钢筋混凝土结构总复习

复习第1章第1章钢筋混凝土结构的材料1.1钢筋的品种和力学性能1.1.1钢筋的品种1、分类按用途分：普通钢筋——热轧钢筋。预应力钢筋——钢丝、钢绞线、螺纹钢筋及钢棒。按化学成分区分：碳素钢——钢筋的碳素钢主要是低碳钢和中碳钢。HPB235。普通低合金钢——碳素钢基础上加入少量合金元素而成。强度高、塑性好，应用广泛。HRB335、HRB400复习按外形分：光圆钢筋带肋钢筋。目前常用的是月牙肋钢筋。按力学性能分：软钢硬钢冷拉钢筋。不提倡采用。第1章复习2、常用钢筋HPB235：光圆低碳钢，塑性好、强度低。多作为厚度不大楼板的受力钢筋和箍筋、架立钢筋、分布钢筋。HRB335、HRB400月牙肋、低合金钢，强度较高。多作为钢筋混凝土构件受力钢筋。尺寸较大的构件，为增强与混凝土的粘结可用HRB335钢筋作箍筋。HRB500我国新生产的热轧钢筋种类，强度高，强度价格比好。第1章复习钢丝：直径＜6mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三种。一般用于预应力混凝土结构。钢绞线由多根高强光圆或刻痕钢丝捻制成，分为2股、3股和7股三种。用于预应力混凝土结构。螺纹钢筋主要用作为预应力锚杆。钢棒螺旋槽钢棒和螺旋肋钢棒两种。公称直径6～14mm之间。用于预应力混凝土结构。第1章复习1.1.2力学性能1、软钢力学性能：应力应变曲线强度越高、塑性越差受拉强度限值以屈服强度为准，为什么？2、硬钢力学性能：应力应变曲线协定流限以协定流限为设计标准第1章复习3、钢筋的疲劳强度疲劳强度与应力特性（重复荷载作用时钢筋受到的最小应力与最大应力的比值）有关。应力特性越低，疲劳强度越低。当荷载重复作用二百万次以上时，钢筋的疲劳强度约为静力拉伸强度的44%～55%。这时使用荷载作用下的材料应力就不能过高。第1章复习1.2混凝土物理力学性能1、fcu和混凝土强度等级影响fcu的因素：内因：水泥标号、水泥用量、水灰比、龄期、施工方法、养护条件外因：试验方法、试件尺寸、加载速度标准：边长150mm立方体、养护28天、表面不涂油。混凝土强度等级：95%保证率的fcu，即fcuk。第1章复习对混凝土的要求：钢筋混凝土：不应低于C15；HRB335：不宜低于C20；HRB400、RRB400钢筋或承受重复荷载：混凝土强度等级不应低于C20；预应力混凝土：不应低于C30；钢绞线、钢丝作预应力钢筋：不宜低于C40。第1章复习2、混凝土各单轴强度之间关系3、混凝土多轴强度双压：抗压强度提高双拉：基本不变一拉一压：抗拉强度与抗压强度下降剪应力存在降低法向抗压强度压应力不大时，抗剪强度提高；压应力过大时，抗剪强度降低。0.76ccuff2/30.26tcuff2/30.23tcuff0.67ccuff第1章复习4、混凝土短期一次加载曲线应力应变曲线强度越低，曲线越平缓；强度越高，曲线越陡，εcu越小。加载速度越快，σ0提高（但不多），ε0、εcu有较大减小。配置了横向钢筋，σ0、εcu提高，对抗震有利。弹性模量，取0.3fc。第1章复习5、混凝土重复荷载下的应力应变曲线应力应变曲线疲劳强度弹性模量，取0.4fc，重复加载卸载5次。第1章复习6、混凝土受压极限应变：和混凝土本身性质有关；和试验方法有关（速度）；和应力状态有关：轴压构件小，偏压构件大。7、混凝土受拉极限应变：数值小；抗拉强度高，极限拉应变大；潮湿养护大于干燥养护。第1章复习第1章8、混凝土长期荷载下应力应变曲线应力应变曲线线性徐变、≤0.5～0.55fc；非线性徐变、≥0.5～0.55fc复习第1章9、徐变与塑性变形区别徐变：混凝土受力后，水泥石中的凝胶体产生的粘性流动要持续一段时间引起的；不管应力大小均会发生；徐变能恢复一部分（徐回）。塑性变形：混凝土中的裂缝面裂缝扩展引起的；只有当应力超过材料弹性极限后才发生；塑性变形不可恢复。