結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第一章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念及材料的物理力學(xué)性能1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的概念鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由配置受力的普通鋼筋或鋼筋骨架的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)較好的耐久性，剛度大，變形??； 既可以整體現(xiàn)澆也可以預(yù)制裝配，并且可根據(jù)需要澆制成各種形狀與尺寸；就地取材，降低建筑成本。3、混凝土的強(qiáng)度混凝土立方體抗壓強(qiáng)度以每邊邊長(zhǎng)為150mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在20±2的溫度和相對(duì)濕度在95%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28d，依照標(biāo)準(zhǔn)制作方法和試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值（以MPa為單位）作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)fcu表示?；炷凛S心抗壓強(qiáng)度（棱柱體抗壓強(qiáng)度）以150

2、mm×150mm×300mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，在20±2的溫度和相對(duì)濕度在95%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28d，依照標(biāo)準(zhǔn)制作方法和試驗(yàn)方法測(cè)得的棱柱體試件抗壓強(qiáng)度值（以MPa為單位）作為混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)fc表示?；炷量估瓘?qiáng)度通過劈裂試驗(yàn)得到，比抗壓強(qiáng)度低得多，用符號(hào)ft表示。4、一次單調(diào)加載試驗(yàn)測(cè)試的混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線 p13三個(gè)特征值：最大應(yīng)力值fc及相應(yīng)的應(yīng)變值co以及D點(diǎn)的應(yīng)變值5、有明顯流幅的鋼筋應(yīng)力應(yīng)變曲線 p216、粘結(jié)機(jī)理光圓鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力主要由摩擦力和咬合力提供；帶肋鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力主要由鋼筋表面凸起的肋紋與混凝土的機(jī)械咬合作

3、用。第二章 結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)計(jì)算的原則1、結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠性結(jié)構(gòu)可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力。（安全性、適用性、耐久性）結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的度量，指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)期功能要求的概率。2、設(shè)計(jì)使用年限設(shè)計(jì)使用年限是設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需要大修即可按預(yù)定目的使用的年限。3、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于結(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)承載的變形或變位的狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某些限值的狀態(tài)。4、三種設(shè)計(jì)狀況持久狀況 短暫狀況 偶然狀況5、結(jié)構(gòu)上作用的分類永久作用 可

4、變作用 偶然作用6、正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)作用效應(yīng)組合作用短期效應(yīng)組合是永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)的組合；作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合是永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合。第三章 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算1、受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造截面配筋率是指所配置的鋼筋截面面積與規(guī)定的混凝土截面面積的比值（化為百分?jǐn)?shù)表達(dá)）。對(duì)于矩形截面和T形截面，其縱向受拉鋼筋的截面配筋率（%）表示為=As/bh0箍筋配筋率為sv=Asv/bsv（bsv為沿梁長(zhǎng)度方向的為箍筋間距）混凝土保護(hù)層厚度是具有足夠厚度的混凝土層，取鋼筋邊緣至構(gòu)件截面表面之間的最短距離。2、梁內(nèi)鋼筋的種類與作用縱向受拉鋼筋：受拉或受壓 彎起

5、鋼筋或斜鋼筋：抗剪箍筋：固定主鋼筋、抗剪；使受拉鋼筋與受壓混凝土連成一體架立鋼筋：固定箍筋，形成鋼筋骨架水平縱向鋼筋：形成牢固的鋼筋骨架，抵抗混凝土收縮徐變3、梁內(nèi)鋼筋骨架及凈距 p52梁內(nèi)鋼筋常常采用骨架形式，一般分為綁扎鋼筋骨架和焊接鋼筋骨架兩種形式。對(duì)于綁扎鋼筋，當(dāng)受力筋為三層及以下時(shí)，不小于30mm，同時(shí)不小于鋼筋直徑。若受力筋為三層以上時(shí)應(yīng)不小于40mm及1.25倍的鋼筋直徑。焊接鋼筋，水平方向的凈距同樣應(yīng)不小于40mm及1.25倍的鋼筋直徑。4、受彎構(gòu)件正截面工作的三個(gè)階段 p54第階段：沒有裂縫； 第階段：帶裂縫工作；第階段：裂縫急劇開展，縱向鋼筋應(yīng)力維持在屈服強(qiáng)度不變。5、受彎

