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第一章 绪论混凝土结构：包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构。钢筋混凝土结构：由配置受力的普通钢筋，钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成结构。配筋的作用与要求。作用：在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能充分起到利用材料，提高结构承载力和变形能力的作用。要求：在混凝土中设置受力钢筋构成钢筋混凝土，这就要求受力钢筋与混凝土之间必须可靠地粘结在一起，以保证两者共同变形，共同受力。钢筋和混凝土为什么能有效地在一起共同工作？1. 钢筋混凝土有哪些主要优点和主要缺点。优点：取材容易，合理用材，耐久性较好，耐火性好，可模性好，整体性好。缺点：自重较大。（对大跨度，高层结构抗震不利。也给运输带来困难） 抗裂性较差，施工复杂，工序多，隔热和隔声性能较差。2. 结构有哪些功能要求？建筑结构的功能包括安全性，适用性和耐久性三个方面。简述承载力极限状态和正常使用极限状态的概念？承载力极限状态：结构或构件达到最大承载力或变形达到不适用继续承载的状态。正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能某项规定限度的状态。第二章 混凝土结构材料的物理力学性能混凝土的立方体抗压强度标准值fcu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件，在(203)的温度和相对湿度为90以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的具有95保证率的立方体抗压强度确定的。混凝土的轴心抗压强度标准值fck是根据以150mm150mm300mm的棱柱体为标准试件，在与立方体标准试件相同的养护条件下，按照棱柱体试件试验测得的具有95保证率的抗压强度确定的。混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk是采用直接轴心抗拉试验直接测试或通过圆柱体或立方体的劈裂试验间接测试，测得的具有95保证率的轴心抗拉强度。注：混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接受拉的实验方法来测定。强度设计值：材料的强度设计值等于其强度标准值除以材料分项系数。混凝土应力-应变曲线的形状和特征是混凝土内部结构发生变化的力学标志。混凝土单轴向受压应力-应变本构关系曲线的数学模型：美国E.Hognestad建议模型 德国Rusch模型。我国的和德国类似。17页。混凝土的变形模量：割线混凝土的弹性模量（原点模量）：原点切线混凝土的切线模量：切线。图2-14徐变：结构或材料承受的应力不变，而应变随着时间增长的现象称为徐变。徐变对混泥土影响：作性能有很大影响，它会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力重分布的现象，在预应力混凝土结构中会造成预应力损失。影响徐变因素：加载时混凝土的龄期越早，徐变越大；水泥用量越多，徐变越大；水灰比越大，徐变越大；骨料越坚硬，徐变越小；养护时温度高，适度大，水泥水化作用越充分，徐变越小；受到荷载作用后所处的环境温度越高，湿度越低，则徐变越大；大尺寸试件内部失水受到限制，徐变越小。钢筋的存在对徐变也有影响。如何减小徐变：减少徐变的方法有：1）减小混凝土的水泥用量和水灰比；2）采用较坚硬的骨料；3）养护时尽量保持高温高湿，使水泥水化作用充分；4）受到荷载作用后所处的环境尽量温度低、湿度高混凝土的疲劳：是在荷载重复作用下产生的，混凝土在重复荷载的作用下的破坏称为疲劳破坏。混凝土强度等级是根据什么确定的？混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值确定的。我国新规范规定的混凝土强度等级有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14个等级。一般把强度等级为C60及其以上的混凝土称为高强混凝土，C100强度等级以上的混凝土称为超高强混凝土。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30.