大板结构设计的几个问题- 结构理论
论文导读：大板就是单块面积比较大的板，如跨度大于6米的板。根据这几年对大板结构的工程经验，认为大板的设计差异于小楼板有如下方面：隔墙荷载，边梁扭矩，楼面开洞和阳角构造等。但是在计算楼板配筋的时候，把这部分均摊荷载放大一个系数1.0~1.5加入到恒荷载中进行计算。二、边梁弹性扭矩的计算边梁的弹性扭矩可以由次梁，楼板及预应力引起。下面将对楼板板端弯矩和预应力作用引起的边梁扭矩提出计算方法并进行计算。
关键词：大板，隔墙，均摊荷载，扭矩，楼板开洞，预应力大板就是单块面积比较大的板，如跨度大于6米的板；它是人们对建筑要求不断提高的需要，它带来了大面积房间，还很高效地解决了一些楼面复杂分隔小房间的问题。以往有墙的地方都设梁，大板省去了错综复杂的肋梁布置，给上下层不同布置的建筑在结构设计时候带来极大的便利。所以，作为一个结构设计人员，搞好大板结构设计，也是非常重要的。
根据这几年对大板结构的工程经验，认为大板的设计差异于小楼板有如下方面：隔墙荷载，边梁扭矩，楼面开洞和阳角构造等。由于阳角构造理论和技术已经比较完善，下面将对前三者逐一说明。
一、隔墙荷载的取值现在结构设计一般都采用程序计算，一般的，程序不能将隔墙荷载按实际情况输入，通常做法是把一块板中所有的隔墙重均摊到整个大板中去。在计算梁柱内力的时候，我们一般直接取均摊值做楼板恒荷载输入，而且不放大（注意个别梁的设计）。但
是在计算楼板配筋的时候，把这部分均摊荷载放大一个系数 1.0~1.5加入到恒荷载中进行计算。
根据分析《建筑结构静力计算手册》中局部荷载作用在楼板时的内力系数的规律，我们可以发现如下规律：
1，当长短跨长比Ly/Lx>1.0时，当隔墙离支座0～0.25Ly之内，则取荷载放大系数为0.5～1.0，当隔墙离支座0.25~0.5Ly之内，则取放大系数为1.0~4.74。
2，当隔墙平行于长跨时，离支座0～0.25Lx时取荷载放大系数0～1.0；当隔墙离支座0.25～0.3Lx时，取荷载放大系数为1.1；当隔墙离支座0.3～0.5Lx时，取荷载放大系数为1.1～2.45。
由上述，隔墙平行于短跨更不利。以上的数据均来自纯竖向力作用即忽略隔墙材料的抗剪强度。但实际工程中，隔墙的材料一般是砖或其它砌块，当中间有向下的挠度的时候，就会形成拱，把荷载往板边和明梁处导，这样对抗弯构件是有利的，所以其弯矩系数并不如上述那么大。
对此我们要寻求这个有利因素到底起到多大的作用，现用中国建筑科学研究院编制的计算软件“PKPM系列”中“SATWE复杂楼板有限元分析”程序对一个实际工程（该工程隔墙荷载布置比较不利）中按实际荷载的输入的板进行有限元分析；与此同时用《建筑结构静力计算手册》中楼板计算表格分析带隔墙楼板的内力。结果对比如下：
1)若取荷载放大系数为1.2计算：对于支座内力，手算的折减10％仍然比按有限元分析结果略大。对于跨中内力，如不对支座调幅，则
手算的略小于按有限元分析结果，若考虑了支座调幅10％，则略大于按有限元分析结果。
2)若取荷载放大系数为1.5计算：对于支座内力，手算的支座处内力要比按有限元分析的大得多；而对跨中内力，手算的和按有限元分析的比较接近；若考虑支座调幅15%的话，手算的结果在支座和跨中处均比按有限元分析的结果大10％。
在本例中，隔墙荷载比较大，布置也比较不利；按上述结果对比的分析，对于一般的结构，隔墙荷载取1.3～1.5对于构件来说是安全的。
二、边梁弹性扭矩的计算边梁的弹性扭矩可以由次梁，楼板及预应力引起。由次梁引起的扭矩就是次梁的梁端弯矩，次梁为线性，这里就不详细说明其计算方法。下面将对楼板板端弯矩和预应力作用引起的边梁扭矩提出计算方法并进行计算。
1、由板端弯矩引起的扭矩计算
模型：单跨板带边梁。
计算思路：用按有限元分析计算结果得到的边梁的扭矩与四周固支板的边梁扭矩作比较，得到一个系数β。免费论文。则我们可以把梁的扭矩表达成Mt=βαｑLo2La，其中α为四边固支板的板边支座弯矩系数，Lo为板的计算跨度，La为α所对应方向的梁长。则我们要解决的问题就是求出β到底取多大。
计算过程：
正确解：按有限元分析宽长比为0.50、0.75、1.0的三种板，梁
板的截面大小均按实际大小取值，而荷载则为了方便计算只取恒载为1.0的面载。划分单元的时候分别按500mm与1000mm计算；其中按500mm划分的单元计算得到的结果用于计算比较时候应该除以2。经过有限元分析得到的板条端的弯矩即为板对梁的扭矩，该扭矩应该是分布扭矩，要计算梁端的扭矩时，应该把从梁中间到一个梁端的分布扭矩叠加。这样就得到了按有限元分析的梁的扭矩大小。我们把这个值称作B。
寻求简化的思路：因为我们不能去用有限元分析法来对每根边梁都作分析，这样会增加很多的工作量。于是，我们要根据已经有的数据来对梁的扭矩进行简化计算。我们可以用四周固支的板支左弯矩系数（已知数）乘以一个系数来求得梁的扭矩，这个系数我们把它称作β。这样我们的目标就转移到求β了。B=βαｑLo2La。
求四周固支板的梁扭矩：我们假定四周梁是固定不转动也不发生位移的。这样我们分析板的竖向位移，跨中的中间应该是最大的，那么跨中板条的板条端部弯矩应该是最大的；而在梁端部，由于靠近支座的位移非常小，故在梁端板条的板条端部弯矩是最小的，我们认为它为0。那么我们就得假定板条端弯矩大小的分布，假定它是按抛物线分布的。（把板四周按固支约束进行有限元分析，其结果正好是验证了开始假定的按抛物线分布。）这样，梁端的扭矩就是从跨中到梁端板条端的弯矩的积分。我们把这个积分称作
A=∫0La/2 [4αｑLo2 /La2+αｑLo2]dx=0.667αｑLo2 La
经有限元分析，发现B=（0.15~0.4）A，则B=（0.1~0.28）A=βα
ｑLo2La。其中β与梁截面与板截面的刚度比，配筋，荷载，跨度和板的长宽比有关。
简化计算：上面分析的是长短梁的一些值，但我们发现系数0.28/0.1=2.8，相差这么大，对我们计算过程中取值会带来较大的误差；另一方面，对长短不一的同一块板上的梁，我们要计算2次才可以得到两根梁的结果，比较麻烦。为了减小误差和简化计算，我们只好寻求一种简化的计算方法。经分析，发现较短梁的扭矩稍微小于较长梁的扭矩，所以我们可以只计算较长梁的扭矩，而把较短梁的扭矩偏安全的取较长梁的扭矩值。又发现较长梁端部的扭矩约为A值的0.15~0.20，所以有下列公式：
Mt短梁=Mt长梁=βαｑLo2L长梁，其中，β=0.1~0.13
α为四边固支板的板边支座弯矩系数
2、由整体现浇预应力楼板引起的扭矩计算
与梁整体现浇的预应力楼板，预应力钢筋锚固在边梁上，预应力相当于给边梁一个侧向力，这力会让边梁产生扭矩和侧弯矩。如果整块楼板都有预应力那么边梁就受到一个连续分布的侧向力。如图所示实线为支座处梁的位置，虚线为跨中处梁的位置，边梁发生一个角度为α的扭转。
下面根据实际情况分析α角。如图300mm×600mm的边梁，梁长Lo＝8m；板厚160mm，楼板为连续板，假定板长为50m，对称布置；C40砼，Ec＝32500Mpa，G＝Ec/2＝16250 Mpa；预应力板的平均预压应力σc=2.0Mpa。
先假定梁的支座不动。免费论文。根据对称性，我们可以认为边梁受到预应力板的影响长度为L＝25m，则混凝土板在边梁处受到的压缩位移为ΔL=Lσc/ Ec=2×25000÷32500＝1.53（mm）
