结构设计原理-自考-复习-全

1 结构设计原理 自考整理 1 钢筋与混凝土之所以能共同工作 主要是由于 两者间有良好的粘结力 相近的温 度线膨胀系数和混凝土对钢筋的保护作用 P5 2 我国国家标准中规定的混凝土立方体抗压强度试验条件是 边长为 150mm 立方体 试件 在 20 C 2 C 的温度 相对湿度在 95 以上的潮湿空气中 养护 28 天 按标准 制作方法和试验方法测得 P6 3 在实际工程中 边长为 200mm 和边长为 100mm 的混凝土立方体试件 应分别乘 以换算系数 1 05 和 0 95 以考虑试件和试验机之间的接触摩阻力的影响 试件的养护环境 加载速率 试件尺寸和试件与加载板之间是否有润滑剂都将会影响试件的测试结果 P6 4 混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度 混凝土轴心抗压强度和混凝土 P6 7 5 复杂应力作用下混凝土强度的变化特点 当双向受压时 一向的混凝土强度随着另 一向压应力的增加而增加 当双向受拉时 双向受拉的混凝土抗拉强度均接近于单向抗拉 强度 当一向受拉 一向受压时 混凝土的强度均低于单向 受拉或受压时 的强度 P8 9 6 徐变 在应力不变的情况下 混凝土的应变随时间继续增长的现象 影响因素有 长期荷载作用下产生的应力大小 加载时混凝土的龄期 混凝土的组 成成分和配合比 养护及使用条件下的温度与湿度 发生徐变的原因在于长期荷载作用下 混凝土凝胶体中的水份逐渐压出 水泥石逐 渐粘性流动 微细空隙逐渐闭合 细晶体内部逐渐滑动 微细裂缝逐渐发生等各种因素的 综合结果 P12 13 7 收缩 在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间而减小的现象 引起的原因 初期是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化 后期主要是混 凝土内自由水分蒸化引起干缩 P14 8 光面钢筋与混凝土之间的粘结力由 化学胶着力 摩擦力和机械咬合力组成 P19 9 结构的可靠度 结构在规定的时间内 在规定的条件下 完成预定功能的概率 结 构的安全性 适用性和耐久性总称为结构的可靠性 P25 10 极限状态是指当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定 的某一功能要求时 则此特定状态称这该功能的极限状态 P25 11 承载能力极限状态 是指结构或结构构件达到最大承载力或不适于极限承载的变 形或变位的状态 四个表现特征 1 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡 如滑动 倾覆等 2 结构构件或连接处因超过材料强度而破坏 包括疲劳破坏 或因过度的塑性变 形而不能继续承载 3 结构转变成机动体系 4 结构或结构构件丧失稳定 如柱的压屈失稳等 P26 12 正常使用极限状态 是指结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项限值的 状态 四个表现特征 1 影响正常使用或外观的变形 2 影响正常使用或耐久性能的局部损坏 2 3 影响正常使用的振动 4 影响正常使用的其它特定状态 P26 13 正常使用极限状态的计算 是以弹性理论或塑性理论为基础 主要进行应力计算 变形验算 裂缝宽度验算等三个方面的验算 P34 14 掌握各种荷载的准确定义 荷载的代表值 标准值与设计值之间的关系和荷载组 合情况 P38 39 15 板中分布钢筋的作用是 将板面上的荷载作用更均匀地传布给受力钢筋 同时在 施工中可以固定受力钢筋位置 而且用它来分担混凝土收缩和温度变化引起的应力 P43 16 钢筋混凝土梁的受弯构件的破坏形态主要有少筋破坏 适筋破坏和超筋破坏 