混凝土结构设计原理第五版复习重点Word下载.doc
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1、美国E.Hognestad建议的模型
2、德国Rusch建议的模型
混凝土的弹性模量、变形模量和剪变模量
弹性模量
变形模量
切线模量
3、
（1）徐变：
混凝土的应力不变，应变随时间而增长的现象。
混凝土产生徐变的原因：
1、填充在结晶体间尚未水化的凝胶体具有粘性流动性质
2、混凝土内部的微裂缝在载荷长期作用下不断发展和增加的结果
线性徐变：
当应力较小时，徐变变形与应力成正比；
非线性徐变：
当混凝土应力较大时，徐变变形与应力不成正比，徐变比应力增长更快。
影响因素：
应力越大，徐变越大；
初始加载时混凝土的龄期愈小，徐变愈大；
混凝土组成成分水灰比大、水泥用量大，徐变大；
骨料愈坚硬、弹性模量高，徐变小；
温度愈高、湿度愈低，徐变愈大；
尺寸大小，尺寸大的构件，徐变减小。
养护和使用条件
对结构的影响：
受弯构件的长期挠度为短期挠度的两倍或更多；
长细比较大的偏心受压构件，侧向挠度增大，承载力下降；
由于徐变产生预应力损失。
（不利）截面应力重分布或结构内力重分布，使构件截面应力分布或结构内力分布趋于均匀。
（有利）
（2）收缩：
混凝土在空气中结硬时体积减小的现象，在水中体积膨胀。
1、水泥的品种：
水泥强度等级越高，则混凝土的收缩量越大；
2、水泥的用量：
水泥越多，收缩越大；
水灰比越大，收缩也越大；
3、骨料的性质：
骨料的弹性模量大，则收缩小；
4、养护条件：
在结硬过程中，周围的温、湿度越大，收缩越小；
5、混凝土制作方法：
混凝土越密实，收缩越小；
6、使用环境：
使用环境的温度、湿度大时，收缩小；
7、构件的体积与表面积比值：
比值大时，收缩小。
会使构件产生表面的或内部的收缩裂缝，会导致预应力混凝土的预应力损失等。
措施：
加强养护，减少水灰比，减少水泥用量，采用弹性模量大的骨料，加强振捣等。
混凝土的疲劳是荷载重复作用下产生的。
（200万次及其以上）
二、钢筋
光圆钢筋：
HPB235
表面形状
带肋钢筋：
HRB335、HRB400、RRB400
有明显屈服点的钢筋：
四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、破坏阶段），屈服强度力学性能是主要的强度指标。
（软钢）
没有明显屈服点的钢筋：
在承载力计算时，取“条件屈服强度”（0.85）（硬钢）
钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复并带有周期性动荷载作用下，经过一定次数后，钢筋由原塑性破坏变成脆性突然断裂破坏的现象。
影响钢筋疲劳的因素
1疲劳应力幅2钢筋外表面几何尺寸和形状3钢筋直径、钢筋强度等级4钢筋轧制工艺和试验方法
钢材在常温下经剪切、冷弯、辊压、冷拉、冷拔等冷加工过程，性能将发生显著改变，强度提高、塑性降低，使钢材产生硬化，有增加钢结构脆性的危险。
钢筋的冷拉特性：
只提高抗拉强度，不提高抗压强度，强度提高，塑性下降
钢筋的冷拔能提高抗拉强度又能提高抗压强度
混凝土结构对钢筋性能的要求：
强度、塑性、可焊性、与混凝土的粘结。
钢筋的力学指标：
强度、钢筋的塑性指标：
伸长率、冷弯钢筋的强度指标：
屈服强度和极限强度
三、钢筋与混凝土的粘结
1.粘结的定义及组成
（1）定义：
钢筋与其周围混凝土之间的相互作用。
（包括沿钢筋长度的粘结和钢筋端部的粘结）
（2）组成：
胶着力、摩擦力、机械咬合力。
变形钢筋的粘结力最主要的是机械咬合力。
2.保证可靠粘结的构造措施
锚固长度的影响因素：
钢筋直径、钢筋抗拉强度设计值、混凝土抗拉强度设计值、外形系数。
钢筋的锚固长度以拉伸锚固长度为基本锚固长度。
任何情况下，纵向受拉钢筋的锚固长度不应小于250mm。
变形钢筋及焊接骨架中的光圆钢筋、轴心受压构件中的光圆钢筋可不做弯钩。
第3章受弯构件正截面受弯承载力
一、梁、板的一般构造
1.截面形式与尺寸
板：
厚度与跨度、荷载有关，以10mm为模数
梁：
宽度一般为100，120，150，（180），200，（220），250，300，以下级差为50mm；
高度一般为250，300，…，800mm，级差为50mm，800以上级差为100mm。
