重慶大學(xué)混凝土基本原理復(fù)習(xí)提綱(原創(chuàng)歸納).doc

混凝土提綱 第一章 緒論 混凝土結(jié)構(gòu)包括：素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。 鋼筋混凝土發(fā)揮作用的前提：一、 受力鋼筋與混凝土必須可靠地粘結(jié)，以保證兩者共同變形，共同受力。二、 兩種材料的溫度膨脹系數(shù)十分接近。三、 符合構(gòu)造和計(jì)算要求，保證施工正確。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：一、 取材容易二、 合理用材三、 耐久性較好四、 耐火性好五、 可模型好六、 整體性好l 建筑結(jié)構(gòu)的功能包括：安全性（承載能力）、適用性（正常使用）、耐久性（設(shè)計(jì)使用年限）l 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或者變形達(dá)到不適于繼續(xù)承載的狀態(tài)。安全性正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能中，某項(xiàng)規(guī)定限度的狀態(tài)。適用性和耐久性l 荷載設(shè)計(jì)值等于標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)，設(shè)計(jì)值大于標(biāo)準(zhǔn)值。l 材料設(shè)計(jì)值小于標(biāo)準(zhǔn)值。（材料是我，荷載是敵人。要把敵人想的強(qiáng)一點(diǎn)，自己想的弱一點(diǎn)，這樣才能準(zhǔn)備的更好去打敗對(duì)方）l 第二章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能l 補(bǔ)充：材料的力學(xué)性能，l 混凝土的強(qiáng)度等級(jí)：用立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)測得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度。（150mm的立方體）l 高強(qiáng)混凝土：C50C80l 影響混凝土抗壓強(qiáng)度的4個(gè)因素：一、 試驗(yàn)方法：接觸面摩擦力的影響二、 加載速度：裂縫未發(fā)展完全三、 齡期：28d四、 尺寸大小l 軸心抗壓強(qiáng)度：150*150*300l ftfcfckfcuk（材料抗壓強(qiáng)度，設(shè)計(jì)值小于標(biāo)準(zhǔn)值）l 雙向應(yīng)力狀態(tài)（變化規(guī)律）：第一象限（雙向受拉）：接近單向受拉。第二、四象限（一邊受拉，一邊受壓）：強(qiáng)度均低于單向受拉和受壓的狀態(tài)。第三象限（雙向受壓）：互相增強(qiáng)。l 剪應(yīng)力存在對(duì)于抗壓抗拉強(qiáng)度的影響：都降低。l 混凝土的變形（一）短期加載一、 單軸受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系注意5個(gè)點(diǎn)：比例極限點(diǎn)（彈性階段）、臨界點(diǎn)B（第二階段，長期抗壓強(qiáng)度依據(jù)）、峰點(diǎn)C（第三階段，不穩(wěn)定階段，混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值Fc=0.002，峰值應(yīng)變）、拐點(diǎn)D（裂縫迅速發(fā)展）、收斂點(diǎn)E（破壞階段=0.0033，極限應(yīng)變）通過應(yīng)力應(yīng)變曲線得出的一個(gè)結(jié)論：混凝土的強(qiáng)度越大，延性越差。二、 混凝土的變形模量：1. 混凝土的彈性模量（即原點(diǎn)模量）Ec：過原點(diǎn)做應(yīng)力-應(yīng)變曲線的切線，其斜率。重復(fù)加載2. 混凝土的變形模量（即割線模量或彈塑性模量）Ec：從原點(diǎn)到任意一點(diǎn)的應(yīng)力的割線的斜率；【Ec=vEc，v受破壞為0.11.0，受拉破壞為1.0】3. 切線模量：任意一點(diǎn)做切線的斜率 【隨著混凝土應(yīng)力的增大而減小】（二）荷載長期作用1.徐變的定義：應(yīng)力不變，應(yīng)變隨時(shí)間增長的現(xiàn)象。2.