混凝土結(jié)構(gòu)設計原理復習小結(jié)

1、混凝土結(jié)構(gòu)設計原理終極復習材料第一章 緒論1.配筋的主要作用：提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的承載能力及變形能力2.配筋的基本要求：鋼筋與混凝土兩者變形一致；鋼筋的位置和數(shù)量等也必須正確。3.砌體結(jié)構(gòu)的主要特點：主要用于受壓的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件；砌體結(jié)構(gòu)的尺寸應與塊體尺寸相匹配；砌體結(jié)構(gòu)除了滿足承載力要求外，還要滿足耐久性的要求；受力性能的離散性比較大；整體性比較差，對抗震不利。第二章 混凝土及砌體結(jié)構(gòu)設計方法概述一、結(jié)構(gòu)上的作用1.作用的定義：施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，或引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因。作用包括：直接作用（直接作用在結(jié)構(gòu)上的力）和間接作用（使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生外加變形或約束變形，但不是直接以力的形式出現(xiàn)

2、的）2.作用的分類：按時間的變異，分為永久作用、可變作用、偶然作用。永久作用：在設計基準期內(nèi)量值不隨時間變化的作用，或其變化與平均值相比可以忽略不計的作用?？勺冏饔茫涸谠O計基準期內(nèi)量值隨時間變化的作用，或其變化與平均值相比不可以忽略不計的作用。偶然作用：在設計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時間較短的作用。二、兩類極限狀態(tài)1.建筑結(jié)構(gòu)的功能（*）（安全性、適用性、耐久性）（1）能承受正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種作用；（2）在正常使用時有良好的工作性能；（3）在正常維護下具有足夠的耐久性；（4）在偶然事件，例如罕遇地震等發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，即結(jié)構(gòu)只產(chǎn)生局

3、部損壞而不發(fā)生連續(xù)倒塌。結(jié)構(gòu)的可靠性：結(jié)構(gòu)在設計使用年限內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力。結(jié)構(gòu)的設計使用年限：指設計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進行大修即可按預定目的使用的年限。普通房屋和構(gòu)筑物的設計使用年限為50年。建筑結(jié)構(gòu)的安全等級分為三級。2.兩類極限狀態(tài)（結(jié)構(gòu)的可靠性用結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)來判斷）（1）極限狀態(tài)：整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足某一功能要求。（2）分類：承載能力極限狀態(tài)（與安全性對應）和正常使用極限狀態(tài)（與適用性和耐久性對應）。承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形時的狀態(tài)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度被超過而破壞，或因過度的塑性變形

4、而不適于繼續(xù)承載；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定；整個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的一部分失去平衡（如傾覆、滑移）。正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)。影響正常使用或外觀的過大變形；影響適用性或耐久性的局部損壞；影響正常使用的振動；達到影響正常使用的特定狀態(tài)。3.荷載效應與結(jié)構(gòu)抗力（1）荷載效應（S）：荷載引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力、應力、變形、裂縫等。荷載分項系數(shù)為荷載的設計值與荷載的標準值的比值。,一般 （2）結(jié)構(gòu)抗力（R）：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受荷載效應的能力。 （與材料強度、截面的幾何參數(shù)有關(guān)）材料分項系數(shù)為材料強度的標準值與材料強度的設計值的比值。,第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材

5、料的物理力學性能一、鋼筋 光圓鋼筋：HPB235表面形狀 帶肋鋼筋：HRB335、HRB400、RRB400 有明顯屈服點的鋼筋：四個階段（彈性階段、屈服階段、強化階段、破壞階段），屈服強度力學性能 是主要的強度指標。 沒有明顯屈服點的鋼筋：在承載力計算時，取“條件屈服強度”（0.85）混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求：強度、塑性、可焊性、與混凝土的粘結(jié)。二、混凝土 立方體抗壓強度（fcu,k）：用150mm150mm150mm的立方體試件作為標準試件，在溫度為（203），相對濕度在90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護28d，按照標準試驗方法加壓到破壞，所測得的具有95%保證率的抗壓強度。（fcu,k為確定混

6、凝土強度等級的依據(jù)）1.強度 軸心抗壓強度（fc）：由150mm150mm300mm的棱柱體標準試件經(jīng)標準養(yǎng)護后用標準試驗方法測得的。（fck=0.67 fcu,k）軸心抗拉強度（ft）：相當于fcu,k的1/81/17, fcu,k越大，這個比值越低。 復合應力下的強度：三向受壓時，可以使軸心抗壓強度與軸心受壓變形能力都得到提高。 雙向受力時，（雙向受壓：一向抗壓強度隨另一向壓應力的增加而增加；雙向受拉：混凝土的抗拉強度與單向受拉的基本一樣；一向受拉一向受壓：混凝土的抗拉強度隨另一向壓應力的增加而降低，混凝土的抗壓強度隨另一向拉應力的增加而降低） 受力變形：（彈性模量：通過曲線上的原點O引切

7、線，此切線的斜率即為彈性模量。反映材料抵2.變形 抗彈性變形的能力） 體積變形（溫度和干濕變化引起的）：收縮和徐變等。（1）徐變：混凝土的應力不變，應變隨時間而增長的現(xiàn)象。線性徐變：當應力較小時，徐變變形與應力成正比；非線性徐變：當混凝土應力較大時，徐變變形與應力不成正比，徐變比應力增長更快。影響因素：應力越大，徐變越大；初始加載時混凝土的齡期愈小，徐變愈大；水灰比大、水泥用量大，徐變大；骨料愈堅硬、彈性模量高，徐變?。粶囟扔?、濕度愈低，徐變愈大；尺寸大小，尺寸大的構(gòu)件，徐變減小。對結(jié)構(gòu)的影響：會使構(gòu)件變形增加，會導致預應力混凝土的預應力損失等。（2）收縮：混凝土在空氣中結(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象

