電大《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》課程輔導(dǎo)總復(fù)習(xí)小抄

1、緒 論一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1混凝土結(jié)構(gòu)的定義：混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土為主要材料制成的結(jié)構(gòu)，包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。素混凝土結(jié)構(gòu)是指由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是指由配置受力鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是指由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過張拉或其他方法建立預(yù)加應(yīng)力的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。其中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工程中應(yīng)用最為廣泛。2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土承受壓力、鋼筋承受拉力，能比較充分合理地利用混凝土（高抗壓性能）和鋼筋（高抗拉性能）這兩種材料的力學(xué)特性。與素混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載力大大提高，破壞也

2、呈延性特征，有明顯的裂縫和變形發(fā)展過程。對于一般工程結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。鋼筋有時(shí)也可以用來協(xié)助混凝土受壓，改善混凝土的受壓破壞脆性性能和減少截面尺寸。3鋼筋和混凝土能夠共同工作的主要原因：（1）鋼筋與混凝土之間存在有良好的粘結(jié)力，能牢固地形成整體，保證在荷載作用下，鋼筋和外圍混凝土能夠協(xié)調(diào)變形，相互傳力，共同受力。（2）鋼筋和混凝土兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)接近（鋼材為1.210-5，混凝土為（1.01.5）10-5），當(dāng)溫度變化時(shí)，兩者間不會(huì)產(chǎn)生很大的相對變形而破壞它們之間的結(jié)合，而能夠共同工作。二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)（1）合理用材。能充分合理的利用鋼筋（高抗拉性能）

3、和混凝土（高抗壓性能）兩種材料的受力性能。（2）耐久性好。在一般環(huán)境下，鋼筋受到混凝土保護(hù)而不易生銹，而混凝土的強(qiáng)度隨著時(shí)間的增長還有所提高，所以其耐久性較好。（3）耐火性好。混凝土是不良導(dǎo)熱體，遭火災(zāi)時(shí)，鋼筋因有混凝土包裹而不致于很快升溫到失去承載力的程度。（4）可模性好?；炷量筛鶕?jù)設(shè)計(jì)需要支模澆筑成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu)。（5）整體性好。整體澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性好，再通過合適的配筋，可獲得較好的延性，有利于抗震、防爆和防輻射，適用于防護(hù)結(jié)構(gòu)。（6）易于就地取材。混凝土所用的原材料中占很大比例的石子和砂子，產(chǎn)地普遍，便于就地取材。三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)（1）自重偏大。相對于鋼結(jié)構(gòu)來說

4、，混凝土結(jié)構(gòu)自重偏大，這對于建造大跨度結(jié)構(gòu)和高層建筑是不利的。（2）抗裂性差。由于混凝土的抗拉強(qiáng)度較低，在正常使用時(shí)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往帶裂縫工作，裂縫存在會(huì)影響結(jié)構(gòu)物的正常使用性和耐久性。（3）施工比較復(fù)雜，工序多。施工受季節(jié)、天氣的影響也較大。（4）新老混凝土不易形成整體?；炷两Y(jié)構(gòu)一旦破壞，修補(bǔ)和加固比較困難。四、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向（1）在計(jì)算理論方面。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中已采用的基于概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析的可靠度理論，概率極限狀態(tài)計(jì)算體系要不斷完善；混凝土的微觀斷裂機(jī)理、混凝土的多軸強(qiáng)度理論及非線性變形的計(jì)算理論等方面也需要更大的突破，并應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中（2）在材料研究方面。混凝土

5、主要是向高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久、易成型及具備某種特殊性能的高性能混凝土方向發(fā)展。鋼筋的發(fā)展方向是高強(qiáng)、防腐、較好的延性和良好的粘結(jié)錨固性能。（3）在結(jié)構(gòu)型式方面。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)由于抗裂性能好，可充分利用高強(qiáng)度材料，各種應(yīng)用發(fā)展迅速。一些高性能新型組合結(jié)構(gòu)具有充分利用材料強(qiáng)度、較好的適應(yīng)變形能力（延性）、施工較簡單等特點(diǎn)，也得到廣泛應(yīng)用（4）在施工技術(shù)方面。大型水利工程的工地建有拌和樓（站）集中攪拌混凝土，城市應(yīng)用的商品混凝土，都現(xiàn)澆混凝土施工，整體性好。大體積混凝土結(jié)構(gòu)采用的滑模和碾壓混凝土施工技術(shù)，施工機(jī)械化程度高。標(biāo)準(zhǔn)化（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、制造工業(yè)化、安裝機(jī)械化）的裝配式或裝配整體式結(jié)構(gòu)，施工上也具

6、有一定的優(yōu)越性。在模板使用方面，除了目前使用的木模板、鋼模板、竹模板、硬塑料模板外，今后將向多功能發(fā)展。發(fā)展薄片、美觀、廉價(jià)又能與混凝土牢固結(jié)合的永久性模板，將使模板可以作為結(jié)構(gòu)的一部分參與受力，還可省去裝修工序。透水模板的使用，可以濾去混凝土中多余的水分，大大提高混凝土的密實(shí)性和耐久性。（5）在鋼筋的連接成型方面，正在大力發(fā)展各種鋼筋成型機(jī)械及綁扎機(jī)具，以減少大量的手工操作。除了現(xiàn)有的綁扎搭接、焊接、螺栓及擠壓連接方式外，隨著化工膠結(jié)材料的發(fā)展，還出現(xiàn)了膠接的連接方式。第1章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的材料基本概念一、鋼筋的品種在我國，混凝土結(jié)構(gòu)中所采用的鋼筋有熱軋鋼筋、鋼絲、鋼絞絲、螺紋鋼筋及鋼棒等

7、。1按化學(xué)成分劃分（1）碳素鋼：碳素鋼按碳的含量多少分為低碳鋼、和高碳鋼。含碳量增加，能使鋼材強(qiáng)度提高，性質(zhì)變硬，但也使鋼材的塑性和韌性降低，焊接性能也會(huì)變差。（2）普通低合金鋼：普通低合金鋼是在煉鋼時(shí)對碳素鋼加入少量合金元素而形成的。低合金鋼鋼筋具有強(qiáng)度高、塑性及可焊性好的特點(diǎn)，因而應(yīng)用較為廣泛。3熱軋鋼筋按外形狀劃分（1）熱軋光面鋼筋：表面是光滑的，與混凝土的粘結(jié)性較差。（2）熱軋帶肋鋼筋：表面有縱向凸緣（縱肋）和許多等距離的斜向凸緣（橫肋）。二、鋼筋的力學(xué)性能1軟鋼的力學(xué)性能軟鋼（熱軋鋼筋）有明顯的屈服點(diǎn)，破壞前有明顯的預(yù)兆（較大的變形，即伸長率），屬塑性破壞。2硬鋼的力學(xué)性能硬鋼（熱處