6、構(gòu)件正截面破壞形態(tài) p56適筋梁破壞塑性破壞 受拉鋼筋先屈服，受壓區(qū)混凝土后壓壞，破壞前有明顯預(yù)兆由于鋼筋要經(jīng)歷較大的塑性變形，隨之引起裂縫急劇開展和梁撓度的激增，為“塑性破壞”。超筋梁破壞脆性破壞 超筋梁破壞始自混凝土受壓區(qū)先壓碎，即縱向受拉鋼筋沒有達(dá)到屈服，壓區(qū)混凝土就壓壞，表現(xiàn)為沒有明顯預(yù)兆的受壓脆性破壞的特征。 少筋梁破壞 脆性破壞少筋梁破壞是受拉區(qū)混凝土一裂就壞。破壞始自受拉區(qū)混凝土拉裂，梁破壞時(shí)的極限彎矩Mu小于開裂彎矩Mcr。 6、受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的基本假定截面假定 不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度 材料應(yīng)力應(yīng)變物理關(guān)系7、單筋矩形截面承載力計(jì)算 p62 雙筋矩形截面受彎構(gòu)件計(jì)算

7、p688、采用受壓鋼筋來承受截面的部分壓力的特點(diǎn)是：不經(jīng)濟(jì)但變形性能好9、T形截面受彎構(gòu)件 翼板位于受壓區(qū)的T形梁截面，稱為T形截面。翼板的有效寬度bf：（三者中取最?。﹑74簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨徑的1/3； 相鄰兩梁的平均間距； b+2bh+12hf。 當(dāng)hh/bh時(shí)，取b+6hh+12hf。 T形截面受彎構(gòu)件計(jì)算 p75第四章 受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算1、腹筋梁與無腹筋梁一般把箍筋和彎起（斜）鋼筋統(tǒng)稱為梁的腹筋。把配有縱向受力鋼筋和腹筋的梁稱為有腹筋梁；而把僅有縱向受力鋼筋而不設(shè)腹筋的梁稱為無腹筋梁。2、無腹筋簡(jiǎn)支梁斜截面的三種破壞狀態(tài)斜拉破壞（m3） 剪壓破壞（1m3） 斜壓破壞（m<1）

8、3、剪跨比剪跨比是一個(gè)無量綱常數(shù)，用m=M/Vh0來表示，此處M和V分別為剪彎區(qū)段中某個(gè)豎直截面的彎矩和剪力，h0為截面有效高度。一般把這個(gè)表達(dá)式稱為“廣義剪跨比”。而集中荷載作用下，稱m=a/h0為“狹義剪跨比”。4、影響受彎構(gòu)件斜截面承載力的主要因素剪跨比m 混凝土的抗壓強(qiáng)度fcu 縱向受拉鋼筋配筋率 配筋率和箍筋強(qiáng)度5、斜截面抗剪承載力抗剪承載力Vu是由剪壓區(qū)混凝土抗剪力Vc，箍筋所能承受的剪力Vsv和彎起鋼筋所能承受的剪力Vsb所組成，即Vu = Vc + Vsv + Vsb 。用Vcs來表達(dá)混凝土和箍筋的綜合抗剪承載能力，則 Vu = Vcs + Vsb適用范圍上限值截面最小尺寸設(shè)定

9、上限值的目的在于防止斜壓破壞。下限值按構(gòu)造要求配置箍筋為了防止梁截面發(fā)生斜拉破壞，需保證箍筋必須滿足構(gòu)造要求。6、斜截面抗彎承載力彎起鋼筋的彎起點(diǎn)至彎起鋼筋強(qiáng)度充分利用截面的距離（S1）滿足S1 0.5h0，并且滿足公路橋規(guī)關(guān)于彎起鋼筋規(guī)定的構(gòu)造要求，則可不進(jìn)行斜截面抗彎承載力的計(jì)算7、彎矩包絡(luò)圖與抵抗包絡(luò)圖彎矩包絡(luò)圖沿梁長(zhǎng)度各截面上彎矩組合設(shè)計(jì)值Md的分布圖。抵抗包絡(luò)圖（又稱抵抗承載力圖），就是沿梁長(zhǎng)各個(gè)正截面按實(shí)際配置的總受拉鋼筋面積能產(chǎn)生的抵抗彎矩圖，即表示各正截面縮具有的抗彎承載力。8、斜截面抗彎承載力復(fù)核的選擇距支座中心h/2（梁高一半）處的截面；受拉區(qū)彎起鋼筋處的截面，以及錨于受拉