8、。影響因素：水泥用量愈多、水灰比愈大，收縮愈大；骨料的彈性模量大、級配好、密實度大、混凝土振搗愈密實，收縮愈小；使用環(huán)境溫、濕度大時，收縮??；構(gòu)件的體積與表面積的比值大時，收縮小。對結(jié)構(gòu)的影響：會使構(gòu)件產(chǎn)生表面的或內(nèi)部的收縮裂縫，會導致預應力混凝土的預應力損失等。措施：加強養(yǎng)護，減少水灰比，減少水泥用量，采用彈性模量大的骨料，加強振搗等。三、鋼筋與混凝土的粘結(jié)1.粘結(jié)的定義及組成（1）定義：鋼筋與其周圍混凝土之間的相互作用。（包括沿鋼筋長度的粘結(jié)和鋼筋端部的粘結(jié)）（2）組成：膠著力、摩擦力、機械咬合力。變形鋼筋的粘結(jié)力最主要的是機械咬合力。2.保證可靠粘結(jié)的構(gòu)造措施鋼筋的錨固長度以拉伸錨固長度

9、為基本錨固長度。任何情況下，縱向受拉鋼筋的錨固長度不應小于250mm。變形鋼筋及焊接骨架中的光圓鋼筋、軸心受壓構(gòu)件中的光圓鋼筋可不做彎鉤。第四章 受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力一、梁、板的一般構(gòu)造1.截面形式與尺寸板：厚度與跨度、荷載有關(guān)，以10mm為模數(shù)梁：寬度一般為100，120，150，（180），200，（220），250，300，以下級差為50mm；高度一般為250，300，800mm，級差為50mm，800以上級差為100mm。h/b=2.02.5(矩形)，h/b=2.53.0(T形)2.材料的選擇與構(gòu)造（1）鋼筋：梁（縱向受力鋼筋：常用HRB335，直徑12，14，16，18，20，

10、22；箍筋：常用HPB235或HRB335，直徑6，8，10）；板（縱向受拉鋼筋：常用HPB235、HRB335，直徑6，8，10，12；分布鋼筋：常用HPB235，直徑6，8）（2）混凝土：常用C20，C25，C30.混凝土保護層厚度（C）：縱向受力鋼筋的外表面到截面邊緣的垂直距離。作用：減少混凝土開裂后縱向鋼筋的銹蝕；在火災等情況下，使鋼筋的溫度上升減緩；使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結(jié)。環(huán)境為一類，混凝土強度等級為C25C45，混凝土保護層最小厚度，梁為25mm，板為15mm。鋼筋凈距：受拉區(qū)25mm且d；受壓區(qū)30mm且1.5d。二、梁的正截面受彎承載力1.適筋梁正截面受彎的三個受力階段

11、兩個轉(zhuǎn)折點：受拉區(qū)混凝土開裂點，縱向受拉鋼筋開始屈服的點。（1）彈性階段（）：a是受彎構(gòu)件正截面抗裂驗算的依據(jù)。特點：受拉區(qū)混凝土沒有開裂；受壓區(qū)混凝土的壓應力圖形是直線，受拉區(qū)混凝土的拉應力圖形在第階段前期是直線，后期是曲線；彎矩與截面曲率基本上是直線關(guān)系。（2）帶裂縫工作階段（）：是裂縫寬度與變形驗算的依據(jù)。特點：在裂縫截面處，受拉區(qū)大部分混凝土退出工作，拉力由縱向受拉鋼筋承擔，但鋼筋沒有屈服；受壓區(qū)混凝土已有塑性變形，但不充分，壓應力圖形為只有上升段的曲線，最大壓應力在受壓區(qū)邊緣；彎矩與截面曲率是曲線關(guān)系，截面曲率與撓度的增長加快了。（3）破壞階段（）：a是正截面受彎承載力計算的依據(jù)。特

12、點：受拉區(qū)絕大部分混凝土退出工作，鋼筋屈服；受壓區(qū)混凝土的壓應力圖形為有上升段與下降段的曲線，最大壓應力不在受壓區(qū)邊緣，而在邊緣的內(nèi)側(cè)，最終受壓區(qū)混凝土被壓碎使截面破壞；彎矩與截面曲率為接近水平的曲線關(guān)系。2.正截面受彎破壞形態(tài)(1)適筋截面破壞形態(tài)：鋼筋先屈服，混凝土后壓碎。（延性破壞），且(2)超筋截面破壞形態(tài)：混凝土先壓碎，鋼筋不屈服。（脆性破壞）(3)少筋截面破壞形態(tài)：一裂就壞。（脆性破壞）2.正截面承載力計算（1）計算假定：截面應變保持平面；不考慮混凝土的抗拉強度；混凝土受壓的應力與應變關(guān)系，如圖1；縱向鋼筋的應力取等于鋼筋應變與其彈性模量的乘積，但其絕對值不應大于其強度設計值，極限

13、應變?yōu)?.01（如圖2）。 圖1 混凝土應力-應變計算曲線 圖2 鋼筋應力-應變計算曲線（2）等效矩形應力圖形的條件：兩圖形的面積相等，即壓應力的合力C的大小不變；圖形的形心位置相同，即壓應力合力C至中和軸的距離不變。（3）相對界限受壓區(qū)高度（）：與混凝土及鋼筋強度：界限受壓區(qū)計算高度與截面有效高度的比值。相對受壓區(qū)高度：受壓區(qū)計算高度與截面有效高度的比值。最小配筋率的確定原則：由素混凝土截面計算得的受彎承載力（即開裂彎矩）與相應的鋼筋混凝土截面按a階段計算得到的受彎承載力相等。（4）T形截面判別條件：第一類T形截面，計算中和軸在翼緣內(nèi)（xhf），或；第二類T形截面，計算中和軸在肋部（xhf）

