混凝土結(jié)構(gòu)設計原理復習

1、2022-4-201第一章 鋼筋混凝土概論鋼筋混凝土概論 1.1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概述P4 定義：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是鋼筋和混凝土兩種力學性能不同的材料組成的結(jié)構(gòu)，且兩者能有效地組合在一起共同發(fā)揮作用。2022-4-202鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：由配置受力的普通鋼筋或鋼筋骨架的混凝由配置受力的普通鋼筋或鋼筋骨架的混凝土制土制 成的結(jié)構(gòu)。成的結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土的產(chǎn)生鋼筋混凝土的產(chǎn)生：將鋼筋和混凝土結(jié)合在一起共同工作，：將鋼筋和混凝土結(jié)合在一起共同工作，混凝土承受壓力，鋼筋承受拉力，將可以充分發(fā)揮各自的混凝土承受壓力，鋼筋承受拉力，將可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。優(yōu)勢。l 混凝土：非均勻材料：抗壓強度高，

2、抗拉強度很低混凝土：非均勻材料：抗壓強度高，抗拉強度很低為抗壓強度的（為抗壓強度的（1/81/18）。）。l 鋼筋：抗拉和抗壓強度都很高，主要承受拉力鋼筋：抗拉和抗壓強度都很高，主要承受拉力2022-4-203P5 鋼筋和混凝土兩種力學性能不同的材料能有效的結(jié)合在一起共同工作的原因：1.混凝土和鋼筋之間存在較大的粘結(jié)力（或握裹力），使鋼筋與混凝土能可靠地組成一個整體，共同變形2.大致相同的溫度線膨脹系數(shù)，溫度變化時不產(chǎn)生過大的溫度應力而破壞兩者之間的粘結(jié)。3.包圍在鋼筋外的混凝土起著保護鋼筋免遭銹蝕的作用，保證結(jié)構(gòu)具有良好的耐久性。2022-4-2041.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點P6 優(yōu)點：耐

3、久性好現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的整體性工作性好剛度大可塑性好耐火性好就地取材，節(jié)約鋼筋P6 缺點：自重大抗裂性能差，帶裂縫工作施工受氣候條件影響耗費較多的模具和木料修補和拆除較困難2022-4-205第二章 鋼筋混凝材料2.1.1 混凝土的強度 l 立方體抗壓強度立方體抗壓強度 棱柱體強度（軸心抗壓強度棱柱體強度（軸心抗壓強度) ) 混凝土抗拉強度混凝土抗拉強度2022-4-206P7混凝土的立方體抗壓強度混凝土的立方體抗壓強度 -基本強度指標基本強度指標 （1）定義：）定義：每邊長每邊長150mm的立方體試件，在標準養(yǎng)護條的立方體試件，在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護件下養(yǎng)護28d，依照標準試驗方法測得的具有，依照標準

4、試驗方法測得的具有95%保證率保證率的抗壓強度值（以的抗壓強度值（以MPa計）作為混凝土的立方體抗壓強度計）作為混凝土的立方體抗壓強度標準值。該值也用來表示混凝土的強度等級，并冠以標準值。該值也用來表示混凝土的強度等級，并冠以“C”例如：例如：C30表示為該混凝土的立方體抗壓強度的標準值為表示為該混凝土的立方體抗壓強度的標準值為30MPacuf2022-4-207P7 用用150mm150mm300mm棱柱體為標棱柱體為標準試件測得的抗壓強度。準試件測得的抗壓強度。 注：注：試件制作、養(yǎng)護和加載試驗方法同立試件制作、養(yǎng)護和加載試驗方法同立方體試件方體試件2. 棱柱體強度（軸心抗壓強度棱柱體強度

5、（軸心抗壓強度) 2022-4-208P83.混凝土抗拉強度混凝土抗拉強度l混凝土強度基本指標混凝土強度基本指標l測定方法：直接拉伸試驗和劈裂試驗測定方法：直接拉伸試驗和劈裂試驗2022-4-209P9 4. 復合應力狀態(tài)下混凝土強度復合應力狀態(tài)下混凝土強度 1, 2 (壓壓壓壓) 混凝土強度增加混凝土強度增加（第三象限第三象限） 1, 2 (拉壓拉壓) 混凝土強度降低混凝土強度降低（第二、四象限第二、四象限） 1, 2 (拉拉拉拉) 混凝土強度基本不混凝土強度基本不變（變（第一象限第一象限）6 . 04 . 02 . 00 . 12 . 18 . 04 . 02 . 06 . 08 . 00