h/b=2.0～2.5（矩形），h/b=2.5～3.0（T形）
2.材料的选择与构造
（1）钢筋：
梁（纵向受力钢筋：
常用HRB335，直径12，14，16，18，20，22；
箍筋：
常用HPB235或HRB335，直径6，8，10）；
板（纵向受拉钢筋：
常用HPB235、HRB335，直径6，8，10，12；
分布钢筋：
常用HPB235，直径6，8）
（2）纵向受力钢筋配筋率：
纵向受力钢筋截面面积As与截面有效面积bh0的百分比
截面有效高度：
截面高度减去纵向受拉钢筋全部截面重心至受拉边缘的距离h。
=h-as
（3）混凝土保护层厚度：
纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的的垂直距离，称为混凝土保护层厚度用c表示。
混凝土保护层的三个作用：
1）防止纵向钢筋锈蚀2）在火灾等情况下，使钢筋的温度上升缓慢3）使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结。
环境为一类，混凝土强度等级为C25～C45，混凝土保护层最小厚度，梁为25mm，板为15mm。
二．适筋梁正截面受弯的三个受力阶段
1.两个转折点：
受拉区混凝土开裂点，纵向受拉钢筋开始屈服的点。
（1）混凝土开裂前的未裂阶段（Ⅰ）：
→Ⅰa是受弯构件正截面抗裂验算的依据。
特点：
①受拉区混凝土没有开裂；
②受压区混凝土的压应力图形是直线，受拉区混凝土的拉应力图形在第Ⅰ阶段前期是直线，后期是曲线；
③弯矩与截面曲率基本上是直线关系。
（2）混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段（Ⅱ）：
→Ⅱ是裂缝宽度与变形验算的依据。
①在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土退出工作，拉力由纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服；
②受压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有上升段的曲线，最大压应力在受压区边缘；
③弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快了。
（3）钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段（Ⅲ）：
→Ⅲa是正截面受弯承载力计算的依据。
①受拉区绝大部分混凝土退出工作，钢筋屈服；
②受压区混凝土的压应力图形为有上升段与下降段的曲线，最大压应力不在受压区边缘，而在边缘的内侧，最终受压区混凝土被压碎使截面破坏；
③弯矩与截面曲率为接近水平的曲线关系。
2.正截面受弯破坏形态
适筋梁，少筋梁，超筋梁：
实际配筋率小于最小配筋率的梁称为少筋梁；
大于最小配筋率且小于最大配筋率的梁称为适筋梁；
大于最大配筋率的梁称为超筋梁。
（1）少筋截面破坏形态：
一裂就坏。
（脆性破坏）
（2）适筋截面破坏形态：
钢筋先屈服，混凝土后压碎。
（延性破坏），且
在适筋范围内，梁的承载力随配筋率的增大而增大。
（3）超筋截面破坏形态：
混凝土先压碎，钢筋不屈服。
（脆性破坏）超筋梁的承载能力最大。
3.界限破坏：
当钢筋的应力达到屈服强度的同时，处于受压区的边缘的纤维的应力也恰好达到了混凝土的极限压应变值（用于比较适筋梁和超筋梁的破坏）
适筋梁，超筋梁，少筋梁的界限：
配筋率和受压区高度
三、正截面承载力计算
（1）计算假定：
①截面应变保持平面；
②不考虑混凝土的抗拉强度；
③已知混凝土受压的应力与应变关系；
④已知纵向钢筋的应力-应变关系方程：
纵向钢筋的应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但其绝对值不应大于其强度设计值，极限应变为0.01。
（2）等效矩形应力图形的等效条件：
1）两图形的面积相等，即压应力的合力C的大小不变；
2）图形的形心位置相同，即压应力合力C的作用点不变。
（3）相对界限受压区高度（）：
与混凝土及钢筋强度
：
界限受压区计算高度与截面有效高度的比值。