由图示几何关系得α＝1.53÷220＝0.7％，梁的极惯性矩Ip＝（bh3＋hb3）/12＝67.5×108mm4
所以可得梁的扭矩为MT＝α×G×Ip÷（Lo/2）＝0.7％×16250Mpa×67.5×108mm4÷4m
＝1.92×108（N mm）＝192（kNm）
可见，由于预应力楼板引起的边梁的扭矩是比较大的；当然，这个扭矩在支座处是用一个倒L截面来承担的，而且在构件产生一定塑性变形之后会减小。
此外，图示力P在梁的侧面产生一个梁的侧向弯矩，其大小可根据Lo/2长的两端固支梁其中的一端支座位移等于楼板收缩量ΔL来估算；值得注意的是这里用到的梁的惯性矩应为宽度方向的。笔者认为这个侧弯矩会随着构件的发生塑性变形有较大的减小，这里就不做详细计算了。
由上述分析，在设计有预应力楼板整体现浇的时候，边梁应该在概念上考虑到预应力楼板对边梁的这个不利因素。建议在设计的时候可以适当增加梁的宽度，适当增加外层箍筋和腰筋的配筋面积；结构允许时，可在与边梁垂直的框架梁上布置预应力筋以减小楼板对梁的相对压缩量ΔL，使得梁板均匀地受预应力作用。免费论文。
三、楼板开洞的处理大板上还要分隔房间，有可能存在象卫生间
要局部降板厚，还有可能要做各种井道口，大板在设计过程中就需要处理许多开洞的问题，长边不大于1米的洞按《混凝土结构构造手册》设些无明梁的构造钢筋应该没有问题，但是对于长边大于1米甚至达2米以上的洞口，而且不好按构造手册上设置明梁的时候，不能仅放几根构造钢筋就行了，我们应该需要了解洞口附近应力分布情况。我用PKPM系列的SATWE有限元分析对这类结构做了有限元分析。发现：
洞口边上集中应力影响范围为洞口短边方向是短边长度的 1.5倍，长边处则为短边长度的1.5倍与一半的长边长度中较大值。笔者认为这种内力分布比较合理。
如附图：当板在正弯矩区时，先按一块完整的楼板计算一遍，在计算板底钢筋的过程中；当计算x向的钢筋时，可以把a长度的板带弯矩叠加到矩形洞口上下各1.5b宽的板带承担。（弯矩可折减）若计算y向的钢筋，则可以把a范围的板带受的弯矩分担给洞口边Max （a/2,1.5b）范围的板带承担。若洞口离支座较近，则把主要钢筋集中配在远离支座的洞口边。
另外由于洞口在楼板的中间，不能从中间拉一条梁，所以可以沿洞口周围做个上反的小梁，作用主要是以免洞口周围应力集中造成楼板构件开裂甚至破坏，又可以当作其平行方向板带的加强肋，还可以提高其垂直方向钢筋的锚固效率
参考资料：
（1）《混凝土结构构造手册》（第三版）
（2）《建筑结构静力计算手册》
钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应注 意的几个问题 作者：董俊 简介：本文围绕钢筋混凝土多层框架结构，就结构设计中结构选型、基础设计、结构电算及电算结果的人工调整、施工图绘制注意事项等几方面简要总结了一些要在结构设计过程要注意的一些常见问题，为今后多层框架结构分析与设计提供一定参考。 关键字：钢筋混凝土多层框架房屋结构设计 一.引言 随着建筑选型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计中遇到的各种难题也日益增多，因而作为一个结构设计者在遵循各种规范，大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点的同时，还必须注意一些在多层框架结构具体设计过程看似简单，却容易忽视的一些注意点。结合笔者在参加工作几年来积累的多层框架结构的设计实践，就在结构设计中结构选型、基础设计、结构电算与结构分析、施工图绘制注意事项等几方面简要总结了一些要在结构设计过程要注意一些常见问题，为今后多层框架结构分析与设计提供一定参考。二．结构选型 对于多层钢筋混凝土框架结构设计，在结构选型阶段，要注
意以下几点问题： 1．抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架 单跨框架是由两个柱单根梁形成，一旦发生地震，尤其超设防烈度的大震情况下，两个柱的其中一根遭受破坏，显而易见将使建筑容易倒塌，因为整体结构缺乏赘余的空间体系。 2．框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼电梯小井筒 框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼电梯小井筒。因为井筒的存在会吸收较大的地震剪力，相应地减少框架结构承担的地震剪力，而且井筒下基础设计也比较困难，故这些井筒多采用砌体材料做填充墙形成隔墙。当必须设计钢筋混凝土井筒时，井筒墙壁厚度应当减薄，并通过开竖缝、开结构洞等办法进行刚度弱化；配筋也只宜配置少量单排钢筋，以减小井筒的作用。设计计算时，除按框架确定抗震等级并计算外，还应按带井筒的框架（当平面不规则时，宜考虑耦联）复核，并加强与井墙体相连的柱子的配筋。 此外，还要特别指出，对框架结构出屋顶的楼电梯间和水箱间等，应采用框架承重，不得采用砌体墙承重；而且应当考虑鞭梢效应乘以增大系数；雨篷等构件应从承重梁上挑出，不得从填充墙上挑出；楼梯梁和夹层梁等应承重柱上，不得支承在填充墙上。3．多层框架结构的平面布置及竖向布置应注意的问题。 多层框架结构的平面布置应采用纵横双向梁柱刚接的抗侧力结构体系，而不宜采用一个方向梁柱刚接的抗侧力结构。若有一
结构设计原理复习题 一、选择题 1、混凝土强度等级按照（ ）确定 A 、立方体抗压强度标准值 B 、立方体抗压强度平均值 C 、轴心抗压强度标准值 D 、轴心抗压强度设计值 2、同一强度等级的混凝土，各种强度之间的关系是（ ） A 、c f ＞cu f ＞t f B cu f ＞t f ＞c f C 、cu f ＞c f ＞t f D 、t f ＞cu f ＞c f 3、在测定混凝土立方体抗压强度时，《桥规》（JTG D —2004）采用的标准试件尺寸为（ ） 的立方体。 A 、mm 100 B 、mm 150 C 、mm 180 D 、mm 200 4、混凝土棱柱体抗压强度用符号（ ）表示 A 、c f B 、cu f C 、t f D 、s f 5、分别用mm 150和mm 200的立方体试件进行抗压强度试验，测得的抗压强度值为（ ） A 、mm 150的立方体低于mm 200的立方体 ； B 、mm 150的立方体高于mm 200的立方体 ； C 、mm 150的立方体等于mm 200的立方体 ； D 、mm 150的立方体低于mm 200的立方体 ，是因为试件尺寸越小，抗压强度就越小； 6、同一强度等级的混凝土，棱柱体试件的抗压强度与立方体试件的抗压强度关系是（ ） A 、立方体抗压强度与棱柱体抗压强度相等 B 、立方体抗压强度高于棱柱体抗压强度 C 、立方体抗压强度低于棱柱体抗压强度 D 、无法确定 7、混凝土双向受压时，其强度变化规律是（ ） A 、一向混凝土强度随着另一向压应力的增加而增加 B 、一向混凝土强度随着另一向压应力的增加而减小 C 、双向受压强度与单向受压强度相等 D 、双向受压强度低于单向受压强度 8、混凝土弹性模量的基本测定方法是（ ） Ａ、在很小的应力（c c f 3.0≤σ）下做重复加载卸载试验所测得 Ｂ、在很大的应力（c σ＞c f 5.0）下做重复加载卸载试验所测得 Ｃ、应力在0=c σ～c f 5.0 之间重复加载卸载5~10次，取c σ=c f 5.0时所测得的变形值作为混凝土弹性模量的依据 Ｄ、以上答案均不对 9、混凝土的线性徐变是指徐变变形与（ ）成正比。 