建筑结构设计原理(李章政)-06章-混凝土受压构件
结构设计原理
结构设计原理《结构设计原理》习题集第⼀部分：现⾏教材习题集第⼆部分：补充习题集第三部分：英⽂原⽂习题第⼀部分：现⾏教材习题集李章政熊峰第1章绪论1.1 思考题1-1 什么是建筑结构？1-2 按照材料的不同，建筑结构可分为哪⼏类？1-3 何谓构件？建筑结构主要有哪些构件？1-4 砌体结构和⽊结构均是古⽼的建筑结构，它们各⾃有何优点和缺点？1-5 什么是钢筋混凝⼟剪⼒墙？1-6 结构设计应遵循的原则是什么？1-7 本门课程有些什么特点？1-8 构造措施的含义是什么？结构设计是否可以不采取构造措施？1.2 选择题1-1 排架结构的杆件连接⽅式是屋⾯横梁与柱顶铰接，（）。
A．柱脚与基础底⾯固接B．柱脚与基础顶⾯固接C．柱脚与基础底⾯铰接D．柱脚与基础顶⾯铰接1-2 下列构件中不属于⽔平构件的是（）。
A．屋架B．框架梁C．框架柱D．⾬篷板1-3 我国现⾏结构设计规范采⽤的设计理论是（）极限状态设计法。
四川⼤学⼟⽊⼯程系A．容许应⼒B．半概率C．全概率D．近似概率1-4 建筑结构必须满⾜的基本要求是：平衡、稳定、承载⼒和（）。
A．适⽤B．经济C．优质D．美观1-5 容许应⼒法由（）建⽴，最早出现在材料⼒学中，这是⼈类⽤科学理论指导结构设计的开始。
A．圣维南B．胡克C．泊松D．纳维1-6 框架结构中，构件之间采取（）。
A．铰接连接B．半铰接连接C．刚性连接D．半刚性连接1-7 结构设计规范条⽂⽤词“必须”表该条要求（）。
A．应该遵守B．要严格遵守C．属于强制性D．可以选择1-8 结构设计规范中应该遵守的条⽂，表⽰在正常情况下均应如此，正⾯词⽤“应”，反⾯词⽤“不应”和（）A．不得B．不宜C．不可D．严禁第2章结构上的荷载及其取值2.1 思考题2-1 什么是永久荷载、可变荷载和偶然荷载？2-2 何谓荷载标准值？它与荷载代表值之间有何关系？2-3 结构的安全等级如何划分？2-4 雪荷载基本值如何确定？其准永久值系数依据什么确定？2-5 如何确定吊车横向⽔平荷载标准值？2-6 建筑结构的设计使⽤年限有什么规定？2.2 选择题2-1 建筑结构设计基准期是（）。
混凝土结构设计原理(第五版)
第1章 绪论1.1 钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有明显预兆，属于延性破坏类型。
在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
1.2 钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用；2）可模性好；3）耐久性和耐火性好，维护费用低；4）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5）刚度大，阻尼大；6）就地取材。
缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4）施工复杂；5）加固困难。
1.3 本课程主要内容分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。
前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论，属于专业基础课内容；后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。
学习本课程要注意以下问题：1）加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面；2）突出重点，并注意难点的学习；3）深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。
第2章 混凝土结构材料的物理力学性能2.1 ①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k 是根据以边长为150mm 的立方体为标准试件，在(20±3)℃的温度和相对湿度为90％以上的潮湿空气中养护28d ，按照标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度确定的。
②混凝土的轴心抗压强度标准值f ck 是根据以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，在与立方体标准试件相同的养护条件下，按照棱柱体试件试验测得的具有95％保证率的抗压强度确定的。
《混凝土结构设计原理》第六章_课堂笔记
《混凝土结构设计原理》第六章 受压构件正截面承载力计算 课堂笔记 ◆ 主要内容受压构件的构造要求轴心受压构件承载力的计算偏心受压构件正截面的两种破坏形态及其判别偏心受压构件的N u -M u 关系曲线偏心受压构件正截面受压承载力的计算偏心受压构件斜截面受剪承载力的计算◆ 学习要求1.深入理解轴心受压短柱在受力过程中，截面应力重分布的概念以及螺旋箍筋柱间接配筋的概念。
