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基础知识
- 混凝土结构:素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构
- 有明显屈服点的钢筋:屈服、极限强度
- 无明显屈服点的钢筋:条件屈服强度
- 钢筋的塑性性能:断后伸长率(总伸长率)、冷弯性能
C40
,C
表示混凝土,C
后面的40
表示立方体抗压强度标准值为 40N/mm2.- 化学收缩:混凝土的化学收缩是由于水泥在水化结硬的过程中,体积变小,从而引起混凝土的收缩
- 粘结力的组成原因:
- 两者具有相近的线膨胀系数
- 混凝土硬化后,钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力
- 建筑结构上的作用:
- 直接施加在建筑结构上的集中力和分布力称为直接作用
- 基础的差异沉降,混凝土的收缩、温度变化、焊接变形、地震等引起结构外加变形或约束变形的原因称为间接作用
- 结构在规定的时间内,完成预定功能的概率,称为 结构的可靠度
- 结构的极限状态分为 承载能力极限状态 和 正常使用极限状态
- 承载能力极限状态:
- 刚体失去平衡
- 强度破坏或变形破坏
- 机动体系
- 结构稳定
- 丧失平衡
- 正常使用极限状态:结构或结构构件达到正常使用的某项规定限值或耐久性能的某种规定状态
- 裂缝随后贯穿构件的整个横截面,开裂截面的混凝土提出工作,这时拉力全部由 钢筋 承担
- 轴心受压构件根据配置箍筋的不同分为 普通箍筋柱 和 螺旋箍筋柱 ,螺旋式箍筋可以约束其内部混凝土的变形,因而可以提高构件的受压承载力
- 受弯构件材料选用: 净距≥30、1.5d
- 受弯构件:
- 混凝土开裂前的未开裂阶段: 加载开始时,混凝土和钢筋的应力都不大, 受拉区的拉力由受拉钢筋和受拉区混凝土共同承担,混凝土的应力呈三角形分布
- 混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段: 应力图形呈曲线
- 破坏阶段: 受拉区纵向受力钢筋屈服后, 截面承载力无明显增加,但塑性变形急速发展,裂缝宽度随之扩展并沿梁高向上延伸,中和轴继续上移,受压区高度进一步减小
- 截面的配筋率 P 是指纵向受力钢筋截面面积与截面有效面积之比: P=AS/bhₒ
- 适筋梁破坏(延性破坏):受拉钢筋首先达到屈服强度,然后受压区混凝土被压碎,钢筋和混凝土的强度都能得到充分利用
- 脆性破坏:当超筋梁受压区混凝土被压碎时,受拉钢筋强度尚未被充分利用
- 两类T形梁的判别:
- 第一种类型,中和轴在翼缘内,即 χ≤ht′
- 第二种类型:中和轴在梁(肋)内,即 χ>ht′
- 箍筋 和 弯起钢筋(或斜筋) 统称为 腹筋
- 剪跨比:λ 是个无量纲的参数,集中荷载作用下梁的某一截面的剪跨比等于该截面的弯矩值与该截面的剪力值和有效高度乘积之比:λ=M/Vh ₒ
- 剪压破坏: 1≤λ≤3 ;斜拉破坏: λ>3
- 钢筋混凝土构件产生裂缝的原因:
- 荷载作用引起的裂缝
- 变形因素(非荷载)引起的裂缝:结构的不均匀沉降,材料收缩、温度变化、混凝土碳化以及在混凝土浇筑时的凝结及硬化等
- 预应力混凝土构件:只需要根据构件的要求来控制预加压力的大小,就可以控制受拉区混凝土在荷载作用下受拉区所受拉应力,进而推迟构件裂缝的出现时间和减缓裂缝的发展
- 预应力损失:按照某一特定张拉控制应力进行张拉的预应力钢筋的初始张拉应力,由于张拉工艺和材料特性等原因,会在构件制作到安装使用的各个过程中不断降低的现象
公式
单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算方法
由力的平衡条件 ∑X=0 可得:
α1fcbx=fyAs
由力的平衡条件可得:
M≤Mu=fyAs(h0−2x)
或
M≤Mu=α1fcbx(h0−2x)
式中
- M —— 设计弯矩
- Ms —— 正截面极限抵抗弯矩
- fc —— 混凝土抗压强度设计值
- fy —— 钢筋抗拉设计强度
- As —— 受拉钢筋截面面积
- b —— 截面宽度
- x —— 应力图形换算成矩形后的受压区高度
- h0 —— 截面有效高度,按 h0=h−as
- as —— 从受拉区边缘至纵向受力钢筋重心的距离。在室内正常环境下,设计计算时, as 可按如下近似数值取用。梁按一排钢筋布置时, as=35∼40mm ,按二排钢筋布置时,as=60∼70mm 。板的 h0=(h−20)mm
由 α1fcbx=fyAs 得:
x=α1fcbfcAs
等效后的混凝土受压区高度与截面有效高度之比称为相对受压区高度,用 ξ 表示,即:
ξ=h0x=α1fcbh0fyAs=ρα1fcfy
由 ξ=h0x=α1fcbh0fyAs=ρα1fcfy 可得:
ρ=ξfcα1fc
承载能力极限状态设计法
由可变荷载控制的效应设计值,应按以下公式计算:
Sd=j=1∑mγGjSGjk+γQ1γL1SQ1k+i=2∑nγQiγLiψciSQik
式中
- γGj —— 第 j 个永久荷载的分项系数,当永久荷载效应对结构不利时,对由可变荷载效应控制的组合应取 1.2 ,对由永久荷载效应控制的组合应取 1.35 , 当永久荷载效应对结构有利时,一般情况下应取 1.0 ;
- γQi —— 第 i 个可变荷载的分项系数,其中 γQ1 为主导可变荷载 Q1 的分项系数,对标准值大于 4kN/m2 的工业房屋楼面结构的活荷载,应取 1.3 ,其他情况应取 1.40 ;
- γLi —— 第 i 个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数,其中 γL1,为主导可变荷载Q1考虑设计使用年限的调整系数,对结构设计使用年限为 5 年,50 年和 100 年分别取 0.9 ,1.0 和1.1 ;
- SGjk —— 按第 j 个永久荷载标准值 Gjk 张计算的荷载效应值;
- SQik —— 按第 i 个可变荷载标准值 Qik 计算的荷载效应值,其中 SQ1k 为诸可变荷载效应中起控制作用者;
- ψci —— 第 i 个可变荷载 Qi的组合值系数;
- m —— 参与组合的永久荷载数;
- n —— 参与组合的可变荷载数。