Ａ、混凝土强度 Ｂ、时间 Ｃ、温度和湿度 Ｄ、应力 10、《公路桥规》中规定了用于公路桥梁承重部分混凝土标号分为（ ）等级。 Ａ、8 Ｂ、10 Ｃ、12 Ｄ、13 11、在按极限状态理论计算钢筋混凝土构件承载力时，对于有明显流幅的钢筋，原则上都是以（ ）作为钢筋强度取值的依据 Ａ、屈服极限 Ｂ、比例极限 Ｃ、弹性极限 Ｄ、抗拉极限强度 12、对于无明显流幅的钢筋，结构设计时原则上都是以（ ）作为钢筋强度取值的依据 Ａ、比例极限 Ｂ、条件屈服强度 Ｃ、弹性极限 Ｄ、抗拉极限强度 13、钢筋和混凝土材料的强度设计值（ ）强度标准值。 Ａ、等于 Ｂ、小于 Ｃ、大于 Ｄ、不确定 14、钢筋的塑性变形性能通常用（ ）来衡量。 Ａ、屈服极限和冷弯性能 Ｂ、比例极限和延伸率 Ｃ、延伸率和冷弯性能 Ｄ、抗拉极限强度和延伸率
混凝土结构设计基本原理复习重点(总结很好) 第 1 章绪论 1.钢筋与混凝土为什么能共同工作： （1）钢筋与混凝土间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。 （2）钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，因此，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。 （3）包围在钢筋外面的混凝土，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。 1、混凝土的主要优点：1)材料利用合理2 )可模性好3)耐久性和耐火性较好4)现浇混凝土结构的整体性好5)刚度大、阻尼大6)易于就地取材 2、混凝土的主要缺点：1)自重大2)抗裂性差3 )承载力有限4)施工复杂、施工周期较长5 )修复、加固、补强较困难 建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面 作用的分类：按时间的变异，分为永久作用、可变作用、偶然作用 结构的极限状态：承载力极限状态和正常使用极限状态 结构的目标可靠度指标与结构的安全等级和破坏形式有关。 荷载的标准值小于荷载设计值；材料强度的标准值大于材料强度的设计值 第2章钢筋与混凝土材料物理力学性能 一、混凝土 立方体抗压强度（f cu,k）：用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件，在温度为（20±3）℃，相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法加压到破坏，所测得的具有95%保证率的抗压强度。（f cu,k为确定混凝土强度等级的依据） 1.强度轴心抗压强度（f c）：由150mm×150mm×300mm的棱柱体标准试件经标准养护后用标准试验方法测得的。（f ck=0.67 f cu,k） 轴心抗拉强度（f t）：相当于f cu,k的1/8～1/17, f cu,k越大，这个比值越低。 复合应力下的强度：三向受压时，可以使轴心抗压强度与轴心受压变形能力都得到提高。 双向受力时，（双向受压：一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加；双向受拉：混凝土的抗拉强度与单向受拉的基本一样； 一向受拉一向受压：混凝土的抗拉强度随另一向压应力的增加而降低，混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增加而降低） 受力变形：（弹性模量：通过曲线上的原点O引切线，此切线的斜率即为弹性模量。反映材料抵2.变形抗弹性变形的能力） 体积变形（温度和干湿变化引起的）：收缩和徐变等。 混凝土单轴向受压应力-应变曲线数学模型 1、美国E.Hognestad建议的模型 2、德国Rusch建议的模型 混凝土的弹性模量、变形模量和剪变模量 弹性模量 变形模量 切线模量 3、（1）徐变：混凝土的应力不变，应变随时间而增长的现象。 混凝土产生徐变的原因： 1、填充在结晶体间尚未水化的凝胶体具有粘性流动性质 2、混凝土内部的微裂缝在载荷长期作用下不断发展和增加的结果 线性徐变：当应力较小时，徐变变形与应力成正比；非线性徐变：当混凝土应力较大时，徐变变形与应力不成正比，徐变比应力增长更快。影响因素：应力越大，徐变越大；初始加载时混凝土的龄期愈小，徐变愈大；混凝土组成成分水灰比大、水泥用量大，徐变大；骨料愈坚硬、弹性模量高，徐变小；温度愈高、湿度愈低，徐变愈大；尺寸大小，尺寸大的构件，徐变减小。养护和使用条件 对结构的影响：受弯构件的长期挠度为短期挠度的两倍或更多；长细比较大的偏心受压构件，侧向挠度增大，承载力下降；由于徐变产生预应力损失。（不利）截面应力重分布或结构内力重分布，使构件截面应力分布或结构内力分布趋于均匀。（有利） （2）收缩：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象，在水中体积膨胀。 影响因素：1、水泥的品种：水泥强度等级越高，则混凝土的收缩量越大； 2、水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也越大； 3、骨料的性质：骨料的弹性模量大，则收缩小； 4、养护条件：在结硬过程中，周围的温、湿度越大，收缩越小； 5、混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小； 6、使用环境：使用环境的温度、湿度大时，收缩小； 7、构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。 对结构的影响：会使构件产生表面的或内部的收缩裂缝，会导致预应力混凝土的预应力损失等。 措施：加强养护，减少水灰比，减少水泥用量，采用弹性模量大的骨料，加强振捣等。 混凝土的疲劳是荷载重复作用下产生的。（200万次及其以上） 二、钢筋 光圆钢筋：HPB235 表面形状 带肋钢筋：HRB335、HRB400、RRB400 有明显屈服点的钢筋：四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、破坏阶段），屈服强度力学性能是主要的强度指标。 （软钢）
