《混凝土结构》复习提纲--中册

复复 习习 提提 纲纲 第第 1010 章章 1 1 建筑结构以室外地面为界分为上部结构和下部结构 上部结构分为水平结构 和竖向结构 2 2 结构类型分类结构类型分类 按结构材料分为 砌体结构 混凝土结构 钢结构 组合 结构 混合结构 按竖向结构体系分为 排架结构 框架结构 剪力墙结构 框架 剪力墙结构 筒体结构 3 3 工程建设的三个环节工程建设的三个环节 勘察 设计 施工 结构设计的三个阶段结构设计的三个阶段 初步 设计 技术设计 施工图设计 建筑结构设计的一般原则 安全 适用 耐 久 经济合理 4 4 作用作用 使结构产生内力或变形的原因 分为直接作用和间接作用 作 用效应 荷载效应 结构上的作用使结构产生的内力 变形 裂缝等 5 5 荷载分类荷载分类 按时间分为 永久 可变 偶然 按空间分为 固定 移动 按反应分为 静力 动力 6 6 设计基准期设计基准期 一般结构的设计适用年限 50 年作为规定荷载最大值的时域 7 7 荷载代表值荷载代表值 标准值 在结构的适用期间 一般结构的设计基准期为 50 年 可能出现的最大荷载值 组合值 有两种以上可变荷载同时作用 频遇值 在设计基准期内 其超越的总时间为规定的较小比率 或超越频 率为规定频率的荷载值 准永久值 在设计基准期内 其超越的总时间约 为设计基准期一半的荷载值 8 8 竖向荷载竖向荷载分为恒载和活载 屋面活荷载不与雪荷载同时组合 9 9 基本雪压基本雪压 根据年最大雪压进行统计分析确定 在我国 基本雪压是以一 般空旷平坦地面上统计的 50 年一遇重现期的最大积雪自重给出的 屋面积雪 分布系数 屋面水平投影面积上的雪荷载与基本雪压的比值 与屋面形式 朝 向及风力有关 1010 风荷载风荷载 由压力 吸力 横风向干扰力和合力构成 基本风压以当地 空旷平坦地面上高出的平均风速观测数据 经概率统计得到的 50 年一 遇的最大风速 按计算得到 不得小于 0 3 风速受高度 地面粗糙度影响 1111 结构的设计使用年限结构的设计使用年限 指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按 其预定目的使用的时期 一般为 50 年 1212 建筑结构的功能建筑结构的功能 安全性 建筑结构应能承受正常施工和正常使用时 可能出现的各种荷载和变形 在偶然事件发生时和发生后保持其整体稳定性 适用性 结构在正常使用过程中应具有良好的工作性能 不产生影响使用 的过大变形或振幅 不发生足以让使用者不安的过宽裂缝 耐久性 结构 在正常维护条件下应有足够的耐久性 完好使用到设计使用年限 1313 极限状态极限状态 有效状态和失效状态的分界 分为 承载能力极限状态 对 应于结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形状态 正常 使用极限状态 对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值 1414 结构的可靠性结构的可靠性 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 结构的可靠度结构的可靠度 是结构可靠性的概率度量 即结构在设计使用年限 内 在正常条件下 完成预定功能的概率 其衡量指标有失效概率和可靠指标 1515 荷载效应组合时注意荷载效应组合时注意以下问题 不管任何组合 都应包括永久荷载效应 对于可变荷载效应 是否参与在一个组合中 要根据其对结构或结构构件的 