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文档简介
混凝土构造原理知识点汇总
1、混凝土构造基本概念
1、掌握混凝土构造种类,理解各类混凝上构造的合用范围。
素混凝土构造:合用于承载力低的构造
钢筋混凝土构造:合用于一般构造
预应力混凝土构造:合用于变形裂缝控制较高的构造
2、混凝土构件中配置钢筋的作用:
①承载力提高②受力性能得到改善③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。
3、钢筋和混凝土两种不一样材料共同工作的原因:
①存在粘结力②线性膨胀系数相近③混凝上可以保护钢筋不发生锈蚀。
4、钢筋混凝土构造的优帙陷。
混凝土构造的长处:
①就地取材②节省钢材③耐久、耐火④可模性好⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土
构造的整体性好、刚度大、变形小
混凝土构造的缺陷:
①自重大②抗裂性差③性质较脆
2、混凝土构造用材料的性能
2.1钢筋
1、热轧钢筋种类及符号:
HPB300-
HRB335(HRBF335)
HRB400(HRBF400)-
HRB500(HRBF500)-
2、热轧钢筋表面与强度的关系:
强度越高的钢筋规定与混凝土的粘结强度越高,提高粘结强度的措施是将钢筋表面轧
成有规律的突出花纹,也即带肋钢筋(我国为月牙纹)。
HPB300级钢筋强度低,表面做成光面即可。
3、热轧钢筋受拉应力-应变曲线的特点,理解其抗拉强度设计值的取值根据。
热轧钢筋应力-应变特点:有明显的屈服点和屈服台阶,屈服后尚有较大的强度储备。
全过程分弹性一屈服一强化一破坏四个阶段。
抗拉强度设计值根据:钢筋下屈服点强度
4、衡量热轧钢筋塑性性能的两个指标:
①伸长率伸长率越大,塑性越好。混凝土构造对钢筋在最大力下的总伸长率有明确规
定。
②冷弯性能:在规定弯心直径D和冷弯角度a下冷弯后钢筋无裂纹、磷落或断裂现象。
5、常见的预应力筋:
预应力钢绞线、中高强钢丝和预应力螺纹钢筋。
6、中强钢丝、钢绞线的受拉应力-应变曲线特点:
均无明显屈服点和屈服台阶、抗拉强度高。
7、条件屈服强度。0.2
为对应于残存应变为0.2%的应力称为无明显屈服点的条件屈服点。
8、混凝土对钢筋性能规定:
①强度高②塑性好③可焊性好④与混凝土的粘结锚固性能好。
2.2混凝土
1、(掌握)混凝土立方体抗压强度:《规范》规定以边长为150mm的立方体在
(20±3)。。的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d,根据原则试验措施测得
的具有95%保证率的抗压强度(以N/mm2)作为混凝土的强度等级,并用符号fW,k表达,
也即混凝土强度等级的数值。
轴心抗压强度:以150mmxl50mmx300mm或150mmxl50mmx450mm的棱柱体作为原
则试件,养护条件与立方体试件相似,用符号fck表达。
试验量测到的fck比3,k值小,轴心抗压强度(棱柱体强度)原则值fck与立方体抗压强
度原则值fcu,k之间存在折算关系加=0.88,%2九人
总结:fcu.k>fCk>fc>ftk>ft
2、(掌握)试件高宽比越大强度越小;加载速度越快测得的强度越高;当试件承受接
触面上不涂润滑剂时,混凝土的横向变形受到摩擦力的约束,形成“箍套”作用,因而强度
比不涂时高。
3、(理解)混凝土抗拉强度测试措施:国内外多采用立方体或圆柱体劈裂试验测定混
凝土的抗拉强度,(在立方体或圆柱体上的垫条施加一条压力线荷载,这样试件中间垂直
截面除加力点附近很小的范围外,有均匀分布的水平拉应力。当拉应力到达混凝土的抗拉
强度时,试件被劈成两半3)
4、(掌握)受压混凝土一次短期加载的应力-应变曲线(P20)
第I阶段,混凝土变形重要是骨料和水泥结晶体的弹性变形
第II阶段,稳定裂缝扩展,临界点B对应的应力可作为长期受压强度的根据