单向受力状态下，混凝土的强度和哪些因素有关？单向受力状态下，混凝土的强度与水泥强度等级、水灰比有很大关系，骨料的性质、混凝土的级配、混凝土成型方法、硬化时的环境条件及混凝土的龄期也不同程度地影响混凝土的强度。常用的表示混凝土单轴向受压应力应变曲线的数学模型有两种：第一种为美国E.Hognestad建议的模型：上升段为二次抛物线，下降段为斜直线；第二种为德国Rusch建议的模型：上升段采用二次抛物线，下降段采用水平直线。17页混凝土的变形模量和弹性模量是怎么样确定的？连接混凝土受压应力应变曲线的原点至曲线任一点处割线的斜率，即为混凝土的变形模量。在混凝土受压应力应变曲线的原点作一切线，其斜率即为混凝土的弹性模量。图2-14混凝土的疲劳破坏：混凝土在荷载重复作用下引起的破坏称为疲劳破坏。混凝土收缩对钢筋混凝土构件有何影响？收缩与哪些因素有关？如何减小收缩？（1） 养护不好以及混凝土构件的四周受约束从而阻止混凝土收缩时，会使混凝土构件表面出现收缩裂缝；当混凝土构件处于完全自由状态时，它产生的收缩只会引起构件的缩短而不会产生裂缝。（2） 水泥的品种，用量，骨料的性质，养护条件。混凝土制作方法，使用环境。（3） 采用低强度水泥，控制水灰比，采用较坚硬骨料，在混凝土结硬过程中及使用环境下尽量保持高温高湿；浇筑混凝土时尽量保证混凝土浇捣密实；增大构件体表比。混凝土结构中采用的钢筋有柔性钢筋和劲性钢筋两种。柔性钢筋：线形的普通钢筋称为柔性钢筋，其外形有光圆和带肋两类。劲性钢筋：是指配置在混凝土中的各种型钢，或者用钢板焊成的钢骨和钢架，刚度大，常用语高层的建筑的框架梁，柱以及剪力墙和筒体结构中。软钢的应力和硬钢的应力，应变曲线有何不同？二者的强度取值有何不同？我国混凝土结构设计规范中将热轧钢筋强度分为几级？钢筋的应力-应变曲线有哪些数学模型？（1） 软钢的应力应变曲线有明显的屈服点和流幅，而硬钢则没有。（2） 对于软钢，取屈服下限作为钢筋的屈服强度；对于硬钢，取极限抗拉强度b的85作为条件屈服点，取条件屈服点作为钢筋的屈服强度。（3） 热轧钢筋按强度可分为HPB235级（级，符号）、HRB335级（级，符号）、HRB400级（级，符号）和RRB400级（余热处理级，符号R）四种类型。（4） 常用的钢筋应力应变曲线的数学模型有以下三种：描述完全弹塑性的双直线模型；图2-23a。适用于流幅较长的低强度钢材。描述完全弹塑性加硬化的三折线模型；图2-23b适用于流幅较短的软钢，要求它可以描述屈服后发生应变硬化，并能正确地估计高出屈服应力后的应力。描述弹塑性的双斜线模型。图2-23c描述没有明显流幅的高强度钢筋或钢丝的应力-应变曲线。2.11钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求如下：1）钢筋的强度必须能保证安全使用；2）钢筋具有一定的塑性；3）钢筋的可焊性较好；4）钢筋的耐火性能较好；5）钢筋与混凝土之间有足够的粘结力。其他答案：钢筋的强度；钢筋的延性；钢筋的可焊性；机械连接性能；施工适应性；钢筋与混凝土的粘结力。混凝土与钢筋的粘结：是指钢筋与周围混凝土之间的相互作用，主要包括沿钢筋长度的粘结和钢筋端部的锚固两种情况。光圆钢筋与变形钢筋具有不同的粘结机理。光圆钢筋的粘结力主要来自粘结力和摩阻力，而变形钢筋的粘结力主要来自机械的咬合作用。粘结应力-滑移关系。31页受拉钢筋的锚固长度计算公式：现浇钢筋混凝土梁，板常用的混凝土强度等级是C25，C30一般不超过C40，这是防止混凝土收缩过大。第三章 受弯构件的正截面受弯承载力1.混凝土弯曲受压时的极限压应变取为多少？混凝土弯曲受压时的极限压应变的取值如下：混凝土弯曲受压时的极限压应变的取值如下：当正截面处于非均匀受压时，的取值随混凝土强度等级的不同而不同，即0.00330.5(fcu,k50)10-5，且当计算的值大于0.0033时，取为0.0033；当正截面处于轴心均匀受压时，取为0.002。2. 什么叫“界限破坏”？所谓“界限破坏”，是指正截面上的受拉钢筋的应变达到屈服的同时，受压区混凝土边缘纤维的应变也正好达到混凝土极限压应变时所发生的破坏。此时，受压区混凝土边缘纤维的应变0.00330.5(fcu,k50)10-5，受拉钢筋的应变fyEs。3. 适筋梁的受弯全过程经历了哪几个阶段？各阶段的主要特点是什么？与计算或验算有何联系？ 1)第一阶段截面开裂前的未裂阶段。当荷载很小时，截面上的内力很小，应力与应变成正比，截面的应力分布为直线，这种受力阶段称为第1阶段。