结构设计中的几个参数比 1.轴压比 目的：控制构件保持一定延性。保证柱（墙）的塑性变形能力和保证结构的抗倒塌能力。 要求：详见规范（抗规柱6.3.6、墙6.4.5和混规柱11.4.16、墙11.7.16&17），限制各等级的剪力墙和框架（支）柱轴压比； 注意：剪力墙的轴压比对应的荷载为重力荷载代表值的设计值；框架（支）柱轴压比对应的荷载为含水平荷载的工况组合，多为地震工况组合。 调节方法： 1）程序调整：SATWE程序不能实现。 2）人工调整：增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。 2.扭转周期比 目的：周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。一句话，周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性 要求：规范规定（高规3.4.5）：结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1 之比，A级高度高层建筑不应大于0.9；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85
振型判别方法：振型方向因子来判断，因子以50%作为分界。 注意：全国超限建筑抗震设防中，对周期比比值不足不是一项超限，广东抗震审查技术要求中无该条规定。 调节方法： 一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。周期比不满足要求说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，总的调整原则是加强结构外圈刚度，削弱结构内筒刚度。 3.有效质量参与系数 目的：保证考虑充足的地震作用。 要求：详见规范（抗规5.2.2条文及高规5.1.13）计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。 调节方法： 增加计算参与的振型数量。 4.刚重比 目的：确定在水平荷载下，结构二阶效应不致过大，而引起稳定问题。要求：详见规范（高规5.4）重力二阶效应及结构稳定 注意：此处重力为重力荷载设计值，取1.2恒+1.4活。 刚重比与结构的侧移刚度成正比关系；周期比的调整将导致结构侧移刚度的变化，从而影响到刚重比。因此调整周期比时应注意，当某主轴方向的刚重比小于或接近规范限值时，应采用加强刚度的方法；当某主轴方
结构设计原理小结 ec--混凝土弹性模量； efc--混凝土疲劳变形模量； es--钢筋弹性模量； c20--表示立方体强度标准值为20n/mm2的混凝土强度等级； fcu--边长为150mm的施工阶段混凝土立方体抗压强度； fcu,k--边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值； fck,fc--混凝土轴心抗压强度标准值，设计值； ftk,ft--混凝土轴心抗拉强度标准值，设计值； fck,ftk--施工阶段的混凝土轴心抗压，轴心抗压拉强度标准值； fyk,fptk--普通钢筋，预应力钢筋强度标准值； fy,fy--普通钢筋的抗拉，抗压强度设计值； fpy,fpy--预应力钢筋的抗拉，抗压强度设计值。 第2.2.2条作用，作用效应及承载力 n--轴向力设计值； nk,nq--按荷载效应的标准组合，准永久组合计算的轴向力值； np--后张法构件预应力钢筋及非预应力钢筋的合力； np0--混凝土法向预应力等于零时预应力钢筋及非预应力钢筋的合力；
nu0--构件的载面轴心受压或轴心受拉承载力设计值； nux,nuy--轴向力作用于x轴，y轴的偏心受压或偏心受拉承载力设计值； m--弯矩设计值； mk,mq--按荷载效应的标准组合，准永久组合计算的弯矩值； mu--构件的正截面受弯承载力设计值； mcr--受弯构件的正截面开裂弯矩值； t--扭矩设计值； v--剪力设计值； vcs--构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值； fl--局部荷载设计值或集中反力设计值； σck,σcq--荷载效应的标准组合，准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力； σpc--由预加力产生的混凝土法向应力； σtp,σcp--混凝土中的主拉应力，主压应力； σfc,max,σfc,min--疲劳验算时受拉区或受压区边缘纤维混凝土的最大应力，最小应力； σs,σp--正载面承载力计算中纵向普通钢筋，预应力钢筋的应力； σsk--按荷载效应的标准组合计算的纵向受拉钢筋应力或等效应力；
井字梁结构设计中的几个 常见问题 摘要：由于钢筋混凝土井字梁能给建筑提供较大空间，所以井字梁结构在建筑中被广泛应用，本文从井字梁设计中的构造、设计原则、截面确定、结构布置、配筋等几个方面进行了阐述。 关键词：井字梁双向受力结构布置 0 引言 由于井字梁在横纵两个方向都有较大的刚度，适用于使用上要求有较大空间的建筑，如民用房屋的门厅、餐厅、会议室和展览大厅等。所以井字梁结构体系以其受力和布置方式的合理性，得到了广泛的应用，现介绍几种井字梁结构在设计中几个问题，供大家参考。 1 井字梁结构的特点： 1.1 钢筋混凝土井字梁是从双向板演变而来的一种结
构形式。当其跨度增加时，板厚相应也随之加大。但是，由于板厚而自重加大，而板下部受拉区域的混凝土往往被拉裂不能参见工作。因此，在双向板的跨度较大时，为了减轻板的自重，我们可以把板的下部受拉区的混凝土挖掉一部分，让受拉钢筋适当集中在几条线上，使钢筋与混凝土更加经济、合理地共同工作。这样双向板就变成为在两个方向形成井字式的区格梁，这两个方向的梁通常是等高的，不分主次梁，一般称这种双向梁为井字梁。 1.2 能形成规则的梁格，顶棚较美观。常用的梁格布置形式有：正交正放、正交斜放、斜交斜放等。 1.3 比一般梁板结构具有较大跨高比，较适用于受层高限制且要求大跨度的建筑。 2 井字梁结构的设计原则 2.1 当井字梁周边有柱位时，可调整井字梁间距以避开柱位，靠近柱位的区格板需作加强处理，若无法避开，则可设计成大小井字梁相嵌的结构形式。 2.2 井字梁楼盖两个方向的跨度如果不等，则一般需控
制其长短跨度比不能过大。长跨跨度L1与短跨跨度L2之比L1/L2最好是不大于1.5，如大于1.5小于等于2，宜在长向跨度中部设大梁，形成两个井字梁体系或采用斜向布置的井字梁，井字梁可按45°对角线斜向布置。 2.3 梁格间距的确定一般是根据建筑上的要求和具体的结构平面尺寸确定，通常取跨度的1/12~1/6，且一般不宜超过4m，同时还应综合考虑刚度和经济指标要求。 2.4 与柱连接的井字梁或边梁按框架梁考虑，必须满足抗震受力(抗弯、抗剪及抗扭)要求和有关构造要求。梁截面尺寸不够时，梁高不变，可适当加大梁宽。 2.5 井字梁最大扭矩的位置，一般情况下四角处梁端扭矩较大，其范围约为跨度的1/4～1/5。建议在此范围内适当加强抗扭措施。 3 井字梁截面尺寸的确定 3.1 一般的混凝土框架梁截面宽度不宜小于200mm，由于井字梁结构纵横方向梁能起到侧面相互约束作用，使得梁截面宽度较小时，也不会发生侧向失稳破坏。因此井字梁截
