结构设计知识：脆性破坏在结构设计中的控制

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《混凝土结构设计原理》第四章_课堂笔记

《混凝⼟结构设计原理》第四章_课堂笔记《混凝⼟结构设计原理》第四章受弯构件正截⾯承载⼒计算课堂笔记◆知识点掌握：受弯构件是⼟⽊⼯程中⽤得最普遍的构件。

与构件计算轴线垂直的截⾯称为正截⾯，受弯构件正截⾯承载⼒计算就是满⾜要求：M≤Mu。

这⾥M为受弯构件正截⾯的设计弯矩,Mu为受弯构件正截⾯受弯承载⼒，是由正截⾯上的材料所产⽣的抗⼒，其计算及应⽤是本章的中⼼问题。

◆主要内容受弯构件的⼀般构造要求受弯构件正截⾯承载⼒的试验研究受弯构件正截⾯承载⼒的计算理论单筋矩形戴⾯受弯承载⼒计算双筋矩形截⾯受弯承载⼒计算T形截⾯受弯承载⼒计算◆学习要求1.深⼊理解适筋梁的三个受⼒阶段，配筋率对梁正截⾯破坏形态的影响及正截⾯抗弯承载⼒的截⾯应⼒计算图形。

2.熟练掌握单筋矩形、双筋矩形和T形截⾯受弯构件正截⾯设计和复核的握法，包括适⽤条件的验算。

重点难点◆本章的重点:1.适筋梁的受⼒阶段，配筋率对正截⾯破坏形态的影响及正截⾯抗弯承载⼒的截⾯应⼒计算图形。

2.单筋矩形、双筋矩形和T形截⾯受弯构件正截⾯抗弯承载⼒的计算。

本章的难点：重点1也是本章的难点。

⼀、受弯构件的⼀般构造（⼀）受弯构件常见截⾯形式结构中常⽤的梁、板是典型的受弯构件:受弯构件的常见截⾯形式的有矩形、T形、⼯字形、箱形、预制板常见的有空⼼板、槽型板等；为施⼯⽅便和结构整体性，也可采⽤预制和现浇结合，形成叠合梁和叠合板。

（⼆）受弯构件的截⾯尺⼨为统⼀模板尺⼨，⽅便施⼯，宜按下述采⽤:截⾯宽度b=120, 150 , 180、200、220、250、300以上级差为50mm。

截⾯⾼度h=250, 300,…、750、800mm，每次级差为50mm，800mm以上级差为100mm。

板的厚度与使⽤要求有关，板厚以10mm为模数。

但板的厚度不应过⼩。

（三）受弯构件材料选择与⼀般构造1.受弯构件的混凝⼟等级2.受弯构件的混凝⼟保护层厚度纵向受⼒钢筋的外表⾯到截⾯边缘的最⼩垂直距离，称为混凝⼟保护层厚度，⽤c表⽰。

结构设计原理(总复习)

第1章1、钢筋和混凝土两种材料为何能有效地结合在一起共同工作？（1）混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。

（2）钢筋和混凝土的温度膨胀系数也较为接近，当温度变化时，钢筋和混凝土之间不致产生较大的相对变形而破坏两者之间的粘结。

（3）质量良好的混凝土，可以保护钢筋免遭锈蚀，保证钢筋与混凝土之间的共同作用。

2、什么叫混凝土立方体抗压强度？我国国家标准规定的试验条件是什么？混凝土的立方抗压强度是按规定的标准试件和标准试验方法得到的混凝土强度基本代表值。

以每边边长为150mm的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95％以上的潮湿空气中养护28d。

3、混凝土的单轴向强度指标有哪些？（即混凝土的基本强度指标）1）混凝土立方体抗压强度2）混凝土轴心抗压强度3）混凝土抗拉强度4、混凝土的徐变？影响因素？在荷载的长期作用条件下，混凝土的变形将随时间而增加，即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间持续增长，这种现象称为混凝土的徐变。

混凝土徐变的主要原因是在荷载长期作用下，混凝土凝胶体中的水分逐渐压出，水泥石逐渐发生粘性流动，微细孔隙逐渐闭合，结晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合成果。

5、混凝土的收缩在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象称为混凝土收缩。

6、钢筋的屈服强度一般以屈服下限为依据，称为屈服强度。

第2章1、工程结构在设计使用年限内的功能要求？、（1）安全性；（2）适用性；（3）耐久性2、结构可靠性；结构可靠度结构的可靠性是指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，而把度量结构可靠性的数量指标称为可靠度。

结构的可靠度是对结构可靠性的定量描述，结构可靠度的定义是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

3、结构出现哪些状态即认为超过了承载能力极限状态？（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡。

结构设计中几个限值及意义

1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.6和6.4.2，6.4.5，在剪力墙的轴压比计算中，轴力取重力荷载代表设计值，与柱子的不一样。

