混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 知識點(diǎn)

緒論●鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：防止射線穿透、就地取材、節(jié)約鋼材、耐久性好、耐火性好、可模性好、整體性好缺點(diǎn)：自重大、易開裂、耗模板、施工易受季節(jié)性影響、隔熱隔聲性能好●建筑結(jié)構(gòu)的功能：安全性、適用性、耐久性●結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可分為承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或變形達(dá)到不適合繼續(xù)承載的狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能中某項(xiàng)規(guī)定的限度的狀態(tài)第二章●《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，用符號fcu，k表示●立方體標(biāo)準(zhǔn)試件：150mm×150mm×150mm●加載速度對立方體抗壓強(qiáng)度的影響：加載速度越快，測得的強(qiáng)度越高●采用棱柱體比立柱體能更好地反映混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際抗壓能力●軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試件：150mm×150mm×300mm●雙向應(yīng)力狀態(tài)下混凝土包絡(luò)破壞圖：σ1、σ2為法向應(yīng)力σ0是單軸向受力狀態(tài)下的混凝土抗壓強(qiáng)度，一旦超過包絡(luò)線就意味著材料發(fā)生破壞第一象限：雙向受拉區(qū)，σ1、σ2相互影響不大，不同比值σ1/σ2下的雙向受拉強(qiáng)度均接近于單向受拉強(qiáng)度第三象限：雙向受壓區(qū)，大體上一向的強(qiáng)度隨另一項(xiàng)壓力的增加而增加，混凝土雙向受壓強(qiáng)度比單向受壓強(qiáng)度最多可提高27%第二、第四象限：拉-壓應(yīng)力狀態(tài)?；炷翉?qiáng)度均低于單向抗拉伸或單向抗壓時(shí)的強(qiáng)度●混凝土的彈性模量（原點(diǎn)模量）：E●徐變的定義：結(jié)構(gòu)或材料承受的應(yīng)力不變，而應(yīng)變隨時(shí)間增長的現(xiàn)象●徐變的影響：①與應(yīng)力大小密切聯(lián)系，應(yīng)力越大徐變越大②齡期越早，徐變越大③混凝土的組成成分的影響，水泥用量越大，徐變越大；水灰比越大，徐變越大④骨料彈性性質(zhì)的影響，骨料越堅(jiān)硬，徐變越?、蒺B(yǎng)護(hù)時(shí)溫度越高、濕度大水泥水化作用充分，徐變越?、迾?gòu)件的形狀、尺寸的影響，大尺寸試件內(nèi)部失水受到限制，徐變減?、咪摻畲嬖诘挠绊憽駠a(chǎn)普通鋼筋按其屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的高低，分為4個(gè)強(qiáng)度等級：300MPa、335MPa、400MPa和500MPa●牌號HPB300是熱軋光圓鋼筋，HPB是英文名縮寫，300是屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的標(biāo)志●鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有明顯的流幅：例如由熱軋低碳鋼和普通熱軋低合金鋼所制成的鋼筋;對有明顯流幅的鋼筋：在計(jì)算承載力時(shí)以屈服點(diǎn)作為鋼筋強(qiáng)度限值；沒有明顯的流幅：例如由高碳鋼制成的鋼筋對無明顯流幅或屈服點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋：一般取殘余應(yīng)變0.2%所對應(yīng)應(yīng)力σP0.2作為其條件屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f第三章●縱向受拉鋼筋的配筋率：ρ=●混凝土保護(hù)層厚度：從最外層鋼筋的外表面到截面邊緣的垂直距離，稱為混凝土保護(hù)層厚度，用c表示，最外層鋼筋包括箍筋、構(gòu)造筋、分布筋等?！袢齻€(gè)階段分別為：未裂階段、裂縫階段和破壞階段●第Ⅰ階段：混凝土開裂前的未裂階段特點(diǎn)：①混凝土沒有開裂②受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形是直線，受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形第Ⅰ階段前期是直線，后期是曲線③彎矩與截面曲率基本上是直線關(guān)系?！