第HI阶段,弹性应变能一直保持不小于裂缝发展所需的能量,形成裂缝迅速发展的不
稳定状态,直至C点,应力到达最高点fck,峰值应变平均值£0=0.002
5、(理解)混凝土受压弹性模量与混凝土立方体抗压强度的定性关系(式中feu为立方体
抗压强度设计值,其值为fcu,k除以不小于1的材料分项系数)
6、掌握混凝土双法向受力时的强度特点。
压一压:强度提高
拉一拉:强度不变
拉一压:抗拉抗压强度都低
7、理解混凝土在法向应力和剪应力作用卜的强度性能。
拉一剪:抗拉,抗剪强度都低
压一剪:当。//8.6时,抗剪强度随压应力提高而增大。
当。//>0.6时,内部裂缝增长,抗剪抗压强度均减少。
8、理解混凝土三向受压时抗压强度提高的原因。
混凝土在三向受压的状况下,其最大主压应力方向的抗压强度取决于侧向压应力的约
束程度。试验证明,伴随侧向压应力的增长,微裂缝的发展收到极大的限制,大大的提高
了混凝土纵向抗压强度,此时混凝土的变形性能靠近理想的弹塑性体。最高强度值不适宜
超过单轴抗压强度的5倍。
9、掌握混凝土徐变的定义,掌握影响徐变的重要原因及影响规律。
混凝土在荷载保持不变的状况下,随时间而增长的变形,称为徐变。
①混凝土的构成和配合比是影响徐变的内在原因。水泥用料越多和水灰比越大,徐变
也越大。骨料越坚硬、弹性模量越高,徐变就越小。骨科的相对休积越大,徐变越小。
②养护及使用条件下的温湿度是影响徐变的环境原因。养护时温度高、湿度大、水泥
水化作用充足,徐变就小,
③混凝土的应力条件是影响徐变的非常重要原因。加荷时,混凝土的龄期越长,徐变
越小。混凝土的应力越大,徐变越大。
10、理解混凝土徐变随时间变化的规律。
徐变开始六个月内增长较快,后来逐渐减慢,通过一定期间后,徐变趋于稳定。
11、掌握混凝土收缩的定义、随时间的变化规律。
混凝土在空气中结硬时体积减小的现象,称为收缩。一种月大概可完毕1/2的收缩,
二个月后增长缓慢,一般两年后趋于稳定。
12、掌握混凝土收缩的重要原因和影响原因。
干燥失水是引起收缩的重要原因。
构件的养护条件、使用环境的温湿度及影响混凝土水分保持的原因,都对收缩有影
响。
使用环境的温度越高、湿度越低,收缩越大。水泥用料越多、水灰比越大,收缩越大。骨
料的级配好、弹性模量大,收缩小。构件的体积与表面积比值大时,收缩小。
13、理解收缩对混凝土构造的影响。
混凝土具有收缩的性质,而钢筋并没有这种性质,钢筋的存在限制了混凝土的自由收
缩,使混凝土受拉、钢筋受压,假如截面的配筋率较高时会导致混凝土开裂。
14、理解混凝土选用的原则。
建筑工程中,钢筋混凝土构造的混凝土强度等级不应低于C20,当采用400MPa及以
上钢筋时,混凝土强度等级不应低于C25。
预应力混凝土构造的混凝土强度等级不适宜低于C40,且不应低于C30。
承受反复荷载的钢筋混凝土构件,混凝土的强度等级不应低于C30o
2.3钢筋与混凝土的粘结
1、粘结力的定义:钢筋和混凝土有相对变形(滑移),就会在钢筋和混凝土交界面上,产
生沿钢筋轴线方向的互相作用力,这种力称为钢筋和混凝土的粘结力。
粘结应力:单位面积上的粘结力。粘结应力重要分布在构件两端,距离端部超过//后的
各个截面上的粘结应力为0
2、理解粘结强度的定义:粘结破坏时的最大平均粘结应力代表钢筋与混凝土的粘结强度。
3、粘结力的构成:1:化学胶结力;2:摩擦力;3:机械咬合力;4:钢筋端部的锚固力。4、
4、影响钢筋和混凝土之间粘结强度的原因(p29):
①钢筋的粘结强度均随混凝土的强度提高而提高C
②混凝土保护层厚度c和钢筋之间净距离越大,劈裂抗力越大,因而粘结强度越
|W]O
③横向钢筋限制了纵向裂缝的发展,可使粘结强度提高,因而在钢筋锚固区和搭接
长度范围内,加强横向钢筋(如箍筋加密等)可提高混凝土的粘结强度。
④钢筋端部的弯钩、弯折及附加锚固措施(如焊钢筋和焊钢板等)可以提高锚固粘
结能力,锚固区内侧向压力的约束对粘结强度也有提高作用。
5、保证钢筋与混凝土粘结强度的措施(p29)
①钢筋之间的距离和混凝土保护层不能太小。
