《混凝土结构设计原理》知识点

..#-率，（其他因素截面形状，预应力，梁的连续性）剪跨比:用人表示梁截面的弯矩值与截面的剪力值和有效高度乘积之比.既X=M/Vho配箍率：是指沿构件长度，在箍筋的一个间距s范围内，箍筋中发挥抗剪作用的各肢全部截面面积与混凝土截面面积b・s的比值（b为构件宽，其与剪力方向垂直，s为箍筋间距）_包口_"力村］Pst?一不一b,s6。2受弯构件斜截面设计方法1、理解受弯构件斜截面受剪承载力的含义答:相应于剪压破坏时，钢筋混凝土构件承受剪力的能力。2、理解受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式，各个参数的含义，公式的适用条件。（理解，会用）3、理解利用斜截面受剪承载力公式进行腹筋的设计过程.（理解，会用）4、理解斜截面受剪承载力校核的位置。答：支座边缘处截面、弯起钢筋弯起点位置截面、箍筋截面面积或间距改变处截面、腹板宽度改变处截面。5、理解斜截面受弯承载力的概念。答：在剪力和弯矩共同作用下产生的斜裂缝,还会导致与其相交的纵向钢筋拉力增加，引起沿斜截面受弯承载力不足及锚固不足的破坏。6、理解抵抗弯矩图的概念，理解抵抗弯矩图包住弯矩图的含义.答：抵抗弯矩图指按实际配置的纵向钢筋计算的梁上各正截面所能承受的弯矩图。如果抵抗弯矩图能将荷载弯矩图完全覆盖，则每一个截面都安全；反之若不能全覆盖，未覆盖截面则不安全.7、理解保证斜截面受弯承载力的纵筋弯起条件.答：为了保证斜截面的抗弯承载力，纵向受力钢筋弯起点应设置在按正截面抗弯承载力计算该钢筋的强度充分被利用的截面以外，其距离sl应大于或等于h0/2处。8、了解纵筋的锚固长度，延伸长度，搭接长度的意义。 °答：锚固长度:构件深入支座时，其受力钢筋通过混凝土与钢筋的粘结将所受的力传递给混凝土所需的长度延伸长度:为维持钢筋有足够的抗力，钢筋应从“强度充分利用截面”外伸一定的长度ldl，该长度称为延伸长度。搭接长度:两根钢筋采用绑扎搭接时，所需的最小重叠长度。9、理解钢筋混凝土梁在承受竖向荷载时可能的裂缝位置和方向答：在竖向荷载引起的弯矩作用下,在梁跨中区域受拉边缘处产生垂直于构件轴线的裂缝。在竖向荷载引起的剪力的作用下，在剪力较大区域梁侧面产生与构件轴线斜交的裂缝。7、钢筋混凝土受扭构件承载力计算7。1概述1、常见的受扭构件：吊车梁，雨篷梁，螺旋楼梯,框架边梁及框架结构角柱。2、平衡扭转:结构扭矩是由荷载产生的，其扭矩可根据平衡条件求得，与构件的抗扭刚度无关的扭转.协调扭转（或附加扭转）：超静定结构中由于变形的协调使截面产生的扭转.7。2受扭构件试验研究1、纯扭构件矩形截面的剪应力分布特点:截面形心处剪力值等于零，截面边缘处剪应力值较大，其中截面长边中点处剪应力值为最大。2、素混凝土矩形截面纯扭构件的开裂过程和破坏特点：无筋矩形截面混凝土构件在扭矩的作用下，首先在截面长边中心点附近最薄弱处产生一条呈45°角方向的斜裂缝，然后迅速地以螺旋形向相邻两个面延伸,最后形成一个三角面开裂一面受压的空间扭曲破坏面，使构件立即破坏,破坏带有突然性，具有典型脆性破坏性质.3、抗扭钢筋的种类和作用:纵筋和箍筋；承受主拉应力，承受扭矩作用效应.4、钢筋混凝土纯扭构件破坏的4种破坏形态的发生条件和破坏特征:①当混凝土受扭构件配筋数量较小时（少筋构件）；属于脆性破坏.②当混凝土受扭构件按正常数量配筋时（适筋构件）；属于延性破坏。③当混凝土受扭构件配筋数量过大或混凝土强度等级过低时（超筋构件）；属于脆性破坏。④当混凝土受扭构件的纵筋与箍筋比率相差较大时（部分超筋构件）;结构具有一定的延性性质.5、如何保证纯扭构件发生适筋受扭破坏：对构件的截面尺寸作了限制，间接限定抗扭钢筋最大用量；受扭箍筋和纵向受扭钢筋的配筋率不得小于各自的最小配筋率，并应符合受扭钢筋的构造要求.6、掌握为防止纯扭构件发生部分超筋受扭破坏时的配筋强度比的范围：0.6<Z<1.77。