给排水工程结构复习提纲

1、给排水工程结构复习提纲绪论1、 混凝土结构的一般概念和特点1、钢筋混凝土结构的概念及引入钢筋混凝土结构：由钢筋和混凝土两种材料组成共同受力的结构。注：混凝土：优点：抗压强度高。 缺点：抗拉强度低，为抗压强度的1/81/20；破坏时有明显的脆性性质。因此，素混凝土构件在实际工程的应用很有限，主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。 钢材：优点：抗拉和抗压强度都很高；具有屈服现象，破坏时有较好的延性； 缺点：细长钢筋受压时易压曲。易锈蚀，不耐高温。两者结合的优点：将混凝土和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能。配置钢筋后，钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁大大提高

2、，钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。二、钢筋与混凝土共同工作的条件钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，共同工作的原因：1、钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力；2、钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.01.5)×10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。3、混凝土保护层防止钢筋生锈，提高耐久性，增加粘结力。三、钢筋混凝土结构的优点1、耐久性好。钢筋有混凝土保护层，不易锈蚀。2、整体性好（现浇钢

3、筋混凝土结构）。适用于抗震、抗爆结构。3、可模性好。混凝土可浇筑成各种尺寸、各种复杂形状的结构，如空间薄壳、箱形结构等。4、耐火性好。混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。5、就地取材。混凝土所用砂、石，易于就地取材。近年有用工业废料制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。6、节约钢材。钢筋和混凝土的材料强度得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，单位应力价格低，经济指标优于钢结构。四、钢筋混凝土结构的缺点及改进措施1、自重大。不适用于大跨、高层结构。 轻质、高强和预应力2、施工复杂。工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），消耗木料多

4、，工期长，施工受季节、天气影响大。 钢模、滑模等；泵送、早强、商品、高性能混凝土等3、抗裂性差。普通RC结构，在正常使用阶段带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时影响耐久性；限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。 预应力混凝土结构4、钢筋混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强较困难。 混凝土结构加固技术不断得到发展，如最近研究开发的采用碳纤维布加固混凝土结构技术，快速简便。五、钢筋混凝土的分类1、按受力状态分杆系结构和非杆系结构。2、按制作方法分整体式、装配式和装配整体式。3、按初应力状态分普通钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土。第一章 钢筋和混凝土的力学性能第一节 钢筋一、钢筋的品

5、种1、按化学成分区分：低碳钢：（含碳量<0.25%）强度低、塑性好 中碳钢：（0.25%含碳量0.6%） 高碳钢：（含碳量>0.6%）强度高、塑性差 低合金钢：碳素钢基础上加入少量合金元素而成，强度高、塑性好2、按外形区分：光圆钢筋、变形钢筋 变形钢筋分为：月牙肋、螺旋纹、人字纹 月牙肋 纹路与肋不相交，不易产生应力集中，粘结强度略低于等高肋钢筋。 等高肋（螺旋纹、人字纹）与钢筋砼粘结力好，纹路与肋相交，易产生应力集中。思考题：我国钢筋混凝土结构用钢筋有哪几种类型？各有什么特点？答：我国用于混凝土结构的钢筋主要有热轧钢筋、消除应力钢丝、钢绞线及热处理钢筋四种。 热轧钢筋为软钢，其应

6、力应变曲线有明显的屈服点和流幅，断裂时有颈缩现象，伸长率较大。（HPB300级、HRB335级、HRB400级、RRB400级）主要用作钢筋混凝土结构中的非预应力钢筋。其中HPB300级钢筋为光圆钢筋，其他三种为变形钢筋。并且强度由低到高，塑性由高到低。消除应力钢丝包括光面钢丝、螺旋肋钢丝和三面刻痕钢丝。强度高，塑性低。钢绞线是用圆形断面钢丝捻制，捻制后再进行消除应力的热处理而成的。强度高，粘结性好热处理钢筋是将级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力混凝土结构。冷加工钢筋是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的

7、是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。消除应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋都属于硬钢，其应力应变曲线不存在明显的屈服点和流幅。二、钢筋的应力-应变关系1、有明显屈服点的钢筋 oa：弹性阶段，a为比例极限；b为屈服上限；c为屈服下限，即屈服强度 fy；过了c点，应力不增加而应变急剧增加，cd为屈服台阶；de：强化阶段，e为极限抗拉强度fu ，在f点，试件断裂。屈强比：反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.60.7。屈服强度：是钢筋强度的设计依据，在混凝土中的钢筋，应力达到屈服强度，荷载不增加，应变继续增大，裂缝开展过宽，构件变形过大，结构不能正常使用。2、无明显屈服点的钢筋a