作用情况而定 第第 1111 章章 1 1 单向板单向板 只在一个方向弯曲或者主要在一个方向弯曲的板 双向板双向板 在 两个方向弯曲 且不能忽略任一方向弯曲的板 2 2 截面弯曲刚度截面弯曲刚度 使构件截面产生单位曲率需施加的弯矩值 板带的竖向 弯曲刚度 使板带产生单位挠度需施加的竖向均布荷载 3 3 楼盖的结构类型分类楼盖的结构类型分类 按结构形式分为 单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼 盖 井式楼盖 密肋楼盖 无梁楼盖 按预加应力情况分为 钢筋混凝土楼 盖 预应力混凝土楼盖 按施工方法分为 现浇楼盖 装配式楼盖 整体装 配式楼盖 4 4 现浇单向板肋梁楼盖的设计步骤现浇单向板肋梁楼盖的设计步骤 结构平面布置 并初步拟定板厚和主 次梁的截面尺寸 确定梁 板的计算简图 梁 板的内力分析 截面配 筋及构造措施 绘制施工图 5 5 单向板肋梁楼盖结构平面的三种布置方案单向板肋梁楼盖结构平面的三种布置方案 主梁横向布置 次梁纵向布置 优点是主梁和柱可形成横向框架 横向抗侧移刚度大 各榀横向框架间由纵向 的次梁相连 房屋的整体性较好 窗户高度可开得大些 对采光有利 主梁 纵向布置 次梁横向布置 优点是减小了主梁的截面高度 增加了室内净高 只布置次梁 不设主梁 仅适用于有中间走道的砌体墙承重的混合结构房屋 6 6 现浇单向板肋梁楼盖计算的简化假定现浇单向板肋梁楼盖计算的简化假定 支座可以自由转动 但没有竖向位 移 不考虑薄膜效应对板内力的影响 在确定板传给次梁的荷载以及次梁 传给主梁的荷载时 分别忽略板 次梁的连续性 按简支构件计算支座竖向反 力 跨数超过五跨的连续梁 板 当各跨荷载相同 且跨度相差不超过 10 时 可按五跨的等跨连续梁 板计算 7 7 活荷载最不利布置规律活荷载最不利布置规律 求某跨跨内最大正弯矩时 应在本跨布置活荷载 然后隔跨布置 求某跨跨内最大负弯矩时 本跨不布置活荷载 而在其左右 邻跨布置 然后隔跨布置 求某支座绝对值最大的负弯矩或支座左 右截面 最大剪力时 应在该支座左 右两跨布置活荷载 然后隔跨布置 8 8 应力重分布应力重分布 由于钢筋混凝土的非弹性性质 使截面上应力的分布不再服 从线弹性分布规律的现象 它是指沿截面高度应力分布的非弹性关系 是静定 的和超静定的钢筋混凝土结构都具有的一种基本属性 内力重分布内力重分布 由于超 静定钢筋混凝土结构的非弹性性质而引起的各截面内力之间的关系不再遵循线 弹性关系的现象 它不是指截面上应力的重分布 而是指超静定结构截面内力 间的关系不再服从线弹性分布规律而言的 静定的钢筋混凝土结构不存在塑性 内力重分布 9 9 塑性铰塑性铰 在弯矩基本维持不变的情况下 截面曲率激增 形成一个能转到的 铰 称为塑性铰 把塑性变形集中产生的区域理想化为集中于一个截面的塑 性铰 该范围称塑性铰长度 所产生的转角称为塑性铰的转角 1010 塑性铰与理想铰的区别塑性铰与理想铰的区别 理想铰不能承受任何弯矩 而塑性铰则能承受 基本不变的弯矩 理想铰集中于一点 塑性铰则有一定的长度 理想铰在 两个方向都可产生无限的转动 而塑性铰则是有限转动的单向铰 只能在弯矩 作用方向作有限的转动 1111 影响塑性内力重分布的因素影响塑性内力重分布的因素 塑性铰的转动能力 塑性铰的转动能力主 要取决于纵向钢筋的配筋率 钢材的品种 混凝土的极限压应变值 配筋率越 低 极限压应变值越大 塑性铰转动能力越大 斜截面受剪承载力 正常 使用条件 1212 考虑塑性内力重分布的意义考虑塑性内力重分布的意义 