东南大学-结构设计原理-钢结构的材料
东南大学-叶见曙-结构设计原理-完整
解：根据已给的材料，分别由 附表1-1和附表1-3查得， fcd=13.8MPa，ftd=1.39MPa，fsd=280MPa。由表3-2查得ξb=0.56。桥梁
结构的重要性系数=1，则弯矩计算值M= M d=115kN·m。
采用绑扎钢筋骨架，按一层钢筋布置，假设as=40mm，则有效高 度h0=500-40=460mm。
• 为了避免少筋梁破坏 • 正截面承载力Mu等于同样截面尺寸、同
样材料的素混凝土梁正截面开裂弯矩的 标准值的原则确定 • 《公路桥规》的规定（参见附表1-8）
3.4 单筋矩形截面受弯构件
3.4.1 基本公式及适用条件
fcdbx fsd As (3 13)
0M d
Mu
fcdbx(h0
x) 2
(3 14)
As
f cd bx f sd
13.8 250 79 280
973mm
（3）选择并布置钢筋
考虑布置一层钢筋为3~4根，由附表1-5查得可供使用的有3 22
（As=1140mm2）、4 18（As=1018mm2）。选择4 18（带肋钢筋， 外径20.5mm）并布置（图3-20）。钢筋间净距：
Sn
250
纵向受拉钢筋实际配筋率：
As bh0
1018 250 455
0.89%
min ( 0.22%)
38
例3-2
矩形截面梁尺寸b×h=240mm×500mm。C30混凝土， HPB235(R235) 级钢筋，As=1256mm2(4 20)。钢筋布置如 图3-21。I类环境条件，安全等级为二级。复核该截面是 否能承受计算弯矩M=95kN·m的作用。
解：根据已给材料分别由附表1-1和附表1-3查得fcd=13.8MPa， fsd=195MPa；ftd=1.39MPa。由表3-2查得ξb=0.62。最小配筋百分率计 算：45(ftd/fsd)=45(1.39/195)=0.32，且不应小于0.2，取ρmin=0.32%。
东南大学工程结构设计原理第七章ppt
第7章柱的承载力计算实腹式钢柱缀条式格钢柱缀板式格钢柱♦截面组成型式◊实腹式；◊格构式。
柱脚yyxxx11柱脚(实轴)x xy 1y(虚轴)(虚轴)y 1x (实轴)y柱头柱身柱身ll缀板l = l缀条柱头7.1 钢柱的类型及应用第7章柱的承载力计算NNNN N N (a)(b)(c)7.4 轴心受压构件的整体稳定♦现象与定义◊定义轴心受压构件，当轴心压力较小时，构件保持顺直。
当增加到一定大，直线形式的平衡会变为不稳定的，如压力再稍增加，则弯曲变形即迅速增大而使构件丧失承载能力。
这种现象称为构件的弯曲屈曲或弯曲失稳。
对某些抗扭刚度较差的的轴心受压构件，当到达某一临界大小，稳定平衡状态不再保持时，发生微扭转变形。
这种现象称为扭转屈曲或扭转失稳N N N N7.4 轴心受压构件的整体稳定第7章柱的承载力计算7.4 轴心受压构件的整体稳定◊失稳种类（1）欧拉屈曲或第一类失稳这类失稳的特点是在达到临界状态前，结构保持初始平衡位置，在达到临界状态时，结构从初始的平衡位置过渡到无限临近的新的平衡位置，此后变形进一步增大，要求荷载增加。
（2）极值型失稳或第二类稳定这类失稳没有平衡分岔现象。
随着荷载的增加，结构变形增加，而且越来越快，直到结构不能承受增加的外荷载。
（3）屈曲后极值型失稳第7章柱的承载力计算♦理想轴心受压构件的弹塑性屈曲◊切线模量理论：◊柱子曲线：（双曲线）轴压构件的临界应力与长细比的关系曲线。
22202//λππA E l I E N t t cr ==22/λπσt cr E =f yf pd d tE s1E 1曲线p f EOOpf f y曲线E EE E crf y曲线Oapaaa cry f 1yf f p f y cryf 2E 2f yf y crf 2yE 2t (切线模量公式)(欧拉公式)aatacta7.4 轴心受压构件的整体稳定第7章截面型式和尺寸 热轧H型钢 （b/h>0.8 ） 焊接H型钢 （t＞40） 焊接箱形 截面 （t＞40） 40＜t≤80 t＜80 焰切板 轧制板 b/t＜20 b/t≥20柱的承载力计算7.4 轴心受压构件的整体稳定 对x轴（强 轴） b c b c c b31对y轴（弱 轴） c d b d7.5 轴心受压构件的局部稳定 ♦ 单向均匀受压薄板的屈曲：N cr = k第7章柱的承载力计算z b Nπ 2Db2Et 3 D= 12(1 − ν 2 )σ crχkπ 2 E t 2 ( ) = 2 12(1 − υ ) buay N(a)(b)327.5 轴心受压构件的局部稳定 ♦ 轴心受压构件局部稳定的计算方法 ◊ 采用限制构件截面板件宽厚比的办法来实现，即限 制板件宽度与厚度之比不要过大，否则临界应力 σ cr 很低，会过早发生局部屈曲。
东南大学-《工程结构设计原理》 (2)
东南大学-《工程结构设计原理》（开卷）计算题1）有一T形截面，其截面尺寸为：b=300mm，h=700mm，b f’=600mm，h f’=100mm，承受弯矩设计值M=400kN.m，混凝土强度等级为C30，用HRB400级钢筋配筋。
求所需受拉钢筋的截面面积（取a s=60mm，按单筋截面计算即可）。