2.深入理解偏心受压构件正截面的两种破坏形式并熟练掌握其判别方法。
3.深入理解偏心受压构件的Nu-Mu 关系曲线。
4.熟练掌握对称配筋和不对称配筋矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法。
5.掌握受压构件的主要构造要求和规定。
◆ 重点难点偏心受压构件正截面的破坏形态及其判别；偏心受压构件正截面承载力的计算理论；对称配筋和不对称配筋矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法；偏心受压构件的Nu-Mu 关系曲线；偏心受压构件斜截面抗剪承载力的计算。
6.1受压构件的一般构造要求结构中常用的柱子是典型的受压构件。
6.1.1材料强度混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采用强度等级较高的混凝土，目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C30-C40，在高层建筑中，C50-C60级混凝土也经常使用。
6.1.2截面形状和尺寸柱常见截面形式有圆形、环形和方形和矩形。
单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。
圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。
柱的截面尺寸不宜过小,一般应控制在l 0/b ≤30及l 0/h ≤25。
当柱截面的边长在800mm 以下时，一般以50mm 为模数，边长在800mm 以上时，以100mm 为模数。
6.1.3纵向钢筋构造纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力影响很小，接近于素混凝土柱，纵筋不能起到防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用。
同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用(垂直于弯矩作用平面)，以及收缩和温度变化产生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配筋率。
建筑结构设计的原理
建筑结构设计的原理
建筑结构设计的原理是基于力学和结构力学原理的应用，旨在确保建筑物能够承受各种荷载和外力的作用，确保其稳定、安全。
1. 合理有效地传递荷载：建筑结构设计要考虑到不同的荷载种类，如垂直荷载（自重、使用荷载等）、水平荷载（风荷载、地震荷载等）以及温度变形等，通过设计结构的形式和布置，合理地传递荷载至地基。
2. 选择适当的结构形式：根据建筑物的功能、尺度和基础条件等，选择合适的结构形式，如框架结构、桁架结构、矩形结构等。
同时，还需根据结构形式的力学性能进行合理的构造设计，如柱、梁、板、墙等的尺寸、布置、型号选择等。
3. 灵活运用结构材料：根据设计需求，选择适宜的结构材料，如混凝土、钢材、木材等，并合理利用不同材料的力学性能。
例如，混凝土常用于受压构件，钢材常用于受拉构件，以充分发挥材料的优势。
4. 考虑结构的整体稳定性：建筑结构设计要考虑结构体整体的稳定性，避免倾覆、屈曲等问题。
采取适当的加强措施，如设置剪力墙、加筋构件等，以提高结构的整体稳定性。
5. 合理布置支撑和刚性连接：通过合理布置支撑和刚性连接，确保结构的稳定和整体性。
支撑要考虑荷载的传递路径和支撑点的位置，提供必要的水平和垂直支撑。
刚性连接要考虑连接
部位的强度和刚性，以保证构件之间的力学协调。
6. 考虑建筑物的使用年限：结构设计要考虑建筑物的使用年限，采用合理的安全系数，确保建筑物在使用寿命内能够安全稳定地使用。
综上所述，建筑结构设计原理包括荷载传递、结构形式选择、结构材料运用、结构稳定性考虑、支撑和连接的布置、使用年限考虑等方面，以确保建筑物的结构安全和稳定。
建院力学06
例6.1 作图示杆件轴力图（单位kN）
解：分三段
3
I
1 II
3 III
1
N1=3 N2=3-1=2 N3=-1
N
3
2
+
x 1
教授 李章政博士：《土木工程力学》
例6.2 作边长1.2 m的正方形受压柱的轴 力图（容重=25 kN/m3）
解：（1）先写内力函数(压力)
N(x)= 40 + 251.2 1.2 x
F1
N F1 F2 0
N F1 F2
F1
取右半段平衡
N F3 F4 F5 0
F2
F3 F4 F5
F2 N
N
F3 F4 F5
N F3 F5 F4
轴力 = 截面以左外力之和（左指为正） = 截面以右外力之和（右指为正）
教授 李章政博士：《土木工程力学》
mA
9549
PkA n
9549 12 1000
A