8、理鋼筋及高強(qiáng)鋼絲）強(qiáng)度高，但塑性差，脆性大。從加載到突然拉斷，基本上不存在屈服階段（流幅）。屬脆性破壞。3鋼筋的疲勞強(qiáng)度三、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的要求（1）建筑用鋼筋要求具有一定的強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度），應(yīng)適當(dāng)采用較高強(qiáng)度的鋼筋，以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。（2）要求鋼筋有足夠的塑性（伸長率和冷彎性能），以使結(jié)構(gòu)獲取較好的破壞性質(zhì)。（3）應(yīng)有良好的焊接性能，保證鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂紋及過大的變形。（4）鋼筋和混凝土之間應(yīng)有足夠的粘結(jié)力，保證兩者共同工作。四、混凝土的強(qiáng)度1混凝土的單軸強(qiáng)度（1）立方體抗壓強(qiáng)度fcu：不是結(jié)構(gòu)計(jì)算的實(shí)用指標(biāo)，它是衡量混凝土強(qiáng)度高低的基本指標(biāo)，并以其標(biāo)準(zhǔn)值定義混凝土的強(qiáng)度等

9、級。（2）軸心抗壓強(qiáng)度fc：比立方體抗壓強(qiáng)度能更好地反映受壓構(gòu)件中混凝土的實(shí)際抗壓強(qiáng)度，為一實(shí)用抗壓強(qiáng)度指標(biāo)。（3）軸心抗拉強(qiáng)度ft：反映混凝土的抗拉能力。2、混凝土的多軸強(qiáng)度（1）雙向受壓的強(qiáng)度：雙向受壓的混凝土的強(qiáng)度比單向受壓的強(qiáng)度為高。也就是說，一向強(qiáng)度隨另一向壓應(yīng)力的增加而增加。（2）雙向受拉的強(qiáng)度：雙向受拉的的混凝土強(qiáng)度與單向受拉強(qiáng)度基本一樣。也就是說，混凝土一向抗拉強(qiáng)度基本上與另一向拉應(yīng)力的大小無關(guān)。（3）一向受拉一向受壓的強(qiáng)度：一向受拉一向受壓的混凝土抗壓強(qiáng)度隨另一向的拉應(yīng)力的增加而降低?；蛘哒f，混凝土的抗拉強(qiáng)度隨另一向的壓應(yīng)力的增加而降低。（4）正應(yīng)力及剪應(yīng)力下的強(qiáng)度：在單軸正

10、應(yīng)力及剪應(yīng)力共同作用下，當(dāng)為壓應(yīng)力時(shí)，混凝土的抗剪強(qiáng)度有所提高，但當(dāng)壓應(yīng)力過大時(shí)，混凝土的抗剪強(qiáng)度反有所降低。為拉應(yīng)力時(shí)降低抗剪強(qiáng)度。三向受力下的混凝土強(qiáng)度規(guī)律與雙向受力時(shí)基本相同。五、混凝土的變形（一）混凝土的受力變形1混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線隨著混凝土強(qiáng)度的提高，峰值應(yīng)力、應(yīng)變有所增大。但下降段的坡度變陡，即應(yīng)力下降相同幅度時(shí)變形越小，極限應(yīng)變減小，塑性變差，破壞時(shí)脆性顯著。加載速度較快時(shí)，強(qiáng)度提高，但極限應(yīng)變將減小。2混凝土的徐變及對混凝土結(jié)構(gòu)的影響徐變是混凝土在荷載長期持續(xù)作用下，應(yīng)力不變，隨著時(shí)間而增長的變形。產(chǎn)生徐變的原因有：（1）混凝土受力后，在應(yīng)力不大的情況下，徐變緣于水泥石中的凝

11、膠體產(chǎn)生的粘性流動(dòng)（顆粒間的相對滑動(dòng)）要延續(xù)一個(gè)很長的時(shí)間。（2）在應(yīng)力較大的情況下，骨料和水泥石結(jié)合面裂縫的持續(xù)發(fā)展，導(dǎo)致徐變加大。徐變對混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響：（1）徐變作用會(huì)使結(jié)構(gòu)的變形增大。（2）在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，它還會(huì)造成較大的預(yù)應(yīng)力損失。（3）徐變還會(huì)使構(gòu)件中混凝土和鋼筋之間發(fā)生應(yīng)力重分布，導(dǎo)致混凝土應(yīng)力減小，鋼筋應(yīng)力增大，使得理論計(jì)算產(chǎn)生誤差。一定要注意避免高應(yīng)力下的非線性徐變。3、混凝土的收縮及對混凝土結(jié)構(gòu)的影響混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)，由于溫度、濕度及本身化學(xué)變化的影響，體積隨時(shí)間增長而減小的現(xiàn)象稱為收縮。收縮對混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響：（1）收縮受到約束時(shí)會(huì)使混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚

12、至使混凝土開裂。（2）混凝土收縮還會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失?；炷恋氖湛s會(huì)帶來危害，而膨脹變形一般是有利的，不予討論。六、鋼筋與混凝土的粘結(jié)1鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力粘結(jié)力是在鋼筋和混凝土接觸面上阻止兩者相對滑移的剪應(yīng)力。粘結(jié)力主要由三部分組成：（1）水泥凝膠體與鋼筋表面之間的化學(xué)膠著力（膠結(jié)力）；（2）混凝土收縮，將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生的摩擦力（摩阻力）；（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。2影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素（1）混凝土強(qiáng)度。粘結(jié)強(qiáng)度都隨混凝土強(qiáng)度等級的提高而提高，粘結(jié)強(qiáng)度基本上與混凝土的抗拉強(qiáng)度成正比例的關(guān)系。（2）鋼筋的表面狀況。鋼筋表面形狀對粘結(jié)強(qiáng)度有影響

13、，變形鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度大于光圓鋼筋。（3）混凝土保護(hù)層厚度和鋼筋的凈間距。增大保護(hù)層厚度（相對保護(hù)層厚度c/d），保持一定的鋼筋間距（鋼筋凈距s與鋼筋直徑d的比值s/d），可以提高外圍混凝土的抗劈裂能力，有利于粘結(jié)強(qiáng)度的充分發(fā)揮。也能使粘結(jié)強(qiáng)度得到相應(yīng)的提高。七、鋼筋的錨固與連接1鋼筋的錨固根據(jù)鋼筋受拉應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)，鋼筋才被拔出的條件確定出基本錨固（埋入）長度la。為了保證鋼筋在混凝土中錨固可靠，避免粘結(jié)遭到破壞，而使鋼筋被拔出發(fā)生錨固破壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該使鋼筋在混凝土中有足夠的錨固（埋入）長度la。分析表明，鋼筋強(qiáng)度越高，直徑越粗，混凝土強(qiáng)度越低，則要求錨固長度越長。2鋼筋的連接鋼筋連接方法