解：（1）判断T型截面类型查混凝土规范表4.1.4可知fc=14.3Mpa ft=1.43Mpa由混凝土规范6.2.6条可知a 1=1.0 β1=0.8 r=1由混凝土规范公式(6.2.1-5)可知混凝土极限压应变εcu=0.0033由混凝土规范表4.2.5可得钢筋弹性模量Es=200000Mpa相对界限受压区高度ξb=β1 /（1+ fy/(εcu* Es )）= 0.518截面有效高度h=h-as=700-60=640mmHRB400 钢筋 fy＝360 N/mm2因为：a1*fc* bf’*( h- hf’/2)=1*14.3*600*100*(640-100/2)=506.22 KN/m>M=400KN/m所以属第一类T型截面，按bf’*h的单筋矩形梁计算（2）确定AS值x=h0-√(h2 -2*r*M/(fc*b)=640-√(6402-2*1*400*106/(1*14.3*600)) =77.5 mm<ξb* h=0.518*640=331.52mm由规范6.2.10-2求得ASAS= a1*fc* bf’*x / fy=1*14.3*600*77.5/360=1847mm22）已知矩形截面对称配筋偏心受压柱，截面尺寸b×h=500mm×600mm，承受轴向压力设计值N=2000kN，弯矩设计值M1=M2=500kN.m，计算长度l0=4.5m，采用C35级混凝土，f c=16.7N/mm，HRB400级钢筋，f y=f y’=360N/mm2，a s=a s’=40mm，安全等级为一级。
(完整word版)东南大学结构设计原理基础总结.
1.定义:以混凝土为主制成的结构称为混凝土结构。
2.分类:钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构。
1、钢筋混凝土结构——由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构称为钢筋混凝土结构;2、预应力混凝土结构——由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构称为预应力混凝土结构;3、钢筋和混凝土协同工作的主要原因1、粘结力:混凝土硬化后与钢筋之间有良好的粘结力,从面可靠地结合在一起,共同变形、共同受力。
2、钢筋和混凝土两种材料的温度线胀系数相近当温度变化时,钢筋与混凝土之间不会产生由温度引起的较大的相对变形造成的粘结破坏。
3、防锈混凝土包裹钢筋,防止钢筋锈蚀,耐久性好。
4、在设计和施工中,钢筋的端部要留有一定的锚固长度,有的还要做弯钩,以保证可靠地锚固,防止钢筋受力后被拔出或产生较大的滑移;钢筋的布置和数量应由计算和构造要求确定。
1、钢筋混凝土结构的主要优点:(1取材容易:混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。
另外,还可有效利用矿渣、粉煤灰等工业废料。
(2合理用材:钢筋混凝土结构合理地发挥了钢筋和混凝土两种材料的性能,与钢结构相比,可以降低造价。
(3耐久性:密实的混凝土有较高的强度,同时由于钢筋被混凝土包裹,不易锈蚀,维修费用也很少,所以钢筋混凝土结构的耐久性比较好。
(4耐火性:混凝土包裹在钢筋外面,火灾时钢筋不会很快达到软化温度而导致结构整体破坏。
与裸露的木结构、钢结构相比耐火性要好(5可模性:根据需要,可以较容易地浇筑成各种形状和尺寸的钢筋混凝土结构。
(6整体性:整浇或装配整体式钢筋混凝土结构有很好的整体性,有利于抗震、抵抗振动和爆炸冲击波。
2.钢筋混凝土结构也存在一些缺点:(1自身重力较大:这对大跨度结构、高层建筑结构以及抗震不利,也给运输和施工吊装带来困难。
(2抗裂性较差:受拉和受弯等构件在正常使用时往往带裂缝工作,对一些不允许出现裂缝或对裂缝宽度有严格限制的结构,要满足这些要求就需要提高工程造价。
《工程结构设计原理》讲稿(东南大学的)
第二讲：绪论（6/12） 二、 混凝土结构（1/4）
1、结构形成的原理 组 成: 由钢筋和混凝土结合成一体，共同发挥作用。 混凝土：抗压强度很高，但抗拉强度很低。 钢 筋：抗拉和抗压强度均很高。 共同工作的目的 充分发挥两种材料的强度优势，取长补短。 素混凝土梁的工作特点 开裂前：按照整截面分析，上部受拉下部受压， 受拉区的拉力由混凝土承担。 开裂后：梁断裂。
第五讲：计算原则（11/28） 四、设计计算原则（1/11）
1、功能函数与极限状态方程 (1) 功能函数 Z=R-S=g(X1,X2,X3….Xn) (2) 结果分析 Z=R-S>0：处于可靠状态； Z=R-S<0：处于不可靠状态，即失效； Z=R-S=0：处于极限状态，此方程称极限状态方程 2、结构的可靠性 (1) 关于结构设计 本质：对比、控制R和S，即保证R-S>0 问题：R和S为随机变量，功能函数值Z是随机变量 绝对保证R大于S不可能！
第三讲：计算原则（5/28） 一、结构上的作用（4/5）
4 荷载的代表值 (1)实质：以确定值（代表值）表达不确定的随机变量， 便于设计时，定量描述和运算。 (2) 取值原则：根据荷载概率分布特征, 控制保证率。
f(Q)
σ
Q
0
μ
第三讲：计算原则（6/28） 一、结构上的作用（5/5）
(2) 代表值取值 永久荷载的代表值 标准值：取分布的平均值，保证率50%； 可变荷载的代表值 标准值：基本代表值，保证率尚未统一； 准永久值：对可变荷载稳定性的描述， 等于标准值乘准永久值系数； 组合值：两种或（以上）可变荷载作用时，都以标准值 出现的概率小，因此对标准值乘以组合系数进行折减。
第一讲：绪论（3/12） 一、结构的基本知识（2/4）
东南大学工程结构设计原理讲稿_柱的结构形式及破坏类型
第36讲：柱的承载力设计（8） 讲 （ 8 －9
柱的主要破坏类型 3、无筋砌体柱 在0.5-0.7破坏荷载时，单个块体内出现竖向裂缝 单个块体裂缝连接形成连续的裂缝（0.8-0.9破坏荷 载） 并连成几条贯通裂缝，砌体分成几个1/2块体 的小立柱，砌体明显外鼓，个别块体可能被压碎，小 立柱失稳而完全破坏。