6、 . 12 . 12112c2/ fc1/ fc227. 1f1c22c1c25 . 12fc127. 1maxfc15 . 0f01 . 0（1 1）雙向正應力作用）雙向正應力作用( (如下圖如下圖) )2022-4-201020050N/mm235N/mm212210N/mm215010050051015202512(N/mm2)1 ()（2）三向應力狀態(tài)（抗壓強度提高）三向應力狀態(tài)（抗壓強度提高）2cc kffc混凝土圓柱體三向受壓，混凝土的軸心抗壓強度混凝土圓柱體三向受壓，混凝土的軸心抗壓強度 隨另外兩向壓應力隨另外兩向壓應力 增加而增加。與側(cè)壓的經(jīng)驗公式：增加而增加。與側(cè)壓的經(jīng)驗公式

7、：2cfc 2022-4-2011P10 2.1.2 混凝土的變形1、混凝土變形性能的特點、混凝土變形性能的特點 影響因素影響因素混凝土強度、材料組成、配合比、齡期、混凝土強度、材料組成、配合比、齡期、試驗方法及箍筋約束等。試驗方法及箍筋約束等。受力而產(chǎn)生的變形：受力而產(chǎn)生的變形：與受力無關：收縮和溫濕度變化而產(chǎn)生的變形與受力無關：收縮和溫濕度變化而產(chǎn)生的變形長期荷載作用下的變形長期荷載作用下的變形一次短期加載下的變形一次短期加載下的變形重復荷載作用下的變形重復荷載作用下的變形分類分類2022-4-2012（1） 混凝土的應力應變曲線混凝土的應力應變曲線 2. 混凝土在單調(diào)、短期加載作用下的變

8、形性能混凝土在單調(diào)、短期加載作用下的變形性能 殘余應力（峰值應力）（反彎點）收斂點)（峰值應變）受力過程：OA 彈性階段（彈性階段（ 0 結(jié)構(gòu)可靠結(jié)構(gòu)可靠 =0 極限狀態(tài)極限狀態(tài) 3 ) 。 2剪壓破壞（剪壓破壞（ 1m3)，是斜截面剪切破壞中最常見的一種是斜截面剪切破壞中最常見的一種破壞形態(tài)）破壞形態(tài)） 3斜壓破壞斜壓破壞,當剪跨比較小當剪跨比較?。╩1)。2022-4-20875.2 5.2 影響受彎構(gòu)件斜截面抗剪能力的主要因素影響受彎構(gòu)件斜截面抗剪能力的主要因素 一、一、影響有腹筋梁斜截面破壞強度的主要因素是影響有腹筋梁斜截面破壞強度的主要因素是: : 剪跨比剪跨比 混凝土強度混凝土強度

9、 縱向受拉鋼筋配筋率縱向受拉鋼筋配筋率 箍筋數(shù)量及強度等級箍筋數(shù)量及強度等級 2022-4-2088 l 基本公式：（半經(jīng)驗半理論）基本公式：（半經(jīng)驗半理論） 剪壓區(qū)混凝土抗剪剪壓區(qū)混凝土抗剪箍筋承受的剪力箍筋承受的剪力彎起鋼筋承受的剪力彎起鋼筋承受的剪力 10.9sbcssbsvcuVVVVVV5.3 5.3 受彎構(gòu)件的斜截面抗剪承載力受彎構(gòu)件的斜截面抗剪承載力2022-4-2089l 公式的適用條件：公式的適用條件： 上限值上限值限制截面最小尺寸（避免產(chǎn)生斜壓破壞）限制截面最小尺寸（避免產(chǎn)生斜壓破壞） 下限值下限值按構(gòu)造要求配置箍筋（避免產(chǎn)生斜拉破壞）按構(gòu)造要求配置箍筋（避免產(chǎn)生斜拉破壞）

