结构设计原理(总复习作业)

第1章钢筋和混凝土两种材料为何能有效地结合在一起共同工作？混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。钢筋和混凝土的温度膨胀系数也较为接近，当温度变化时，钢筋和混凝土之间不致产生较大的相对变形而破坏两者之间的粘结。质量良好的混凝土，可以保护钢筋免遭锈蚀，保证钢筋与混凝土之间的共同作用。什么叫混凝土立方体抗压强度？我国国家标准规定的试验条件是什么？混凝土的立方抗压强度是按规定的标准试件和标准试验方法得到的混凝土强度基本代表值。以每边边长为150mm的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95％以上的潮湿空气中养护28d。混凝土的单轴向强度指标有哪些？（即混凝土的基本强度指标）混凝土立方体抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土抗拉强度混凝土的徐变？影响因素？在荷载的长期作用条件下，混凝土的变形将随时间而增加，即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间持续增长，这种现象称为混凝土的徐变。混凝土徐变的主要原因是在荷载长期作用下，混凝土凝胶体中的水分逐渐压出，水泥石逐渐发生粘性流动，微细孔隙逐渐闭合，结晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合成果。混凝土的收缩在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象称为混凝土收缩。钢筋的屈服强度一般以屈服下限为依据，称为屈服强度。第2章工程结构在设计使用年限内的功能要求？、安全性；（2）适用性；（3）耐久性结构可靠性；结构可靠度结构的可靠性是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力，而把度量结构可靠性的数量指标称为可靠度。结构的可靠度是对结构可靠性的定量描述，结构可靠度的定义是指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。结构出现哪些状态即认为超过了承载能力极限状态？整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡。结构构件或连接处因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的变形而不能继续承载。结构转变成机动体系。结构或结构构件丧失稳定。结构因局部破坏而发生连续倒塌。结构或构件的疲劳而破坏。地基丧失承载能力而破坏。公路桥涵设计中的所采用的作用（荷载）有哪几类？永久作用、可变作用、偶然作用、地震作用。（详见P44）持久状况：持久状况是考虑在结构使用过程中一定出现且持续很长一段时间的设计状况，其持续期一般与设计使用年限为同一数量级。短暂状况：短暂状况是考虑在结构施工或使用过程中出现概率较大，而与设计年限相比，其持续期很短的设计状况。承载能力极限状态：对应于桥涵及其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位状态。正常使用极限状态：指对应于桥涵及其构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。第3章钢筋混凝土梁（矩形梁、T形梁等）内的钢筋种类及其作用？梁内的钢筋有纵向受拉钢筋（主钢筋）、弯起钢筋或斜钢筋、箍筋、架立钢筋和水平纵向钢筋等。作用P53钢筋混凝土正截面破坏形态有哪些？都有哪些特征？适筋梁破坏——塑性破坏超筋梁破坏——脆性破坏少筋梁破坏——脆性破坏钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段？每个阶段受力的主要特点是什么？梁的受力和变形全过程分为三个阶段。这三个阶段是:第I阶段，梁没有混凝土裂缝阶段;第Ⅱ阶段,梁混凝土裂缝出现与开展阶段;第Ⅲ阶段，裂缝急剧开展，纵向受力钢筋应力维持在屈服强度不变，为梁破坏阶段。同时试验梁的F-w曲线上有三个特征点，即第I阶段末(用Ia表示)，裂缝即将出现;第Ⅱ阶段末(用Ⅱa表示),纵向受拉钢筋屈服;第Ⅲ阶段末(用Ⅲa表示)，梁受压区混凝上被压碎,整个梁截面破坏。什么叫配筋率？界限破坏当钢筋混凝土梁的受拉区钢筋达到屈服应变εy而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到其极限应变εcu而破坏，此时称为界限破坏。受弯构件正截面承载力计算的基本假定1）平截面假定；2）不考虑混凝土的抗拉强度；3）材料应力-物理应变关系界限破坏是适筋截面和超筋截面的界限，相应的配筋率为最大配筋率ρmax。