1、柱的应用及截面形式； 2、柱（轴压、压弯构件）的强度破坏型式；
8－11
第37讲：柱的承载力设计（8） 讲 （ 8－12
柱的失稳破坏 构件受压就有可能出现稳定问题—主要破坏形式。 对钢柱：由薄壁板件形成柱截面，与梁一样存在局部 失稳破坏。 轴心受压柱的整体失稳： 随着轴向压力的增大，构件从稳定平衡状态过渡到随 遇平衡状态，也称临界状态。此时，如有微小干扰力 使其偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新 的位置而不能恢复到原先的平衡位置。这时的轴向压 力称为临界压力。当轴向压力超过临界压力后，柱因 不能维持平衡而失稳破坏
第36讲：柱的承载力设计（8） 讲 （ 8 －8
界限破坏: ε u 受拉钢筋屈服的同时，受压混凝土达到极限压应变而 破坏。用以判别两种破坏的型式。 3、无筋砌体柱 砌体的受压强度比受拉强度高很多，适宜于作轴心受 压柱，以及偏心不大的偏压柱。（荷载及偏心距较大 时宜做成配筋砌体柱） 柱的主要破坏类型
第36讲：柱的承载力设计（8） 讲 （ 8 －9
柱的主要破坏类型 3、无筋砌体柱偏心受力 一旦截面受拉边的拉应力超过砌体通缝抗拉强度 时，出现水平裂缝，使截面削弱，即实际截面面积减 小。此时截面上纵向力的偏心距减小，裂缝不会无限 制发展，而是达到新的平衡状态。 当剩余截面减小到一定程度时，受压区出现竖向 裂缝后导致破坏。
第36讲：柱的承载力设计（8） 讲 （ 8 －5
东南大学工程结构设计原理讲稿_构件的变形计算原理
M sk
Ash0
则有：
（3）裂εs缝m 间纵εs向k 钢筋E应ssk 变 不A均sM匀hs0kE系s 数
裂缝间钢筋应变（应力）分布特点
的物理意义：反映受拉混凝土参与工作的程。
主要影响因素：有效纵向钢筋配筋率，粘结性能
经验公式：
）
1.1 0.65 ftk
（2）根据裂缝截面平衡
对受压合力点取矩：Msk=sk As• h0
对受拉合力点取矩：
Msk
ck
' f
0
bh0 •h0
第66讲：构件变形计算原理 (4/9)
二、短期荷载下纯弯构件的刚度（2/4）
3、钢筋平均拉应变
（1）裂缝截面钢筋应力: （2）钢筋平均拉应变 sk
2、刚度B的分析方法——挠度增大系数法
（1）仅有长期荷载下：f 增大 倍 （ 2－ 0.4’/)
（2）仅有短期荷载下：f 不变
（3）混合作用下：Mq部分增大，（Msk-Mq）部分不变
f S Mk M q l02 S M ql02
Bs
Bs
（4）按总荷载Msk考虑:
f
' f
0
c
' f
bh02
Mk
0 bh02Ec
令平均应变综合系数：
得：
' f
0 /c
（3）ε系cm数的bMh取02kE值c ： E 0.2
6 E
1
3.5
' f
第66讲：构件变形计算原理 （1） 下一讲的主要内容
东南大学结构设计原理1-21章课后习题参考答
东南大学结构设计原理1-21章课后习题参考答机构设计原理1-1混凝土截面受拉区钢筋的作用:是代替混凝土受拉或协助混凝土受压。
1-2名词解释("混凝土立方体抗压强度":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%以上的潮湿的空气中养护28天,依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值。
"混凝土轴心抗压强度值"按照与立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件的抗压强度设计值。
"混凝土抗拉强度"用试验机的夹具夹紧试件两端外伸的钢筋施加拉力,破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断,其平均拉应力即为。
)1-3混凝土轴心受压的应力---应变曲线有何特点?影响混凝土轴心受压应力---应变曲线有哪几个因素?一,该曲线特点分为三个阶段,分别为上升段,下降段,收敛段。
二,影响的主要因素:a.混凝土强度愈高应力应变曲线下降愈剧烈,延性就愈差b.应变速率应变速率小,峰值应力fc降低,€增大下降段曲线坡度显著的减缓c.测试技术和实验条件,其中应变测量的标距也有影响,应变测量的标距越大,曲线坡度越陡,标距越小,坡度越缓。
1-4什么叫混凝土的徐变?影响混凝土徐变有哪些主要原因?一,在荷载的长期作用下,混凝土的变形将随时间而增加,亦即在应力不变的情况下,混凝土的应变随时间继续增长,这种现象称为混凝土的徐变。
二,a混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小b加荷时混凝土的龄期,龄期越短徐变越大c混凝土的组成成分和配合比d养护条件下的温度和湿度.1-5混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形,两者有何不同之处?混凝土徐变的主要原因是荷载长期作用下,混凝土凝胶体中的水分逐渐压出,水泥逐渐发生粘性流动,微细空隙逐渐闭合,结晶体内部逐渐滑动,微细裂缝逐渐发生各种因素的综合结果,而混凝土的收缩变形主要是硬化初期水泥石凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内自由水蒸发而引起的干缩。
大学本科《钢结构设计原理》课件 第2章钢结构材料2
(拉） max
0
f
D
y
1 C(o,o)
1
当坐标为( max , min )
的点落在直线ABCD上 或上方，则这组应力循
B( 1, 1)
A
（
min
压
）
（
min
拉
）
非焊接结构的疲劳图
环达到N次时，将发生 疲劳破坏。
lg .