10、 2022-4-2090第七章第七章 受壓構(gòu)件承載力計算受壓構(gòu)件承載力計算（有計算題）（有計算題）一、鋼筋混凝土柱的分類一、鋼筋混凝土柱的分類l普通箍筋柱：配有縱筋和箍筋的柱普通箍筋柱：配有縱筋和箍筋的柱 . .l l螺旋箍筋柱：配有縱筋和螺旋筋的柱。螺旋箍筋柱：配有縱筋和螺旋筋的柱。 其中：縱筋幫助受壓、承擔彎距、防止脆性破壞。其中：縱筋幫助受壓、承擔彎距、防止脆性破壞。 螺旋筋提高構(gòu)件的強度和延性。螺旋筋提高構(gòu)件的強度和延性。2022-4-20917.1 配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件一、鋼筋混凝土柱的分類一、鋼筋混凝土柱的分類l普通箍筋柱：配有縱筋和箍筋的柱普通箍筋柱：配有縱筋和箍

11、筋的柱 ,(,(圖圖6-1a)6-1a)。l l螺旋箍筋柱：配有縱筋和螺旋筋或焊接環(huán)筋的柱螺旋箍筋柱：配有縱筋和螺旋筋或焊接環(huán)筋的柱,(,(圖圖6-1b)6-1b)。 其中：縱筋幫助受壓、承擔彎距、防止脆性破壞。其中：縱筋幫助受壓、承擔彎距、防止脆性破壞。 螺旋筋提高構(gòu)件的強度和延性。螺旋筋提高構(gòu)件的強度和延性。定義：軸心受壓構(gòu)件定義：軸心受壓構(gòu)件2022-4-20927.1.1 破壞形態(tài)破壞形態(tài)1.1.按構(gòu)件的按構(gòu)件的長細比長細比不同，軸心受壓構(gòu)件可分為不同，軸心受壓構(gòu)件可分為長柱長柱和和短柱短柱 長細比：長細比：(l(l0 0/b)/b)2 2普通箍筋柱的破壞特征普通箍筋柱的破壞特征 （1

12、 1）短柱破壞短柱破壞材料破壞。材料破壞。 破壞特征破壞特征: :縱向裂縫、縱筋鼓起、砼崩裂。縱向裂縫、縱筋鼓起、砼崩裂。 （2 2）長柱破壞長柱破壞失穩(wěn)破壞失穩(wěn)破壞 破壞特征：凹側(cè)砼先被壓碎，砼表面有縱向裂縫；凸側(cè)則由受壓突然轉(zhuǎn)破壞特征：凹側(cè)砼先被壓碎，砼表面有縱向裂縫；凸側(cè)則由受壓突然轉(zhuǎn)為受拉，出現(xiàn)橫向裂縫；破壞前，橫向撓度增加很快，破壞來得比較突然，為受拉，出現(xiàn)橫向裂縫；破壞前，橫向撓度增加很快，破壞來得比較突然，導致失穩(wěn)破壞。承載能力要小于同截面、配筋、材料的短柱。導致失穩(wěn)破壞。承載能力要小于同截面、配筋、材料的短柱。2022-4-20937.1.2、縱向穩(wěn)定系數(shù)、縱向穩(wěn)定系數(shù) 1.1

13、.定義：定義：考慮構(gòu)件長細比增大的附加效應使構(gòu)件承考慮構(gòu)件長細比增大的附加效應使構(gòu)件承載力降低的計算系數(shù)載力降低的計算系數(shù)。 2022-4-20947.3 偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計算偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計算 偏心受壓構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件：當軸向壓力：當軸向壓力N N的作用線偏離受壓構(gòu)件的軸的作用線偏離受壓構(gòu)件的軸線時。線時。2022-4-2095 偏心受壓：偏心受壓：( (壓彎構(gòu)件壓彎構(gòu)件) )大偏心受壓構(gòu)件大偏心受壓構(gòu)件小偏心受壓構(gòu)件小偏心受壓構(gòu)件壓彎構(gòu)件壓彎構(gòu)件： 截面上同時承受軸心壓力和彎矩的構(gòu)件。截面上同時承受軸心壓力和彎矩的構(gòu)件。偏心距偏心距： 壓力壓力N N的作用點離構(gòu)件截面