当荷载不断增大时，截面上的内力也不断增大，由于受拉区混凝土出现塑性变形，受拉区的应力图形呈曲线。当荷载增大到某一数值时，受拉区边缘的混凝土可达其实际的抗拉强度和抗拉极限应变值。截面处在开裂前的临界状态，这种受力状态称为第a阶段。 2)第二阶段带裂缝工作阶段。梁在各受力阶段的应力、应变图截面受力达a阶段后，荷载只要稍许增加，截面立即开裂，截面上应力发生重分布，裂缝处混凝土不再承受拉应力，钢筋的拉应力突然增大，受压区混凝土出现明显的塑性变形，应力图形呈曲线，这种受力阶段称为第阶段。荷载继续增加，裂缝进一步开展，钢筋和混凝土的应力不断增大。当荷载增加到某一数值时，受拉区纵向受力钢筋开始屈服，钢筋应力达到其屈服强度，这种特定的受力状态称为a阶段。 3)第三阶段破坏阶段。受拉区纵向受力钢筋屈服后，截面的承载力无明显的增加，但塑性变形急速发展，裂缝迅速开展，并向受压区延伸，受压区面积减小，受压区混凝土压应力迅速增大，这是截面受力的第阶段。在荷载几乎保持不变的情况下，裂缝进一步急剧开展，受压区混凝土出现纵向裂缝，混凝土被完全压碎，截面发生破坏，这种特定的受力状态称为第a阶段。进行受弯构件截面受力工作阶段的分析，不但可以了解截面受力的全过程，而且为裂缝、变形以及承载力的计算提供了依据。截面抗裂验算是建立在第a阶段的基础之上，构件使用阶段的变形和裂缝宽度验算是建立在第阶段的基础之上，而截面的承载力计算则是建立在第a阶段的基础之上的4. 正截面承载力计算的基本假定有哪些？截面应变保持平面；不考虑混凝土的抗拉强度；混凝土受压应力与应变关系曲线的假定纵向受拉钢筋的极限应变取为0.01；纵向钢筋的应力取钢筋应变与其弹性模量的乘积，但其值应符合下列要求：单筋矩形截面受弯构件的正截面受弯承载力的计算图是怎样的，它是怎样得到的？5.什么叫少筋梁，适筋梁和超筋梁？在建筑工程中为什么避免采用少筋梁和超筋梁。当纵向受拉钢筋配筋率满足时发生适筋破坏形态；当时发生少筋破坏形态；当时发生超筋破坏形态。与这三种破坏形态相对应的梁分别称为适筋梁、少筋梁和超筋梁。由于少筋梁在满足承载力需要时的截面尺寸过大，造成不经济，且它的承载力取决于混凝土的抗拉强度，属于脆性破坏类型，故在实际工程中不允许采用。由于超筋梁破坏时受拉钢筋应力低于屈服强度，使得配置过多的受拉钢筋不能充分发挥作用，造成钢材的浪费，且它是在没有明显预兆的情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏，属于脆性破坏类型，故在实际工程中不允许采用。6.什么事纵向受拉钢筋配筋率？它对梁的正截面受弯的破坏形态和承载力有何影响？的物理意义是什么，是怎么求得的？纵向受拉钢筋总截面面积As与正截面的有效面积bh0的比值，称为纵向受拉钢筋的配筋百分率，简称配筋率，用表示。从理论上分析，其他条件均相同(包括混凝土和钢筋的强度等级与截面尺寸)而纵向受拉钢筋的配筋率不同的梁将发生不同的破坏形态，显然破坏形态不同的梁其正截面受弯承载力也不同，通常是超筋梁的正截面受弯承载力最大，适筋梁次之，少筋梁最小，但超筋梁与少筋梁的破坏均属于脆性破坏类型，不允许采用，而适筋梁具有较好的延性，提倡使用。另外，对于适筋梁，纵向受拉钢筋的配筋率越大，截面抵抗矩系数将越大，则由M可知，截面所能承担的弯矩也越大，即正截面受弯承载力越大。7.单筋矩形截面梁的正截面受弯承载力的计算分为哪两类问题，计算步骤各是怎样的？其最大值Mu,max与哪些因素有关？单筋矩形截面梁的正截面受弯承载力的最大值Mu,max，由此式分析可知，Mu,max与混凝土强度等级、钢筋强度等级及梁截面尺寸有关。8.双筋矩形截面受弯构件中，受压钢筋的抗压强度设计值是如何确定的？在双筋梁计算中，纵向受压钢筋的抗压强度设计值采用其屈服强度，但其先决条件是：或，即要求受压钢筋位置不低于矩形受压应力图形的重心。9.在什么情况下可采用双筋截面梁，双筋梁的基本计算公式为什么要有适用条件 的双筋梁出现在什么情况下？这时应当如何计算？双筋截面梁只适用于以下两种情况：1) 弯矩很大，按单筋矩形截面计算所得的又大于，而梁截面尺寸受到限制，混凝土强度等级又不能提高时；2) 在不同荷载组合情况下，梁截面承受异号弯矩时。应用双筋梁的基本计算公式时，必须满足xh0和 x2这两个适用条件，第一个适用条件是为了防止梁发生脆性破坏；第二个适用条件是为了保证受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度。