8、点：比例极限，约为0.65fu，a点前：应力-应变关系为线弹性，a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点。对于这样的硬钢，通常以应力-应变曲线上对应于残余应变0.2%的应力值0.2 作为其屈服极限，称为“条件屈服极限”。规范取0.2 =0.85 fu。混凝土结构设计规范中预应力钢筋的抗拉强度是以条件屈服极限为基准确定的。三、钢筋的塑性性能1、伸长率钢筋拉断时应变，反映钢筋塑性性能的指标。伸长率大的钢筋，拉断前有足够预兆，延性较好。 2、 冷弯性能弯曲试验：钢筋围绕直径为D 的钢辊弯转角而不发生裂纹，是反映钢筋塑性性能的另一指标。含碳量高，屈服强度和抗拉强度高，伸长率小

9、，流幅缩短。四、混凝土对钢筋性能的要求1、钢筋的强度2、钢筋的塑性3、钢筋的可焊性4、钢筋和混凝土之间的粘结力思考题：钢筋连接方法主要有哪几种？答：热轧钢筋常用的连接方法有绑扎搭接、焊接和机械连接三种类型。 绑扎搭接：将两根被连接的钢筋搭接成一定的长度并用细钢丝捆绑成型后置于混凝土中。传递内力方式：通过被混凝土粘结锚固。优点：构造简单，施工方便。 焊接：钢筋中碳当量越高，可焊性越差。优点：传力直接，节省钢材，成本低。 机械焊接：用套筒将两根钢筋连接起来，利用套筒和钢筋之间的机械咬合力来传递内力。优点：稳定可靠，操作简单，施工速度快，适用范围广。第二节 混凝土一、混凝土的强度指标有哪几种？各用什

10、么符号表示？各有何作用？它们之间有何关系？（一）立方体抗压强度fcu 混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。 立方体抗压强度标准值是指边长150mm立方体，温度为20±3、相对湿度不小于95%的条件下养护28天，用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，单位为N/mm2，用符号fcu,k表示。 规范根据强度范围，从C15C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。C表示混凝土强度等级，C后面的数字表示以单位N/mm2计的混凝土立方体抗压强度标准值。C50以上为高强混凝土。 钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20。 当采用400MPa和500MPa级钢筋

11、时，混凝土强度等级不宜低于C25。 当承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不宜低于30。 预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C40。（二）轴心抗压强度fc 150mm×150mm×300mm的棱柱体试件测定，fc表示，较接近实际构件中混凝土的受压情况。 fc < fcu fc与fcu成线性关系，fc/fcu比值平均为0.76。 考虑到实际结构构件与试件制作及养护条件的差异、尺寸效应及加荷速度等因素的影响，规范偏安全地取：fc=0.67fcu（三）轴心抗拉强度ft 混凝土基本力学性能指标，ft表示。混凝土构件开裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉

12、强度有关。 轴心受拉试验对中困难，常采用立方体或圆柱体劈裂试验测定混凝土的抗拉强度。（四）复合应力状态下的混凝土强度 实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。 1、双轴应力状态 双向受压强度大于单向受压强度，即一向强度随另一向压应力的增加而增加。 在双向受拉区，其强度与单向受拉时差别不大，即一向抗拉强度基本上与另一向拉应力的大小无关。 在一轴受压一轴受拉状态下，抗压强度或抗拉强度均随另一方向拉应力或压应力的增加而减小。 2、三轴应力状态 混凝土一向抗压强度随另两向压应力的增加而增加。完整版解答： 混凝土的强度指标有立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心抗拉强度。 立

13、方体抗压强度：我国规范规定以边长150mm立方体，温度为20±3、相对湿度不小于95%的条件下养护28天，用标准试验方法测得的抗压强度称为立方体抗压强度，用fcu表示，立方体抗压强度是衡量混凝土强度高低的基本指标，并以其定义混凝土的强度等级。规范规定具有95%保证率的立方体抗压强度为混凝土抗压强度标准值，用fcu,k表示，并以此划分混凝土的强度等级。规范根据强度范围，从C15C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。C表示混凝土强度等级，C后面的数字表示以单位N/mm2计的混凝土立方体抗压强度标准值。 轴心抗压强度：由150mm×150mm×300mm的棱

14、柱体试件测定的抗压强度称为轴心抗压强度，用fc表示，fc比fcu更能反映混凝土的实际抗压强度，为一实用抗压强度指标。fc < fcu，fc与fcu成线性关系，fc/fcu比值平均为0.76。 轴心抗拉强度：混凝土的轴心抗拉强度远小于其抗压强度，且不与抗压强度成比例增长。混凝土轴心抗拉强度试验平均值与立方体抗压强度平均值的关系为：ft=0.395·（fcu）0.55。 其中fcu立方体抗压强度，fc轴心抗压强度，ft轴心抗拉强度。二、混凝土的变形混凝土的变形有两类：外荷载作用产生的受力变形，温度和干湿变化引起的体积变形。（一）混凝土在一次短期加载时的应力应变曲线1、应力小于fc的