14、形心的距離的作用點離構(gòu)件截面形心的距離e e0 02022-4-2096 偏心受壓構(gòu)件圖偏心受壓構(gòu)件圖Ne0NM（=Ne0）7.1 7.1 偏心受壓構(gòu)件正截面受力特點和破壞形態(tài)偏心受壓構(gòu)件正截面受力特點和破壞形態(tài)一、偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)一、偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)1 1受拉破壞受拉破壞大偏心受壓破壞大偏心受壓破壞 2 2受壓破壞受壓破壞小偏心受壓破壞小偏心受壓破壞 2022-4-2097二、大小偏心的界限二、大小偏心的界限 界限破壞：受拉鋼筋達到屈服應變時，受壓區(qū)混凝土界限破壞：受拉鋼筋達到屈服應變時，受壓區(qū)混凝土也剛好達到極限壓應變而壓碎。也剛好達到極限壓應變而壓碎。 圖圖7-57-5 偏心

15、受壓構(gòu)件的截面應變分布圖偏心受壓構(gòu)件的截面應變分布圖AsAsa幾何軸線幾何軸線brcde fcuyc= 0.002syh0 xbaa 為小偏心受壓破壞。為小偏心受壓破壞。 當當 b時，時，b時，時， 當當 為大偏心受壓破壞，為大偏心受壓破壞，2022-4-2098 短柱短柱 5/0hl側(cè)向撓度值側(cè)向撓度值 很小，一般可不計其影響，柱的截面破壞是由很小，一般可不計其影響，柱的截面破壞是由于材料達到其極限強度而引起的，稱為材料破壞。于材料達到其極限強度而引起的，稱為材料破壞。u 長柱長柱 30/50hl側(cè)向撓度側(cè)向撓度 較大，實際荷載偏心距是隨荷載的增大而非較大，實際荷載偏心距是隨荷載的增大而非線

16、性增加，構(gòu)件控制截面最終仍然是由于截面中材料達到線性增加，構(gòu)件控制截面最終仍然是由于截面中材料達到其強度極限而破壞，屬材料破壞。其強度極限而破壞，屬材料破壞。 u 細長柱細長柱 30/0hl長細比很大的柱，當偏心壓力達到最大值時，側(cè)向撓度長細比很大的柱，當偏心壓力達到最大值時，側(cè)向撓度 突然劇增，此時，壓桿達到最大承載力是發(fā)生在其控制載突然劇增，此時，壓桿達到最大承載力是發(fā)生在其控制載面材料強度還未達到其破壞強度，這種破壞類型稱為失穩(wěn)面材料強度還未達到其破壞強度，這種破壞類型稱為失穩(wěn)破壞。破壞。工程中一般不宜采用細長柱。工程中一般不宜采用細長柱。 u-材料破壞，不考慮二階彎矩材料破壞，不考慮二

17、階彎矩-材料破壞，考慮二階彎矩，承載力降低材料破壞，考慮二階彎矩，承載力降低 -失穩(wěn)破壞，避免采用失穩(wěn)破壞，避免采用 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件鋼筋混凝土受壓構(gòu)件按長細比可分為按長細比可分為 p109p1092022-4-20997.5 7.5 矩形截面偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計算矩形截面偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計算 一、矩形截面偏心受壓構(gòu)件承載力計算的基本公式一、矩形截面偏心受壓構(gòu)件承載力計算的基本公式 基本假定為：基本假定為： 平截面假定平截面假定. . 不考慮受拉區(qū)混凝土的抗拉強度。不考慮受拉區(qū)混凝土的抗拉強度。 受壓區(qū)混凝土的極限壓應變受壓區(qū)混凝土的極限壓應變 。 500.0033800.

18、003cucuCC及以下時時 混凝土的壓應力圖為矩形，應力集度為混凝土的壓應力圖為矩形，應力集度為0cdfxx，2022-4-20100 矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算圖式矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算圖式0dcdsdsssNf bxf AA000()()2dscdsdssxN ef bx hf A ha2022-4-201010()2NcdsossssdssxMf bx ehAef Ae02ssheea02ssheea0dcdsdsssNf bxf AA000()()2dscdsdssxN ef bx hf A ha2022-4-20102對公式的使用要求及有關說明如下：對公式的

19、使用要求及有關說明如下： （1 1）鋼筋）鋼筋 的應力的應力 取值：取值： sAs0/bx hl當當 時，大偏心受壓，取時，大偏心受壓，取 ssdf0/bx hl當當 時，小偏心受壓，時，小偏心受壓， 0(1)/sicusiEx h00.80.0033(1)/sisiEx h對對C50C50以下的混凝土以下的混凝土2022-4-20103（2 2） 2sxa取取 2sxa00()dssdssN ef A ha時，大偏心受壓截面計算圖式 2sxa2022-4-20104 （3 3）當偏心距很小即小偏心受壓情況下，且）當偏心距很小即小偏心受壓情況下，且 配筋較多，配筋較多， 較少，這時的截面應力分