14、主要有：（1）綁扎連接；（2）機(jī)械連接；（3）焊接。3保證鋼筋的錨固與連接的構(gòu)造措施（1）對不同等級的混凝土和鋼筋，要保證最小搭接長度ll和錨固長度la；（2）必須滿足鋼筋最小間距和混凝土保護(hù)層最小厚度的要求；（3）在鋼筋的搭接接頭范圍內(nèi)應(yīng)加密箍筋；（4）在鋼筋端部采用設(shè)置彎鉤等機(jī)械錨固措施。對光面鋼筋一定要加彎鉤。第2章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原則一、結(jié)構(gòu)的功能要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上，用最經(jīng)濟(jì)的手段，使得所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能夠滿足如下三個(gè)方面的功能要求：安全性、適用性和耐久性。上述功能要求概括起來稱為結(jié)構(gòu)的可靠性，結(jié)構(gòu)的可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期）內(nèi)，在規(guī)定的條件（正常

15、設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和正常維護(hù)）下，完成預(yù)定功能的能力。二、結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)是指整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)分為以下兩大類。1承載能力極限狀態(tài)這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。承載能力極限狀態(tài)是關(guān)于安全性功能要求的，所以滿足承載能力極限狀態(tài)的要求，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，因?yàn)檫@關(guān)系到結(jié)構(gòu)能否安全的問題，一旦失效，后果嚴(yán)重，所以應(yīng)具有較高的可靠度水平。2正常使用極限狀態(tài) 這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到影響正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。正常使用極限狀態(tài)是關(guān)于

16、適用性和耐久性功能要求的，當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用極限狀態(tài)時(shí)，雖然會(huì)影響結(jié)構(gòu)的使用性、耐久性或使人們的心理感覺無法承受，但般不會(huì)造成生命財(cái)產(chǎn)的重大損失。所以正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的可靠度水平允許比承載能力極限狀態(tài)的可靠度適當(dāng)降低。三、結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力是指整個(gè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力（如構(gòu)件的承載力、抗裂度和剛度等），用“r”來表示。在實(shí)際工程中，由于施工水平造成了材料強(qiáng)度的離散性、構(gòu)件幾何特征（尺寸偏差、局部缺陷等）的不定性，抗力計(jì)算模式也存在著不定性（如并非絕對軸心受壓柱而作為軸心受壓柱來計(jì)算等），因此，由這些因素決定的結(jié)構(gòu)抗力亦是一個(gè)隨機(jī)變量。四、作用及作用效應(yīng)1結(jié)構(gòu)的作用所謂“作用”

17、，就是使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形（應(yīng)力和應(yīng)變）的所有原因。（1）當(dāng)以力的形式作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，稱為直接作用，習(xí)慣上稱為結(jié)構(gòu)的荷載。例如，結(jié)構(gòu)自重、樓面上的人群及物品重、風(fēng)壓力、雪壓力、土壓力等等。 （2）當(dāng)以變形形式作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，稱為間接作用，習(xí)慣上稱為結(jié)構(gòu)的外加變形或約束變形，例如，地震、基礎(chǔ)沉降、混凝土收縮、溫度變形、焊接變形等。作用按其隨時(shí)間的變異性和出現(xiàn)的可能性不同，可分為三類：（1）永久作用g：作用在結(jié)構(gòu)上，其值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)者，例如結(jié)構(gòu)自重、土重等荷載。（2）可變作用q：作用在結(jié)構(gòu)上，其值隨時(shí)間變化，而且其變化與平均值相比不可忽略不計(jì)者，如吊車荷載、樓面堆

18、放荷載及人群荷載、靜水壓力、風(fēng)荷載等可變荷載。（3）偶然作用a：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，但它一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)間較短，如地震、爆炸、撞擊等偶然荷載。2作用效應(yīng)作用效應(yīng)是指在各種作用因素的作用下，于結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)所產(chǎn)生的內(nèi)力和變形（如軸力、彎矩、扭矩、撓度、裂縫等），用“s”來表示。 由于結(jié)構(gòu)的作用是隨著時(shí)間、地點(diǎn)和各種條件的改變而變化的，是一個(gè)不確定變量，所以由作用所決定的作用效應(yīng)s一般說來也是一個(gè)隨機(jī)變量。由于它的的統(tǒng)計(jì)規(guī)律與荷載的統(tǒng)計(jì)規(guī)律是一致的，因此，一般只須研究荷載的變異情況。 結(jié)構(gòu)的可靠性就是取決于結(jié)構(gòu)抗力r和荷載效應(yīng)s之間的相互關(guān)系。五、概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法1極限狀態(tài)方程一般

19、可簡單的把影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素歸納為荷載效應(yīng)s和結(jié)構(gòu)抗力r兩個(gè)相互獨(dú)立的隨機(jī)變量，以荷載效應(yīng)s和結(jié)構(gòu)抗力r兩個(gè)基本隨機(jī)變量來描述結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)，則極限狀態(tài)函數(shù)（或稱功能函數(shù)）為：因r、s是隨機(jī)變量，所以功能函數(shù)z也是隨機(jī)變量。顯然，當(dāng)z0時(shí)，結(jié)構(gòu)可靠；z0時(shí)，結(jié)構(gòu)失效；z=0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。則極限狀態(tài)方程為：2可靠概率ps結(jié)構(gòu)能夠完成預(yù)定功能（rs）的概率即為“可靠概率”ps，它用來反映結(jié)構(gòu)的可靠程度，即可靠度。結(jié)構(gòu)的可靠度就是指結(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)定功能的概率，其是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。3失效概率pf 結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能（rs）的概率為“失效概率”pf，很顯然p

20、f +ps1，失效概率與可靠概率互補(bǔ)。pf小，ps就大，所以pf能夠反映結(jié)構(gòu)的可靠程度。4可靠指標(biāo)與pf之間存在著相應(yīng)的關(guān)系，大則pf小，小則pf大。即越大，結(jié)構(gòu)可靠性越高，因此，和pf一樣，可作為衡量結(jié)構(gòu)可靠性的一個(gè)指標(biāo)，且稱之為結(jié)構(gòu)的“可靠指標(biāo)”。5. 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的基本方法設(shè)計(jì)要求： t目標(biāo)可靠指標(biāo)t的大小直接影響到結(jié)構(gòu)的可靠與經(jīng)濟(jì)問題。其取值主要應(yīng)考慮：（1）結(jié)構(gòu)的安全級別。結(jié)構(gòu)安全級別愈高，表明結(jié)構(gòu)愈重要，一旦結(jié)構(gòu)失效，對生命財(cái)產(chǎn)的危害程度以及對社會(huì)的影響就愈大，因此，可靠指標(biāo)就應(yīng)愈大。（2）結(jié)構(gòu)的破壞性質(zhì)，延性破壞的構(gòu)件在破壞前有明顯的預(yù)兆，構(gòu)件破壞性質(zhì)較好。而脆性破壞的構(gòu)件