②为了增长局部粘结作用和减小裂缝宽度,在同等钢筋面积的条件下,宜优先采用
小直径的变形钢筋。
③为保证钢筋伸入支座的粘结力,应使钢筋伸入支座有足够的的锚固长度,如支座
长度不够时,可将钢筋弯折,弯折长度计入锚固长度内,也可在钢筋端部焊短钢筋、短角
钢等措施加强钢筋和混凝土的粘结能力。
④钢筋不适宜在混凝土的受拉区截断,如必须截断,则应满足在理论上不需要钢筋
点和钢筋强度的充足运用点外伸一段长度才能截断。
⑤横向钢筋的存在约束了径向裂缝的发展,使混凝土的粘结强度提高,故在大直径
钢筋的搭接和锚固区域内设置横向钢筋(箍筋加密等),可增大该区段的粘结能力。
3、混凝土构造设计措施
3.1构造可靠度
1、(1)直接作用:以力的形式作用于构造上,习惯上称为荷载。例如各类自重、楼面活
荷载、风荷载、雪荷载等
(2)间接作用:以变形的形式作用在构造上。例如地震、基础差异沉降、温度变化、混
凝土收缩。
2、构造上的作用准时间变异的分类:可分三类:
(1)永久作用:在构造有效期间,其值不随时间变化、或变化与平均值相比可以忽视
不计、或变化是单调的并能趋于限值的作用,例如构造的自身重力、土压力、预应力等,
一般称为永久荷载或恒荷载;
(2)可变作用:在构造有效期间,其值随时间变化且变化与平均值相比不可忽视的作
用,例如楼面活荷载、桥面或路面的行车荷载、风荷载和雪荷载等,一般称为可变荷载或
活荷载;
(3)偶尔荷载:在构造有效期间不•定出现,•旦出现,其量值很大且持续时间很短的
作用,例如强烈地震、爆炸、撞击等引起的作用,这种作用多为间接作用,当为直接作用
时,一般称为偶尔荷载。
3、作用效应的定义:直接作用或间接作用作用在构造构件上,由此对构造产生内力和变形
(如轴力、剪力、弯矩、扭矩及挠度、转角和裂缝等),称为作用效应。
构造抗力的定义:指整个构造或构造构件承受作用效应(即内力和变形)的能力,如构
件的承载能力、刚度等。
理解构造抗力和作用效应均为随机变量:构造抗力:影响抗力的重要原因有材料性能
(强度、变形模量等)、几何参数(构件尺寸等)和计算模式的精确性(抗力计算所采用
的基本假设和计算公式不够精确等)。这些原因都是随机变量,因此由这些原因综合而成
的构造抗力也是一种随机变量;作用效应:也称荷载效应,荷载与荷载效应之间一股近
似地按线性关系考虑,两者均为随机变量或随机过程。
4、构造预定功能包括:
①在正常施工和正常使用时,能承受也许出现的多种作用(包括荷载及外加变形或
约束变形);
②在正常使用时保持良好的使用性能,如不发生过大的变形或过宽的裂缝等。
③在正常维护下具有足够的耐久性能,如构造材料的风化、腐蚀和老化不超过一定
程度等。
④当发生火灾时,在规定期间内可保持足够的承载力;
⑤当发生爆炸、撞击、认为错误等偶尔事件时,构造能保持必需的整体稳固性,不
出现与起因不相称的破坏后果,防止出现构造的持续倒塌。
上述规定①、④、⑤项属于构造的安全性。
5、构造可靠性的定义:安全性、合用性和耐久性总称为构造的可靠性;
构造可靠度的定义:指构造在规定的时间内、在规定的条件下完毕预定功能的概率,
即构造可靠度是构造可靠性的概率度量。
6、理解构造安全等级的划分:为根据房屋的重要性采用不一样的可靠度水准,《统一原
则》将构造的安全等级分为一级、二级、三级。重要的房屋为一级,大量的一般房屋为二
级,次要的房屋为三级。
3.2荷载和材料强度
1、永久荷载原则值Gk确实定措施:按构造设计规定的尺寸和《荷载规范》规定的材料重
度(或单位面积的自重)平均值确定,一般相称于永久荷载概率分布的平均值。
2、可变荷载原则值Qk:楼面活荷载是设计基准期内荷载概率分布中具有95%保证率的数
值。风荷载原则值是由建筑物所在地的基本风压乘以高度变化系数、风载体型系数和风振
系数确定的。雪荷载原则值是由建筑物所在地的基本雪压乘以屋面积雪分布系数确定的。
3、材料强度原则值的定义:钢筋和混凝土的强度原则值是钢筋混凝土构造按极限状态设计
时采用的材料强度基本代表值。
4、C30中30表达表达混凝土的立方体抗压强度原则值为feu,k=30N/mm2;