14、，或。第五章 受彎構(gòu)件的斜截面承載力一、斜截面受剪承載力（由計算保證）（1）三種主要破壞形態(tài)及其特征斜拉破壞（且箍筋過少）：斜裂縫一旦出現(xiàn)就迅速延伸到集中荷載作用點處，使梁沿斜向拉裂成兩部分而突然破壞。脆性破壞。由最小配筋率來防止。剪壓破壞（箍筋適量）：彎剪斜裂縫出現(xiàn)后，荷載有較大的增長；隨著荷載的增大，出現(xiàn)臨界斜裂縫，最后臨界斜裂縫上端集中于荷載作用點附近，混凝土被壓碎而造成破壞。脆性破壞。由斜截面受剪承載力計算來防止。斜壓破壞（箍筋過多或梁腹過?。涸诤奢d作用點與支座間的梁腹部出現(xiàn)若干條大體平行的腹剪斜裂縫，隨著荷載增加，梁腹部被這些斜裂縫分割成若干個斜向受壓的“短柱體”，最后它們沿斜向受

15、壓破壞。脆性破壞。由截面限制條件來防止。（2）影響斜截面受剪承載力的主要因素：剪跨比、混凝土強度等級、縱向受拉鋼筋配筋率、腹筋（箍筋和彎起鋼筋）。剪跨比：剪跨a與梁截面有效高度h0的比值。（剪跨a：計算截面至支座截面或節(jié)點邊緣的距離）（3）計算截面：從支座邊緣開始的截面；從彎起鋼筋彎起點處開始的斜截面；箍筋直徑或間距改變處的斜截面；肋寬改變處的斜截面。二、斜截面受彎承載力（由構(gòu)造保證）1.抵抗彎矩圖：將各個正截面的Mu值連接起來就構(gòu)成Mu圖。（表示的是構(gòu)件每一正截面的受彎承載力設計值的大小）2.縱筋的彎起：彎起點應在該鋼筋充分利用截面以外，0.5h0；彎終點到支座邊或到前一排彎起鋼筋彎起點之間

16、的距離，都不應大于箍筋的最大間距。第六章 受扭構(gòu)件扭曲截面的受扭承載力一、素混凝土純扭構(gòu)件受力狀態(tài)：三面開裂、一面受壓； 破壞面：空間扭曲面； 破壞類型：脆性破壞二、鋼筋混凝土純扭構(gòu)件1.受扭鋼筋型式：螺旋筋（很少）；沿構(gòu)件縱軸方向不知封閉的受扭箍筋和受扭縱筋，兩者必須同時設置。2.破壞形態(tài)：適筋破壞：縱向鋼筋和箍筋配置適當；少筋破壞：縱筋和箍筋配置過少或其中之一配置過少時；部分超筋破壞：縱筋和箍筋不匹配置，兩者相差比率較大；超筋破壞：縱筋和箍筋兩者都配置過多時。三、受扭承載力計算1.開裂扭矩：（：受扭構(gòu)件的截面抗扭塑性抵抗矩）2.變角空間桁架機理：縱筋為桁架的弦桿，箍筋為桁架的豎腹桿，裂縫間

17、混凝土為桁架的斜腹桿，整個桿件如同一個空間桁架?；炷列备箺U與構(gòu)件縱軸間的夾角不是定值，而是在3060之間變化?；炯俣ǎ汉雎院诵幕炷翆古さ淖饔眉颁摻畹匿N栓作用；縱筋和箍筋只承受軸向拉力，分別為桁架的弦桿和腹桿；混凝土腹桿只承受軸向壓力，其傾角為。受扭承載力計算公式： ：受扭的縱向鋼筋與箍筋的配筋強度比。，表明抗扭縱筋和抗扭箍筋的數(shù)量配置合適，構(gòu)件破壞時，兩者都能達到其抗拉屈服強度。：受扭承載力降低系數(shù)，3.公式：或，可僅按受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力和純扭構(gòu)件的受扭承載力分別計算；，可僅按受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力分別計算。，可不進行構(gòu)件受剪承載力計算，僅按構(gòu)造要求配置箍

18、筋和縱向鋼筋。第七章 受壓構(gòu)件的截面承載力軸心受壓構(gòu)件：縱向壓力作用線與構(gòu)件縱向形心軸線重合的受壓構(gòu)件；偏心受壓構(gòu)件：當縱向壓力作用線與構(gòu)件的截面形心軸不重合，或在構(gòu)件截面上同時作用有縱向壓力和彎矩時。一、構(gòu)造要求1.材料的強度等級：宜用強度等級較高的混凝土（C20,C25,C30），不宜用高強度鋼筋。2.截面尺寸：方形和矩形柱的截面尺寸不宜小于250250，尺寸800mm，取50mm的倍數(shù)，尺寸800mm，取100mm的倍數(shù)。3.縱向鋼筋配筋率：全部縱向鋼筋不小于0.6%；一側(cè)縱向鋼筋不小于0.2%；全部縱向鋼筋不宜大于5%。二、軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計算1.軸心受壓柱內(nèi)縱筋的作用：提

19、高正截面受壓承載力；改善破壞時的脆性，即提高變形能力；防止因偶然偏心而突然破壞；減小混凝土的徐變變形。箍筋的作用：防止縱筋的壓曲，并與縱筋組成能站立的鋼筋骨架。2.軸心受壓柱的分類：根據(jù)長細比分為長柱和短柱。（短柱：矩形截面柱l0/b8,圓形截面柱l0/d7，任意截面柱l0/i28）3.穩(wěn)定系數(shù)：反映長柱比短柱的正截面受壓承載力的降低。4.正截面受壓承載力計算：（3%，A取AAC，）5.螺旋筋和焊接環(huán)筋的作用：可以使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強度和變形能力，從而間接提高了軸心受壓柱的受壓承載力和變形能力，螺旋筋和焊接環(huán)筋也可稱為“間接縱向鋼筋”或“間接鋼筋”。三、偏心受壓構(gòu)

