电大混凝土结构设计复习资料速记小抄

电大混凝土结构设计复习资料速记小抄一、材料性能核心要点1.混凝土：*强度等级：以立方体抗压强度标准值划分，如C30表示fcu,k=30N/mm²。设计中主要使用轴心抗压强度设计值fc、轴心抗拉强度设计值ft。*变形性能：弹性变形、塑性变形、徐变（长期荷载下随时间增长的变形）、收缩（凝结硬化及环境影响下的体积减小）。徐变和收缩对结构不利，需在设计中考虑（如预应力损失、挠度增大）。*复合受力强度：双向受压强度提高，拉压组合强度降低。2.钢筋：*力学性能：屈服强度fy（设计强度取值依据）、极限强度fu、伸长率（反映塑性）、冷弯性能（反映塑性及冶金质量）。*种类与选用：热轧钢筋（HRB400、HRB500等为主要受力钢筋）、消除应力钢丝、钢绞线等。受力钢筋宜选用高强度钢筋，箍筋宜选用HRB400、HRB335或HPB300。*钢筋与混凝土粘结：依靠化学胶结力、摩擦力、机械咬合力。保证粘结的措施：足够的锚固长度、适当的保护层厚度、钢筋表面形状（带肋钢筋粘结性能好）。二、基本设计原则与方法1.结构功能要求：安全性、适用性、耐久性。2.极限状态设计法：*承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力、疲劳破坏或不适于继续承载的变形。设计表达式：γ0S≤R（γ0：结构重要性系数；S：荷载效应组合设计值；R：结构构件抗力设计值）。*正常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形、裂缝宽度、振动等。需进行验算（如挠度、裂缝宽度）。3.荷载与荷载效应组合：*永久荷载（恒载）、可变荷载（活载）。*基本组合：用于承载能力极限状态设计，考虑永久荷载和可变荷载的组合。*标准组合、频遇组合、准永久组合：用于正常使用极限状态验算。4.材料强度取值：设计值=标准值/材料分项系数（混凝土γc=1.4，钢筋γs=1.1或1.2）。5.结构可靠度：以概率理论为基础，使结构在规定时间内、规定条件下完成预定功能的概率（可靠概率）满足要求。三、基本构件设计要点（一）受弯构件（梁、板）1.正截面受弯承载力计算：*基本假定：平截面假定；不考虑混凝土抗拉强度；受压区混凝土应力图形简化为矩形（α1fccx）；钢筋应力达到屈服强度（适筋梁）。*计算简图：受压区高度x，内力臂z=h0-x/2。*基本公式：M≤α1fcbx(h0-x/2)（混凝土受压贡献）；M≤fyAs(h0-x/2)（钢筋受拉贡献）。*适用条件：*防止超筋破坏：x≤ξbh0（ξb为界限相对受压区高度，与钢筋强度等级有关）。*防止少筋破坏：As≥ρminbh（ρmin为最小配筋率）。*单筋矩形截面、双筋矩形截面、T形截面（翼缘位于受压区）计算流程。2.斜截面受剪承载力计算：*破坏形态：斜压破坏（箍筋过多）、剪压破坏（配筋适中，需计算）、斜拉破坏（箍筋过少，需构造防止）。*基本公式：V≤Vcs=Vc+Vsv=0.7ftbh0+1.25fyvAsvh0/s（仅配箍筋）。*适用条件：*截面限制条件（防止斜压破坏）：V≤0.25βcfcbh0。*最小配箍率：ρsv,min=0.24ft/fyv。*弯起钢筋的设置：承担部分剪力，需满足弯起点位置、锚固长度要求。3.构造要求：*截面尺寸：梁高h、宽b；板厚h（单向板、双向板）。*混凝土保护层厚度（c）：与环境类别、构件类型有关，满足耐久性和粘结要求。