2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见抗规5.2.5。

3、侧向刚度比：主要为控制结构竖向规则性，高规。

3.5.2。

位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。

控制比例为1.5。

见抗规3.4.2、3.4.4。

4、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，要求见高规3.4.5。

5、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见高规5.4.4。

6、剪跨比：梁的剪跨比，剪力的位置a与h0的比值。

剪跨比影响了剪应力和正应力之间的相对关系，因此也决定了主应力的大小和方向，也影响着梁的斜截面受剪承载力和破坏的方式；同时也反映在受剪承载力的公式上。

柱的剪跨比：，若反弯点在柱子层高范围内，可取柱子的剪跨比小于2时，需要全长加密，见混凝土规范11.4.12、11.4.6。

7、剪压比（梁柱截面上的名义剪应力V/bh0与混凝土轴心抗压强度设计值的比值）：梁塑性铰区的截面剪压比对梁的延性、耗能能力及保持梁的强度、刚度有明显的影响，当剪压比大于0.15的时候，梁的强度和刚度有明显的退化现象，此时再增加箍筋用量，也不能发挥作用，因此对梁柱的截面尺寸有所要求。

8、轴压比：轴压比是指有地震作用组合的柱组合轴压力设计值与柱的全截面面积和砼轴心受压抗压强度设计值乘积的比值，是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。

轴压比限值的依据是理论分析和试验研究并参照国外的类似条件确定的，其基准值是对称配筋柱大小偏心受压状态的轴压比分界值。

9、跨高比：梁的跨高比（梁的净跨与梁截面高度的比值）对梁的抗震性能有明显的影响。

梁（非剪力墙的连梁）的跨高比小于5和深梁都按照深受弯构件进行计算的。

10、延性比：延性比即为弹塑性位移增大系数。

焊接结构的脆性破坏

焊接结构的脆性破坏2010-08-21 23:22:33 作者：jql来源：浏览次数：597 网友评论0 条焊接结构广泛应用以来，曾发生过一些脆性断裂（简称脆断）事故。

这些事故无征兆，是突然发生的，一般都有灾难性后果，必须高度重视。

引起焊接结构脆断的原因是多方面的，它涉及材料选用、构造设计、制造质量和运行条焊接结构广泛应用以来，曾发生过一些脆性断裂（简称脆断）事故。

这些事故无征兆，是突然发生的，一般都有灾难性后果，必须高度重视。

引起焊接结构脆断的原因是多方面的，它涉及材料选用、构造设计、制造质量和运行条件等。

防止焊接结构脆断是一个系统工程，光靠个别试验或计算方法是不能确保安全使用的。

一、焊接结构脆断的基本现象和特点通过大量焊接结构脆断事故分析，发现焊接结构脆断有下述一些现象和特点：1）多数脆断是在环境温度或介质温度降低时发生，故称为低温脆断。

2）脆断的名义应力较低，通常低于材料的屈服点，往往还低于设计应力。

故又称为低应力脆性破坏。

3）破坏总是从焊接缺陷处或几何形状突变、应力和应变集中处开始的。

4）破坏时没有或极少有宏观塑性变形产生，一般都有断裂片散落在事故周围。

断口是脆性的平断口，宏观外貌呈人字纹和晶粒状，根据人字纹的尖端可以找到裂纹源。

微观上多为晶界断裂和解理断裂。

5）脆断时，裂纹传播速度极高，一般是声速的1/3左右，在钢中可达1200~ 1800m/s。

当裂纹扩展进入更低的应力区或材料的高韧性区时，裂纹就停止扩展。

6）若模拟断裂时的温度对断口附近材料做韧性能试验，则发现其韧性均很差，对离断口较远材料进行力学性能复验，其强度和伸长率往往仍符合原规范要求。

二、焊接结构脆断的原因对各种焊接结构脆断事故进行分析和研究，发现焊接结构发生脆断是材料（包括母材和焊材）、结构设计和制造工艺三方面因素综合作用的结果。

就材料而言，主要是在工作温度下韧性不足，就结构设计而言，主要是造成极为不利的应力状态，限制了材料塑性的发挥；就制造工艺而言，除了因焊接工艺缺陷造成严重应力集中外，还因为焊接热的作用改变了材质（如产生热影响区的脆化）和产生焊接残余应力与变形等。

详解结构延性破坏与脆性破坏方式

详解结构延性破坏与脆性破坏方式结构与构件的破坏方式的确定是在结构设计之初就要明确的问题，延性破坏显然是工程师们的首选。

所谓延性破坏是指材料、构件或结构具有在破坏前发生较大变形并保持其承载力的能力，宏观表现上为挠度、倾斜、裂缝等明显破坏先兆的破坏模式，更为重要的是，尽管出现明显的破坏征兆，但延性材料或结构仍然能够保持其承载力。

延性破坏的这种性能对于建筑物是十分重要的，其真正的意义在于以下几方面：首先，破坏先兆与示警作用——历史上发生的重特大建筑事故大多属于脆性破坏，如果建筑物在破坏之前的明显征兆可以提醒人们及时撤离现场或进行补救。

完全不能破坏的材料是不存在的，因此材料在破坏之前的示警作用对于建筑物来讲就十分重要了。

其次，延性材料或结构的延性不仅仅要体现在变形上，还要体现在破坏延迟上，即在承载力不降低或不明显降低的前提下，产生较大的明显的变形，即发生屈服。

这种破坏的延迟效应可以为逃生或者建筑物的修补提供宝贵的时间。

第三，正是由于延性材料与结构所产生的变形能力，因此对于动荷载的作用，可以体现出良好的工作性能，这对于结构的抗震是十分关键的。

在地震的作用下，结构所发生的宏观与微观的变形，都会储存大量的能量，避免发生破坏。

相反，脆性是与延性相对应的破坏性质，脆性材料或构件、结构在破坏前几乎没变形能力，在宏观上则表现为突然性的断裂、失稳或坍塌等。

应注意的问题是，虽然有些脆性材料可能具有较高的强度，采用脆性材料或构件、结构可能存在较大的承载力，但因没有破坏征兆或破坏征兆不明显，采用时宜多加慎重。

在结构设计时实现延性与防止脆性的方法其实并不复杂，一般遵循以下原则：其一，要尽可能采用延性材料为建筑结构材料，钢材是很好的延性材料，以往钢结构多用于高层、大跨度建筑、承担动荷载建筑中，随着科学技术的发展，钢结构住宅也已经开始逐步推广。

