工程结构资料及例题

1、CH1 Macheal©1)砼梁 当受拉边缘砼的拉应力达到其抗拉强度，砼开裂，梁立即断裂。脆性破坏。 2)钢筋砼梁 当受拉区砼开裂后，拉力由钢筋承担，直至钢筋受拉屈服，裂缝迅速向上延伸，最后，砼被压碎，梁告破坏。延性破坏。1.1.2 钢筋砼的受力特点 1）共同工作：两种力学性能不同的材料（钢筋和砼）结合成整体，共同承担荷载。 2）合理用材： 用抗拉强度高的钢筋承担拉力，用抗压强度高的砼承担压力。1.1.3 钢筋和砼共同工作的基础 1）钢筋和砼之间有着良好的粘结力。 2）钢筋和砼的温度膨胀系数相近，不会产生过大的温度应力而破坏其间的粘结。1.2.1 钢筋砼的优点 除合理用材外，还有如下

2、优点： 1）耐久性好。 2）耐火性好。 3）整体性好。 4）刚度大。 5）具有可塑性。 6）取材容易。钢筋 砼的缺点 1）自重大。 2）抗裂性能较差。在使用阶段带裂缝工作。 3）耗工大，耗用木材多。 4）隔热、隔音性较差。 5）修补、拆除较困难。CH21）砼立方体抗压强度（衡量砼强度的主要指标） 砼立方体抗压强度标准值：系指按标准方法制作、养护的边长150mm 的立方体试件，在28d 或设计规定龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值。表示方法：用符号C和立方体抗压强度标准值表示,例C2020N/mm2。2.1）双向应力状态 双向受压 一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加。双向受

3、拉 双向受拉强度与单向受拉强度基本相同。 一向受拉、一向受压 抗压强度随着另一向拉应力增大而降低，且大致为线性关系。2.2.3 钢筋的强度和变形 由钢筋在单调拉伸下的应力应变曲线来表征。 1）热轧低碳和热轧普通低合金钢 特点：有明显的屈服点和流幅。 2）高碳钢特点：无明显屈服点。 实用上取残余应变为0.2时的应力作为假定的屈服强度，称条件屈服强度，用表示。2.2.6 钢筋砼结构对钢筋性能的要求 1）强度-主要指屈服强度 2）塑性-断裂时：延伸率冷弯时：冷弯性能3） 可焊性-接头强度不低于母材强度，且不产生裂缝或过大变形 4）与砼的粘结性-粘结牢固 5）耐火性-满足保护层厚度要求 粘结力主要包括

4、下列几项： 1）胶着力（化学吸附力）：水泥胶体与钢筋表面的吸附胶着作用。 2）摩阻力：砼收缩产生垂直于钢筋表面的压力，从而产生摩阻力。 3）咬合力：带肋钢筋肋间嵌入砼而形成的机械咬合力。2.3.3影响粘结强度的因素 1）钢筋表面形状：带肋钢筋比光面钢筋粘结强度高；微锈钢筋比无锈筋粘结强度高。 2）砼强度 3）砼保护层厚度 4）浇注位置（上、下）5）钢筋间距6）横向钢筋（箍筋）7）受力状态：横向压力2）绑扎搭接的有关规定 （1）搭接接头的连接区段； （2）连接区段内的受拉钢筋的搭接百分率； （3）搭接长度 。受压：不小于受拉搭接长度的70%，且不小于200mm结构的功能要求（可靠性）安全性，适用

5、性，耐久性3.3.2 结构的极限状态1）定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态。 2）分类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。（1）承载能力极限状态 结构或结构构件达到最大的承载能力或不适于继续承载的变形。包括： 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（倾覆、滑移）。 结构构件或其连接因材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不适于继续承载。 结构转变为机动体系。 结构或结构构件丧失稳定（压屈等）。 地基丧失承载能力而破坏（失稳）。（2）正常使用极限状态 结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的限

6、值。包括： 影响正常使用或外观的变形。 影响正常使用或耐久性的局部损坏（包括裂缝）。 影响正常使用的震动。 影响正常使用的其他特定状态。作用效应和结构抗力 作用的分类（按随时间的变异分类） 永久作用、可变作用、偶然作用。3.4.2 极限状态方程U>0，结构可靠；U<0，结构失效；U=0，结构处于极限状态失效概率可靠概率， 1）设计基准期 设计基准期是计算结构可靠度时考虑各项基本变量与时间关系所取用的基准时间。 我国规范的设计基准期取为50年。 当结构使用年限超过设计基准期后，结构的可靠度将会较设计的预期值 减小，但并不等于结构立即丧失其功能或报废。3.5.1可靠指标 可靠指标 与失

