水工钢筋混凝土结构学

2026/4/23 10:36:11

序言和第一章

1、钢筋混凝土优点:耐久性,耐火性,整体性,可模性,就地取材,节约钢材;缺点:自重大,施工复杂,浪费木材,抗裂性差,修补加固困难。

2、钢筋混凝土分类:按照外形:杆件体系,非杆件体系;制造方法:整体式,装配式,装配整体式;初始应力:预应力、普通钢筋混凝土结构。

3、常用钢筋:热轧钢筋,钢丝,钢绞线,钢棒,螺纹钢筋

4、钢筋按化学成分分类:碳素钢(中、低、高碳素钢),普通低合金钢

5、提高性能的物质:硅,钒,锰,钛;有害物质:磷,硫

6、热轧钢筋按照外形:热轧光圆钢筋,热轧带肋钢筋(月牙肋,人字纹,螺旋纹);热轧钢筋:HPB235,HRB335,HRB400,RRB400,HRB550

7、软钢从加载到拉断四个阶段:弹性、屈服、强化、破坏阶段。 8、钢筋的强度指标:屈服强度;塑性指标:伸长率,冷弯试验。 9、协定流限:经过加载或者卸载后仍有0.2%的永久残余变形式的应力;疲劳强度fyf 与应力特性?f有关: ?f 是重复荷载作用下最小应力与最大应力的比值,?f越小,fyf越低, 重复作用200万次后,疲劳强度均为静止拉伸强度的44%~55%。钢筋疲劳强度:重复荷载作用下,钢筋在低应力下产生的断裂称为钢筋的疲劳;在规定的应力幅度内,经规定次数的重复荷载后,发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。 10、标准立方体抗压强度:用150mm×150mm×150mm的标准立方体试件所测得的抗压强度,用fcu表示。

11、立方体抗压强度标准值:以边长为150mm的立方体,在温度为(20±3)℃、相对湿度不小于90%的条件下养护28d,用标准试验方法测得的抗压强度,用fcuk表示。

12、不涂油脂、尺寸<150mm、加载速度越快,强度较高。

13、混凝土立方体抗压强度的相关因素:水泥强度等级,水泥用量,水灰比,配合比,养护时间、施工方法,龄期

14复合应力状态下混凝土强度几点规律:1、双向受压时,混凝土的抗压强度比单向受压强度高。2、双向受拉时,混凝土一向抗拉强度基本上与另一向拉应力大小无关。3、一向受拉一向受压时,混凝土强度随另一向拉应力增加而降低。

15、混凝土的变形分类:在外荷载作用下产生的受力变形,温度和干湿变化产生的体积变形。

16、混凝土徐变:混凝土在荷载长期持续作用下,应力不变,变形随时间的增长而增长。

17、徐变产生的原因:1混凝土受力后,水泥石中的凝胶体产生的粘性流动(颗粒间的相对滑动)要延续一个很长的时间,因此沿混凝土的受力方向会继续发生随时间而增长的变形2混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下不断发展和增加,从而导致变形的增加。

影响徐变的因素:1、徐变与加载应力大小的关系2、徐变与加载期龄的关系3、周围湿度对徐变的影响。此外,水泥用量、水灰比、水泥品种、养护条件也有影响。

18、应力松弛:如果结构受外界约束而无法变形,则结构的应力随时间的增长而降低

19、钢筋与混凝土之间的粘结力测定:拉拔试验 20、锚固长度:与屈服强度和钢筋直径成正比,与粘结力成反比。 钢筋强度越高,直径越粗,混凝土强度越低,则锚固长度要求越长。 21、接长钢筋的方法:绑扎搭接,焊接,机械连接

22、预应力钢筋混凝土结构:在结构承受荷载以前,预先对混凝土施加压力,造成人为的压应力状态,使产生的压应力可全部或部分地抵消荷载引起的拉应力。

23、粘结力组成:1水泥凝胶体与钢筋表面直接的胶结力2混凝土收缩,将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力3钢筋表面不平整与混凝土之间产生的机械咬合力。带肋钢筋粘结力除了胶结力和摩擦力以外,更主要的是钢筋表面凸出的横肋对混凝土的挤压力。

24、徐变与塑性变形的不同?塑性变形主要是混凝土中结合面裂缝的扩展延伸引起的,只有当应力超过了材料的弹性极限后才发生,而且不可恢复的。徐变不仅部分可恢复,而且在较小的应力是就能发生。 第二章

1、结构的功能要求(结构可靠性):安全性,适用性,耐久性 2、三个阶段:许可应力法设计、破坏阶段法、极限状态法。

3、荷载效应:荷载在结构构件内所引起的内力、变形和裂缝等反应。 4、结构抗力:结构和结构构件承受荷载效应的能力,指的是构件截面的承载力、构件的刚度、截面的抗裂度等。

5、结构的可靠度:结构在规定的时间、条件下完成预定功能的概率。 6、结构的极限状态: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的某一功能要求

