混凝土结构基本原理复习

第一章混凝土结构包括：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构及配置各种纤维筋的混凝土结构。钢筋与混凝土两种材料能够有效地结合在一起而共同工作，主要基于以下三个条件：①钢筋与混凝土之间存在着粘结力，使两者能结合在一起。②钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数很接近。③钢筋埋置于混凝土中，混凝土对钢筋起到了保护和固定作用，使钢筋不容易发生锈蚀，且使其受压时不易失稳，在遭受火灾时不致因钢筋很快软化而导致结构整体破坏。混凝土结构的特点：优点：①就地取材②耐久性和耐火性好③整体性好④具有可模性⑤节约钢材缺点：①自重大②抗裂性差③需用模板④混凝土结构施工工序复杂，周期较长，且受季节气候影响⑤对于现役混凝土，如遇损伤则修复困难⑥隔热隔声性能也比较差。第二章我国常用的钢筋品种有热轧钢筋、钢绞线、钢丝等。普通热轧钢筋包括300HPB(一级)，335HRB（二级），400HRB（三级），500HRB（四级）。钢筋表示中各字母记数字含义：第一个字母处H：热轧钢筋，R：余热处理；第二个字母处R：带肋，P：光圆，B：钢筋。数字表示屈服强度标准值。无明显流服的钢筋，工程上一般取残余应变为0.2%时所对应的应力0.2作为无明显流服钢筋的假定屈服点，称为钢筋的条件屈服强度。反映钢筋塑性性能和变形能力的两个指标——钢筋的延伸率和冷弯性能。钢筋的延伸率是指钢筋试件上标距为10d或5d（d为钢筋直径）范围内的极限延伸率，记为10或5。延伸率越大，说明钢筋的塑性性能和变形能力越好。钢筋冷弯是将钢筋绕某个规定直径D的辊轴弯曲一定角度，弯曲后钢筋无裂纹、鳞伤、断裂现象。要求钢筋具有一定的冷弯性能可使钢筋在使用时不发生脆断，在加工时不致断裂。（了解，能叙述出来）冷拉仅能提高钢筋的抗拉屈服强度，其抗压强度将降低，故冷拉钢筋不宜作为受压钢筋。钢筋冷拔之后强度大为提，但塑性降低，冷拔后的钢丝没有明显屈服点和流福（即由软钢变为硬钢），冷拔后可同时提高抗拉和抗压强度。钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求包括以下几点：①适当的屈强比（屈强比是指钢筋的屈服强度与极限抗拉强度之比）②良好的塑性③可焊性能好④与混凝土的粘结性能好⑤耐久性和耐火性强。我国标准规定用边长为150mm的标准立方体试块在标准条件（温度（203），相对湿度90%）下养护28天或设计规定龄期后，在压力机上以标准实验方法（中心加载，加载速度为20.150.25/Nmms，试件上、下表面不涂润滑剂）测得的破坏时的平均压应力作为混凝土的立方体抗压强度，记为scuf（其中上角s表示实测值）（以上标准只需了解）混凝土的立方体抗压强度标准值系指按上述规定所测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，记为,cukf。混凝土轴心抗压强度：轴心抗压强度试件高宽比一般为23。我国采用150150300mmmmmm或150150450mmmmmm的棱柱体为标准试件。混凝土三向受压状态下，随着侧向压应力的增加，试件轴向受压强度提高，轴向变形能力也明显提高。混凝土的变形性能，三个阶段特点：当荷载较小时，即0.3scf（即图中oa段）时，应力应变关系接近于直线。随着荷载的增加，当应力为0.30.8scf（图中ab段）时，混凝土表现出越来越明显的塑性，应力应变关系偏离直线，应变的增长速度比应力增长快。此阶段中混凝土内部裂缝虽有所发展，但处于稳定状态。随着荷载进一步增加，当应力为0.81.0scf（图中bc段时），应变增长速度进一步加快，应力应变曲线的斜率急剧减小，混凝土内部微裂缝进入非稳定发展阶段。当应力达到c点时，混凝土发挥出受压时的最大承载能力，即轴心抗压强度scf（极限强度），相应的应变值0称为峰值应变。此时混凝土内部微裂缝已延伸扩展成若干通缝。（图见课本222.18P）影响混凝土轴心受压时应力应变线形状的因素：①混凝土强度等级②加载速度③横向约束。所谓极限压应变是指混凝土试件可能达到的最大应变值，它包括弹性应变和塑性应变。极限应变越大，混凝土的变形能力越好。