《结构设计原理》复习题 一、填空 1．按加工方式不同，钢筋分为（）、（）、（）、（）四种。2．（）与（）通常称为圬工结构。 3．梁内钢筋主要有（）、（）、（）、（）等。 4．随着柱的长细比不同，其破坏型式有（）、（）两种。 5．根据张拉预应力筋与浇筑混凝土构件之间的先后顺序，预应力混凝土分为（）、（）两类。 6．钢筋与混凝土之间的粘结力主要有以下三项组成（）、（）、（）。7．按照配筋多少的不同，梁可分为（）、（）、（）三种。 8．钢筋混凝土受弯构件主要有（）和（）两种形式。 9．梁内钢筋主要有（）、（）、（）、（）等。 10．（）、（）、（）称为结构的可靠性。 11．钢筋的冷加工方法有（）、（）、（）三种。 12．结构的极限状态，根据结构的功能要求分为（）、（）两类。 13．T形截面梁的计算，按（）的不同分为两种类型。 14．在预应力混凝土中，对预应力有如下的要求（）、（）、（）。15．钢筋混凝土梁一般有（）、（）、（）三种不同的剪切破坏形式。16．预应力钢筋可分为（）、（）、（）三种。 二、判断题：（正确的打√,错误的打×。） 1．混凝土在长期荷载作用下，其变形随时间延长而增大的现象称为徐变。（）2．抗裂性计算的基础是第Ⅱ阶段。（）3．超筋梁的破坏属于脆性破坏，而少筋梁的破坏属于塑性破坏。（）4．增大粘结力、采用合理的构造和高质量的施工、采用预应力技术可以减小裂缝宽度。（）5．当剪跨比在[1, 3]时，截面发生斜压破坏。. （）6．预应力损失是可以避免的。（）7．整个结构或结构的一部分，超过某一特定状态时，就不能满足结构功能的要求，这种特殊状态称为结构的极限状态。（）8．箍筋的作用主要是与纵筋组成钢筋骨架，防止纵筋受力后压屈向外凸出。（） 9．采用预应力技术可杜绝裂缝的发生或有效减少裂缝开展宽度。（）10．为了保证正截面的抗弯刚度，纵筋的始弯点必须位于按正截面的抗弯计算该纵筋的强度全部被发挥的截面以内，并使抵抗弯矩位于设计弯矩图的里面。（）11．偏心距增大系数与偏心距及构件的长细比有关。（）12．钢筋混凝土梁的刚度是沿梁长变化的，无裂缝区段刚度小，有裂缝区段刚度大。（）13．钢筋按其应力应变曲线分为有明显流幅的钢筋和没有明显流幅的钢筋。（）14．因为钢筋的受拉性能好，所以我们只在受拉区配置一定数量的钢筋而在受压区不配置钢筋。（）15．当轴向力的偏心较小时，全截面受压，称为小偏心受压。（） 越大越好。（）16．有效预应力 pe
第一章 钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能 1.混凝土立方体抗压强度cu f ：（基本强度指标）以边长150mm 立方体试件，按标准方法制作养护28d ，标准试验方法（不涂润滑剂，全截面受压，加载速度0.15~0.25MPa/s ）测得的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度 cu f 。 影响立方体强度主要因素为试件尺寸和试验方法。尺寸效应关系： cu f （150）=0.95cu f （100） cu f （150）=1.05cu f （200） 2.混凝土弹性模量和变形模量。 ①原点弹性模量：在混凝土受压应力—应变曲线图的原点作切线，该切线曲率即为原点弹性模量。表示为：E '=σ/ε=tan α0 ②变形模量：连接混凝土应力应变—曲线的原点及曲线上某一点K 作割线，K 点混凝土应力为σc （=0.5c f ），该割线（OK ）的斜率即为变形模量，也称割线模量或弹塑性模量。 E c '''=tan α1=σc /εc 混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量相等。 ③切线模量：混凝土应力应变—上某应力σc 处作一切线，该切线斜率即为相应于应力σc 时的切线模量''c E =d σ/d ε 3 . 徐变变形：在应力长期不变的作用下，混凝土的应变随时间增长的现象称为徐变。 影响徐变的因素：a. 内在因素，包括混凝土组成、龄期，龄期越早，徐变越大；b. 环境条件，指养护和使用时的温度、湿度，温度越高，湿度越低，徐变越大；c. 应力条件，压应力σ﹤0.5 c f ，徐变与应力呈线性关系；当压应力σ介于（0.5～0.8）c f 之间，徐变增长比应力快；当压应力σ﹥0.8 c f 时，混凝土的非线性徐变不收敛。 徐变对结构的影响：a.使结构变形增加；b.静定结构会使截面中产生应力重分布；c.超静定结构引起赘余力；d.在预应力混凝土结构中产生预 应力损失。 4.收缩变形：在混凝土中凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减少的现象称为收缩。 混凝土收缩原因：a.硬化初期，化学性收缩，本身的体积收缩；b.后期，物理收缩，失水干燥。 影响混凝土收缩的主要因素：a.混凝土组成和配比；b.构件的养护条件、使用环境的温度和湿度，以及凡是影响混凝土中水分保持的因素；c.构件的体表比，比值越小收缩越大。 混凝土收缩对结构的影响：a.构件未受荷前可能产生裂缝；b.预应力构件中引起预应力损失；c.超静定结构产生次内力。 5.钢筋的基本概念 1.钢筋按化学成分分类，可分为碳素钢和普通低合金钢。 2钢筋按加工方法分类，可分为a.热轧钢筋；b.热处理钢筋；c.冷加工钢筋（冷拉钢筋、冷轧钢筋、冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋。） 6.钢筋的力学性能 物理力学指标：（1）两个强度指标：屈服强度，结构设计计算中强度取值主要依据；极限抗拉强度，材料实际破坏强度，衡量钢筋屈服后的抗拉能力，不能作为计算依据。（2）两个塑性指标：伸长率和冷弯性能：钢材在冷加工过程和使用时不开裂、弯断或脆断的性能。 7.钢筋和混凝土共同工作的的原因：（1）混凝土和钢筋之间有着良好的黏结力；（2）二者具有相近的温度线膨胀系数；（3）在保护层足够的前提下，呈碱性的混凝土可以保护钢筋不易锈蚀，保证了钢筋与混凝土的共同作用。 第二章 结构按极限状态法设计计算的原则 1.结构概率设计的方法按发展进程划分为三个水准：a.水准Ⅰ，半概率设计法，只对影响结构可靠度的某些参数，用数理统计分析，并与经验结合，对结构的可靠度不能做出定量的估计；b.水准Ⅱ，近似概率设计法，用概率论和数理统计理论，对结构、构件、或截面设计的可靠概率做出近似估计，忽略了变量随时间的关系，非线性极限状态方程线性化；c.水准Ⅲ，全概略设计法，我国《公桥规》采用水准Ⅱ。 2.结构的可靠性：指结构在规定时间（设计基准期）、规定的条件下，完成预定功能的能力。 可靠性组成：安全性、适用性、耐久性。 可靠度：对结构的可靠性进行概率描述称为结构可靠度。 3.结构的极限状态：当整个结构或构件的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。 极限状态分为承载能力极限状态、正常使用极限状态和破坏—安全状态。 承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形，具体表现：a.整个构件或结构的一部分作为刚体失去平衡；b.结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；c.结构转变成机动体系；d.结构或构件丧失稳定；e.变形过大，不能继续承载和使用。 正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值，具体表现：a.由于外观变形影响正常使用；b.由于耐久性能的局部损坏影响正常使用；c.由于震动影响正常使用；d.由于其他特定状态影响正常使用。 破坏—安全状态是指偶然事件造成局部损坏后，其余部分不至于发生连续倒塌的状态。（破坏—安全极限状态归到承载能力极限状态中） 4.作用：使结构产生内力、变形、应力、应变的所有原因。 作用分为：永久作用、可变作用和偶然作用。 永久作用：在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用 可变作用：在结构试用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用。