. . . .. .
.. .
. .
N
b1
0
0 N=5×104
N=5X106 lg N
(a)
Δσ-N曲线
(b)
考虑试验数据的离散性，取平均值减去2倍lgN的 标准差 s 作为疲劳强度下限，当lgΔσ为正态分布时， 保证率为97.7%。下限值的直线方程为：
lg N b1 lg( ) 2s b2 lg( )
1、不出现拉应力的部位可不计算疲劳。但对出现拉 应力的部位，例如σmax=140N/mm2,σmin=-10N/mm2和 σmax=10N/mm2,σmin=-140N/mm2 两种应力循环的应力 幅都是150N/mm2 ，疲劳强度相同，显然不合理。
2、螺栓受拉时螺纹处的应力集中很大，疲劳强度很 低，常有疲劳破坏的实例，但规范没有规定，应予 补充。
2.低合金钢(GB/T 1591-94)
GB/T 1591-94
相应的钢材品种（GB/T 1591-94)
Q29509Mn、09Mnb09Mn2、12MnQ345
12MnV、14MnNb、16Mn、16MnRE、18Nb
Q390
15MnV、15MnTi、16MnNb
东南大学《结构设计原理》第一章 混凝土材料
•混凝土的剪切模量为
Gc
Ec
2(1 c )
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
徐变----混凝土在持续不变荷载的长期作用下，其变形随时间
P
而不断增长的现象；
徐变变形---长期荷载作用下混凝土结构随时间推移而增加的
应变。
(×10-5)
250
•原因之一，胶凝体
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
混凝土的弹性模量的试验方法（150×150 × 300标准试件）
0.5fc
5~10 次
此线和原点切线基 本平行，取其斜率 作为Ec
e
Ec
105 2.2 34.74
(N/mm2 )
fcu,k
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
混凝土的泊松比和剪切模量
e ×10-3
6
8
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
影响混凝土应变曲线的主要因素
*混凝土的强度：上升段影响较小，下降段影响较大。 强度越高，延性越差。延性是材料承受变形的能力）
*应变速率：应变速率小，峰值应力fc降低，ecu增大
*测试技术和实验条件
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
单调、短期荷载作用下混凝土的变形性能----应力-应变关系
*弹簧或千斤顶作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
(MPa)
C
30
B
20
D A
10
0
2
4
A点以前线弹性阶段，微裂 缝基本无扩展；
东南大学工程结构设计原理习题题库.
东南⼤学⼯程结构设计原理习题题库.第⼀套习题⼀、选择题1. ⾼碳钢筋采⽤条件屈服强度,以σ0.2表⽰,即(A)取极限强度的２０％ (B)取应变为０.００２时的应⼒(C)取应变为０.２时得应⼒ (D)取残余应变为０.００２时的应⼒2. 砼在双向应⼒下(A)双向受压的强度基本等于单向受压(B)双向受拉下,⼀向的抗拉强度随另⼀向拉应⼒的增加⽽提⾼(C)双向受压下,⼀向的抗压强度随另⼀向压应⼒的增加⽽提⾼(D)双向受拉下,⼀向的抗拉强度随另⼀向拉应⼒的增加⽽下降3. ⽤螺旋筋约束砼,使(A)砼的强度和延性均提⾼ (B)强度能提⾼,延性并不能提⾼(C)延性可以提⾼,强度不能提⾼ (D)强度和延性均不能提⾼,计算中也不考虑4. 我国砼规范以何种概率法为基础?(A)半概率 (B)近似概率(C)全概率 (D)伪概率5. 结构的功能包括(A)强度, 变形, 稳定 (B)实⽤, 经济, 美观(C)安全性, 适⽤性和耐久性 (D)承载能⼒,正常使⽤6．⾦属锰可提⾼钢材的强度，对钢材的塑性(A)提⾼成分 (B)提⾼较多 (C)降低不多 (D)降低很多7．建筑钢材单向受拉时屈服点f y与单向受压的屈服点f yˊ之间满⾜(A)f y> f yˊ (B) f y< f yˊ (C) f y= f yˊ (D) f y= 0.58f yˊ8. 实腹式压弯构件在弯矩作⽤平⾯外的失稳是(A)弯扭屈曲 (B)弯曲屈曲 (C)扭转屈曲 (D)局部屈曲9. 钢结构有哪三种常⽤的连接⽅法(A)搭接、对接和T型 (B)焊接、铆接及螺栓 (C)焊接、对接及螺栓10. 梁刚度不⾜的后果为(A)不满⾜承载⼒要求 (B)不满⾜使⽤要求(C)耐久性较差 (D)易脆性破坏11、轴⼼受压ＲＣ柱在长期荷载下发⽣徐变, 使:(A)混凝⼟压应⼒减⼩, 钢筋压应⼒增⼤(B)混凝⼟压应⼒增⼤, 钢筋压应⼒增⼤(C)混凝⼟压应⼒减⼩, 钢筋压应⼒减⼩(D)混凝⼟压应⼒增⼤, 钢筋压应⼒减⼩12、适量间接配筋柱进⼊极限状态的标志是(A)混凝⼟压碎, (B)外层混凝⼟剥落(C)间接钢筋屈服 (D)纵筋屈服13.