15、30%40%时（a点），应力应变关系接近直线。2、当应力，呈现塑性。应力增大到fc 的80%左右（b点），应变增长更快。3、应力达到fc （c点）时，试件表面出现纵向裂缝，试件开始破坏。达到的最大应力o称为混凝土棱柱体抗压强度fc，相应的应变为o一般为0.002左右。（二）混凝土在重复载荷下的应力-应变曲线1、应力不大，重复510次后，加载和卸载的应力应变曲线合并接近一直线，同弹性体一样工作。2、应力超过某一限值，经多次循环，应力应变关系成为直线后，重新变弯，试件很快破坏。该限值为混凝土的疲劳强度。（三）混凝土的弹性模量1、初始弹性模量：通过原点0的切线的斜率tg0。2、割线弹性模量：应力不大

16、时，应力应变关系近似于直线，弹性模量可用应力c除以其相应的应变c来表示： Ec= tg1 = c/c 弹性模量经验公式：（四）混凝土的徐变1、定义：在荷载长期持续作用下，应力不变，变形随时间而增长。这种现象，称为混凝土的徐变。2、徐变与塑性变形不同：徐变是混凝土受力后，水泥石中的凝胶体产生的粘性流动。徐变部分可恢复。徐变在较小的应力时就发生。3、影响徐变的因素： 内在因素：混凝土的组成和配比。 骨料的刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。 水灰比越小，徐变也越小。 应力大小：混凝土应力越大，徐变越大。 c (0.5 0.55) fc时，徐变与应力成正比，称为线性徐变。徐变是稳定的。 c

17、 > (0.5 0.55) fc 时，最终徐变与应力不成正比，称为非线性徐变。当c>0.8fc 时，混凝土内部微裂缝的发展处于不稳定状态，徐变的发展不收敛，导致砼的破坏。 加载龄期：混凝土的龄期越短，凝胶体的粘性流动越大，徐变越大。 环境影响：外界相对湿度越高，结构内部水分不易外逸，徐变越小。补：如何减小徐变对混凝土的影响？答：设计时避免让构件长期处于不变的高应力作用下。尽量延长混凝土的龄期。增大骨料的刚度、体积比，减小水灰比以及水泥用量。加强混凝土的养护，促使水泥水化作用充分。4、徐变对结构的作用 徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，减小应力集中现象。 减小大体积混凝土内的温

18、度应力。 徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大。 引起预应力损失。 在长期高应力作用下，会导致破坏。（五）混凝土的温度变形和干湿变形1、概念：混凝土因温度和湿度变化引起的体积变化称为温度变形和干湿变形。2、计算温度变形或应力时，混凝土温度线膨胀系数取为1.0×10-5 。3、大体积混凝土结构中，用钢筋来防止温度裂缝或干缩裂缝是不可能的。适当布置钢筋，可分散裂缝，减小裂缝宽度。为减小温度应力和干缩应力，可设置伸缩缝。4、混凝土因外界湿度变化产生干缩与湿胀。湿胀常产生有利的影响，设计中一般可不考虑。干缩变形受到约束时，结构产生干缩裂缝。5、干缩变形影响因素： 水泥用量多、水灰比越大，收

19、缩越大； 骨料弹性模量高、级配好，收缩就小； 干燥失水及高温环境，收缩大； 小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。 （六）混凝土的耐久性要求1、混凝土的抗渗性定义：混凝土抵抗压力水渗透的性能称为混凝土的“抗渗性”或称为“不透水性”。混凝土的抗渗能力用抗渗等级表示。符号：Si 抗渗等级指对龄期为28天的混凝土抗渗试件施加i/10（N/mm2）的水压后能满足不渗水指标。2、抗冻性定义：混凝土的抗冻性是指混凝土在吸水饱和状态下，抵抗多次冻结和融化循环作用而不破坏、也不严重降低混凝土强度的性能。混凝土的抗冻能力一般用混凝土的抗冻等级来衡量，符号：Fi 抗冻等级指龄期28天的混凝土试件，在进行相应要求冻融

20、循环次数i次作用后，其强度降低不大于25，重量损失不超过5。3、抗腐蚀性：混凝土抵抗酸、碱、盐的能力。第三节 钢筋与混凝土的共同作用一、粘结力的组成光面钢筋的粘结力由三部分组成：水泥凝胶体与钢筋表面之间的胶着力；混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力；钢筋表面不平整与混凝土之间产生的机械咬合力。变形钢筋的粘结力除了胶着力与摩擦力等以外，更主要的是钢筋表面突出的横肋对混凝土的挤压力。二、影响粘结力的主要因素1、混凝土强度：粘结强度随砼强度的提高而增加，但并不与立方体强度fcu成正比，而与抗拉强度 ft 成正比。2、钢筋表面和外形特征： 光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低。 月牙肋

21、和螺纹肋变形钢筋，机械咬合作用大，粘结强度高。3、保护层厚度：变形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破坏。相对保护层厚度c/d 越大，混凝土抵抗劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高。4、受力情况：受压钢筋由于直径增大会增加对混凝土的挤压，从而使摩擦作用增加。5、横向钢筋和端部焊接件三、钢筋的锚固与接头1、锚固长度计算： 钢筋强度越高，直径越粗，混凝土强度越低，锚固长度越长。2、 光面钢筋表面凹凸程度小，机械咬合作用不大,与混凝土的粘结强度较低。为保证光面钢筋的锚固，规范规定受力的光面钢筋末端必须作成半圆弯钩。3、 接长钢筋有三种办法：绑扎搭接；焊接；机械连接。 绑扎搭接时，必须有足够的搭接长度ll ：

