混凝土结构设计原理第四版(沈蒲生)课件第八章
混凝土结构设计原理第四版-沈蒲生版课后习题答案
3-1某四层四跨现浇框架结构的第二层内柱轴向压力设计值N=140×104N,楼层高H ＝5.4m,计算长度L0=1.25H,混泥土强度等级为C20，HRB400级钢筋。
试求柱截面尺寸及纵筋面积。
『解』查表得：1α=1.0 , cf =9.6N/2mm ,y f '=360N/2mm 0l =1.25⨯5.4＝6.75m按构造要求取构件长细比：:15l b = 即b=l 0=6.75⨯103/15=450mm设该柱截面为方形，则b ⨯h=450mm ⨯450mm 查表3-1得：ϑ=0.895S A '=(N-0.9ϑcf A ）/0.9ϑy f '=4140100.90.8959.64504500.90.895360⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯mm<0.1943按照构造配筋取00min0.6P=（00000.63≤P ≤）∴SA '＝00.6bh =000.64504501215⨯⨯=2mm选配钢筋，查附表11-1得，420（SA '＝12562mm ） 箍筋按构造要求选取，取s=250mm ，d=6mm 3-2 由于建筑上使用要求，某现浇柱截面尺寸为250mm ×250mm ，柱高4.0m ，计算高度L0=0.7H=2.8m,配筋为416（As/=804mm2）。
C30混泥土，HRB400级钢筋，承受轴向力设计值N=950KN 。
试问柱截面是否安全？『解』查表得：1α=1.0 , cf =14.3N/2mm ,y f '=360N/2mm 计算长度0l =0.7H ＝2.8m/ 2.8/0.2511.2l b == 查表3-1得：ϑ=0.962考虑轴心受压∴R ＝0.9ϑ（yf 'Sc SA f A '+） =0.90.926(36080414.30.8250250)831.7950KNN KN ⨯⨯⨯+⨯⨯⨯==∴该柱截面在承受轴心受压时是不安全的。
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➢ Fmax≈36kN
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混凝土结构设计原理
绪论
由此可见，素混凝土结构中加入少量钢筋以后：
➢ 承载力有很大提高； ➢ 受力性能和破坏特征有明显改善。
❖ 注意：钢筋的主要作用是抗拉和抗剪，也可以抗
压。不同结构构件的配筋情况见教科书上 第2页各图。
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混凝土结构设计原理
➢ 优点多，缺点少；缺点可克服。
帮助
混凝土结构设计原理
绪论
§0.５ 混凝土结构的发展简况如何？
❖ 1824年，英国人J.Aspdin发明水泥；
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❖ 1850年，法国人mbot制成铁丝网水泥船；
目录
❖ 1859年，转炉炼钢成功；
上一章
❖ 1861年，法国人J.Monier取得钢筋混凝土板、管道、
普通钢筋
HPB300 10.0
HRB335、HRBF335、 HRB400、HRBF400、 HRB500、HRBF500
7.5
预应力钢筋 RRB400
5.0
3.5
钢筋的弹性模量
牌号或种类
HPB300 HRB335、HRB400、HRB500、HRBF335、 HRBF400、HRBF500、RRB400、预应力螺
绪论
混凝土结构设计原理
绪论
§0.1 什么是混凝土结构？
结 构：指各种工程实体的承重骨架。
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混凝土结构：以混凝土为主要材料制作的结构。如： 目 录
➢ 素混凝土结构：无筋或不配置受力钢筋的混凝土结构。 ➢ 钢筋混凝土结构：配置受力普通钢筋的混凝土结构。 上一章
➢ 预应力混凝土结构：配置受力的预应力钢筋，通过张 下一章 拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构。
混凝土结构设计原理第四版-沈蒲生版课后习题答案
3-1某四层四跨现浇框架结构的第二层内柱轴向压力设计值N=140×104N,楼层高H ＝5.4m,计算长度L0=1.25H,混泥土强度等级为C20，HRB400级钢筋。
试求柱截面尺寸及纵筋面积。
