，受拉縱筋先屈服, 壓區(qū)混凝土隨后壓碎。既具有一定的承載力，破壞時(shí)又具有一定的延性，鋼筋的抗拉強(qiáng)度和混凝土的抗壓強(qiáng)度都得到發(fā)揮 超筋破壞（受壓脆性破壞）：如超筋梁，受拉縱筋尚未屈服，壓區(qū)混凝土先壓碎。具有較大的承載力，取決于混凝土受壓強(qiáng)度，但延性能力較差，鋼筋的抗拉強(qiáng)度沒有發(fā)揮。 少筋破壞（受拉脆性破壞）：如少筋梁，拉區(qū)混凝土開裂后裂縫迅速向壓區(qū)發(fā)展，“一裂即壞”。承載力很小，取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度，破壞特征與素混凝土構(gòu)件類似。雖然由于配筋使構(gòu)件在破壞階段表現(xiàn)出很長的破壞過程，但這種破壞是在混凝土一開裂

13、就產(chǎn)生，沒有預(yù)兆，混凝土的抗壓強(qiáng)度未得到發(fā)揮。正截面受彎承載力計(jì)算基本假定：1、截面應(yīng)變保持平面(即平均應(yīng)變平截面假定)2、不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度3、混凝土的受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系4、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系等效矩形應(yīng)力圖的等效原則： 混凝土受壓區(qū)合力的大小不變 混凝土受壓區(qū)合力的作用點(diǎn)不變*計(jì)算見課件！單筋截面、雙筋截面和T形截面！第五章 受壓構(gòu)件的截面承載力一般構(gòu)造： 結(jié)構(gòu)中常用的柱、剪力墻是典型的受壓構(gòu)件 柱的截面形式常見的有方形、矩形、I形、圓形、正多邊形等方形、矩形柱：截面尺寸（模數(shù)制）、長細(xì)比I形截面：翼緣厚度、腹板厚度 材料強(qiáng)度等級(jí): 混凝土宜高強(qiáng)，鋼筋不宜高強(qiáng) 縱筋: 配筋率、直徑、布

14、置(凈距、保護(hù)層)、連接 箍筋: 形狀、間距、直徑當(dāng)偏心受壓柱的截面高度h600mm時(shí)，在側(cè)面應(yīng)設(shè)置直徑不小于10mm的縱向構(gòu)造鋼筋，并相應(yīng)地設(shè)置附加箍筋或拉筋，以防止構(gòu)件因溫度變化和混凝土收縮應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，并維持對(duì)核心混凝土的約束。*縱筋的作用： 協(xié)助混凝土受壓，減小構(gòu)件的截面尺寸受壓鋼筋最小配筋率要求 承擔(dān)彎矩作用（偶然偏心、失穩(wěn)） 改善柱的延性 減小持續(xù)壓應(yīng)力下混凝土收縮和徐變變形*普通箍筋的作用： 防止縱筋壓曲，并與縱筋構(gòu)成骨架*螺旋箍筋的作用： 約束核心混凝土，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高核心混凝土的強(qiáng)度和變形能力，這種作用也稱作“套箍作用”*徐變對(duì)軸心受壓構(gòu)件的影響：當(dāng)軸心

15、受壓構(gòu)件在恒定荷載的長期作用下，混凝土徐變將使構(gòu)件中鋼筋的壓應(yīng)力逐漸增大，而混凝土的壓應(yīng)力逐漸變小。應(yīng)力的變化與配筋率有關(guān)。間接鋼筋的換算面積：螺旋箍筋柱軸心受壓承載力：工程適用條件： 長細(xì)比條件：對(duì)長細(xì)比的柱不考慮間接鋼筋的約束作用。 面積條件：間接鋼筋的換算面積不得小于全部縱筋面積的25% 間距條件： 承載力條件：按間接鋼筋計(jì)算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓承載力的1.5倍。短柱大偏心受壓破壞（延性破壞）： 產(chǎn)生條件: 偏心距e0較大，且遠(yuǎn)側(cè)縱筋配筋率合適 特征: 截面進(jìn)入破壞階段時(shí)，先是遠(yuǎn)側(cè)鋼筋受拉屈服，截面產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)截面受壓區(qū)邊緣的混凝土壓應(yīng)變達(dá)到極限值，混凝土被壓碎，截面破

16、壞。 破壞起因: 遠(yuǎn)側(cè)鋼筋受拉屈服短柱小偏心受壓破壞（脆性破壞）： 產(chǎn)生條件: 相對(duì)偏心距e0/h0太小 遠(yuǎn)側(cè)縱筋配置較多 特征：截面進(jìn)入破壞階段時(shí)，遠(yuǎn)側(cè)鋼筋可能受拉、也可能受壓，但不會(huì)受拉屈服，截面轉(zhuǎn)動(dòng)較小，當(dāng)截面受壓區(qū)邊緣的混凝土壓應(yīng)變達(dá)到極限值時(shí)，混凝土被壓碎，截面破壞。注：上圖b這種情況在設(shè)計(jì)應(yīng)予避免，因此受壓破壞一般為偏心距較小的情況，故常稱為小偏心受壓。 破壞起因: 截面受壓區(qū)邊緣的混凝土壓應(yīng)變達(dá)到極限值。大偏壓矩形截面構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算：計(jì)算公式（同雙筋截面梁）：其中，適用條件： 保證受拉鋼筋先屈服： 保證受壓鋼筋強(qiáng)度充分利用：小偏壓矩形截面構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算：計(jì)算公式：

17、其中，且非對(duì)稱配筋的大、小偏壓的初步判別條件：屬于小偏心受壓可先按大偏心受壓計(jì)算大、小偏壓的最終判別條件：當(dāng)時(shí)，為大偏心受壓當(dāng)時(shí)，為小偏心受壓對(duì)稱配筋矩形截面偏壓構(gòu)件的計(jì)算：基本公式：相關(guān)曲線：對(duì)于給定的截面、材料強(qiáng)度和配筋，達(dá)到正截面承載力極限狀態(tài)時(shí)，其壓力和彎矩是相互關(guān)聯(lián)的，即相關(guān)曲線已知截面及配筋的相關(guān)曲線反映了在壓力和彎矩共同作用下正截面承載力的規(guī)律，具有以下一些特點(diǎn)：1、相關(guān)曲線上的任一點(diǎn)代表截面處于正截面承載力極限狀態(tài)時(shí)的一種內(nèi)力組合 如一組內(nèi)力（N，M）在曲線內(nèi)側(cè)，說明截面未達(dá)到極限狀態(tài)，是安全的 如（N，M）在曲線外側(cè)，則表明截面承載力不足2、上段為小偏心受壓區(qū)；下段為大偏心受壓區(qū)3、大偏心受壓段是以M 為主導(dǎo)的，N 對(duì)M 有利；小偏心受壓段是以N 為主導(dǎo)的，M 對(duì)N 不利4、Mu= 0時(shí)， Nu最大（A點(diǎn), 軸心受壓）; Nu =0時(shí)，Mu不是最大（C點(diǎn), 純彎）；界限破壞時(shí), Mu最大5、大偏壓時(shí)，Nu 隨著Mu的增大而增大；小偏壓時(shí)，Nu 隨著Mu的增大而減小6、若截面尺寸和材料強(qiáng)度保持不變，Nu-Mu 相關(guān)曲線隨配筋率的增加而向外側(cè)移動(dòng)。7、對(duì)稱配筋時(shí)，若截面尺寸和材料強(qiáng)度保持不變，則在界限破壞時(shí)，Nu是個(gè)定值，與配筋量無關(guān)。