瘼馻階段可作為受彎構(gòu)件抗裂度的計(jì)算依據(jù)?！竦冖螂A段：混凝土開裂后至鋼筋屈服前的裂縫階段●裂縫出現(xiàn)時(shí)梁的撓度和截面曲率都突然增大?！竦冖螂A段是裂縫發(fā)生、開展的階段，在此階段中梁是帶裂縫工作的特點(diǎn)：①在裂縫截面處，受拉區(qū)大部分混凝土退出工作，拉力主要有縱向拉鋼筋承擔(dān)，但鋼筋沒有屈服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③彎矩與截面曲率是曲線關(guān)系，截面曲率與撓度的增長加快?！耠A段Ⅱ相當(dāng)于梁正常使用時(shí)的受力狀態(tài)，可作為正常使用階段驗(yàn)算變形和裂縫開展寬度的依據(jù)●第Ⅲ階段：鋼筋開始屈服至截面破壞的破壞階段●縱向受拉鋼筋屈服后，正截面就進(jìn)入第Ⅲ階段工作●可見截面破壞的過程是破壞始于縱向受拉鋼筋屈服，終結(jié)于受壓區(qū)邊緣混凝土壓碎。特點(diǎn)：①縱向受拉鋼筋屈服，拉力保持為常值；裂縫截面處，受拉區(qū)大部分混凝土已退出工作，受拉區(qū)混凝土壓應(yīng)力圖形比較豐滿，有上升段曲線,也有下降段曲線②由于受壓區(qū)混凝土合壓力作用點(diǎn)外移使內(nèi)力臂增大,故彎矩還略有增加③受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)變達(dá)到其極限壓應(yīng)變實(shí)驗(yàn)值εcu④彎矩一曲率關(guān)系為接近水平的曲線●Ⅲa階段可作為正截面受彎承載力計(jì)算的依據(jù)●受彎構(gòu)件正截面受彎破壞形態(tài)：適筋破壞、超筋破壞和少筋破壞適筋破壞：縱向受拉鋼筋先屈服，受壓區(qū)邊緣混凝土隨后壓碎時(shí)，截面才破壞，屬于延性破壞類型超筋破壞：混凝土受壓區(qū)邊緣先壓碎，縱向受拉鋼筋不屈服，在基本沒有明顯預(yù)兆的情況由于受壓區(qū)混凝土被壓碎而突然破壞，屬于脆性破壞類型少筋破壞：受拉區(qū)混凝土一裂就壞，屬于脆性破壞類型●縱向受壓鋼筋的抗壓強(qiáng)度采用f'y的先決條件：x≥2a'●若fyAs≤α1fcb'fh'●若fyAs>α1fcb'fh'f（適用于復(fù)核題的鑒別●從正截面受彎承載力的觀點(diǎn)來看，第一類T形截面就相當(dāng)于寬度為b'f的矩形截面，不過它的配筋百分率ρ仍應(yīng)按肋部寬度第四章●在保證受彎構(gòu)件正截面受彎承載力的同時(shí)，還要保證斜截面承載力，它包括斜截面受剪承載力和斜截面受彎承載力兩方面。工程設(shè)計(jì)中，斜截面受剪承載力是由計(jì)算和構(gòu)造來滿足的，斜截面受彎承載力則是通過對縱向鋼筋和箍筋的構(gòu)造要求來保證的?！窀辜粜绷芽p：當(dāng)荷載增大，拉應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限拉應(yīng)變值時(shí)，混凝土開裂，沿主壓應(yīng)力跡線產(chǎn)生腹部的斜裂縫，稱為腹剪斜裂縫特點(diǎn)：腹剪斜裂縫中間寬兩頭細(xì)，呈棗核形，常見于Ⅰ形截面薄腹梁中●彎剪斜裂縫：由豎向裂縫發(fā)展而成的斜裂縫，稱為彎剪斜裂縫特點(diǎn)：上寬下細(xì)，是最常見的●斜截面受剪破壞的三種主要形態(tài)：斜壓破壞、剪壓破壞、斜拉破壞●三種破壞形態(tài)的斜截面受剪承載力是不同的，斜壓破壞時(shí)最大，其次為剪壓，斜拉最小。它們在達(dá)到峰值荷載時(shí)，跨中撓度都不大，破壞時(shí)荷載都會迅速下降，表明它們都屬脆性破壞類型，是工程中應(yīng)盡量避免的，尤其是應(yīng)避免斜拉破壞?！褚?guī)范規(guī)定用構(gòu)造措施，強(qiáng)制性地來防止斜拉、斜壓破壞，而對剪壓破壞，因其承載力變化幅度相對較大所以是通過計(jì)算來防止的?！窳簝?nèi)箍筋的配筋率ρsv=Asv/bs=n·Asv1/bs●對于斜壓破壞，通常用控制截面的最小尺寸來防止；對于斜拉破壞，則用滿足箍筋的最小配筋率條件及構(gòu)造要求來防止；對于剪壓破壞，因其承載力變化幅度較大，必須通過計(jì)算，使構(gòu)件滿足一定的斜截面受剪承載力，從而防止剪壓破壞?！裼?jì)算截面：①支座邊緣處的截面②受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的斜截面③箍筋截面面積或間距改變處的斜截面④腹板寬度改變處的斜截面●梁中箍筋的最大間距：箍筋的間距在綁扎骨架中不應(yīng)大于15d，同時(shí)不應(yīng)大于400mm，d為縱向受壓鋼筋中的最小直徑。這是為了使箍筋的設(shè)置與受壓鋼筋協(xié)調(diào)，以防止受壓筋的壓曲?！裎挥谕贿B接區(qū)段內(nèi)的受拉鋼筋搭接接頭面積百分率：對梁類、板類及墻類構(gòu)件，不宜大于25%；對柱類構(gòu)件，不宜大于50%。