最小配筋率是少筋梁与适筋梁的界限。钢筋混凝土受弯构件设计时，当ξ>ξb(截面为超筋截面)时，可采取提高混凝土级别、修改截面尺寸或改为双筋截面等措施。截面设计和截面复核时，分别如何判断T梁类型？P78空心板截面换算成等效的工字形截面的方法。P75例题3-1，3-2，3-4，3-6，作业3-16，3-17，3-23第4章1.广义剪跨比，狭义剪跨比（P87）剪跨比是一个无量纲常数，用m＝M/Vh。来表示，（此处M和V分别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h。为截面高度），一般把m的这个表达式成为“广义剪跨比”。对于集中荷载作用下的简支梁，则可以用更为简便的形式来表达，即可称m＝a/h。为“狭义剪跨比”（a为集中力作用点至简支梁最近的支座之间的距离，称为“剪跨”）。2.钢筋混凝土受弯构件斜截面的破坏形态有哪些？有何特征？（P88）①斜拉破坏特征:这种破坏发生突然，破坏荷载等于或略高于主要斜裂缝出现时的荷载，破坏面较整齐，无混凝土压碎现象，这种破坏往往发生于剪跨比较大时。②剪压破坏特征:破坏处可见到很多平行的斜向短裂缝和混凝土碎渣，多见于1≤m≤3的情况中。③斜压破坏特征:破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝，而且破坏较突然，均属于脆性破坏。3.影响受弯构件斜截面抗剪能力的主要因素？（P90）①剪跨比m②混凝土抗压强度③纵向受压钢筋配筋率④配箍率和箍筋强度4.配箍率（P92）箍筋用量一般用箍筋配筋率（工程习惯上称配箍率）ρ（sv）（％）表示，即ρ（sv）=A（sv）/bs（v）5.斜截面抗剪承载力计算的基本公式及其适用范围上下限值（P924.3.1）式（P934-5）是根据剪压破坏形态发生时的受力特征和试验资料而制定的，仅在一定的条件下才适用，因而必须限定其适用范围，称为计算公式的上下限值。6.抗剪计算中的一些基本知识，如（1）抗剪承载力Vu是由剪压区混凝土抗剪力Vc，箍筋所能承受的剪力和弯起钢筋所能承受的剪力Vsb所组成，Vc与Vsv是紧密相关的，但两者目前尚无法分别予以精确定量，而只能用Vcs来表达混凝土和箍筋的综合抗剪承载力；（2）《公路桥规》规定：最大剪力计算值取用距支座中心h/2（梁高一半）处截面的数值（记做），其中混凝土和箍筋共同承担不少于60%，0.6的剪力计算值；弯起钢筋（按45°弯起）承担不超过40%，即0.4的剪力计算值。（3）《公路桥规》规定，在钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根并且不少于总数的下层受拉主钢筋通过。7.弯矩包络图是沿梁长度各截面上弯矩组合设计值Md的分布图，其纵坐标表示抵抗弯矩图该截面上作用的最大设计弯矩。（P98）抵抗弯矩图（又称抗弯承载力图）就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示各正截面所具有的抗弯承载力。（P99）8.如何进行全梁承载力校核？（P1004.5）第6章轴心受压构件的正截面承载力计算1、普通箍筋柱:配有纵向钢筋和普通钢筋的轴心受压构件。螺旋箍筋柱:配有纵向钢筋和螺旋钢筋的轴心受压构件。2、普通箍筋柱设置纵向钢筋的目的（P139）①协助混凝土承受压力，可减小构件截面尺寸;②承受可能存在的弯矩;③防止构件的突然脆性破坏。3、普通钢筋的作用:防止纵向钢筋局部压屈并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工。螺旋箍筋的作用:使截面中间部分（核心）混凝土成为横向可约束混凝土（约束混凝土），从而提高构件的承载力和延性。4、按照构件长细比不同，轴心受压构件分为几种？各有什么特点？（P140）①短柱②长柱5、稳定系数（P142）定义:钢筋混凝土轴心受压构件计算中，考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数称为受压构件的稳定系数,用符号ψ表示。性质:稳定系数ψ主要与构件的长细比有关，混凝土强度等级及配筋率ρ对其影响较小。6、为什么螺旋箍筋柱的承载能力较高？（P147）对于配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压短柱，沿柱高连续缠绕的、间距很密的螺旋箍筋犹如一个套筒，将核心部分的混凝土约束住，有效地限制了核心混凝土的纵向变形，从而提高了柱的承载力。7.例题6-1；6-2；作业6-6，6-7第7章偏心受压构件的正截面承载力计算1、偏心受压构件:当轴向压力N的作用线偏离受压构件的轴线时，称为偏心受压构件。2、大偏心受压构件和小偏心受压构件在受力上有什么不同？