20、件正截面受壓承載力計算1.偏心受壓柱的破壞有材料破壞（l0/h30）和失穩(wěn)破壞（l0/h30）。2.偏心受壓短柱的正截面破壞形態(tài)（*）（1）大偏心受壓破壞（受拉破壞）產(chǎn)生條件：軸心壓力N的相對偏心距e0/h0較大、且離N較遠一側(cè)的縱筋As配置不太多時。破壞特征：破壞始于離偏心軸向壓力較遠一側(cè)的縱向鋼筋受拉屈服；離偏心軸向壓力較近一側(cè)的縱向鋼筋受壓屈服，受壓區(qū)邊緣混凝土被壓碎。延性破壞。（2）小偏心受壓破壞（受壓破壞）產(chǎn)生條件：軸心壓力N的相對偏心距e0/h0很小，或者雖然e0/h0不是太小，但離N較遠側(cè)的縱筋As配置很多時。破壞特征：破壞始于靠近N一側(cè)的受壓區(qū)邊緣混凝土壓應變達到其極限壓應變值

21、，混凝土被壓碎；靠近N一側(cè)的縱筋As達到抗壓強度；遠離N一側(cè)的縱筋As可能受壓也可能受拉，但都不屈服；脆性破壞。3.Nu和Mu的關(guān)系：大偏心受壓破壞時，Nu隨Mu的減小而減小，隨Mu的增大而增大，界限破壞時的Mu為最大。小偏心受壓破壞時，Nu隨Mu的增大而減小。4.軸向壓力的作用：軸向壓力的存在能延緩斜裂縫的出現(xiàn)和開展，使截面保留有較大的混凝土剪壓區(qū)面積，因而使受剪承載力得以提高。第八章 受拉構(gòu)件承載力的計算一、軸心受拉構(gòu)件1.破壞形態(tài)：在混凝土開裂前，由鋼筋和混凝土共同承受拉力，橫向裂縫出現(xiàn)后，在開裂截面全部外力都由縱筋承受，當全部縱筋都達到抗拉屈服強度時，橫向裂縫開展很大，構(gòu)件破壞。2.承

22、載力計算公式：Nu=fyAs（受拉縱筋的最小配筋率取0.2%和0.45ft/fy的較大值）二、偏心受拉構(gòu)件1.分類：根據(jù)縱向拉力N作用位置的不同，分為大偏心受拉構(gòu)件和小偏心受拉構(gòu)件。大偏心受拉構(gòu)件（e0h/2as）：縱向拉力N作用在鋼筋As合力點與鋼筋As合力點之外。小偏心受拉構(gòu)件（e0h/2as）：縱向拉力N作用在鋼筋As合力點與鋼筋As合力點之間。2.破壞形態(tài)：大偏心受拉構(gòu)件：構(gòu)件破壞時，靠近N一側(cè)的受拉縱筋達到抗拉屈服強度設計值，另一側(cè)的受壓縱筋達到抗壓強度設計值，受壓區(qū)邊緣混凝土達到極限壓應變值而被壓碎。小偏心受拉構(gòu)件：截面上沒有受壓區(qū)，臨近破壞時，裂縫貫通整個截面，拉力完全由縱筋承擔

23、，不考慮混凝土的受拉作用。3.軸心拉力的作用：軸心拉力的存在，使斜裂縫提前出現(xiàn)，有時甚至會使斜裂縫貫穿整個截面，使截面的受剪承載力比無縱向拉力時降低，降低程度幾乎與N成正比。第九章 變形、裂縫與耐久性一、截面彎曲剛度1.定義：使截面產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角需施加的彎矩值。（體現(xiàn)了截面抵抗彎曲變形的能力）或，（EI：截面彎曲剛度）截面彎曲剛度：，M小，大，B大；M大，小，B小。剛度是純彎區(qū)段內(nèi)的平均截面彎曲剛度。二、受彎構(gòu)件的撓度驗算最小剛度原則：在簡支梁全跨長范圍內(nèi)，可都按彎矩最大處的截面彎曲剛度，用工程力學方法中不考慮剪切變形影響的公式來計算撓度。當構(gòu)件上存在正負彎矩時，可分別取彎矩區(qū)段內(nèi)處截面的最小剛

24、度計算撓度。公式：，（B：長期剛度，荷載長期作用下剛度會降低，降低原因：受壓混凝土的徐變，使增大；裂縫件受拉混凝土的應力松弛，鋼筋與混凝土的滑移徐變，使受拉混凝土不斷退出工作，導致增大；混凝土的收縮變形）：荷載效應的標準組合值；：荷載效應的準永久組合值；：撓度增大系數(shù)；：短期剛度，;:縱向受拉鋼筋應變不均勻系數(shù)，是縱向受拉鋼筋的平均應變與裂縫截面處的鋼筋應變的比值，0.41.0，M較大時，使與接近，使增大。：T形或I形截面的受壓翼緣面積與肋部有效面積的比值。三、裂縫寬度驗算第一條裂縫的出現(xiàn)：當混凝土的拉應變達到混凝土的極限拉應變值。最大裂縫寬度：構(gòu)件受力特征系數(shù)；c：混凝土保護層厚度；：,為第

25、種縱向鋼筋的相對粘結(jié)特性系數(shù)。四、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性1.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性：指設計使用年限內(nèi)，在正常維護下，必須保持適合于使用，而不需要進行維修加固。2. 影響因素：（1）混凝土的碳化：環(huán)境因素（CO2的濃度）和材料本身的性質(zhì)（水泥用量、水灰比、混凝土保護層厚度、混凝土表面覆蓋層）；（2）鋼筋的銹蝕：含氧水分、密實度、水灰比、氯離子、混凝土保護層厚度。第十章 預應力混凝土構(gòu)件1.預應力混凝土：結(jié)構(gòu)構(gòu)件受外荷載作用前，預先對由外荷載產(chǎn)生的混凝土受拉區(qū)施加壓力，由此產(chǎn)生的預壓應力可以減小或抵消外荷載所引起的混凝土拉應力。預應力混凝土構(gòu)件：用人工方法預先使構(gòu)件截面中產(chǎn)生預壓應力的混凝土構(gòu)件。主要用于：