其二，对于脆性材料，可以采用延性材料改善其不良的性能，是指具有延性材料的破坏特征。

最为明显的例子是钢筋混凝土、劲性混凝土与钢管混凝土的应用。

焊接结构的脆性断裂及预防措施

焊接结构的脆性断裂及预防措施一、脆性断裂的原因焊接结构之所以发生脆性断裂，是因为焊缝接头处几何的不连续性形成或多或少的焊接缺陷，从而引起应力集中，形成断裂源。

另外，还由于焊接接头处的力学性质的不均匀，使附近热影响区材料性质变脆，以及焊缝接头处总是不可避免地要产生焊接变形及焊接残余应力。

所有这些都可能成为焊接结构破坏的直接原因或间接原因。

特别是一些直接承受动载荷的焊接结构，或是处于低温工作环境时，焊接结构更易发生脆性断裂。

二、脆性断裂的特征脆性断裂在工程结构上是一种非常危险的破坏。

其特点是裂纹扩展迅速，能量的消耗远小于韧性断裂，以低应力破坏为重要特征。

它是靠结构内部蓄积的弹性能的释放而自动传播导致破坏的，因而很少发现可见的塑性变形，断裂之前没有明显的预兆，而是突然发生的，所以说这种断裂往往会造成巨大的损失。

一般来说，金属脆性断裂时，无论是具有解理形断口，还是呈光泽的结晶状外观断口，都与板面大体垂直，而且板厚方向上的变形很小，在表面上附有一层剪切壁，呈无光泽灰色纤维状的剪断形，材料越脆，断裂的剪切壁越薄，断口上花样的尖端总是指向启裂点的方向，形成山形花样，追踪这个花样可以找到启裂点。

三、焊接结构防止脆性断裂的设计原则脆性断裂往往是瞬间完成的，其原因是构件中存在着焊接或冶金缺陷。

首先产生一小的裂纹，而后该裂纹以极快的速度扩展，部分或全部贯穿于结构中，造成脆性失效。

因此．防止焊接结构脆性破坏事故有效的设计方法是要使焊接结构最薄弱的部位具有抵抗脆性裂纹产生的能力。

同时，如果这些部位产生了脆性小裂纹时，其周围母材有将其迅速止住的能力。

在上述设计方法中，一般主要着眼点放在焊缝接头的抗脆性裂纹产生的能力上，以此作为设计的依据。

对于中低强度钢来说，由于残余应力的作用，焊缝接头处一旦产生脆性裂纹，通常向母材方向扩展，因此需要母材有一定的止裂性能。

这时，对于防止结构的脆性断裂是有意义的。

而对于高强度钢来说，裂纹的产生和扩展主要发生在焊缝中，这是因为由于母材强度的提高，接头中更易出现焊接缺陷，产生裂纹。

钢结构重要知识点,都是知识点

知识点1、建筑钢材有两种可能的破坏形式塑性破坏和脆性破坏，二者的特征可从塑性变形、名义应力、断口形式三方面来理解。

影响脆性破坏的因素有有害化学元素、冶金缺陷等，但总的来看，钢材的质量、应力集中和低温的影响比较大。

防止脆性破坏必须合理设计、正确制造和正确使用三者的相互配合。

2、钢材的σ－ε曲线在下列标准条件下获得的：Ⅰ）标准试件（无应力集中）；Ⅱ）静荷载一次拉伸到破坏；Ⅲ）试验温度为20°C。

按建筑钢材的σ－ε曲线其工作可分为弹性、弹塑性、塑性和强化四个阶段，并将其简化成理想弹塑性体。

从拉伸试验得到抗拉强度fu、屈服强度fy、伸长率δ5三个钢材基本性能指标，fu、fy是静力强度指标，δ5是钢材在静荷载作用下塑性性能指标。

承重结构钢材都应具有这三个指标合格的保证，对重要或需要冷加工的构件，其钢材尚应具有冷弯试验的合格保证。

3、冲击韧性Cv冲击韧性Cv是表示钢材在动力荷载作用下抵抗脆性断裂能力指标，对直接承受较大动力荷载的结构应提出相应冲击韧性要求。

4、应力钢材在静荷载作用下，单向应力时，要求截面最大应力不超过屈服点；复杂应力状态时，要求折算应力δeq不超过fy。

5、理解各种因素对钢材性能的不利影响对化学成分要分清有利元素和有害元素，应特别注意碳、硫、磷的影响。

重视应力集中产生的影响，其后果是导致局部产生双向或三向受拉的应力状态，使钢材变脆。

应通过合理的构造措施（如平缓过度）尽量避免应力集中。

6、正确选择钢材和提出合理指标要求规范推荐Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq钢为承重结构钢，理解它们牌号的表示方法，冶金工厂对材质应保证的项目和能附加保证的项目，掌握根据设计结构的具体条件正确选择钢材和提出合理指标要求的方法。