3受扭构件承载力计算1、了解矩形截面纯扭构件的开裂扭矩的影响因素和计算公式，理解钢筋对开裂扭距的影响较小。答：影响因素见教材：混凝土抗拉强度设计值、截面塑性抵抗矩开裂扭矩计算公式为Tcr=0。7ftWt式中ft—-混凝土抗拉强度设计值Wt--截面受扭塑性抵抗距，对于矩形截面Wt=b%（3h—b）结构混凝土即将出现裂缝时,由于混凝土极限拉应变很小，因此钢筋的应力也很小，它对结构提高开裂荷载作用不大，在进行开裂扭矩计算时可忽略钢筋的影响。2、理解矩形截面纯扭构件的抗扭承载力计算假定和组成部分，了解计算公式及适用条件.答：《规范》关于钢筋混凝土受扭构件的计算，是建立在变角空间桁架模型的基础上的。构件的抗扭承载力由混凝土的抗扭承载力Tc和箍筋与纵筋的抗扭承载力Ts两部分构成，即Tu=Tc+Ts（详见P142公式6—8）适用条件：0。6<Z<1。7、截面尺寸和最小配箍率的要求。3、理解配筋强度比对纯扭构件破坏形态的影响.答：当0。6<Z<1。7时，发生适筋破坏,超出此范围时，发生部分超筋破坏。4、了解弯剪扭构件的三种破坏类型.答：弯型破坏:裂缝首先在受拉底面出现，然后发展到两个侧面.一般是弯矩比扭矩显著大的时候出现这种破坏。剪扭型破坏：裂缝首先出现在侧面。主要是剪力和扭矩都比较大，剪力和扭矩在侧面进行叠加,使得某侧面的剪应力较大。扭型破坏：受压区首先发生破坏,然后向两个侧面延伸。一般是扭矩比剪力和弯矩显著大，且顶面钢筋比底面少的时候出现这种破坏.5、理解剪扭相关性的含义，理解剪扭构件的承载力降低的原因。答：若构件中同时有剪力和扭矩作用，剪力的存在，会降低构件的抗扭承载力；同样，由于扭矩的存在,也会引起构件抗剪承载力的降低.这便是剪力和扭矩的相关性。无腹筋构件的抗剪和抗扭承载力相关关系大致按1／4圆弧规律变化，即随着同时作用的扭矩增大，构件的抗剪承载力逐渐降低，当扭矩达到构件的抗纯扭承载力时，其抗剪承载力下降为零，反之亦然。6、了解弯剪扭构件的配筋原则和方法。答：纵筋分别按受弯和受扭计算的纵筋截面面积相叠加;箍筋按受剪和受扭计算的箍筋截面面积相叠加.8、钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算8。1概述1、理解偏心受压构件的定义。当结构构件的截面上受到轴力和弯矩的共同作用或受到偏心力的作用时，该结构构件称为偏心受力构件。当偏心力为压力时，称为偏心受压构件。2、理解单向偏心受压构件和双向偏心受压构件的定义。单向偏心受压构件沿一个轴线一个方向偏心。双向偏心受压构件在两个方向上都有偏心.8.2偏心受压构件正截面承载力计算1、掌握大偏心受压破坏和小偏心受压破坏的特征、发生条件。①大偏心受压破坏的特征：截面部分受压，部分受拉，受拉区混凝土较早地出现横向裂缝，由于纵筋配筋率不高，受拉钢筋应力增长较快，首先到达屈服。随着裂缝的开展，受压区高度减小，最后受压钢筋屈服，受压区混凝土压碎。属于塑性破坏的性质.②小偏心受压破坏的特征：构件的破坏是由于受压区混凝土到达其抗压强度，距轴力较远一侧的钢筋As,无论受拉或受压，一般均未到达屈服，其承载力主要取决于受压区混凝及受压钢筋As′，这种破坏无明显特征，具有脆性破坏的性质。③大偏心受压破坏发生条件：轴向力N的偏心距较大，且纵筋的配筋率不高时；小偏心受压破坏发生的条件:当轴向力N的偏心距较小，或当偏心距较大但纵筋配筋率很高时。2、理解偏心受压构件受压纵筋的布置特点,理解纵筋的最小配筋率和最大配筋率要求。纵筋布置：对称配筋时,在柱弯矩作用方向的两对边对称布置相同的纵向受力钢筋。非对称配筋时，在柱弯矩作用方向的两对边对称布置不同的纵向受力钢筋最小配筋率：一侧纵筋0。