B
C
114.59 N.m
T (N.m)
76.39
mC
9549 PkC n
9549 8 1000
76.39 N.m
x
（2）扭矩图
114.59
（3）已知功率和转速
设功率为P（power），转速为 n ，则有
dW md
dW m d
dt dt
P m
d
m
所以 m P /
当Pk (kW), n (r/min)
m 1000Pk 9549 Pk
2n / 60
n
N.m
当Ph (horsepower 马力), n (r/min)
建筑结构设计原理
高层建筑的结构形式主要包括框架结构、剪力墙 结构、框架-剪力墙结构、筒体结构等。
3
高层建筑的结构设计要点
高层建筑的结构设计需要重点考虑结构的稳定性 、抗震性能、经济性等因素，同时还需要考虑施 工的可操作性。
大跨度结构设案例计
大跨度结构的定义
大跨度结构是指跨度较大的建筑物，其结构设计需要考虑的因素 包括材料、施工方法、荷载等。
特殊结构的结构形式
特殊结构的结构形式主要包括拱形结构、薄壳结构、折板结构等 。
特殊结构的设计要点
特殊结构的设计需要重点考虑结构的稳定性、承载能力、经济性 等因素，同时还需要考虑施工的可操作性。
THANKSBiblioteka 感谢观看地震定义01
地震是由于地球内部岩层在地壳运动过程中发生断裂或错动而
释放出的能量，以地震波的形式向四周传播的现象。
地震分类
02
根据成因不同，地震可分为构造地震、火山地震、塌陷地震和
人工地震等。
地震波
03
地震波分为体波和面波两大类，体波包括纵波和横波，面波则
分为瑞雷波和洛夫波。
抗震设计的基本原则
概念设计
大跨度结构的结构形式
大跨度结构的结构形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构等 。
大跨度结构的设计要点
大跨度结构的设计需要重点考虑结构的自重、跨度、稳定性等因素 ，同时还需要考虑施工的可操作性。
特殊结构设案例计
特殊结构的定义
特殊结构是指具有特殊功能或特殊形式的建筑物，其结构设计需 要考虑的因素包括材料、施工方法、荷载等。
需求。
方案设计
根据需求分析结果，制定结构 方案，包括结构形式、构件布 置和连接方式等。
计算分析
建筑结构设计原理(李章政)-06章-混凝土受压构件讲课讲稿
较小直径的 10 倍、且不应大于200mm • 当受压钢筋直径d >25mm时，尚应在搭接
接头两个端面外100mm范围内各设置两 个箍筋。
2020/6/19
13
《建筑结构设计原理》
6.2 混凝土轴心受压构件 正截面承载力计算
d2 co r
4
3902
1.1951
05 mm2
间接钢筋换算面积
AssoN/0.92fcA fycor fyAs
29 1 730 /0 0.9 1.3 4 1.19 15 50 36 30041 2 1.0210
1182 mm2
2% 5As0.2 5304716.30 mm2
2020/6/19
33
• 间距s400mm，且b、 15倍纵筋最小直径
• 全部纵筋配筋率超过3%时
箍筋直径不应小于8mm
间距不应大于10倍纵筋最小直径、且不应大于
2020/6/21900mm。
9
《建筑结构设计原理》
• 设置复合箍筋 （1）b>400mm，各边受力钢筋>3 根 （2）b400mm，各边受力钢筋>4 根 防止中间钢筋压屈
设计值 N=3000 kN，试验算承载力。
❖解
先验算配筋率
2020/6/19
As 3041 1.9%
A 400400
m in 0.6%
3%
满足要求（配筋合理）
22
《建筑结构设计原理》
承载力验算
l0/b450/400011.25
查表6-1（插值法）
0.9 80.9 8 0.9 5 (1.2 1 5 1)0
结构设计原理课后习题答案
第一章1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。
1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。
答：混凝土立方体抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以每边边长为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 ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号cu f 表示。
混凝土轴心抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）称为混凝土轴心抗压强度，用符号c f 表示。
混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部部颁标准《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053-94）规定，采用150mm 立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度ts f 按下式计算：20.637ts F F f A ==πA 。