HRB335中335的含义是指钢筋屈服点数值,也即其强度原则值fyk。
3.3极限状态设计法
1、极限状态的概念:整个构造或构造的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某
一功能规定,此特定状态称为该功能的极限状态。
2、承载能力极限状态:这种极限状态对应于构造或构造构件到达了最大承载能力或到达不
适于继续承载的变形。
正常使用极限状态:这种极限状态对应于构造或构造构件到达正常使用或耐久性能的某
项规定限值。
3、构造的四种设计状况:①持久设计状况;②短暂设计状况;③偶尔设计状况;④地
震设计状况。
4、构造功能函数的含义:将影响构造可靠性的多种作用、材料性能、几何参数、计算公式
精确性等原因归结为荷载效应S和构造抗力R,
Z=g(R,S)=R-S
Z>0,构造可靠;Z<0,构造失效;Z=0,构造处在极限状态
根据的Z大小,可以判断构造与否满足某一确定功能的规定,因此Z为的构造功能函数。
5、失效概率的区域:R、S概率密度曲线的重叠区。
可靠度的区域:除了失效概率的区域。
可靠指标的定义:6与失效概率Pf具有数值上的对应关系,B越大,Pf就越小,即构造
越可靠,故B称为可靠指标。
构造设计可靠指标的影响原因:构造构件的重要性、破坏性质(延性、脆性)及失效后
果。
3.4极限状态设计体现式
1、理解承载能力极限状态体现式与正常使用极限状态体现式及两者的区别。
总体体现式为承载能力极限状态:YoSWR
正常使用极限状态:SWC
详细公式2-15、2-16、2-17>2-20、2-21、2-22
两者的区别:验算内容不一样,承载能力极限状态的验算内容强度、稳定性等安全
性内容,正常使用极限状态验算内容是变形、裂缝宽度等影响合用性和耐久性的内容。
荷载组合值不一样,承载能力极限状态为荷载基本组合,正常使用极限状态
则根据验算内容,取原则组合、准永久组合等。
2-.理解荷载效应的基本组合、原则组合、频遇组合、准永久组合各合用于哪种极限状态。
基本组合用于承载能力极限状态;
原则组合用于正常使用极限状态中的抗裂验算;
频遇组合用于正常使用极限状态中的局部损坏、较大变形或短暂振动等(吊车梁);
原则组合用于正常使用极限状态中的裂缝宽度和受弯构件的最大挠度验算;
3、理解承载能力极限状态计算时,荷载分项系数、组合值系数、材料分项系数的意义。
荷载分项系数:为使构造到达目的可靠度,针对保证率不一样各类荷载原则值,而引入
不一样的调整系数,即为荷载分项系数。
组合值系数:当构造上作用几种可变荷载时,各可变荷载最大值在同一时刻出现的概率
很小,设计中必须对可变荷载设计值乘以调整系数,以保证构造可靠度一致,该调整系数
即为组合值系数。
材料分项系数:为了充足考虑材料的离散性和施工中不可防止的偏差带来的不利影
响,将材料强度原则值除以一种不小于1的系数,该系数即为材料分项系数。
4、理解可变荷载频遇值、准永久值与原则值的关系。
可变荷教频遇值=可变荷载频遇值系数力fX(第一种可变作用)原则值+可变荷载准永
久值系数巾qX(第二个以上的可变作用)原则值
可变荷载准永久值=可变荷载准永久值系数3qX原见值
4、钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算
4.1轴心受拉构件
1.理解什么是轴心受拉构件?
纵向拉力作用线与构件截面形心线重叠的构件。
2.理解轴心受拉构件从加载到破坏的三个阶段的特点?
第I阶段:从开始加载到混凝土开裂前。
笫II阶段:混凝土开裂后至纵向钢筋屈服前。
第HI阶段:纵向钢筋屈服后,拉力N保持不变的状况下,构件的变形继续增大,裂缝不
停加宽,直至构件破坏。
3.掌握轴心受拉构件正截面承载力计算基础和计算公式?
以构件第IH阶段的受力状况为基础,建立轴心受拉构件正截面承载力计算公式:
N三fyAs
N一轴向拉力组合设计值;
fy一钢筋抗拉强度设计值,按附表2—3取用:
As一纵向钢筋的所有截面面积。
4.理解受力纵筋布置的构造规定?
