混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理復(fù)習(xí)資料(大綱重點(diǎn))

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理復(fù)習(xí)資料 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理復(fù)習(xí)資料第 1 章 緒 論1.鋼筋與混凝土為什么能共同工作：（1）鋼筋與混凝土間有著良好的粘結(jié)力 良好的粘結(jié)力，使兩者能可靠地結(jié)合成一個(gè)整體，在荷載作用下能夠很好地共同 變形，完成其結(jié)構(gòu)功能。（2）鋼筋與混凝土的溫度線(xiàn)膨脹系數(shù) 度線(xiàn)膨脹系數(shù)也較為接近，因此，當(dāng)溫度變化時(shí)，不致產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力而破壞 兩者之間的粘結(jié)。（3）包圍在鋼筋外面的混凝土，起著保護(hù)鋼筋免遭銹蝕 保護(hù)鋼

2、筋免遭銹蝕的作用，保證了鋼筋與混凝土的共同作用。1、混凝土的主要優(yōu)點(diǎn)：1)材料利用合理 2 )可模性好 3)耐久性和耐火性較好 4)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的整體性好5)剛度大、阻尼大 6)易于就地取材2、混凝土的主要缺點(diǎn)：1)自重大 2)抗裂性差 3 )承載力有限 4)施工復(fù)雜、施工周期較長(zhǎng) 5 )修復(fù)、加固、補(bǔ)強(qiáng)較困難建筑結(jié)構(gòu)的功能 建筑結(jié)構(gòu)的功能包括安全性、適用性和耐久性三個(gè)方面作用的分類(lèi)：按時(shí)間的變異，分為永久作用、可變作用、偶然作用 永

3、久作用、可變作用、偶然作用結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)： 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的目標(biāo)可靠度指標(biāo) 目標(biāo)可靠度指標(biāo)與結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)和破壞形式有關(guān)。荷載的標(biāo)準(zhǔn)值小于荷載設(shè)計(jì)值；材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值大于材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值第 2 章 鋼筋與混凝土材料物理力學(xué)性能 鋼筋與混凝土材料物理力學(xué)性能一、混凝土立方體抗壓強(qiáng)度（ 立方體抗壓強(qiáng)度（fcu,k）：用 150mm×150mm×150mm 的立方體試件作為標(biāo)準(zhǔn)

4、試件，在溫度為 （20±3）℃，相對(duì)濕度在 90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù) 28d，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法加壓到破壞，所 測(cè)得的具有 95%保證率的抗壓強(qiáng)度。 （fcu,k 為確定混凝土強(qiáng)度等級(jí)的依據(jù)）1.強(qiáng)度 軸心抗壓強(qiáng)度（ 軸心抗壓強(qiáng)度（fc）：由 150mm×150mm×300mm 的棱柱體標(biāo)準(zhǔn)試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方 法測(cè)得的。 （fck=0.67 fcu,k）軸心抗拉強(qiáng)度（ 軸心抗拉強(qiáng)度（ft）

5、：相當(dāng)于 fcu,k 的 1/8～1/17, fcu,k 越大，這個(gè)比值越低。復(fù)合應(yīng)力下的強(qiáng)度 復(fù)合應(yīng)力下的強(qiáng)度：三向受壓時(shí)，可以使軸心抗壓強(qiáng)度與軸心受壓變形能力都得到提高。雙向受力時(shí)， （雙向受壓：一向抗壓強(qiáng)度隨另一向壓應(yīng)力的增加而增加；雙向受拉：混凝土的抗拉 強(qiáng)度與單向受拉的基本一樣；一向受拉一向受壓：混凝土的抗拉強(qiáng)度隨另一向壓應(yīng)力的增加而降 低，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨另一向拉應(yīng)力的增加而降低）受力變形 受力變形：（彈性模量：通過(guò)曲線(xiàn)上

