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。

(3隔热隔声性能也较差。

预应力混凝土的优点:由于采用高强材料比钢筋混凝土轻巧,自重减轻使之在使用阶段不出现拉应力,避免在腐蚀条件下的侵蚀,还能很好的将部件装配成整体构件,缺点是由于使用高强材料造价

高,施工工序复杂,还要经验丰富的施工人员施工,还要严格的监督管理制度。预应力上拱度不易控制。开工费用大,对于跨径小,构件少的工程成本高

1.混凝土的抗压强度

测定的方法

我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》(GBJ81-85规定以边长为

150mm的立方体为标准试件,标准立方体试件在(20±3℃的温度和相对湿度95%以上的潮湿空气中养护28d,按照标准试验方法测得的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度,单位为N/mm2。

2.混凝土的轴心抗拉强度ft

3、复合应力状态下的混凝土强度

(1双向受拉:抗压降低,抗拉不变。

(2双向受压:强度提高。

(3拉--压状态:混凝土的强度均低于单向拉伸或压缩时的强度。

4、混凝土的变形

(1混凝土受压时的应力--应变关系(σ-ε关系曲线

1上升段(OC,又可分为三段:

OA段(σ≤0.3fc~0.4fc:从加载至A点为第1阶段,混凝土的变形主要是弹性变形,应力一应变关系接近直线,称A点为比例极限点;

AB段(σ=0.3fc~0.8fc:超过A点,进人裂缝稳定扩展的第2阶段,混凝土的变形为弹塑性变形,临界点B的应力可以作为长期抗压强度的依据;

BC段(σ=0.8fc~1.0fc:裂缝快速发展的不稳定状态直至峰点C,这一阶段为第3阶段,这时的峰值应力σmax通常作为混凝土棱柱体的抗压强度fc,相应的应变称为峰值应变ε0,其值在0.0015~0.0025之间波动,通常取ε0=0.002。

2下降段(CE:

在峰值应力以后,混凝土强度并不完全消失,随着应力σ的减小,应变仍然增加,曲线下降坡度较陡,混凝土表面裂缝逐渐贯通。

3收敛段:在反弯点D之后,应力下降速率减慢,趋于稳定的残余应力。表面纵向裂缝把混凝土陵柱分成若干个小柱,外载力有裂缝处的摩擦咬合力及小柱的残余应力所承受。

(2.荷载长期作用下混凝土的变形性能(徐变

1徐变的概念

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,这种现象被称为混凝土的徐变。

2线性徐变和非线性徐变

混凝土的徐变与混凝土的应力大小有着密切的关系。应力越大徐变也越大,随着混凝土应力的增加,混凝土徐变将发生不同的情况:

1线性徐变

当混凝土应力σc≤0.5fc时,徐变与应力成正比,曲线接近等间距分布,这种情况称为线性徐变。

2非线性徐变

当混凝土应力σc>0.5fc时,徐变变形与应力不成正比,徐变变形比应力增长要快,称为非线性徐变。一般地,混凝土长期抗压强度取(0.75~0.8fc。

热轧钢筋根据其力学指标的高低,分为以下四个种类:

HPB235级(Ⅰ级,符号φHRB335级(Ⅱ级,符号φ

HRB400级(Ⅲ级,符号φRRB400级(余热处理Ⅲ级,符号φ

Ⅰ级钢筋的强度最低,Ⅱ级钢筋的次之,Ⅲ级钢筋的最高。钢筋混凝土结构中的纵向受力钢筋宜优先采用HRB400级钢筋。

第二章、受弯构件正截面承载力计算

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称为结构的可靠度。

结构的安全性、实用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性。

当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时,则此特定状态称为该功能的极限状态。

1.承载能力极限状态

结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态,称为承载能力极限状态。超过承载能力极限状态后,结构或构件就不能满足安全性的要求。如:

(1整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡;(2结构构件或连接处因超过材料强度而破坏;

(3产生过大的塑性变形而不能继续承载;

(4结构或构件丧失稳定;(5结构转变为机动体系。

2.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称为正常使用极限状态。超过了正常使用极限状态,结构或构件就不能保证适用性和耐久性的功能要求。例如:

1、影响正常使用或外观的变形;

2、影响正常使用或耐久性能的局部损坏;

3、影响正常使用的震动;

4、影响正常使用的其他特定状态。

使结构产生内力或变形的原因称为“作用”,分直接作用和间接作用两种。

结构抗力是指结构构件承受内力和变形的能力。