受弯构件的变形和裂宽计算是以哪个阶段作为计算依据的(A)Ⅰa (B)Ⅱ (C)Ⅱa (D)Ⅲa14、超筋梁破坏时,受拉钢筋应变εs和压区边缘混凝⼟应变ε c(A)εs＞εy, εc＝εcu (B)εs＜εy, εc＝εcu(C)εs＜εy, εc＞εcu (D)εs＞εy, εc＜εcu15、条件相同的⽆腹筋梁, 由于剪跨不同发⽣剪压、斜压和斜拉破坏, 其承载⼒(A)剪压＞斜压＞斜拉 (B)斜压＞剪压＞斜拉(C)剪压＝斜压＞斜拉 (D)斜压＞剪压＝斜拉16、梁受剪承载⼒公式是根据何破坏形态建⽴的?(A)斜压破坏 (B)剪压破坏(C)斜拉破坏 (D)锚固破坏17、试决定下⾯四组属⼤偏压时最不利的⼀组内⼒为(A)Ｎmax, Ｍmax (B)Ｎmax, Ｍmin(C)Ｎmin, Ｍmax (D)Ｎmin, Ｍmin18、矩形截⾯对称配筋⼩偏拉构件(A)Ａs′受压不屈服 (B)Ａs′受拉不屈服(C)Ａs′受拉屈服 (D)Ａs′受压屈服19. 为了提⾼混凝⼟构件受扭承载⼒, 应该配(A)沿周边均匀分布的纵筋 (B)箍筋(C)纵筋和箍筋 (D)弯起钢筋"20. 对构件施加预应⼒的主要⽬的是(A)提⾼承载⼒ (B)提⾼抗裂度, 充分利⽤⾼强材料 (C)对构件进⾏检验 (D)节省材料A组M=186kN·m ;N=1000kNB组M=160kN·m ;N=1000kNC组M=186kN·m ;N=1200kN求：1.分析何组内⼒配筋最多；2.计算该组内⼒的配筋。
东南大学考研入学考试大纲
《工程结构设计原理》考试大纲一、命题范围和基本要求1、结构设计的基本原则（1）了解荷载及结构抗力的有关概念，理解作用效应和结构抗力的随机性；（2）掌握结构的功能、极限状态等基本概念，掌握结构可靠度的基本原理；（3）掌握结构上的作用及作用效应的计算方法，理解荷载的代表值；（4）理解设计基本表达式，材料强度的标准值，了解荷载、材料强度等分项系数。
2、工程结构材料的物理力学性能（1）掌握钢材单轴受力下的工作性能，了解钢材在单轴反复应力下的工作性能；（2）了解钢材在复杂应力下的工作性能，了解钢材的疲劳性能；（3）了解影响钢材性能的一般因素、钢材的冷加工性能及结构对钢材的要求；（4）了解工程结构用钢材（筋）的分类；（5）掌握单轴受力混凝土各强度指标及关系，了解复合受力混凝土的强度特点；（6）掌握单轴受力混凝土的应力--应变关系，理解弹性模量和变形模量等概念；（7）掌握混凝土徐变、收缩和膨胀等概念，了解其对结构的影响；（8）了解块材、砂浆以及砌体的类型和选择原则；（9）掌握砌体在压、拉、弯和剪作用下的破坏特征及强度。
3、构件的连接（1）了解结构构件的常用连接形式；（2）了解焊缝连接的形式及应力特点，掌握焊缝的设计计算方法；（3）掌握螺栓连接的受力特点和计算方法；（4）掌握高强螺栓的计算方法。
4、钢受弯构件计算原理（1）掌握钢受弯构件的受力全过程、破坏特征；（2）掌握钢受弯构件强度计算方法；（3）掌握钢受弯构件整体稳定计算方法；（4）掌握钢受弯构件局部稳定计算方法。
5、混凝土受弯构件承载力计算原理（1）掌握砼受弯构件截面正应力分布的特点；（2）掌握砼受弯构件的受力全过程、破坏特征；（3）掌握砼受弯构件正截面计算的基本假设；（4）掌握砼受弯构件承载力计算方法；（5）掌握砼弯（剪）构件斜截面应力分布的特点，破坏特征；（6）掌握砼弯（剪）构件斜截面计算的基本假设、承载力公式的建立及应用。
6、钢受压构件计算原理（1）掌握轴心和偏心钢受压构件截面正应力分布的特点；（2）掌握轴心钢受压构件的强度计算方法；（3）掌握轴心钢受压构件的整体稳定和局部稳定计算方法；（4）掌握偏心钢受压构件强度计算方法；（5）掌握偏心钢受压构件的整体稳定和局部稳定计算方法。
东南大学 工程结构设计原理 第3章
–简化疲劳曲线 简化疲劳曲线
N = 2 × 10 6
–ABCD的方程 ABCD的方程 ABCD
σ max = σ 0 + kσ min
– BCD(拉为主) BCD(拉为主) 拉为主
σ = σ max =
p
σ0
1 kρ
–AB(压为主) AB(压为主) AB(压为主
σ = σ min =
p
σ0
kρ
以上理论主要应用与非焊接结构 焊接结构疲劳受焊缝处的残余应力影响,与 焊接结构疲劳受焊缝处的残余应力影响 与 应力比关系不大,而与应力幅关系密切 而与应力幅关系密切. 应力比关系不大 而与应力幅关系密切 疲劳验算原则 疲劳验算原则:
σ zs =
1 [(σ 1 σ 2 ) 2 + (σ 2 σ 3 ) 2 + (σ 3 σ 1 ) 2 2
(2)反复荷载下钢材的疲劳 (2)反复荷载下钢材的疲劳
–疲劳破坏：在低于强度的应力反复作用下， 疲劳破坏：在低于强度的应力反复作用下， 疲劳破坏 所发生破坏。 所发生破坏。 –疲劳破坏特点： 疲劳破坏特点： 疲劳破坏特点