6、的原點(diǎn) O 引切線(xiàn)，此切線(xiàn)的斜率即為彈性模量。反映材料抵 2.變形 抗彈性變形的能力）體積變形 體積變形（溫度和干濕變化引起的）：收縮 收縮和徐變 徐變等。混凝土單軸向受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)數(shù)學(xué)模型 1、美國(guó) E.Hognestad 建議的模型 2、德國(guó) Rusch 建議的模型 混凝土的彈性模量、變形模量和剪變模量 混凝土的彈性模量、變形模量和剪變模量 彈性模量 彈性模量 變形模量 變形模量 切線(xiàn)模量 切線(xiàn)模量 3

7、、 （1）徐變： ）徐變：混凝土的應(yīng)力不變，應(yīng)變隨時(shí)間而增長(zhǎng)的現(xiàn)象?；炷廉a(chǎn)生徐變的原因 原因 ：1、填充在結(jié)晶體間尚未水化的凝膠體具有粘性流動(dòng)性質(zhì) 2、混凝土內(nèi)部的微裂縫在載荷長(zhǎng)期作用下不斷發(fā)展和增加的結(jié)果 線(xiàn)性徐變 線(xiàn)性徐變：當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)，徐變變形與應(yīng)力成正比；非線(xiàn)性徐變 非線(xiàn)性徐變：當(dāng)混凝土應(yīng)力較大時(shí)，徐變變形與應(yīng)力不 成正比，徐變比應(yīng)力增長(zhǎng)更快。 影響因素 影響因素：應(yīng)力越大，徐變?cè)酱?；初始加載時(shí)混凝土的齡期 混凝土的齡期愈

8、小，徐變愈大；混凝土組成成分 混凝土組成成分水灰比大、水 泥用量大，徐變大；骨料愈堅(jiān)硬、彈性模量高，徐變小；溫度愈高、濕度愈低，徐變愈大；尺寸大小，尺寸 大的構(gòu)件，徐變減小。養(yǎng)護(hù)和使用條件 養(yǎng)護(hù)和使用條件對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：受彎構(gòu)件的長(zhǎng)期撓度為短期撓度的兩倍或更多；長(zhǎng)細(xì)比較大的偏心受壓構(gòu)件，側(cè)向撓度增 大，承載力下降；由于徐變產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。 （不利）截面應(yīng)力重分布或結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，使構(gòu)件截面應(yīng)力 分布或結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布趨于均勻。

9、（有利）（2）收縮 收縮：混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象，在水中體積膨脹。影響因素 影響因素：1、水泥的品種 水泥的品種：水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，則混凝土的收縮量越大； 環(huán)境為一類(lèi)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C25～C45，混凝土保護(hù)層最小厚度，梁為 25mm，板為 15mm。 二．適筋梁正截面受彎的三個(gè)受力階段 二．適筋梁正截面受彎的三個(gè)受力階段1.兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)：受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂點(diǎn)，縱向受拉鋼筋開(kāi)始屈服的點(diǎn)。 （1）混凝土開(kāi)裂前的未裂階段（Ⅰ）

10、混凝土開(kāi)裂前的未裂階段（Ⅰ）：→Ⅰa 是受彎構(gòu)件正截面抗裂驗(yàn)算的依據(jù)。特點(diǎn) 特點(diǎn)：①受拉區(qū)混凝土沒(méi)有開(kāi)裂；②受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)力圖形是直線(xiàn)，受拉區(qū)混凝土的拉應(yīng)力圖形在第Ⅰ 階段前期是直線(xiàn)，后期是曲線(xiàn)；③彎矩與截面曲率基本上是直線(xiàn)關(guān)系。 （2）混凝土開(kāi)裂后至鋼筋屈服前的裂縫階段（Ⅱ） 混凝土開(kāi)裂后至鋼筋屈服前的裂縫階段（Ⅱ）：→Ⅱ是裂縫寬度與變形驗(yàn)算的依據(jù)。特點(diǎn) 特點(diǎn)：①在裂縫截面處，受拉區(qū)大部分混凝土退出工作，拉力由縱向受拉鋼筋承擔(dān)，但

