混凝土結構設計原理複習小結

2021-09-29 00:22:52 字數 4750 閱讀 2130

第一章緒論

1.配筋的主要作用:提高結構和構件的承載能力及變形能力

2.配筋的基本要求:①鋼筋與混凝土兩者變形一致;②鋼筋的位置和數量等也必須正確。

3.砌體結構的主要特點:①主要用於受壓的結構和構件;②砌體結構的尺寸應與塊體尺寸相匹配;③砌體結構除了滿足承載力要求外,還要滿足耐久性的要求;④受力效能的離散性比較大;⑤整體性比較差,對抗震不利。

第二章混凝土及砌體結構設計方法概述

一、結構上的作用

1.作用的定義:施加在結構上的集中力或分布力,或引起結構外加變形或約束變形的原因。

作用包括:直接作用(直接作用在結構上的力)和間接作用(使結構產生外加變形或約束變形,但不是直接以力的形式出現的)

2.作用的分類:按時間的變異,分為永久作用、可變作用、偶然作用。

永久作用:在設計基準期內量值不隨時間變化的作用,或其變化與平均值相比可以忽略不計的作用。

可變作用:在設計基準期內量值隨時間變化的作用,或其變化與平均值相比不可以忽略不計的作用。

偶然作用:在設計基準期內不一定出現,而一旦出現其量值很大且持續時間較短的作用。

二、兩類極限狀態

1.建築結構的功能(*)(安全性、適用性、耐久性)

(1)能承受正常施工和正常使用時可能出現的各種作用;

(2)在正常使用時有良好的工作效能;

(3)在正常維護下具有足夠的耐久性;

(4)在偶然事件,例如罕遇**等發生時及發生後,仍能保持必需的整體穩定性,即結構只產生區域性損壞而不發生連續倒塌。

結構的可靠性:結構在設計使用年限內,在規定的條件下,完成預定功能的能力。結構的設計使用年限:指設計規定的結構或結構構件不需進行大修即可按預定目的使用的年限。

普通房屋和構築物的設計使用年限為50年。建築結構的安全等級分為**。

2.兩類極限狀態(結構的可靠性用結構的極限狀態來判斷)

(1)極限狀態:整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足某一功能要求。

(2)分類:承載能力極限狀態(與安全性對應)和正常使用極限狀態(與適用性和耐久性對應)。

承載能力極限狀態:結構或構件達到最大承載能力或不適於繼續承載的變形時的狀態。

①結構構件或連線因材料強度被超過而破壞,或因過度的塑性變形而不適於繼續承載;②結構轉變為機動體系;③結構或構件喪失穩定;④整個結構或構件的一部分失去平衡(如傾覆、滑移)。

正常使用極限狀態:結構或構件達到正常使用或耐久性能的某項規定限值的狀態。

①影響正常使用或外觀的過大變形;②影響適用性或耐久性的區域性損壞;③影響正常使用的振動;④達到影響正常使用的特定狀態。

3.荷載效應與結構抗力

(1)荷載效應(s):荷載引起的結構或構件的內力、應力、變形、裂縫等。

荷載分項係數為荷載的設計值與荷載的標準值的比值。, ,一般

(2)結構抗力(r):結構或構件承受荷載效應的能力。 (與材料強度、截面的幾何引數有關)

材料分項係數為材料強度的標準值與材料強度的設計值的比值。,

第三章混凝土結構材料的物理力學效能

一、鋼筋

光圓鋼筋:hpb235

表面形狀

帶肋鋼筋:hrb335、hrb400、rrb400

有明顯屈服點的鋼筋:四個階段(彈性階段、屈服階段、強化階段、破壞階段),屈服強度力學效能是主要的強度指標。

沒有明顯屈服點的鋼筋:在承載力計算時,取「條件屈服強度」(0.85)