(3)结构用钢材的分类： (3)结构用钢材的分类： 结构用钢材的分类
–碳素钢、低合金钢、热处理钢 碳素钢、低合金钢、 碳素钢 –碳素钢： 碳素钢： 碳素钢
强度等级 ： 按屈服强度分五个品种 ， Q195~Q275 。 强度等级：按屈服强度分五个品种， 195~Q275。 ~Q275 质量等级：由低到高分A、B、C、D四级，对冲击 质量等级：由低到高分A 四级， 韧性要求不同 脱氧方式：沸腾、半镇静、镇静和特殊镇静钢， 脱氧方式：沸腾、半镇静、镇静和特殊镇静钢， 用Z、b、F和TZ 示例：Q235Bb表示屈服强度为235，B级半镇静钢 示例：Q235Bb表示屈服强度为235， 表示屈服强度为235
东大工程结构设计原理课件04构件的连接 共85页
有效截面为计算时的破坏面；
y
2.在通过焊缝形心的拉力、 压力和剪力作用下，假定沿
N
x
Ny
焊缝长度的应力是均匀分布的。
hf
45。 45。 45 。破坏面
τ⊥ σ⊥
τ σf
x
＝
h e
课件
。。 45 45
τ⊥ σf
σ⊥ 20
第21讲：构件连接（4）
4－18
直角角焊缝的计算
基本计算公式：
23(2//2)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 3ffw
焊缝上任一点的应力方向将垂直与该点与形心O的连线， 而其大小则与该点至形心O的距离成正比。
T Tr I
焊缝1点处的强度
h
b
a
2P
y
2
1
x
x
o
应满足：
3y 4
t
TfyVfy
f
2
Tfx
2
ffw
(a)
课件
t
x y
2
1
T
fx
T
T
fy
x
x
o
T
3 y4 (b)
课件
29
第22讲：构件连接（4）
构造措施：
角焊缝的构造
2 hf 2 hf
a) 两侧围焊
b) 三面围焊
N
易弯曲
c) L 形围焊
b
4－26
N
w
｛b≥ 5tmin b≤ 25mm
hf n×n
课件
e
e
e
30
第22讲：构件连接（4） 下一讲的主要内容
1、普通螺栓的形式和规格 2、螺栓的排列与布置 3、普通螺栓连接的受力性能
东南大学工程结构设计原理_复习
N0
二、砌体局部受压
Nl
2、梁端局部受压
（一有1般）效情有支效况承支取长承值度长a0度一a0 般 小kb于Ntaal n0搁置10长hf度c a 上部荷载的作用 传简递支特砼点梁：的部简分化通过拱作用传至梁侧
σ max a0 a
卸载拱
实际效应 0 1.5 0.5 A0 0
围）、限制条件 抵抗弯矩图的概念
平衡扭转、约束扭转的区别 如何抗扭
扭矩作用下裂缝形态、破坏形态 适筋破坏计算公式 剪力流 剪扭相关性
裂缝特点、产生因素 所计算的是什么性质裂缝 裂缝控制标准 裂缝的产生、发展过程 裂缝间距、裂缝宽度的关系 粘结剪应力的分布 裂缝计算公式，各影响因素分析 截面弯曲刚度计算公式，短期和长期 变形计算的最小刚度原则
1
e
i
1
1
0
2
1
式9-2
式9-4
（2）设计计一算、公无式筋砌体受压构件
计算公式 N fA
偏心距限值
限制的原因：偏心距较大，使用阶段会过早出现裂缝 限值：轴向力偏心距e≤0.6s
二、砌体局部受压
1、局部均匀受压
（1）套箍作用
作用：外围对内部的横向约束作用
轴心受拉受力全过程 承载力计算公式 大小偏拉的判别、各自特点 轴向拉力、压力对受剪承载力影响
预应力基本概念、优点 施加预应力的目的 预应力施工工艺特点（先张法，后张法） 预应力混凝土与钢筋混凝土的比较 张拉控制应力、有效预应力、预压应力、消压应
力 预应力损失
轴心受拉承载力计算公式 偏心受拉承载力计算公式、界限受压区高度公式 几种面积的计算方法 裂缝控制标准 裂缝宽度计算 预应力对受剪承载力的提高作用
东大工程结构设计原理课件06钢梁承载力计算原理
2.梁的初弯曲、加荷偏心及残余应力等缺陷的影响。
b'
0.282 1.07 1.0
b
轧制普通工字钢简支梁，其 b 值直接查表得到，同样 当 b 值大于0.6时，也需要进行修正。
第32讲：受弯构件－梁（5）
5－45
例题
某简支梁，焊接工字形截面，跨度中点及两端都设有 侧向支承，可变荷载标准值及梁截面尺寸如图6－17
5－48
型钢梁截面设计
首先由荷载计算出梁所承受的最大弯矩，并估算梁截
面的抵抗矩，
1.当梁的整体稳定从构造上可保证时：W nx
M x
x
f
2.当梁的整体稳定从构造上不能保证时：W nx
其中 b 可根据荷载及跨度情况初步估计。
M b
x
f
3. 选择适当型钢截面，验算梁的弯曲正应力，局部压 应力，整体稳定和刚度，一般型钢梁可不验算折算应 力，也可不验算剪应力。
max
1.2V hwtw
fv
(a)
5－25
P
V S
P
(b)
(c)
第30讲：受弯构件－梁（5）
5－26
局部压应力
产生的原因和位置：
集中荷载作用截面；翼缘于腹板结合处（上、下）。
腹板的计算高度边缘
计算公式：
c
F
twlz
f
lZ＝a+2hy
h0 hy
hy
(a)
a
F
45o
45o