混凝土抗拉强度：采用100×100×500mm 混凝土棱柱体轴心受拉试验，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度，换算时应乘以换算系数0.9，即0.9t ts f f =。
混凝土设计原理第6章的习题答案
6.1 已知某现浇多层钢筋混凝土框架结构，处于一类环境，二层中柱为轴心受压普通箍筋柱，柱的计算长度为l 0＝4.5m ，轴向压力设计值为2420kN ，采用C25级混凝土，纵筋采用HRB335级。
试确定柱的截面尺寸及纵筋面积。
【解】（1）确定基本参数并初步估算截面尺寸查附表2和附表7，C30混凝土，f c =11.9N/mm 2；HRB335级钢筋，f y ′=300 N/mm 2 由于是轴心受压构件，截面形式选用正方形。
假定ρ′=3%，φ=0.9，代入公式（6-9）估算截面面积：mm1.378mm0.142950)30003.09.11(9.09.0102420)(9.023y ≥===⨯+⨯⨯⨯=''+≥A h b f f NA c ρϕ选截面尺寸为400mm ×400mm 。
（2）计算计算受压纵筋面积l 0/b =4.5/0.4=11.25，查表6.1，φ=0.961 由公式（6-2）得23s mm0.29803004004009.11961.09.01024209.0=⨯⨯-⨯⨯=-='yc f A f NA ϕ（3）验算纵筋配筋率：ρ′= A s ′/ A=2980/160000=1.86%>ρmin ′=0.6%，满足配筋率要求 （4）选配钢筋查附表20，选配纵向钢筋822，A ＇s =3014mm 26.2 已知某现浇圆形截面钢筋混凝土柱，处于一类环境，直径为400mm ，柱的计算长度为l 0＝4.0m ，轴向压力设计值为3300kN ，采用C30级混凝土，纵筋采用HRB335级，箍筋用HPB235级。
试确定柱中纵筋及箍筋。
【解】（1）确定基本参数查附表2和附表7，C30混凝土，f c =14.3N/mm 2；HRB335级钢筋，f y ′=300 N/mm 2；HPB235级钢筋，f y =210 N/mm 2查附表14，一类环境，c =30mm （2）先按普通箍筋柱计算由l 0/d =4000/400=10，查表6.1 得φ=0.98圆柱截面面积为：222mm125600440014.34=⨯==dA π由公式（6-2）得23's mm7.64843001256003.1498.09.01033009.0=⨯-⨯⨯=-='yc f A f NA ϕρ´ = A ′s / A=6484.7/125600=5.16%>ρ´max =5%，配筋率太高，因l 0/d =10＜12，若混凝土强度等级不再提高，则可改配螺旋箍筋，以提高柱的承载力。
混凝土结构设计原理~习题+答案-第六章受压构件正截面承截力
两种偏心受压破坏形态的界限与受弯构件两种破坏的界限相同，即 在破坏进纵向钢筋应力达到屈服强度，同时受压区混凝土亦达到极限压 应变εcu值，此时其相对受压区高度称为界限相对受压区高度ξb。 当：时，属于大偏心受压破坏；
η-lo法 原规范在偏心受压构件的截面设计计算中，采用由标准偏心受压柱 （两端铰支，作用有等偏心距轴压力的压杆）求得的偏心距增大系数η 与柱段计算长度lo相结合的方法，来估算附加弯矩。这种方法也称为η-lo 法，属于近似方法之一。GB50010—2002仍保留了此种方法。
考虑二阶效应的弹性分析法 假定材料性质是弹性的，各构件的刚度则采用折减后的弹性刚度。 但它考虑了结构变形的非线性，也就是考虑了二阶效应的影响。由它算 得的各构件控制截面的最不利内力可以直接用于截面的承载力设计，而 不再需要像原规范那样通过偏心距增大系数η来增大相应截面的初始偏 心距。考虑二阶效应的弹性分析法的关键是如何对构件的弹性刚度加以 折减， 新规范规定：当按考虑二阶效应的弹性分析方法时，可在结构分析 中对构件的弹性抗弯刚度EсI（I为不计钢筋的混凝土毛截面的惯性矩）
设该构件为大偏心构件，则令
求得： 故该构件属于大偏心受压构件 则： ，则 因： 则：
3. 某方形截面柱，截面尺寸为600×600mm。柱子的计算长度为3m。轴 向压力设计值为N＝3500kN，弯矩设计值为。混凝土强度等级为 C30（fc=14.3N/mm2），纵向受力钢筋采用HRB335级钢 （=300N/mm2），若设计成对称配筋，求所需的钢筋面积。 3、解：设，则
计算温度系数，因 查表得，＝0.875。 则：
，因此， 因此符合配筋率要求。
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混凝土结构设计原理
第3 章
2. 构造要求