『解』查表得：1α=1.0 , c f =9.6N/2mm , y f '=360N/2mm 0l =1.25⨯5.4＝6.75m按构造要求取构件长细比：:15l b = 即b=l 0=6.75⨯103/15=450mm 设该柱截面为方形，则b ⨯h=450mm ⨯450mm 查表3-1得：ϑ=0.895S A '=(N-0.9ϑc f A ）/0.9ϑy f '=4140100.90.8959.64504500.90.895360⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯mm<0.1943按照构造配筋取00min 0.6P =（00000.63≤P ≤） ∴S A '＝000.6bh =000.64504501215⨯⨯=2mm选配钢筋，查附表11-1得，420（S A '＝12562mm ）箍筋按构造要求选取，取s=250mm ，d=6mm3-2 由于建筑上使用要求，某现浇柱截面尺寸为250mm ×250mm ，柱高4.0m ，计算高度L0=0.7H=2.8m,配筋为416（As/=804mm2）。
C30混泥土，HRB400级钢筋，承受轴向力设计值N=950KN 。
试问柱截面是否安全？『解』查表得：1α=1.0 , c f =14.3N/2mm , y f '=360N/2mm 计算长度0l =0.7H ＝2.8m/ 2.8/0.2511.2l b == 查表3-1得：ϑ=0.962考虑轴心受压∴R ＝0.9ϑ（y f 'S c SA f A '+）=0.90.926(36080414.30.8250250)831.7950KN N KN ⨯⨯⨯+⨯⨯⨯==∴该柱截面在承受轴心受压时是不安全的。
8混凝土结构设计原理课件
平均裂缝宽度计算图式
裂缝间混凝土自身伸长对裂缝 αc ——裂缝间混凝土自身伸长对裂缝
宽度的影响系数，为简化， 宽度的影响系数，为简化，一 般取0.85 般取
裂缝截面处的钢筋应力σsk
σsk 均可按裂缝截面处力的平衡条件求得
轴心受拉构件
式中 Nk ——按荷载效应标准组合计算的轴向拉力 按荷载效应标准组合计算的轴向拉力
纵向钢筋应变不均匀系数
ψ
系数ψ 的物理意义就是反映裂缝间受拉混凝土对纵向受拉钢筋应变 的影响程度
ψ 的影响因素
{
裂缝间拉区混凝土 参与工作的程度 钢筋的数量 钢筋的粘结性能 钢筋的布置
纯弯区段内钢筋应变分布
纵向钢筋应变不均匀系数
ψ
纯弯区段内钢筋应变分布
＜0.2时，取 ψ＝0.2，当ψ ＞1 时取 ψ ＝1，对直接承受重复荷载 时 ， ， 的构件取 ψ ＝1
A ——受拉钢筋总截面面积 受拉钢筋总截面面积 s
裂缝截面处的钢筋应力 σsk 受弯构件
受弯构件裂缝截面处的应力
式中 按荷载效应标准组合计算的截面弯矩 Mk ——按荷载效应标准组合计算的截面弯矩
h0
——截面有效高度 截面有效高度 ——内力臂系数，可近似取为0.87 内力臂系数，可近似取为 内力臂系数
裂缝宽度影响因素
裂缝宽度指的是受拉钢筋重心水平处构件侧表面上混凝土的裂缝宽度
传递长度l 传递长度
裂缝宽度
{ {
粘结强度 钢筋表面积大小 配筋率 受拉区混凝土的滑移徐变和拉应力的松弛 混凝土的收缩 钢筋直径变化
4
平均裂缝间距
轴心受拉构件粘结应力传递长度
由平衡条件
}
上式表明，当配筋率相同时， 上式表明，当配筋率相同时，钢筋直 径越细，裂缝间距越小， 径越细，裂缝间距越小，裂缝宽度也越 小，即裂缝的分布与开展细而密。 即裂缝的分布与开展细而密。 但上式中， 趋于零时， 但上式中，当 d / ρte 趋于零时，裂缝 间距也趋于零，这与实际不符。 间距也趋于零，这与实际不符。 试验表明， 很大时， 试验表明，当 d / ρte 很大时，裂缝间 距趋于某一常数， 距趋于某一常数，该数与混凝土保护层 厚度以及钢筋有效约束区有关。为此， 厚度以及钢筋有效约束区有关。为此， 对上式进行如下修正： 对上式进行如下修正：
湖南大学混凝土结构设计原理_沈蒲生课件
主 页目 录帮 助下一章上一章绪 论主 页目 录帮 助下一章上一章§0.1什么是混凝土结构？结 构：广义上指房屋建筑和土木工程的建筑物、 构 筑物及其相关组成部分的实体。
狭义上指各种工程实体的承重骨架。
√C A A B B砼结构C C B AD 砌体结构B C C D C 木结构√ A A C C A 钢结构备注工艺性整体性耐久性价格强度结构名称土木工程主要结构类型特性比较表主 页目 录帮 助下一章上一章 砼结构：以混凝土（砼：tóng ）为主要材料制作的结构。
如：●素砼结构（plain concrete structure ）●钢筋砼结构（reinforced concrete structure ）●型钢砼结构（Steel-reinforced concrete structure ） 劲性混凝土结构 钢骨混凝土结构●钢管砼结构（ Concrete-filled tube structure ）●预应力砼结构（Prestressed concrete structure ）●砼：人造石，抗压强度高，抗拉强度低，脆性。
●钢筋：抗拉、抗压强度都高，塑性好。