x2的双筋梁出现在受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度的情况下，此时正截面受弯承载力按公式：计算；x2的双筋梁出现在受压钢筋在构件破坏时不能达到其屈服强度的情况下，此时正截面受弯承载力按公式：计算。10. T形截面梁的受弯承载力计算公式与单筋矩形截面及双筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式有何异同点？T形截面梁有两种类型，第一种类型为中和轴在翼缘内，即x，这种类型的T形梁的受弯承载力计算公式与截面尺寸为h的单筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式完全相同；第二种类型为中和轴在梁肋内，即x，这种类型的T形梁的受弯承载力计算公式与截面尺寸为bh，2，As1(As1满足公式)的双筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式完全相同。11. 在正截面受弯承载力计算中，对于混凝土强度等级小于C50的构件和混凝土强度等级大于C50的构件，其计算有何区别？在正截面受弯承载力计算中，对于混凝土强度等级等于及小于C50的构件，值取为1.0；对于混凝土强度等级等于及大于C80的构件，值取为0.94；而对于混凝土强度等级在C50C80之间的构件，值由直线内插法确定，其余的计算均相同。第四章 受弯构件的斜截面承载力1.试着解释剪跨比的概念及其对无腹筋梁斜截面受剪破坏形态的影响？集中力到临近支座的距离a称为剪跨，剪跨a与梁截面有效高度h0的比值，称为计算剪跨比，用表示，即ah0。但从广义上来讲，剪跨比反映了截面上所受弯矩与剪力的相对比值，因此称MVh0为广义剪跨比，当梁承受集中荷载时，广义剪跨比MVh0ah0；当梁承受均匀荷载时，广义剪跨比可表达为跨高比lh0的函数。剪跨比的大小对梁的斜截面受剪破坏形态有着极为重要的影响。对于无腹筋梁，通常当1时发生斜压破坏；当13时常发生剪压破坏；当3时常发生斜拉破坏。对于有腹筋梁，剪跨比的大小及箍筋配置数量的多少均对斜截面破坏形态有重要影响，从而使得有腹筋梁的受剪破坏形态与无腹筋梁一样，也有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种。2.梁的斜裂缝是怎么形成的？它发生在梁的什么区段内？钢筋混凝土梁在其剪力和弯矩共同作用的剪弯区段内，将发生斜裂缝。在剪弯区段内，由于截面上同时作用有弯矩M和剪力V，在梁的下部剪拉区，因弯矩产生的拉应力和因剪力产生的剪应力形成了斜向的主拉应力，当混凝土的抗拉强度不足时，则开裂，并逐渐形成与主拉应力相垂直的斜向裂缝。3.斜裂缝有几种类型？有何特点？斜裂缝主要有两种类型：腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝。腹剪斜裂缝是沿主压应力迹线产生于梁腹部的斜裂缝，这种裂缝中间宽两头细，呈枣核形，常见于薄腹梁中。而在剪弯区段截面的下边缘，由较短的垂直裂缝延伸并向集中荷载作用点发展的斜裂缝，称为剪弯斜裂缝，这种裂缝上细下宽，是最常见的。4.试着说梁斜截面受剪破坏的三种形态及其破坏特征？梁斜截面受剪破坏主要有三种形态：斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。斜压破坏的特征是，混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而压坏，破坏是突然发生的。剪压破坏的特征通常是，在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜向延伸形成一些斜裂缝，而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝，称为临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后迅速延伸，使斜截面剪压区的高度缩小，最后导致剪压区的混凝土破坏，使斜截面丧失承载力。斜拉破坏的特征是当垂直裂缝一出现，就迅速向受压区斜向伸展，斜截面承载力随之丧失，破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近，破坏过程急骤，破坏前梁变形亦小，具有很明显的脆性。5.试着说明简支梁斜截面受剪机理的力学模型？简支梁斜截面受剪机理的力学模型主要有三种。