其 中只要适筋破坏为延性破坏 其余为脆性破坏 P48 49 17 当配筋率减少 混凝土的开裂弯矩等于拉区钢筋屈服时的弯矩时 裂缝一旦出现 应力立即达到屈服强度 这时的配筋率称为最小配筋率 P49 18 在进行双筋矩形正截面承载力计算时 需进行 的验算 P63 2 s ax 0 hx b 19 T 形截面按受压区高度的不同可分为两类 第一类 T 形截面和第二类 T 形截面 计算时 翼缘宽度的确定应综合考虑以下因素 简支梁的计算跨度 相邻梁的平均间距 受压翼缘的厚度和受压翼缘的实际宽度 P67 20 对于无腹筋梁 斜裂缝出现前 剪力由梁全截面抵抗 但斜裂缝出现后 剪力仅 由剪压面抵抗 后者的面积远小于前者 所以斜裂缝出现后 剪压区的剪应力显著增大 同时 剪压区的压应力也要增大 这是斜裂缝出现后应力重分布的一个表现 斜裂缝出现前 截面纵筋拉应力由截面处的弯矩所决定 其值较小 在斜裂缝出现后 截面处的纵筋拉应力则由剪压面处弯矩决定 后者远大于前者 故纵筋拉应力显著增大 这是应力重分布的另一个表现 P77 21 钢筋混凝土梁的受剪构件的破坏形态主要有斜拉破坏 剪压破坏和斜压破坏 均 为脆性破坏 P78 79 22 在斜裂缝出现后 腹筋的作用表现在 1 把开裂拱体向上拉住 使沿纵向钢筋 的撕裂裂缝不发生 从而使纵筋的销栓作用得以发挥 这样 开裂拱体就能更多地传递主 压应力 2 腹筋将开裂拱体传递过来的主压应力 传到基本拱体上断面尺寸较大还有潜 力的部位上去 这就减轻了基本拱体上拱顶所承压的应力 从而提高了梁的抗剪承载力 3 腹筋能有效地减小斜裂缝开展宽度 从而提高了斜截面上的骨料咬合力 P79 23 剪跨比 是一个无量纲常数 用 m M Qh0 来表示 此处 M 和 Q 分别为剪弯区 段中某个竖直截面的弯矩和剪力 h0为截面有效高度 P80 24 在混凝土的抗剪强度计算中 考虑了梁中剪压区混凝土 箍筋 弯起钢筋和剪跨 比等的作用效应 P86 87 25 对于己经设计好的等高度钢筋混凝土简支梁进行全梁承载能力校核 就是进一步 检查梁沿长度上的截面的正截面抗弯承载力 斜截面抗剪承载力和斜截面抗弯承载力是否 满足要求 P90 26 对钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力复核时 应对下列部位进行复核 锚于受 拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面 箍筋数量或间距有改变处的截面 梁的肋板宽度改 变处的截面和距支座中心 h 2 处 P90 91 27 钢筋混凝土构件抗扭性能的两个重要衡量指标是 构件的开裂扭矩和构件的破坏 扭矩 P109 受扭构件的破坏形态有少筋破坏 适筋破坏 超筋破坏和部分超筋破坏 除 适筋破坏为延性破坏外 其余均为脆性破坏 P111 112 实际工程中通常都采用由箍筋和 纵向钢筋组成的空间骨架来承担扭矩 并尽可能地在保证必要的保护层厚度下 沿截面周 3 边布置钢筋 以增强抗扭能力 28 我国 混凝土结构设计规范 规定的弯 剪 扭构件的配筋计算方法是 在弯矩 剪力和扭矩共同作用下 钢筋混凝土构件的受力状态十分复杂 目前多采用简化计算方法 我国 混凝土结构设计规范 规定当构件承受的扭矩小于开裂扭矩的 1 4 时 可以忽 略扭矩的影响 按弯 剪共同作用构件计算 当构件承受的剪力小于无腹筋时构件抗剪强 度的 l 2 时 可忽略剪力的影响 按弯 扭共同作用构件计算 对于弯 剪 扭共同作用 下的构件配筋计算 采取先按弯矩 剪力和扭矩各自单独作用下进行配筋量计算 然后按 纵筋和箍筋进行叠加进行截面设计的方法 P119 29 钢筋混凝土轴心受压构件的承载力主要由混凝土负担 设置纵向钢筋的目的是协 助棍凝土承受压力 减少构件截面尺寸 承受可能存在的不大的弯矩 防止构件的突然脆 性破坏 P127 30 