❖ 不得采用绑扎的搭接接头。
❖ 纵筋一侧配筋率 0.2%，且 45ft fy。
（ f t为混凝土轴心抗拉强度设计值）
❖ 纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先 采用直径较小的钢筋。
❖ 箍筋直径 d≥6mm, 间距s ≤200mm (腹杆中 s ≤150mm)。
混凝土结构设计原理
第3 章
§3.1 概 述
轴线
N
(轴拉) 轴线
N
(轴压)
主页
N
目录
理想的轴心受力构
件不存在。
上一章
N
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钢筋混凝土轴心受力构件正截面承 载力计算优秀课件
混凝土结构设计原理
第3 章
§3.2 轴心受拉构件
3.2.1 受力过程及破坏特征
N
N
N
Nu Ncr
o
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4. 构造要求
❖ 材料：混凝土宜高一些，钢筋宜用HRB400级。 ❖ 截面： b≥250mm, l0 /b≤30 。
❖ 纵筋： d≥12mm, 圆柱中根数 ≥6， ≤ 5％；
50mm ≤ @ ≤ 350mm, c≥25mm。
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混凝土结构设计原理
第3 章
3.2.2 桥梁工程中的轴拉构件
0 Nd
} fsd As
X0
oNd fsdAs
…3－2
建筑结构设计原理(李章政) 08章 混凝土受扭构件PPT课件
9
《建筑结构设计原理》
• 超配筋构件 （1）抗扭纵筋和箍筋配置过多 （2）钢筋不屈服，混凝土先压碎 （3）脆性破坏（类似于超筋梁） • 少配筋构件 （1）抗扭纵筋和箍筋配筋率过低 （2）混凝土一开裂便破坏 （3）钢筋不仅屈服，而且可能进入强化阶段 （4）脆性破坏（类似于少筋梁）
30.07.2020
不大于短边长度
30.07.2020
16
《建筑结构设计原理》
❖受扭纵筋的最小配筋率
tl,min 0.6
T ft Vb fy
当T/(Vb)>2.0时，取T/(Vb)=2.0，纯扭构件就是这
样。此时
tl,min0.6
2 ft fy
0.85
ft fy
❖接头与锚固
• 接头和锚固按受拉钢筋考虑 • 架立筋和腰筋可作为受扭纵筋来利用
教博 授士
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第8章 混凝土受扭构件
8.1 受扭构件的受力特点及构造要求 8.2 混凝土矩形截面纯扭构件承载力计算 8.3 混凝土矩形截面弯剪扭构件承载力计算 8.4 混凝土T形I形截面受扭构件承载力计算
8.1.1 纯扭构件的特点
➢素混凝土纯扭构件受力特点
❖弹性切应力分布规律
• 切应力平行于周边 • 最大切应力发生在长边中点
max
T
b2h
h/b 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.5 3.0 4.0 6.0 10.0 0.208 0.219 0.231 0.239 0.246 0.258 0.267 0.282 0.299 0.313 0.333
《混凝土结构设计原理》教学大纲
《混凝土结构设计原理》教学大纲课程编号：T1330021课程中文名称：混凝土结构设计原理课程英文名称：Design Theory for Concrete Structure总学时：56 讲课学时：52 实验学时：4授课对象：土木工程学院本科生先修课程：工程制图材料力学结构力学建筑材料房屋建筑学建筑荷载与作用一、课程教学目的本课程是高等学校土木工程专业的主干专业课之一，是理论密切联系实践的工程类课程，所学内容与其它各门结构课程的学习紧密联系，也是工作中应用最多、最广的专业知识，并对学生在专业方向的进一步学习和发展起到至关重要的决定性作用。
因此，从某种意义上讲，《混凝土结构设计原理》课程的教学质量将直接反映土木工程专业的毕业生质量。
本课程特点是以理论分析为依据，注重科学试验，但其理论的严密性较差。
因此，在培养学生掌握基本构件的力学性能及设计方法的同时，要密切联系工程实践，逐步培养学生应用理论性和逻辑性很强的数学、力学知识来分析、解决工程中的具体问题，能灵活掌握影响结构性能的主要因素。
此外，通过本门课程的学习，要培养学生严谨、一丝不苟的工作态度和不断进取、努力创新的钻研精神。
二、教学内容及基本要求绪论（共2学时）钢筋混凝土结构一般概念及其特点，钢筋混凝土结构的发展概况及其应用。
本课程的主要内容、任务及学习方法。
第一章材料的力学性能（共6学时）钢筋：钢筋的成分、种类和级别，钢筋的应力--应变曲线，钢筋的塑性性能。
混凝土：立方体抗压强度，影响混凝土强度的因素，轴心抗压强度，轴心抗拉强度，复杂应力状态下混凝土的强度。
