北京交通大學混凝土結構設計原理期末考試重點

1、第一章 緒論混凝土中受力鋼筋的作用： 提高結構或構件的承載能力 提高結構或構件的變形能力 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力，在荷載作用下，可以保證兩種材料協(xié)調變形，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），因此當溫度變化時，兩種材料不會產生過大的變形差而導致兩者間的粘結破壞混凝土結構的優(yōu)點： 經濟性 可模性好 耐久性，維護費用低 耐火性 剛度大 易于就地取材

2、混凝土結構的缺點： 自重大 抗裂性差 承載力有限 施工復雜，工序多，工期長 修復、加固、補強比較困難第二章 材料的物理力學性能鋼筋的品種：熱軋鋼筋預應力鋼筋熱軋鋼筋的特點： 應力應變曲線具有明顯的屈服點和流幅 斷裂時有勁縮現(xiàn)象 延伸率較大熱軋鋼筋的用途： 縱向受力的主導鋼筋為400MPa、500MPa級熱軋帶肋鋼筋 梁、柱和斜撐構件的縱向受力配筋應采用400MPa、500MPa級高強鋼筋 500MPa級高強鋼筋將主要應用于高層建筑的柱、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，包括箍筋與構造配筋 300MPa級光圓鋼筋的規(guī)格限于直徑6mm14mm，用于小規(guī)格梁柱的箍筋與構造配筋鋼筋四項檢驗指標： 屈服強度 極限抗拉強度 伸長率 冷彎性能條件屈服強度：殘余應變?yōu)?.2%所對應的應力總伸長率：對應最大應力時應變，包括了殘余應變和彈性應變，反映了鋼筋真實的變形能力屈服強度：是鋼筋強度的設計依據(jù)，屈服上限與加載速度有關，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強度冷彎性能：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，彎轉角越大，鋼筋的冷彎塑性越好立方體抗壓強度標準值（即強度等級）：按標準方法（203，濕度90%）制作、養(yǎng)護的邊長150

4、mm立方體試件，在28d或設計規(guī)定齡期以標準試驗方法（一定的加載速度，兩端不涂潤滑劑）測得的具有95%保證率的抗壓強度值，用符號表示，例如，C30表示立方體抗壓強度只有標準值，沒有設計值！尺寸效應：試樣的尺寸越大，測得的抗壓強度越小加載速度的影響：加載速度越快，測得的強度越高，表現(xiàn)的脆性也越強，即峰值應力越大，與峰值應力對應的應變（簡稱峰值應變）越小，下降段也陡一些。規(guī)定：1、鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級不應低于C20 采用400MPa及以上鋼筋時混凝土強度等級不應低于C25;2、預應力混凝土結構的混凝土強度等級不宜低于C40，且不應低于C30；3、承受重復荷載的鋼筋混凝土構件，混凝土強度等

5、級不應低于C30；4、素混凝土結構的強度等級不應低于C15?；炷恋妮S心抗壓強度棱柱體抗壓強度：軸心抗壓強度采用棱柱體試件測定，用符號表示，它比較接近實際構件中混凝土的受壓情況。棱柱體抗壓強度小于立方體抗壓強度（因為摩擦力對中部橫向變形的約束要?。┎煌瑥姸然炷恋膽冴P系曲線：強度等級越高，線彈性段越長，峰值應變也有所增大。混凝土強度越高，曲線下降段越陡，脆性越強，殘余強度越低?；炷恋淖冃文Ａ浚涸c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, 混凝土在荷載和應力不變的情況下，應變隨時間緩慢增長的現(xiàn)象略小于（因為彈性模量變大）主要影響因素：1、初應力：線性徐變： 當時