附：钢结构牌号钢结构牌号GB/T5613-1995标准中对铸钢规定了两种牌号表示方法1）以屈服强度和抗拉强度力学性能为主的牌号表示方法，如ZG200-400等。

《混凝土结构设计原理》知识点

混凝土结构原理知识点汇总1、混凝土结构基本概念1、掌握混凝土结构种类，了解各类混凝土结构的适用范围。

素混凝土结构:适用于承载力低的结构. 钢筋混凝土结构:适用于一般结构。

预应力混凝土结构：适用于变形裂缝控制较高的结构.2、混凝土构件中配置钢筋的作用:①承载力提高②受力性能得到改善③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。

3、钢筋和混凝土两种不同材料共同工作的原因：①存在粘结力②线性膨胀系数相近③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。

4、钢筋混凝土结构的优缺点.混凝土结构的优点:①就地取材②节约钢材③耐久、耐火④可模性好⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好、刚度大、变形小混凝土结构的缺点：①自重大②抗裂性差③性质较脆2、混凝土结构用材料的性能2.1钢筋。

1、热轧钢筋种类及符号:HPB300—HRB335（HRBF335）-HRB400(HRBF400）—HRB500（HRBF500)—。

2、热轧钢筋表面与强度的关系：强度越高的钢筋要求与混凝土的粘结强度越高，提高粘结强度的办法是将钢筋表面轧成有规律的突出花纹，也即带肋钢筋（我国为月牙纹）.HPB300级钢筋强度低,表面做成光面即可。

3、热轧钢筋受拉应力-应变曲线的特点，理解其抗拉强度设计值的取值依据.热轧钢筋应力—应变特点：有明显的屈服点和屈服台阶,屈服后尚有较大的强度储备。

全过程分弹性→屈服→强化→破坏四个阶段。

抗拉强度设计值依据：钢筋下屈服点强度.4、衡量热轧钢筋塑性性能的两个指标：①伸长率伸长率越大，塑性越好。

混凝土结构对钢筋在最大力下的总伸长率有明确要求。

②冷弯性能:在规定弯心直径D和冷弯角度α下冷弯后钢筋无裂纹、磷落或断裂现象。

.5、常见的预应力筋:预应力钢绞线、中高强钢丝和预应力螺纹钢筋。

.6、中强钢丝、钢绞线的受拉应力-应变曲线特点:均无明显屈服点和屈服台阶、抗拉强度高。

7、条件屈服强度σ0。

2为对应于残余应变为0.2％的应力称为无明显屈服点的条件屈服点。

钢结构脆性破坏事故分析

研究背景
钢结构脆性破坏是指钢材在受力过程中突然发生脆性断裂，导致结构失效。这种现象在低温环境下尤为突出，因为钢材的脆性断裂强度随温度的降低而显著下降。目前，国内外学者对钢结构脆性破坏的研究主要集中在材料脆化、构件承载力和稳定性等方面。然而，对于低温环境下钢结构脆性破坏的机理和防治方法仍需进一步探讨。
（2）结构设计不合理：通过对结构设计进行复核，发现部分节点的连接方式不合理，导致应力集中。在长期使用过程中，这些节点逐渐产生疲劳损伤，最终导致脆性破坏。
（3）施工过程中的问题：事故调查发现，部分钢构件的焊接工艺不当，存在焊接缺陷。这些缺陷在结构使用过程中逐渐扩展，最终导致脆性破坏。
3、脆性破坏的预防措施
根据本次事故的原因和机制，提出以下预防措施：
（1）加强钢材质量控制：选用符合规范要求的优质钢材，确保进场材料符合设计要求。同时，对进场钢材进行严格检验，防止不合格材料进入施工现场。
（2）优化结构设计：对钢结构进行精细化设计，避免应力集中。考虑结构在使用过程中的疲劳损伤，采取相应的加强措施。
钢结构脆性破坏事故分析
01 引言
目录
02 事故案例
03 脆性破坏原理
04 预防措施
05
钢结构脆性破坏事故的调查与分析
06 参考内容
引言
随着建筑行业的快速发展，钢结构在各种工程项目中的应用愈发广泛。然而，钢结构脆性破坏事故的频发，给建筑物的安全性带来了严重威胁。本次演示通过分析一起典型的钢结构脆性破坏事故，探讨事故的原因、预防措施以及对未来的启示。
本起事故涉及的体育馆为钢网架结构，跨度大、空间受力复杂。事故发生时，部分钢构件在没有明显塑性变形的情况下突然断裂，导致整个网架结构塌陷。由于事故发生在施工阶段，幸亏现场没有人员伤亡。

结构设计原理 ( 第3次 )

二、问答题1、将空心板截面换算成等效的工字形截面的方法，是根据面积，惯性矩和形心位置不变的原则。

2、1）适筋梁破坏——塑性破坏。

梁的受拉区钢筋首先达到屈服强度，其应力保持不变而应变显著地增大，直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时，受压区出现纵向水平裂缝随之混凝土压碎而破坏。