混凝土的变形：混凝土一次短期加载时的应力--应变性能，不同混凝土强度等级及不同加载速度时混凝土的应力--应变关系，混凝土的横向变形系数。
混凝土的变形模量。
混凝土在重复荷载下的变形性能。
混凝土的徐变，混凝土的收缩。
钢筋与混凝土之间的粘结性能，粘结应力。
第二章钢筋混凝土结构的设计方法（共4学时）建筑结构的功能要求，结构的极限状态，结构设计方法概述。
同济大学混凝土结构基本原理第6章答案
∴为小偏心受压
N c = a1 f c bx + f y' * As' − σ s * As
0 .8 − ξ ⋅ f σs = 0 .8 − ξ y
b
解之得 x=330mm ∴Mu=404.8kN.m
33
⑥当 Nc=2500kN 时,为小偏心受压 由上述方程解得 x=380mm ∴Mu=333.28kN.m ⑦当 Nc=3000kN 时,为小偏心受压 由上述方程解得 x=430mm ∴Mu=245.05kN.m ⑧当 Nc=3500kN 时,为小偏心受压 由上述方程解得 x=481mm ∴Mu=140.65kN.m ⑨当 Nc=4000kN 时,为小偏心受压 由上述方程解得 x=532mm ∴Mu=18.87kN.m 做出 曲线：
N c = a1fc bx + f y'As' − f y As
解之得 x=41.2mm,∴ x < ξ b h0 且 x < 2a s
'
∴为大偏心受压且 A 's 不屈服.
' − N c η s ei − h / 2 + a s' / η s =237.276kN.m 取 x= 2a s , M u = N c e0 = f y As h0 − a s
思考题
6-1.偏心受力构件截面上同时作用有轴向力和弯矩， 除教材上列出的外， 再举出实际工程中 的偏心受压构件和偏心受拉构件各五种。 答：偏心受压构件有屋架的上弦杆、框架结构柱，砖墙及砖垛等。偏心受拉构件有矩形水池 的池壁、矩形剖面料仓或煤斗的壁板、受地震作用的框架边柱，以及双肢柱的受拉肢等。 6-2.对比偏心受压构件与受弯构件正截面的应力及应变分布，说明其相同之处与不同之处。 答： 受弯构件在混凝土出现裂缝前， 混凝土分为受压区和受拉区， 分别承受压应力和拉应力， 受拉区混凝土开裂后， 退出工作， 钢筋单独承担拉应力， 受压区混凝土受压区高度逐渐变小， 压应力不断增大，最终压碎破坏。应变一开始钢筋与混凝土应变相同，慢慢达到混凝土开裂 应变，钢筋屈服应变。而偏心受压构件则因偏心距不同其应力分布亦有不同。当 较大 中时，出现大偏心受压破坏，形式接近受弯。而当 较大 较大或 较小 适
混凝土结构设计原理第五章 钢筋混凝土受压构件的正截面受力原理及承载能力
第五章 钢筋混凝土受压构件的正截面 受力原理及承载能力
§5-2 轴心受压构件的正截面受力原理及承载能力 2)配有间接钢筋的轴心受压柱的正截面承载力计算
f fc 4 r
当间接钢筋达到屈服时
r
2 fy Ass1 dcors
f
fc
8 fy Ass1 dcors
1 N
ea
h0
lc h
2
c
c
0.5 fc A N
e0 M 2 N
式中： ζc-截面曲率修正系数，当ζc >1.0时，取1.0 。
第五章 钢筋混凝土受压构件的正截面 受力原理及承载能力
§5-4 矩形截面偏心受压构件的正截面承载能力分析 5.4.1 基本公式及适用条件 受弯构件正截面计算的基本假定适用于偏心受压构件 从实验分析，远离轴向力一侧钢筋是否屈服是判别大 小偏心的界限。 在应变符合平截面假定的情况下，上述原则，可转化为：
ns -弯距增大系数
当 Cmns 1.0 时，取 Cmns 1.0
对剪力墙肢类及核心筒墙肢类构件，可取 Cmns 1.0
第五章 钢筋混凝土受压构件的正截面 受力原理及承载能力
§5-3 偏心受压构件的正截面受力原理
我国《规范》给出的弯矩增大系数的计算公式为:
ns
1 1300M2
第五章 钢筋混凝土受压构件的正截面 受力原理及承载能力
§5-1 受压构件的基本构造要求 5.1.3 受压构件的材料要求 混凝土和钢筋分别有什么要求？ 5.1.4 基本配筋构造要求 1）纵筋 直径：不宜小于12mm，一般16mm~32mm 根数：不少于四根；布置；偏心受压 h 600mm 时设构造筋直径10mm~16mm ，间距不超 过300mm。
钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算(1)
第7章 …7-4
ei N
af ei
N
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混凝土结构设计原理
第7章
考虑徐变影响后，乘以增大系数1.25，
再考虑偏心距和长细比的影响，
令 h / h0 1.1 得：
1 af
ei
1
1 1400ei
/
h0
l0 h
2
1
2
构件计算 长度
…7-8
截面曲率修正 系数
构件长细比对截 面曲率的影响系
混凝土结构设计原理
第7章
7.2.1 偏心受压构件的破坏特征
1.小偏心受压