2％,全部纵筋:三级钢筋时0.55%，一级、二级钢筋0。6％最大配筋率:全部纵筋配筋率不宜超过5%3、掌握界限破坏的定义，掌握判别大、小偏心受压破坏的标准.①两类破坏的界限是：受拉钢筋初始屈服的同时，受压区混凝土达到极限压应变；②当群出，属于大偏心受压破坏;反之，属于小偏心受压破坏。4、理解N—M相关曲线的特点、用途。对于给定截面、配筋及材料强度的偏心受压构件，到达承载能力极限状态时，截面承受的内力设计值N,M并不是独立的，而是相关的。轴力与弯矩对于构件的作用效应存在着叠加和制约的关系，也就是说，当给定轴力N时,有其唯一对应的弯矩M，或者说构件可以在不同的N和M的组合下达到其极限承载力。大偏心区段，随着轴向压力N的增大，截面能承担的弯矩也相应提高。小偏心区段,随着轴向压力的增大，截面所能承受的弯矩反而降低.5、理解P—6效应，了解其主要影响因素。P-6效应是钢筋混凝土构件中由轴向压力在产生了挠曲变形的杆件中引起的曲率和弯矩增量。其影响因素有构件的长细比，构件两端弯矩的大小和方向,构件的轴压比。6、掌握计算偏心距的定义及计算,理解附加偏心距存在的原因和取值方法,掌握初始偏心距的计算。①计算偏心距：eo=M/N；②附加偏心距存在的原因:荷载作用位置的不定性、混凝土质量的不均匀性及施工的偏差;③附加偏心距的取值方法：ea=MAX{20,h/30}；④初始偏心距的计算：ei=eo+ea7、掌握大偏心受压构件正截面承载力计算公式和适用条件，能进行不对称配筋时，大偏心受压构件的配筋设计（掌握、会算）8、掌握大偏心受压构件弯矩作用平面和垂直弯矩作用平面承载力的校核。（掌握、会算）9、理解小偏心受压构件正截面承载力计算公式和适用条件.（理解）10、理解大、小偏心受压构件在不对称配筋设计时,两种钢筋面积均未知时的补充条件。xqho11、理解偏心受压构件采用对称配筋的条件.工程设计中,当构件承受变号弯矩作用，或为了构造简单便于施工时，常采用对称配筋截面，此时As=As’，fy=fy’，且as=as'12、掌握对称配筋时,大偏心受压构件的设计计算和承载力复核计算。（掌握、会算）13、理解采用封闭箍筋的原因。钢筋混凝土柱采用封闭箍筋的原因是为了保证钢筋骨架的整体刚度,并保证构件在破坏阶段箍筋对混凝土和纵向钢筋的侧向约束作用.8。3偏心受拉构件正截面承载力计算1、理解大小偏心受拉构件的定义和判别方法.轴向拉力为于As与As’之间的受拉构件，混凝土完全不参加工作，两侧钢筋As及A's均受拉屈服。这种构件称为小偏心受拉构件。因受压区混凝土达到极限压应变及纵向受压钢筋A’s达到屈服，而使构件进入承载能力极限状态，这种构件成为大偏心受拉构件。判别方法：小偏心受拉构件的纵向力作用位置在构件截面受力筋合力点以内，大偏心受拉构件纵向力作用位置在构件截面受力筋合力点以外。一般大片先有受压区,小偏心没有。2、了解大小偏心受拉构件的破坏特点.当偏心距很小时（e0<h/6），构件处于全截面受拉的状态，随着偏心拉力的增大，截面受拉较大一侧的混凝土将先开裂，并迅速向对边贯通。当偏心距e0>h/2-as时,混凝土受压区明显增大。随着偏心拉力的增加,靠近偏心拉力一侧的混凝土开裂,裂缝谁能开展，但不会贯通全截面，而始终保持一定的受压区。取决于靠近偏心拉力一侧的纵向受拉钢筋的数量。当受拉钢筋的数量适量时，他将先达到屈服强度，随着偏心拉力的继续增大，裂缝开展、混凝土受压区缩小。8。4偏心受力构件斜截面受剪承载力计算1、理解偏心受力构件需要计算正截面承载力和抗剪承载力.对于偏心受力构件，往往在截面受到弯矩M及轴力N的共同作用的同时，还受到较大的剪力V作用。因此，需要计算正截面承载力和抗剪承载力。2、理解轴向压力提高抗剪承载力、轴向拉力降低抗剪承载力的原因.