混凝土结构设计知识点串讲

混凝土结构设计一、基本题型及分值分布1.单项选择题共20小题每小题2分共40分2.填空题共10小题每小题1分共10分3.问答题共5小题每小题4分共20分4.计算题共5小题每小题6分共30分本课程的考试方法为笔试，考试时间为150分钟，满分为100分，考试时考生可以携带无存储功能的计算器及小三角板。二、考试预测1.试卷中分数比例考试复习要覆盖到各章，并适当突出本课程的重点章节，加大重点内容的覆盖密度，但是由于自学考试命题考核知识点非常细致，而且面广，考生在复习时一定要覆盖到本课程大纲中所涉及的所有知识点，重点章节有：第二章、第三章、第四章；在此基础上其他章节（第一章和第五章的内容也有一定比例）也要详细复习，本课程命题的分数比例为；第一章约占5%；第二、三、四章约占80%；第五章约占15%。本单程在试卷中不同能力层次要求的分数比例，一般为：识记15%；领会占30%；简单应用占35%；综合应用占20%。2.涉及的公式最常的公式有：（1）雪荷载标准值计算公式：OrkSS式中：kS—雪荷载标准值2/mkNr—层面积雪分布系数，查《荷载规范》表6.2.1.采用；排架计算时可按积雪全跨均匀分布考虑，取1r；os—基本雪压2/mkN，查《荷载规范》附录D.4，同时《荷载规范》的附图D.5.2给出了全国基本雪压分布图。（2）吊车荷载最小轮标准值计算公式：kkkkkPGGGPmax,,3,2,1min,2式中：kk、GG,2,1—分别为大车、小车的自重标准值kN，等于各自质量21mm、（以t计）与量力加速度的乘积；kG,3—为吊车额定起吊顶量Q对应的重力标准值，以kN计，等于以t计的额定起吊质量Q与重力加速度乘积。（3）简支吊车梁支座反力影响线求出的kpmax,产持的支座最大反标准值kDmax,产生的支座最大反力标准值kDmax,的计算公式：yiBPDkkmax,max,而另一侧排架柱上由kpmax,产生的kDmin,：kkkyikppDyiBPDmax,min,min,min,式中：yi—各大轮子下影响线纵标值的总和；—多台吊车的荷载折减系数，按表2-1查得。（4）吊车荷载最大轮压设计值、maxp最大轮压设计值minp计算公式：KMAXQPp,maxKMINQMINPP,式中：Q—吊车荷载分项系数，取1.4。（5）吊车梁作用在排架上的竖抽荷载设计值minmaxDD、的计算公式：kQDDmax,maxkQDDmin,min式中：Q—吊车荷载分项系数，取1.4。（6）minmaxDD、换算成作用在下部柱顶面的轴心压力和力矩，其中力矩：eDMeDMminminmaxmax,（7）两台吊车作用下的吊车对擀架产生的最大横向水平荷载设计值maxT计算公式：式中；e—吊车梁支座钢垫板的中心线至下部柱轴线的矩离。max.3.2maxmaxmax`max25.0pGGDpTDTkkak式中：a—吊车横向水平荷载系数，理论上可取0.7。（8）风荷载标准值计算公式：ozszk式中：k—风荷载标准值2/mkN；z—z高度处的风振系数，对单层厂房，1z；s—风荷载体型系数；o—基本风压2/mkN。具体参数含义见课本P47～48页。（9）排架柱顶至层盖部分的圴布风荷载按作用在柱顶的水平集中风荷载kw计算公式；kkk式中：kw1—作用在竖直面上的风荷载标准值，按柱顶至檐口顶部的距离1h计算；kw2—作用在破屋面上的风荷载水平分力标准值的合力，按檐口顶部至层脊的距离2h计算。BFFwhzssk2012122式中：12、FF—分别为迎风和背层面坡面上的风荷载合力执法水平分力；12ss、—分别是分别为迎风和背风层面坡面上的风荷载体型系数，因已经考虑了力的方向，故在这里取绝对值；B—排架计算单元宽度；z—计算kw时统一采取的风压高度变化系数。（10）等高排架在术顶水平中力F作用是的各柱顶剪刀V的计算公式：FFuiuiini111v（n为柱总数）总的抗剪刚度与所有柱（包括基本身）总的抗剪刚度的比值；ui—各柱柱顶水平位移。