能更正确地估计结构的承载能力和使用阶 段的变形 裂缝 利用结构塑性内力重分布的特性 合理调整钢筋布置 可 以克服支座钢筋拥挤现象 简化配筋构造 方便混凝土浇捣 从而提高施工效 率和质量 根据结构塑性内力重分布规律 在一定条件和范围内可以人为控 制结构中的弯矩分布 从而使设计得以简化 可以使结构在破坏时有较多的 截面达到其承载力 从而充分发挥结构的潜力 有效第节约材料 1313 下列情况不适宜采用塑性内力重分布下列情况不适宜采用塑性内力重分布 在使用阶段不允许出现裂缝或对 裂缝开展有较严格限制的结构以及处于侵蚀性环境中的结构 直接承受动力 和重复荷载的结构 预应力结构和二次受力叠合结构 要求有较高安全储 备的结构 1414 连续板受力钢筋的配筋方式连续板受力钢筋的配筋方式 弯起式 弯起角一般为 弯起式配筋的 30 钢筋锚固较好 可节省钢材 但施工复杂 分离式 钢筋锚固较差 耗钢量 略高 但设计和施工都比较方便 是目前最常用的方式 1515 构造钢筋的种类构造钢筋的种类 分布钢筋 温度钢筋 与主梁垂直的附加负筋 与承重砌体墙垂直的附加负筋 板角附加短钢筋 1616 塑性铰线法的基本假定塑性铰线法的基本假定 沿塑性铰线单位长度的弯矩为常数 等于相应 板配筋的极限弯矩 形成破坏机构时 整块板由若干个刚性板块和若干条塑 性铰线组成 忽略各刚性板块的弹性变形和塑性铰线上的剪切变形及扭转变形 即整块板仅考虑塑性铰线上的弯曲转动变形 1717 判别塑性铰线分布位置的原则判别塑性铰线分布位置的原则 对称结构具有对称的塑性铰线分布 正弯矩部位出现正塑性铰线 负塑性铰线出现在负弯矩区域 塑性铰线应满 足转动要求 塑性铰线的数量应使整块板成为一个几何可变体系 1818 影响塑性铰线分布的因素影响塑性铰线分布的因素 板的平面形状 周边支承条件 两个方 向跨中 支座处的配筋量 荷载类型等 1919 冲切破坏的特点冲切破坏的特点 冲切破坏时 形成破坏锥体的锥面与平板面大致呈 倾角 受冲切承载力与混凝土轴向抗拉强度 局部荷载的周边长度及板纵 45 横两个方向的配筋率 均大体呈线性关系 与板厚大体呈抛物线关系 具有 弯起钢筋和箍筋的平板 可以大大提高受冲切承载力 2020 为了使各截面的弯矩设计值适应各种活荷载的不利布置 在应用经验系数 法时 要求无梁楼盖的布置必须满足下列条件要求无梁楼盖的布置必须满足下列条件 每个方向至少应有三个连续 跨 同方向相邻跨度的差值不超过较长跨度的 1 3 倍 任一区格板的长边 与短边之比值 可变荷载和永久荷载之比值 用该方法计算2 yx ll3 gq 时 只考虑全部均布荷载 不考虑活荷载的不利布置 2121 设计装配式楼盖时应注意设计装配式楼盖时应注意 合理地进行楼盖结构布置和预制构件的选型 要处理好预制构件间的连接以及预制构件和墙 柱 的连接 2222 空心板 空心板 优点 板面平整 地面及顶棚容易处理 隔声隔热效果好 缺点 板面不能任意开洞且混凝土用量较大 2323 楼梯的结构设计步骤楼梯的结构设计步骤 根据建筑要求和施工条件 确定楼梯的结构形式 和结构布置 根据建筑类别 确定楼梯的活荷载标准值 进行楼梯各部件 的内力分析和截面设计 绘制施工图 处理连接部件的配筋构造 2424 板式楼梯的优点板式楼梯的优点 下表面平整 施工支模较方便 外观比较轻巧 缺点 梯段板较厚 约为梯段板水平长度的 混凝土用量和钢材用量较多 251 301 一般适用于梯段板水平长度不超过 3m 时 第第 1212 章章 1 1 单层厂房的结构形式单层厂房的结构形式有排架结构和刚架结构两种 