由于轴向压应力的存在,延缓了斜裂缝出现和发展，使混凝土的剪压区高度增大,构件的受剪承载力得到提高.在偏心受拉构件中,由于轴拉力的存在，使混凝土的剪压区的高度比受弯构件的小，轴心拉力使构件的抗剪能力明显降低。9、钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性9。1概述1、理解裂缝、变形过大时对混凝土结构和构件的不利影响过大的变形会造成房租内粉刷层剥落、填充墙和隔断墙开裂及屋面积水等后果;在多层精密仪表车间中，过大的楼面变形可能会影响到产品的质量；水池、油罐等结构开裂会引起渗漏现象；过大的裂缝会影响到结构的耐久性；过大的变形和裂缝也将使用户在心理上产生不安全感.2、理解混凝土结构和构件设计时的计算和验算内容①所有结构构件均应进行承载力（包括压屈失稳）计算；在必要时尚应进行结构的倾覆和滑移验算。处于地震区的结构，尚应进行结构构件抗震承载力验算。②对某些直接承受重复荷载的构件，应进行疲劳强度验算。③对使用上需要控制变形值的结构构件，应进行变形验算。④根据裂缝控制等级的要求。应对混凝土结构构件的裂缝控制情况进行验算。对叠合式受弯构件,尚应进行纵向钢筋拉应力验算.9.2裂缝宽度验算1、理解引起结构和构件裂缝形成的原因裂缝按其形成的原因可分为两大类：一类是由荷载引起的裂缝；另一类是由变形因素（非荷载）引起的裂缝，如由材料收缩、温度变化、钢筋腐蚀膨胀以及地基不均匀沉降等原因引起的裂缝.2、掌握混凝土结构裂缝控制等级的分级及各级要求裂缝控制等级分为三级:正常使用阶段严格要求不出现裂缝的构件，裂缝控制等级属一级；正常使用阶段一般要求不出现裂缝的构件，裂缝控制等级属二级;正常使用阶段允许出现裂缝的构件，裂缝控制等级属三级。3、理解裂缝最大宽度的计算依据.裂缝宽度计算依据适筋梁受弯构件正截面承载的第n阶段。4、理解《规范》对钢筋混凝土构件最大裂缝宽度的验算规定。《规范》采用平均裂缝宽度乘以扩大系数的方法确定最大裂缝宽度3m，并且短期最大裂缝宽度还需要乘以荷载长期效应裂缝扩大系数Tl，对各种受力构件，《规范》均取Tl=1。5.此外，当计算的Pte<0。01时《规范》规定应取Pte=0.01。5、了解粘结—滑移理论计算裂缝宽度时的平均裂缝间距与平均裂缝宽度关系；了解平均裂缝间距的影响因素；了解钢筋应变不均匀系数的物理意义；了解钢筋应变不均匀系数大小与钢筋混凝土粘结作用的关系；理解最大裂缝宽度与平均裂缝宽度的关系.①粘结一滑移理论，认为裂缝宽度是由于钢筋和混凝土之间的粘结破坏，出现相对滑移,引起裂缝处混凝土回缩而产生，平均裂缝宽度等于平均裂缝间距之间沿钢筋水平位置处钢筋和混凝土总伸长之差.②有效配筋率越高，钢筋直径越小，则平均裂缝宽度越小，裂缝越密;保护层越大，平均裂缝间距越大。③钢筋应变不均匀系数物理意义：反应裂缝之间混凝土协助钢筋抗拉工作的程度④钢筋应变不均匀系数越小，裂缝之间混凝土协调钢筋抗拉作用越强⑤最大裂缝宽度等于平均裂缝宽度乘以荷载短期效应裂缝扩大系数6、理解纵筋直径、混凝土保护层厚度和纵筋配筋率对最大裂缝宽度的影响规律,理解荷载长期作用下裂缝宽度加大的原因.钢筋直径变小,提高钢筋与混凝土的粘结强度，可以减小裂缝宽度；加大有效配箍率，减小钢筋应力和裂缝间距，可以减小裂缝宽度;混凝土保护层越大，裂缝宽度越大。荷载长期作用下，受拉区混凝土的应力松弛、滑移徐变和混凝土收缩都会使裂缝宽度增大.9。3受弯构件挠度验算1.掌握规范中挠度验算的要求,理解挠度的计算依据（指哪个阶段）需要满足af,max^afmax——受弯构件按荷载的准永久组合并考虑荷载长期作用影响计算的最大值af,，lim_受弯构件的挠度限值，建筑工程受弯构件的挠度限值见附表3-1计算依据：挠度计算依据适筋梁受弯构件正截面承载的第H阶段2。