混凝土结构原理重要知识点总结.doc

1,混凝土结构是以混泥土为主要材料制成的结构，包括素混凝土结构，钢筋混凝土结构,预应力混凝土结构,和配置各种纤维筋的混凝土结构。
2/混凝土和钢筋共同工作的条件是：
(1)钢筋与混凝土之间有良好的粘结力，使两者能结合在一起.
（2)钢筋与混凝土两者之间温度线胀系数很接近，
（3）钢筋埋置于混泥土中，混泥土对钢筋起到了保护和固定作用。
3、钢筋混凝土结构其主要优点：
（1)耐久性好 (2）耐火性好 (3）整体性好 （4）可模性好 (5）易于就地取材
主要缺点；（1)自重大（2）抗裂性差（3）需要模板
4混泥土结构按其构成的形式可分为实体结构，组合结构两大类。按结构构件的受力特点分为:受弯构件，受压构件，受拉构件,受扭构件。
5混凝土按化学成分分为碳素钢和普通低合金钢。
6《混泥土结构设计规范》规定，用于钢筋混泥土结构和预应力混泥土结构中的普通钢筋，可采用热轧钢筋；用于预应力混泥土结构中的预应力筋，可采用预应力钢丝,钢绞线，预应力螺纹钢筋。
热轧钢筋是有低碳钢，普通低合金钢或细晶粒钢在高温下制成的，其中
光圆钢筋HPB300,
普通低合金钢:HRB335，HRB400，HRB500;
细晶粒钢；HRBF335,HRBF400,HRB500（变形钢筋）
7钢筋的应力应曲线
热轧刚筋有明显的流幅,又称软钢，曲线分为弹性阶段，屈服阶段,强化阶段,破坏阶段
（1）,弹性阶段:该段的应力与应变成线形关系；
(2），屈服阶段：该段钢筋将产生很大的塑性变形，应力应变关系呈水平直线；
（3）,强化阶段：该段应力应变关系曲线重新变成上升趋势,将达到钢筋的抗拉强度值的顶点；
（4),破坏阶段:该段应力应变关系曲线变化为下降曲线，应变加大，直至钢筋最终被拉断
预应力钢筋多采用预应力钢丝,钢绞线和预应力螺纹钢筋无明显流幅，有称硬钢.
钢筋有两个强度指标：屈服强度（软钢）或条件屈服强度;极限强度。塑性指标;延伸率或最大力下的总伸长率；冷弯性能。
8钢筋的冷弯:指将钢筋围绕某个规定直径D的辊轴弯曲一定的角度.弯曲后钢筋无裂纹，鳞落现象。
钢筋的冷拉：是在常温下用机械方法将有明显流幅的钢筋拉过屈服强度即强化阶段中的某一应力值，然后卸载至零。（冷拉只能提高钢筋的抗拉屈服强度，其抗压强度将降低),由于焊接时的高温作用下，冷拉钢筋的冷拉强化效应将完全消失故钢筋应先焊接，再冷拉。
钢筋的冷拔：一般是将直径为6mm的光圆热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合金拔丝模具。（由软钢变为硬钢)冷拔可同时提高钢筋的抗拉和抗压强度。
9混泥土结构对钢筋性能的要求
（1） 适当的强度和屈强比（屈服强度与极限强度之比称为屈强比）
（2） 足够的塑性
（3） 可焊接性
（4） 耐久性和耐火性
（5） 与混泥土有良好的粘结
10混泥土强度：指它抵抗外力产生的某种应力的能力，即混泥土材料达到破坏或破裂极限状态是所能承受的应力。影响强度的原因：材料组成，制作方法，养护条件，试件形状和尺寸（尺寸效应),实验方法。
立方体抗压强度；（试件150*150＊150）混泥土的立方体抗压标准值系指按规定所测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，记为f cu,k.