22、 受拉钢筋的ll1.2la且ll300mm； 受压钢筋的ll'0.85la且ll'200mm。4、 钢筋混凝土的保护层厚度保护层厚度应大于构件在设计使用年限内混凝土的碳化深度。现行规范规定，混凝土保护层厚度应从箍筋表面算起。思考题汇总：4、 什么是混凝土的变形模量？变形模量和弹性模量有什么关系？答：混凝土的变形模量是指混凝土应力应变曲线上任一点所对应的应力和应变之比，用符号Ec表示，其几何意义为应力-应变曲线上任一点与坐标原点所连割线与横坐标轴夹角的正切。混凝土的应变c由弹性应变ce和塑性应变cp所组成，其中弹性应变ce和应力c呈线性关系，因此我们将混凝土的应力和相应的弹性应变

23、之比定义为混凝土的弹性模量，并用符号Ec表示，其几何意义为应力应变曲线在原点处的切线与横坐标轴夹角的正切。Ec的表达式为：Ec=c/ce=tg0变形模量和弹性模量的关系可用下式来表示：Ec=c/c=c/ce·ce/c=c/ce=Ec其中=ce/c混凝土的弹性应变与总应变之比，称为混凝土的弹性系数，其值不大于1.0，且随应力c的增大而减小。5、 什么叫混凝土的徐变与收缩？影响徐变和收缩的主要因素有哪些？答：在荷载长期持续作用下，应力不变，变形随时间而增长。这种现象，称为混凝土的徐变。影响徐变的因素主要有：混凝土的组成和配比、应力大小、加载龄期以及外界环境。混凝土在空气中结硬过程中体积减

24、小的现象称为收缩。影响收缩的原因有：水泥用量多、水灰比越大，收缩越大；骨料弹性模量高、级配好，收缩就小；干燥失水及高温环境，收缩大；小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。6、 钢筋与混凝土的粘结力主要由哪几部分组成？影响粘结强度的因素是什么？答：见第三节一、二。第2章 钢筋混凝土结构的基本计算原则第二节 结构的功能要求和极限状态可靠性安全性、适用性和耐久性的总称。1、 结构的功能要求1、 安全性：结构在正常施工和使用情况下能承受可能出现的各种荷载和变形。在偶然事件（如校核洪水位、地震）发生时和发生后，结构应能保持整体承载力和稳定性。2、 适用性：结构在正常使用荷载下，具有良好的工作性能。如不发生

25、影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振幅，或产生过大的裂缝宽度。3、 耐久性：结构的承载力和刚度不应随时间有过大的减小，导致结构在其预定使用期间内降低安全性和适用性，缩短使用寿命。结构的可靠性：就是指结构在规定的使用期限内（设计工作寿命=50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能的能力。二、结构的极限状态1、结构的极限状态结构的极限状态是结构或其构件能够满足前述某一功能要求的临界状态。超过这一界限，结构或其构件就不能满足设计规定的该项功能要求而进入失效状态。2、 结构极限状态的分类 承载能力极限状态、正常使用极限状态 结构设计首先要满足承载能力的要求，

26、以保证结构安全使用；然后按正常使用极限状态进行校核，以保结构的适用性及耐久性。第三节 结构上的作用与作用效应、结构抗力一、结构上的作用与荷载1、作用“作用”是指直接施加在结构上的力（如自重、楼面活荷载、风载、水压力等）和引起结构外加变形和约束变形的其它原因（如温度变形、基础沉降、地震等）的总称。直接作用统称为荷载。2、荷载分类荷载按其随时间的变异性和出现的可能性不同，可分为三类：永久荷载：不随时间而变化的荷载，即恒载。（自重，土压力等）可变荷载：随时间而变化的荷载，即活载。（人群荷载，风荷载，静水压力等）偶然荷载：在设计基准期内不一定出现，但一旦出现，其值很大且持续时间较短的荷载，如地震、爆炸

27、等。3、 荷载标准值：在结构的使用期间可能出现的最大荷载值。 荷载组合值：指结构承受两种或两种以上可变荷载，由于施加在结构上的各可变荷载不可能同时达到各自的最大值，因此，必须考虑组合值。 可变荷载的准永久值：正常使用极限状态按长期效应组合设计时采用的可变荷载代表值。二、结构上的荷载效应S荷载效应（s）：荷载在结构构件上引起的内力和变形。如弯矩、挠度、裂缝宽度三、结构抗力结构抗力是结构或结构构件承受荷载效应（荷载和变形）的能力，指的是构件截面的承载力、构件的刚度、截面的抗裂度等；常用符号 R表示。结构抗力与结构构件的材料性能和几何参数有关。1、材料性能指标：（1）材料强度指标的取值原则 材料强度