课本图252.25P混凝土变形模量表示方法徐变：混凝土在不变的应力长期持续作用下，变形随时间而徐徐增长的现象称为混凝土的徐变。影响徐变的因素：应力水平、混凝土材料组成、混凝土制作、养护方法、混凝土构件的形状、尺寸和外部环境条件。如何减小徐变对工程的影响：①一般取普通混凝土在荷载长期作用下的抗压强度为0.8scf，高强混凝土取0.80.85scf。②采用坚硬、弹性模量大的骨料，骨料所占体积越大，徐变越小。③混凝土养护在高温，湿度大的条件下进行，使水泥水化作用充分。④采用较大尺寸混凝土构件。（相对面积较小，构件内水分不易丢失）如何减小混凝土的收缩：1.水泥用量越大，等级越高，水灰比越大，则收缩越大，骨料级配越好弹性模量越大，则收缩越小。2.凝结硬化过程以及使用时，环境湿度越大，收缩越小，若环境湿度大的同时养护温度越高，收缩将减小。3.混凝土施工质量越好，振捣越密实，收缩越小。4.构件体积越表面积之比越大，收缩越小。粘结应力分类：锚固粘结应力、裂缝附近的局部粘结应力、弯曲粘结应力。光圆钢筋与混凝土的粘结力三部分组成：混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶着力、钢筋和混凝土接触面的摩擦力、钢筋表面粗糙不平造成的机械咬合力。变形钢筋与混凝土的粘结力也由胶着力、摩擦力和机械咬合力三部分组成。影响粘结强度的因素：混凝土强度、混凝土保护层厚度、钢筋净距、钢筋外形、横向约束钢筋、受力状态、浇筑混凝土时钢筋所处的位置。（前四项主要）提高粘结强度的措施：提高混凝土强度、增大混凝土保护层厚度、保持一定的钢筋净间距。第三章结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的原因（如地震、基础差异沉降、温度变化、混凝土收缩等）。前者以力的形式作用于结构上，称为直接作用，习惯上称为荷载；后者以变形的形式作用在结构上，称为间接作用。永久作用：指在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的作用，如结构的自重力、土压力、预应力等。永久荷载根据构件体积和材料容重确定。可变作用是指在结构使用期间，其值随时间变化，且变化与平均值相比不可忽略的作用，如楼面活荷载、桥面或路面上的行车荷载、风荷载和雪荷载等。这种作用若为直接作用，则通常称为可变荷载。偶然作用：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其量值很大且持续时间很短的作用。如强烈地震、爆炸、撞击等引起的作用。作用效应：直接作用或间接作用，作用在结构构件上，并由此对结构产生内力和变形，称为作用效应。用S表示。结构抗力是指整个结构或结构构件承受作用效应的能力，用R表示。安全性、适用性、耐久性统称为结构的可靠性，也就是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。结构的安全等级（设计基准期通常取50年）：根据房屋的重要性来划分。重要房屋与次要房屋的划分，应根据结构破坏可能产生的后果，即危及人的生命、造成经济损失，产生社会影响等的严重程度。具体等级划分见课本41页。结构设计时所取用的资料应用概率统计方法来确定。结构极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态（如承载力、变形、裂缝宽度超过某一限值）就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。分为：承载力极限状态和正常使用极限状态（会判断属于哪一种）。结构设计可靠指标的影响因素：破坏类型和安全等级。书3.4.1有计算题正常使用极限状态设计表达式（标准组合效应及频遇组合、准永久组合，要记）第四章受弯构件在荷载等作用下，可能发生两种主要破坏：沿弯矩最大的截面破坏，沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏。（59P图4.3要看）64P图4.10要会画正截面受弯的破坏形态：适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。