①纵向受力钢筋
1)轴心受拉构件的受力纲筋不应采用绑扎的搭接接头。
2)为防止配筋过少引起的脆性破坏,轴心受拉构件一侧的受拉钢筋的配筋率P=As/A应
不不不小于0.2%和45ft/fy中的较大值,A为构件的截面面积。
3)受力钢筋沿截面周围均匀对称布置,并宜优先选择互径较小的钢筋。
②箍筋
箍筋直径不不不小于6mm,间距一般不适宜不小于200mm(屋架的腹杆中不适宜超过
150m)o
4.2轴心受压构件
1、掌握一般箍筋柱和螺旋箍筋柱的箍筋配置特点,理解两种构件中箍筋的作用。
答:根据箍筋的配置方式不一样,铀心受压构件可分为配置一般箍筋和配置间距较密螺
旋箍筋(或环式焊接钢筋)。在配置一般箍筋的轴心受压构件中箍筋可以固定纵向钢筋
位置,防止纵向钢筋在混凝土压碎之前压屈,保证纵筋与混凝土共同受力直到构件破
坏;螺旋箍筋对混凝土有较强的环向约束,因而可以提高构件承载能力和延性。
2、理解怎样辨别轴心受压构件短柱和长柱,理解几种长细比的表达。
答:根据构件长细比(构件计算长度L)与构件的截面可转半径i之比)的不一样可分为
短柱(一般构件l0/iW28,矩形截面k/bW8,圆形截面l0/dW7)和长柱。
3、理解一般箍筋柱破坏过程和破坏特点。
答:配有一般箍筋的钢筋混凝土柱承受轴心压力,当为短柱时,初始偏心对构件承载力
无明显影响,钢筋和混凝土的压应变相等,混凝土的压应力到达钢筋应力到达抗压
屈服强度f一,钢筋和混凝土的抗压强度都得到充足运用;当为长柱时,初始偏心距对构
件的承载力影响较大,使其产生附加弯矩和弯曲变形,在压应力尚未到达材料强度之前
即因丧失稳定而破坏。
4、理解混凝土构件中高强钢筋的抗压强度设计值确实定措施。
答:当混凝土强度等级不不小于C50时,混凝土峰值应变为0.002,则钢筋应力为
522
0.002Es=0.002X2X10N/mm=400N/mm,
此时高强度钢筋的达不到屈服,强度不能充足运用。
5、理解稳定系数的含义,理解同条件的长柱和和短柱的正截面承载能力不一样的原因。
答:稳定系数中用以考虑长柱纵向挠曲的不利影响,小值不不小于L0且伴随长细比的
增大而减小。
同条件的长柱正截面承载力不不小于短柱,是由于初始偏心距对长柱产生附加弯矩和
弯曲变形,使其在材料到达强度之前丧失稳定而破坏。
6、掌握长细比的计算和稳定系数确实定,掌握一般箍筋柱正截面承载力设计和更核计算的
措施。
(P54-55,会根据长细比查稳定系数表,尤其是线性内插的措施,会根据公式3-2计
算)
7、理解一般箍筋柱截面尺寸、箍筋形式、纵筋配筋率的构造规定,理解纵筋的最小配筋率
和最大配筋率。
答:截面尺寸中矩形最小边长不适宜不不小于250mm,圆形截面的直径不适宜不不小于
300mm,采用封闭式箍筋,纵向钢筋配筋率不适宜超过5n,所有纵筋最小配筋率一二级钢
筋0.60%,三级钢筋0.55%,一侧纵筋最小配筋率0.20%o
8、理解螺旋箍筋柱正截面受压的破坏过程和破坏特性。
答:当荷载逐渐加大到混凝土压应变超过无约束时的极限压应变后,箍筋外部的混凝土
将被压坏开始剥落,而箍筋以内即关键部分的混凝土则能继续承载,只有当箍筋到达抗拉
屈服强度而失去约束混凝土侧向变形的能力时,关键混凝土才会被压碎而导致整个构件破
坏。
9、理解螺旋箍筋柱比同条件一般箍筋短柱正截面受压承载力提高的原因。
答:配置螺旋箍筋能有效地制止混凝土在轴心压力作用下产生的侧向变形和内部微裂
缝的发展,从而使混凝土的抗压强度有较大的提高,即提高了正截面受压承载力。
10、掌握螺旋箍筋柱的工作条件。
答:只有当柱的长细比及螺旋式或焊接环式箍筋的直径、间距等满足一定的规定期,才
能起到间接箍筋的作用,并且其受压承载力的大小不得超过一般箍筋轴心受压构件受压承
载力的1.5倍。
11>理解螺旋箍筋柱的间接钢筋的构造规定。
答:在配有螺旋式或焊接环式间接钢筋的柱中,如计算中考虑间接钢筋的作用,则间接
钢筋的间距不应不小于80mm及dcor/5(dcor为按间接钢筋内表面确定的关键截面直径),
且不应不不小于40mm;间接钢筋的直径不应不不小于d/4,且不应不不小于6mm,d为纵向
钢筋最大直径。
5、钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
5.1受弯构件正截面受力特性
1、理解梁、板的区别。
答:梁和板都是经典的受穹构件,梁的截面高度一般状况下不小于其宽度,而板的截面
高度远不不小于其宽度。
2、理解受弯构件中纵筋布置的位置,掌握纵筋配筋率的计算。
1)纵筋布置的位置:布置在梁的受拉区,重要作用是承受由弯矩在梁内产生的拉力.