28、指标有标准值和设计值两种： 标准值：是结构设计时采用的材料强度的基本代表值； 设计值：由材料强度标准值除以相应的材料强度分项系数确定。（2） 钢筋的强度标准值和设计值：钢筋材料分项系数取值：延性较好的取1.1，延性较差的取1.2。四、设计基准期和设计使用年限（一）设计基准期设计基准期是为确定可变荷载作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。我国取用的设计基准期为50年。（二）设计使用年限设计使用年限是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间。注：结构的设计使用年限虽与其使用寿命有联系，但不等同。超过使用年限的结构不一定不能继续使用，而是需要继续使用时，应当根据结构

29、的实际状态对其可靠度重新评估鉴定，并根据鉴定结果进行必要的维修或加固及重新界定使用期。第四节 概率极限状态设计法一、功能函数与极限状态方程式（一）极限状态方程式Z>0 (R>S) 可靠 Z=0 (R=S) 极限状态Z<0 (R<S) 失效（二）失效概率结构构件处于失效状态下的概率pf。pf = P (S > R)可用失效概率定量表示结构可靠性的大小。失效概率越小，结构可靠性越大。当失效概率pf小于某个值时，结构失效的可能性很小，可认为结构设计是可靠的。该失效概率限值称为容许失效概率pf。失效概率：（3） 可靠指标1、为避免求 pf积分运算，令 称为结构的可靠指标。

30、与pf之间存在着相应的关系，pf 。当R与S相差越大，R远大于S，越大，结构越安全。当R与S越小，即R与S的离散程度越小，越大，结构越安全。2、结构的可靠度转而由可靠指标来描述。 结构的可靠度：规定时间和条件下完成预定功能的概率。（四） 实用设计表达式1、承载能力极限状态设计表达式主要考虑基本荷载组合，必要时考虑偶然组合。由可变荷载控制的组合正常使用极限状态设计表达式正常使用极限状态验算内容：对需要控制变形的构件，应进行变形验算；对使用上限值出现裂缝的构建，应进行混凝土拉应力验算；对允许出现裂缝的构件，应进行裂缝宽度验算对有舒适度要求的楼盖结构，应进行竖向自振频率的验算。表达式：SkC，不需要

31、乘以荷载分项系数，也不再考虑结构的重要性系数0。思考题：1、 什么是结构上的作用？作用效应与荷载效应有什么区别？答：“作用”是指直接施加在结构上的力和引起结构外加变形和约束变形的其它原因的总称。直接作用统称为荷载。由作用引起的结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等统称为作用效应。当作用为荷载时，其效应称为荷载效应。2、 什么是结构抗力？影响结构抗力的主要因素有哪些？答：结构抗力是结构或结构构件承受荷载效应（荷载和变形）的能力。影响结构抗力的主要因素有结构构件的材料性能和几何参数。3、什么是结构的可靠度，建筑结构应该满足哪些功能要求？结构的设计使用年限如何确定？结构超过其设计使用年限是否就

32、意味着不能再使用？为什么？答：结构的可靠度是指规定时间和条件下完成预定功能的概率。建筑结构应满足安全性、适用性和耐久性的功能要求。设计使用年限是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间。设计使用年限按下表确定：结构的设计使用年限虽与其使用寿命有联系，但不等同。超过使用年限的结构不一定不能继续使用，而是需要继续使用时，应当根据结构的实际状态对其可靠度重新评估鉴定，并根据鉴定结果进行必要的维修或加固及重新界定使用期。4、什么是失效概率？什么是可靠指标？二者有何联系？答：结构能完成预定功能的概率称为结构的可靠概率ps，不能完成预定功能的概率称为失效概率pf。由于pf计算麻烦，通

33、常采用与pf相对应的值来计算失效概率的大小，称为结构的可靠指标。Pf与有对应的关系，查表可得：大则失效概率小。5、什么是材料强度标准值？混凝土的强度标准值是怎样确定的？混凝土的强度设计值是如何确定的？答：材料强度标准值是结构设计时采用的材料强度的基本代表值；混凝土的强度标准值取实测值概率分布的0.05分位数确定。混凝土的强度设计值是由材料强度标准值除以相应的材料强度分项系数确定。6、 什么是荷载标准值？什么是活荷载的频遇值和准永久值？什么是荷载的组合值？答：荷载标准值是指其在结构的使用期间可能出现的最大荷载值。活荷载的频遇值是指可变荷载在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期一小部分的作用值

34、（在设计基准期内其超越频率为某一给定频率的作用值，超越频率是指要求的值超出给定值的概率。）可变荷载的准永久值是指正常使用极限状态按长期效应组合设计时采用的可变荷载代表值。 荷载组合值指结构承受两种或两种以上可变荷载，由于施加在结构上的各可变荷载不可能同时达到各自的最大值此时荷载的代表值可采用其组合值。第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算第一节 单筋矩形梁正截面承载力计算一、钢筋混凝土梁正截面受弯性能的试验研究（一）梁正截面受力过程的三个阶段混凝土应力应变分布规律 第阶段未裂阶段：荷载很小，应力与应变之间成线性关系； 荷载，混凝土拉应力达到ft，受拉区应力呈塑性变形；受压区应力图形接近三角