轴心抗压强度；（试件150＊150*300）
轴心抗拉强度；(试件100＊100*500）实验方法:轴心受拉实验，劈裂实验,弯折实验
11混泥土变形性能
（1） 载荷作用下的受力变形，（2）体积变形
12混泥土轴心受压时的应力应变曲线
峰值应变:轴心抗压强度（极限强度）相应的应变值称为峰值应变。
混凝土的变形模量:弹性模量Ec ，切线模量Ec〞；割线模量Ecˊ
极限压应变是指混泥土试件可能达到的最大应变值，包括弹性应变和塑性应变。
13疲劳破坏是指钢筋在承受重复周期性的动荷载作用下，经过一定次数后，钢筋发生脆性的突然断裂破坏，而不是单调加载时的塑性破坏这种破坏称为疲劳破坏’
钢筋的疲劳强度是在某一规定的应力幅内,经受一定次数循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。
14混泥土的徐变：在不变应力长期持续作用下，混泥土的变形随时间而徐徐增长的现象称为混泥土的徐变。
徐变值与应力的大小成正比，称为线性徐变。临界是0。5；0。5到0.8,徐变的增长比应力快,称为非线性徐变。
影响徐变得因素：应力大小,材料组成，外部环境。
徐变有利影响：有利于结构或构件的内力重分布,减少应力集中现象及减少温度应力等；在某种情况下，徐变有利于防止结构物裂缝形成。
不利影响:使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大；使预应力混泥土构件产生预应力损失。
15粘结破坏机理
钢筋粘结力：
（1） 混泥土中水泥凝胶体与钢筋表面的化学胶着力
（2） 钢筋与混凝土结触面间的摩擦力
(3）钢筋表面粗糙不平的机械咬合力
光滑钢筋的粘结破坏为钢筋被拔出的剪切破坏，带肋钢筋当混凝土保护层很薄且无箍筋约束时，为沿钢筋纵向的劈裂破坏，反之，则为沿钢筋肋外径滑移面的剪切破坏。
16 影响钢筋与混凝土粘结强度的因素主要有：
(1）混凝土强度 (2）保护层厚度和钢筋净距 （3）钢筋的外形 （4） 横向钢筋 （5）侧向压力 （6)受力状态
17钢筋的锚固是指通过混凝土中钢筋埋置段或机械措施将钢筋所受的力传给混凝土，使钢筋锚固与混凝土而不滑出。
锚固设计原理：强度极限状态，刚度极限状态。
达到锚固极限状态时所需的钢筋最小锚固长度,称为临界锚固长度。
当锚固条件多于一项时，修正后的锚固长度不应小于基本锚固长度的60％，且不应小于200mm。
采用机械锚固措施后，锚固长度可取基本锚固长度的60％。受压钢筋的锚固长度不应小于手拉钢筋锚固长度的70％。
钢筋的连接：绑扎搭结，机械连接或焊接.受压钢筋的搭结长度不应小于按公式Ll=ζl*La
确定的受拉钢筋搭结长度的70％，且不应小于200mm.
18受弯构件正截面在弯矩作用下发生破坏，称为受弯承载力极限状态，相应的极限弯矩称为正截面受弯承载力。
19梁的截面尺寸取决于构件的支承，条件,跨度，荷载大小.一般h=(1/6--—1/10）L，宽b=（1/3———1/2)h（矩形）和（1/4-—1/2。5）h（T型）。
梁中钢筋有;纵向受力钢筋，弯起钢筋，箍筋，架立钢筋，梁侧向钢筋。
架立钢筋作用：固定箍筋并与纵向受拉钢筋形成钢筋骨架，同时还能承受由于混凝土收缩及温度变化引起的拉应力。
梁侧纵向钢筋即腰筋，作用：承受梁侧混凝土收缩及温度变化引起的应力，并抑制混凝土裂缝的开展。
板中的钢筋：受力钢筋，分布钢筋。
分布钢筋作用；将板面上的荷载均匀分布给受力钢筋，与受力钢筋绑扎在一起形成钢筋网片，保证施工时受力钢筋位置正确;承受由于混凝土收缩及温度变化引起的拉应力.