20、布如圖較少，這時的截面應力分布如圖. . 為防止鋼筋為防止鋼筋 過少過少, , 應當應當滿足下列條件：滿足下列條件： sAsA000(/2)()dscdsdssN ef bh hhf A ha式中：式中： 02ssehease 按按 計算。計算。 sA02022-4-20105二、計算方法二、計算方法 在實際工程中，矩形截面受壓構(gòu)件在各種不同荷載組合在實際工程中，矩形截面受壓構(gòu)件在各種不同荷載組合作用下可能產(chǎn)生相反的彎矩、當相反方向彎矩的數(shù)值相差很作用下可能產(chǎn)生相反的彎矩、當相反方向彎矩的數(shù)值相差很大或僅承受單向彎矩時，構(gòu)件可采用非對稱配筋即大或僅承受單向彎矩時，構(gòu)件可采用非對稱配筋即 ssA

21、A1 1、截面設計、截面設計 大、小偏心偏心受壓構(gòu)件的大、小偏心偏心受壓構(gòu)件的初步判別初步判別 根據(jù)經(jīng)驗，根據(jù)經(jīng)驗，當當 時，可假定截面為大偏心受壓；時，可假定截面為大偏心受壓；當當 時，可假定截面為小偏心時，可假定截面為小偏心受壓受壓。 000 .3eh000.3eh2022-4-201061 1）當）當 時時000.3eh 第一種情況：第一種情況：已知：已知： 0ddcdsdsdbhNMfffl求：求： ssAA、0bxh 解：（解：（1 1）?。┤?即即b 由式由式7-137-13可得：可得： 00(0.5 )()dscdssdosN ef bx hxAfha 2022-4-201070

22、mincdsdsdssdf bxf ANAbhf當當 minsAbh時，將時，將 代入式，則所需的鋼筋代入式，則所需的鋼筋 sAsA當當 （一般可?。ㄒ话憧扇?）或為負值時，應取）或為負值時，應取minsAbh002. 0min0.2%sAbh sA，并以此求解，并以此求解2022-4-20108 第二種情況：第二種情況： 已知：已知： 0ddcdsdsdsbhNMffflA求：求： sA解：（解：（1 1）求受壓區(qū)高度）求受壓區(qū)高度x x 202()dssdsosoocdN ef A haxhhf b2022-4-201090()dsssdosN eAfha當當 ，且，且 時，時， 0bxh

23、2sxa 令令 , ,則可求得則可求得 2sxa0cdsdsdssdf bxf ANAf當當 時，時， 02sbaxh 2022-4-201102 2）當）當 時時000.3eh求：求： ssAA、已知：已知： 0ddcdsdsdbhNMfffl由式（由式（7-67-6）和式（）和式（7-107-10），可求得），可求得x0()()2scdssssxNef bxaA ha ) 1(0 xhEscusbhbhAs002. 0min令解解:以及以及2022-4-20111即得到關于即得到關于x x的一元三次方程為的一元三次方程為023DCxBxAx bfAcd5 . 0scdbafB 0()cus

24、sssCE A ahNe00()cusssDE A ha h 而0/2sseeha。 由方程（式由方程（式7-287-28）求得）求得x值后，即可得到相應的相對值后，即可得到相應的相對受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度0/x h。2022-4-201120/bh h 0/h h0/x hsminsAbh 當當 時，以時，以 代入式（代入式（7-107-10）求得鋼）求得鋼筋中的應力筋中的應力 。再將鋼筋面積。再將鋼筋面積 、鋼筋應力、鋼筋應力 以及以及 值代值代入式（入式（7-137-13）中，即可得所需鋼筋面積）中，即可得所需鋼筋面積 且應滿足且應滿足 。 sAsxsA0min0(/2)()ssdssdsNef bh hhAbhfhaxh 當當 時，取時，取 則鋼筋面積則鋼筋面積 計算式為：計算式為：sA2022-4-201132 2、承載力復核、承載力復核 1 1）彎矩作用平面內(nèi)的截面承載力復核）彎矩作用平面內(nèi)的截面承載力復核 已知：已知： 混凝土標號，