7、效概率 具有一定的对应关系： 越大， 越小。« 3.6.1 承载能力极限状态设计表达式（基本组合、偶然组合） 1）按荷载效应基本组合设计时 （1）基本表达式 可变控制正常使用极限状态设计表达式（2）准永久组合« 4.1.2 砼保护层最小厚度 最外层钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离，称为混凝土保护层厚度。 1）保护层厚度的作用：保护钢筋（防锈）；保证钢筋与砼的粘结；防火。4）钢筋直径 （1）梁：纵筋一般为1028mm的带肋钢筋，箍筋一般为610mm的光面钢筋。 （2）板：一般为68mm的光面钢筋，h大时，d可大些。4.2.2 超筋截面 1）界限破坏 当受拉钢筋配筋率达到某一界

8、限值时,在钢筋屈服的同时，受压区砼也被压碎，这种破坏称为界限破坏。 若受拉钢筋配筋率超过这一界限值，截面为超筋破坏。« 4.4.1 基本计算公式 1）设计截面 计算步骤： （1）选择砼强度等级、钢筋级别 （2）确定截面尺寸（3）计算 求 X： 验算 （或 ） 若 应加大截面尺寸，或提高砼强度等级，必要时，可采用双筋截面。 求即验算（4）选用钢筋 实配 应等于或略大于求得的 。 注意构造要求：直径、间距等。混凝土构件内钢筋的排列应满足以下要求:符合净距要求； 钢筋直径应为常用值；在可能情况下尽量使钢筋合力点远离中和轴； 上下排钢筋不允许交错排列； 钢筋排列应左右对称。问答：是否钢筋配置

9、越多,抗弯承载力越大? 答:当 ，截面的抗弯承载力达到最大值。即使配筋率再提高，抗弯承载力也不会再增加。 3） 随砼强度提高，x减小，内力臂略有增大， 略有增大。综上，增大 、 、 ，提高较明显；增大 、 ， 提高幅度不大。 CH5无腹筋梁斜截面破坏形式主要有三种：1） 斜压破坏；2）剪压破坏；3）斜拉破坏 随着剪跨比的增大，梁的受剪承载力显著降低，破坏形态由斜压破坏变为剪压破坏、斜拉破坏。思考：同样尺寸和混凝土等级的一根无腹筋独立梁，承受均布荷载和承受集中荷载时的抗剪承载力 是否相同?答：不同。集中： 均布：集中荷载作用下 较均布荷载下低。5.3 受弯构件斜截面受剪承载力计算方法 计算公式的

10、适用范围1）上限值最小截面尺寸及最大配箍率当，当，当，按直线内插法取用。上限值的物理意义u 限制了梁的最小截面尺寸和无弯筋时的最大配箍率u 斜截面受剪承载力的最大值。u 防止斜压破坏。u 一般能控制在使用荷载下的斜裂缝宽度。（2）下限值最小配箍率（防止斜拉破坏。）, 其中 思考: 1： 如果 ，说明什么问题？应采取什么办法？答：如果 ，说明仅依靠混凝土、不配置腹筋，抗剪承载力也已满足要求。但为了绑扎钢筋需要，一般仍需配置箍筋。 2： 如果剪力设计值超过了上限值，应采取什么办法？答：加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级。3：如果配箍率小于下限值，应采取什么办法？答：加大箍筋面积或缩小箍筋间距，使配

11、箍率大于下限值。5.3.3根据剪力设计值配置腹筋的设计步骤 1、复核梁的截面尺寸（上限值验算）。若符合要求，进行下一步；若不符合，应调整梁的尺寸或提高混凝土强度等级。 2、判断构造配箍还是计算配箍。若 ，应按照构造要求配箍（即按照常用箍筋直径、间距并大于最小配箍率配箍。）；若 ，应按计算配箍。 3、按计算配箍。两种方法： （1）试算法。选择常用箍筋直径和间距，计算 。若 ，说明抗剪承载力满足要求，进行第4步；若 ，说明抗剪承载力不够，可以加配弯起钢筋或改变箍筋直径和间距，直至 。 （2）倒推法。先选定箍筋直径。然后对于一般受弯构件有：根据以上计算结果，选择箍筋间距，同时还要符合常用间距要求。