复习第1章10、徐变特点龄期越短、徐变越大；外界相对湿度越高，内部水分不易外逸，徐变减小；结构越薄，徐变越大。徐变恢复一部分。11、松驰与徐变利弊应变不变，应力减小；减小温度应力，减小应力集中；结构挠度增大；预应力损失。复习第1章12、温度与干缩温度变形对水工是十分重要。当变形受到约束时，温度变化就会引起温度应力。温度应力与温差及线胀系数有关。线胀系数与混凝土骨料有关。干缩是混凝土水分散失（湿度降低）引起，当变形受到约束时，干缩就会引起干缩应力。湿度的变化规律与温度是相同的，但变化缓慢，因而干缩一般只引起表面裂缝。对薄壁结构，干缩的危害就大了。复习第1章干缩的主要影响因素是：外界相对湿度，水灰比。水灰比越大，干缩越大。在大体积混凝土中，企图用钢筋来防止温度裂缝或干缩裂缝的出现是不可能的。在素混凝土一旦出现裂缝，则裂缝的数目不多，但裂缝宽度很大。适当配置钢筋，能有效使裂缝分散，限制裂缝宽度。复习第1章1.3钢筋与混凝土粘结1、光面钢筋与变形钢筋粘结组成区别水泥凝胶体与钢筋表面之间的胶着力；混凝土收缩将钢筋紧紧握固产生的摩擦力（握裹力）；钢筋表面不平整与混凝土之间产生的机械咬合力；钢筋表面横肋对混凝土的挤压力。2、钢筋锚固长度的确定原则钢筋达到设计强度，钢筋正好被拨动的条件确定。3、钢筋搭接时力如何传递？搭接长度与锚固长度之间关系？4、光面钢筋作为受力钢筋时，两端要做弯钩。钢筋砼设计理论经历了三个阶段：容许应力法：线弹材料，要求使用荷载作用下的钢筋与砼应力小于各自容许应力。破损阶段法：荷载引起的内力值不大于极限内力值除以安全系数。极限状态法：二种极限状态，目前多用概率极限状态设计方法。第2章钢筋砼结构设计计算原理第2章钢筋砼结构设计计算原理2.1钢筋砼结构设计理论的发展第2章结构设计要保证结构的可靠性。可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称。安全性正常工况：能承受可能出现的各种作用。偶然工况：结构仍能保持必要的整体稳定。即，要求结构仅产生局部损坏而不致发生整体倒塌。适用性结构在正常使用荷载下，具有良好的工作性能。第2章钢筋砼结构设计计算原理2.2结构的功能要求，荷载效应与结构抗力2.2.1结构的功能要求第2章耐久性在正常维护、规定的环境条件下，预定设计使用年限内，材料性能的劣化不导致结构正常使用的失效。第2章钢筋砼结构设计计算原理第2章第2章钢筋砼结构设计计算原理2.2.2作用（荷载）与荷载效应1、荷载分类：按作用的性质分：直接作用、间接作用。为了方便，统称为荷载。按随时间的变异分类：永久荷载、可变荷载、偶然荷载。按随空间位置的变异分类：固定荷载、移动荷载按结构的反应分类：静态荷载、动态荷载2、荷载效应（S）：荷载在结构构件上引起的内力和变形、裂缝。荷载都是不确定的随机变量，荷载效应也是一个随机变量。第2章2.2.3结构抗力（R）结构抗力：指结构构件的抵抗作用效应的能力。包括构件截面的承载力、构件的刚度、截面的抗裂度等。如：受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w]。截面尺寸和材料强度是决定结构抗力的主要因素。由于材料强度的离散性、构件几何特征的不定性和计算模式的不定性，结构抗力是一个随机变量。第2章钢筋砼结构设计计算原理第2章复习第2章2.3按概率极限状态设计的基本概念可靠度：指结构的可靠度程度。↓失效概率：，结构可靠。↓可靠指标：↓实用表达式：电口：五个分项系数，只要五个系数按规范取用，就能满足可靠度要求。水口：安全系数ffPPTzz复习第2章可靠指标不同安全要求的构件（结构安全级别），目标可靠指标不同。不同破坏形态的构件，目标可靠指标不同。延性破坏，要求低；脆性破坏，要求高。不同极限状态，可靠指标不同。承载能力极限状态高，正常使用极限状态低。因为：承载能力关系到结构安全。