第五章●規(guī)范給出的軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算公式：N式中φ——鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)●凡屬下列情況之一者，不考慮間接鋼筋的影響而按上式計(jì)算構(gòu)件的承載力：①當(dāng)l0②當(dāng)按式Nu=0.9f③當(dāng)間接鋼筋換算截面面積Ass0小于縱筋全部截面面積的25%時(shí)，可以認(rèn)為間接鋼筋配④如在正截面受壓承載力計(jì)算中考慮間接鋼筋的作用時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于80mm及dcor/5，也不小于40mm。間接鋼筋的直徑按箍筋有關(guān)規(guī)定采用?！駥?shí)驗(yàn)表明，鋼筋混凝土偏心受壓短柱的破壞形態(tài)有受拉破壞和受壓破壞兩種破壞形態(tài)?！袷芾茐男螒B(tài)：又稱大偏心受壓破壞，它發(fā)生于軸向壓力N的相對偏心距較大，且受拉鋼筋配置的不太多時(shí)。特點(diǎn)：受拉鋼筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度，最終導(dǎo)致受壓區(qū)邊緣混凝土壓碎截面破壞。這種破壞形態(tài)與適筋梁的破壞形態(tài)相似?！袷軌浩茐男螒B(tài)：又稱小偏心受壓破壞，截面破壞是從受壓區(qū)邊緣開始的特點(diǎn)：混凝土先被壓碎，遠(yuǎn)側(cè)鋼筋可能受拉也可能受壓，受拉時(shí)不屈服，受壓時(shí)可能屈服也可能不屈服，屬于脆性破壞類型?！瘛笆芾茐男螒B(tài)”與“受壓破壞形態(tài)”都屬于材料發(fā)生了破壞●相同之處：是截面的最終破壞都是受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到其極限壓應(yīng)變值而被壓碎●不同之處：截面破壞的起因，受拉破壞的起因是受拉鋼筋屈服，受壓破壞的起因是受壓區(qū)邊緣混凝土被壓碎?！窠缦奁茐模涸凇笆芾茐男螒B(tài)”與“受壓破壞形態(tài)”之間存在著一種界限破壞形態(tài),稱為“界限破壞”。它不僅有橫向主裂縫,而且比較明顯。特征:在受拉鋼筋達(dá)到受拉屈服強(qiáng)度的同時(shí),受壓區(qū)邊緣混凝土被壓碎。界限破壞形態(tài)也屬于受拉破壞形態(tài)?！癞?dāng)ξ≤ξb時(shí)屬大偏心受壓破壞形態(tài)，當(dāng)●P157選擇題●試驗(yàn)表明，軸壓力的存在，能推遲垂直裂縫的出現(xiàn)，并使裂縫寬度減?。划a(chǎn)生壓區(qū)高度增大，斜裂縫傾角變小而水平投影長度基車不變，縱筋拉力降低的現(xiàn)象，使得構(gòu)件斜截面受剪承載力要高一些。第七章●變角度空間析架模型的基本思路：在裂縫充分發(fā)展且鋼筋應(yīng)力接近屈服強(qiáng)度時(shí)，截面核心混凝土退出工作，從而實(shí)心截面的鋼筋混凝土受扭構(gòu)件可以用一個(gè)空心的箱型截面構(gòu)件來代替，它由螺旋形裂縫的混凝土外殼、縱筋和箍筋三者共同組成變角度空間桁架以抵抗扭矩?！駠鴥?nèi)試驗(yàn)表明，若ξ在0.5～2.0范圍內(nèi)變化，構(gòu)件破壞時(shí)，其受扭縱筋和箍筋應(yīng)力均可達(dá)到屈服強(qiáng)度。為了穩(wěn)妥，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》取的限制條件為ξ≥0.6。當(dāng)ξ>1.7時(shí)，按ξ=1.7計(jì)算（ξ為受扭構(gòu)件縱筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比）●T形和I形截面剪扭矩構(gòu)件的承載力：（1）剪扭構(gòu)件的受剪承載力，即假設(shè)剪力全部由腹板承擔(dān)（2）剪扭構(gòu)件的受扭承載力，可按純扭構(gòu)件的計(jì)算方法；腹板為剪扭構(gòu)件；受壓翼緣及受拉翼緣為純扭構(gòu)件可按矩形截面純扭構(gòu)件的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，但計(jì)算時(shí)應(yīng)將T及Wt分別以T'f及W'ft和Tf及Wtf代替●矩形、T形、I形和箱形截面鋼筋混凝土彎剪扭構(gòu)件配筋計(jì)算的一般原則是：縱向鋼筋應(yīng)按受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力和剪扭構(gòu)件的受扭承載力分別計(jì)算所需的鋼筋截面面積和相應(yīng)的位置進(jìn)行配筋。箍筋應(yīng)按剪扭構(gòu)件的受剪承載力和受扭承載力分別計(jì)算所需的筋截面面積，并配置在相應(yīng)位置。