工程结构复习

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第一章绪论

以混凝土为主制成的结构称为混凝土结构。

混凝土的抗压性能较强而抗拉性能很弱，钢筋的抗拉能力则很强。因此，在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能起到充分利用材料，提高结构承载能力和变形能力的作用。

在混凝土中设置受力钢筋构成钢筋混凝土，这就要求受力钢筋与混凝土之间必须可靠地粘结在一起，以保证两者共同变形，共同受力。两者温度线膨胀系数十分接近。

钢筋混凝土结构的优点： 1.取材容易 2.强度高 3.耐久性好 4.耐火性好 5.可模形好 6.整体性好

钢筋混凝土结构的缺点： 1.自重较大（可采用轻骨料混凝土减轻自重） 2.抗裂性差（采用预应力混凝土结构提高抗裂性） 3.修复补强苦难（研究混凝土结构修复补强技术） 4.施工受季节影响（采用工厂化生产，装配式结构等）

建筑结构的功能包括安全性，适用性和耐久性三个方面。整个结构货结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此状态称为该功能的极限状态。可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。

承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载能力或者变形达到不适于继续承载的状态（安全性）。

正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态（适用性和耐久性）。

荷载的标准值是荷载的基本代表值，在验算变形和裂缝宽度时要用荷载的标准值，在计算截面承载力时，为了满足安全性的可靠度要求，应采用比标准值大的荷载设计值。

一类环境是指室内正常环境条件。

第二章混凝土结构材料的物理力学性能

混凝土立方体抗压强度f eu, k；混凝土轴心抗压强度标准值f ck ；凝土轴心抗拉强度标准值f tk ；混凝土轴心抗压强度设计值f c；混凝土轴心抗拉强度设计值f t o

混凝土立方体抗压强度f cu，k是以边长为150mm勺立方体为标准试件（20±3摄氏度和90% 相对湿度的潮湿空气中养护28d）,具有95%保证率的抗压强度。100mm立方体折算系数0.95 ,

200mn立方体折算系数1.05。混凝土强度等级应按此标准值确定。

混凝土轴心抗压强度标准值f ck，与试件形状有关，采用棱柱体比立方体能更好的反映混凝土结构的实际抗压能力。以150mm*150mm*300nS的棱柱体作为标准试件。

钢筋有柔性和劲性两种。

钢筋的符号。

有明显流幅的热轧钢筋屈服强度是按屈服下限确定的，对有明显流幅的钢筋，在计算承载力时以屈服点作为钢筋强度限值。

双直线模型适用于流幅较长的低强度钢材。

混凝土结构对钢筋性能的要求： 1.强度（屈服强度和极限强度） 2.延性（变形能力） 3. 可焊性 4. 机械连接性能 5. 施工适应性 6. 钢筋雨混凝土的粘结力

混凝土与钢筋的粘结是指钢筋与周围混凝土之间的相互作用，主要包括沿钢筋长度的粘结

和钢筋端部的锚固两种情况。光圆钢筋的粘结力主要来自胶结力和摩阻力，而变形钢筋的粘结力主要来自机械咬合作用

（是主要，但是三种作用都有）

第三章受弯构件的正截面受弯承载力适筋梁正截面受弯的全过程分为未裂阶段，裂缝阶段和破坏阶段。

Ia 阶段用于抗裂验算，IIa 阶段用于裂缝宽度及变形验算，第IIIa 阶段M0u 用于正截面受弯承载力计算。

由于纵向钢筋配筋率不同，受弯构件正截面受弯破坏形态有适筋破坏（延性），超筋破坏（脆性），少筋（脆性）。

正截面承载力计算的基本假设:1. 截面应变保持平面； 2. 不考虑混凝土的抗拉强度； 3. 混凝土受压的应力与压应变关系曲线； 4. 纵向受拉钢筋的极限拉应变取0.01 ；5. 纵向钢筋的应力去钢筋应变与其弹性模量的乘积。

第四章受弯构件的斜截面承载力

斜截面承载力包括斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力，工程设计中，斜截面受剪承载力是由计算和构造来满足的，斜截面受弯承载力则是通过对纵向钢筋和箍筋的构造要求来保证的。

腹筋包括箍筋和弯起钢筋（斜筋）。

承受集中荷载的简支梁中，最外侧的集中力到临近支座的距离 a 称为剪跨，剪跨 a 与梁截面有效高度h0 的比值，称为计算截面的剪跨比??。剪跨比反映了截面上正应力和剪应力的相对比值，在一定程度上也反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。它对无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态（斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏。都是脆性破坏）有着决定性的影响，对斜截面受剪承载力也有着极为重要的影响。