这种梁破坏前，梁的裂缝急剧开展，挠度较大，梁截面产生较大的塑性变形，因而有明显的破坏预兆，属于塑性破坏。

2）超筋梁破坏——脆性破坏。

当实际配筋率ρ＞ρmax时，梁的破坏时压区混凝土被压坏，而受拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。

破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，受拉区的裂缝开展不宽，延伸不高，破坏是突然的，没有明显预兆，属于脆性破坏，称为超筋梁破坏。

3）少筋梁破坏——脆性破坏。

梁中实际配筋率ρ小于ρmin时，梁受拉区混凝土一开裂，受拉钢筋到达屈服，并迅速经历整个流幅而进入强化阶段，梁仅出现一条集中裂缝，不仅宽度较大，而且沿梁高延伸很高，此时受压区混凝土还未压坏，而裂缝宽度已很宽，挠度过大，钢筋甚至被拉断。

由于破坏很突然，故属于脆性破坏。

把具有这种破坏形态的梁称为少筋梁。

3、混凝土在荷载长期作用下，随时间t产生的变形称为徐变。

当压应力δ在（0.5～0.8）Rao 之间时，徐变的增长较应力的增长为快，称为非线性徐变。

影响徐变的主要因素有：(1)、混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小。

(2)、加荷时混凝土的龄期。

龄期越短，徐变越大。

(3)、混凝土的组成成分和配合比。

(4)、养护段使用条件下的温度与湿度。

四、计算题1、承载力Njmax=569.1KN，满足承载力要求2、A’g=313mm2 Ag=1509mm2。

钢筋混凝土结构设计原理试题库及其参考答案完美版

问答题参考答案1．钢筋及混凝土共同工作的根底条件是什么？答：混凝土和钢筋协同工作的条件是：〔1〕钢筋及混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；〔2〕钢筋及混凝土两者之间线膨胀系数几乎一样，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；〔3〕设置一定厚度混凝土保护层；〔4〕钢筋在混凝土中有可靠的锚固。

2．什么叫混凝土徐变？混凝土徐变对构造有什么影响？答：在不变的应力长期持续作用下，混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。

徐变对钢筋混凝土构造的影响既有有利方面又有不利方面。

有利影响，在某种情况下，徐变有利于防止构造物裂缝形成；有利于构造或构件的内力重分布，减少应力集中现象及减少温度应力等。

不利影响，由于混凝土的徐变使构件变形增大；在预应力混凝土构件中，徐变会导致预应力损失；徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大，故而使受弯构件挠度增加，使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低。

3．钢筋及混凝土之间的粘结力是如何组成的？答：试验说明，钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力，由四局部组成：〔1〕化学胶结力：混凝土中的水泥凝胶体在钢筋外表产生的化学粘着力或吸附力，来源于浇注时水泥浆体向钢筋外表氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化，取决于水泥的性质和钢筋外表的粗糙程度。

当钢筋受力后变形，发生局部滑移后，粘着力就丧失了。

〔2〕摩擦力：混凝土收缩后，将钢筋紧紧地握裹住而产生的力，当钢筋和混凝土产生相对滑移时，在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。

它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等。

钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙，那么摩擦力越大。

〔3〕机械咬合力：钢筋外表凹凸不平及混凝土产生的机械咬合作用而产生的力，即混凝土对钢筋外表斜向压力的纵向分力，取决于混凝土的抗剪强度。

变形钢筋的横肋会产生这种咬合力，它的咬合作用往往很大，是变形钢筋粘结力的主要来源，是锚固作用的主要成份。

混凝土结构设计原理,简答题

1．试分析素混凝土梁与钢筋混凝土梁在承载力和受力性能方面的差异。

答：素混凝土梁的承载力很低，变形发展不充分，属脆性破坏。

钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁有很大的提高，在钢筋混凝土梁中，混凝土的抗压能力和钢筋的抗拉能力都得到了充分利用，而且在梁破坏前，其裂缝充分发展，变形明显增大，有明显的破坏预兆，属延性破坏，结构的受力特性得到显着改善。

2．什么叫做混凝土的强度工程中常用的混凝土的强度指标有哪些混凝土强度等级是按哪一种强度指标值确定的答：混凝土的强度是其受力性能的基本指标，是指外力作用下，混凝土材料达到极限破坏状态时所承受的应力。

工程中常用的混凝土强度主要有立方体抗压强度、棱柱体轴心抗压强度、轴心抗拉强度等。

混凝土强度等级是按立方体抗压强度标准值确定的。

3．混凝土一般会产生哪两种变形混凝土的变形模量有哪些表示方法答：混凝土的变形一般有两种。

一种是受力变形，另一种是体积变形。

混凝土的变形模量有三种表示方法：混凝土的弹性模量、混凝土的割线模量、混凝土的切线模量。

4．与普通混凝土相比，高强混凝土的强度和变形性能有何特点答：与普通混凝土相比，高强混凝土的弹性极限、与峰值应力对应的应变值、荷载长期作用下的强度以及与钢筋的粘结强度等均比较高。