理解钢筋混凝土梁的截面刚度的含义.钢筋混凝土梁的截面抗弯刚度是其抵抗弯曲变形的能力，由于有裂缝等影响，其截面抗弯刚度不再是常量EI，而是变量B。截面刚度包括短期刚度和长期刚度。3。理解钢筋混凝土梁截面刚度的特点,即理解荷载大小,截面位置,时间，配筋率对截面刚度的影响.梁的截面刚度随弯矩增大而减小，引起某截面弯矩增大的因素，如荷载越大、截面越不利，则相应的截面刚度越小。截面刚度随着荷载持续作用的时间变小.纵筋配筋率越大，截面刚度越大。4。理解短期刚度，长期刚度的定义，理解两者之间的大小关系.钢筋混凝土梁在荷载短期效应组合作用下的截面抗弯刚度,简称短期刚度一Bs。在荷载长期效应组合影响的截面抗弯刚度，简称长期刚度B。B=Bs/e,。取1。6—2。0，因此B<Bs5。理解最小刚度原则的含义，理解简支梁，连续梁刚度取值办法。在实用计算中，弯矩较小区段虽然刚度较大，但它对全梁变形的影响不大，一般取同号弯矩区段内弯矩最大截面的抗弯刚度作为该区段的抗弯刚度.这就是挠度计算中的“最小刚度原则"。简支梁的取值办法：取最大弯矩截面（按照上式）计算的截面刚度,并以此作为全梁的抗弯刚度。对于带悬挑的简支梁,连续梁或框架梁,取最大正弯矩截面和最小负弯矩截面的刚度，分别作为相应弯矩区段的刚度.6.理解提高钢筋混凝土梁截面刚度的有效措施增加截面高度;当设计上构件截面尺寸不能增大时,可考虑增加纵向受拉钢筋截面面积或提高混凝土强度等级,对某些构件还可以充分利用纵向受压钢筋对长期刚度的有利影响,在构件受压区配置一定数量的受压钢筋。此外，采用预应力混凝土构件也是提高受弯构件刚度的有效措施。9。4耐久性设计1、理解混凝土结构的耐久性定义。混凝土结构的耐久性是指在正常维护条件下,在预计的使用时期内,在指定的工作环境中保证结构满足既定的功能要求.2、理解影响混凝土结构耐久性的主要因素。①结构的工作环境。②混凝土的质量.③保护层厚度。④合理使用及定期检查与维护。3、了解材料耐久性的基本要求.控制水灰比、减小渗透性、提高混凝土的强度等级、增加混凝土的密实性以及控制混凝土中的氯离子和碱的含量.4、了解提高混凝土结构耐久性的措施。①环境分类，针对不同的环境，采取不同的措施.②耐久性等级或结构寿命分类.③耐久性计算对设计寿命或既存结构的寿命做出预计。④保证耐久性的构造措施和施工要求。10、预应力混凝土构件设计1、理解钢筋混凝土受弯构件在大跨、重载时的局限性.普通钢筋混凝土构件在大跨度、重荷载结构中,为满足变形和裂缝控制的要求，需要的截面高度和用钢量非常大，不够经济,而且构件所能承受的自重以外的有效荷载减小。2、理解预应力混凝土结构的定义。预应力混凝土是根据需要人为地引入某一数值与分布的内应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。3、了解全预应力混凝土构件和部分预应力混凝土A、B裂构件的概念。全预应力混凝土是在使用荷载作用下，构件截面混凝土不出现拉应力，即为全截面受压。部分预应力A类是指在使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截面的拉应力不超过规定的容许值。部分预应力B类是指在使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截面的拉应力允许超过规定的限值，但当裂缝宽度出现时，其宽度值不超过容许值.4、理解预应力混凝土构件先张法、后张法的施工工序.先张法工序:①在台座（或钢模）上用张拉机具张拉预应力钢筋至控制应力，并用夹具临时固定；②支模并浇灌混凝土；③养护混凝土至其达到设计强度的75%以上时，切断预应力钢筋.后张法工序：①浇灌混凝土制作构件，并预留孔道②养护混凝土到规定强度值;③