主 页目 录帮 助下一章上一章§0.9学习内容与方法材 性 设计方法轴拉构件 轴压构件 受弯构件 受剪构件 受扭构件 偏压、偏拉构件 变形、裂缝及结构的耐久性 预应力砼结构楼盖结构 单层厂房结构多、高层 框架结构基础知识构件设计结构设计，后续课结构设计原理=基础知识+构件设计原理与方法0.9.1 学习内容主 页目 录帮 助下一章上一章0.9.2 学习方法熟悉材性、以解释现象；熟悉设计方法，以更好掌握设计原理； 注意与几门力学的联系与区别； 重视试验，重视实践经验；拓宽专业面，重点在建工、桥梁结构；教材：沈蒲生、梁兴文主编。
混凝土结构设计 原理。
北京：高等教育出版社，2011。
主 页目 录帮 助下一章上一章附加信息：混凝土结构设计原理 不仅是土木工程专业核心课也是湖南大学考研复试必考科目如果需要更多课件请发邮件到489359126@ ，或加此QQ主页目录上一章下一章帮助。
混凝土结构设计原理课件第八章
式中，d — 裂缝宽度变异系数。对受弯构件偏压构件，试验统计
得 d =0.4，故取裂缝扩大系数 τ =1.66 。 对于轴心受拉和偏心受拉 构件，由试验结果统计得最大裂缝宽度 的扩大系数为 τ =1.9 。
考虑到混凝土徐变、收缩影响导致裂缝继续扩大，根据长期 观察w结m果ax =，荷载l w长m 期= 作cr用下Ess裂(1缝.9c的+扩0.0大8 d系etqe数) (τl)为1.5。
3.荷载作用引起裂缝宽度的计算
拉、弯、剪、扭、粘结等引起的裂缝
垂直裂缝！
斜裂缝！！
目前，只有在拉、弯状态下 混凝土横向裂缝宽度的计算 理论比较成熟。这也是下面 所要介绍的主要内容。
纵向裂缝！！！
关于裂缝的三种基本理论
粘结滑移理论 无滑移理论 裂缝综合理论
认为钢筋与混凝土之间有粘结， 但可以滑移；裂缝宽度是裂缝间距范 围内钢筋与混凝土的变形差。可见， 裂缝间距越大裂缝宽度也越大。
z)
s
Es
(1.9c
+
0.08
deq
te
)
= 1.1 0.65 ft ,
te s
> 1.0,取 = 1.0 < 0.2, 取 = 0.2
最大裂缝宽度
实测表明，裂缝宽度具有很大的离散性。取实测裂缝宽度wt 与上述计算的平均裂缝宽度 wm 的比值 wt / wm= τ 。大量裂 缝量测结果统计表明，τ 的概率密度基本为正态分布。 取超越概率为5%时作为最大裂缝宽度，则可由下式求得:
5.当混凝土中拉应力σt 增大到 ft 时，下 一个最薄弱截面将可能出现新的裂缝；
6. 当 钢 筋 接 近 屈 服 时 ， 钢 筋 与 混 凝 土 之
沈蒲生混凝土结构设计原理钢筋混凝土构件的裂缝和变形PPT课件
)2
1
( M cr Ms
)
2
B0 Bcr
…8-17
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Mcr γf W tk 0
…8-18
帮助
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混凝土结构设计原理
第8 章
式中： B––– 开裂构件等效截面的抗弯刚度；
B0––– 全截面的抗弯刚度， B0=0.95 EcI0 ； Bcr––– 开裂截面的抗弯刚度， Bcr=EcIcr ； Mcr ––– 开裂弯矩； γ ––– 构件受拉区混凝土塑性影响系数， γ=2S0/W0 ；
Es Ash02 0.2
6E
1 3.5rf
…8-15
式中：
rf
(bf
b)hf bh0
r Ms a
c
o Ms
a
b h0 b as
cs
lcr
主页
目录
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混凝土结构设计原理
第8 章
2. 长期刚度 B的计算
af
M ql 2 Bs
(Mk
Mq )l2 Bs
将弯矩分成两部分：
max
算的最大裂缝宽度；
w —— 最大裂缝宽度的限值。对此建筑工程、公路
lim
桥涵工程有不同的要求。
…8-4
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混凝土结构设计原理
第8 章
wmax的计算方法
《规范》的思路：
若干假定
根据裂缝出现机理建立计算公式 计算平均裂缝宽度wm
按试验资料确定扩大系数
得到最大裂缝宽度wmax
➢ 优先选用带肋钢筋；
➢ 选用直径较小的钢筋； ➢ 增加钢筋用量； ➢ 提高混凝土的强度等级； ➢ 加大构件截面尺寸。
混凝土结构设计原理课后题解答(第四版)-沈浦生主编(完整版)---精品管理资料
绪论0—1：钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不相同的材料,它们为什么能结合在一起工作？答:其主要原因是：①混凝土结硬后，能与钢筋牢固的粘结在一起，相互传递内力。
粘结力是两种性质不同的材料能共同工作的基础.②钢筋的线膨胀系数为1.2×10—5C—1，混凝土的线膨胀系数为1。
0×10—5～1。
5×10-5C-1，二者的数值相近。
因此，当温度变化时，钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。