相对受压区高度：
受压区计算高度与截面有效高度的比值。
（4）最小配筋率的确定原则：
由素混凝土截面计算得的受弯承载力（即开裂弯矩）与相应的钢筋混凝土截面bh按Ⅲa阶段计算得到的受弯承载力相等。
四、单筋矩形截面正截面受弯承载力
基本计算公式及其适用条件：
五、双筋矩形截面梁受弯承载力的计算
计算公式及其适用条件：
六、T形截面梁受弯承载力的计算
T形截面判别条件：
①第一类T形截面，计算中和轴在翼缘内（x≤hf′），或；
②第二类T形截面，计算中和轴在肋部（x＞hf′），或。
第四章受弯构件斜截面受剪承载力
1．斜截面承载力的一般概念
斜裂缝主要有腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝两类。
剪跨比：
剪跨a与梁截面有效高度h。
的比值。
（剪跨a：
计算截面至支座截面或节点边缘的距离）
计算剪跨比：
=a/h。
广义剪跨比：
=M/Vh。
2、斜截面受剪三种主要破坏形态及其特征
①斜压破坏（（箍筋过多或梁腹过薄））：
在荷载作用点与支座间的梁腹部出现若干条大体平行的腹剪斜裂缝，随着荷载增加，梁腹部被这些斜裂缝分割成若干个斜向受压的“短柱体”，最后它们沿斜向受压破坏。
脆性破坏。
由截面限制条件来防止。
②剪压破坏（（箍筋适量））：
弯剪斜裂缝出现后，荷载有较大的增长；
随着荷载的增大，出现临界斜裂缝，最后临界斜裂缝上端集中于荷载作用点附近，混凝土被压碎而造成破坏。
由斜截面受剪承载力计算来防止。
③斜拉破坏（（且箍筋过少））：
斜裂缝一旦出现就迅速延伸到集中荷载作用点处，使梁沿斜向拉裂成两部分而突然破坏。
由最小配筋率来防止。
承载力大小：
斜压>
剪压>
斜拉破坏性质:
斜拉>
斜压>
剪压
2、斜截面受剪承载力计算
（1）影响斜截面受剪承载力的主要因素：
1、剪跨比2、混凝土强度等级3、箍筋的配箍率4、纵向受拉钢筋配筋率5、横截面上的骨料咬合力6、截面尺寸和形状7、弯矩比。
（2）
（3）两个基本计算公式；
一般公式
以集中荷载为主的独立梁
（4）计算公式的适用范围及条件：
1、截面的最小尺寸（上限值：
防止斜压破坏）
2、箍筋的最小含量（下限值：
防止斜拉破坏）
（5）厚板的计算公式：
无腹筋的一般板类受弯构件，其受剪承载力随板厚的增大而降低。
截面高度影响系数：
当h0<
800mm时，取h0=800mm；
当h0>
2000mm时，取h0=2000mm。
（6）计算方法
计算截面：
①从支座边缘开始的截面；
②从弯起钢筋弯起点处开始的斜截面；
③箍筋直径或间距改变处的斜截面；
④肋宽改变处的斜截面。
3、保证斜截面承载力的构造措施
1.抵抗弯矩图：
将各个正截面的Mu值连接起来就构成Mu图。
（表示的是构件每一正截面的受弯承载力设计值的大小）
2.纵筋的弯起：
弯起点应在该钢筋充分利用截面以外，≥0.5h0；
弯终点到支座边或到前一排弯起钢筋弯起点之间的距离，都不应大于箍筋的最大间距。
3.纵向受拉钢筋的截断
充分利用点至截断点的距离大于
不需要至截断点的距离大于
在受拉区段内：
不需要至截断点的距离大于或
在受拉区段外：
4、梁、板内钢筋的其他构造要求
第五章受压构件正截面承载力
一．受压构件的一般构造要求
轴心受压构件：
纵向压力作用线与构件纵向形心轴线重合的受压构件；
偏心受压构件：
当纵向压力作用线与构件的截面形心轴不重合，或在构件截面上同时作用有纵向压力和弯矩时。
1.材料的强度等级：
宜用强度等级较高的混凝土（C20,C25,C30），不宜用高强度钢筋。
2.截面尺寸：
方形和矩形柱的截面尺寸不宜小于250×
250，尺寸≤800mm，取50mm的倍数，尺寸≥800mm，取100mm的倍数。
3.纵向钢筋配筋率：
全部纵向钢筋不小于0.6%；
一侧纵向钢筋不小于0.2%；
全部纵向钢筋不宜大于5%。
二、、轴心受压构件正截面受压承载力计算
1.轴心受压柱内纵筋的作用：
①提高正截面受压承载力；
②改善破坏时的脆性，即提高变形能力；
③防止因偶然偏心而突然破坏；
④减小混凝土的徐变变形。
箍筋的作用：
防止纵筋的压曲，并与纵筋组成能站立的钢筋骨架。
2.轴心受压柱的分类：
根据长细比分为长柱和短柱。
（短柱：
矩形截面柱l0/b≤8,圆形截面柱l0/d≤7，任意截面柱l0/i≤28）