*受力钢筋：*梁：纵向受拉钢筋（一排、二排布置，净距要求）、架立筋、纵向构造钢筋（腰筋，hw≥450mm时设置）。*板：受力钢筋（直径、间距）、分布钢筋（与受力钢筋垂直，固定位置、承担收缩及温度应力）。*箍筋：形式（双肢、四肢）、直径、间距（最大间距、最小直径要求），开口箍筋不能用于受扭构件。*钢筋的锚固与搭接：受拉钢筋锚固长度la、laE（抗震）；搭接长度ll、llE（抗震），搭接区需加密箍筋。（二）受压构件（柱）1.轴心受压构件：*破坏形态：短柱：混凝土压碎，纵筋屈服；长柱：失稳破坏（需考虑稳定系数φ）。*基本公式：N≤0.9φ(fcA+fy'As')（对称配筋）。2.偏心受压构件：*分类：大偏心受压（受拉破坏，远离轴向力一侧钢筋受拉屈服）、小偏心受压（受压破坏，靠近轴向力一侧混凝土先压碎）。*界限：当ξ=ξb时为界限破坏。*基本公式：力的平衡（N）和力矩的平衡（Ne）。*附加偏心距ea：考虑施工误差等，取20mm或h/30中的较大值。*偏心距增大系数η：考虑长细比对偏心距的影响（二阶效应）。3.构造要求：*截面形式与尺寸：矩形、圆形等，最小截面尺寸（如矩形柱b≥250mm）。*纵向钢筋：根数（≥4根）、直径（≥12mm）、间距（≤300mm）、配筋率（ρ'=0.5%~5%）。*箍筋：封闭式，直径（≥6mm，≥d/4，d为纵筋最大直径），间距（≤15d、≤b、≤300mm；抗震有更严要求），螺旋箍筋可提高轴心受压承载力。（三）受扭构件1.受力特点：扭矩T产生剪应力，与弯矩、剪力共同作用。2.破坏形态：少筋破坏、适筋破坏、部分超筋破坏、完全超筋破坏。3.配筋方式：纵向受力钢筋（抵抗扭矩产生的拉力）和箍筋（抵抗扭矩产生的剪力），两者应相互配合，形成空间骨架。4.构造要求：箍筋应做成封闭式，沿截面周边布置；纵向钢筋应沿截面周边均匀对称布置。（四）钢筋混凝土构件的裂缝与变形验算1.裂缝宽度验算：*基于粘结滑移理论，考虑钢筋应力、钢筋直径、配筋率、保护层厚度等因素。*公式：wmax=αcrψσsk(1.9c+0.08d/ρte)/Es。*控制措施：采用细直径钢筋、增加配筋率、采用带肋钢筋。2.挠度验算：*按荷载效应标准组合（并考虑准永久组合的影响）计算。*短期刚度Bs、长期刚度B（考虑混凝土徐变影响，θ为长期刚度修正系数）。*fmax≤[f]（允许挠度值）。*控制措施：增加截面高度、选用合理截面形式、适当增加配筋。四、结构设计的一般步骤与构造要求1.结构方案与布置：合理选择结构体系、构件类型，进行平面和竖向布置。2.荷载计算：确定各类荷载的大小和分布。3.内力分析：采用简化方法（如手算）或计算机程序进行。4.截面设计与承载力计算：根据内力组合结果，进行各构件的正截面、斜截面等承载力计算，选配钢筋。5.正常使用极限状态验算：裂缝宽度、挠度验算。6.绘制施工图：包括结构布置图、构件详图（配筋图、节点构造等）。7.重要构造要求：*混凝土保护层厚度：满足耐久性和粘结锚固。*最小配筋率与最大配筋率：防止少筋和超筋破坏。*钢筋的锚固与连接：保证力的传递。*伸缩缝、沉降缝、防震缝：解决温度变形、不均匀沉降、地震作用下的结构碰撞问题。*节点构造：梁柱节点、主次梁节点等，应保证传力可靠、刚度连续。五、复习提示与应试技巧1.理解概念：对基本概念（如极限状态、配筋率、界限受压区高度等）要准确理解。2.掌握公式：重点掌握基本构件承载力计算公式的物理意义、适用条件及应用。3.熟悉构造：构造要求是保证结构安全的重要措施，务必熟记关键构造规定。4.多做习题：通过做题巩固知识点，熟悉