习题0-2:影响混凝土的抗压强度的因素有哪些？答：实验方法、实验尺寸、混凝土抗压实验室，加载速度对立方体抗压强度也有影响。
第一章1-1 混凝土结构对钢筋性能有什么要求？各项要求指标能达到什么目的?答:1强度高,强度系指钢筋的屈服强度和极限强度。
采用较高强度的钢筋可以节省钢筋,获得较好的经济效益。
2塑性好，钢筋混凝土结构要求钢筋在断裂前有足够的的变形，能给人以破坏的预兆.因此,钢筋的塑性应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格。
3可焊性好,在很多情况下，钢筋的接长和钢筋的钢筋之间的链接需通过焊接,因此，要求在一定的工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。
4与混凝土的粘结锚固性能好，为了使钢筋的强度能够充分的被利用和保证钢筋与混凝土共同作用,二者之间应有足够的粘结力.1—2 钢筋冷拉和冷拔的抗压、抗拉强度都能提高吗？为什么?答：冷拉能提高抗拉强度却不能提高抗压强度,冷拉是使热轧钢筋的冷拉应力值先超过屈服强度,然后卸载，在卸载的过程中钢筋产生残余变形，停留一段时间再进行张拉,屈服点会有所提高，从而提高抗拉强度，在冷拉过程中有塑性变化,所以不能提高抗压强度。
冷拨可以同时提高钢筋的抗拉和抗压强度,冷拨是将钢筋用强力拔过比其径小的硬质合金拔丝模，钢筋受到纵向拉力和横向压力作用，内部结构发生变化，截面变小，而长度增加，因此抗拉抗压增强。
1—3 影响混凝土的收缩和徐变的因素有哪些？答：1、混凝土的组成和配合比是影响徐变的内在因素。
沈蒲生混凝土结构设计原理钢筋混凝土受弯构件斜截面PPT课件
10d
d
20d
d
受拉
受压
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混凝土结构设计原理
第5章
（4）不得采用浮筋做弯筋。
鸭筋
浮筋
可用
禁用
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混凝土结构设计原理
第5章
（5）梁受扭或承受动荷载时，不得使用开口钢箍
开口箍
密闭箍
注意 ——弯钩及开口应布置在受压区。
Y 0
目录
V Vc Vsv Vsb
上一章
Vcs
Vcs Vsb
0.7 ftbh0 1.25
fyv
Asv s
下一章
h0
帮助
Vsb 0.8 fy Asb sin
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混凝土结构设计原理
第5章
V
0.7 ftbh0
1.25 fyv
Asv s
h0
0.8 fy Asb sin
f ——箍筋抗拉强度设计值； yv
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混凝土结构设计原理 （2）纵筋在支座处的锚固
第5章
las
当V≤0.7ftbh0时，las≥5d； 当V＞0.7ftbh0时，las≥12d（带肋）
las≥15d（光面）
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混凝土结构设计原理
第5章
节点中的直线锚固：
≥la ≥la
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0.75103 fsd Asb sins
…5-19
Vd ——斜截面受压端正截面上的最大剪力组合设计值；
1
——异号弯矩影响系数，计算简支梁和连续梁近边 支点梁段的抗剪承载力时，取 = 1.0；计算连
混凝土结构设计原理.ppt
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10
第八讲 受弯构件正截面承载力
2、第Ⅱ阶段--带裂缝工作阶段
（ 从Ⅰa到受拉钢筋达到屈服 强度）
M/ M u
（1）开裂瞬间，开裂截 面受拉区混凝土退出工 作，钢筋应力突然增加， 出现应力重分布。
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1.0 M u 0.8 M y
Ⅱa Ⅲ
0.6 Ⅱ
0.4
M cr Ⅰ a
0.6
0.4
增大。
Mcr
xn=xn/h0
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0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
15
第八讲 受弯构件正截面承载力
（3）截面弯矩略有增加的
C
原因：受压区高度xc的减少
内 力
使得钢筋拉力 T 与混凝土
臂
压力C之间的力臂有所增大。
（4）截面屈服：该阶段截面
曲率f 和挠度f 迅速增大，M-f
sS20~30N/mm2
大部分退出工作
20~30N/mm2 <sSfy