2.大偏心受压
主页
目录
上一章
特点：截面可能全部受压。也 可能部分受压、部分受拉。破 坏时，离纵向力较近的一边混 凝土压碎，钢筋屈服；离纵向 力较远一侧的钢筋不论受拉还 是受压都不屈服。
特点：截面部分受压、 下一章 部分受拉。受拉钢筋先
的 改变而形成一族曲线； 对于短柱，加载时N和M呈线 性关系，与N轴夹角为偏心
距
矩形截面正截面受压承载力计算
不对称配筋
大偏心受压不对称配筋 小偏心受压不对称配筋
实际工程中，受压构件常承受变号弯矩作用，所以采用对称配筋 对称配筋不会在施工中产生差错，为方便施工通常采用对称配筋
对称配筋
大偏心受压对称配筋 小偏心受压对称配筋
材料破坏
失稳破坏
主页 目录 上一章 下一章 帮助
短柱－发生剪切破坏
长柱－发生弯曲破坏
N
N0
Nus Num
Nusei Numei
Nul Nul ei
Num fm Nul fl
M0
M
长细比l0/h≤5的柱 侧向挠度 f 与初始偏心距ei相比很小，柱 跨中弯矩随轴力N基本呈线性增长，直至
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受压钢筋配筋率一般不超过3%
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• 对称配筋
构造简单
施工方便
不易出错
用钢量大
• 非对称配筋
构造复杂
容易出错
用钢量小
对称配筋广为流行
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《建筑结构设计原理》
➢受压构件箍筋
❖箍筋的作用
❖纵筋构造要求
• 直径d 12mm，常用12 ~ 32 mm
• 矩形截面纵筋不少于 4 根，圆柱不宜少于8
根，不应少于6 根。
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《建筑结构设计原理》
• 钢筋净距不应小于50mm，不宜大于300mm • 偏压h>600mm时，设置
10~16mm的构造钢筋， 间距不超过300mm。 • 配筋率 最小配筋率：全纵筋0.6%
教 授
博 士
李 章 政
建筑结构设计原理
第6章 混凝土受压构件
6.1 混凝土受压构件及其构造要求 6.2 混凝土轴心受压构件正截面承载力计算 6.3 混凝土偏心受压构件正截面承载力计算 6.4 混凝土偏心受压构件斜截面承载力计算 6.5 混凝土偏心受压构件裂缝宽度验算
《建筑结构设计原理》
6.1 混凝土受压构件 及其构造要求
• 保证纵筋的正确位置
• 防止纵向钢筋压曲
❖基本构造要求
• 封闭形式。直径纵筋最大直径/4，且 6mm
• 间距s400mm，且b、 15倍纵筋最小直径
• 全部纵筋配筋率超过3%时
箍筋直径不应小于8mm
间距不应大于10倍纵筋最小直径、且不应大于
2020/6/21400mm。
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《建筑结构设计原理》
• 设置复合箍筋 （1）b>400mm，各边受力钢筋>3 根 （2）b400mm，各边受力钢筋>4 根 防止中间钢筋压屈
6.2.1 轴心受压构件的破坏特征
➢混凝土轴心受压构件分类
❖箍筋配置方式
• 普通箍筋柱 • 螺旋箍筋柱
螺旋箍筋和 焊接环筋称
• 焊接环筋柱 为间接钢筋
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《建筑结构设计原理》
❖按长细比分类
• 构件长细比
l0 ,
i
• 构件分类 短柱
i I A
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l0 28
i
❖截面设计
• 已知：构件截面，轴向力设计值 计算长度，材料强度等级
• 计算：纵筋面积
❖承载力复核
• 全部条件已知
As
N
/(0.9)
f y
fc A
• 先验算配筋率
• 后确定稳定系数
• 最后验算不等式是否成立
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《建筑结构设计原理》
❖例题6-1
• 某柱计算长度5 m，截面300mm300mm， HRB335级纵向钢筋， C30混凝土，承受 轴心压力设计值为N=1400 kN。试选配纵 向受力钢筋。
• 异形柱采用较少（有应用）
❖尺寸要求
• 最小边长300mm；800mm以下取50mm为模 数，800mm以上取100mm为模数
• 满足条件
l0 25,
l0 30
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h
b
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《建筑结构设计原理》
6.1.3 受压构件配筋构造
➢纵向受力钢筋