線性徐變：應(yīng)力0.5fc；非線性徐變：應(yīng)力大于0.5fc一般取0.75fc0.8fc作為混凝土的長期極限強(qiáng)度。3.影響徐變得因素：加載時(shí)混凝土的齡期越早，徐變?cè)酱?。水泥用量越多，水灰比越大，徐變?cè)酱?。骨料越?jiān)硬，彈性模量越高，徐變?cè)叫　?.徐變產(chǎn)生的原因：一是凝膠體具有黏性流動(dòng)的性質(zhì)，在加載的瞬間結(jié)晶體與凝膠體共同承受荷載。二是混凝土內(nèi)部微裂縫在荷載長期作用下不斷發(fā)展和增加。5.徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：使構(gòu)件的變形增加，引起應(yīng)力重分布；在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)造成預(yù)應(yīng)力損失。l 混凝土的疲勞破壞定義：混凝土在重復(fù)荷載作用下的破壞。l 鋼筋的物理力學(xué)性能：鋼筋符號(hào)，熱軋鋼筋。（硬鋼、軟鋼）l 鋼筋的強(qiáng)度 - 流幅：屈服平臺(tái)。有明顯流幅的熱軋鋼筋屈服強(qiáng)度是按屈服下限確定的。有明顯流幅的鋼筋，在計(jì)算承載力時(shí)以屈服點(diǎn)作為鋼筋強(qiáng)度極限。無明顯流幅的鋼筋，取殘余應(yīng)變0.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。l 鋼筋的塑性：伸長率和冷彎性能伸長率：鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率冷彎：將直徑為d的鋼筋繞直徑為D的彎芯彎曲到規(guī)定的角度后，無裂紋斷裂及起層現(xiàn)象。彎芯D越小，彎轉(zhuǎn)角越大，鋼筋塑性越好。l 鋼筋的疲勞：鋼筋在承受重復(fù)、周期性的動(dòng)荷載作用下，經(jīng)過一定次數(shù)后，忽然脆性斷裂的現(xiàn)象。 l 混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求：1.鋼筋的強(qiáng)度 2.鋼筋的延性 3.鋼筋的可焊性 4.機(jī)械連接性能 5 施工適應(yīng)性 6.鋼筋與混凝土的粘結(jié)力l 粘結(jié)應(yīng)力分為裂縫間的局部粘結(jié)應(yīng)力和鋼筋端部的錨固粘結(jié)應(yīng)力兩種。l 鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用：（1） 鋼筋與混凝土接觸面上的膠結(jié)力（光圓）（2） 混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生摩阻力（光圓）（3） 鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合力（肋紋）。（主要）l 鋼筋的錨固：Lab=fy/ftd (P32)影響錨固的因素第三章 受彎構(gòu)件正截面受彎承載力（梁、板）l 縱向受拉鋼筋的配筋率：縱向受拉鋼筋的縱截面面積As與正截面有效面積bh0的比值。（百分?jǐn)?shù)計(jì)量）=As/bh0l 混凝土保護(hù)層厚度：定義：從最外層鋼筋的外表面到截面邊緣的垂直距離。作用：1）防止縱向鋼筋銹蝕；2）防火，使鋼筋溫度上升緩慢；3）使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結(jié)。l 適筋梁破壞的三個(gè)階段的特征及可作為什么的依據(jù)：第一階段（未裂階段）：1）混凝土沒有開裂；2)受壓區(qū)混凝土應(yīng)力圖為直線，受拉區(qū)在第一階段前期是直線，后期為曲線；3）彎矩與截面曲率基本上是直線關(guān)系。*可作為受彎構(gòu)件抗裂度的計(jì)算依據(jù)。第二階段（開裂后至鋼筋屈服前）：1）受拉區(qū)混凝土大部分退出工作，拉力大部分由鋼筋承擔(dān)，鋼筋未屈服；2）受壓區(qū)混凝土有塑性變形，應(yīng)力圖形只有上升段曲線；3）彎矩與截面曲率是曲線關(guān)系，截面曲率與撓度增長加快。*可作為正常使用階段驗(yàn)算變形和裂縫開展寬度的依據(jù)。第三階段（鋼筋屈服至截面破壞）：1）縱向受拉鋼筋屈服，混凝土退出工作；2）受壓區(qū)混凝土合壓力作用點(diǎn)外移，使內(nèi)力臂增大，故彎矩還略有增加。3）受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)變達(dá)到其極限壓應(yīng)變，混凝土被壓碎；4）彎矩-曲率接近水平的曲線。