正常使用是承载能力得到满足的前提下进行的验算，只影响到结构的正常使用。若不满足造成的危害小于承载能力极限状态。第2章钢筋砼结构设计计算原理2.4荷载的标准值和材料强度标准值1、荷载代表值有：永久荷载或可变荷载标准值可变荷载组合值、频遇值及准永久值2、荷载标准值Sk（Gk、gk、Qk、qk）结构构件在使用期间的正常情况下可能出现的最大荷载值。由《水工建筑物荷载规范》给出。第2章第2章钢筋砼结构设计计算原理荷载标准值应由设计基准期内荷载最大值概率分布的某一分位值来确定。但，水利工程中能对其概率分布作出估计的荷载还只是很小一部分，大部分荷载都缺乏或根本无法取得正确的实测统计资料，所以其标准值主要还是根据历史经验确定或由理论公式推算得出的。即：对有统计资料的荷载，取最大值概率分布一个分位值表示。对无统计资料的荷载，凭经验取。第2章3、材料强度标准值材料强度的标准值由其概率分布的某一分位值来确定，具有95%的保证率。第2章钢筋砼结构设计计算原理1.645kfff第2章第2章钢筋砼结构设计计算原理混凝土立方体抗压强度标准值fcuk与强度等级。受拉热轧钢筋采用国家标准规定的屈服强度（出厂检验的废品限值）作为标准值fyk，其保证率不小于95%。对于无明显屈服点的钢筋，采用国标规定的极限抗拉强度作为标准值fstk，其保证率也不小于95%。第2章复习第2章2.5《水工混凝土结构设计规范》的实用设计表达式一、DL/T5057-20091、分项系数γ0：结构重要性系数水工建筑物级别→水工建筑物结构安全级别→γ01Ⅰ1.12、3Ⅱ1.04、5Ⅲ0.9ψ：结构设计状况系数持久状况，1.0；短暂状况，0.95；偶然状况，0.85。复习第2章γG、γQ：γG=1.05；γQ=1.2（一般可变荷载）γQ=1.1（可控制可变荷载）区别永久与可变荷载的参数是时间。不随时间变化或变化很小的为永久荷载；随时间变化的为可变荷载。γc、γs：γc=1.40，γs=1.1。延性破坏可靠指标＞脆性破坏，使γcγs。脆性破坏是受压破坏，破坏开始于受压混凝土。γd：结构系数，RC、PC：γd=1.2。复习第2章2、设计表达式承载能力极限状态表达式RSd10kQQkQQGkGSSSS2211AkkQQkQQGkGSSSSS2211基本组合：持久状况或短暂状况下永久荷载与可变荷载产生的荷载效应组合。偶然组合：偶然状况下永久载荷、可变载荷与一种偶然荷载效应的组合。第2章钢筋砼结构设计计算原理正常使用极限状态的设计表达式0kSckkkkkkafQGSS,,,第2章二、SL191-2008规范1、承载能力极限状态设计表达式01dSR0dSRRKS第2章钢筋砼结构设计计算原理0dSRK——安全系数（1）K的确定：0dKKSRγ——综合系数K——安全系数虽然γ、K都等于γdγ0ψ，但数值是不相等的。第2章第2章钢筋砼结构设计计算原理结构重要性系数三个结构安全级别对应的结构重要性系数：DL：1.10、1.0、0.90SL：1.10、1.0、0.95设计状况系数DL：1.0、0.95、0.85（持久、短暂、偶然）SL：1.0、1.0、0.85（持久、短暂、偶然）SL规范考虑到：5%的差别在配筋允许误之差，没有必要将以分别；施工期失事的概率反而高，安全度也不宜降低；将持久状况和短暂状况的均取为1.0，对偶然状况则按传统仍取为0.85。第2章第2章钢筋砼结构设计计算原理结构系数DL：1.20（钢筋混凝土与预应力混凝土结构）SL：1.20（钢筋混凝土与预应力混凝土结构）将这些分项系数具体数值代入K=γdγdψ，取整，并考虑到安全系数不宜小于1.0，得安全系数。注意：当荷载效应由永久荷载控制时应增加0.05。这是因为：永久荷载的分项系数取值较小当永久荷载效应与可变荷载效应相比很大时，结构的安全度就偏低。第2章第2章钢筋砼结构设计计算原理当结构受力情况复杂，施工特别困难，荷载不能准确计算，缺乏成熟设计方法或结构有特殊