10、區(qū)的縱向鋼筋開始不受力處的截面；箍筋數(shù)量或間距有改變處的截面；梁的肋板寬度改變處的截面。第六章 軸心受壓構(gòu)件的正截面承載能力計(jì)算1、鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件按照箍筋的功能和配置方式被不同分為兩種：普通箍筋柱、螺旋箍筋柱。螺旋箍筋柱的作用是使截面中間部分（核心）混凝土成為橫向可約束混凝土（約束混凝土），從而提高構(gòu)件的承載力和延性。2、穩(wěn)定系數(shù)鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件計(jì)算中，考慮構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比增大的附加效應(yīng)使構(gòu)件承載力降低的計(jì)算系數(shù)稱為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，用符號(hào)表示。3、正截面承載力計(jì)算 p142構(gòu)造要求：普通箍筋柱中的箍筋必須做成封閉式，箍筋的直徑應(yīng)不小于鋼筋直徑的1/4，且不小于8mm。箍筋的間距

11、應(yīng)不大于縱向受力鋼筋直徑的15倍，且不大于構(gòu)件截面的較小尺寸（圓形截面采用0.8倍直徑）并不大于400mm。4、軸心受壓柱的軸力應(yīng)變曲線 p146第七章 偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算1、偏心受壓構(gòu)件當(dāng)軸向壓力N的作用線偏離受壓構(gòu)件的軸線時(shí)，稱為偏心受壓構(gòu)件。2、偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)受拉破壞大偏心受壓破壞當(dāng)偏心距較大，且受拉鋼筋配筋率不高時(shí)，偏心受壓構(gòu)件的破壞是受拉鋼筋首先到達(dá)屈服強(qiáng)度，然后受壓混凝土壓壞，稱為受拉破壞。受壓破壞小偏心受壓破壞 p154受壓區(qū)邊緣混凝土的應(yīng)變達(dá)到極限壓應(yīng)變，受壓區(qū)混凝土被壓碎；同一側(cè)的鋼筋壓應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度，而另一側(cè)的鋼筋，不論是受拉還是受壓，其應(yīng)力均達(dá)不到屈

12、服強(qiáng)度，破壞前構(gòu)件橫向變形無明顯的急劇增長(zhǎng)，這種破壞稱為“受壓破壞”。當(dāng)b時(shí)，截面為大偏心受壓破壞；當(dāng)>b時(shí)，截面為小偏心受壓破壞。3、偏心受壓構(gòu)件的M-N曲線圖 p156圖中a點(diǎn)表示純彎構(gòu)件的情況，c點(diǎn)代表軸心受壓構(gòu)件的情況。曲線上任一點(diǎn)d的坐標(biāo)代表截面承載力的一種M和N的組合。如任意點(diǎn)e位于圖中曲線的內(nèi)側(cè)，即未達(dá)到承載能力極限狀態(tài)，構(gòu)件安全；反之，承載力不足。3、附加彎矩或二階彎矩一般把偏心受壓構(gòu)件截面彎矩中的Ne0稱為初始彎矩或一階彎矩（不考慮構(gòu)件側(cè)向變形時(shí)的彎矩），江Nu或Ny稱為附加彎矩或二階彎矩。4、偏心距增大系數(shù)稱為偏心受壓構(gòu)件考慮縱向撓曲影響（二階效應(yīng)）的軸向力偏心距增大

13、系數(shù)。= 1 + u/ e05、偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算的基本假定截面應(yīng)變分布符合平截面假定 不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度受壓混凝土的極限壓應(yīng)變cu = 0.00330.003混凝土壓應(yīng)力圖形為矩形，應(yīng)力集度為fcd，矩形應(yīng)力圖的高度x等于按平截面確定的受壓區(qū)高度xc乘以系數(shù)，即x =xc 6、初步判定大、小偏心受壓當(dāng)0.3h0，可先按小偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；當(dāng)>0.3h0時(shí)，則可按大偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算7、對(duì)稱配筋對(duì)稱配筋是指截面的兩側(cè)用相同的鋼筋等級(jí)和數(shù)量的配筋，即As=As，fsd= fsd，as= as第九章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算1、換算截面 p202