*可作為正截面受彎承載力計(jì)算的依據(jù)。l 適筋梁破壞特征：受拉鋼筋先屈服，壓區(qū)混凝土被壓碎。l 超筋破壞：受壓區(qū)混凝土先碎，鋼筋不屈服。l 少筋破壞：受拉區(qū)混凝土一開裂就壞。l 界限破壞也屬于適筋破壞。l 可用等效矩形應(yīng)力圖來代替理論圖，須滿足兩個(gè)等效條件：1） 混凝土壓應(yīng)力的合力大小相等；2） 混凝土壓應(yīng)力合力作用點(diǎn)位置不變。l 如何推導(dǎo)界限相對(duì)受壓區(qū)高度P51l 雙筋矩形截面的適用情況：1） 彎矩很大，按單筋矩形計(jì)算大于最大配筋率，而梁截面尺寸限制，混凝土強(qiáng)度等級(jí)又不能提高時(shí)；2） 在不同荷載組合情況下，梁截面承受彎矩異號(hào)。l T形截面梁不適用的情況：1）翼緣在梁的受拉區(qū)；2）承受負(fù)彎矩（受拉）l 如何區(qū)分T形截面梁的兩種類型：（1） 中和軸在翼緣內(nèi)，即xhf，（2） 中和軸在梁肋內(nèi)，即xhf（hf是T形梁的翼緣高度）第四章 受彎構(gòu)件的斜截面承載力l 斜截面受剪承載力是由計(jì)算和構(gòu)造來滿足的；斜截面受彎承載力則是通過對(duì)縱向鋼筋和箍筋的構(gòu)造要求來保證。l 腹筋：箍筋、彎起鋼筋（斜筋）l 實(shí)驗(yàn)研究表明，箍筋對(duì)抑制斜裂縫開展的效果比彎起鋼筋要好，所以在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先使用箍筋。l 腹剪斜裂縫：沿主壓應(yīng)力跡線產(chǎn)生的腹部的斜裂縫。l 彎剪斜裂縫：由豎向裂縫發(fā)展而成的斜裂縫。l 剪跨比概念：=a/ho,a=最外側(cè)集中力到支座的距離。（重要）廣義剪跨比：=M/Vho承受集中荷載的簡支梁，以上兩者相等。剪跨比的物理意義：1）反映了截面上正應(yīng)力和剪應(yīng)力的相對(duì)比值；2）反映了截面上彎矩與剪力的相對(duì)比值；3）對(duì)于無腹筋梁有決定性的影響；4）斜截面的受剪承載力也有極為重要的影響。l 斜截面受剪破壞的三種主要形態(tài)：1. 無腹筋梁（1）斜壓破壞：3，豎向裂縫一出現(xiàn)，就迅速向受壓區(qū)斜向延伸。以上三種形式都屬于脆性破壞，其中脆性由大到小排列是斜拉破壞、斜壓破壞、剪壓破壞，受剪承載力由大到小是斜壓破壞、剪壓破壞、斜拉破壞。2. 有腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)l 斜截面受剪承載力的主要影響因素：1.剪跨比 2.混凝土強(qiáng)度 3.箍筋的配筋率定義：沿梁長，在箍筋一個(gè)間距范圍內(nèi)，箍筋各肢的全部截面面積與混凝土水平截面面積的比值。sv=Asv/bs=nAsv1/bs4.縱筋配筋率 5.斜截面上的骨料咬合力 6.截面尺寸和形狀l 防止斜截面破壞的方法，即計(jì)算公式的適用范圍（防止斜壓和斜拉破壞）(P87)l 材料抵抗圖Mu （P99）l 對(duì)于斜壓破壞通常用控制截面的最小尺寸來防止；斜拉，最小配筋率及構(gòu)造要求；剪壓，計(jì)算。l P87受剪計(jì)算。l 彎起點(diǎn)距離“按計(jì)算充分利用該鋼筋截面”的長度不小于0.5hol 縱筋的截?cái)啵菏芾摻畈灰私財(cái)唷M足兩個(gè)控制條件：（1）從該鋼筋充分利用截面到截?cái)帱c(diǎn)的長度。稱為“伸出長度”，為了可靠錨固，縱筋截?cái)啾仨殱M足“伸出長度”的要求。（2）從不需要該鋼筋的截面到截?cái)帱c(diǎn)的長度，稱為“延伸長度”，為了保證斜截面受彎承載力，負(fù)鋼筋截?cái)鄷r(shí)還必須滿足延伸長度要求。l 架立鋼筋及縱向構(gòu)造鋼筋1.縱向構(gòu)造鋼筋又稱腰筋，為了抑制梁腹板高度范圍內(nèi)，由荷載作用或混凝土收縮引起的垂直裂縫的開展。第五章 受壓構(gòu)件的截面承載力l 二階效應(yīng)的影響、徐變的影響（很重要）徐變的影響：在荷載忽然卸載時(shí)，構(gòu)件回彈，由于混凝土徐變變形大部分不能恢復(fù)，故當(dāng)荷載為0時(shí)，會(huì)使柱中鋼筋受壓而混凝土受拉；若配筋率過大，還可能將混凝土拉裂，若柱中縱筋和混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力很大時(shí)，則能同時(shí)產(chǎn)生縱向裂縫。為了防止出現(xiàn)這種情況，故要控制柱中縱筋的配筋率，要求全部縱筋配筋率不宜超過5%。