3.稳定系数：
反映长柱比短柱的正截面受压承载力的降低。
4.正截面受压承载力计算：
（≥3%，A取A－AC，）
（注意：
1）当lo/b≤8时，j＝1.0;
2）当纵筋配筋率大于3%时，A应扣除纵筋面积。
）
5.螺旋筋和焊接环筋的作用：
可以使核心混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度和变形能力，从而间接提高了轴心受压柱的受压承载力和变形能力，螺旋筋和焊接环筋也可称为“间接纵向钢筋”或“间接钢筋”。
1.按式计算的Nu不应大于按式（8–13）计算Nu的1.5倍。
2.当遇到下列任意一种情况时，不应计入间接钢筋的影响：
1）当lo/d>
12；
2）当按式（8–18）计算的Nu小于按式（8–13）计算的Nu时；
3）当Asso小于纵筋全部面积的25％。
三、偏心受压构件正截面破坏形态
1.偏心受压柱的破坏有材料破坏（l0/h≤30）和失稳破坏（l0/h≥30）。
2.偏心受压短柱的正截面破坏形态（*）
（1）大偏心受压破坏（受拉破坏）
产生条件：
轴心压力N的相对偏心距e0/h0较大、且离N较远一侧的纵筋As配置不太多时。
破坏特征：
破坏始于离偏心轴向压力较远一侧的纵向钢筋受拉屈服；
离偏心轴向压力较近一侧的纵向钢筋受压屈服，受压区边缘混凝土被压碎。
延性破坏。
（2）小偏心受压破坏（受压破坏）
轴心压力N的相对偏心距e0/h0很小，或者虽然e0/h0不是太小，但离N较远侧的纵筋As配置很多时。
破坏始于靠近N一侧的受压区边缘混凝土压应变达到其极限压应变值，混凝土被压碎；
靠近N一侧的纵筋As′达到抗压强度；
远离N一侧的纵筋As可能受压也可能受拉，但都不屈服；
四、偏心受压构件的二阶弯矩
五、矩形截面受压构件正截面受压承载力的基本计算公式
六．非对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力
七．对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力
八、Nu-Mu相关曲线
.Nu和Mu的关系：
大偏心受压破坏时，Nu随Mu的减小而减小，随Mu的增大而增大，界限破坏时的Mu为最大。
小偏心受压破坏时，Nu随Mu的增大而减小。
Nu-Mu相关曲线反映了在压力和弯矩共同作用下正截面承载力的规律，具有以下一些特点：
⑴相关曲线上的任一点代表截面处于正截面承载力极限状态时的一种内力组合。
如一组内力（N，M）在曲线内侧说明截面未达到极限状态，是安全的；
如（N，M）在曲线外侧，则表明截面承载力不足；
⑵当弯矩为零时，轴向承载力达到最大，即为轴心受压承载力N0（A点）；
当轴力为零时，为受纯弯承载力M0（C点）
⑶截面受弯承载力Mu与作用的轴压力N大小有关；
●当轴压力较小时，Mu随N的增加而增加（CB段）；
●当轴压力较大时，Mu随N的增加而减小（AB段）；
⑷截面受弯承载力在B点达（Nb，Mb）到最大，该点近似为界限破坏；
●CB段（N≤Nb）为受拉破坏；
●AB段（N>
Nb）为受压破坏；
⑸如截面尺寸和材料强度保持不变，Nu-Mu相关曲线随配筋率的增加而向外侧增大；
⑹对于对称配筋截面，达到界限破坏时的轴力Nb是一致的。
九、偏心受压构件斜截面受剪承载力的计算
轴向压力的作用：
轴向压力的存在能延缓斜裂缝的出现和开展，使截面保留有较大的混凝土剪压区面积，因而使受剪承载力得以提高。
（当N>
0.3fcA时，取N=0.3fcA）
第七章受扭构件承载力的计算
一、纯扭构件扭曲截面的受扭承载力计算
1、素混凝土纯扭构件
受力状态：
三面开裂、一面受压；
破坏面：
空间扭曲面；
破坏类型：
脆性破坏
2、钢筋混凝土纯扭构件
1.受扭钢筋型式：
螺旋筋（很少）；
沿构件纵轴方向不知封闭的受扭箍筋和受扭纵筋，两者必须同时设置。
2.破坏形态：
①适筋破坏：
纵向钢筋和箍筋配置适当；
②少筋破坏：
纵筋和箍筋配置过少或其中之一配置过少时；
③部分超筋破坏：
纵筋和箍筋不匹配置，两者相差比率较大；
④超筋破坏：
纵筋和箍筋两者都配置过多时。
3、受扭承载力计算
1.开裂扭矩：
（：
受扭构件的截面抗扭塑性抵抗矩）
2.变角空间桁架机理：
纵筋为桁架的弦杆，箍筋为桁架的竖腹杆，裂缝间混凝土为桁架的斜腹杆，整个杆件如同一个空间桁架。