tw l = a + hy lz = a + 2hy
σ 、τ 、σ C分别为腹板计算
高度边缘处同一点上同时产
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第19章 钢结构的材料
19.4 钢材在复杂应力状态下的工作性能
➢复杂应力状态下的屈服准则：复杂应力状 态下单位体积的单元体发生畸变时的变形 能与单向拉伸时单位体积的单元体屈服时 的畸变应变能量相等，则该复杂应力状态 的单元体达到屈服；
➢复杂应力状态下单位体积单元体变形能：
19.4 钢材在复杂应力状态下的工作性能
分层，设计时应尽量避免拉力垂直于板面的情况， 以防止层间撕裂。
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
19.3.3 冷加工和时效硬化的影响
1、冷加工硬化：冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切等 冷加工使钢材产生很大塑性变形，强度提高，但 减小了塑性和韧性。
2、时效硬化：钢材中的C、N，随着时间的增长和 温度的变化，而形成碳化物和氮化物，使钢材变 脆，又称“老化”
19.2 钢材的主要力学性能
第19章 钢结构的材料
19.2.2 钢材的冷弯性能
钢材的冷弯性能是衡量钢 材在常温下弯曲加工产生塑 性变形时对出现裂纹的抵抗 能力的一项指标。用具有弯 心直径d的冲头对标准试件中 部施加荷载使之弯曲1800， 要求弯曲部位不出现裂缝或 分层现象。钢材的冷弯性能 取决于钢材的质量和弯心直 径d对钢材厚度a的比值。
第十九章 钢结构的材料
第19章 钢结构的材料
第十九章 钢结构的材料
➢19.1 钢材的破坏形式 ➢19.2 钢材的主要力学性能 ➢19.3 影响钢材性能的因素 ➢19.4 钢材在复杂应力状态下的工作性能 ➢19.5 钢材种类、牌号及其选用
第19章 钢结构的材料
19.1 钢材的破坏形式
➢塑性破坏：加载后有较大变形，有明显的 颈缩现象，因此破坏前有预兆，断裂时断 口呈纤维状，色泽发暗；构件断裂发生在 应力达到钢材的抗拉强度fu；
剖分 T 型钢——分为三类，即：宽翼缘剖分 T 型钢 （ TW ）、中翼缘剖分 T 型钢 ( TM ）和窄翼缘剖 分 T 型钢( TN ）。剖分 T 型钢系由对应的 H 型钢 沿腹板中部对等剖分而成。表示方法与 H 型钢类同。
19.5 钢材种类、牌号及其选用
第19章 钢结构的材料
19.5.3 钢材的选用 钢材选用的原则应该是保证结构安全可靠，
工字钢——表示法如 I 30a ，指槽钢外廓高度为 30cm 且腹板厚度为最薄的一种；
H 型钢——分为三类：宽翼缘 H 型钢（ HW ）、 中翼缘 H 型钢（ HM ）和窄翼缘 H 型钢（ HN ）。 表示方法如：HW300x300 ，即为截面高度为 300mm ， 翼缘宽度为 300 mm 的宽翼缘 H 型钢。
第19章 钢结构的材料
记折算应力
（1）当 （2）当
时，钢材未屈服； 时，钢材屈服；
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19.4 钢材在复杂应力状态下的工作性能
第19章 钢结构的材料
19.5 钢材种类、牌号及其选用
19.5.1 钢材的种类
（1）碳素结构钢和优质碳素结构钢 根据国家标准对《碳素结构钢》的规定，碳
素结构钢共分为Q195、Q215、Q235、Q255和 Q275钢五种。 （2）低合金高强度结构钢
➢ 脆性破坏：加载后，无明显变形，因此破 坏前无预兆，断裂时断口平齐，呈有光泽 的晶粒状，脆性破坏危险性大；破坏时应 力常小于钢材的屈服点fy；
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19.1 钢材的破坏形式
第19章 钢结构的材料
19.2 钢材的主要力学性能
19.2.1 钢材在单项均匀手拉时的工作性能
19.2 钢材的主要力学性能
第19章 钢结构的材料
2．热轧型钢 角钢 ——有等边和不等边两种。等边角
钢，以边宽和厚度表示，如 L100 x10为肢 宽 100 mm 、厚 10mm 的等边角钢。不 等边角钢，则以两边宽度和厚度表示，如 L100 x 80 x10 等。
19.5 钢材种类、牌号及其选用
第19章 钢结构的材料
槽钢——表示法如［ 30a ，指槽钢外廓高度为 30cm 且腹板厚度为最薄的一种；
1、弹性阶段 由零到比例极限，应力应
变符合虎克定律，完全卸载 时变形变为零，不存在残余 变形变非线性关系，应变包括弹性应变和塑性应 变，卸载时塑性应变不能恢复，存在残余变形；看 钢材内部晶粒发生滑移；相应的应力为屈服点；
19.2 钢材的主要力学性能
第19章 钢结构的材料
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
19.3.5 应力集中的影响