14、將鋼筋和受壓區(qū)混凝土兩種材料組成實(shí)際截面換算成一種抗壓性能相同的假想材料組成的勻質(zhì)截面換算系數(shù)Es等于鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值，Es =Es/Ec2、截面應(yīng)力驗(yàn)算受壓區(qū)混凝土邊緣受拉鋼筋的面積重心處3、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生的原因分類由作用效應(yīng)引起的裂縫（M、V、T以及拉力等）由外加變形或約束變形引起的裂縫鋼筋銹蝕裂縫4、最大裂縫寬度計(jì)算方法和裂縫寬度限值 p2115、變形（撓度）驗(yàn)算 p212長(zhǎng)期撓度的限值：梁式橋主梁的最大撓度處l/600 梁式橋主梁的懸臂端l1/300 （l為計(jì)算跨徑，l1為懸臂長(zhǎng)度）6、預(yù)拱度的設(shè)置 p214當(dāng)由作用（或荷載）短期效應(yīng)組合并考慮作用（或荷載）

15、長(zhǎng)期效應(yīng)影響產(chǎn)生的長(zhǎng)期撓度不超過計(jì)算跨徑L的11600時(shí)，可不設(shè)預(yù)拱度；反之，需設(shè)置預(yù)拱度。7、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素的作用下，長(zhǎng)期保持材料性能以及安全使用和外觀要求的能力?；炷聊途眯該p傷現(xiàn)象主要是鋼筋銹蝕和混凝土的劣化；產(chǎn)生的原因：混凝土碳化、氯離子侵蝕、混凝土凍融破壞第十章 局部承壓1、局部承壓定義局部承壓是指在構(gòu)件的表面上僅有部分面積承受壓力的受力狀態(tài)。2、混凝土局部承壓的特點(diǎn)構(gòu)件表面受壓面積小于構(gòu)件截面積；局部承壓面積部分的混凝土抗壓強(qiáng)度比全面積受壓時(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度高；在局部承壓區(qū)的中部有橫向拉應(yīng)力，這種橫向拉應(yīng)力可使混凝土

16、產(chǎn)生裂縫。3、局部承壓的三種破壞形態(tài)先開裂后破壞（一般A/Al9）一開裂即破壞（一般9A/Al36）局部混凝土下陷（一般A/Al>36）4、混凝土局部承壓提高系數(shù) P232 5、配置間接鋼筋時(shí)的砼局部承壓強(qiáng)度提高系數(shù)cor當(dāng)間接鋼筋為方格鋼筋網(wǎng)時(shí)，不應(yīng)少于4層鋼筋網(wǎng)；當(dāng)間接鋼筋為螺旋形鋼筋時(shí)，不應(yīng)小于4圈。6、局部承壓區(qū)的計(jì)算 p234局部承壓區(qū)的承載力計(jì)算；局部承壓區(qū)截面尺寸驗(yàn)算第十二章 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的概念及其材料1、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的概念這種由配置預(yù)應(yīng)力鋼筋再通過張拉或其他方法建立預(yù)應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu)，稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)?；驹恚哼@種應(yīng)力的大小和分布規(guī)律，能有利于抵消使用荷載作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力，因而是混凝土構(gòu)件在使用荷載作用下不致開裂，或推遲開裂，或者使裂縫寬度減小。 P248 圖12-12、國(guó)內(nèi)配筋混凝土結(jié)構(gòu)的分類全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在作用（荷載）短期效應(yīng)組合下控制的正截面受拉邊緣不容許出現(xiàn)拉應(yīng)力（不許消壓），即1；部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在作用（荷載）短期效應(yīng)組合下控制的正截面受拉邊緣出現(xiàn)拉應(yīng)力或出現(xiàn)不超過規(guī)定寬度的裂縫，即0<<1；鋼筋混凝土構(gòu)件不預(yù)加應(yīng)力的混凝土構(gòu)件，即=0預(yù)應(yīng)力度定義為預(yù)加應(yīng)力大小確定的消壓彎矩