大偏心受压构件：当偏心距较大，且受拉钢筋配筋率不高时，偏心受压构件的破坏时受拉钢筋首先到达屈服强度，然后受压混凝土压坏，成为受拉破坏。小偏心受压构件：一般是受压区边缘的混凝土的应变达到极限压应变，受压区混凝土被压碎。同一侧的钢筋压应力达到屈服强度，而另一侧的钢筋，不论受压还是受拉，其应力均达不到屈服强度，破坏前构件横向变形无明显增长，这种破坏成为受压破坏3、大小偏压的界限：当受拉钢筋达到屈服应变εy时，受压边缘混凝土也刚好达到极限压应变值εx，这就是界限状态。4、偏心受压构件M-N相关曲线图的意义P1565、钢筋混凝土偏心受压构件按长细比可分为几类？分别是什么破坏？分类：短柱长柱细长柱破坏：材料破坏材料破坏失稳破坏6、偏心距增大系数：η称为偏心受压构件考虑纵向挠度影响的轴向力偏心距增大系数。其影响因素有哪些：7、矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算的基本假定（1）界面应变分布符合平截面的假定（2）不考虑混凝土的抗拉强度（3）受压混凝土的极限压应变εcu=0.0033—0.003（4）混凝土的压应力图形为矩形，应力集度为fcd，矩形应力图的高度x等于按平截面确定的受压区高度Xc×系数β，即x=βx8、截面设计和截面复核时分别如何确定大小偏压？当ξ=x/h0≤ξb时为大偏心受压，反之为小偏心受压。9、圆形偏心受压构件中，如何将纵向钢筋化为等效钢环？当纵向钢筋不少于6根时，可以将纵向钢筋化为总面积为∑Asi，半径为Rs的等效钢环。第9章钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算1、换算系数：等于钢筋的弹性模量与混凝土弹性模量的比值，αEs=Es/Ec换算截面：将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质界面。2、换算截面的换算方法及原理P2033.能写出单筋矩形截面换算截面的几何特性计算表达式P2044、按照产生的原因不同，裂缝分为几类？1）作用效应引起的裂缝2）由外加变形或约束变形引起的裂缝3）钢筋锈蚀裂缝5、裂缝宽度的影响因素有哪些？钢筋直径d钢筋应力σss配筋率ρ保护层厚度c钢筋外形荷载作用性质（短期长期重复作用）构件受力性质（受弯受拉偏心受拉等）6、何时需要设置预拱度？当由作用频遇组合并考虑长期效应影响产生的长期挠度不超过l/1600（l为计算跨径）时，可以不设预拱度，当不符合上述规定时则应设预拱度。第10章局部承压局部承压：是指在构件的表面上仅有部分面积承受压力的受力状态。简述局部承压的破坏形态混凝土局部承压的破坏形态主要与Al/A（局部承压面积/截面面积）以及Al在表面上的位置有关，分为1）先开裂后破坏2）一开裂即破坏3）局部混凝土下陷P231混凝土局部承压强度提高系数有哪些？1)混凝土局部承压提高系数β2）配置间接钢筋的混凝土局部承压强度提高系数βcorP233局部承压区段混凝土内设置间接钢筋的作用是什么？常用的间接钢筋有哪几种配筋形式？作用：这样的配筋措施能使局部承压的抗裂性和极限承载力都有显著提高。常用形式：（1）方格钢筋网（2）螺旋形钢筋P234第12章预应力混凝土结构的概念及其材料预应力混凝土结构的基本原理所谓预应力混凝土结构，就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土结构中引入内部，且数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土结构。预应力度将受弯构件的预应力度定义为由预加应力λ大小确定的消压弯矩M0与外荷载产生的弯矩MS的比值，即λ=M0/MS按照预应力度的不同，配筋混凝土结构怎样分类？并简述其特点全预应力混凝土构建——在作用（荷载）频遇组合下控制的正截面受拉边缘不允许出现拉应力（不得消压），即λ≥1；部分预应力混凝土构件——在作用频遇组合控制下的正截面受拉边缘出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝，即0＜λ＜1；钢筋混凝土构件——不预加应力的混凝土构件，即λ=0.4、先张法:先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。后张法:现浇柱构件混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力钢筋并锚固的方法。5.锚具按照传力锚固的受力原理不同，可分为几类？（P252）①依靠摩阻力锚固的锚具。②依靠承压锚固的锚具。③依靠粘结力锚固的锚具。6.预应力钢筋的要求及种类（P264）1)对预应力钢筋的要求①强度要高;②有较好的塑型;③要与混凝土具有良好的粘结性能;④应力松弛损失要小。2)预应力钢筋的种类:高强度钢丝，钢绞线，精轧螺纹钢筋。第13章预应力混凝土受弯构件的设计