第一种是带拉杆的梳形拱模型，适用于无腹筋梁，这种力学模型把梁的下部看成是被斜裂缝和垂直裂缝分割成一个个具有自由端的梳状齿，梁的上部与纵向受拉钢筋则形成带有拉杆的变截面两铰拱。第二种是拱形桁架模型，适用于有腹筋梁，这种力学模型把开裂后的有腹筋梁看作为拱形桁架，其中拱体是上弦杆，裂缝间的齿块是受压的斜腹杆，箍筋则是受拉腹杆。第三种是桁架模型，也适用于有腹筋梁，这种力学模型把有斜裂缝的钢筋混凝土梁比拟为一个铰接桁架，压区混凝土为上弦杆，受拉纵筋为下弦杆，腹筋为竖向拉杆，斜裂缝间的混凝土则为斜压杆。后两种力学模型与第一种力学模型的主要区别在于：1)考虑了箍筋的受拉作用；2)考虑了斜裂缝间混凝土的受压作用。6.影响斜截面受剪性能的主要因素有哪些？影响斜截面受剪性能的主要因素有：1)剪跨比；2)混凝土强度；3)箍筋配箍率；4)纵筋配筋率；5)斜截面上的骨料咬合力；6)截面尺寸和形状。7. 在设计中采取什么措施来防止梁的斜压和斜拉破坏？梁的斜压和斜拉破坏在工程设计时都应设法避免。为避免发生斜压破坏，设计时，箍筋的用量不能太多，也就是必须对构件的截面尺寸加以验算，控制截面尺寸不能太小。为避免发生斜拉破坏，设计时，对有腹筋梁，箍筋的用量不能太少，即箍筋的配箍率必须不小于规定的最小配箍率；对无腹筋板，则必须用专门公式加以验算。8.写出矩形、T形，I形梁斜截面受剪承载力计算公式？（1）在均匀荷载作用下(即包括作用有多种荷载，但其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值小于总剪力值的75的情况)，矩形、T形和I形截面的简支梁的斜截面受剪承载力的计算公式为：式中 Vcs构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值，VcsVcVs；Vsb与斜裂缝相交的弯起钢筋的受剪承载力设计值；ft混凝土轴心抗拉强度设计值；fyv箍筋抗拉强度设计值；fy弯起钢筋的抗拉强度设计值；Asv配置在同一截面内的各肢箍筋的全部截面面积，AsvnAsv1，其中n为在同一截面内的箍筋肢数，Asv1为单肢箍筋的截面面积；s沿构件长度方向的箍筋间距；Asb与斜裂缝相交的配置在同一弯起平面内的弯起钢筋截面面积；弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角；b矩形截面的宽度，T形或I形截面的腹板宽度；h0构件截面的有效高度。(2) 在集中荷载作用下(即包括作用有各种荷载，且集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75以上的情况)，矩形、T形和I形截面的独立简支梁的截面受剪承载力的计算公式为： 计算剪跨比，可取ah0，a为集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离，当1.5时，取1.5；当3时，取3。9. 计算梁斜截面受剪承载力时应取哪些计算截面？计算梁斜截面受剪承载力时应选取以下计算截面：1) 支座边缘处斜截面；2)弯起钢筋弯起点处的斜截面；3) 箍筋数量和间距改变处的斜截面；4)腹板宽度改变处的斜截面。10. 试述梁斜截面受剪承载力计算的步骤。11. 什么是正截面受弯承载力图，如何绘制？为什么要绘制？由钢筋和混凝土共同作用，对梁各个正截面产生的受弯承载力设计值Mu所绘制的图形，称为材料抵抗弯矩图MR。因此，绘制材料抵抗弯矩图MR的目的是为了确定梁内每根纵向受力钢筋的充分利用截面和不需要截面，从而确定它们的弯起点和截断点。12. 为了保证梁斜截面受弯承载力，对纵筋的弯起、锚固、截断以及箍筋的间距，有哪些是主要的构造要求？为了保证梁的斜截面受弯承载力，纵筋的弯起、锚固、截断以及箍筋的间距应满足以下构造要求：1)纵筋的弯起点应在该钢筋充分利用截面以外大于或等于0.5h0处，弯终点到支座边或到前一排弯起钢筋弯起点之间的距离，都不应大于箍筋的最大间距。2)钢筋混凝土简支端的下部纵向受拉钢筋伸入支座范围内的锚固长度las应符合以下条件：当V0.7ftbh0时，las5d；当V0.7ftbh0时，带肋钢筋las12d，光面钢筋las15d，d为锚固钢筋直径。如las不能符合上述规定时，应采取有效的附加锚固措施来加强纵向钢筋的端部。