承受由于混凝土收缩及温度变化引起的拉应力。
20适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段。
第Ⅰ阶段—--为开裂阶段
荷载较小,梁基本上处于弹性工作阶段，随着荷载增加，弯矩加大，拉区边缘纤维混凝土表现出一定塑性性质。
第Ⅱ阶段———带裂缝工作阶段
弯矩超过开裂弯矩Mcrsh,梁出现裂缝，裂缝截面的混凝土退出工作，拉力由纵向受拉钢筋承担,随着弯矩的增加，受压区混凝土也表现出塑性性质，当梁处于第Ⅱ阶段末Ⅱa时，受拉钢筋开始屈服。
第Ⅲ阶段-—-—-破坏阶段
钢筋屈服后，梁的刚度迅速下降，挠度急剧增大，中和轴不断上升,受压区高度不断减小。受拉钢筋应力不再增加，经过一个塑性转动构成，压区混凝土被压碎，构件丧失承载力.
第Ⅰ阶段末的极限状态可作为其抗裂度计算的依据。
第Ⅱ阶段可作为构件在使用阶段裂缝宽度和挠度计算的依据。
第Ⅲ阶段末的极限状态可作为受弯构件正截面承载能力计算的依据。
21钢筋混凝土适筋梁与弹性梁受力特点差别：
（1） 弹性均质梁的截面应力为线性分布，且与截面弯矩成正比而钢筋混凝土梁的应力不与弯矩成正比.
(2）弹性均质梁的中和轴位置保持不变,混凝土梁的中和轴位置随着截面弯矩的增大而不断上升，内力臂也随截面弯矩的增大而增大。
（3)弹性均质梁的截面刚度保持不变，混凝土梁的截面刚度随着弯矩的增大而增大。
22混凝土梁正截面受弯破坏形态
适筋梁征受拉钢筋首先屈服,然后受压区混凝土被压碎，属于延性破坏.
超筋梁，受压混凝土先被压碎，受拉钢筋未屈服，属于脆性破坏。
少筋梁，混凝土一开裂,就破坏,属于受拉脆性破坏，且承载能力低，应用不经济，工程中避免采用.
23受弯承载力基本假定
（1） 截面应变分布符合平截面假定，即正截面应变按线性规律分布
（2） 截面受拉区的拉力全部由钢筋负担，不考虑混凝土的抗拉作用
（3） 混凝土受压的应力应变曲线是由抛物线上升段和水平段两部分组成
（4） 纵向受拉钢筋的极限拉应变取0.01
（5） 纵向钢筋的受力取钢筋应变与其弹性模量的乘积,但其绝对值不应大于其相应的强度的设计值。
24受压区等效矩形应力图形的原则
（1） 等效矩形应力图形的面积应等于曲线应力图形的面积，即混凝土压应力合力的大小相等
（2）界等效矩形应力图形的形心位置应与曲线应力图形的形心位置相同,即压应力合力的作用点位置相同。
25单筋矩形截面受弯构件正截面承载力的两个基本公式
适用条件：
;
26双筋矩形截面受弯构件正截面承载力的两个基本公式：
（1） 适用条件：（1）,是为了保证受拉钢筋屈服，不发生超筋梁脆性破坏，且保证受压钢筋在构件破坏以前达到屈服强度；（2）为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值，应满足， 其含义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形的重心。当不满足条件时，则表明受压钢筋的位置离中和轴太近,受压钢筋的应变太小，以致其应力达不到抗压强度设计值。
27受压构件按受力情况可分为
（1）轴心受压构件:通常在荷载作用下，受压构件其截面上轴向力作用线与构件截面重心轴重合.
（2）偏心受压构件:当弯矩和轴力共同作用于构件上或当轴向力作用线与构件截面重心轴不重合。
单向偏心受压构件：当轴向力作用线与截面的重心轴平行且沿某一主轴偏离重心。
双向偏心受压构件：当轴向力作用线与截面的重心轴平行且偏离两个主轴。
28箍筋的 作用；固定纵向钢筋的位置，与纵筋形成空间钢筋骨架，防止纵筋受力后外凸，为纵筋提供侧向支撑，同时箍筋还可以约束核心混凝土，改善混凝土变形性能.
是将等效矩形应力图受压区高度x与截面有效高度ho的比值,称为相对受压区高度。
29大小偏压破坏特征:，大偏心受压破坏；,小偏心受压破坏；
大偏心受压破坏：破坏始自于远端钢筋的受拉屈服，然后近端混凝土受压破坏；
小偏心受压破坏:构件破坏时，混凝土受压破坏，但远端的钢筋并未屈服；
其他知识点见课本171，173页
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