26、要求裂縫控制等級較高的結(jié)構(gòu)；大跨度或受力很大的構(gòu)件；對剛度或變形要求較高的構(gòu)件。2.預加應力的方法（1）先張法：在澆灌混凝土前張拉鋼筋的方法。特點：生產(chǎn)工藝比較簡單，質(zhì)量較易保證，不需要永久性錨具；需要臺座，第一次投資費用較大；適合工廠化成批生產(chǎn)中、小型預應力構(gòu)件。傳力：靠鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力來傳遞。（2）后張法：在混凝土結(jié)硬后在構(gòu)件上張拉鋼筋的方法。特點：工序較復雜，不需要臺座，需要永久性的錨具，耗鋼量大，成本高，適用于運輸不便、現(xiàn)場成型的大型預應力混凝土構(gòu)件。傳力：永久性錨具。3.預應力混凝土構(gòu)件對材料的要求混凝土：強度高，收縮、徐變小，快硬、早強。鋼材（熱處理鋼筋、鋼絲、鋼絞線）：強度

27、高，具有一定的塑性，良好的加工性能，與混凝土之間有較好的粘結(jié)強度。4.張拉控制應力（）（1）定義：指在張拉預應力鋼筋時經(jīng)控制達到的最大應力值。（2）影響因素：預應力鋼筋的鋼種和施加預應力的方法。先張法的控制應力大于后張法的控制應力，消除應力鋼絲、鋼絞線的控制應力大于熱處理鋼筋的控制應力。5.預應力損失（1）定義：由于張拉工藝和材料特性等種種原因，使得預應力構(gòu)件從開始制作直到使用，預應力鋼筋的張拉應力在不斷降低。（2）預應力損失：預應力直線鋼筋由于錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預應力損失；預應力筋與孔道壁間的摩擦引起的預應力損失；混凝土加熱養(yǎng)護時受拉的預應力鋼筋與承受拉力的設備之間溫差引起的預應力損失

28、；預應力筋松弛引起的預應力損失；混凝土收縮和徐變引起的預應力損失；用螺旋式預應力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，由于預應力鋼筋對混凝土的擠壓引起的預應力損失。先張法：第一批損失：，第二批損失：。后張法：第一批損失：，第二批損失：。預應力總損失值小于下列數(shù)值時，按下列數(shù)值?。合葟埛?00N/mm2，后張法80N/mm2。6.后張法預應力混凝土軸心受拉構(gòu)件(1)計算：使用階段承載力計算、抗裂度驗算、裂縫寬度驗算和施工階段張拉（或放松）預應力筋時構(gòu)件的承載力驗算，對采用錨具的后張法構(gòu)件還須進行端部錨固區(qū)局部受壓驗算。（2）構(gòu)件的抗裂驗算（使用階段）：嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件（一級構(gòu)件）：（荷載效應的標準組合）

29、；一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件（二級構(gòu)件）：（荷載效應的標準組合），（荷載效應的準永久組合）；允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件（三級構(gòu)件）（3）承載力驗算（施工階段驗算）：。第十一章 現(xiàn)澆鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋1.鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)主要有現(xiàn)澆和預制兩大類?，F(xiàn)澆樓蓋整體剛度好，抗震性能好，能適應于房間平面形狀、設備管道、荷載或施工條件比較特殊的情況，缺點是費工、費模板、工期長、施工受季節(jié)影響大。常用樓蓋：單向板肋形樓蓋、雙向板肋形樓蓋、雙重井式樓蓋、無梁樓蓋。2概念：單向板：只在一個方向彎曲或者主要在一個方向彎曲的板；雙向板：在兩個方向彎曲，且不能忽略任一方向彎曲的板。（長邊比短邊）l2/l12的為雙向板，（長

30、邊比短邊）2l2/l13的宜按雙向板計算；（長邊比短邊）l2/l13的為單向板。3.單向板肋梁樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置：一般取決于建筑功能要求，在結(jié)構(gòu)上應力求簡單、整齊、經(jīng)濟適用。柱網(wǎng)盡量布置成長方形或正方形。次梁的間距決定了板的跨度，一般板的跨度為1.72.7m，次梁跨度為47m，主梁跨度為58m。一、單向板肋梁樓蓋的計算1.彈性理論的計算：指在進行梁（板）結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析時，假定梁（板）為理想的彈性體，按工程力學中的一般方法進行計算。2.計算簡圖：對于跨數(shù)超過五跨的多跨連續(xù)梁、板，按五跨來計算其內(nèi)力；當梁、板跨數(shù)少于五跨時，按實際跨數(shù)計算。（梁、板的計算跨度指在計算彎矩時所采用的跨間長度，其值應按

31、支座處板、梁的實際可能的轉(zhuǎn)動情況確定，即與支承長度及構(gòu)件本身剛度有關(guān)）3.荷載：傳遞路線：板次梁主梁柱（墻垛）基礎。對于板從整個板面上沿板短跨方向取出1m寬板帶作為計算單元，該板帶可簡化為一支承在次梁上承受均布荷載的多跨連續(xù)板；次梁則為支承在主梁上承受樓板傳來均布線荷載的多跨連續(xù)梁；主梁則為支承在柱（或墻）上承受由次梁傳來集中荷載的多跨連續(xù)梁一般主梁自重所占比例不大，可將其折算成集中荷載加到次梁傳來的集中荷載內(nèi)。4.活荷載最不利布置的原則（*）（1）求某跨跨中截面最大正彎矩時，應在本跨內(nèi)布置活荷載，然后隔跨布置；（2）求某跨跨中截面最小正彎矩（或最大負彎矩）時，本跨不布置活載，而在相鄰跨布置活

