混凝土结构设计原理复习资料(大纲重点)

混凝土结构设计原理复习资料

第 1 章绪论

1.钢筋与混凝土为什么能共同工作：

（1）钢筋与混凝土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）钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，因此，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。

（3）包围在钢筋外面的混凝土，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。

1、混凝土的主要优点：1)材料利用合理2 )可模性好3)耐久性和耐火性较好4)现浇混凝土结构的整体性好5)刚度大、阻尼大6)易于就地取材

2、混凝土的主要缺点：1)自重大2)抗裂性差3 )承载力有限4)施工复杂、施工周期较长5 )修复、加固、补强较困难

建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面

作用的分类：按时间的变异，分为永久作用、可变作用、偶然作用

结构的极限状态：承载力极限状态和正常使用极限状态

结构的目标可靠度指标与结构的安全等级和破坏形式有关。

荷载的标准值小于荷载设计值；材料强度的标准值大于材料强度的设计值

第2章钢筋与混凝土材料物理力学性能

一、混凝土

立方体抗压强度（f cu,k）：用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件，在温度为（20

±3）℃，相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法加压到破坏，所测得的

具有95%保证率的抗压强度。（f cu,k为确定混凝土强度等级的依据）

1.强度轴心抗压强度（f c）：由150mm×150mm×300mm的棱柱体标准试件经标准养护后用标准试验方法

测得的。（f ck=0.67 f cu,k）

轴心抗拉强度（f t）：相当于f cu,k的1/8～1/17, f cu,k越大，这个比值越低。

复合应力下的强度：三向受压时，可以使轴心抗压强度与轴心受压变形能力都得到提高。

双向受力时，（双向受压：一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加；双向受拉：混凝土的抗拉

强度与单向受拉的基本一样；一向受拉一向受压：混凝土的抗拉强度随另一向压应力的增加而降低，混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增加而降低）

受力变形：（弹性模量：通过曲线上的原点O引切线，此切线的斜率即为弹性模量。反映材料抵2.变形抗弹性变形的能力）

体积变形（温度和干湿变化引起的）：收缩和徐变等。

混凝土单轴向受压应力-应变曲线数学模型

1、美国E.Hognestad建议的模型

2、德国Rusch建议的模型

混凝土的弹性模量、变形模量和剪变模量

弹性模量

变形模量

切线模量

3、（1）徐变：混凝土的应力不变，应变随时间而增长的现象。

混凝土产生徐变的原因：

1、填充在结晶体间尚未水化的凝胶体具有粘性流动性质

2、混凝土内部的微裂缝在载荷长期作用下不断发展和增加的结果

线性徐变：当应力较小时，徐变变形与应力成正比；非线性徐变：当混凝土应力较大时，徐变变形与应力不成正比，徐变比应力增长更快。

影响因素：应力越大，徐变越大；初始加载时混凝土的龄期愈小，徐变愈大；混凝土组成成分水灰比大、水泥用量大，徐变大；骨料愈坚硬、弹性模量高，徐变小；温度愈高、湿度愈低，徐变愈大；尺寸大小，尺寸大的构件，徐变减小。养护和使用条件

对结构的影响：受弯构件的长期挠度为短期挠度的两倍或更多；长细比较大的偏心受压构件，侧向挠度增大，承载力下降；由于徐变产生预应力损失。（不利）截面应力重分布或结构内力重分布，使构件截面应力分布或

影响因素：1、水泥的品种：水泥强度等级越高，则混凝土的收缩量越大；

2、水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也越大；

3、骨料的性质：骨料的弹性模量大，则收缩小；

4、养护条件：在结硬过程中，周围的温、湿度越大，收缩越小；

5、混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小；

6、使用环境：使用环境的温度、湿度大时，收缩小；

7、构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。

对结构的影响：会使构件产生表面的或内部的收缩裂缝，会导致预应力混凝土的预应力损失等。 措施：加强养护，减少水灰比，减少水泥用量，采用弹性模量大的骨料，加强振捣等。 混凝土的疲劳是荷载重复作用下产生的。（200万次及其以上） 二、钢筋

光圆钢筋：HPB235 表面形状

带肋钢筋：HRB335、HRB400、RRB400

有明显屈服点的钢筋：四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、破坏阶段），屈 服强度力学性能是主要的强度指标。（软钢）

没有明显屈服点的钢筋：在承载力计算时，取“条件屈服强度”（0.85b σ）（硬钢）

钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复并带有周期性动荷载作用下，经过一定次数后，钢筋由原塑性破坏变成脆性突然断裂破坏的现象。 影响钢筋疲劳的因素

1疲劳应力幅 2钢筋外表面几何尺寸和形状3钢筋直径、钢筋强度等级4钢筋轧制工艺和试验方法

钢材在常温下经剪切、冷弯、辊压、冷拉、冷拔等冷加工过程，性能将发生显著改变，强度提高、塑性降低，使钢材产生硬化，有增加钢结构脆性的危险。

钢筋的冷拉特性：只提高抗拉强度，不提高抗压强度，强度提高，塑性下降 钢筋的冷拔能提高抗拉强度又能提高抗压强度

混凝土结构对钢筋性能的要求：强度、塑性、可焊性、与混凝土的粘结。

钢筋的力学指标：强度、 钢筋的塑性指标：伸长率、冷弯 钢筋的强度指标：屈服强度和极限强度

三、钢筋与混凝土的粘结 1.粘结的定义及组成

（1）定义：钢筋与其周围混凝土之间的相互作用。（包括沿钢筋长度的粘结和钢筋端部的粘结） （2）组成：胶着力、摩擦力、机械咬合力。变形钢筋的粘结力最主要的是机械咬合力。

2.保证可靠粘结的构造措施 d f f l t y

a α= 锚固长度的影响因素：钢筋直径、钢筋抗拉强度设计值、混凝土抗拉强度设计值、外形系数。

钢筋的锚固长度以拉伸锚固长度为基本锚固长度。任何情况下，纵向受拉钢筋的锚固长度不应小于250mm 。 变形钢筋及焊接骨架中的光圆钢筋、轴心受压构件中的光圆钢筋可不做弯钩。

第3章 受弯构件正截面受弯承载力

一、梁、板的一般构造

1.截面形式与尺寸

板：厚度与跨度、荷载有关，以10mm 为模数 梁：宽度一般为100，120，150，（180），200，（220），250，300，以下级差为50mm ；高度一般为250，300，…，800mm ，级差为50mm ，800以上级差为100mm 。h/b=2.0～2.5(矩形)，h/b=2.5～3.0(T 形) 2.材料的选择与构造 （1）钢筋：梁（纵向受力钢筋：常用HRB335，直径12，14，16，18，20，22；箍筋：常用HPB235或HRB335，直径6，8，10）；板（纵向受拉钢筋：常用HPB235、HRB335，直径6，8，10，12；分布钢筋：常用HPB235，直径6，8）

（2）纵向受力钢筋配筋率：纵向受力钢筋截面面积As 与截面有效面积bh0 的百分比 截面有效高度：截面高度减去纵向受拉钢筋全部截面重心至受拉边缘的距离h 。=h-as （3）混凝土保护层厚度：

纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的的垂直距离，称为混凝土保护层厚度用c 表示。

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bh A

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