❖轴心受压纵向受力钢筋的作用
• 协助混凝土受压，减小构件截面尺寸 • 承受可能的弯矩，及收缩、温变拉应力 • 防止脆性破坏
➢材料选择
❖混凝土
• 材料强度等级尽可能高 • C25以上，至C50 或更高
❖钢筋
• f y 400N/mm2，不宜选高强度钢筋作为压筋 • 不得采用冷拉钢筋作压筋 • 常用：HRB335, HRB400
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➢构件截面
《建筑结构设计原理》
❖常用截面
• 轴心受压正方形为主 • 偏心受压矩形为主 • 预制柱可采用 I 形截面
较小直径的 5 倍、且不应大于100mm • 纵筋受压时，箍筋间距不应大于搭接钢筋
较小直径的 10 倍、且不应大于200mm • 当受压钢筋直径d >25mm时，尚应在搭接
接头两个端面外100mm范围内各设置两 个箍筋。
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《建筑结构设计原理》
6.2 混凝土轴心受压构件 正截面承载力计算
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《建筑结构设计原理》
❖长柱破坏
• 不能忽略的影响 荷载初始偏心产生附加弯矩
附加弯矩产生水平挠度加大偏心 • 破坏特点
在轴力和弯矩共同作用下发生破坏
破坏荷载低于同条件下短柱的
破坏荷载
• 稳定系数考虑此影响（表6-1）
近似计
1
算公式
1 0.002 (l0 / b 8)2
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长柱
l0 28
i
对于矩形截面
l0 8 b
l0 8 b
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《建筑结构设计原理》
➢轴心受压构件的破坏特征
❖短柱破坏
• 应变分布
可能存在的初偏心对承载力无明显影响
钢筋和混凝土之间压应变相等
• 钢筋受力
钢筋可能屈服，可能不屈服
• 破坏的控制
短柱四周出现明显的纵向裂缝
纵筋屈曲
混凝土压碎
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6.1.1 混凝土受压构件
➢受压构件分类
❖轴心受压构件
❖偏心受压构件
• 单向偏心受压
• 双向偏心受压
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《建筑结构设计原理》
➢受压构件应用实例
❖轴心受压
• 屋架受压腹杆、上弦杆 • 等跨柱网房屋的内柱
❖偏心受压
• 框架柱 • 排架柱
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《建筑结构设计原理》
6.1.2 受压构件的材料和截面
❖解
l0 / b 5000 / 300 16.7
1
1 0.002 (l0 / b 8)2
1
1 0.002 (16.7 8)2
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0.869
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《建筑结构设计原理》
取 N Nu 0.9( fc A fyAs)
As
N
0.9
fc A
f y
1400103 14.3 3002 0.9 0.869
《建筑结构设计原理》
6.2.2 普通箍筋柱正截面
承载力计算
➢基本公式
❖抗压组成
• 混凝土抗压 • 纵筋抗压
❖承载力公式
配筋率大于3% 时，取净面积。
• 考虑稳定系数 • 考虑与偏压柱的可靠性衔接
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N Nu 0.9( fc A fyAs)
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《建筑结构设计原理》
➢计算方法（公式应用）
• 纵向有构造钢筋，可设复合箍筋或拉筋
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《建筑结构设计原理》
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❖复杂截面箍筋
• 采用复合箍筋 • 内折角不可采用
箍筋合力向外 砼保护层崩裂
《建筑结构设计原理》
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《建筑结构设计原理》
❖纵筋搭接长度范围内的箍筋
• 直径不小于搭接钢筋最大直径的0.25倍 • 纵筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