21、在破壞前無明顯的預(yù)兆，一旦破壞，其承載力急劇降低甚至斷裂。所以，延性破壞的構(gòu)件的可靠指標(biāo)可稍低于脆性破壞構(gòu)件的可靠指標(biāo)。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)，承載能力極限狀態(tài)是關(guān)系到結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否安全的根本問題，而正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算則是在滿足承載能力極限狀態(tài)的前提下進(jìn)行的，只影響到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正常適用性和耐久性。所以，承載能力極限狀態(tài)下的可靠指標(biāo)應(yīng)高于正常使用極限狀態(tài)下的可靠指標(biāo)。六、荷載的代表值荷載的取值大小影響結(jié)構(gòu)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，所以荷載應(yīng)根據(jù)不同極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求，規(guī)定不同的量值，即荷載代表值。水工建筑物的荷載則按水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范(dl5077-1997)取用。1荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk，qk荷載標(biāo)準(zhǔn)

22、值是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用期間正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。一般取具有95的保證率荷載值作為荷載標(biāo)準(zhǔn)值，即實(shí)際荷載超過設(shè)計(jì)時(shí)取用的荷載標(biāo)準(zhǔn)值的可能性只有5。2可變荷載準(zhǔn)永久值qq所謂準(zhǔn)永久值是指可變荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常作用的那一部分荷載，它對結(jié)構(gòu)的影響類似于永久荷載。可變荷載的準(zhǔn)永久值qq可由可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk乘以相應(yīng)的長期組合系數(shù)(1)得出，即：qq =qk。不同的可變荷載隨機(jī)變化特征不同，其值就不同。3可變荷載組合值qc考慮到各種可變荷載不可能同時(shí)以其最大值（標(biāo)準(zhǔn)值）出現(xiàn)，而在荷載組合時(shí)，取由標(biāo)準(zhǔn)值上乘以小于1.0的組合系數(shù)得到的荷載組合值。七、材料強(qiáng)度的代表值材料強(qiáng)度也是隨機(jī)變量，取值

23、直接影響到結(jié)構(gòu)的可靠與經(jīng)濟(jì)。材料強(qiáng)度的代表值主要是指材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是指使用期間正常情況下可能出現(xiàn)的最小值。材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值由材料強(qiáng)度概率按具有95的保證率來確定，即材料的實(shí)際強(qiáng)度小于設(shè)計(jì)時(shí)取用的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的可能性只有5。設(shè)計(jì)時(shí)，材料強(qiáng)度盡可能取低些，荷載盡可能取大些，才能保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)的可靠性。其中，材料強(qiáng)度可以查表，但荷載需按規(guī)范要求自己計(jì)算。八、極限狀態(tài)計(jì)算的實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式1承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式基本組合是持久狀況或短暫狀況下永久荷載與可變荷載的效應(yīng)組合。對于基本組合，承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式為式中 0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對結(jié)構(gòu)安全級別為、級的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，分別取為1.1、

24、1.0及0.9；設(shè)計(jì)狀況系數(shù)，對應(yīng)于持久狀況、短暫狀況、偶然狀況，分別取為1.0、0.95及0.85；g、q分別為永久荷載和可變荷載的荷載分項(xiàng)系數(shù)。荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)后即為荷載設(shè)計(jì)值。永久荷載和可變荷載的設(shè)計(jì)值可分別記為ggk及qqk。一般是g = 1.05，q = 1.2；c、s分別為混凝土和鋼筋的材料性能分項(xiàng)系數(shù)；材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck、fyk除以相應(yīng)的大于1的材料性能（強(qiáng)度）分項(xiàng)系數(shù)后，即為材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc = fck/c 、fy = fyk/s；d結(jié)構(gòu)系數(shù)。在水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)系數(shù)直接與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度水平有關(guān)。2正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式由于荷載的作用時(shí)間長短對抗裂驗(yàn)

25、算的要求、裂縫寬度和變形的大小有影響，因此在正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)按荷載效應(yīng)的短期組合及長期組合分別進(jìn)行。第3章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算一、受彎構(gòu)件的正截面受力破壞特征試驗(yàn)表明，對于截面尺寸和混凝土強(qiáng)度等級一定的受彎構(gòu)件，其正截面的破壞特征主要與鋼筋數(shù)量有關(guān)，可分三種情況：1適筋破壞情況配筋量適中的梁，在開始破壞時(shí)，某一裂縫截面的受拉鋼筋的應(yīng)力首先達(dá)到屈服強(qiáng)度，發(fā)生很大的塑性變形，有一根或幾根裂縫迅速開展并向上延伸，受壓區(qū)面積迅速減小，迫使混凝土邊緣應(yīng)變達(dá)到極限壓應(yīng)變，混凝土被壓碎，構(gòu)件即告破壞。適筋受彎構(gòu)件正截面工作有明顯的三個(gè)階段特點(diǎn)（課本圖3-11）：從開始加載直到受拉邊

26、緣混凝土達(dá)到極限拉應(yīng)變tu（拉區(qū)下部一定范圍的應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度ft）處于即將開裂的瞬間、即第i階段末尾ia 狀態(tài)，為第i階段。第i階段末尾ia狀態(tài)是計(jì)算受彎構(gòu)件抗裂彎矩mcr時(shí)所采用的應(yīng)力階段。從受拉邊緣混凝土開裂直到受拉鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度fy（應(yīng)變s = y = fy/es）、即第ii階段末尾iia狀態(tài)，為第ii階段。第ii階段是計(jì)算受彎構(gòu)件正常使用階段變形和裂縫寬度時(shí)所依據(jù)的應(yīng)力階段。 從受拉鋼筋屈服直到受壓邊緣混凝土的壓應(yīng)變達(dá)到極限壓應(yīng)變cu（此時(shí)受拉鋼筋的應(yīng)變sy=fy/es，應(yīng)力s= fy）、即第階段末尾a狀態(tài)，為第階段。第階段末尾a狀態(tài)是按極限狀態(tài)方法計(jì)算受彎構(gòu)件正截面承載力

27、mu時(shí)所依據(jù)的應(yīng)力階段。2超筋破壞情況當(dāng)梁的配筋量較多，在受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫之前截面的應(yīng)力情況，基本上與適筋梁相同。開裂后，由于鋼筋配置較多，粘結(jié)約束力強(qiáng)，使得裂縫細(xì)而密，裂縫向上延伸的也較慢，因而破壞時(shí)鋼筋應(yīng)力達(dá)不到屈服強(qiáng)度，構(gòu)件的破壞主要是受壓區(qū)混凝土應(yīng)變達(dá)到彎曲極限壓應(yīng)變，混凝土被壓碎而引起突然破壞。超筋受彎構(gòu)件的破壞源于受壓區(qū)混凝土首先壓碎，因此，提高混凝土強(qiáng)度等級或加大截面尺寸對增大其正截面受彎承載力的作用顯著，即可避免超筋破壞。3少筋破壞情況當(dāng)梁的配筋量較少時(shí)，一旦受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫，鋼筋的拉應(yīng)力很快達(dá)到屈服強(qiáng)度，甚至超過屈服強(qiáng)度而進(jìn)入鋼筋的強(qiáng)化階段，如果鋼筋數(shù)量極少，鋼筋也有