●受扭縱向鋼筋的構(gòu)造要求：（1）受扭縱向受力鋼筋的間距不應(yīng)大于200mm和梁的截面寬度（2）在截面四角必須設(shè)置受扭縱向受力鋼筋，并沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置第八章●短期截面彎曲度Bs：當(dāng)其他條件相同時(shí)，截面有效高度h0對截面夸曲剛度的影響最顯著?！褡钚偠仍瓌t：在簡支梁全跨長范圍內(nèi)，可都按彎矩最大處的截面彎曲剛度，亦即按最小的截面彎曲剛度，用材料力學(xué)方法中不考慮剪切變形影響的公式來計(jì)算撓度。當(dāng)構(gòu)件上存在正、負(fù)彎矩時(shí)，可分別取同號彎矩區(qū)段內(nèi)｜Mmax｜處截面的最小剛度計(jì)算撓度?！癞?dāng)計(jì)算最大裂縫寬度超過允許值不大時(shí)，常可用減小鋼筋直徑的方法解決；必要時(shí)可適當(dāng)增加配筋率?！窨蚣苤妮S壓比μN(yùn)：指考慮地震作用組合的框架柱名義壓應(yīng)力N/A與混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的比值，即μN(yùn)=N/（fcA）●大偏心受壓破壞屬于延性破壞類型，小偏心受壓破壞屬于脆性破壞類型。為了使得框架柱有較好的抗震性能，就要求它的破壞形態(tài)是屬延性破壞類型的。于是就把界限破壞時(shí)的軸壓比作為分界線，稱為軸壓比限值[μN(yùn)]，當(dāng)滿足時(shí)μN(yùn)≤[μN(yùn)]，框架柱的破壞形態(tài)就是大偏心受壓的，即屬于延性破壞類型?！窕炷恋奶蓟颁摻钿P蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最主要因素?！窕炷恋奶蓟捍髿猸h(huán)境中的CO2引起混凝土中性化的過程稱為混凝土的碳化?！裉蓟瘜炷帘旧硎菬o害的，但碳化會破壞鋼筋表面的氧化膜，為鋼筋銹蝕創(chuàng)造了前提條件；同時(shí)碳化會加劇混凝土的收縮，可導(dǎo)致混凝土開裂，使鋼筋容易銹蝕?！窕炷林袖摻畹匿P蝕機(jī)理是電化學(xué)腐蝕?！駵p小、延緩其碳化的主要措施：（1）合理設(shè)計(jì)混凝土配合比，規(guī)定水泥用量的低限值和水灰比的高限值，合理采用摻合料。（2）提高混凝土的密實(shí)性、抗?jié)B性（3）規(guī)定鋼筋保護(hù)層的最小厚度（4）采用覆蓋面層（水泥砂漿或涂料等）●防止鋼筋銹蝕的主要措施有：（1）降低水灰比，增加水泥用量，提高混凝土的密實(shí)度；（2）要有足夠的混凝土保護(hù)層厚度；（3）嚴(yán)格控制氯離子的含量；（4）采用覆蓋層，防止CO2、O2、CI-的滲入第九章●什么是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件？優(yōu)缺點(diǎn)？預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件是常用的張拉預(yù)應(yīng)力筋和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。優(yōu)點(diǎn)：①預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件可以延緩混凝土構(gòu)件的開裂，提高構(gòu)件的抗裂強(qiáng)度和剛度。②高強(qiáng)度鋼筋和高強(qiáng)度混凝土的應(yīng)用，可取得節(jié)約鋼筋、減輕構(gòu)件自重的效果，克服了鋼筋混凝土的主要缺點(diǎn)。缺點(diǎn)：構(gòu)造、施工和計(jì)算均較鋼筋混凝土構(gòu)件復(fù)雜，且延性也差些?！耦A(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件分為全預(yù)應(yīng)力的和部分預(yù)應(yīng)力的兩類全預(yù)應(yīng)力混凝土：在使用荷載作用下，不允許截面上混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件，一般稱為全預(yù)應(yīng)力混凝土，大致相當(dāng)于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中裂縫的控制等級為一級，即嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。部分預(yù)應(yīng)力混凝土：在使用荷載作用下，允許出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度不超過允許值的構(gòu)件，一般稱為部分預(yù)應(yīng)力混凝土，大致相當(dāng)于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中裂縫的控制等級為三級，即允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。限制預(yù)應(yīng)力混凝土：在使用荷載作用下根據(jù)