但高强混凝土在达到峰值应力以后，应力－应变曲线下降很快，表现出很大的脆性，其极限应变也比普通混凝土低。

5．何谓徐变徐变对结构有何影响影响混凝土徐变的主要因素有哪些答：结构在荷载或应力保持不变的情况下，变形或应变随时间增长的现象称为徐变。

混凝土的徐变会使构件的变形增加，会引起结构构件的内力重新分布，会造成预应力混凝土结构中的预应力损失。

影响混凝土徐变的主要因素有施加的初应力水平、加荷龄期、养护和使用条件下的温湿度、混凝土组成成分以及构件的尺寸。

6．混凝土结构用的钢筋可分为哪两大类钢筋的强度和塑性指标各有哪些答：混凝土结构用的钢筋主要有两大类：一类是有明显屈服点（流幅）的钢筋；另一类是无明显屈服点（流幅）的钢筋。

《混凝土结构设计原理》简答题-知识归纳整理

知识归纳整理绪论1．什么是混凝土结构？根据混凝土中添加材料的不同通常分哪些类型？答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。

混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。

2．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？答：混凝土和钢筋协同工作的条件是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。

3.混凝土结构有哪些优缺点？答：优点：（1）可模性好；（2）强价比合理；（3）耐火性能好；（4）耐久性能好；（5）习惯灾害环境能力强，整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，对反抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；（6）可以就地取材。

钢筋混凝土结构的缺点：如自重大，不利于建造大跨结构；抗裂性差，过早开裂虽不影响承载力，但对要求防渗漏的结构，如容器、管道等，使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多，需养护，工期长，并受施工环境和蔼候条件限制等。

4.简述混凝土结构设计想法的主要阶段。

答：混凝土结构设计想法大体可分为四个阶段：（1）在20世纪初以前，钢筋混凝土本身计算理论尚未形成，设计沿用材料力学的容许应力想法。

（2）1938年左右已开始采用按破损阶段计算构件破坏承载力，50年代，闪现了按极限状态设计想法，奠定了现代钢筋混凝土结构的设计计算理论。

（3）二战将来，设计计算理论已过渡到以概率论为基础的极限状态设计想法。

（4）20世纪90年代将来，开始采用或积极发展性能化设计想法和理论。

第2章钢筋和混凝土的力学性能1．我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。

钢结构设计知识点总结

一、脆性断裂与疲劳断裂问题（可能不考，有计算题）[不考是指填空和简答题]：1.疲劳断裂：微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。