28、可能被拉斷。少筋受彎構(gòu)件的破壞源于配筋太少，因此，加大配筋率對增大其正截面受彎承載力的作用顯著，即可避免少筋破壞。二、正截面受彎承載力計(jì)算方法的基本假定鋼筋混凝土構(gòu)件正截面受彎承載力的計(jì)算方法，有以下四項(xiàng)基本假定：（1）平截面假定。構(gòu)件正截面在彎曲變形以后仍保持一平面。（2）截面受拉區(qū)混凝土不參與工作。（3）受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系采用理想化的應(yīng)力應(yīng)變曲線。（4）有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋（熱軋鋼筋），其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可以簡化為理想的彈塑性曲線。三、適筋和超筋破壞的界限條件1界限破壞在適筋梁和超筋梁破壞之間存在著一種界限狀態(tài)，這種狀態(tài)的特征是由于受拉鋼筋較多，使得其應(yīng)力增長緩慢，在受拉鋼筋的應(yīng)力達(dá)到屈

29、服強(qiáng)度的同時(shí)，受壓區(qū)混凝土邊緣的壓應(yīng)變恰好同時(shí)達(dá)到極限壓應(yīng)變而破壞，即為界限破壞。此時(shí)，s= fy，c = cu= 0.0033，s= y= fy/es。界限破壞狀態(tài)時(shí)截面相對受壓區(qū)高度稱為相對界限受壓區(qū)高度b，可利用平截面假定所提供的變形協(xié)調(diào)條件求得。2超、適筋判斷方法隨配筋率的增加，破壞時(shí)的受壓區(qū)高度x增大，也即相對受壓區(qū)高度隨配筋率的增加而增大。因此，可知若b，進(jìn)入為超筋范圍，即為超筋破壞；x/h0b，則為最小配筋率要求。第4章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算一、有腹筋梁的斜截面受剪承載力研究（一）斜截面抗力組成分析荷載在斜截面ab上引起的彎矩為ma，剪力為va，而在斜截面ab上的抵

30、抗力有以下幾部分：縱向鋼筋承擔(dān)的拉力t；斜裂縫上端余留截面混凝土承擔(dān)的壓力c；余留截面混凝土承擔(dān)的剪力vc；縱向鋼筋承擔(dān)的剪力vd，斜裂縫出現(xiàn)后，縱向鋼筋猶如銷栓一樣將裂縫兩側(cè)的混凝土聯(lián)系起來，稱“銷栓作用”；斜裂縫兩側(cè)混凝土發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生的骨料咬合力va；箍筋的拉力vsv；斜筋的拉力tsb。由力的平衡條件可得平衡va的抗剪力。（二）受彎構(gòu)件的受剪破壞形態(tài) 根據(jù)試驗(yàn)研究，受彎構(gòu)件的斜截面受剪破壞，有以下三種主要破壞形式。 1斜拉破壞無腹筋梁剪跨比 3，或有腹筋梁腹筋數(shù)量配置很少時(shí)，常為斜拉破壞。這種破壞現(xiàn)象是斜裂縫一出現(xiàn)就很快形成一條主要斜裂縫，腹筋的應(yīng)力也很快達(dá)到屈服，腹筋不能起到限制斜裂

31、縫開展的作用，導(dǎo)致斜裂縫迅速向受壓邊緣發(fā)展，直至將整個(gè)截面裂通，使構(gòu)件劈裂為兩部分而破壞，如教材圖4-8(a)所示。其特點(diǎn)是整個(gè)破壞過程急速而突然，破壞荷載比斜裂縫形成時(shí)的荷載增加不多。斜拉破壞的原因是由于余留截面上混凝土剪應(yīng)力的增長，使余留截面上的主拉應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度。相當(dāng)少筋破壞。 2剪壓破壞當(dāng)無腹筋梁剪跨比適中，1 3，或有腹筋梁腹筋數(shù)量配置適當(dāng)時(shí)，常為剪壓破壞。這種破壞現(xiàn)象是當(dāng)荷載增加到一定程度時(shí)，多條斜裂縫中的一條形成主要斜裂縫，該主要斜裂縫向斜上方伸展，但由于腹筋的存在，限制了斜裂縫的開展，使受壓區(qū)高度逐漸減小，荷載仍能有較大的增長，直到腹筋屈服不再能控制斜裂縫開展，斜裂

32、縫快速發(fā)展，導(dǎo)致斜裂縫頂端的混凝土被壓碎而破壞，如教材圖4-8(b)所示。它的特點(diǎn)是破壞過程比斜拉破壞緩慢些，破壞時(shí)的荷載明顯高于斜裂縫出現(xiàn)時(shí)的荷載。剪壓破壞的原因是由于余留截面上混凝土的主壓應(yīng)力超過了混凝土在壓力和剪力共同作用下的抗壓強(qiáng)度。相當(dāng)適筋破壞。 3斜壓破壞當(dāng)無腹筋梁剪跨比較小， 1，或有腹筋梁腹筋數(shù)量配置很多時(shí)，常為斜壓破壞。斜裂縫出現(xiàn)后，沿支座向集中荷載處發(fā)展，支座反力與荷載間的混凝土形成一斜向受壓短柱，隨著荷載的增加，當(dāng)主壓應(yīng)力超過了混凝土的抗壓強(qiáng)度時(shí)，短柱被壓碎而破壞，而腹筋應(yīng)力達(dá)不到屈服，腹筋強(qiáng)度得不到充分利用。如教材圖4-8(c)所示。它的特點(diǎn)是斜裂縫細(xì)而密，破壞時(shí)的荷載

33、也明顯高于斜裂縫出現(xiàn)時(shí)的荷載。斜壓破壞的原因是由于主壓應(yīng)力超過了斜向受壓短柱混凝土的抗壓強(qiáng)度。相當(dāng)超筋破壞。上述三種主要破壞形態(tài)，就它們的受剪承載力而言，斜拉破壞最低，剪壓破壞較高，斜壓破壞最高。但就其破壞性質(zhì)而言，與正截面破壞相比，由于它們達(dá)到破壞荷載時(shí)的跨中撓度都不大，因而均屬脆性破壞。（三）影響斜截面受剪承載力的主要因素 上述三種斜截面破壞形態(tài)和構(gòu)件斜截面承載力有密切的關(guān)系。因此，凡影響破壞形態(tài)的因素也就影響梁的受剪承載力，其主要影響因素有：1剪跨比隨著剪跨比的減少，斜截面受剪承載力有增高的趨勢。2混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)表明，受剪承載力隨混凝土抗拉強(qiáng)度ft的提高而提高，兩者基本呈線性關(guān)系。3縱筋