l 全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%，一側(cè)縱筋的配筋率不應(yīng)小于0.2%。l 長細(xì)比很大的細(xì)長柱，還可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。長細(xì)比的概念：構(gòu)件的計(jì)算長度lo與其截面的回轉(zhuǎn)半徑i之比；對(duì)于矩形截面，為lo/b.l 穩(wěn)定系數(shù)=長柱承載力/短柱承載力l 承載力計(jì)算公式：Nu=0.9fai（）l 螺旋箍筋柱：在柱的橫向采用螺旋箍筋或焊接環(huán)筋也能像直接配置縱向鋼筋那樣起到提高承載力和變形能力的作用，“間接配筋”。適用條件：（1）當(dāng)lo/d12時(shí)，此時(shí)因長細(xì)比較大，有可能因縱筋的彎曲使得螺旋筋不起作用；（2）當(dāng)按式小于（3）當(dāng)間接鋼筋換算截面面積Asso小于縱筋全部截面面積的25%，可以認(rèn)為間接鋼筋配的太少，約束混凝土的效果不明顯。l 偏心受壓構(gòu)件：（一）界限破壞：在受拉破壞狀態(tài)和受壓破壞之間，特征是：在手拉鋼筋的達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時(shí)，受壓區(qū)邊緣的混凝土被壓碎。界限破壞也屬于受拉破壞形態(tài)。（二）（什么是二階效應(yīng)，什么情況下不考慮這兩種效應(yīng)） 二階效應(yīng)的定義：軸向壓力對(duì)偏心受壓構(gòu)件的側(cè)移（大）和撓曲（小）產(chǎn)生附加彎矩和附加曲率的荷載效應(yīng)，成為偏心受壓構(gòu)件的二階效應(yīng)。 當(dāng)桿端彎矩異號(hào)時(shí)，不考慮二階效應(yīng)。（三）考慮P-二階效應(yīng)的前提：（四）大偏壓和小偏壓的區(qū)別，各自的破壞特征（1）大偏壓： 軸向壓力偏心距相對(duì)較大，受拉鋼筋配置的不太多。 特點(diǎn)：受拉鋼筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度，最終導(dǎo)致受壓區(qū)邊緣混凝土壓碎截面破壞。屬于延性破壞。（2）小偏壓：N的相對(duì)偏心距較小，全截面或大部分受壓。軸向力N雖然偏心距較大，但是受拉鋼筋配置的特別多。特點(diǎn)：混凝土先被壓碎，遠(yuǎn)側(cè)鋼筋可能受拉也可能受壓，受拉時(shí)不屈服，受壓時(shí)可能屈服也可能不屈服，屬于脆性破壞。l 計(jì)算題主要掌握大偏壓破壞、雙筋配筋l Nu-Mu相關(guān)曲線的特種（ppt）：M的存在總是不利的，N在大偏心有利，在小偏心不利。【ppt有例題】l 壓力對(duì)承載能力的提高：壓力對(duì)側(cè)向建立的抗力起有利作用。N0.3fcA時(shí)，取N=0.3fcA；（過大會(huì)產(chǎn)生裂縫）第六章 受拉構(gòu)件的截面承載力l 大偏心受拉：拉力作用在As合力點(diǎn)及As合力點(diǎn)以外時(shí)，截面雖開裂，但還有受壓區(qū)，截面不會(huì)通裂。l 小偏心受拉：拉力完全由鋼筋承擔(dān)，產(chǎn)生通裂。（軸心受拉和小偏心混凝土都退出了工作，ppt）第十章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則和方法l 直接作用：僅與外部因素有關(guān)，與結(jié)構(gòu)本身的力學(xué)特性無關(guān)，如：各種荷載（重力、風(fēng)力）作用l 間接作用：不僅與外部因素有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)本身的力學(xué)特性有關(guān)，如：地震、徐變、；收縮、溫度變化、沉降、侵蝕、凍融等。l 荷載分類：a.永久荷載：不隨時(shí)間變化、與平均值相比可忽略、變化單調(diào)且趨于無窮。（機(jī)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力）b.可變荷載：值、作用位置隨時(shí)間變化，變化程度與平均值相比不可忽略（樓面活荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載）c.偶然荷載：不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間也很短。（爆炸力、沖擊力）注意地震不是！