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数是指长柱失稳破坏时的临界压力与短柱的轴 心压力的比值 P129 31 钢筋混凝土轴心受压构件按照箍筋的功能和配置方式的不同可分为两种 普通箍 筋柱和螺旋箍筋柱 在钢筋混凝土圆柱抗压承载力计算时 不考虑螺旋箍筋力学性能的情 况有 构件长细比大于 12 计算所需的间接钢筋换算面积小于受压钢筋面积的 25 考虑 螺旋箍筋时构件承载力小于不考虑螺旋箍筋情况时构件承载力 P135 136 32 偏心压力的作用点离构件截面形心的距离称为偏心距 P138 钢筋混凝土偏心受 压构件按长细比可分为短柱 长柱和细长柱 33 拱的整体 强度 稳定 验算是将拱换算为直杆 按直杆承载力计算公式验算拱的承 载力 这种换算方法是近似的模拟直杆方法 在验算时考虑偏心距和长细比的双重影响 P178 34 将受压区的混凝土面积和受拉区的钢筋换算面积所组成的截面称为钢筋混凝土构 件开裂截面的换算截面 P186 35 裂缝宽度的三种计算理论法 粘结滑移理论 无滑移理论和综合理论 P190 192 36 梁的裂缝宽度计算有直接关系的因素包括 混凝土强度 保护层厚度 受拉钢筋 应力 钢筋直径 受拉钢筋配筋率 钢筋外形和构件受力性能等因素的影响 P192 193 37 钢筋混凝土梁设置预拱度的目的是为了消除结构自重这个长期荷载引起的变形 另外 希望构件在平时无活载作用时保持一定的拱度 当结构自重和汽车荷载 不计冲击 力 产生的最大竖向挠度 不超过计算跨径的 1 1600 时 可不设预拱度 超过就要设预 拱度 预拱度的设置值为按结构自重和 1 2 可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用 P196 197 38 预应力混凝土结构的优点 提高了构件的抗裂度和刚度 可以节省材料 减少自 重 可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力 结构质量安全可靠 预应力可做为结构构 件连接的手段 促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展 缺点 工艺较复杂 对施工质量要求甚高 因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍 需要有一定的专门设备 预应力反拱度不易控制 预应力混凝土结构的开工费用较大 对 于跨径小 构件数量少的工程 成本较高 P225 226 39 预应力混凝土结构施工 后张法是靠工作锚具来传递和保持预加应力的 先张法 则是靠粘结力来传递并保持预加应力的 P227 预应力混凝土受弯构件的挠度 是由偏心 预加力引起的上挠度和外荷载所产生的下挠度两部分所组成 40 钢筋混凝土结构施加预应力的主要目的主要有将混凝土变成弹性材料 实现荷载 平衡 使高强度钢筋与混凝土能共同工作 P240 242 41 在预应力混凝土构件施工阶段的设计计算应满足以下要求 1 控制受弯构件上 4 下缘混凝土的最大拉应力和压应力 以及梁腹的主应力 都不应超出 公路桥规 的规 定值 2 控制预应力筋的最大张拉应力 3 保证锚具下混凝土局部承压的容许承载 能力 应大于实际承受的压力 并有足够的安全度 以保证梁体不出现水平纵向裂缝 P245 42 掌握预应力施工中的各种预应力损失的种类 并分别属于先张发还是后张发 P254 264 43 预应力钢束的布置原则 1 钢束的布置 应使其重心线不超出束界范围 大部 分钢束在靠近支点时 均须逐步弯起 2 钢束弯起的角度 应与所承受的剪力变化规律 相配合 3 钢束的布置应符合构造要求 这对保证构件的耐久性和满足设计 施工的 具体要求都是必不可少的 P283 44 部分预应力混凝土结构的优点有 1 节省预应力钢筋与锚具 与全预应力混凝 