2)纵筋配筋率:指纵向受力钢筋截面面积与截面有效面积之比,即
As
p=——
bho
3、掌握不一样纵筋配筋率时,正截面的三种破坏形态及特性。
1)少筋破坏:当构件的配筋率低于某一定值时,构件不仅承载能力很低,并且只要其一
开裂,裂缝便急速开展,裂缝截面处的拉力所有由钢筋承受,钢筋由于忽然增大的应力而
屈服,构件立即发生破坏。(脆性破坏)
2)适筋破坏:当构件的配筋率不是太低也不是太高时,构件的破坏首先是由于受拉区纵
向受力钢筋屈服,然后受压区混凝土被压碎,钢筋和混凝土的强度都得到充足运用。(塑
性破坏)
3)超筋破坏:当构件的配筋率超过某一定值时,构件的破坏特性又发生质的变化,由于
受压区的混凝土被压碎而引起,受拉区纵向钢筋不屈服.(脆性破坏)
4、掌握适筋受弯构件正截面受力全过程的三个阶段及各阶段的特点,理解第la阶段、第
Ha阶段、第IHa阶段是哪些计算内容的基础。
答:第I阶段一一截面开裂前的阶段,特点是①混凝土没有开裂②截面内力很小,应力与
应变成正比,截面的应力分布为直线。一一第匕阶段是截面开裂前的临界状态,是截面抗
裂验算的基础。
第H阶段一一从截面开裂到受拉区纵向受力钢筋开始屈服的阶段,特点是①受拉区混
凝土退出工作,钢筋拉应力忽然增大。②受压区混凝土出现明显的塑性性质,应力图形呈
曲线。一一第IIa阶段受拉开始钢筋屈服的特定受力状态。第II阶段是构件使用阶段的变
形和裂缝宽度验算的基础。
第III阶段一一破坏阶段,特点是①受拉钢筋已屈服②混凝土受压区面积减小,压应力迅
速增大③截面承载力无明显增长。一一第川a阶段是钢筋屈服后,受压区混凝土被完全压
碎的特定受力状态,是截面承载力计算的基础。
5、掌握钢筋混凝土受弯构件正截面破坏时,受压边缘混凝土和受拉纵筋的应力、应变大
小。
答:受压边缘混凝土:应变在C50如下时为0.0033,应力为3
受拉纵筋:应变0.01,应力fy。
5.2受弯构件正截面承载力计算措施
1、理解正截面承载力计算的基本的假定。
答:①截面应变保持平面
②不考虑混凝土的抗拉强度
③混凝土的应力-应变关系按《规范》规定取用
④纵向受拉钢筋的极限拉应变取0.01
⑤纵向钢筋的应力取钢筋应变与其弹性模量的乘积.
os=E8£8
其值应符合-fy'WosWfy的规定。
2、掌握单筋截面和双筋截面的定义。
单筋矩形截面:只在截面的受拉区配有纵向受力钢筋的矩形截面。
双筋矩形截面:不仅在截面的受力拉区,并且在截面的受压区同步配有纵向受
力钢筋。
3、理解混凝土保护层厚度的概念。
答:构件边缘至最外侧钢筋边缘的距离。
4、理解界线破坏的定义,理解相对界线受压区高度确实定高度确实定措施。
定义:是适筋构件与超筋构件相对受压区高度的界线值。
相对界线受压区高度的计算可将钢筋的抗拉强度设计值£和弹性模量E,带入下式计
算:
5、理解相对界线受压区高度鉴别适筋破坏和超筋破坏的原因。
答:截面相对受压区高度时,根据应变线性关系,对应于混凝土极限压应变£E
的钢筋应变£,不不小于其屈服强度对应的应变£,,因而钢筋无法屈服,梁体现为超前破
坏。
6、理解正截面承载力计算图式,掌握正截面承载力计算的公式及合用条件,能进行矩形截
面单筋截面受弯构件的纵筋设计和正截面承载力的计算。
(P68,式4-8,4-9,合用条件4-10,4-11,牢记,会用)
7、理解钢筋混凝土受弯构件采用双筋截面的条件。
答:①构造或构件承受某种交变的作用(如地震),使截面上的穹矩变化方向;
②截面承受的弯矩设计值不小于单筋截面所能承受的最大弯矩设计值,而截面尺
寸和材料品种由于某些原因又不能变化;
③构造或构件的截面由于某种原因,在截面的受压区预先已经布置了一定数最的
受力钢筋(如持续的某些支座截面)。
8、双筋截面正截面承载力计算公式及合用条件,能进行计算。
(计算公式及条件:P.80-P.81,牢记,会用)
9、双筋截面受穹构件正截面承载力计算时,受压纵筋屈服的条件。
受压纵筋屈服的条件:x>2a\
10、T形截面翼缘计算宽度的概念及影响原因:
T形截面翼缘计算宽度明,是按规范确定的等效应力宽度范围,认为在此宽度内压应
力均匀分布,该宽度以外压应力为0,其值按规范规定取用。
■值与翼缘厚度、梁的跨度和受力状况等许多原因有关。
11、理解第一类、第二类T形截面的分类措施。
答:第一类T形截面中和轴在翼缘内,即xWh'/;
第二类T形截面中和轴在梁肋内,即x>h':;
12、T形截面梁的正截面承载力计算公式和合用条件,能进行计算。
(判断第一类或第二类的措施,及后续计算务必理解,会用)
13、掌握钢筋混凝土梁、板内的钢筋种类及作用
(1)梁中钢筋
受力筋:承受拉力;
架立筋:构成梁配筋的骨架;
箍筋:与纵筋绑扎成稳定的钢筋骨架、承受剪力;
泻起钢筋:在跨中区域为纵向受力钢筋,承受方矩引起的拉力。在两端弯曲区域
承受剪力。
(2)板中钢筋
受力钢筋:承受弯矩产生的拉力;
分布钢筋;将板上的外力更有效的传递到受力钢筋上去,防止由于温度变化和混
凝土收缩等原因沿板跨方向产生裂缝,并固定受力钢筋,使其位置对的,并垂直于受
力钢筋。
14、受力纵筋的净距规定:P.95
受力纵筋距离底面或例面为保护层厚度+箍筋直径;
受力纵筋之间的净距:底部225mm且2d(较大钢筋直径),顶部230mm且21.5d
6、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
6.1受弯构件斜截面受力分析及破坏形态
1、理解受弯构件斜截面破坏的本质原因:
答:当梁内的主拉应力或主压应力到达材料的抗拉或抗压强度值时,即引起构件截面的
开裂和破坏。
2、理解受弯构件常见的两种斜裂缝。
弯剪型斜裂缝:斜裂缝由梁底的弯曲裂缝发展而成
腹剪型斜裂缝:梁的腹板很薄或集中荷载至支座距离很小时裂缝也许首先在腹部出现
3、掌握无腹筋梁、有腹筋梁斜截面的三种破坏形态、怎样保证发生剪压破坏。
腹筋:箍筋和弯起钢筋的总称
斜拉破坏:发生在剪苻比入较大(人>3)无腹筋梁或者腹筋梁配置过少。特点斜裂缝,一