35、形；混凝土达到极限拉应变（t=tu），截面即将开裂（a状态），弯矩为开裂弯矩Mcr；a状态是抗裂计算依据。 第阶段裂缝阶段 荷载，拉区出现裂缝，中和轴上移，拉区混凝土脱离工作，拉力由钢筋承担。阶段是正常使用阶段变形和裂缝宽度计算依据。 拉区有许多裂缝，纵向应变量测标距有足够长度（跨过几条裂缝），平均应变沿截面高度分布近似直线。（平截面假定） 第阶段破坏阶段 荷载，钢筋应力先达到屈服强度fy；压区混凝土边缘应变随后达到极限压应变cu，混凝土发生纵向水平裂缝压碎（状态），弯矩为极限弯矩Mu。 阶段是正截面承载力计算的依据。适筋梁的工作阶段受力阶段名称受力特征计算依据第I阶段未裂阶段裂缝未出现，受拉

36、区钢筋和混凝土共同受力抗裂计算第II阶段裂缝阶段裂缝出现，受拉区混凝土退出工作，钢筋受拉裂缝宽度和变形验算第III阶段破坏阶段受拉钢筋先屈服，而后混凝土压碎。承载力计算（二）配筋率对梁破坏性质的影响1、配筋率：指受拉钢筋截面面积As与梁截面有效面积bh0之比，即 2、第1种破坏情况适筋破坏：配筋量适中：minmax 特征：受拉钢筋先屈服，然后混凝土边缘达到极限压应变cu，混凝土被压碎，构件破坏。破坏前，有显著的裂缝开展和挠度，有明显的破坏预兆，属延性破坏。 3、第2种破坏情况超筋破坏：配筋量过多：max 特征：受拉钢筋未达到屈服，受压混凝土先达到极限压应变cu而被压坏。承载力控制于混凝土压区，

37、钢筋未能充分发挥作用。裂缝根数多、宽度细，挠度也比较小，混凝土压坏前无明显预兆，属脆性破坏。破坏弯矩取决于混凝土的抗压强度及截面大小。4、第3种破坏情况少筋破坏：配筋量过少：min 特征：受拉区混凝土一出现裂缝，钢筋很快达到屈服，可能经过流幅段进入强化段。破坏时常出现一条很宽裂缝，挠度很大，不能正常使用。开裂弯矩是其破坏弯矩，属于脆性破坏。大小取决于混凝土的抗拉强度及截面大小。合理的配筋应在这两个限度之间，避免发生超筋或少筋破坏。梁的正截面破坏形态名称形成条件破坏特征破坏性质防止方法适筋破坏minmax受拉钢筋先屈服，而后混凝土压碎。延性破坏承载力计算超筋破坏max受压区混凝土压碎，而受拉钢筋

38、未屈服脆性破坏控制受压区高度少筋破坏min裂缝一出现构件就破坏了脆性破坏控制配筋率二、单筋矩形梁的基本计算公式（一）正截面承载力计算的基本假定（1）平截面假定。（2）不考虑受拉区混凝土的工作。（3）受压区混凝土采用理想化的应力应变曲线。（P50） 0，上升段： （4）有明显屈服点的钢筋应力应变关系采用理想的弹塑性曲线。（P50）（二）受压区应力图形的简化 受压混凝土的应力图形从实际应力图理想应力图等效矩形应力图fc=1fc x=1xc 当混凝土强度等级C50时，其1=1.0，1=0.8（3） 基本计算公式为计算方便，公示可改写为下：三、基本公式的适用条件1、防止超筋脆性破坏2、 防止少筋脆性破

39、坏 min（1） 适筋和超筋破坏的界限条件 界限破坏：受拉钢筋达到屈服强度的同时受压混凝土达到极限压应变，此时： 相对界限受压区高度：根据平截面假定：相对界限受压区高度当混凝土强度不大于C50时，适筋梁的判别条件：b适筋破坏的破坏特征：钢筋先屈服，而后混凝土压碎。超筋破坏的破坏特征：钢筋未屈服，混凝土先压碎从截面的应变分析可知（那张图P53）四、适筋和少筋破坏的界限五、截面设计 已知：弯矩设计值M 基本公式： 截面尺寸确定：根据工程经验，常按高跨比h/l0 来估计截面高度： 简支梁可取h=(1/18 1/12)l0 （次梁），h=(1/10 1/15)l0 （主梁）；b=(1/21/2.5)h