混凝土斜腹杆与构件纵轴间的夹角不是定值，而是在30℃～60℃之间变化。
基本假定：
忽略核心混凝土对抗扭的作用及钢筋的销栓作用；
纵筋和箍筋只承受轴向拉力，分别为桁架的弦杆和腹杆；
混凝土腹杆只承受轴向压力，其倾角为。
受扭承载力计算公式：
受扭的纵向钢筋与箍筋的配筋强度比。
，表明抗扭纵筋和抗扭箍筋的数量配置合适，构件破坏时，两者都能达到其抗拉屈服强度。
二、矩形截面弯剪扭构件的配筋计算
受扭承载力降低系数，
公式：
或，可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和纯扭构件的受扭承载力分别计算；
，可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力分别计算。
三、受扭构件的配筋构造要求
弯剪扭构件的配筋特点及其构造要求：
配筋时再保证必要的混凝土保护层的前提下，箍筋与纵筋均应尽可能的布置在构件周围的表面处，以增大抗扭效果。
根据抗扭强度要求，抗扭纵筋间距不宜大于300mm。
直径不应小于8mm，数量至少有四根，布置的矩形截面的四个角。
箍筋间距不宜过大，箍筋最大间距根据抗扭要求不宜大于梁高的一半且不大于400mm，也不宜大于抗剪箍筋的最大间距，箍筋直接不小于8mm，且不小于1/4主钢筋的直径。
，可不进行构件受剪承载力计算，仅按构造要求配置箍筋和纵向钢筋。
第八章受弯构件挠度与裂缝宽度验算及延性和耐久性
一、概述
1、正常使用极限状态：
是指对应结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值以下状态应认为超过正常使用极限状态：
1、影响正常使用或外观的变形2、影响正常使用或耐久性能的局部损坏3、影响正常使用的振动4、影响正常使用的其他特定状态
2、根据正常使用阶段对结构构件裂缝的不同要求，
将裂缝的控制等级分为三级：
（1）正常使用阶段严格要求不出现裂缝的构件，裂缝控制等级属一级；
（2）正常使用阶段一般要求不出现裂缝的构件，裂缝控制等级属二级；
（3）正常使用阶段允许出现裂缝的构件，裂缝控制等级属三级。
f为受弯构件挠度的计算值，按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用计算。
二．钢筋混凝土构件截面弯曲刚度的定义及其基本表达式
（1）钢筋混凝土受弯构件抗弯刚度的定义：
定义：
使截面产生单位转角需施加的弯矩值。
（体现了截面抵抗弯曲变形的能力）
或，（EI：
截面弯曲刚度）
截面弯曲刚度：
，M小，大，B大；
M大，小，B小。
刚度是纯弯区段内的平均截面弯曲刚度。
（2）在短期荷载作用下钢筋混凝土构件抗弯刚度的基本表达式；
（3）在长期荷载作用下钢筋混凝土构件抗弯刚度及其影响因素；
荷载长期作用下刚度降低的原因：
1）受压混凝土的收缩、徐变2）裂缝间受拉混凝土的应力松驰以及混凝土和钢筋的徐变滑移3）受压混凝土的塑性发展
影响钢筋混凝土梁刚度的因素。
长期荷载影响系数，受压钢筋配筋率、使用环境等。
（4）最小刚度原则：
在简支梁全跨长范围内，可都按弯矩最大处的截面弯曲刚度，用工程力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。
当构件上存在正负弯矩时，可分别取弯矩区段内处截面的最小刚度计算挠度。
，（B：
长期刚度，荷载长期作用下刚度会降低，降低原因：
①受压混凝土的徐变，使增大；
②裂缝件受拉混凝土的应力松弛，钢筋与混凝土的滑移徐变，使受拉混凝土不断退出工作，导致增大；
③混凝土的收缩变形）
荷载效应的标准组合值；
荷载效应的准永久组合值；
挠度增大系数；
短期刚度，;
:
纵向受拉钢筋应变不均匀系数，是纵向受拉钢筋的平均应变与裂缝截面处的钢筋应变的比值，0.4～1.0，M较大时，使与接近，使增大。
T形或I形截面的受压翼缘面积与肋部有效面积的比值。
三、裂缝出现和开展的机理及平均裂缝宽度计算公式
1、第一条裂缝的出现：
当混凝土的拉应变达到混凝土的极限拉应变值。
2、的物理意义：
影响值的主要因素：
在使用阶段受拉区混凝
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