影响斜截面受剪承载力的主要因素： 1.剪跨比。剪跨比增加，受剪承载力减弱； 2. 混凝土强度。梁斜压破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗压强度。梁斜拉破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度，而抗拉强度的增加较抗压强度来得缓慢，故混凝土强度的影响就小，剪压破坏时，混凝土强度的影响则居于上述两者中间。 3.箍筋配筋率。受剪承载力岁配筋率的增大而提高； 4.纵筋配筋率。增大而提高。 5.斜截面的骨料咬合力。 6.截面尺寸和形状。尺寸大的的构件，破坏时的平均剪应力比尺寸小的构件低。适当增加翼缘宽度，可提高受剪承载力。

对于斜压破坏，通常用控制截面的最小尺寸来防止；对于斜拉破坏，则用满足箍筋的最小配筋率条件及构造要求来防止；对于减压破坏，因其承载力变化幅度较大，必须通过计算，使构件满足一定的斜截面受剪承载力。

第五章受压构件的截面承载力设计以恒载为主的多层多跨房屋的内柱和屋架的受压腹杆可近似地简化为轴心受压。桥

墩'桩和公共建筑中的柱均可视为偏心受压构件。钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破坏。

受拉破坏形态又称大偏心受压破坏，它发生于轴向压力N的相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不多时。特点是受拉构件先达到屈服强度，最后导致受压区边缘混凝土压碎截面破坏，这种破

坏形态于适筋梁破坏形态相似。

受压破坏形态又称小偏心受压破坏，截面破坏是从受压去边缘开始的。特点是混凝土先被压碎，远侧钢筋可能受拉也可能受压，受拉时不屈服，受压时可能屈服有可能不屈服，属于脆性破坏类型。

这两种破坏形态都属于材料发生了破坏，它们相同之处是截面的最终破坏都是受压区边缘混凝土达到其极限压应变值而被压碎；不同之处在于截面破坏的起因，受拉破坏的起因是受拉钢筋屈服，受压破坏的起因是受压区边缘混凝土被压碎。

这两种破坏形态之间存在着一种界限破坏状态，叫界限破坏。特征是在受拉钢筋达到受拉屈服强度的同时，受压去边缘混凝土被压碎。也属于受拉破坏形态。

第六章受拉构件的截面承载力在实际工程中，近似按轴心受拉构件计算的有承受节点荷载的屋架或托架的受拉弦杆，腹杆；钢架，拱的拉杆；承受内压力的环形管壁及圆形贮液池的壁筒。

可按偏心受拉计算的构件有矩形水池的池壁；工业厂房双肢柱的受拉肢杆；受地震作用的框架边柱；承受节间荷载的屋架下弦拉杆。

第七章纯扭构件的扭曲截面承载力受扭构件的破坏形态与受扭纵筋和受扭箍筋配筋率的大小有关，可分为适筋破坏，部分超筋破坏，超筋破坏和少筋破坏。

适筋破坏。纵筋和箍筋先到达屈服强度，然后混凝土被压碎而破坏，与受弯构件适筋梁类似，属延性破坏。

部分钢筋破坏。纵筋和钢筋不匹配，两者配筋比率相差较大，具有一定延性，较上者小。超筋破坏。纵筋和箍筋配筋率都过高，致使纵筋和箍筋都没有达到屈服强度，而混凝土先行压坏。属受压脆性破坏类型。

少筋破坏。均过少。一旦裂缝出现，构件久立即发生破坏。属脆性。

第八章变形、裂缝及延性、耐久性

截面弯曲刚度就是是截面产生单位曲率需要施加的弯矩值。

“最小刚度原则” 就是在简支梁全跨长范围内，可都按弯矩最大处的截面弯曲刚度，亦即按最小的截面弯曲刚度，用材料力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。当构件存在正负弯矩时，可分别取同号弯矩区段内丨Max］处截面的最小刚度计算挠度。

裂缝开展宽度是指受拉钢筋重心水平处构件侧表面混凝土的裂缝宽度。

混凝土的碳化及钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的最主要的因素。

大气环境中的二氧化碳引起混凝土中性化的过程称为混凝土的碳化。

碳化对混凝土本身是无害的，但碳化会破坏钢筋表面的氧化膜，为钢筋锈蚀创造了前提条件；同时碳化会加剧混凝土的收缩，可导致混凝土开裂，是钢筋容易锈蚀。

碳化了使混凝土的PH值降到10以下，当碳化从构件表面开始向内发展，使保护层完全碳化至钢筋表面时，氧化膜就破坏了，这叫脱钝。

钢筋表面氧化膜的破坏是使钢筋锈蚀的必要条件，含氧水分侵入使充分条件。钢筋锈蚀机理是电化学腐蚀。