40、；简支板可取h = 1/35 l0。 截面尺寸b、h(h0)越大，所需的As就越少，越小，但混凝土用量和模板费用增加，并影响使用净空高度；反之，b、h(h0)越小，所需的As就越大，增大。计算步骤：（1）由基本公式, 求x（2）由x 计算As （3）验算配筋率 若b，则按x=bh0来计算。六、承载力复核已知：截面尺寸b，h(h0)、截面配筋As，以及材料强度fy、fc求：截面的受弯承载力 Mu未知数：受压区高度x和受弯承载力Mu方法：解方程第二节 双筋矩形截面构件正截面受弯承载力计算一般来说采用双筋是不经济的，工程中通常仅在以下情况下采用：1、 截面尺寸和材料强度受建筑使用和施工条件（或整个工

41、程）限制而不能增加，而计算又不满足适筋截面条件时，可采用双筋截面，即在受压区配置钢筋以补充混凝土受压能力的不足。2、 由于荷载有多种组合情况，在某一组合情况下截面承受正弯矩，另一种组合情况下承受负弯矩，这时也出现双筋截面。3、 由于受压钢筋可以提高截面的延性，在抗震地区，一般宜配置受压钢筋。一、基本计算公式 计算依据：适筋梁双筋截面达到Mu的标志仍然是受压边缘混凝土达到cu。1、受压钢筋应力：钢筋和混凝土共同变形cu 值在0.0020.004范围变化，安全计，取cu =0 . 002：2、计算公式也可用分解法： 3、适用条件（1）防止超筋脆性破坏 Xbh0或b（2）保证受压钢筋强度充分利用 x

42、2as x2as 为使受压钢筋距中和轴足够远，得到足够变形，应力才能达到屈服强度。 双筋截面一般不会出现少筋破坏情况，故可不必验算最小配筋率。 ！若x2as，表明：受压钢筋应力达不到屈服强度，假定受压钢筋和混凝土的压力作用点均在钢筋重心位置，得近似计算公式： MfyAs（h0-as）二、截面设计（一）第一种情况已知：弯矩设计值M，截面尺寸b，h(h0)，材料强度fy、fc未知数：受压区高度x、截面配筋As， As基本公式：两个方程，三个未知数，有无数组解；根据充分利用受压区混凝土受压使钢筋用量（As+ As）为最小原则，取= b ，截面配筋可求。计算步骤：（1）验算是否能用单筋： 当M >

43、; Mu且其他条件不能改变时，用双筋。 （2） 令x =bh0，使用钢量最少 （3）利用基本公式计算As；（4）利用基本公式计算As。（二）第二种情况 已知：弯矩设计值M，截面尺寸b，h(h0)，材料强度fy、fc ，受压钢筋截面面积 As 未知数：受压区高度x、受拉钢筋As 基本公式： 计算步骤：（1）利用基本公式求出x =h0 （2）根据x的不同范围分别计算： b，x2asAs b，令=b 若x2as，则令x=2as，用近似公式。三、承载力复核已知：b、h、a、a、As、As、fy、 fy、fc求：Mu未知数：受压区高度 x 和受弯承载力Mu两个未知数，有唯一解。第三节 T形截面构件正截面

44、承载力计算节省混凝土，减轻自重。一、基本计算公式T形截面根据其中性轴的位置不同分为两种类型：第一类T形截面：中和轴在翼缘高度范围内, 即xhf （按b=bf的矩形计算）第二类T形截面：中和轴在梁肋内部通过, 即x > hf （1） 第一类T形截面应满足：b，第一类T形截面，该适用条件一般能满足（可不算）。 min，=As/bh0， b为T形截面的腹板宽度。（二）第二类T形截面1fcbx+1fc（bf-b）hf=fyAsMMu=1fcbx（h0-x/2）+1fc（bf-b）hf（h0-hf/2）应满足：b；少筋破坏可以不计算。二、T形类型判别 两类T型截面的界限状态是 x=hf 此时的平衡

45、状态可以作为第一、二类T形截面的判别条件： X=0 Asfy=1fcbfhf M =0 M=1fcbfhf(h0-hf/2) 截面设计时： 第一类T形截面 第二类T形截面截面复核时: 第一类T形截面 第二类T形截面3、 截面设计步骤：判别T形梁类型 第一类T形梁按宽度等于bf的矩形截面设计。 第二类T形梁计算方法：未知数：受压区高度x、受拉钢筋As 两个方程，两个未知数，受拉钢筋As可求。 若b，第二类T型截面四、承载力复核步骤：判别T形梁类型 第一类T形梁按宽度等于bf的矩形截面复核。 第二类T形梁，两个方程，两个未知数，受弯承载力Mu可求。第4节 截面构造构造规定1、 混凝土保护层作用：保

46、证耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的粘结性能。二、板内钢筋的直径和间距分布筋 布置：垂直于受力钢筋的内侧。作用：将荷载均匀传递给受力钢筋，施工中固定受力钢筋的位置，抵抗温度和混凝土收缩产生的应力，抵抗另一方向的内力。思考题：2、什么是少筋梁、适筋梁、超筋梁？在实际工程中为什么应避免把梁设计成少筋梁、超筋梁？答：当纵向配筋率适中时，纵向钢筋的屈服先于受压区混凝土被压碎，梁是因钢筋受拉屈服而逐渐破坏的，破坏过程较长，有一定的延性，称之为适筋破坏，相应的梁称为适筋梁。当纵向配筋率过高时，纵向钢筋还未屈服，受压区混凝土就被压碎，梁是因混凝土被压碎而破坏的，破坏过程较短，延性差，破坏带有明显的脆性，称之为