11、鋼筋沒(méi)有屈服；②受 壓區(qū)混凝土已有塑性變形，但不充分，壓應(yīng)力圖形為只有上升段的曲線(xiàn)，最大壓應(yīng)力在受壓區(qū)邊緣；③彎矩 與截面曲率是曲線(xiàn)關(guān)系，截面曲率與撓度的增長(zhǎng)加快了。 （3）鋼筋開(kāi)始屈服至截面破壞的破壞階段（Ⅲ） 鋼筋開(kāi)始屈服至截面破壞的破壞階段（Ⅲ）：→Ⅲa 是正截面受彎承載力計(jì)算的依據(jù)。特點(diǎn) 特點(diǎn)：①受拉區(qū)絕大部分混凝土退出工作，鋼筋屈服；②受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)力圖形為有上升段與下降段的 曲線(xiàn)，最大壓應(yīng)力不在受壓區(qū)邊緣，而在邊緣的內(nèi)側(cè)

12、，最終受壓區(qū)混凝土被壓碎使截面破壞；③彎矩與截面 曲率為接近水平的曲線(xiàn)關(guān)系。 2.正截面受彎破壞形態(tài) 適筋梁，少筋梁，超筋梁 適筋梁，少筋梁，超筋梁：實(shí)際配筋率小于最小配筋率的梁稱(chēng)為少筋梁；大于最小配筋率且小于最大配筋率 的梁稱(chēng)為適筋梁；大于最大配筋率的梁稱(chēng)為超筋梁。 （1）少筋截面破壞形態(tài)：一裂就壞。 （脆性破壞） min0 ? ? ? hh（2）適筋截面破壞形態(tài)：鋼筋先屈服，混凝土后壓碎。 （延性破壞） ，且 min0 ? ? ?

13、hhb ? ? ?在適筋范圍內(nèi)，梁的承載力隨配筋率的增大而增大。 （3）超筋截面破壞形態(tài)：混凝土先壓碎，鋼筋不屈服。 （脆性破壞）超筋梁的承載能力最大。 b ? ? ?3.界限破壞：當(dāng)鋼筋的應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時(shí)，處于受壓區(qū)的邊緣的纖維的應(yīng)力也恰好達(dá)到了混凝土的極 限壓應(yīng)變值（用于比較適筋梁和超筋梁的破壞） 適筋梁，超筋梁，少筋梁的界限：配筋率 配筋率和受壓區(qū)高度 受壓區(qū)高度三、正截面承載力計(jì)算 正截面承載力計(jì)算（1）計(jì)算假

14、定 計(jì)算假定：①截面應(yīng)變保持平面；②不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度；③已知混凝土受壓的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系；④已知縱向鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系方程：縱向鋼筋的應(yīng)力取等于鋼筋應(yīng)變與其彈性模量的乘積，但其絕 對(duì)值不應(yīng)大于其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，極限應(yīng)變?yōu)?0.01。 （2）等效矩形應(yīng)力圖形的等效條件 等效矩形應(yīng)力圖形的等效條件：1）兩圖形的面積相等，即壓應(yīng)力的合力 C 的大小不變；2）圖形的形心位置 相同，即壓應(yīng)力合力 C 的作用點(diǎn)不變。（3）相對(duì)界限受壓區(qū)高度 相對(duì)

15、界限受壓區(qū)高度（ ）：與混凝土及鋼筋強(qiáng)度 b ?：界限受壓區(qū)計(jì)算高度與截面有效高度的比值。0b hxb ? ?相對(duì)受壓區(qū)高度 相對(duì)受壓區(qū)高度 ：受壓區(qū)計(jì)算高度與截面有效高0 hx ? ?度的比值。 （4）最小配筋率的確定原則 ）最小配筋率的確定原則：由素混凝土截面計(jì)算得的受彎承載力（即開(kāi)裂彎矩 ）與相應(yīng)的鋼筋混凝土截面 筋混凝土截面 cr Mbh 按Ⅲa 階段計(jì)算得到的受彎承載力 相等。 u M? ?? ? ?? ?? ? ??yt f