34、配筋率增加縱筋配筋率可抑制斜裂縫向受壓區(qū)的伸展，從而提高骨料咬合力，并加大了剪壓區(qū)高度，使混凝土的抗剪能力提高，同時(shí)也提高了縱筋的銷栓作用?？傊?，隨著的增大，梁的受剪承載力有所提高，但增幅不大。4腹筋用量及強(qiáng)度配置腹筋是提高梁受剪承載力的有效措施。梁在斜裂縫發(fā)生之前，因混凝土變形協(xié)調(diào)影響，腹筋的應(yīng)力很低，對阻止斜裂縫的出現(xiàn)幾乎沒有什么作用。但是當(dāng)斜裂縫出現(xiàn)之后，和斜裂縫相交的腹筋，就能通過以下幾個(gè)方面充分發(fā)揮其抗剪作用：（1）與斜裂縫相交的腹筋本身能承擔(dān)很大一部分剪力。（2）腹筋能阻止斜裂縫開展過寬，延緩斜裂縫向上伸展，保留了更大的剪壓區(qū)高度，從而提高了混凝土的受剪承載力vc。（3）腹筋能有效

35、地減少斜裂縫的開展寬度，提高斜截面上的骨料咬合力va。 （4）箍筋可限制縱向鋼筋的豎向位移，有效地阻止混凝土沿縱筋的撕裂，從而提高縱筋的“銷栓作用”vd。5彎起鋼筋6其他因素 二、梁的斜截面受剪承載力vu的基本計(jì)算公式在配箍筋的梁斜截面承載力計(jì)算中，如果kvvcs，說明已配箍筋構(gòu)件的抗剪力不夠，這時(shí)（1）將箍筋加密或加粗；（2）增大構(gòu)件截面尺寸；（3）提高混凝土強(qiáng)度等級。（4）將縱向鋼筋彎起成為斜筋或加焊斜筋。三、斜截面受剪承載力計(jì)算公式的適用條件1防止斜壓破壞的條件只要截面尺寸不過小或混凝土強(qiáng)度等級不太低，就不會(huì)因混凝土承載力不夠而發(fā)生斜壓破壞。為此需要滿足：（1）當(dāng)hw /b4.0時(shí)，；（

36、2）當(dāng)hw /b6.0時(shí)，；（3）當(dāng)4.0 hw /b 0.3h0與用判斷相矛盾時(shí)，以方法為準(zhǔn)，而用e0只是一種近似判斷方法。（四）縱向彎曲的考慮偏心受壓構(gòu)件同樣要考慮長細(xì)比（用l0/h判斷）對長柱承載力降低的影響。計(jì)算中是在初始偏心距e0乘以偏心距增大系數(shù)（1.0）來考慮縱向彎曲產(chǎn)生的附加撓度的影響。同樣是限制長細(xì)比以避免細(xì)長柱的失穩(wěn)破壞。在l0/h 8時(shí)，取 = 1.0。（五）偏壓構(gòu)件的最不利荷載組合大偏心受壓時(shí)的最不利荷載組合：m值相同，則n愈大愈安全，n愈小愈危險(xiǎn)。小偏心受壓時(shí)的最不利荷載組合：m值相同，n愈大愈危險(xiǎn)，n愈小愈安全。（六）對稱配筋的特點(diǎn)在實(shí)際工程中，偏心受壓構(gòu)件在各種不

37、同荷載（風(fēng)荷載、地震作用、豎向荷載）作用下，在同一截面內(nèi)可能分別承受正負(fù)號(hào)的彎矩，即截面在一種荷載組合下為受拉的部位，在另一種荷載組合下變?yōu)槭軌?。?dāng)正負(fù)彎矩值數(shù)值相差不大或即使相反方向的彎矩值相差較大，但縱向鋼筋用量相差不多時(shí)，均宜采用對稱配筋。對稱配筋的主要優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算和施工方便，主要缺點(diǎn)是鋼筋用量較多，不夠經(jīng)濟(jì)。第6章 鋼筋混凝土受拉承載力計(jì)算偏心受拉構(gòu)件根據(jù)縱向拉力n的作用位置不同，其受力破壞特點(diǎn)可分為大、小偏心受拉構(gòu)件，也就是縱向拉力n的作用線在鋼筋as和as之外或鋼筋as和as之間，是判定大小偏心受拉的界限。第7章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力計(jì)算一、純扭構(gòu)件的破壞形態(tài)純扭構(gòu)件的破壞面是一

38、三面受拉開裂，一面受壓的沿45方向發(fā)展的空間扭曲裂面。屬于空間破壞面，破壞形態(tài)復(fù)雜。由于所配抗扭鋼筋數(shù)量的不同，而發(fā)生三種不同性質(zhì)的破壞形態(tài)。二、彎剪扭構(gòu)件承載力研究實(shí)際工程中，結(jié)構(gòu)大多數(shù)情況下都是處于彎矩、剪力和扭矩共同作用下的復(fù)合受力狀態(tài)。彎剪扭構(gòu)件受力破壞影響因素較多，使得破壞形態(tài)更復(fù)雜。計(jì)算中主要要考慮剪扭的相關(guān)作用，即剪扭相關(guān)性。而受彎獨(dú)立進(jìn)行。1、剪扭相關(guān)性對于剪力和扭矩的共同作用下的構(gòu)件，由于剪力的存在會(huì)降低構(gòu)件的抗扭承載力；同樣，由于扭矩的存在，也會(huì)引起構(gòu)件抗剪承載力的降低。這就是剪扭相關(guān)性。2、剪扭相關(guān)性的處理方法抗剪和抗扭承載力由混凝土和鋼筋兩部分組成：第一項(xiàng)為混凝土的承載

39、力，考慮剪扭的相關(guān)作用，并以線性關(guān)系代替1/4圓曲線的相關(guān)關(guān)系規(guī)律（見教材圖7-10），以簡化計(jì)算。經(jīng)分析，引入剪扭構(gòu)件混凝土受扭承載力降低系數(shù)來具體反映剪扭相關(guān)性對剪扭構(gòu)件承載力的影響。第二項(xiàng)為鋼筋的承載力，不考慮剪扭的相關(guān)作用。3帶翼緣截面構(gòu)件剪扭承載力計(jì)算原則帶翼緣截面關(guān)鍵是能正確的分塊，截面分塊劃分的原則是首先滿足腹板截面的完整性，即按寬為b沿總高h(yuǎn)劃分一矩形面積，然后再劃分受壓翼緣和受拉翼緣的面積（如圖示）。分塊進(jìn)行承載力計(jì)算時(shí)，要合理進(jìn)行內(nèi)力分配。近似認(rèn)為扭矩由整個(gè)截面分擔(dān)，各矩形小塊承擔(dān)的扭矩按各小塊受扭塑性抵抗矩比值的大小加以確定。剪力只由腹板承擔(dān)，即腹板按剪扭截面計(jì)算，而翼緣