旦出现便迅速向集中荷载作用点延伸很快形成临界斜裂缝梁随即破坏。破坏过程,极速忽
然破坏前梁的变形很小只有一条斜裂缝破坏具有明显的脆性。
剪压破坏:多发生在剪跨比人适中(1.5〈入£3)的无腹筋梁或腹筋梁配置适量的特性是
当加载到一定阶段时斜裂缝中的某一条发展成为临界斜裂缝。临界斜裂缝向荷载作用点缓
慢发展,剪压区高度逐渐减小,最终减压区混凝土被压碎。破坏有一定的预兆但与适筋梁
的正面破坏相比剪压破坏仍属于脆性破坏。
斜压破坏:一般多发生在剪力较大,弯距较小及剪跨比\较小(入〈1.5)或剪跨比大但腹
筋配置过多以及梁的腹板很薄的薄腹梁中。过程,首先是腹部出现若干条平行的斜裂缝。
伴随荷载的增长梁腹被这些斜裂缝分割为若干斜向短柱最线柱体混凝土被压碎。破坏荷载
很高,但变形很小亦属于推性破坏。
4、理解箍筋和弯起钢筋的位置和作用:
答:箍筋有效布置方式是与梁腹中的主拉应力方向一致但为施工以便一般和梁轴线成
九十度布置;弯起钢筋是纵筋在梁的端部弯起,和箍筋有着相似的作用提高梁斜截面的抗
剪承载力。
5、掌握受弯构件斜截面受力性能重要原因,剪跨比、配箍率的定义
答:影响斜截面受力性能的原因:剪跨比和跨高比,腹筋的数量,混凝土强度等级,纵筋
配筋率,(其他原因截面形状,预应力,梁的持续性)
剪跨比:用人表达梁截面的弯矩值与截面的剪力值却有效高度乘积之比。既入=M/Vh。
配箍率:是指沿构件长度,在箍筋的一种间距s范围内,箍筋中发挥抗剪作用的各肢所
有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
6.2受弯构件斜截面设计措施
1、理解受弯构件斜截面受剪承载力的含义
答:对应于剪压破坏时,钢筋混凝土构件承受剪力的能力。
2、理解受弯构件斜板面受剪承载力的计算公式,各个参数的含义,公式的合用条件。
(理解,会用)
3、理解运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变化处截面、
腹板宽度变化处截面。
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
长,引起沿斜截面受弯承载力局限性及锚固局限性的破坏。
6、理解抵御弯矩图的概念,理解抵御弯矩图包住弯矩图的含义。
答:抵御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。假
如抵御弯矩图能将荷载弯矩图完全覆盖,则每一种截面都安全;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足被运用的截面以外,其距离si应不小于或等于ho/2处。
8、理解纵筋的锚固长度,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“强度充足运用截面”外伸一定的
长度必,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也许的裂缝位置和方向
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,框架边梁及框架构造角柱。
2、平衡扭转:构造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):超静定构造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翦应力分布特点:截面形心处剪力值等于零,截面边獴处剪应力值
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微弱处产生一条呈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,最终形成一种三角面开裂一面受压的空间扭曲破坏面,使
构件立即破坏,破坏带有忽然性,具有经典脆性破坏性质。
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性:
①当混凝土受托构件配筋数量较小时(少筋构件);属于脆性破坏。
②当混凝土受扛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):构造具有一
定的延性性质。
5、怎样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不不小于各自的最小配筋率,并应符合受扭钢
筋的构造规定。
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<<<1.7
7.3受扭构件承载力计算
1、理解矩形截面纯扭构件的开裂扭矩的影响原因和计算公式,理解钢筋对开裂扭距的影响
较小。
答:影响原因见教材:混凝土抗拉强度设计值、截面塑性抵御矩
开裂扭矩计算公式为
Tcr=0.7ftWt
式中ft一—混凝土抗拉强度设计值
一一截面受扭塑性抵御距,对于矩形截面
WtWt=b%(3h—b)
构造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,
它对构造提高开裂荷载作用不大,在进行开裂扭矩计算时可忽视钢筋的影响。
2、理解矩形截面纯扭构件的抗扭承载力计算假定和构成部分,理解计算公式及合用条件。
答:《规范》有关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L和箍筋与纵筋的抗扭承载力T.两部分构
成,即
(详见公式
Tu=Tc+TsP1425-8)
合用条件:0.6又$1.7、截面尺寸和最小配箍率的规定。
3、理解配筋强度比对纯扭构件破坏形态的影响。
答:当0.6M&1.7时,发生适筋破坏,超过此范围时,发生部分超筋破坏。