（11）牛腿截面尺寸控制不发生斜裂缝破坏的控制条件和构造要求的公式：hoa.fFF.βFvkhkvk50501tkbho式中：vkF—作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖向力值；hkF—作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的水平拉力值；—裂缝控制系数：对支承吊车梁的牛腿取65.0，取8.0；a—竖向力作用点至下柱边缘的水平距离，这时应考虑安装偏差20mm，当考虑安装偏差后的竖向的力作用点位于下柱截面以内时，取a=0；b—牛腿宽度；ho—牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度：acahostan，为牛腿底面的倾斜角，当45时，取45，C为下柱边缘到牛腿外边缘距离。（12）牛腿纵向受拉钢筋面积的计算公式：yhyvasfF.hof.FA21850式中：sA—牛腿纵向受拉钢筋面积；vF—作用在牛腿顶部的竖抽力设计值；hF—作用在牛腿顶部的水平拉力设计值；—竖向力至下柱边缘的水平距离，当ho3.0时，取ho3.0;ho—截面的有效高度。（13）信心受压柱下基础基底边缘的最大和最小压力min,maxkpp、计算公式：WMAGNppbkkbkkk土min,max,式中：bkM—作用于基础底面的弯矩标准组合值，wkewkbkNMM；bkN—由柱和基础传至基础底面的轴向力标准组合值；wkN—基础梁传来的竖向力标准值；we—基础梁中心线至基础底面的距离；W—基础底面面积的抵抗矩，6/lbw。（14）确定信心受压柱下基础底面尺寸时，应符合下列计算公式要求：fapppkkk2/min,max,fapk2.1max,式中：kp—基底中心的平均应力标准值；min,max,kkpp、—偏心受压柱下基础基底边缘的最大和最小压应力；nf—修正后的地基承载力设计值。（15）轴心荷载作用下沿基础长边b方向的截面I+I处的弯矩IM，相应的基础底板受力钢筋面积计算公式：ttIabbpjM21224119.01hofMAysI式中：jp—扣除基础自重和其上土的重力后，相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积上的净反力；1M—沿所求截面一侧的梯形面积形心处的np的合力与形心到柱边截面的距离相乘之积；oIh—所求截面的有效高度，sIoIahh，当基础下混凝土垫层时，取mmasI40，无混凝土垫层时，取mmasI70。（16）反弯点法计算框架结构内力时的计算公式：柱的侧向刚度2:12''hiDD；i为柱线刚度，hEIi.第i层所产生的楼层总剪力：uijjkujjkjkvDv;是第j层的层间侧移；第j层与第j-1层之间的层间相对位多uj的计算公式：nkjknjjnkjkjDkFDv111j'1'u式中：h—第j层柱高；jk—各柱抗侧称刚度占整层柱总侧移刚度批值，nkjkjkDD1''jk（17）单自由度体系自振周期计算公式：kmn2T式中：m—等效质量；K—弹性杆件侧向刚度。（18）底部剪力法的结构的底部剪力计算公式：niijniIiEKGHaF1111F质点i的水平地震作用标准值计算公式：nkkkiiiHGHGF1式中：EKF—结构总水平地震作用标准值；1—相应于结构第一振型的，即基本间振周期的水平地震影响系数，按课本表5-11.5-12图5-14确定；多层砌体房层、底训框架移层内框架房层宜取水平地震影响系数最大值。1——第一振型的振参与系数，按课本5-44式确定；iF质点i的水平地震作用标准值；kiGG、——分别为集中于质点ki、的重力荷载代表值；kiHH、——分别为质点ki、的计算这里是按质点的重力荷载代表值与其计算高度的乘积来进行分配的。在复习这些公式时，一定要以考试大纲为准，同时结合课本中相应的内容，习题进行复习，理解。