2 2 单层厂房排架结构的组成构件单层厂房排架结构的组成构件 屋盖结构 横向平衡排架 纵向平衡排架 吊车梁 支撑 基础 围护结构 3 3 变形缝包括变形缝包括 伸缩缝 从基础顶面开始 将两个温度区段的上部结构构 件完全分开 并留出一定宽度的缝隙 保证上部结构在气温变化时 水平方向 可以较自由地发生变形 不致引起房屋开裂 沉降缝 沉降缝应将建筑物 从屋顶到基础全部分开 以使在缝两边发生不同沉降时不致损坏整个建筑物 沉降缝可兼做伸缩缝 防震缝 为了减轻厂房震害而采取的措施之一 4 4 支撑支撑包括屋盖支撑和柱间支撑 支撑的作用支撑的作用 保证结构构件的稳定与正常 工作 增强厂房的整体稳定性和空间刚度 把纵向风荷载 吊车纵向水平 荷载及水平地震作用等传递到主要承重构件 保证在施工安装阶段结构构件 的稳定 柱间支撑的作用是 保证厂房结构的纵向刚度和稳定 并将水平荷载 传至基础 柱间支撑应布置在伸缩缝区段的中央或临近中央 这样有利于在温 度变化或混凝土收缩时 厂房可较自由变形而不致产生较大的温度或收缩应力 5 5 抗风柱抗风柱的柱脚一般采用插入基础杯口的固接方式 抗风柱上端与屋架的连接抗风柱上端与屋架的连接 必须满足两个要求必须满足两个要求 在水平方向必须与屋架有可靠的连接以保证有效地传递 风荷载 在竖向脱开 且两者之间能允许一定的竖向相对位移 以防厂房与 抗风柱沉降不均匀时产生不利影响 6 6 当砌体作为厂房的围护结构时 一般要设置圈梁或连系梁 过梁及基础梁 圈梁的作用圈梁的作用 增强房屋的整体刚度 防止由于地基的不均匀沉降或较大振动 荷载等对厂房的不利影响 连系梁的作用连系梁的作用 连系纵向柱列 增强厂房的纵向 刚度并把风荷载传递到纵向柱列 承受其上部墙体的重力 过梁的作用过梁的作用 承 托门窗洞口上的墙体重力 基础梁的作用基础梁的作用 承托围护墙的重力 7 7 排架计算的基本假定排架计算的基本假定 柱下端固接于基础顶面 上端与屋面梁或屋架铰接 屋面梁或屋架没有轴向变形 8 8 吊车等级有 A1 A8 共 8 个等级 利用等级利用等级是指吊车在使用期内要求的总工作 循环次数分成 10 个利用等级 载荷状态载荷状态是指吊车何在达到其额定值的频繁程度 9 9 吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载作用于刹车轮与轨道的接触点 方向与轨道一致 由纵 向平面排架承受 吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载作用于吊车梁顶面的水平处 1010 多台吊车组合多台吊车组合 排架计算中考虑多台吊车竖向荷载时 对一层吊车的单 跨厂房的每个排架 参与组合的吊车台数不一多于两台 对一层吊车的多跨厂 房的每个排架 不宜多于四台 排架计算考虑多台吊车水平荷载时 对单跨 或多跨厂房的每个排架 参与组合的吊车台数不应多于两台 1111 等高排架等高排架 柱顶水平位移相等的排架 1212 控制截面控制截面 指构件某一区段内对截面配筋起控制作用的那些截面 1313 内力组合的评判内力组合的评判 不论大偏心受压 还是小偏心受压 弯矩对配筋总是不 利的 而轴向力则在大偏心受压时对配筋有利 而在小偏心受压时对配筋不利 1414 柱的设计内容柱的设计内容一般包括 确定外形构造尺寸和截面尺寸 根据各控制 截面最不利的内力组合进行截面设计并满足构造要求 对预制桩还需进行吊 装阶段的验算 还包括与屋架 吊车梁等构件的连接构造和绘制施工图等 1515 牛腿的斜裂缝牛腿的斜裂缝 