2.导致结构脆性破坏的因素：a)焊缝缺陷的存在，使裂纹萌生的概率增大。

b)焊缝结构中数值可观的残余应力，作为初应力场，与荷载应力场的叠加可导致驱动开裂的不利应力组合。

c)焊缝连接通常使得结构的刚度增大，结构的变形，包括塑性变形的发展受到更大的限制，尤其是三条寒风在空间垂直时。

d)焊缝连接使结构形成连续整体，没有止裂的构造措施，则可能一裂到底。

e)对选材在防止脆性破坏中的重要性认识不足。

f，3.脆性断裂的特点：结构或构件破坏前没有明显变形，平均应力低于极限抗拉强度uf，破坏时没有明显征兆，脆性破坏断口平齐，并呈有光泽的晶粒状。

甚至低于屈服点y脆性断裂常发生在低温下或内部有“先天缺陷”的构件中。

4.疲劳破坏的特点：a)疲劳破坏时应力值远低于静荷载作用下破坏时的应力值；b)疲劳破坏时构件没有明显的塑性变形，是一种脆性破坏，具有突发性。

c)疲劳破坏在应力循环多次以后才发生。

d)疲劳破坏过程是构件中裂纹的萌生、扩展直到断裂的过程。

e)疲劳破坏时，断口上有裂纹源、疲劳扩展区（光滑区）、脆断区（粗糙区）。

5.疲劳极限：疲劳强度的大小用疲劳极限来说明，通常意义上的疲劳极限是指在疲劳应力作用下，经无数次循环，材料或构件不发生疲劳破坏的最大应力值（或应力幅）。

6.防止脆性断裂的方法（考虑因素）：a)正确选用钢材，使之具有足够的韧性。

b)尽量减少初始裂纹尺寸，避免在构造处理中形成类似于裂纹的间隙。

c)注意在构造处理上缓和应力集中，以减少应力值。

7.脆性断裂的种类有：过载断裂、非过载断裂、应力腐蚀断裂、疲劳断裂与疲劳腐蚀断裂、氢脆断裂。

8.塑性材料组成的结构或构件也会发生脆性断裂，原因主要有：缺陷、低温、应力腐蚀、疲劳和氢脆。

9.钢材的疲劳强度与重复荷载引起的应力种类（拉应力、压应力、剪应力和复杂应力等）、应力循环特征、应力集中程度和残余应力等有着直接关系。

钢结构设计原理考试简答题大全

y
④梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处设支承加劲肋。 5、螺栓在钢板上应怎样排列合理？（4 分）螺栓在钢板上的排列有两种形式：并列和错列。并列布置紧凑，整齐简单，所用连接板尺寸小，但螺栓对构件截面削弱较大；错列布置松散，连接板尺寸较大，但可减少螺栓孔对截面的削弱。螺栓在钢板上的排列应满足三方面要求：①受力要求②施工要求③构造要求，并且应满足规范规定的最大最小容许距离：最小的栓
11.交叉桁架体系和四角锥体系中各种网架的构成特点？答：（1）交叉桁架体系：①两向正交正放网架的构成特点是：两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，且分别于边界方向平行；②两向正交斜放网架的构成特点是：两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，且与边界成 45°夹角。（2）四角锥体系;①正放四角锥网架的构成特点是：以倒四角锥体为组成单元，锥底的四边为网架的上弦杆，锥棱为腹杆，各锥顶相连即为下弦杆，他的上、下弦杆均与相应边界平行；②正放抽空四角锥网架的构成特点是：在正放四角锥网架的基础上，除周边网格不动外，适当抽掉一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆，使下弦网格尺寸比上弦网格尺寸大一倍；③斜放四角锥网架的构成特点是：以倒四角锥体为组成单元，由锥底构成的上弦杆与边界成 45°夹角，而连接各锥顶的下弦杆则与相应边界平行。
3.什么叫应力蒙皮效应？答：当压型钢板和压型铝板与檩条进行可靠连接后，形成一深梁，能有效地传递屋面纵横方向的水平力（包括风荷载及吊车制动力等），能提高屋面的整体刚度。这一现象称为应力蒙皮效应。
4.屋架内力分析的基本假定有哪些？答：（1）通常将荷载集中到节点上（屋架作用有节间荷载时，可将其分配到相邻的两个节点上），（2）假定节点处的所有杆件轴线在同一平面内相交于一点（节点中心）；（3）假定各节点均为理想铰接。 5.为什么钢结构规范中对拉杆和压杆都规定了容许长细比？答：桁架杆件的长细比的大小，对杆件的工作有一定的影响，若长细比太大，将使杆件在自重作用下产生过大挠度，在运输和安装过程中因刚度不足而产生弯曲，在动力作用下还会引起较大的振动。故在钢结构规范中对拉杆和压杆规定了容许长细比。

结构设计原理简答题

1.正截面破坏形态及特征：1)超筋梁破坏(脆性破坏):受压砼被压碎，此时钢筋没有达到屈服强度，梁压碎2)适筋梁破坏(塑性破坏):钢筋屈服，然后受压砼被压碎，此时梁破坏3)少筋梁破坏(脆性破坏):受拉区砼出现裂缝后，同时钢筋屈服，形成一条裂缝迅速贯通，梁拉断。

2.无腹筋简支梁斜截面破坏:1)斜拉破坏：特点是：斜裂缝一出现，即很快形成临界斜裂缝，并迅速延伸到集中荷载作用点处，使混凝土裂开，梁斜向倍拉断而破坏，属脆性破坏。

条件：剪跨比较大（m>3），腹筋过少。

措施：控制腹筋最少用量。

2)剪压破坏：特点是：当荷载增加到一定程度后，构件上先出现的垂直裂缝和细微的倾斜裂缝，发展形成一根主要的斜裂缝，称为“临界斜裂缝”，属塑性破坏。

条件：剪跨比为1≤m≤3，腹筋适量的情。

措施：按计算配腹筋。

3)斜压破坏：特点是：随着荷载的增加，梁腹被一系列平行的斜裂缝分割成许多倾斜的受压柱体，这些柱体最后在弯矩和剪力的复合作用下被压碎，属脆性破坏。

条件：剪跨比较小（m<1）,腹筋过量，尺寸过小。

措施：控制最小截面。

3.斜截面配筋设计上、下限值意义：1)上限值验算是通过限定最小截面尺寸来限制斜压破坏的发生。

斜截面抗剪计算公式上限值通过时，说明该梁截面尺寸满足要求，梁不发生斜压破坏2)下限值验算时通过限定最小箍筋用量来限制斜拉破坏的发生。

下限值验算时，限制就是混凝土抗剪强度的下限值。

若满足(4-7),则不需进行斜截面抗剪承载力的计算，仅按构造要求配置箍筋。

否则需根据计算配置箍筋和弯起钢筋。

4.偏心受压破坏形态及类型：1)受拉破坏-大偏心受压破坏,属于塑性破坏:相对偏心距(e0/h)较大时，且受拉钢筋配置较少时发生2)受压破坏-小偏心受压破坏,属于脆性破坏:初始偏心距较小时发生5.圆形截面偏心受压截面设计步骤：1)截面设计:①计算偏心距增大系数η；②计算受压区高度系数：由公式1除以公式2整理得ρ；采用试算法，先假设ξ(ξ=x0/2r),查表得相应系数ABCD,代入公式3得到配筋率ρ。

浅论钢结构的脆性断裂和抗疲劳设计

未达到材料的抗拉强度，甚至还低于屈服点。尤其是在焊接结构
大量取代铆接结构的过程中，脆断发生频率一度增高，中不乏其后果严重者。究其原因，有如下一些：
（）１焊缝缺陷的存在，使裂纹萌生的概率增大。
（）缝结构中数值可观的残余应力，为初应力场，２焊作与荷载应力场的叠加可导致驱动开裂的不利应力组合。（）３焊缝连接通常使得结构的刚度增大，结构的变形，括包塑性变形的发展得到更大的限制。尤其是三角焊缝在空间相互
低温的结构要选择高韧性的材质来避免脆性破坏发生。
为了防止脆性破坏，需要从五个方面着手：（）１正确选用钢材，使之具有足够的韧性Ｋ。目前工程中常
破坏（如在钢筋混凝土结构中避免设计超筋梁）其道理就在于，
此。
用冲击韧性作为材料韧性指标，因其试样截面一律用１ｍｍｘ０
疲劳。
还使钢结构具有优越的抗震性能。
（）２材质均匀，和力学计算的假定比较符合。钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性体，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。
（）５氢脆疲劳：氢可以在冶炼和焊接过程中侵入金属造成材料韧性降低而可能导致的断裂。焊条在使用前需要烘干，就是为
为，强度越高则对应力腐蚀断裂越敏感。其中，尤其是含碳量高的钢材表现出对应力腐蚀断裂比较敏感。
（）量减小初始裂纹的尺寸，２尽避免在构造处理中形成类似于裂纹的间隙。对于焊接结构来说，减小初始裂纹尺寸主要是保证焊缝质量，限制和避免焊接缺陷。焊缝表面不得有裂纹。焊缝