混凝土結構對鋼筋效能的要求:強度、塑性、可焊性、與混凝土的粘結。

二、混凝土

立方體抗壓強度(fcu,k):用150mm×150mm×150mm的立方體試件作為標準試件,在溫度為(20±3)℃,相對濕度在90%以上的潮濕空氣中養護28d,按照標準試驗方法加壓到破壞,所測得的具有95%保證率的抗壓強度。(fcu,k為確定混凝土強度等級的依據)

1.強度軸心抗壓強度(fc):由150mm×150mm×300mm的稜柱體標準試件經標準養護後用標準試驗方法測得的。(fck=0.67 fcu,k)

軸心抗拉強度(ft):相當於fcu,k的1/8~1/17, fcu,k越大,這個比值越低。

復合應力下的強度:三向受壓時,可以使軸心抗壓強度與軸心受壓變形能力都得到提高。

雙向受力時,(雙向受壓:一向抗壓強度隨另一向壓應力的增加而增加;雙向受拉:混凝土的抗拉強度與單向受拉的基本一樣;一向受拉一向受壓:

混凝土的抗拉強度隨另一向壓應力的增加而降低,混凝土的抗壓強度隨另一向拉應力的增加而降低)

受力變形:(彈性模量:通過曲線上的原點o引切線,此切線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(溫度和乾濕變化引起的):收縮和徐變等。

(1)徐變:混凝土的應力不變,應變隨時間而增長的現象。

線性徐變:當應力較小時,徐變變形與應力成正比;非線性徐變:當混凝土應力較大時,徐變變形與應力不成正比,徐變比應力增長更快。

影響因素:應力越大,徐變越大;初始載入時混凝土的齡期愈小,徐變愈大;水灰比大、水泥用量大,徐變大;骨料愈堅硬、彈性模量高,徐變小;溫度愈高、濕度愈低,徐變愈大;尺寸大小,尺寸大的構件,徐變減小。

對結構的影響:會使構件變形增加,會導致預應力混凝土的預應力損失等。

(2)收縮:混凝土在空氣中結硬時體積減小的現象。

影響因素:水泥用量愈多、水灰比愈大,收縮愈大;骨料的彈性模量大、級配好、密實度大、混凝土振搗愈密實,收縮愈小;使用環境溫、濕度大時,收縮小;構件的體積與表面積的比值大時,收縮小。

對結構的影響:會使構件產生表面的或內部的收縮裂縫,會導致預應力混凝土的預應力損失等。

措施:加強養護,減少水灰比,減少水泥用量,採用彈性模量大的骨料,加強振搗等。

三、鋼筋與混凝土的粘結

1.粘結的定義及組成

(1)定義:鋼筋與其周圍混凝土之間的相互作用。(包括沿鋼筋長度的粘結和鋼筋端部的粘結)

(2)組成:膠著力、摩擦力、機械咬合力。變形鋼筋的粘結力最主要的是機械咬合力。

2.保證可靠粘結的構造措施

鋼筋的錨固長度以拉伸錨固長度為基本錨固長度。任何情況下,縱向受拉鋼筋的錨固長度不應小於250mm。

變形鋼筋及焊接骨架中的光圓鋼筋、軸心受壓構件中的光圓鋼筋可不做彎鉤。

第四章受彎構件的正截面受彎承載力

一、梁、板的一般構造

1.截面形式與尺寸

板:厚度與跨度、荷載有關,以10mm為模數

梁:寬度一般為100,120,150,(180),200,(220),250,300,以下級差為50mm;高度一般為250,300,…,800mm,級差為50mm,800以上級差為100mm。h/b=2.

0~2.5(矩形),h/b=2.5~3.

0(t形)

2.材料的選擇與構造

(1)鋼筋:梁(縱向受力鋼筋:常用hrb335,直徑12,14,16,18,20,22;箍筋:

常用hpb235或hrb335,直徑6,8,10);板(縱向受拉鋼筋:常用hpb235、hrb335,直徑6,8,10,12;分布鋼筋:常用hpb235,直徑6,8)

(2)混凝土:常用c20,c25,c30.