32、荷載，然后隔跨布置；（3）求某一支座截面最大負彎矩時，應在該支座左、右兩跨布置活荷載，然后隔跨布置；（4）求某支座左、右邊的最大剪力時，活荷載布置與求該支座截面最大負彎矩時的布置相同。5.內(nèi)力包絡圖：由最外輪廓所圍得內(nèi)力圖。（目的：用來進行截面選擇及鋼筋布置）6.折算荷載：為了考慮支座抵抗轉(zhuǎn)動的有利影響，一般采用增大恒荷載和相應減小活荷載的辦法來處理。當板或梁支承在磚墻上時，則荷載不得進行折算。主梁按連續(xù)梁計算時，一般柱的剛度較小，柱對梁的約束作用小，故對主梁荷載不進行折算。二、連續(xù)板、梁考慮內(nèi)力塑性重分布的基本原理1.塑性鉸：彎矩與曲率曲線上接近水平的延長段說明了在M增加極少的情況下，截面相

33、對轉(zhuǎn)角劇增，截面產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)動，好像出現(xiàn)一個鉸一樣。塑性鉸與理想鉸的不同：理想鉸不承受任何彎矩，而塑性鉸處則承受彎矩，其值等于該截面的受彎承載力；理想鉸可沿任意方向轉(zhuǎn)動，塑性鉸只能繞彎矩作用方向轉(zhuǎn)動；理想鉸的轉(zhuǎn)動是任意的，塑性鉸只有一定限度的轉(zhuǎn)動；理想鉸集中于一點，塑性鉸則是有一定長度的。2.彎矩調(diào)幅法：把連續(xù)梁、板按彈性理論算得的彎矩值和剪力值進行適當?shù)恼{(diào)整，通常對那些彎矩絕對值較大的截面彎矩進行調(diào)整，然后按調(diào)整后的內(nèi)力進行截面設計。設計原則：彎矩調(diào)幅后引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖形和正常使用狀態(tài)變化，應進行驗算，或有構(gòu)造措施加以保證；受力鋼筋宜采用HRB335級、HRB400級熱軋鋼筋，混凝土強度等級宜

34、在C20C45范圍；截面的相對受壓區(qū)高度應滿足。彎矩調(diào)幅法的計算步驟：用線彈性方法計算，并確定荷載最不利布置下的結(jié)構(gòu)控制截面的彎矩最大值Mc；采用調(diào)幅系數(shù)降低各支座截面彎矩，設計值；結(jié)構(gòu)的跨中截面彎矩值應取彈性分析；調(diào)幅后，支座和跨中截面的彎矩值均應不小于M0的1/3；各控制截面的剪力設計值按荷載最不利布置和調(diào)幅后的支座彎矩由靜力平衡條件計算確定。三、構(gòu)造要求1、板（1）計算特點：板的計算寬度取1m，一般可按考慮塑性內(nèi)力重分布的調(diào)幅法進行內(nèi)力計算。對四周與梁整體連接的單向板，其中間跨的跨中截面及中間支座，計算所得的彎矩可減少20%，其他截面則不予減少。（2）構(gòu)造要求：板的厚度，一般屋面（506

35、0）mm，一般樓面60mm，工業(yè)房屋樓面80mm；板厚不小于板跨的1/40（連續(xù)板）、1/35（簡支板）、1/12（懸臂板）分布鋼筋的作用：抵抗混凝土收縮和溫度變化所引起的內(nèi)力；澆搗混凝土時，固定受力鋼筋的位置；將板上作用的局部荷載分散在較大的寬度上，以使更多的受力鋼筋參與工作；對四邊支承的單向板，可承受在計算中沒有考慮的長跨方向上實際存在的彎矩。在板與主梁相接處的板面上部配置附加鋼筋。2、次梁（1）計算特點：次梁按考慮塑性內(nèi)力重分布的調(diào)幅法進行內(nèi)力計算。由于次梁和板整體現(xiàn)澆在一起，板可以作為次梁的翼緣，故承受正彎矩的跨中截面，板處于梁的受壓區(qū)，次梁按T形截面考慮，其翼緣計算寬度bf；承受負彎

36、矩的支座截面，T形翼緣位于受拉區(qū)，按寬度等于梁寬b的矩形截面計算。（2）構(gòu)造要求：高跨比h/l=1/181/12,寬高比b/h=1/21/3,一般不必進行使用階段的撓度和裂縫寬度驗算。受力鋼筋的彎起和截斷，原則上按彎矩包絡圖確定。3、主梁（1）計算特點：計算時，不考慮次梁的連續(xù)性，為了簡化計算，可將主梁的自重折算成集中荷載計算；跨中承受正彎矩的截面按T形截面計算，支座處承受負彎矩的截面則按矩形截面計算；主梁內(nèi)力計算可按彈性理論方法進行。在主梁支座處，次梁與主梁支座負彎矩鋼筋相互交叉，通常次梁負彎矩鋼筋放在主梁負彎矩鋼筋上面。(2)構(gòu)造要求：高跨比h/l=1/141/8,寬高比b/h=1/21/

37、3,一般不必進行使用階段的撓度和裂縫寬度驗算。受力鋼筋的彎起和截斷，通過在彎矩包絡圖上作抵抗彎矩圖來確定。為了防止斜裂縫引起的局部破壞，應在主梁承受次梁傳來的集中力處設置附加橫向鋼筋（箍筋或吊筋），將上述的集中荷載有效地傳遞到主梁的上部受壓區(qū)域。附加橫向鋼筋應布置在長度為s=2h1+3b的范圍內(nèi)，第一道附加箍筋離次梁邊50mm，吊筋下部尺寸為次梁的寬度加100mm即可。第十二章 砌體材料及其力學性能砌體結(jié)構(gòu)：由磚、石或砌塊用砂漿砌筑的結(jié)構(gòu)。一、塊體與砂漿1.常用的塊體：磚、砌塊、石材。 燒結(jié)普通磚：240mm115mm53mm磚 燒結(jié)多孔磚：P型磚（240mm115mm90mm）和M型磚（19