以上公式中只有的公式，同样在复习中一定要讲究学习的方法以及准确性，确保理解和记忆的准确，而不是只记个大概，最后写出来每个都差不多，却每个都是错的，从而在考试中拿不到分数。三、重点章节概述1.第1章重点难点本章重点：（1）混凝土结构极限状态的基本概念结构的功能要求：①安全性要求：②适用性要求：③耐久性要求。以上指结构和构件在规定的时间内，应满足的几项功能要求。结构的可靠性：其构成要素有①规定时间内；②规定条件下；③完成预定功能的能力。以上三者缺一不可。设计准期：①即结构的设计使用年限；②其不等同于结构的寿命；③结构的设计使用年限分为：5年、25年、50年、100年等。设计基准期一般为50年。建筑物的安全等级：人为一级、二级、三级，对应的建筑物类型分别为重要、一般、次要。混凝土结构分为两类极限状态：①承载力极限状态；②正常使用极限状态。以上二者都是为结构整体或部分超过某一特定状态时就不满足设计规定某一功能要求。（2）结构可靠度、失效概率、可靠指标结构的可靠度：构成要素有①规定时间内；②规定条件下；③完成预定功能的概率。以上三要素实际是对结构可靠性的概率度量。失效概率：①指结构不能完成预定功能要求的概率；②表达式为：pf；③与结构抗力R和结构效应S密切相关。可靠指标；①；越大，则Pf越小；②；越大，则pf越小。（3）按近似概率的极限状态设计表达式用分项第数表达近似榋女女概率极限状态设计法的承载能力极限状态实用设计表达式；荷载效应怀荷载的关系：①荷载是工程上对结构的直接作用；②荷载效应是指对结构或构件产性的内力、变形的统称；③荷载分为恒荷载、楼面活荷载、风荷载、雪荷载等。荷载代表值：①可变荷载代表值有：标准值、组合值、准永久值、频遇值等；②永久荷载只有标准值一种。荷载的标准值、分项系数、设计值：①荷载的标准值是荷载的基本代表值；②其他代表值是以标准值为基础乘以相应系数后得出的；③分项系数是荷载设计值与标准值的比值，一般情况下大于；④分项系数取值应考虑按对结构有利时和不利时分别取值；⑤分项系数取值应考虑对可变荷载和永久荷载分别取值。材料强度的标准值、分项系数、设计值：①材料强度标准值是材料强度的检验指标；②材料分项系数等于材料强度标准值与材料强度设计值之比值；③材料分项系数值大于1；④材料强度设计值小于标准值；⑤不同材料有不同的材料分项系数；⑥混凝土材料分项系数值为1.4；⑦钢筋的材料分项系数随钢筋品种而不同。结构重要性系数：①与建筑物安全等级有关；②计算结构承载力时有关；③对一级安全等级或100年及以上使用年限的结构件取值不应小于1.1；④对一级安全等级或50年使用年妈的结构件取值不应小于1.0；⑤对一级等级或卡年及以下使用年限的结构构件值不应小于0.9；⑥抗震设计中，不考虑结构重要性系数。（4）混凝土结构包括哪些结构类型主要包括三种类型：混凝土结构包括素混凝土结构，钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。本章难点：（1）混凝土结构的两类极限状态混凝土结构的承开力极限状态和正常使用极限状态的含义和区别；掌握判断结构是否发生超过两类极限状态的具体破坏型式的区分；如何保证分别满足两种极限状态要求。（2）结构的可靠度掌握荷载的内容、效应的内容；理解荷载和效应两者的联系与区别。（3）极限状态设计表达式熟悉承载力极限状态的设计表达式的具体形式和区别、具体内容和各符号含义；熟悉正常使用极限状态中荷载效应的标准组合、准永久组合具体内容扩各符号含义；能熟练计算简支梁、板的竖向荷载和跨中下载面的弯矩标准值、设计值和准永久值。2.第2章重点难点（全书重点）本章重点：（1）单层厂房的结构形式、组成、布置单厂结构形式人为排架和刚架两种；单厂组成：①层盖结构；②横向平面排架；③纵向平面排架；④吊车梁；⑤支撑；⑥基础；⑦围护结构。变形缝作法：变形缝包括①伸缩缝；②沉降缝；③防震缝。变形缝作用：①伸缩缝：减小结构内温度应力。②沉降缝：避免厂房因基础不