混凝土保護層厚度(c):縱向受力鋼筋的外表面到截面邊緣的垂直距離。作用:

①減少混凝土開裂後縱向鋼筋的鏽蝕;②在火災等情況下,使鋼筋的溫度上公升減緩;③使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結。

環境為一類,混凝土強度等級為c25~c45,混凝土保護層最小厚度,梁為25mm,板為15mm。

鋼筋淨距:受拉區≥25mm且≥d;受壓區≥30mm且≥1.5d。

二、梁的正截面受彎承載力

1.適筋梁正截面受彎的三個受力階段

兩個轉折點:受拉區混凝土開裂點,縱向受拉鋼筋開始屈服的點。

(1)彈性階段(ⅰ):→ⅰa是受彎構件正截面抗裂驗算的依據。

特點:①受拉區混凝土沒有開裂;②受壓區混凝土的壓應力圖形是直線,受拉區混凝土的拉應力圖形在第ⅰ階段前期是直線,後期是曲線;③彎矩與截面曲率基本上是直線關係。

(2)帶裂縫工作階段(ⅱ):→ⅱ是裂縫寬度與變形驗算的依據。

特點:①在裂縫截面處,受拉區大部分混凝土退出工作,拉力由縱向受拉鋼筋承擔,但鋼筋沒有屈服;②受壓區混凝土已有塑性變形,但不充分,壓應力圖形為只有上公升段的曲線,最大壓應力在受壓區邊緣;③彎矩與截面曲率是曲線關係,截面曲率與撓度的增長加快了。

(3)破壞階段(ⅲ):→ⅲa是正截面受彎承載力計算的依據。

特點:①受拉區絕大部分混凝土退出工作,鋼筋屈服;②受壓區混凝土的壓應力圖形為有上公升段與下降段的曲線,最大壓應力不在受壓區邊緣,而在邊緣的內側,最終受壓區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關係。

2.正截面受彎破壞形態

(1)適筋截面破壞形態:鋼筋先屈服,混凝土後壓碎。(延性破壞),且

(2)超筋截面破壞形態:混凝土先壓碎,鋼筋不屈服。(脆性破壞)

(3)少筋截面破壞形態:一裂就壞。(脆性破壞)

2.正截面承載力計算

(1)計算假定:①截面應變保持平面;②不考慮混凝土的抗拉強度;③混凝土受壓的應力與應變關係,如圖1;④縱向鋼筋的應力取等於鋼筋應變與其彈性模量的乘積,但其絕對值不應大於其強度設計值,極限應變為0.01(如圖2)。

圖1 混凝土應力-應變計算曲線圖2 鋼筋應力-應變計算曲線

(2)等效矩形應力圖形的條件:兩圖形的面積相等,即壓應力的合力c的大小不變;圖形的形心位置相同,即壓應力合力c至中和軸的距離不變。

(3)相對界限受壓區高度():與混凝土及鋼筋強度

:界限受壓區計算高度與截面有效高度的比值。

相對受壓區高度:受壓區計算高度與截面有效高度的比值。

最小配筋率的確定原則:由素混凝土截面計算得的受彎承載力(即開裂彎矩)與相應的鋼筋混凝土截面按ⅲa階段計算得到的受彎承載力相等。

(4)t形截面判別條件:①第一類t形截面,計算中和軸在翼緣內(x≤hf′),或;②第二類t形截面,計算中和軸在肋部(x>hf′),或。

混凝土結構設計原理複習小結

第一章緒論 1.配筋的主要作用 提高結構和構件的承載能力及變形能力 2.配筋的基本要求 鋼筋與混凝土兩者變形一致 鋼筋的位置和數量等也必須正確。3.砌體結構的主要特點 主要用於受壓的結構和構件 砌體結構的尺寸應與塊體尺寸相匹配 砌體結構除了滿足承載力要求外,還要滿足耐久性的要求 受力效能的離散性比較...

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