38、0mm190mm90mm），優(yōu)點：孔洞尺寸小而數(shù)量多，具有減輕結(jié)構(gòu)自重、減少粘土用量及減少能源消耗等優(yōu)點。 蒸壓灰砂磚及蒸壓粉煤灰磚：砌塊：小型砌塊（高度小于380mm）、中型砌塊（高度在380mm900mm）、大型砌塊（高度大于900mm）。小型空心混凝土砌塊的規(guī)格尺寸為390mm190mm190mm.石材：料石和毛石。2.砂漿（*）（1）定義：由膠凝材料（水泥、石灰）、細骨料（砂）、水以及根據(jù)需要摻入的摻和料和外加劑等，按照一定的比例混合后攪拌而成。（2）作用：將砌體中的塊體粘結(jié)成整體而共同工作，同時，砂漿抹平塊體表面能使砌體受力均勻，此外，砂漿填滿塊體間的縫隙，也提高了砌體的隔音、隔熱、

39、保溫、防潮、抗凍等性能。（3）分類：水泥砂漿、混合砂漿、非水泥砂漿（石灰砂漿）。注：混合砂漿砌筑的砌體比同強度等級的水泥砂漿砌筑的砌體強度高。3.塊體和砂漿的強度等級磚的強度等級（MU）：由抗壓強度和抗折強度綜合確定。砂漿的強度（M）：用邊長為70mm的立方體試塊的抗壓強度表示。驗算施工階段新砌筑的砌體承載力及穩(wěn)定性時，取砂漿強度為零。塊體和砂漿的選用，主要應考慮材料的強度和耐久性。二、砌體的種類砌體：由塊體和砂漿砌筑而成的整體。分為無筋砌體、配筋砌體和預應力砌體。1.無筋砌體：分為磚砌體、砌塊砌體和石砌體。磚砌體用作內(nèi)外承重墻、柱、圍護墻及隔墻，其厚度是根據(jù)承載力及高厚比的要求確定的，但外墻

40、厚度往往還需考慮到保溫、隔熱等建筑物理的要求。2.配筋砌體：網(wǎng)狀配筋磚砌體（在砌體柱或墻的水平灰縫內(nèi)配置網(wǎng)狀鋼筋）、組合磚砌體（由磚砌體和鋼筋混凝土面層或鋼筋砂漿面層組成，用作承受偏心壓力較大的墻或柱）、組合磚墻（由磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組成）、配筋砌塊砌體（在砌塊砌體的灰縫或灌孔混凝土中配置鋼筋）。3.預應力砌體：在砌體的孔洞或槽口內(nèi)放置預應力鋼筋。三、砌體的計算指標1.砌體的抗壓強度（1）砌體軸心受壓破壞特征（*）第一階段：大約達到破壞荷載的50%70%時，單個塊體內(nèi)產(chǎn)生細小裂縫，如不增加荷載，這些細小裂縫亦不發(fā)展。第二階段：隨著荷載的增加，達到破壞荷載的80%90%時，單個塊體內(nèi)的裂縫

41、連接起來而形成連續(xù)的裂縫，沿豎向貫通若干皮砌體，即使不增加荷載，這些裂縫仍會繼續(xù)發(fā)展，砌體已接近破壞。第三階段：壓力繼續(xù)增加，接近破壞荷載時，砌體中裂縫發(fā)展很快，并連成幾條貫通的裂縫，從而將砌體分成若干個小柱體（個別磚可能被壓碎），隨著小柱體的受壓失穩(wěn)，砌體明顯向外鼓出從而導致砌體試件的破壞。（2）磚砌體受壓應力狀態(tài)分析砌體抗壓強度遠低于它所用磚的抗壓強度，原因：砌體是通過砂漿用人工砌成整體，由于灰縫厚度及密實性不均勻，單個塊體在砌體內(nèi)并不是均勻受壓；塊體和砂漿的彈性模量及橫向變形系數(shù)的不同；把水平灰縫內(nèi)的砂漿視為彈性地基，塊體為彈性地基上的梁，砂漿的彈性模量愈小，塊體的彎曲變形愈大，彎剪應力

42、愈高；砌體內(nèi)的豎直灰縫往往不能很好的填滿，不能保證塊體粘結(jié)成整體。（3）影響砌體抗壓強度的主要因素塊體的物理力學性能；砂漿的物理力學性能；砌筑質(zhì)量（砌體的組砌方式、塊體形狀的規(guī)則程度、砂漿和磚的粘結(jié)力、豎向灰縫飽滿程度以及構(gòu)造方式）；砌體抗壓強度的設計值。（4）砌體軸心抗拉、彎曲抗拉和抗剪強度軸心受拉破壞特征：當軸向拉力與砌體的水平灰縫平行時，砌體可能沿齒縫截面破壞，也可能沿塊體和豎向灰縫截面破壞；當軸向拉力與砌體的水平灰縫垂直時，砌體可能沿通縫截面破壞。砌體的抗拉承載力主要取決于砂漿與塊體之間的粘結(jié)強度。彎曲受拉破壞形態(tài)：沿齒縫截面破壞，沿磚和豎向灰縫截面破壞，沿通縫截面破壞。受剪破壞特征：