值是影响斜裂缝出现迟早的主要参数 随值的增 加 出现斜裂缝的荷载不断减小 这是因为值增加 水平方向的应力也 增加 而竖直方向的应力减小 因此主拉应力增大 斜裂缝提早出现 1616 牛腿的三种破坏形态牛腿的三种破坏形态 弯曲破坏 当和纵向受力钢筋配 筋率较低时 一般发生弯曲破坏 剪切破坏 又分为纯剪切破坏 斜压破 坏和斜拉破坏三种 其中纯剪切破坏是当值很小 0 1 或值虽大但 边缘高度较小时 可能发生沿加载板内侧接近竖直截面的纯剪切破坏 局 部受压破坏 当加载板过小或混凝土强度过低 由于很大的局部压应力而导 致加载板下混凝土局部压碎破坏 1717 确定牛腿截面尺寸的公式 确定牛腿截面尺寸的公式 18 牛腿的纵向钢筋对斜裂缝出现基本上没有影响 牛腿的纵向钢筋对斜裂缝出现基本上没有影响 弯筋对斜裂缝展开有重要 作用 但对斜裂缝出现也无明显影响 19 纵向受拉钢筋的计算和构造公式纵向受拉钢筋的计算和构造公式 20 柱下扩展基础设计的主要内容柱下扩展基础设计的主要内容 确定基础底面尺寸 确定基础高度和 变阶处的高度 计算底板钢筋 构造处理及绘制施工图 21 偏心荷载作用下的基础应注意 确定基础底面尺寸时 为了与地基承载 力特征值相匹配 应采用内力标准值 而在确定基础高度和配置钢筋时 应 按基础自身承载能力极限状态的要求 采用内力的设计值 在确定基础高度 和配筋计算时 不应计入基础自身重力及其上方土的重力 即采用地基净反力 设计值 2222 吊车梁的受力特点吊车梁的受力特点 吊车荷载是移动荷载 吊车荷载是重复荷载 吊车荷载具有动力特性 吊车荷载是偏心荷载 第第 1313 章章 1 1 混凝土框架结构按施工方法的不同分为混凝土框架结构按施工方法的不同分为 现浇式 优点是整体性强 抗 震性能好 缺点是现场施工的工作量大 需要大量的模板 装配式 优点 是由于所有构件均为预制 可实现标准化 工厂化 机械化生产 施工速度快 效率高 缺点是由于在焊接接头处须预埋连接件 增加了用钢量 整体性较差 抗震能力弱 不宜在地震区应用 整体装配式 优点是既具有较好的整体 性和抗震能力 又可采用预制构件 减少现场浇注混凝土的工作量 缺点是节 点区现场浇注混凝土施工复杂 2 2 柱网布置的要求柱网布置的要求 既要满足生产工艺和建筑平面布置的要求 又要使结构受 力合理 施工方便 3 3 承重框架的布置方案有承重框架的布置方案有 横向框架承重方案 跨数少 主梁沿横向布置 有利于提高建筑物的横向抗侧刚度 有利于房屋室内的采光与通风 纵向框 架承重方案 横向梁高度较小 有利于设备管线的穿行 可获得较高的室内 净高 可利用纵向框架的刚度来调整房屋的不均匀沉降 缺点是房屋的横向抗 侧刚度较差 进深尺寸受预制板长度的限制 纵横向框架混合承重方案 具有较好的整体工作性能 对抗震有利 4 4 变形缝的设置变形缝的设置 伸缩缝的设置主要与结构的长度有关 沉降缝的设置主 要与基础受到的上部荷载及场地的地质条件有关 防震缝的设置主要与建筑 平面形状 高差 刚度 质量分布等因素有关 防震缝的设置 应使各结构单 元简单 规则 刚度和质量分布均匀 以避免地震作用下的扭转效应 5 5 分层法计算的基本假定分层法计算的基本假定 没有水平位移 某楼层的竖向荷载只对本层框 架梁及与其相连的楼层柱产生内力 柱与地基固接 计算时的修正计算时的修正 除底 层以外 其他各层柱的线刚度均乘 0 9 的折减系数 除底层以外其他各层柱 的弯矩传递系数取为 1 3 6 6 反弯点法的基本假定反弯点法的基本假定 求各个柱的剪力时 假定各柱上 下端都不发生角 位移 即认为梁的线刚度之比为无限大 