概念：当截面完整性遭到破坏， 如有裂纹(内部的或表面的)、 孔洞、刻槽、凹角时以及截 面的厚度或宽度突然改变时， 构件中的应力分布将变得很 不均匀。在缺陷或截面变化 处附近，应力线曲折、密集、 出现高峰应力的现象称为应 力集中。
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图 7-2 手工电弧焊
19.2 钢材的主要力学性能 图 7-3 自 动 埋
第19章 钢结构的材料
19.3 影响钢材性能的因素
1、化学成分 2、钢材生产过程的影响 3、冷加工和时效硬化的影响 4、温度的影响 5、应力集中的影响 6、反复荷载的影响
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
2．浇铸 特殊镇静钢 镇静钢：硅强脱氧剂；晶粒较细，强度高，塑性韧 性好，可焊性好 半镇静钢 沸腾钢：锰弱脱氧剂，CO溢出；构造和晶粒粗细不 均匀，塑性、韧性和可焊性较差
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
3．轧制 轧制能使金属的晶粒变细，气泡、裂纹等焊合，
能改善钢材的力学性能。 薄板因辊轧次数多，其强度比厚板略高； 浇铸时的非金属夹杂物在轧制后能造成钢材的
根据国家标准《低合金高强度结构钢》的规 定，低合金高强度结构钢可分为Q295、Q345 （16Mn，16Mnq）、Q390、Q420钢等五种。
19.5 钢材种类、牌号及其选用
第19章 钢结构的材料
19.5.2 钢材的规格
1．热轧钢板 热轧钢板分厚板及薄板两种，厚板的厚度 为4.5～60mm(广泛用来组成焊接构件和 连接钢板)，薄板厚度为0.35～4mm(冷 弯薄壁型钢的原料)。在图纸中钢板用 “-厚 x 宽 x 长（单位为毫米）” ， 如：-12 x800x 2100等。
满足使用要求以及节省钢材，降低造价。 选用钢材赢考虑下列因素： ⑴ 结构的重要性 ⑵ 荷载性质 ⑶ 连接方法 ⑷ 工作环境 ⑸ 钢材的厚度
19.5 钢材种类、牌号及其选用
3、应变时效：冷作硬化加时效硬化。
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
19.3.4 温度的影响
➢ 随着温度的升高，钢材强度降低，变形增大；随 着温度降低，强度增高但塑性和韧性降低，材料 转脆，对冲击韧性的影响十分突出。
➢ 当温度降至某一数值时，钢材的韧性突然降低， 钢材的破坏特征明显地有塑性破坏变为脆性破坏， 称为低温冷脆现象。
3、屈服阶段 应力屈服后，应力保持不变，应变继续增加；相 应的应变幅度称为流幅，流幅越大，钢材的塑性 越好。
4、强化阶段 屈服后，恢复抵抗外载能力，曲线呈上升的非线 性关系，直到抗拉强度（对应极限荷载）。
5、颈缩阶段 到达极限荷载后，在试件质量较差截面发生颈缩， 即截面减小，变形增大，承载能力随之下降，试 件破坏。
19.2 钢材的主要力学性能
第19章 钢结构的材料
19.2.3 钢材的冲击韧性
钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷载作用 下吸收机械能的一种能力，是衡量钢材抵抗 可能因低温、应力集中、冲击作用而导致脆 性断裂的一项力学性能指标。钢材的冲击韧 性通常采用有特定缺口的标准试件，在试验 机上进行冲击荷载试验使构件断裂来测定。 常用标准试件的形式有梅氏U行缺口试件和 夏比V行缺口试件，我国采用后者。
19.3.1 化学成分的影响 ➢基本成份：铁（Fe) 有益元素：碳（C）、硅（Si）、锰（Mn） 有害元素：硫（S）、磷（P）、氮（N）、 氧（O）
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
19.3.2 钢材生产过程的影响
1．冶炼 平炉炼钢 氧气顶吹转炉炼钢：投资少、建厂快、生产效率高、 原料适应性大 电炉炼钢
19.2 钢材的主要力学性能
第19章 钢结构的材料
➢钢材的冲击韧性试验
19.2 钢材的主要力学性能
第19章 钢结构的材料
19.2.4 钢材的可焊性
钢材的可焊性，是指一定的工艺和结构 条件下，钢材经过焊接后能获得良好的焊 接接头性能。可焊性可分为施工上的可焊 性和使用性能上的可焊性。
我国《公路桥规》规定结构主体采用的 钢材均是具有良好的可焊性。
力学特点：构件变化愈急剧， 高峰应力愈大，塑性下降愈 严重，脆性破坏危险愈大。
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
19.3.6 反复荷载的影响 1） 影响钢材疲劳强度的主要因素 ⑴ 应力集中的程度 ⑵ 应力循环特征值 ⑶ 应力循环次数n 2） 疲劳容许应力的确定
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19.3 影响钢材性能的因素