第一章钢筋混凝土结构的力学性能 1、基本构件变形分类：受拉构件、受压构件、受弯构件、受扭构件 2、遵行适用、安全、经济、美观的原则设计 3、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 4、钢筋和混凝土在一起工作由于：1）两者之间有可靠的粘结力，能牢固的结成整体，在外荷载作用下能协调变形2）两者的温度线膨胀系数相近、温度变化时产生很下的温度应力3）钢筋被混凝土覆盖防止锈蚀 5、钢筋混凝土结合优点：1）合理利用两者的受力特点，形成具有较高承载力的结构构件2）使用寿命长，耐久性好，不需要经常维护维修，耐火性好3）施工方法适应性强4）现浇钢筋混凝土结构的整体性好，抗震性较好5）大多数可以就地取材，节省运费，降低建筑成本（砂、石） 6、钢筋混凝土结构缺点：1）自重大2）抗裂性差3）浇筑混凝土时需要模板支撑4）户外施工受季节条件限制 7、钢筋按生产工艺和加工条件分为：热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋 8、热轧钢筋分为：光圆钢筋、变形钢筋（螺纹钢筋、人字形钢筋、月牙纹钢筋） 9、直径小于6mm为钢丝 10、拉伸试验中没有明显流幅的钢筋其残余应变为0.2%时的应力δ0.2作为协定的屈服点(条件屈服强度),取残余应变的0.1%处应力作为弹性极限强度 11、钢筋的强度指标：屈服强度、极限强度 12、钢筋的塑性指标：伸长率、截面收缩率、冷弯性能 13、 14、粘结力：能承担由于变形差沿其接触面上产生的剪应力 15、粘结力的作用：钢筋端部的锚固、裂缝间应力的传递 16、粘结力的组成：钢筋与砼接触面上的化学吸附作用、砼收缩将钢筋紧紧握裹儿产生的摩擦力、钢筋与混凝土之间机械咬合作用力、附加咬合作用 17、影响粘结力的主要因素：钢筋表面形状、砼强度等级、浇筑砼时钢筋的位置、保护层厚度和钢筋间距、横向钢筋及侧向压力等 第二章钢筋混凝土结构的基本计算原则 1、结构的作用：引起结构内力和变形的一切原因统称为结构的作用 2、结构的作用分为两类：直接作用和间接作用 3、作用在结构上产生的内力和变形称为作用效应 4、结构的作用按时间的变异性和出现的可能性分为三类：永久作用（作用值在设计基准期内不随时间变化，或其变化值平均值相比可以忽略不计）、可变作用（作用值在设计基准期内随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略）、偶然作用（在设计基准期出现的概率很小，一旦出现，其持续时间很短，但其量值很大） 5、作用代表值：结构或结构构件设计时，为了便于作用的统计和表达，简化设计共识，通常以一些确定的值来表达这些不确定的作用量，这些确定的值即称为作用的代表值 6、作用的标准值：其量值应取结构设计规定期限内可能出现的最不利值，一般按照在设计基准期内最大概率分布FQT（x）的某一分位值确定 7、作用的准永久值：（对可变作用而言）依据作用出现的累计时间而定，{公桥规}规定，可变作用准永久值为可变作用标准值乘以准永久系数ψ2得到 8、作用的频遇值：根据在足够长观测期内作用任意点时点概率分布的分位值而定 9、作用设计值：作用标准值乘以作用分项系数 10、抗力：是结构构件抵抗作用效应的能力，即承载能力和抗变形能力 11、引起抗力不定性的因素：材料性能的不定性、几何参数的不定性、计算模式的不定性 12、结构的可靠性：安全性、适用性、耐久性 13、结构可靠度：结构在规定时间内，规定条件下完成预定功能的概率 14、结构设计目的：要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够可靠性的前提下，完成全部功能的要求 15、极限状态：当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态 16、承载能力极限状态：对应于桥涵及其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态 17、正常使用极限状态：对应于桥涵及其构件达到正常使用或耐久性的某项限定值的状态 18、作用效应组合：是结构上几种作用分别产生的效应的随机叠加 第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
简述框架结构设计中的几个关键问题及应对措施 摘要钢筋混凝土框架结构是一种由梁、柱组成的超静定结构体系,在地震、风荷载等作用下需设计成延性结构,以便能很好地吸收和耗散能量,保证结构具有足够的抵抗变形能力,确保结构安全。对框架结构设计中几个关键问题进行分析总结,并提出相应的应对措施。一旦处理不当,或计算过程中未加考虑,可能会导致结构不合理,甚至不安全。结构工程师在精于结构电算分析的同时,更应注意在设计过程中遇到的类似问题,使施工图的设计更完备,保证结构安全。 关键词框架结构;刚度;偏心;短柱;柱间梁铰接;沉重方案;配筋 钢筋混凝土框架结构作为一种常用的结构形式,具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点,目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。近年来,随着计算机技术的不断发展,框架结构的计算也由手算转向电算,计算精度日益提高,设计人员的工作强度逐渐降低。但是,在框架结构的设计中,仍然存在着一些概念性和实际性的问题需要设计人员予以重视,以确保设计质量的提高。 1设计中一些关键问题的处理 1.1梁与柱的中心线宜重合 规范规定,框架、梁、柱中心线宜重合,当梁、柱中心线不重合时,在计算时应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响,以及梁上的荷载对柱子的偏心影响。若偏心距大于该方向上柱高宽度的1/4时,可以采用增设梁的水平方向加腋等措施。 有模拟水平地震作用的研究表明,当框架梁、柱中心线偏心距大于该方向柱宽的1/4时,节点核心区除了出现斜裂缝,还会出现竖向裂缝。因此,当梁、柱偏心距大于该方向柱宽的1/4时,应采用梁加水平腋的措施,加腋的构造见《高层建筑规范》(以下简称2时为长柱。试验表明极短柱发生剪切斜拉破坏,属于脆性破坏,短柱多数发生剪切破坏,长柱一般发生弯曲破坏。 框架结构中由于楼梯间休息平台梁或因层高矮而柱截面大等原因,某些工程中短柱难以避免。如果同一层均为短柱,各柱刚度相差不大,这种情况进行内力分析和结构设计安全是可以保证。 1.3双向梁柱抗侧力体系的布置 框架结构既要承受竖向荷载,又要承受水平荷载,因此必须设计成双向梁、柱抗侧力体系,并且应具有足够的侧向刚度,以满足规范规定的楼层层间最大位移与层高之比的限值。由于建筑平面和立面的需要,主体结构个别部位可采用铰接处理。