一般取临界比值为 3 在确定柱的 反弯点位置时 假定除底层柱以外 其余各层柱的上 下端节点转角均相同 即除底层柱外 其余各层框架柱的反弯点位于层高的中点 对于底层柱 则假 定其反弯点位于距支座 2 3 层高处 梁端弯矩可由节点弯矩平衡条件求出不 平衡弯矩 再按节点左右梁的线刚度进行分配 7 7 影响反弯点位置的因素有影响反弯点位置的因素有 水平荷载的形式 梁柱线刚度比 结构总 层数及该柱所在的层次 柱上下横梁线刚度比 上层层高的变化 下层 层高的变化 8 8 影响柱的侧向刚度的因素影响柱的侧向刚度的因素 柱的线刚度 梁的线刚度 层高 9 9 D D 值法计算的基本假定值法计算的基本假定 柱 AB 及与其上下相邻柱的线刚度均为 柱 AB 及与其上下相邻柱的层间水平位移均为 柱 AB 两端节点及与其上下左右 相邻的各个节点的转角均为 与柱 AB 相交的横梁的线刚度分别为 1010 分层组合法中对活荷载的最不利布置的简化分层组合法中对活荷载的最不利布置的简化 对于梁 只考虑本层活荷 载的不利布置 而不考虑其他层活荷载的影响 对于柱端弯矩 只考虑柱相 邻上 下层的活荷载的影响 而不考虑其他层活荷载的影响 对于柱最大轴 力 则考虑在该层以上所有层中与该柱相邻的梁上满布活荷载的情况 但对于 与柱不相邻的上层活荷载 仅考虑其轴向力的传递而不考虑其弯矩的作用 1111 多层框架结构的基础分类多层框架结构的基础分类 柱下独立基础 条形基础 十字形基础 片筏 基础 箱形基础 桩基 1212 影响基础类型选择的因素影响基础类型选择的因素 现场的工程地质条件 上部结构荷载的大 小 上部结构对地基土不均匀沉降及倾斜的敏感程度 施工条件 第第 1515 章章 1 1 砌体结构砌体结构 由块体和砂浆砌筑而成的受力结构 是砖砌体 砌块砌体 石砌 体结构的统称 2 2 砌体结构的优点砌体结构的优点 就地取材 造价低 运输和施工简单 耐久性和耐火性 好 保温 隔热 隔声性能好 砌体结构的缺点砌体结构的缺点 强度低 尤其是抗拉 抗 剪和抗弯强度很低 自重大 整体性差 抗震性能差 手工操作 采用黏土砖 会侵占大量农田 3 3 块体块体有砖 砌块 天然石三种 4 4 砂浆砂浆 组成 由胶凝材料 细骨料 水以及根据需要掺入的掺合料和外加 剂等 按照一定的比例混合后搅拌而成 作用 把块体粘结成共同受力的整 体 抹平块体表面 填满块体间的缝隙 提高了砌体的隔声 隔热 保温 防 潮和抗冻等性能 5 5 砂浆的特性砂浆的特性 强度 良好的流动性 指砂浆有合适的稠度 使其在砌 筑砌体的过程中能比较容易均匀地铺开 使得块体与块体之间有较好的密实度 良好的保水性 砂浆在存放 运输和砌筑过程中保持水分的能力 6 6 砌体受压时块体的受力机理砌体受压时块体的受力机理 块体在砌体中处于压 弯 剪的复杂受力状 态 砂浆使块体在横向受拉 竖向灰缝中存在应力集中 7 7 影响砌体抗压强度的主要因素影响砌体抗压强度的主要因素 块体的种类 强度等级和形状 砂浆性 能 灰缝厚度 砌筑质量 8 8 砌体轴心受拉 弯曲受拉的三种破坏形态砌体轴心受拉 弯曲受拉的三种破坏形态 沿齿缝截面破坏 沿块体与 竖向灰缝截面破坏 沿通缝截面破坏 9 9 受剪作用的砌体截面破坏形态受剪作用的砌体截面破坏形态 沿通缝截面破坏 沿齿缝截面破坏 沿阶梯形截面破坏 1010 承重墙的结构布置承重墙的结构布置分为 横墙承重 特点 a 纵墙的处理比较灵活 b 侧向刚度大 整体性好 c 楼 屋 盖经济 施工方便 纵墙承重 特点 a 横 墙布置比较灵活 b 纵墙上的门窗洞口