6、，徐變大致與應力成正比。產生原因：混凝土中水泥凝膠體具有塑性流動的性質。非線性徐變： 當時，徐變比應力增長要快。當加載應力過高（），徐變變形不再收斂，造成砼的破壞。產生原因：骨料界面與砂漿內部的微裂縫在荷載長期作用下持續(xù)延伸和擴展。 應避免混凝土構件長期處于高應力狀態(tài)下！2、加荷時的齡期：加荷時砼越“年輕”，徐變越大3、養(yǎng)護條件和使用環(huán)境：受荷前養(yǎng)護的溫度愈高、濕度愈大，徐變愈??；受荷期間環(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；骨料越堅硬，彈性模量越高，徐變越??；水泥品種：早強高強普通硅酸鹽 光面鋼筋 混凝土強度: 混凝土強度增加, 粘結強度增加 保

7、護層厚度和鋼筋凈距 澆筑混凝土時鋼筋的位置 保護層厚度及鋼筋間距 橫向鋼筋的設置 側向受力情況保證粘結的構造措施： 滿足最小錨固長度和搭接長度 在鋼筋的端部設置彎鉤 滿足保護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加密箍筋 對高度較大的混凝土構件應分層澆注或二次澆搗 對輕度銹蝕的鋼筋不必除銹第三章 混凝土結構設計方法兩種設計方法的比較：工程結構設計宜采用以概率理論為基礎、以分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計方法；當缺乏統(tǒng)計資料時，工程結構設計可根據(jù)可靠的工程經驗或必要的試驗研究進行，也可采用容許應力或單一安全系數(shù)等經驗方法進行。結構上的作用：1、定義：使結構產生內力和變形的原因2、分類：

8、 按產生的原因：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、強迫位移（基礎沉降）、環(huán)境引起材料性能劣化等 按時間的變異性：永久作用：結構自重、土壓力、水位不變的水壓力、預應力、地基變形、混凝土收縮、鋼材焊接變形及引起結構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、施工時結構的某些自重、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、洪水作用、地震作用* 、撞擊*、爆炸、火災、極其嚴重的侵蝕等結構的功能要求可靠性：安全性、適用性、耐久性設計應明確結構的用途，在設計使

9、用年限內未經技術鑒定或設計許可，不得改變結構的用途和使用環(huán)境！結構的可靠性：結構在設計使用年限內，在正常設計、正常施工、正常使用和維護的條件下，完成預定功能的能力結構的可靠度：結構可靠性的概率度量，是指結構在設計工作壽命內，在正常條件下，完成預定功能的概率結構功能的極限狀態(tài)：整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(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)是結構開始失效的標志。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)： 標準組合 準永久組合 頻遇組合第四章 受彎構件

10、正截面受彎承載力梁的構造要求： 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) 混凝土保護層厚度*：系指最外層鋼筋（包括箍筋、構造筋和分布筋等）的外邊緣至構件表面范圍用于保護鋼筋的混凝土。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；板的構造要求： 混凝土保護層厚度 鋼筋直徑通常為610mm，級鋼筋；板厚度較大時，鋼筋直徑可用1218mm，級鋼筋 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，同時也可抵抗溫度和收縮等產生的應力 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。當溫度變化較大或集中荷載較大時，面積應適當增加，間距200mm。分布鋼筋位置在受力筋的內部*適筋梁正截面受彎的受力全過程（分三個階段）：三個階段：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)：計算開裂彎矩（Mcr ）的依據(jù)階段：計算使用階段撓度和裂縫寬度，及容許應力法的依據(jù)a狀態(tài)：

12、計算My的依據(jù)a狀態(tài)：計算承載力（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，破壞時又具有一定的延性，鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度都得到發(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度，但延性能力較差，鋼筋的抗拉強度沒有發(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度，破壞特征與素混凝土構件類似。雖然由于配筋使構件在破壞階段表現(xiàn)出很長的破壞過程，但這種破壞是在混凝土一開裂