43、沿通縫截面破壞，沿階梯形截面破壞。（5）砌體強度設計值的調(diào)整對于下列情況的各種砌體，其砌體強度設計值應乘以調(diào)整系數(shù)：無筋砌體構(gòu)件，其截面面積小于0.3m2時，為其截面面積加0.7（）。當砌體用水泥砂漿砌筑時，對抗壓強度設計值，為0.9。砌體彈性模量取應力-應變曲線上應力為0.43fm點的割線模量，并考慮砌體種類和砂漿強度。第十三章 無筋砌體構(gòu)件的承載力一、受壓構(gòu)件承載力計算1.截面上應力的變化：軸心受壓時，截面壓應力均勻分布；偏心距增大一些后，截面應力分布變得不均勻，壓應力呈曲線分布；偏心距再增大，遠離軸向力的截面一側(cè)邊緣由壓應力變?yōu)槔瓚?；當拉應力達到砌體沿通縫截面的彎曲抗拉強度時，就產(chǎn)生水

44、平裂縫。2.承載力計算：高厚比的墻、柱為短柱，短柱的受壓承載力隨其偏心距的增大而減少。引入“偏心影響系數(shù)”來反映截面承載力與偏心距的關(guān)系，與有關(guān)。，對矩形截面的長柱，當軸向力偏心方向的截面邊長大于另一方向的邊長時除按偏心受壓計算外，還應對較小邊長方向，按軸心受壓進行驗算。二、砌體局部受壓承載力1.砌體的局部受壓：當在砌體的局部面積上作用有軸向壓力時。局部均勻受壓：當局部受壓面積上的壓應力均勻分布時。影響砌體局部受壓承載力的因素：塊體和砂漿的強度等級、局部受壓面積、構(gòu)件截面上影響砌體局部抗壓強度的計算面積、局部壓力的作用位置等。第十四章 多層混合結(jié)構(gòu)房屋設計一、基本概念1.混合結(jié)構(gòu)房屋：在一個房

45、屋中，承重結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上結(jié)構(gòu)材料做成的。比如，內(nèi)外墻體、柱和基礎等豎向承重構(gòu)件采用砌體結(jié)構(gòu)，而屋蓋、樓蓋等水平承重構(gòu)件采用混凝土結(jié)構(gòu)。2.鋪板式鋼筋混凝土樓蓋：（特點）加快施工速度，需構(gòu)件運輸和吊裝設備，與用模板現(xiàn)澆的樓蓋相比，可節(jié)約模板，但抗震性能差。裝配式鋼筋混凝土樓蓋的型式：鋪板式、密肋式和無梁式。預制板布置時的空隙寬度可用調(diào)整板縫（細石混凝土灌縫）和用局部現(xiàn)澆（鋼筋混凝土現(xiàn)澆帶）的方法。3.鋪板式樓蓋的連接（1）板與板的連接：采用不低于C20細石混凝土灌縫；樓面有振動荷載或房屋有抗震設防要求，應在板縫內(nèi)設置拉結(jié)鋼筋以加強其整體剛性。（2）板與墻和板與梁的連接：坐漿1020mm，

46、板在墻上支承長度應100mm，在圈梁上支撐長度不宜小于80mm。板與非承重墻的連接，一般采用細石混凝土灌縫。（3）墻與梁的連接：一般預制梁支承處應坐漿1020mm，其支承長度應180mm。二、多層混合結(jié)構(gòu)房屋墻、柱的設計1.房屋墻體的承重體系及布置方案承重墻：多層混合結(jié)構(gòu)房屋中，除承受墻體自重外還承受屋蓋和樓蓋傳來荷載的墻。自承重墻（非承重墻）：僅承受自身及墻體內(nèi)的門窗等重力的墻體。承重墻體的布置方案：（1）縱墻承重方案：由縱墻直接承受屋面、樓面荷載的結(jié)構(gòu)布置方案。傳遞路線：屋（樓）面荷載縱墻基礎地基。特點：建筑平面可以靈活布置，室內(nèi)空間較大；在縱墻上設置門窗洞口時，洞口的寬度和位置會由于縱墻

47、的受力情況而受到一定的限制；由于房屋的橫墻數(shù)量少，所以房屋的橫向剛度一般較縱向剛度差；與橫墻承重方案房屋相比，縱墻承重方案房屋往往要設置較多的屋面梁和樓面梁，所以屋蓋、樓蓋構(gòu)件所用的材料較多而墻體材料的用量較少。適用范圍：大空間的工業(yè)與民用房屋，如教學樓、實驗樓、辦公樓、廠房和倉庫等。（2）橫墻承重方案：由橫墻直接承受屋面、樓面荷載的結(jié)構(gòu)布置方案。傳遞路線：屋（樓）面荷載橫墻基礎地基。特點：橫墻是房屋的主要承重墻，縱墻一般僅承擔其本身的自重，主要起維護、隔斷及把橫墻連接成整體的作用；房屋的橫向剛度較大整體性好，對抵抗風荷載、地震作用和地基的不均勻沉降等較縱墻承重方案有利；與縱墻承重方案相比，橫

48、墻承重方案的屋蓋、樓蓋結(jié)構(gòu)比較簡單，結(jié)構(gòu)布置鉸經(jīng)濟，施工方便；樓面結(jié)構(gòu)材料用量較少，但墻體材料的用量較多。適用范圍：房間大小固定、橫墻間距較密的民用房屋，如住宅、宿舍、旅館等。（3）縱橫墻承重方案：由縱墻和橫墻結(jié)合承受房屋的屋面和樓面荷載的結(jié)構(gòu)布置方案。特點：房屋在兩個相互垂直的方向上的剛度均較大，有較強的抗風和抗震能力；砌體的應力分布較均勻，可以充分利用材料的承載能力，同時建筑物基礎底面土層的應力分布也比較均勻。（4）內(nèi)框架承重方案：由設置在房屋內(nèi)部的鋼筋混凝土框架和外部的磚墻、磚柱共同承受屋面、樓面的荷載。特點：房屋的內(nèi)部空間大，平面布置較為靈活，房屋的空間剛度較差；建筑物抵抗地基不均勻沉降的能力和抗震能力一般較弱。適用范圍：用作多層工業(yè)廠房、倉庫和商店等。承重墻體布置時，宜遵循的原則：在滿足使用要求的前提下，