40、按純扭截面計(jì)算。第8章 鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算一、抗裂驗(yàn)算抗裂就是不容許出現(xiàn)裂縫。對于一旦開裂就會(huì)嚴(yán)重影響使用性或耐久性的結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行抗裂驗(yàn)算，采取措施保證其在正常使用階段不開裂。1、軸心受拉構(gòu)件的抗裂驗(yàn)算根據(jù)軸心受拉構(gòu)件的抗裂極限狀態(tài)：混凝土的拉應(yīng)力c=ft（教材圖8-1），拉應(yīng)變c =tu；鋼筋拉應(yīng)力可根據(jù)鋼筋和混凝土應(yīng)變相等的關(guān)系求得s=ses=ces =etuec=eft。對換算截面面積a0= ac+eas（這樣才好利用力學(xué)中的勻質(zhì)彈性體分析方法），由力的平衡條件可求得即將發(fā)生裂縫時(shí)的抗裂軸向拉力：ncr= acft+s as= acft+eft as= ft（ac +e

41、as）= ft a0 在正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，考慮目標(biāo)可靠指標(biāo)的要求，引進(jìn)一個(gè)拉應(yīng)力限制系數(shù)ct，形成有限拉應(yīng)力狀態(tài)，并且混凝土抗拉強(qiáng)度取用標(biāo)準(zhǔn)值，荷載也取用標(biāo)準(zhǔn)值。所以，對于軸心受拉構(gòu)件，在荷載效應(yīng)的短期組合及長期組合下，應(yīng)按下列公式分別進(jìn)行抗裂驗(yàn)算：nsct ftk a0nlct ftk a02、受彎構(gòu)件的抗裂驗(yàn)算根據(jù)受彎構(gòu)件的抗裂極限狀態(tài)，即第3章討論的受彎構(gòu)件在第階段末尾將開裂的a狀態(tài)計(jì)算構(gòu)件抗裂彎矩mcr（見下圖a） 由于混凝土受拉區(qū)的塑性發(fā)展，拉應(yīng)力圖形為曲線形（見下圖a），可近似假定混凝土受拉區(qū)應(yīng)力分布為見下圖b所示的梯形，最終為分析方便，且能利用力學(xué)中的勻質(zhì)彈性體計(jì)算方法，保

42、持抗裂彎矩不變，轉(zhuǎn)換為彈性應(yīng)力分布（見下圖c）?；炷潦芾瓍^(qū)的塑性發(fā)展后，抗裂彎矩要大于彈性階段（邊緣混凝土的拉應(yīng)力也是ft，但沒有發(fā)展塑性）的值。因此，若轉(zhuǎn)換為彈性應(yīng)力分布，而要保持計(jì)算的抗裂彎矩不變，就必須改變應(yīng)力圖形的參數(shù)大小。這里在考慮塑性性質(zhì)后，把彈性極限應(yīng)力提高為mft。經(jīng)過這樣的換算，就可把構(gòu)件視作截面面積為a0= ac+e as+e as的勻質(zhì)彈性體，引用材料力學(xué)的公式，可得出受彎構(gòu)件正截面抗裂彎矩mcr的計(jì)算公式mcr=mftkw0同樣，引進(jìn)一個(gè)拉應(yīng)力限制系數(shù)ct，在荷載效應(yīng)的短期組合及長期組合下，按下列公式分別進(jìn)行抗裂驗(yàn)算：msctftkmw0mlctftkmw0如果驗(yàn)算公

43、式兩邊同除以截面特征值（軸拉為a0、受彎為w0），實(shí)際相當(dāng)于在荷載效應(yīng)的短期組合和長期組合兩種情況下，構(gòu)件驗(yàn)算點(diǎn)拉應(yīng)力不能超過由混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)ct控制的應(yīng)力值ctftk。偏心受力構(gòu)件同樣道理分析。ms( ml)mcr即滿足抗裂要求。規(guī)范偏于安全出發(fā)用 ct對ftk進(jìn)行了折減，也可宏觀認(rèn)為是對mcr的折減。拉應(yīng)力限制系數(shù) ct的采用，實(shí)際上就是對混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行折減以控制截面應(yīng)力不超過一更保守的限定值。短期組合和長期組合的概念見第2章。3、偏心受力構(gòu)件的抗裂驗(yàn)算偏心受力構(gòu)件可采用與受彎構(gòu)件相同的方法分析計(jì)算抗裂性能，但關(guān)鍵是混凝土塑性影響系數(shù)的確定。研究表明，偏心受拉構(gòu)件受拉區(qū)塑化

44、效應(yīng)與受彎構(gòu)件的塑化效應(yīng)相比，有所減弱，這是因?yàn)樗氖芾瓍^(qū)應(yīng)變梯度（受拉區(qū)邊緣應(yīng)變tu與截面受拉區(qū)高度的比值。）比受彎構(gòu)件的應(yīng)變梯度要小。但它的塑化效應(yīng)又比軸心受拉構(gòu)件的大，因?yàn)檩S心受拉構(gòu)件的應(yīng)變梯度為零（見教材圖8-5）。因此，偏心受拉構(gòu)件的塑性影響系數(shù)偏拉應(yīng)處于m（受彎構(gòu)件的塑性影響系數(shù)）與1（軸心受拉構(gòu)件的塑性影響系數(shù)）之間，可近似地認(rèn)為偏拉是隨截面的平均拉應(yīng)力=ns/ a0（=nl/ a0）的大小，按線性規(guī)律在1與m之間變化。偏心受壓構(gòu)件由于受拉區(qū)應(yīng)變梯度比較大，塑化效應(yīng)比較充分，因而其塑性影響系數(shù)偏壓比受彎構(gòu)件的m大。但在實(shí)際應(yīng)用中，為簡化計(jì)算并考慮偏于安全，取與受彎構(gòu)件相同的數(shù)值，

45、即取偏壓m。經(jīng)變換后，就可得出偏心受力構(gòu)件在荷載效應(yīng)的短期組合和長期組合下的抗裂驗(yàn)算教材公式（8-19、8-19、8-22、8-23）。反映了截面塑性發(fā)展對構(gòu)件抗裂性能的影響程度。4、提高構(gòu)件抗裂能力的方法分析表明，開裂之前鋼筋應(yīng)力是很低的（混凝土的拉應(yīng)變很低，鋼筋與混凝土在開裂之前保持應(yīng)變協(xié)調(diào)限制了鋼筋應(yīng)力的發(fā)展），即對于鋼筋混凝土的抗裂能力而言，鋼筋所起的作用不大，對抗裂貢獻(xiàn)是很有限的。所以用增加鋼筋配筋率的辦法來提高構(gòu)件的抗裂能力是極不經(jīng)濟(jì)的，鋼筋是在開裂后才有效發(fā)揮其限制裂縫作用。加大構(gòu)件截面尺寸、特別是截面高度與提高混凝土的強(qiáng)度等級可有效提高構(gòu)件抗裂能力。在混凝土中摻入纖維也可提高構(gòu)

