《结构设计原理》复习资料
第一篇钢筋混凝土结构
第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能
三、复习题
（一）填空题
1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压。
2、混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度。
3、混凝土的变形可分为两类：受力变形和体积变形。
4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要强度高，而且要具有良好的塑性、可焊性，同时还要求与混凝土有较好的粘结性能。
5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要为混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。
6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要原因是：钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近和混凝土对钢筋起保护作用。
7、混凝土的变形可分为混凝土的受力变形和混凝土的体积变形。其中混凝土的徐变属于混凝土的受力变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的体积变形。
（二）判断题
1、素混凝土的承载能力是由混凝土的抗压强度控制的。………………………………【×】
2、混凝土强度愈高，应力应变曲线下降愈剧烈，延性就愈好。………………………【×】
3、线性徐变在加荷初期增长很快，一般在两年左右趋以稳定，三年左右徐变即告基本终止。………………………………………………………………………………………………【√】
4、水泥的用量愈多，水灰比较大，收缩就越小。………………………………………【×】
5、钢筋中含碳量愈高，钢筋的强度愈高，但钢筋的塑性和可焊性就愈差。…………【√】
（三）名词解释
1、混凝土的立方体强度────我国《公路桥规》规定以每边边长为150mm的立方体试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压极限强度值（以MPa计）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号
f
cu 表示。
2、混凝土的徐变────在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。
3、混凝土的收缩────混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。
第二章结构按极限状态法设计计算的原则
。
三、复习题
（一）填空题
1、结构设计的目的，就是要使所设计的结构，在规定的时间能够在具有足够可靠性性的前提下，完成全部功能的要求。
2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构可靠，反之则称为失效，结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用极限状态来衡量。
3、国际上一般将结构的极限状态分为三类：承载能力极限状态、正常使用极限状态和“破坏一安全”极限状态。
4、正常使用极限状态的计算，是以弹性理论或塑性理论为基础，主要进行以下三个方面的验算：应力计算、裂缝宽度验算和变形验算。
5、公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
6、结构的安全性、适用性和耐久性通称为结构的可靠性。
7、作用是指使结构产生力、变形、应力和应变的所有原因，它分为直接作用和间接作用两种。直接作用是指施加在结构上的集中力或分布力如汽车、人群、结构自重等，间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的原因，如地震、基础不均匀沉降、混凝土收缩、温度变化等。
8、结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类：永久作用（恒载）、可变作用和偶然作用。
9、我国《公路桥规》根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况，规定了结构设计的三种状况：持久状况、短暂状况和偶然状况。
10、《公路桥规》根据混凝土立方体抗压强度标准值进行了强度等级的划分，称为混凝土强度等级并冠以符号C来表示，规定公路桥梁受力构件的混凝土强度等级有13级，即C20～C80，中间以5MPa进级。C50以下为普通强度混凝土，C50及以上混凝土为高强度混凝土。《公路桥规》规定受力构件的混凝土强度等级应按下列规定采用：钢筋混凝土构件不应低于C20 ，用HRB400、KL400级钢筋配筋时，不应低于C25 ；预应力混凝土构件不应低于C40 。
11、结构或结构构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种作用规定值即称为作用代表值。作用代表值包括作用标准值、准永久值和频遇值。
（二）名词解释