3)梁支座截面负弯矩区段内的纵向受拉钢筋在截断时必须符合以下规定：当V0.7ftbh0时，应在该钢筋的不需要截面以外不小于20d处截断，且从该钢筋的充分利用截面伸出的长度不应小于1.2la；当V0.7ftbh0时，应在该钢筋的不需要截面以外不小于h0且不小于20d处截断，且从该钢筋的充分利用截面伸出的长度不应小于1.2lah0；当按上述规定的截断点仍位于负弯矩受拉区内，则应在该钢筋的不需要截面以外不小于1.3h0且不小于20d处截断，且从该钢筋的充分利用截面伸出的长度不应小于1.2la1.7h0。4)箍筋的间距除按计算要求确定外，其最大间距应满足规范规定要求。箍筋的间距在绑扎骨架中不应大于15d，同时不应大于400mm。当梁中绑扎骨架内纵向钢筋为非焊接搭接时，在搭接长度内，箍筋的间距应符合以下规定：受拉时，间距不应大于5d，且不应大于100mm；受压时，间距不应大于10d，且不应大于200mm，d为搭接箍筋中的最小直径。采用机械锚固措施时，箍筋的间距不应大于纵向箍筋直径的5倍。13. 梁中正钢筋为什么不能截断只能弯起？负钢筋为什么要满足伸出长度和延伸长度的要求？通常，正弯矩区段内梁底的纵向受拉钢筋都是采用弯曲支座的方式来减少其多余的数量，而不采用截断。因为梁的正弯矩图形的范围比较大，受拉区几乎覆盖整个跨度，故梁底纵筋不宜截断。对于在支座附近的负弯矩区段内梁顶的纵向受拉钢筋，因为负弯矩区段的范围不大，故往往采用截断的方式来减少纵筋的数量。因为部分负钢筋截断后，必须保证剩下的负钢筋在截断点处的斜截面受弯承载力不低于该处的正截面的受弯承载力，也就是，必须延伸一定的长度，才能使斜截面受弯承载力不需要它。第五章 受压构件的截面承载力1. 轴心受压普通箍筋短柱和长柱的破坏形态有何不同？轴心受压长柱的稳定系数如何确定的？轴心受压普通箍筋短柱的破坏形态是随着荷载的增加，柱中开始出现微细裂缝，在临近破坏荷载时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎，柱子即告破坏。而长柱破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。混凝土结构设计规范采用稳定系数来表示长柱承载力的降低程度，即，和分别为长柱和短柱的承载力。根据试验结果及数理统计可得的经验计算公式：当l0b834时，1.1770.021l0b；当l0b3550时，0.870.012l0b。混凝土结构设计规范中，对于长细比l0b较大的构件，考虑到荷载初始偏心和长期荷载作用对构件承载力的不利影响较大，的取值比按经验公式所得到的值还要降低一些，以保证安全。对于长细比l0b小于20的构件，考虑到过去使用经验，的取值略微抬高一些，以使计算用钢量不致增加过多。2.轴心受压普通箍筋柱的正截面受压承载力计算公式为： （1）轴心受压螺旋箍筋柱的正截面受压承载力计算公式为： （2）公式（2）中考虑了螺旋箍筋对柱的受压承载力的有利影响，并引入螺旋箍筋对混凝土约束的折减系数。在应用公式（2）计算螺旋箍筋柱的受压承载力时，要注意以下问题：1）按式（2）计算所得的构件承载力不应比按式（1）算得的大50；2）凡属下列情况之一者，均不考虑螺旋箍筋的影响而按式（1）计算构件的承载力：a.当l0d12时；b.当按式（2）算得的受压承载力小于按式（1）算得的受压承载力时；c.当螺旋箍筋的换算截面面积Asso小于纵筋全部截面面积的25时。4.简述偏心受压短柱的破坏形态，偏心受压是如何分类的？钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破坏两种情况。受拉破坏形态又称大偏心受压破坏，它发生于轴向力N的相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不太多时。随着荷载的增加，首先在受拉区产生横向裂缝；荷载再增加，拉区的裂缝随之不断地开裂，在破坏前主裂缝逐渐明显，受拉钢筋的应力达到屈服强度，进入流幅阶段，受拉变形的发展大于受压变形，中和轴上升，使混凝土压区高度迅速减小，最后压区边缘混凝土达到极限压应变值，出现纵向裂缝而混凝土被压碎，构件即告破坏，破坏时压区的纵筋也能达到受压屈服强度，这种破坏属于延性破坏类型，其特点是受拉钢筋先达到屈服强度，导致压区混凝土压碎。受压破坏形态又称小偏心受压破坏，截面破坏是从受压区开始的，发生于轴向压力的相对偏心距较小或偏心距虽然较大，但配置了较多的受拉钢筋的情况，此时构件截面全部受压或大部分受压。破坏时，受压应力较大一侧的混凝土被压碎，达到极限应变值，同侧受压钢筋的应力也达到抗压屈服强度，而远测钢筋可能受拉可能受压，但都达不到屈服。破坏时无明显预兆，压碎区段较大，混凝土强度越高，破坏越带突然性，这种破坏属于脆性破坏类型，其特点是混凝土先被压碎，远测钢筋可能受拉也可能受压，但都不屈服。