结构设计原理练习题C 一、单项选择： 1、下列破坏形态中属于延性破坏的是： （ ） A ：超筋梁的破坏 B ：剪压破坏 C ：适筋梁的破坏 D:小偏心受压破坏 2、轴心受压柱中箍筋的主要作用是： （ ） A ：抗压 B ：约束钢筋不屈曲 C ：抗剪 D ： 防裂 3、同截面尺寸、同种材料的梁，只是钢筋用量不同，则承载能力关系：（ ） A ：超筋梁>适筋梁>少筋梁 B ：适筋梁>超筋梁>少筋梁 C ：少筋梁>适筋梁>超筋梁 D ：超筋梁>少筋梁>适筋梁 4、螺旋式间接钢筋的体积配筋率为 （ ） 0: s A A bh :sv v A B bs 11111112:s s n l A n l A C l l s + 14:ss cor A D d s 5、截面尺寸满足抗剪上限要求则不会发生： （ ） A ：剪压破坏 B ：斜拉破坏 C ：斜压破坏 D ：少筋破坏 6、先张法特有的应力损失是 （ ） A ：钢筋与孔道摩擦引起的应力损失 B ：台座与钢筋温差引起的应力损失 C ：钢筋松弛引起的应力损失 D ：混凝土收缩引起的应力损失 7、部分应力构件的预应力度： （ ） A ：0=λ B ：0λ< C ：1>λ D ：10<<λ 二、填空 1、构件按受力特点分 、 、 、受扭构件。 2、混凝土的强度设计值是由强度标准值 而得。 3、结构能满足各项功能要求而良好的工作叫 ，否则叫 。 4、 < f sd A s 时定义为第二类T 梁。 5、由于某种原因引起预应力钢筋的应力减小叫 。 三、判断正误 1、剪压破坏是延性破坏而斜拉破坏是脆性破坏。 （ ） 2、在轴心受压件中混凝土的收缩和徐变都会引起钢筋的压应力增长。 （ ） 3、ηe 0 >0.3h 0 时为大偏心受压。 （ ） 4、施加预应力不能提高构件的承载能力。 （ ） 5、局部承压面下混凝土的抗压强度比全截面受压时高。 （ ） 四、简答 1、什么叫开裂截面的换算截面？为什么使用换算截面？画矩形截面全截面换算截面的示意图。 2、 钢筋和混凝土之间的粘结力来源于哪几方面？ 3 、简述后张法施工过程？它有哪些优、缺点？ 4、简述等高度梁只设箍筋时的抗剪钢筋设计步骤。 五、计算题 1、T 形截面尺寸' '1200,200, 120,1000,f f b mm b mm h mm h mm ====采用C30混凝 土（MPa f cd 8.13=），HRB335级钢筋（MPa f sd 280=），Ⅰ类环境条件，56.0=b ξ，
结构设计原理案例计算步骤 一、单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 计算公式： ——水平力平衡 （）——所有力对受拉钢筋合力作用点取矩（） （）——所有力对受压区砼合力作用点取矩（）使用条件： 注：/，&& 计算方法： ㈠截面设计yy 1、已知弯矩组合设计值，钢筋、混凝土强度等级及截面尺寸b、h，计算。 ①由已知查表得：、、、； ②假设； ③根据假设计算； ④计算（力矩平衡公式：）； ⑤判断适用条件：（若，则为超筋梁，应修改截面尺寸或提 高砼等级或改为双筋截面）； ⑥计算钢筋面积（力平衡公式：）； ⑦选择钢筋，并布置钢筋（若 ，则按一排布置）； 侧外 ⑧根据以上计算确定（若与假定值接近，则计算，否则以的确定值作 为假定值从③开始重新计算）； ⑨以的确定值计算； ⑩验证配筋率是否满足要求（，）。 2、已知弯矩组合设计值，材料规格，设计截面尺寸、和钢筋截面面积。 ①有已知条件查表得：、、、； ②假设，先确定； ③假设配筋率（矩形梁，板）； ④计算（，若，则取）； ⑤计算（令，代入）； ⑥计算（，&&取其整、模数化）； ⑦确定（依构造要求，调整）； ⑧之后按“1”的计算步骤计算。 ㈡承载力复核 已知截面尺寸b、，钢筋截面面积，材料规格，弯矩组合设计值，
所要求的是截面所能承受的最大弯矩，并判断是否安全。 ①由已知查表得：、、、； ②确定； ③计算； ④计算（应用力平衡公式：，若，则需调整。令， 计算出，再代回校核）； ⑤适用条件判断（，，）； ⑥计算最大弯矩（若，则按式计算最大弯矩） ⑦判断结构安全性（若，则结构安全，但若破坏则破坏受压区，所以应以受压区控制设计；若,则说明结构不安全，需进行调整——修改尺寸或提高砼等级或改为双筋截面）。 二、双筋矩形截面梁承载力计算 计算公式： ， ，（）+（） 适用条件： （1） （2） 注：对适用条件的讨论 ①当&&时，则应增大截面尺寸或提高砼等级或增加的用量（即 将当作未知数重新计算一个较大的）；当时，算得的即为安全要 求的最小值，且可以有效地发挥砼的抗压强度，比较经济； ②当&&时，表明受压区钢筋之布置靠近中性轴，梁破坏时应变较 小，抗压钢筋达不到其设计值，处理方法： a.《公桥规》规定：假定受压区混凝土压应力的合力作用点与受压区钢筋合力作用 点重合，并对其取矩，即 令2，并 （） 计算出； b.再按不考虑受压区钢筋的存在（即令），按单筋截面梁计算出。 将a、b中计算出的进行比较，若是截面设计计算则取其较小值，若是承载能力复核则取其较大值。 计算方法： ㈠截面设计 1.已知截面尺寸b、h，钢筋、混凝土的强度等级，桥梁结构重要性系数，弯矩组合 设计值，计算和。 步骤： ①根据已知查表得：、、、、； ②假设、（一般按双排布置取假设值）； ③计算；
1、某现浇多层钢筋混凝土框架结构，地层中柱按轴心受压构件计算，柱高H=6.4m ，承受轴向压力设计值N=2450kN,采用C30级混凝土，HRB335级钢筋，求柱截面尺寸（设配筋率 '0.01,1ρ?==），并试计算需配置的纵向受力钢筋。 （已知：2 14.3N/mm c f =，21.43/t f N mm =，'2300/y y f f N mm ==） 附表：钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数? 设配筋率' 0.01,1ρ?==，由公式知 正方形截面边长396.7b mm ==，取b=400mm 。 （2）求稳定系数 柱计算长度0 1.0l H =， 06400 16400 l b ==，查表得0.87?=。 （3）计算配筋 由公式知 2、某梁截面尺寸b×h=250mm×500mm ，M=2.0×108N·mm ，受压区预先已经配好HRB335级受压钢筋2φ20（' s A =628mm 2 ），若受拉钢筋也采用HRB335级钢筋配筋，混凝土的强度等级为C30，求截面所需配置的受拉钢筋截面面积s A 。 （已知：2 14.3N/mm c f =，21.43/t f N mm =，'2300/y y f f N mm ==，1 1.0α=， ,max 0.55,0.399b s ξα==） 解：(1)求受压区高度x 假定受拉钢筋和受压钢筋按一排布置，则' 35mm s s a a == 且' 2235mm 70mm s x a >=?= (2)计算截面需配置的受拉钢筋截面面积 四、计算题 1、已知某屋架下弦，截面尺寸b=220mm ，h=150mm ，承受轴心拉力设计值N=240kN ，混凝土为C30级，纵筋为HRB335级，试计算需配置的纵向受力钢筋。 （已知：2 14.3N/mm c f =，21.43/t f N mm =，'2300/y y f f N mm ==） 参考答案： 解：,u N N =令 2、已知梁的截面尺寸b=250mm ，h=500mm ，混凝土为C30级，采用HRB400级钢筋，承