适筋破坏特点：纵向受拉钢筋应力首先达到屈服强度，然后受压区边缘混凝土达到极限压应变致使受压区混凝土被压坏。这种破坏从受拉钢筋屈服到极限状态有一个较长的塑性变形过程，能够给人以明显的破坏预兆，因此这种破坏状态称为塑性破坏或延性破坏。由于适筋梁的破坏始于受拉钢筋首先屈服，而超筋梁的破坏始于受压区混凝土首先压碎，所以必然存在一种界限状态，即受拉钢筋屈服的同时，受压区边缘混凝土应变也恰好达到极限压应变，此时的配筋率为界限配筋率，其特点是截面屈服和达到极限承载能力同时发生，即yuMM，这种破坏形态叫“界限破坏”或“平衡破坏”，也就是适筋梁与超筋梁在界限时的破坏情况。当b时，梁发生适筋破坏；当b时梁发生超筋破坏，因此界限配筋率b是保证受拉钢筋区服的最大配筋率。（了解，关键知道界限配筋率，以及如何判断适筋和超筋）。受压区等效矩形应力图形，两个图形等效原则：1.等效矩形应力图形的面积应等于抛物线加矩形应力图形面积，即混凝土压应力的合力C的大小相等。2.等效矩形应力图形的形心位置应与抛物线加矩形应力图形的总形心位置相同，即压应力合力C的作用点位置不变。（图在70页，这个一定要会背）72P表4.3受弯构件一侧受拉钢筋的最小配筋率：minmax0.45,0.2%tyff双筋受弯构件正截面承载力的计算，看看两类T形截面判别：110yscffcfffAfbhMfbhh满足以上之一为第一类，反之为第二类。当截面弯矩设计值M已知时，用第二式。ffbh、分别为T形截面受压区的翼缘宽度和翼缘高度。第五章受压构件按受力情况不同分为：轴心受压构件、单向偏心受压构件和双向偏心受压构件。钢筋混凝土轴心受压构件中配置纵筋和箍筋，作用：纵筋：与混凝土共同承担纵向压力，提高构件的正截面受压承载力；抵抗因偶然偏心在构件受拉边产生的拉应力；改善混凝土的变形能力，防止构件发生脆性破坏，减小混凝土的收缩和徐变变形。箍筋：固定纵向钢筋的位置，与纵筋形成空间钢筋骨架，为纵筋提供侧向支撑，防止纵筋受压后外凸，还可以约束核心区混凝土，改善混凝土的变形性能。按柱中箍筋形式的不同可分为：普通箍筋柱和螺旋箍筋柱。稳定系数随着构件长细比的增大而减小，长细比相同时，还和混凝土强度等级和钢筋的种类以及配筋率有关。偏心受压构件，大小偏心的判定109111PP。附加偏心距ae取20mm和偏心方向截面尺寸最大尺寸的1/30两者中较大者。短柱、长柱构件的破坏属于材料破坏，细长柱的破坏属于失稳破坏。5.4可能有计算题。第七章无腹筋简支梁斜裂缝分为弯剪斜裂缝和腹剪斜裂缝。剪跨比对梁沿斜截面破坏的主要形态的影响：斜拉破坏：当梁的剪跨比较大3，同时梁内配置的腹筋数量又过少时，将发生斜拉破坏。发生斜拉破坏的梁，其斜截面受剪承载力主要取决于混凝土的抗拉强度。剪压破坏：当梁的剪跨比适当13，且梁中腹筋数量不过多；或梁的剪跨比较大3，但腹筋数量不过少时，常发生剪压破坏。斜压破坏：当梁的剪跨比较小1，或剪跨比适当13，但截面尺寸过小而腹筋数量过多时，常发生斜压破坏。影响斜截面受剪承载力的因素：剪跨比、腹筋数量、混凝土强度等级、纵筋配筋率、截面形状、预应力以及梁的连续性等其他因素。其中剪跨比的影响机理：剪跨比大时，发生斜拉破坏，斜裂缝一出现就直通梁顶，y的影响很小；剪跨比减小后，荷载垫板下的y阻止斜裂缝的发展，发生剪压破坏，受剪承载力提高。剪跨比很小时，发生斜压破坏，荷载与支座间的混凝土像一根短柱在y作用下被破坏，受剪承载力很高但延性较差。7.3可能出计算题确定纵向钢筋的弯起时，必须考虑以下三方面的要求：1.保证正截面受弯承载力2.保证斜截面受弯承载力3.保证斜截面受弯承载力第九章《混凝土结构设计规范》将裂缝控制等级划分为三级：一级——严格要求不出现裂缝的构件；二级——一般要求不出现裂缝的构件；三级——允许出现裂缝的构件。钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度maxw是按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算，而预应力混凝土构件的最大裂缝宽度是按荷载标准组合并考虑长期作用影响的效应计算。结构构件的最大裂缝宽度限值，主要是根据结构构件的耐久性要求确定的。《混凝土结构设计规范》规定了最