关于钢结构脆性破坏的认识与分析

84研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2023.08 （下）随着我国房地产建筑业的发展，传统的钢筋混凝土结构不再占据垄断地位，各种新型建筑结构体系蓬勃发展，其中以钢结构尤为引人关注。

钢结构是将各式型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件通过焊缝、螺栓或铆钉连接组合而成的结构形式。

一方面，因其具有强度高，塑性、韧性好、质量轻、材质均匀、施工期短、抗震性和密闭性好、建筑表现力丰富等优点，在厂房、场馆、超高层以及大跨度结构中应用广泛。

钢结构学科发展也因此得到有力推动，成为结构工程中最具有活力的研究方向。

另一方面，钢结构自身无法避免的缺点和局限性也不容忽视，如耐腐蚀性差、易锈蚀、不耐火、造价高等，尤其是钢结构具有低温冷脆倾向，在低温腐蚀环境、内部裂纹、外部缺陷等其他条件下，极可能发生毫无征兆的脆性破坏，引发重大安全事故，造成严重后果。

根据相关文献统计，钢结构的破坏事故中，由脆性破坏引发导致的占将近75%，例如，1886年美国纽约州钢立柱水塔开裂事故，1951年加拿大魁北克杜佩利西斯全焊接钢板梁大桥断毁事故，第二次世界大战期间发生的多起焊接油船的脆性破坏事故，以及解放后我国开发某油田时钢钻杆的脆断事故等。

整个钢结构的发展史，几乎就是人类对其脆性破坏的认识研究史。

随着科学技术的不断发展，钢材的材料性能有了极大的提高，钢结构的设计计算和施工技术也在不断完善，但由于新型高强钢材不断投入使用，大跨度和超高层结构的快速发展，设计、施工和使用中存在的多种安全隐患，以及焊接结构逐渐取代铆接结构，使得钢结构的脆性破坏问题在当下尤为突出，需要我们对其有足够认识，以对症下药，防患于未然。

1 钢结构脆性破坏的特征和类型钢结构有塑性和脆性两种完全不同的破坏形式。

其中，脆性破坏（断裂）是结构或构件在破坏前几乎不发生塑性变形，宏观表现为断裂时伸长量极其微小，破坏应力低于极限承载力的一种破坏形式。

详解结构延性破坏与脆性破坏方式

详解结构延性破坏与脆性破坏方式结构与构件的破坏方式的确定是在结构设计之初就要明确的问题，延性破坏显然是工程师们的首选。

所谓延性破坏是指于材料、构件或结构具有在破坏前发生较大变形并保持其承载力的能力，宏观经济表现上为挠度、倾斜、裂缝等明显破坏先兆腐蚀的破坏模式，更为重要的是，尽管出现较为明显的破坏征兆，但延性材料或结构仍然能够保持其稳定度。

延性损害的这种性能对于建筑物是十分重要的，其真正的意义在于以下几方面：首先，破坏先兆与示警作用——历史上的重特大建筑事故大多属于脆性破坏，如果建筑物在破坏之前的明显征兆可以提醒人们及时撤离现场或进行补救。

完全不能破坏的材料是不存在的，因此关键作用材料在破坏之前的示警作用对于建筑物来讲就十分重要了。

其次，延性材料突显或结构的延性不仅仅要体现在变形上，还要体现在破坏延迟上，即必要条件在承载力不降低或不明显降低的前提下，产生不小的明显的变形，即发生屈服。

这种破坏的延迟效应可以为逃生或者建筑物的修补提供宝贵的时间。

第三，正是由于延性材料与结构所产生的变形能力，因此对于动荷载的作用，可以体现出良好可靠性的工作性能，这对于结构的抗震防震是十分关键的。

在地震的作用下，微观所发生的宏观与微观的变形，缠绕植物储存大量的能量，避免发生破坏。

相反，脆性是与延性相对应的破坏性质，脆性材料或构件、结构在摧残破坏前几乎没变形能力，在宏观上则表现为突然性的断裂、失稳或坍塌等。

应注意的问题是，虽然有些脆性材料可能具有较高显然的强度，采用脆性材料或构件、结构可能存在较大的承载力，但因迹象不是破坏征兆或破坏征兆不明显，采用时宜多加慎重。

在结构设计时实现延性与防止脆性达至的方法其实并不复杂，一般遵行以下原则：其一，要尽可能采用延性材料为建筑结构材料，钢材是很好的延性物料，以往钢结构多用于高层、大跨度建筑、应该承担动荷载建筑中，随着科学技术的发展，钢结构住宅也已经开始逐步推广。

其二，对于脆性材料，可以采用延性材料改善其紊乱的性能，指由是指具有延性材料的破坏特征。