偏心受压构件按受力情况可分为单向偏心受压构件和双向偏心受压构件；按破坏形态可分为大偏心受压构件和小偏心受压构件；按长细比可分为短柱、长柱和细长柱。偏心受压长柱的正截面受压破坏有两种形态，当柱长细比很大时，构件的破坏不是由于材料引起的，而是由于构件纵向弯曲失去平衡引起的，称为“失稳破坏”，它不同于短柱所发生的“材料破坏”；当柱长细比在一定范围内时，虽然在承受偏心受压荷载后，偏心距由ei增加到eif，使柱的承载能力比同样截面的短柱减小，但就其破坏本质来讲，与短柱破坏相同，均属于“材料破坏”，即为截面材料强度耗尽的破坏。轴心受压长柱所承受的轴向压力N与其纵向弯曲后产生的侧向最大挠度值f的乘积就是偏心受压长柱由纵向弯曲引起的最大的二阶弯矩，简称二阶弯矩。7. 怎样区分大、小偏心受压破坏的界限。大、小偏心受压破坏的界限破坏形态即称为“界限破坏”，其主要特征是：受拉纵筋应力达到屈服强度的同时，受压区边缘混凝土达到了极限压应变。相应于界限破坏形态的相对受压区高度设为，则当时属大偏心受压破坏形态，当时属小偏心受压破坏形态。矩形截面非对称配筋大偏心受压构件正截面承载力。1fcNu大偏心受压破坏的截面等效计算图形如图10所示。则矩形截面大偏心受压构件正截面的受压承载力计算公式如下：fyAs1fcbxexfyAs式中 Nu受压承载力设计值；图10混凝土受压区等效矩形应力图形系数；e轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离；eeih/2as，eie0+ea偏心距增大系数，ei初始偏心距；ea附加偏心距，取偏心方向截面尺寸的1/30和20mm中的较大值；x受压区计算高度。适用条件为：1）xxb；2）x2。式中xb为界限破坏时的受压区 计算高度，xbh0。1fc1fc小偏心受压破坏的截面等效计算图形如图11所示。xsAs1fcbxfyAseNuesAs1fcbxfyAsNuee图11则矩形截面小偏心受压构件正截面的受压承载力计算公式如下：或 式中 x受压区混计算高度，当xh，在计算时，取xh；钢筋As的应力值，可近似取：，要求满足：；、分别为相对受压区计算高度和界限相对受压区计算高度；e、分别为轴向力作用点至受拉钢筋As合力点和受压钢筋合力点之间的距离；，另外，为了避免发生“反向破坏”，混凝土结构设计规范规定，对于小偏心受压构件除按以上公式计算外，还应满足下列条件：式中 钢筋合力点至离纵向力较远一侧边缘的距离，即has。（1）不对称配筋矩形截面偏心受压构件截面设计：类型一 已知：bh， fc，fy，l0/h，N，M，求As及。1） 计算ei和 2） 初步判别构件的偏心类型当时，先按大偏心受压情况计算；当时，先按小偏心受压情况计算。3） 求As及 若属于大偏心受压情况，则取代入大偏压基本公式得： 若，则取，然后按已知的情况重新计算。若，则取。按轴心受压构件公式验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力，即验算：，若，则需要对构件重新设计(重新选择截面尺寸或材料强度)。 若属于小偏心受压情况，则按如下实用方法计算：令，由小偏压基本公式：和联立求解得。a 若，则按大偏心受压情况计算，转至。b 若，则由小偏压基本公式(2)求得。c 若，则取，由小偏压基本公式联立求解As和。d 若，则取，由小偏压基本公式联立求解As和。对于c、d两种情况，均应再复核反向破坏的承载力，即As必须满足下式：最后，As取按c、d计算所得的值与按上式计算所得的值中的较大值。e 验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力。(以上所有计算求得的As和均应满足最小配筋率的要求)类型二 已知：bh， fc，fy，l0/h，N，M，求As。1） 初步判别大、小偏压(求)；2） 用大、小偏压基本公式的第二式求算x值；3） 若，属于大偏压，则由其基本公式(1)得：4） 若，取，则对受压钢筋合力点取矩，得：再按不考虑的情况(即0)利用大偏压基本公式计算As 值，与按上式求得的As 值比较，取其中较小值配筋。5） 若，属于小偏压，则由其基本公式(1)得：其中 （），且当xh时取xh计算。复核反向破坏的承载力，As必须满足下式：As取按上两式计算所得的较大值。除此之外，也可加大构件截面尺寸，或按未知的情况来重新计算，使其满足的条件。6） 按轴心受压构件验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力。