13、就產生，沒有預兆，混凝土的抗壓強度未得到發(fā)揮。正截面受彎承載力計算基本假定：1、截面應變保持平面(即平均應變平截面假定)2、不考慮混凝土的抗拉強度3、混凝土的受壓應力-應變關系4、鋼筋的應力-應變關系等效矩形應力圖的等效原則： 混凝土受壓區(qū)合力的大小不變 混凝土受壓區(qū)合力的作用點不變*計算見課件！單筋截面、雙筋截面和T形截面！第五章 受壓構件的截面承載力一般構造： 結構中常用的柱、剪力墻是典型的受壓構件 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）、長細比I形截面：翼緣厚度、腹板厚度 材料強度等級: 混凝土宜高強，鋼筋不宜高強 縱筋: 配筋率、直徑、布

14、置(凈距、保護層)、連接 箍筋: 形狀、間距、直徑當偏心受壓柱的截面高度h600mm時，在側面應設置直徑不小于10mm的縱向構造鋼筋，并相應地設置附加箍筋或拉筋，以防止構件因溫度變化和混凝土收縮應力而產生裂縫，并維持對核心混凝土的約束。*縱筋的作用： 協(xié)助混凝土受壓，減小構件的截面尺寸受壓鋼筋最小配筋率要求 承擔彎矩作用（偶然偏心、失穩(wěn)） 改善柱的延性 減小持續(xù)壓應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度和變形能力，這種作用也稱作“套箍作用”*徐變對軸心受壓構件的影響：當軸心

15、受壓構件在恒定荷載的長期作用下，混凝土徐變將使構件中鋼筋的壓應力逐漸增大，而混凝土的壓應力逐漸變小。應力的變化與配筋率有關。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： 長細比條件：對長細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：按間接鋼筋計算的承載力不應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）： 產生條件: 偏心距e0較大，且遠側縱筋配筋率合適 特征: 截面進入破壞階段時，先是遠側鋼筋受拉屈服，截面產生較大的轉動，當截面受壓區(qū)邊緣的混凝土壓應變達到極限值，混凝土被壓碎，截面破

16、壞。 破壞起因: 遠側鋼筋受拉屈服短柱小偏心受壓破壞（脆性破壞）： 產生條件: 相對偏心距e0/h0太小 遠側縱筋配置較多 特征：截面進入破壞階段時，遠側鋼筋可能受拉、也可能受壓，但不會受拉屈服，截面轉動較小，當截面受壓區(qū)邊緣的混凝土壓應變達到極限值時，混凝土被壓碎，截面破壞。注：上圖b這種情況在設計應予避免，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)邊緣的混凝土壓應變達到極限值。大偏壓矩形截面構件的正截面承載力計算：計算公式（同雙筋截面梁）：其中，適用條件： 保證受拉鋼筋先屈服： 保證受壓鋼筋強度充分利用：小偏壓矩形截面構件的正截面承載力計算：計算公式：

17、其中，且非對稱配筋的大、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算大、小偏壓的最終判別條件：當時，為大偏心受壓當時，為小偏心受壓對稱配筋矩形截面偏壓構件的計算：基本公式：相關曲線：對于給定的截面、材料強度和配筋，達到正截面承載力極限狀態(tài)時，其壓力和彎矩是相互關聯(lián)的，即相關曲線已知截面及配筋的相關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：1、相關曲線上的任一點代表截面處于正截面承載力極限狀態(tài)時的一種內力組合 如一組內力（N，M）在曲線內側，說明截面未達到極限狀態(tài)，是安全的 如（N，M）在曲線外側，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 為主導的，N 對M 有利；小偏心受壓段是以N 為主導的，M 對N 不利4、Mu= 0時， Nu最大（A點, 軸心受壓）; Nu =0時，Mu不是最大（C點, 純彎）；界限破壞時, Mu最大5、大偏壓時，Nu 隨著Mu的增大而增大；小偏壓時，Nu 隨著Mu的增大而減小6、若截面尺寸和材料強度保持不變，Nu-Mu 相關曲線隨配筋率的增加而向外側移動。7、對稱配筋時，若截面尺寸和材料強度保持不變，則在界限破壞時，Nu是個定值，與配筋量無關。