l 荷載標(biāo)準(zhǔn)值：在結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大荷載值，是荷載的基本代表值。l 結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)：破壞時(shí)可能產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度來劃分的等級(jí)。三級(jí)，很嚴(yán)重（1.1），嚴(yán)重（1.0），不嚴(yán)重（0.9）。l 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限：設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可滿足預(yù)定功能的使用年限。（普通房屋和建筑物，3類，50年，調(diào)整系數(shù)1.0）l 結(jié)構(gòu)的可靠性:在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的能力。l 結(jié)構(gòu)的可靠度Ps：在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率，是可靠度的概率指標(biāo)。失效概率=1-Ps失效概率不可能為0，故不存在絕對(duì)安全的結(jié)構(gòu)。PfPf,允許失效概率。l 可靠度指標(biāo)：值越大，失效概率Pf的值就越??；值越小，Pf越大。l 目標(biāo)可靠指標(biāo)： 一級(jí) 二級(jí) 三級(jí)延性破壞 3.7 3.2 2.7脆性破壞 4.2 3.7 3.2l 實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式：R=oS，（把各種分項(xiàng)系數(shù)用重要性系數(shù)表示）（一）承載力計(jì)算狀態(tài)下，（1）可變荷載效應(yīng)控制的組合：S=（永久荷載）+（可變荷載）+第i個(gè)可變荷載 （2）永久荷載效應(yīng)控制的組合：S=永久荷載+活荷載（二）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式： （1）荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合： （2）荷載的頻遇組合： （3）荷載的準(zhǔn)永久組合：第八章 變形 裂縫及延性、耐久性l 截面彎曲剛度的物理意義：使截面產(chǎn)生單位曲率需要施加的彎矩值。l 混凝土未開裂時(shí)的截面彎曲剛度：B=0.85EcI0*換算截面面積I=鋼筋截面面積乘以鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值l 不均勻系數(shù)：反映了受拉鋼筋應(yīng)變的不均勻性，其物理意義就是表明了裂縫間受拉混凝土參加工作，對(duì)減小變形和裂縫寬度的貢獻(xiàn)。系數(shù)越?。ㄔ胶茫?，裂縫建受拉混凝土幫助縱向受拉鋼筋承擔(dān)拉力的程度愈大，受壓區(qū)混凝土平均壓應(yīng)變降低的越多，彎曲剛度越大，減小變形和裂縫的貢獻(xiàn)越大。不均勻系數(shù)=1時(shí)，混凝土全部退出工作。l （1）對(duì)于軸心受拉構(gòu)件，有效受拉混凝土截面面積Ate即為構(gòu)件的截面面積。（2）對(duì)于受彎構(gòu)件，Ate=0.5bh+(bf-b)hfl te為按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的縱向受拉鋼筋配筋率。te=As/Atel 影響短期剛度的因素：正因素：彈性模量Es、有效受壓區(qū)高度ho反比例：不均勻系數(shù)、l 荷載長期作用下剛度降低的原因：長期作用發(fā)生徐變，受拉混凝土不斷退出工作；裂縫不斷向上發(fā)展，鋼筋應(yīng)力應(yīng)變?cè)龃蟆＃ㄒ陨蟽蓚€(gè)因素都會(huì)導(dǎo)致曲率增大，剛度降低）受拉、壓區(qū)混凝土收縮不一致，使梁發(fā)生翹曲。l 最小剛度原則（1）定義：簡支梁全跨長的范圍內(nèi)，可都按彎矩最大處的截面彎曲剛度，也就是按最小截面彎曲剛度，用材料力學(xué)方法中，不考慮剪切變形影響的公式來計(jì)算撓度。（2）合理性：一方面，用Bmin計(jì)算的撓度值偏大；另一方面，不考慮剪切變形的影響，會(huì)使得撓度計(jì)算值偏小。以上兩方面的影響大致可以相互抵消。l 影響撓度的因素：跨高比。（配筋率可以增大承載力，但對(duì)撓度的影響