《结构设计原理》述课 一、前言 （一）课程基本信息 1.课程名称：结构设计原理 2.课程类别：专业平台课 3.学时：两学期总计84学时，2周课程设计 4.适用专业：交通工程 （二）课程性质 1.课程性质 结构是土木工程中最基本的元素，《结构设计原理》课程围绕着工程中常用的钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、圬工结构的设计计算进行理论和实践性的教学。 《结构设计原理》是土木工程专业的一门重要的专业必修课程，是学生运用已学的《工程制图》、《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》、《工程材料》等知识，初步解决结构原理及结构设计问题的一门课程。其特点是：兼具理论性和实用性且承前启后，为学好专业课打好基础的课程，也是学生感到比较难学的一门课程。所以《结构设计原理》及其系列课程一直是土木工程专业的主干课，从开设的《结构设计原理》、《结构设计原理》课程设计，到毕业设计都渗透结构设计的理论，课程贯穿交通工程专业教学的所有环节。 本课程主要介绍钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和圬工结构的各种基本构件受力特性、设计原理、计算方法和构造设计。 2.本课程的作用 本课程主要培养学生掌握钢筋混凝土基本构件和结构的设计计算方法和与施工及工程质量有关的结构的基本知识，培养学生具有识读桥梁结构图纸的识读能力、基本构件的设计能力、使用和理解各种结构设计规范能力、解决工程结构实际问题的能力、综合分析问题的能力、学习能力和与人合作等能力，从而为继续学习后续专业课程奠定扎实的基础，以进一步培养学生树立独立思考、吃苦耐劳、勤奋工作的意识以及诚实、守信的优秀品质，为今后从事施工生产一线的工作奠定良好的基础。 本课程以“材料力学”、“理论力学”和“工程材料”的学习为基础共同打造学生的专业核心技能。
结构设计原理复习题 1.混凝土的构件有哪些？ 答：素混凝土构件，普通钢筋混凝土构件，预应力钢筋混凝土构件。 2.钢筋与混凝土能共同工作的原因是什么？（P5） 3.钢筋与混凝土的粘结机理。（P19） 4.混凝土的弹性模量的表示方法。（P11） 5.桥梁安全等级如何区别？（P33） 6.空心板梁如何转换成工字型梁？（P66） 7.钢筋混凝土结构的特点是什么？(优点和缺点)（P5、P6） 8.常用的钢筋种类有哪些？（P17） 9.σ0.2的含义。（P17） 10.什么是混凝土立方体抗压强度？（P6） 11.什么是混凝土棱柱体（轴心）抗压强度？（P6）混凝土棱柱体轴心抗拉强度？（P7） 12.什么是套箍效应？（参考P209的套箍理论） 13.什么是95%的保证率？ 答：混凝土就是强度合格率必须达到95%以上，钢筋则是说规定的钢筋强度标准值，能保证95%以上的强度值大于这个标准值。 14.混凝土多向受力的特点。（P8） 15.什么是混凝土的徐变及影响徐变的因素？（P12、P13） 16.什么是作用？作用效应？抗力？（P27） 17.什么是作用的标准值？可变作用频遇值和可变作用准永久值？（P37） 18.什么是使用年限和设计基准期？（P25） 19.什么是结构的可靠性和可靠度？（P25） 20.什么是结构的极限状态？（P25） 21.两种极限状态，三种设计工况，四种基本组合。 答：两种极限状态：承载力极限状态和正常使用极限状态。 三种设计状况：持久状况，短暂状况，偶然状况。 四种基本组合：承载能力（基本组合和偶然组合），正常使用（作用短期效应组合和作用长期效应组合） 22.轴心受压构件的构造要求。（P131） 23.长柱和短柱的破坏模式。（P128） 答：长柱——失稳破坏；短柱——材料破坏。 24.螺旋箍筋的作用及配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件的正截面承载力计算公式。 （134、P135） 25.配筋率（P42）与配箍率（P82）。 26.受弯构件正截面破坏形态——适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏（P48） 27.什么是峰值应变和极限应变？ 答：峰值应变是峰值应力对应的应变，极限应变是在构件开始破坏时的应变。 28.何时选用双筋梁？判断是否选用双筋梁的方法（在计算和复核两种情况下）？（P61） 29.为什么选用T形截面梁？及判断T形截面类型的方法（在计算和复核两种情况下）？ 30.bf’如何取值？（P67） 31.什么是ξb？ρ max和ρmin？
钢筋混凝土框架结构设计中需注意的几个问题 摘要：针对钢筋混凝土框架结构的设计，探讨了结构计算及设计、构造措施方面一些需要注意的问题，供同行参考。 关键词：框架结构；计算简图；框架柱；框架梁 钢筋混凝土框架结构是目前应用最广泛的结构形式之一，但目前的设计中还是经常存在一些问题，需要加以注意。 一.框架结构的延性抗震设计 我国现有很多建筑中，钢筋混凝土结构应用最为普遍，其中框架结构是最常用的结构形式。框架结构具有足够的强度、良好的延性和较强的整体性，目前广泛应用于地震设防地区，然而未经合理设计的框架结构会在地震作用下产生较严重的震害。结构延性有利于结构抗震，能防止结构的脆性破坏，保证结构或构件在破坏前有足够的变形能力。延性结构容许构件的某些临界截面有一定的转动能力形成塑性铰区域，产生内力重分布。结构延性在结构抗震中的作用与结构的承载能力同等重要。因此，钢筋混凝土材料具有双重性，如果设计合理，尽量减小混凝土脆性性质的危害，充分发挥钢筋塑性性能。 1．“强柱弱梁”设计原则。地震作用下，塑性铰的位置要出现在梁上，不能出现在梁跨中。出现在跨中的塑性铰会导致局部破坏。一个强柱弱梁结构，塑性铰首先出现在梁中，当部分或者全部两端都出现塑性铰时，结构仍能继续承受外荷载，只有当柱子底部出现塑性铰时，结构才达到破坏。此外梁的延性大于柱的延性。这是因为柱是压弯构件，较大的轴压比使柱的延性下降，梁是受弯构件，比较容易实现高延性的要求。因此，较合理的框架破坏机制应是梁比柱的塑性屈服尽可能早发生和多发生，底层柱根的塑性铰较晚形成。这种破坏机制的框架就是强柱弱梁型框架。 2．梁柱的延性设计。要使结构具有延性，就必须保证梁柱具有足够的延性，因此必须遵守强剪弱弯原则，控制构件的破坏形态。适筋梁和大偏压柱，在截面破坏时可以达到较好的延性，可吸收和耗散地震能量，使内力重分布得以充分发展；而钢筋混凝土梁柱受到较大剪力破坏时，往往呈现脆性破坏。所以在进行框架梁柱设计时，应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力。 二.结构计算方面 1.基础抗震承载力验算及独立基础设计荷载取值问题