46、件抗裂能力，最根本的方法是采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，但這實(shí)際已超出普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的范圍。二、裂縫寬度驗(yàn)算不必要求抗裂的構(gòu)件，就可以放寬標(biāo)準(zhǔn)，允許其出現(xiàn)裂縫。但如果裂縫過寬，則會(huì)降低混凝土的抗?jié)B性和抗凍性等使用功能，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)的耐久性和外觀，并會(huì)引起使用者心理不安。因此，對這種構(gòu)件就必須進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算，限制其裂縫寬度過大。1、引起裂縫的因素（1）荷載。荷載引起的混凝土的拉應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限拉應(yīng)變時(shí)，混凝土就會(huì)開裂。（2）非荷載因素。溫度變化，混凝土收縮，基礎(chǔ)沉降，混凝土塑性坍塌，鋼筋銹蝕，堿骨料化學(xué)反應(yīng)等非荷載因素引起的變形受到約束時(shí)，就可能產(chǎn)生裂縫。非荷載作用引起的裂縫目前還無法準(zhǔn)確計(jì)算

47、，但可從材料、設(shè)計(jì)和施工等方面采取措施予以減輕其危害。三、變形驗(yàn)算1、鋼筋混凝土梁變形計(jì)算的特點(diǎn)對于勻質(zhì)彈性材料梁，當(dāng)梁的截面尺寸和材料確定后，截面的抗彎剛度ei就為常數(shù)了，然后可按材料力學(xué)的公式計(jì)算變形。由下圖可知，鋼筋混凝土梁由于塑性變形的出現(xiàn)以及裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，導(dǎo)致變形模量降低和截面慣性矩下降，使截面的抗彎剛度隨著荷載的增加而不斷降低。對其正常使用狀況下的撓度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，采用恒定的剛度ei就不能反映梁的實(shí)際工作情況。所以規(guī)范用抗彎剛度b取代式中的ei，b是隨彎矩m的增大而減小的變量。分析表明，剛度b確定后仍可按材料力學(xué)的計(jì)算公式計(jì)算梁的撓度。所以，鋼筋混凝土梁的變形（撓度）計(jì)算就歸結(jié)為

48、抗彎剛度b的計(jì)算。2、受彎構(gòu)件的短期剛度bs（1）不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件bs0.85eci00.85考慮混凝土出現(xiàn)塑性時(shí)彈性模量的降低系數(shù)。此為階段的剛度計(jì)算。（2）出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件bs=(0.025+0.28e)(1+0.55f+0.12f)ecbh032、受彎構(gòu)件的長期剛度bl在荷載長期作用下，鋼筋混凝土梁受壓區(qū)混凝土將產(chǎn)生壓縮徐變，受拉區(qū)混凝土與鋼筋之間將產(chǎn)生粘結(jié)滑移徐變，使受拉混凝土不斷退出工作，即使荷載不增加，撓度也將隨時(shí)間的增加而增大。混凝土收縮也會(huì)造成梁剛度降低、變形增大。因此需要得到長期剛度bl，以求最大撓度值。（1）荷載效應(yīng)的短期組合（并考慮部分荷載長期作用影響）的剛度（2）荷載效應(yīng)

49、的長期組合的剛度bl= bs/4、最小剛度原則構(gòu)件的截面剛度隨截面的內(nèi)力和配筋大小而變，即沿構(gòu)件跨度方向各截面剛度不等。為簡化起見，在按材料力學(xué)方法計(jì)算受彎構(gòu)件的變形時(shí)，取同號(hào)彎矩區(qū)段內(nèi)截面的最小剛度作為該區(qū)段的平均剛度，而按等剛度或分段等剛度的構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算。5、提高剛度的方法若驗(yàn)算撓度不能滿足規(guī)范要求時(shí)，則表示構(gòu)件的抗彎剛度不足?？梢酝ㄟ^增加截面尺寸、提高混凝土強(qiáng)度等級、適當(dāng)增加配筋量和選用合理的截面（如t形或工形等）的方法來提高剛度。但合理而有效的措施是適當(dāng)增大截面的高度。采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)也可有效提高構(gòu)件剛度。這里計(jì)算時(shí)，要把荷載效應(yīng)組合的概念真正弄懂。在第2章已經(jīng)講過，短時(shí)間內(nèi)，可能

50、存在所有對結(jié)構(gòu)不利的荷載都出現(xiàn)的組合，當(dāng)然是指的變化著的活荷載的短時(shí)共存，再疊加上必然存在的永久荷載，這就是荷載效應(yīng)的短期組合。也就是說此組合中，長、短期荷載都有，所以可稱為荷載效應(yīng)的短期組合（并考慮部分荷載長期作用影響）的情況，承載力計(jì)算也只用到此組合。而荷載效應(yīng)的長期組合中，只有長期作用性質(zhì)的那部分荷載，即可由短期組合中，把短時(shí)間內(nèi)存在的活荷載去掉，只保留長期作用永久荷載和可變荷載準(zhǔn)永久值。所以，可以知道：短期組合的載準(zhǔn)值實(shí)際包含了長期組合的載準(zhǔn)值。四、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)在使用環(huán)境下，對物理的、化學(xué)的以及其他使結(jié)構(gòu)材料性能惡化的各種侵蝕的抵抗能力?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性問題

51、越來越受到人們的重視。在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，除了進(jìn)行承載力計(jì)算、變形和裂縫驗(yàn)算外，還必須進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)。由于影響因素的復(fù)雜，目前混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是針對影響耐久性能的主要因素提出相應(yīng)的對策，即以概念設(shè)計(jì)為主。一般是采取措施一定來保證耐久性，提高耐久性的主要措施有：合理加大混凝土保護(hù)層的最小厚度；嚴(yán)格按規(guī)范控制裂縫寬度；注意保證混凝土原材料的質(zhì)量；提高混凝土的密實(shí)度；采用耐腐蝕鋼筋；在結(jié)構(gòu)表面設(shè)置專門的防滲面層等。正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的基本概念一定要清楚，要看懂課本例題，會(huì)用基本公式進(jìn)行計(jì)算。第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算一、 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念 （一）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本工作原理預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，就是在外荷載作用之前，先通過張拉鋼筋對混凝土施加壓力，造成人為的應(yīng)力狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。它所產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力能抵消外荷載所引起的部分或全部拉應(yīng)力。這樣，在外荷載作用下，裂縫就能延緩或不會(huì)產(chǎn)生，即使出現(xiàn)了裂縫，裂縫寬度也不致過大。預(yù)應(yīng)力的作用可用圖示的梁來說明。在外荷載作用下，梁下邊緣產(chǎn)生拉應(yīng)力s3，如圖 (b)。如果在荷載作用以前，給梁先施加一偏心壓力n，使得梁下邊緣產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力s1如圖 (a)，那么在外荷載作用后，截面的應(yīng)力分布將是兩者的疊加,，如圖 (c)。梁的下邊緣應(yīng)力可為壓應(yīng)力（如s1s30）或數(shù)值很小的拉應(yīng)力（如s1s30。（二）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（見圖