4、理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。一般是弯矩比扭矩明
显大的时候出现这种破坏,
剪扭型破坏:裂缝首先出目前侧面。重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
明显大,且顶面钢筋比底面少的时候出现这种破坏。
5、理解剪扭有关性的含义,理解剪扭构件的承载力减少的原因。
答:若构件中同步有剪力和扭矩作用,剪力的存在,会减少构件的抗扭承载力;同样,
由于扭矩的存在,也会引起构件抗剪承载力的减少。这便是剪力和扭矩的有关性。
无腹筋构件的抗剪和抗扭承载力有关关系大体按1/4圆弧规律变化,即伴随同步作用
的扭矩增大,构件的抗剪承载力逐渐减少,当扭矩到达构件的抗纯扭承载力时,其抗剪承
载力下降为零,反之亦然。
G、理解弯剪扭构件的配筋原则和措施。
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。
当构造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,该构造构件称为
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种轴线一种方向偏心。双向偏心受压构件在两个方向上均有偏心。
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性、发生条件。
①大偏心受压破坏的特性: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,首先抵达屈服。伴随裂缝的开展,
受压区高度减小,最终受压钢筋屈服,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性:构件的破坏是由于受压区混凝土抵达其抗压强度,距轴力
较远一侧的钢筋As,无论受拉或受压,一般均未抵达屈服,其承载力重要取决于受压区混
凝及受压钢筋As:这种破坏无明显特性,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规定。
纵筋布置:对称配筋时,在柱方矩作用方向的两对边对称布置相似的纵向受力钢筋。
非对称配筋时,在柱弯矩作用方向的两对边对称布置不一样的纵向受力钢筋
最小配筋率:一侧纵筋0.2%,所有纵筋:三级钢筋时0.55%,一级、二级钢筋0.6%
最大配筋率:所有纵筋配筋率不适宜超过5%
3、掌握界线破坏的定义,掌握鉴别大、小偏心受压破坏的原则。
①两类破坏的界线是:受拉钢筋初始屈服的同步,受压区混凝土到达极限压应变;
②当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有关曲线的特点、用途。
对于给定截面、配筋及材料强度的偏心受压构件,抵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,而是有关的。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
在不一样的N和M的组合下到达其极限承载力。大偏心区段,伴随轴向压力N的增大,
截面能承担的弯矩也对应提高。小偏心区段,伴随轴向压力的增大,截面所能承受的弯矩
反而减少。
5、理解P-6效应,理解其重要影响原因。
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。其影响原因有构件的长细比,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措施,掌握初始偏心
距的计算。
①计算偏心距:e0=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附加偏心距的取值措施:ea=MAX{20,h/30};
④初始偏心距的计算:B=e0+e3
7、掌握大偏心受压构件正截面承载力计算公式和合用条件,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合用条件。
(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。
X=《bho
11、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,或为了构造简朴便于施工时,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鉴别措施。
轴向拉力为于As与As,之间的受拉构件,混凝土完全不参与工作,两侧钢筋As及As均受
拉屈服。这种构件称为小偏心受拉构件。因受压区混凝土到达极限压应变及纵向受压钢筋
AM到达屈服,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。鉴别措
施: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、理解大小偏心受拉构件的破坏特点。
当偏心距很小时(eOVh制,构件处在全截面受拉的状态,伴随偏心拉力的增大,截面受拉
较大一侧的混凝土将先开裂,并迅速向对边贯穿。当偏心距eO>h/2-as时,混凝土受压
区明显增大。伴随偏心拉力的增长,靠近偏心拉力一侧的混凝土开裂,裂缝谁能开展,但
不会贯穿全截面,而一直保持一定的受压区。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,他将先到达屈服强度,伴随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及铀力N的共同作用的同步,还受到较大的
剪力
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