（2）不对称配筋矩形截面偏心受压构件截面复核：类型三 已知：bh， fc，fy，l0/h，As，e0，求Nu。1） 暂取，求出；2） 先按大偏心受压破坏的计算简图对N作用点取矩试求x值，即：求x；3） 若，属于大偏压，则由其基本公式(1)得：4）若，取，则对受压钢筋合力点取矩，得：5）若，属于小偏压，则由其基本公式(1)得：其中 （）且当xh时取xh计算。验算反向破坏时的承载力： 验算垂直于弯矩作用平面的承载力，求得Nu。小偏压的Nu取以上三个Nu中的最小值。6）重算，若与暂取的相符，则Nu即为所求；若不相符，转到1)中，以新的再次循环。类型四 已知：bh， fc，fy，l0/h，As，N，求Mu。法1：1） 先求出界限破坏状态下的受压承载力设计值Nb，即：2） 若，属于大偏压，则由其基本公式联立求解得x，e，再求出e0，则MuN e0；3） 若，属于小偏压，则由其基本公式联立求解得x，e，再求出e0，则MuN e0；4） 验算垂直于弯矩作用平面的承载力。 法2：1） 先用大偏压基本公式(1)试求x值，即：2） 若，属于大偏压，则由其基本公式(2)求得e，再求出e0，则MuN e0；3） 若，取，则: 再求出e0，则MuN e0；4） 若，属于小偏压，则由其基本公式联立求解得x，e（其中，当xh时取xh计算），再求出e0，则MuN e0。5） 验算垂直于弯矩作用平面的承载力。6.1 对称配筋矩形截面偏心受压构件界限破坏时的轴力，当时，为大偏心受压；当时，为小偏心受压。6.2 （1）对称配筋矩形截面偏心受压构件截面设计：类型五 已知：bh， fc，fy，l0/h，N，M，求As()。1） 初步判别大、小偏压(求)；2） 用对称配筋的大偏压基本公式(1)试求x值，即；3） 若，属于大偏压，则由其基本公式(2)求得：4） 若，取，则对受压钢筋合力点取矩，得：5） 若，属于小偏压，则采用近似公式法进行简化计算，即：于是求得：6） 验算垂直于弯矩作用方向的承载力。（2）对称配筋矩形截面偏心受压构件截面复核：步骤同不对称配筋矩形截面偏心受压构件的截面复核“类型三”和“类型四”，但此时取As，fy。偏心受压构件正截面承载力NuMu的相关曲线是指偏心受压构件正截面的受压承载力设计值Nu与正截面的受弯承载力设计值Mu之间的关系曲线。整个曲线分为大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两个曲线段，其特点是：1）Mu0时，Nu最大；Nu0时，Mu不是最大；界限破坏时，Mu最大。2）小偏心受压时，Nu随Mu的增大而减小；大偏心受压时，Nu随Mu的增大而增大。3）对称配筋时，如果截面形状和尺寸相同，混凝土强度等级和钢筋级别也相同，但配筋数量不同，则在界限破坏时，它们的Nu是相同的（因为Nu），因此各条NuMu曲线的界限破坏点在同一水平处。应用NuMu相关曲线，可以对一些特定的截面尺寸、特定的混凝土强度等级和特定的钢筋类别的偏心受压构件，通过计算机预先绘制出一系列图表，设计时可直接查表求得所需的配筋面积，以简化计算，节省大量的计算工作。6.3 从理论上分析，双向偏心受压构件的正截面承载力计算公式如下：由于利用上述公式进行双向偏心受压计算的过程非常繁琐，各国规范都采用近似方法来计算。我国混凝土结构设计规范对截面具有两个相互垂直的对称轴的双向偏心受压构件的正截面承载力，采用的近似方法是应用弹性阶段应力叠加的方法推导求得。设计时，现拟定构件的截面尺寸和钢筋布置方案，然后按下列公式复核所能承受的轴向承载力设计值Nu：式中 Nu0构件截面轴心受压承载力设计值。此时考虑全部纵筋，但不考虑稳定系数；Nux、Nuy分别为轴向力作用于x轴、y轴，考虑相应的计算偏心距及偏心距增大系数后，按全部纵筋计算的偏心受压承载力设计值。14.怎样计算偏心受压构件的斜截面受剪承载力？对承受轴压力和横向力作用的矩形、T形和I形截面偏心受压构件，其斜截面受剪承载力应按下列公式计算：式中 偏心受压构件计算截面的剪跨比；对各类结构的框架柱，取；当框架结构中柱的反弯点在层高范围内时，可取（Hn为柱的净高）；当1时，取1；当3时，取3；此处，M为计算截面上与剪力设计值V相应的弯矩设计值，Hn为柱净高。对其他偏心受压构件，当承受均布荷载时，取1.5；当承受集中荷载时（包括作用有多种荷载、且集中荷载对支截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力的75以上的情况），取ah0；当1.5时，取1.5；当