7、承载能力极限状态:对于结构或结构构件达到最大承载力或达不到不适于继续承载的变形

8、正常使用极限状态:对于结构或构件达到影响正常使用或耐久性能的某项规定限值

9、失效:结果或结构中的某一部分不能满足设计规定的某一功能要求,即达到或超过了承载能力极限状态或正常使用极限状态。 10、失效概率:指结构构件处于失效状态时的概率,用Pf表示。 11、分项系数:结构重要性系数?0 ,设计状况系数?,结构系数?d,荷载分项系数?G和?Q,材料分项系数?c和?s。1、结构重要性系数?0:建筑物的结构构件安全级别不同,所要求的目标可靠指标也不同,为反映这种要求,可在计算出的荷载效应值上再乘以结构重要性系数?0。2、设计状况系数?:结构在施工、安装、运行、检修等不同阶段可能出现不同的结构体系、不同的荷载以及不同的环境条件,所以在设计时应分别考虑不同的设计状况①持续状况②短暂状况③偶然状况。不同设计状况的可靠度水平要求可以不同,在设计表达式中就用设计状况系数?来表示3、荷载分项系数?G和?Q:结构构件在运行期间,实际作用的荷载仍有可能超过规定的荷载标准值。为考虑这一超可能性,在承载能力极限状态设计中规定对荷载标准值还应乘以相应的荷载分项系数。4、材料分项系数?c和?s:为了充分考虑材料强度的离散性以及不可避免的施工误差等因素带来的使材料实际强度低于材料强度标准值的可能,在承载能力极限状态计算时,规定对混凝土和钢筋的强度标准值还应分别除以混凝土材料分项系数?c和钢筋材料分项系数?s5、结构系数?d:引入结构系数?d来反映上述4个分项系数未能涵盖到的其它因素对结构可靠度的影响,例如荷载效应计算时的计算模式不正确、结构抗力计算时的计算模式不正确以及尚未被人们认识和掌握的其他一些对可靠度有关的因素。 第三章

1、单筋截面:仅受拉区配置纵向受力钢筋的截面;双筋截面:受拉区和受压区都配置纵向受力钢筋的截面 2、梁内下部纵向钢筋的净距不应小于钢筋直径d,也不应小于25mm和最大骨料粒径的1.25倍;上部纵向钢筋的净距不应小于1.5d,也应不小于30mm及最大骨料粒径的1.5倍。

3、梁内各层钢筋的净间距:大于等于25mm和最大钢筋直径

4、为了便于施工,板中钢筋的间距不要过密,最小间距为70mm,每个板宽中最多放14根钢筋。

5、分布荷载作用:将板面荷载更均匀地传布给受力钢筋,同时在施工中用以固定受力钢筋,并起抵抗混凝土收缩和温度应力的作用。 6、梁的应力~应变阶段:基本按照直线分布。

7、钢筋混凝土梁从加载到破坏,正截面上的应力和应变不断变化,分为三个阶段:未裂阶段、裂缝阶段、破坏阶段

8、正截面的破坏特征随配筋量多少而变化,规律是:A少筋破坏:破坏弯矩接近与开裂弯矩,其大小取决于混凝土的抗拉强度及截面尺寸大小,属于脆性破坏 B 超筋破坏:配筋不能充分发挥作用,构件的破坏弯矩取决于混凝土的抗压强度及截面尺寸大小,属于脆性破坏 C适筋破坏:构件的破坏弯矩取决于配筋量、钢筋的等级、截面尺寸以及混凝土强度等级,属于延性破坏

9、界限破坏:在受拉钢筋的应力达到屈服强度的同时,受压区混凝土便于的压应变恰好达到极限应变而破坏

10、正截面受弯承外力Mu与fc(混凝土轴心抗压强度设计值)、b(矩形截面宽度)、x(混凝土受压区计算高度)、ho(截面有效高度)等4个因素有关。 11、如果截面承受的弯矩很大,而截面尺寸受到建筑设计的限制不能增大,混凝土强度等级又不便于提高,以致采用单筋截面已无法满足ξ≤а1ξb的适用条件时,就需要在受压区配置受压钢筋来帮助混凝土受压,此时就成为双筋截面

12、影响曲率延性的因素:纵向钢筋用量、材料强度、箍筋用量。 第四章

1、腹筋的作用:1与斜裂缝相交的腹筋本身就能承担很大一部分给剪力。2腹筋能阻止斜裂缝开展过宽,延缓斜裂缝向上发展,保留了更大的混凝土余留截面,从而提高了混凝土的受剪承载力。3腹筋能有效的减少斜裂缝的开展宽度,提高了斜裂缝上的骨料咬合力。4箍筋可以有效限制纵向钢筋的竖向位移,有效地阻止混凝土沿纵向钢筋的撕裂,从而提高了纵筋的销栓力。

2、斜裂缝出现前后梁内应力状态的变化:A在斜裂缝出现前,梁的整个混凝土截面均能抵抗外荷载产生的剪力Va B在斜裂缝出现前,各截面纵向钢筋的拉力T由该截面的弯矩确定,因此T沿梁轴线的变化规律基本和弯矩图一致 C由于纵筋拉力的突增,斜裂缝更向上开展,是受压区混凝土面积进一步缩小 D由于Vd的作用,混凝土沿纵向钢筋还受到撕裂力

3、腹筋梁通过以下方面增强斜截面受剪承载力:1与斜裂缝相交的腹筋本身就能承担很搭一部分剪力2腹筋能阻止斜裂缝开展过宽,延缓斜裂缝向上延伸,保留了更大的混凝土余留截面,从而提高了混凝土的受剪承载力3腹筋能有效的减少斜裂缝的开展宽度,提高了斜裂缝上的骨料咬合力4箍筋可限制纵向钢筋的竖向位移,有效的阻止了混凝土沿纵筋的撕裂,从而提高了纵筋的销栓力。

4、配置一定数量的腹筋,防止斜拉破坏;采用截面限制条件的方法,防止斜压破坏

5、受弯构件斜截面破坏形态:


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