12、4、验算最小配箍率。 若 ，符合要求。 若 ，加大箍筋直径或减小箍筋间距，直至满足要求。箍筋直径（1） 当 h>800mm 时，直径不应小于 8mm ；h<800mm时，不应小于 6mm （2）配有计算所需的纵向受压钢筋时，直径不应小于d/4。 腰筋： 当 时，在梁的两侧面沿高度应配置纵向钢筋。其配筋率不应小于0.1，间距不宜大于200mm。CH99.1 裂缝和变形的计算要求钢筋砼构件除应进行承载能力极限状态的计算外，还应进行正常使用极限状态的验算。长期荷载作用下受弯构件的长期刚度1）长期荷载作用下挠度增大的原因 （1）受压区混凝土的徐变（主要原因）。 （2）受拉混凝土和受拉钢筋间

13、的粘结滑移徐变。 （3）混凝土收缩。CH13 单向板肋梁楼盖 当板区格的长边与短边的比值大于2时，板上荷载主要沿短边方向传递到支承梁上，而沿长边方向传递的荷载很小，可忽略不计，这种板称为单向板。 双向板肋梁楼盖 当板区格的长边与短边的比值小于2时，板上荷载通过两个方向传递到相应的支承梁上，这种板称为双向板。 B.原则（图139） a.求某跨跨中截面最大正弯矩时，在该跨布置活荷载，然后隔跨布置。 b.求某跨跨中截面最小正弯矩（或最大负弯矩）时，在该跨不布置活荷载，而在相邻跨布置活荷载，然后隔跨布置。 c.求某一支座截面最大负弯矩时，在该支座左、右两跨布置活荷载，然后隔跨布置。 d.求某支座左、右

14、边的最大剪力时，活荷载布置与求该支座截面最大负弯矩时相同。（1）钢筋砼受弯构件的塑性铰 定义 钢筋砼受弯构件的某一截面，在纵向钢筋屈服后，在弯矩增加很少的情况下（可近认为为弯矩保持不变），截面相对转动剧增（形成一个集中的转动区域），相当于一个铰，称为“塑性铰”。 特性 A.理想铰不能传递弯矩，而塑性铰能传递相应于截面“屈服”的弯矩，弯矩可近似取为该截面的受弯承载力（极限弯矩）。 B.理想铰是双向铰，可以在两个方向自由转动；而塑性铰是单向铰，只能在弯矩的作用方向作有限的转动。塑性铰的转动能力与截面的纵向钢筋配筋率有关，配筋率愈大，转动能力愈小。C.理想铰集中于一点，而塑性铰有一定的长度。钢筋砼连

15、续梁的塑性内力重分布 内力重分布 在整个加荷过程中，钢筋砼连续梁、板各个截面的刚度不断变化，因此，其内力分布规律也不断发生变化，这种现象称为内力重分布。几点结论 a按塑性理论计算时，可提高整个结构的极限承载力。 b按塑性理论计算，结构的内力分布规律与按弹性理论计算的内力分布规律不同。 c按弹性理论计算，内力解是唯一的。 按塑性理论计算，内力解不是唯一的，内力分布可随各截面配筋比值的不同而变化。 d按弹性理论计算时，支座截面弯矩一般较大，配筋密集。 按塑性理论计算时，可降低支座截面的弯矩，减少支座截面配筋。连续梁、板考虑塑性内力重分布的计算方法调幅法 按弹性理论计算多跨连续梁、板时，考虑各种可能

16、的活荷载布置后，可求得各截面可能出现的最大内力。然而，这些最大内力是不会同时出现的。因此，可考虑塑性内力重分布，调整（一般是降低）按弹性理论得到的某些截面的最大弯矩值，这种方法称为弯矩调幅法，简称调幅法。 按调幅法计算的一般原则A. 截面的弯矩调幅系数不宜超过25。 目的在于： a.防止塑性铰转动能力不足而破坏； b.防止裂缝过宽，挠度过大，影响正常使用。 B.弯矩调幅后的截面相对受压区高度 不应超过0.35，也不宜小于0.10。 目的在于： a.保证塑性铰具有足够的转动能力。 b.保证结构能满足使用阶段的裂缝宽度要求。 注意：计算 时，可考虑受压钢筋的作用。 C.弯矩调整后，梁、板各跨两支座弯矩的平均值与跨中弯矩值之和不得小于简支弯矩的1.02倍；各控制截面的弯矩值不宜小于简支弯矩的1/3。 目的在于：满足平衡条件。 D.在可能产生塑性铰的区段（对集中荷载，取支座边至最近一个集中荷载间的区段；对均布荷载，取支座边至距支座边为 的区段)，应将计算的箍筋截面面积增大20，且箍筋的配筋率应满足下列要求： 目的在于：防止斜截面过早破坏。 E.调幅后，结构在正常使用阶段不应出现塑性铰，同时，在正常使用极限状态下的变形和裂缝应符合规范的要求。 D.内力塑性重分