47、超筋破坏，相应的梁称为超筋梁。当纵向配筋率过低时，梁一旦开裂，纵向钢筋即屈服，甚至进入强化阶段，梁的承载力与同截面的素混凝土梁相当，梁是因配筋率过低而破坏的，破坏过程短，延性差，称之为少筋破坏，相应的梁称为少筋梁。超筋梁配置了过多的受拉钢筋，造成钢材的浪费，且破坏前没有预兆；少筋梁的截面尺寸过大，故不经济，且是属于脆性破坏，故在实际工程中应避免采用少筋梁和超筋梁。 3、简述少筋梁、超筋梁的受力过程及破坏特征。答：少筋梁在开裂以前受拉区的拉力主要由混凝土承担，钢筋承担的拉力占很小一部分。到了第I阶段末，受拉区一旦开裂，拉力就几乎全部转由钢筋承担。受拉区混凝土一出现裂缝，钢筋很快达到屈服，可能经过

48、流幅段进入强化段。破坏时常出现一条很宽裂缝，挠度很大，不能正常使用。开裂弯矩是其破坏弯矩，属于脆性破坏。破坏特征：裂缝一出现构件就破坏了。 受拉钢筋未达到屈服，受压混凝土先达到极限压应变cu而被压坏。承载力控制于混凝土压区，钢筋未能充分发挥作用。破坏特征：受压区混凝土压碎，而受拉钢筋未屈服。4、 适筋梁从加载到破坏经历哪几个阶段？各阶段有什么特点？答：未裂阶段，裂缝未出现，受拉区钢筋和混凝土共同受力；裂缝阶段，裂缝出现，受拉区混凝土退出工作，钢筋受拉；破坏阶段，受拉钢筋先屈服，而后混凝土压碎。5、正截面承载力计算时引入了哪些基本假设？答：平截面假定。不考虑受拉区混凝土的工作。受压区混凝土采用理

49、想化的应力应变曲线。有明显屈服点的钢筋应力应变关系采用理想的弹塑性曲线。6、 什么是单筋截面？单筋矩形截面受弯构件正截面承载力的基本计算公式是如何建立的？答：单筋截面是指仅在截面的受拉区配置有按计算确定的纵向受拉钢筋的截面。在承载能力极限状态下，受弯构件压区混凝土的实际应力图形为曲线，为了便于进行理论分析，通过基本假定对其作理想化处理，由于计算复杂，用一等效矩形应力图形来代替曲线应力分布图形。确定好计算简图之后，根据截面上力的平衡条件，即可建立梁的正截面受弯承载力计算公式。8、 什么是双筋截面？双筋矩形截面受弯构件正截面承载力如何计算？答：截面的受拉区和受压区都配有纵向受力钢筋的梁称为双筋梁。

50、在截面受弯承载力计算时，受压区混凝土的应力按等效矩形应力图方法考虑。 9、 双筋矩形截面梁计算公式中为什么要引入x2as的适用条件？答：为使受压钢筋距中和轴足够远，得到足够变形，应力才能达到屈服强度。11、 T形截面如何分类？怎样判别第一类T形截面和第二类T形截面？答：T形截面根据其中性轴的位置不同分为两种类型：第一类T形截面：中和轴在翼缘高度范围内, 即xhf （按b=bf的矩形计算）第二类T形截面：中和轴在梁肋内部通过, 即x > hf 。两类T型截面的界限状态是 x=hf。的平衡状态可以作为第一、二类T形截面的判别条件： X=0 Asfy=1fcbfhf M =0 M=1fcbfh

51、f(h0-hf/2) 第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算剪弯曲段：剪力和弯矩同时作用的区段。腹筋：箍筋和弯起钢筋统称为腹筋。第一节 斜截面的受剪破坏形态及受力特点一、无腹筋梁斜截面受力分析1、无腹筋是仅配纵向钢筋而无腹筋的梁。 MA ：外荷载在斜截面上引起的弯矩；VA ：斜截面上的剪力； 斜截面上平衡MA和VA的力有： 纵向钢筋的拉力T； 余留剪压面(AA)上混凝土承担的剪力Vc及压力C； 骨料咬合力Va ,垂直分量Vy ； 纵筋的“销栓力” Vd 。2、斜裂缝发生后应力状态的变化 一开裂混凝土承担的剪应力增大；余留截面AA'来抵抗剪力。 穿过斜裂缝的纵筋应力增大； 斜裂缝出现前，各截面纵筋拉力由该截面弯矩决定； 斜裂缝出现后，截面B钢筋拉力决定