用于抗裂验算
用于裂缝宽度及挠度验算
受压区高度进一步减小，混 凝土压应力图形为较丰满的曲 线，后期为有上升段和下降段 的曲线，应力峰值不在受压区 边缘而在边缘的内侧
绝大 部分退出工作
未裂阶段 没有裂缝，挠度很小
大致成直线
带裂缝工作阶段 有裂缝，挠度还不明显
曲线
第III阶段
破坏阶段 钢筋屈服，裂缝宽，挠度大
接近水平的曲线
混
受
凝
压
土
区
应
力
受
图
拉
形
区
钢筋应力
在设计计算中 的作2用020/1/29
直线
混凝土结构设计原理绪论-PPT课件
素混凝土结构（Plain Concrete)
Masonry wall
P
P
素混凝土梁承载 力小，破坏突然
Foundation
钢筋混凝土结构（Reinforced Concrete Structure)
Stirrup Cover
Reinforcement
Ö ½ ¸ î » ì Ä ý Í Á Á º
显预兆。
钢筋混凝土梁
Pu ≈ 52.5kN Py ≈ 50.0kN Pcr = 9.7kN
fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2
150
300 2f16
sc= ft
sc= f s fc ct
ft s fys
ft
2500
★但从开裂荷载到屈服荷载，在很长的过程带裂缝工作； ★通常裂缝宽度很小，不致影响正常使用。 ★但裂缝导致梁的刚度显著降低，使得钢筋混凝土梁不能应用 于大跨度结构。如何解决？
钢筋混凝土梁
Pu ≈ 52.5kN Py ≈ 50.0kN Pcr = 9.7kN
fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2
150
300 2f16
sc= ft
sc= f s fc ct
ft s fys
ft
2500
配置钢筋后，RC梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗 拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明
What about the material properties? Are there any advantage to composite two kind materials to work together? Can the materials work together well? How to ensure the materials to work together well? Element types? Mechanical behavior under loading for different kind elements?
混凝土结构设计原理沈蒲生偏心受力构件PPT学习教案
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Z h
b
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五、偏心受拉构件受力分析
1. 大小偏心受拉构件
小偏心受拉
N位于As和As’之间时，混凝土全截面受拉（ 或开始时部分混凝土受拉，部分混凝土受 压，随着N的增大，混凝土全截面受拉）
fy’A s’
开裂后，拉力由钢筋承担
和偏压不同
e’ e e0 N
h a fyA
l0
——构件的计算长度，可近似取偏心受压构件相应主 轴方向上下支撑点之间的距离；
——偏心方向的截面回转半径。
i ——构件两端的弯矩
M1, M2
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——分别为已考虑侧移影响的偏心 受压构 件两端 截面按 弹性分 析确定 的对同 一主轴 的组合 弯矩设 计值； 绝对值 较大端 为 ，绝对值较小端为 ；
（重力二阶效应） P-Δ效应
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重力二阶效应
二阶效应
构件挠曲效应
整体结构发生侧移 P-Δ效应
个体构件发生挠曲变形 P-δ效应
使构件产生附加弯矩
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P-δ效应
与构件的长细比有关联
nsei N af ei
N
P160 图7-8
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构件的长细比对承载力的影响
N A
小偏压 （受压）
偏心距较 小，配筋 率较大
部分受 拉 部分受 压
部分受 拉 部分受 压
偏心距较 小
全截面 受压
破坏特征 砼： 远侧fc 近侧As：fy
A’s：f’y
砼： 远侧fc 近侧As：s
A’s：f’y
砼： 远侧fc 近侧As：’s
A’s：f’y
破坏性 类似构件 质