土结构比较 可以减小预压力 因此 预应力钢筋用量可以大大减少 2 改善结构性能 由于预加力的减少 使构件的弹性和徐变变形所引起的反拱度减小 锚下混凝土的局部应 力降低 构件未裂前刚度较大 而开裂后刚度降低 但卸荷后 刚度部分恢复 裂缝闭合 能力强 故综合使用性能优于普通钢筋混凝土 部分预应力混凝土构件 由于配置了非预 应力钢筋 提高了结构的延性和反复荷载作用下结构的能量耗散能力 这对结构的抗震极 为有利 P315 45 砌体结构的主要特点有 自重大 施工机械化程度低 强度低 抗震性能差等方 面 P339 340 46 工程上依据石料的开采方法 形状 尺寸和表面粗糙程度不同 分为片石 块石 和料石 砂浆按其胶结料的不同可分为水泥砂浆 混合砂浆和石灰砂浆 砂浆的物理力学 性能指标是砂浆的强度 和易性和保水性 P341 342 47 砌体的抗压强度的影响因素有 块材的强度 砌筑质量 砂浆的力学性能 块材 形状和尺寸 砌缝厚度等 P344 345 试验研究结果表明 砌体局部承压大致有三种破坏 形态 因纵向裂缝发展而引起的破坏 劈裂破坏 支座垫板直接接触的砌体局部破坏 48 在 公路桥规 中 圬工结构的计算 系采用以概率理论为基础的极限状态设 计方法 圬工结构的设计方法是属于半概率理论设计法 P349 49 钢结构是用钢板和型钢作基本构件 采用焊接 铆接或螺栓连接等方法 按照一 定的构造要求连接起来 承受规定荷载的结构物 P366 50 钢材的主要化学成分是铁 碳 硅 锰 钒 硫 磷 氧 氮等 其中 硫和氧 使钢材发生热脆 磷和氮使钢材发生冷脆 P374 375 51 影响钢材疲劳强度的主要因素有 应力集中的程度 应力循环次数 应力循环特 征值等 P377 378 52 钢结构中目前常用的连接方法有焊接 铆钉连接 普通螺栓连接和高强螺栓连接 P384 53 焊缝按构造可分为对接焊缝和角焊缝两种形式 焊缝质量等级可分为三级 对需 要进行疲劳计算的构件 当其横向对接焊缝受拉时应采用一级焊缝 对承受静力荷载作用 的一般构件 可采用三级焊缝 要求与母材等强的受拉焊缝 应采用二级或不低于二级的 焊缝 P386 387 54 角焊缝的焊脚尺寸 它是在角焊缝横截面中画出最大等腰三角形的等腰边长度 角焊缝的有效厚度 指在角焊缝横截面中所画出最大等腰三角形的等腰高度 P389 55 焊脚尺寸确定的主要因素有 连接部位较薄钢板厚度 焊缝的强度要求和连接部 位较厚钢板厚度 P390 56 与侧面角焊缝相比 正面角焊缝具有强度高 刚度大 塑性差等特点 P391 5 57 焊接应力是指钢结构在焊接过程中 由于构件局部受到高温作用 焊缝冷却时收 缩又不一致 从而在构件内部引起内应力和初变形的这种内应力 P397 58 螺栓的排列布置时 应重点考虑螺栓排列的最小间距要求 构件本身尺寸 螺栓 的最大间距要求和螺栓孔的边距的影响 P400 401 59 受剪螺栓连接可能出现的破坏形态有 螺栓剪断破坏 孔壁挤压破坏 钢板拉断 破坏 端部钢板剪切破坏和螺栓本身受弯破坏 P403 60 摩擦形高强度螺栓连接节点是通过紧固螺帽在螺栓内产生尽量大的预拉力以使被 连接构件压紧 故在构件接触面产生很大的摩擦力来抗剪 而承压型高强度螺栓连接节点 则通过螺杆和孔壁承压来承载 P410 411 61 为了保证实腹式轴心受压构件的局部稳定 通常采用限制其板件宽 高 厚比的 办法来实现 确定板件宽 高 厚比限值所采用的原则是使构件整体屈曲前其板件不发生 局部屈曲 即局部屈曲临界应力不低于整体屈曲临界应力 常称作等稳定性准则 P428 62 在进行实腹式钢结构受弯构件时 应进行如下内容计算 强度验算 平面内稳定 性验算 平面外稳定性验算 局部稳定性验算和刚度验算 P442 443 63 钢板梁是由钢板 角钢等通过焊接或铆接而组成的工字形截面梁 适用于跨径较 大或弯矩较大的场合 是一种应用很广的受弯构件 P