1、结构的可靠度────结构在规定的时间，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
2、结构的极限状态────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。
第三章受弯构件正截面承载力计算
二、复习题
（一）填空题
1、钢筋混凝土受弯构件常用的截面型式有矩形、T形和箱形等。
2、只在梁（板）的受拉区配置纵向受拉钢筋，此种构件称为单筋受弯构件；如果同时在截面受压区也配置受力钢筋，则此种构件称为双筋受弯构件。
3、梁的钢筋有纵向受拉钢筋（主钢筋）、弯起钢筋或斜钢筋、箍筋、架立钢筋和水平纵向钢筋等。
4、梁的钢筋常常采用骨架形式，一般分为绑扎钢筋骨架和焊接钢筋骨架两种形式。
5、钢筋混凝土构件破坏有两种类型：塑性破坏和脆性破坏。
6、受弯构件正截面承载力计算的截面设计是根据截面上的 计算弯矩 ，选定 材料 、确定 截面尺寸 和 配筋 的计算。
7、受压钢筋的存在可以提高截面的 延性 ，并可减少长期荷载作用下的 变形 。
8、将空心板截面换算成等效的工字形截面的方法，是根据 面积 、 惯性矩 和 形心位置 不变的原则。
9、T 形截面按受压区高度的不同可分为两类： 第一类T 形截面 和 第二类T 形截面 。
10、工字形、箱形截面以及空心板截面，在正截面承载力计算中均按 T 形截面 来处理。
（二）判断题
1、判断一个截面在计算时是否属于T 形截面，不是看截面本身形状，而是要看其翼缘板是否参加抗压作用。……………………………………………………………………………【√】
2、当梁截面承受异号弯矩作用时，可以采用单筋截面。………………………………【×】
3、少筋梁破坏是属于塑性破坏。…………………………………………………………【×】
4、水平纵向钢筋其作用主要是在梁侧面发生裂缝后，可以减少混凝土裂缝宽度。…【√】
5、当承受正弯矩时，分布钢筋应放置在受力钢筋的上侧。……………………………【×】
（三）名词解释
1、控制截面────所谓控制截面，在等截面构件中是指计算弯矩（荷载效应）最大的截面；在变截面构件中则是指截面尺寸相对较小，而计算弯矩相对较大的截面。
2、最大配筋率max ρ────当配筋率增大到使钢筋屈服弯矩约等于梁破坏时的弯矩时，受拉钢筋屈服与压区混凝土压碎几乎同时发生，这种破坏称为平衡破坏或界限破坏，相应的配筋率称为最大配筋率。
3、最小配筋率min ρ────当配筋率减少，混凝土的开裂弯矩等于拉区钢筋屈服时的弯矩时，裂缝一旦出现，应力立即达到屈服强度，这时的配筋率称为最小配筋率。
备注：最小配筋率min ρ是少筋梁与适筋梁的界限。当梁的配筋率由min ρ逐渐减小，梁的
工作特性也从钢筋混凝土结构逐渐向素混凝土结构过渡，所以，
min ρ可按采用最小配筋率min ρ的钢筋混凝土梁在破坏时，正截面承载力u M 等于同样截面尺寸、同样材料的素混凝土梁正截面开裂弯矩标准值的原则确定。
（五）计算题
1、已知一钢筋混凝土单筋矩形截面梁，截面尺寸b ×h=250mm ×500mm （h 0=455mm ），截面处弯矩组合设计值M d =115KN ·m ，采用C20混凝土（MPa ，f cd 2.9=MPa f td 06.1=）
和HRB335级钢筋（MPa f sd 280=）。Ⅰ类环境条件，安全等级为二级（0.10=γ），
56.0=b ξ。计算所需要的受拉钢筋的截面面积s A 。
解：本题为单筋矩形截面梁截面设计类型题，请按照以下三个步骤进行计算：
第一步：计算截面抵抗矩系数s α
242.04552502.9101150.126
200=????==bh f M cd d
s γα 第二步：计算混凝土受压区相对高度ξ
282.0242.0211211=?--=--=s αξ<56.0=b ξ
第三步：求受拉钢筋的截面面积s A
1054280
2.9455250282.00=???==sd cd s f f bh A ξmm 2 %927.0455
25010540=?==bh A s ρ>min ρ 其中：min ρ=max ???
?????2.0,45sd td f f =max ??????2.0,280
06.145=0.2% 于是，所需要的受拉钢筋的截面面积s A =1054mm 2
2、已知一钢筋混凝土矩形截面梁，截面尺寸限定为b ×h=200mm ×400mm ，采用C20混凝土（MPa ，f cd 2.9=MPa f td 06.1=）和HRB335级钢筋（MPa f sd 280=，MPa f sd 280/=），弯矩组合设计值M d =80KN ·m 。Ⅰ类环境条件，安全等级为一级（1.10=γ），56.0=b ξ。试进行配筋计算。
解：本题为双筋矩形截面梁截面设计的第一种类型题，请按照以下步骤进行计算：
说明：在不允许增加梁的截面尺寸和提高混凝土强度等级的情况下，如单筋梁出现超筋，则可采用按双筋梁进行设计。
受压钢筋按一层布置，假设mm a s 35'=；受拉钢筋按二层布置，假设mm a s 65=，
h 0=400-65=335mm ，弯矩计算值为m KN M M d ?=?==88801.10γ。
第一步：验算是否需要采用双筋截面。单筋矩形截面的最大正截面承载力为
)5.01(20b b cd u bh f M ξξ-==9.2×200×3352×0.56×(1-0.5×0.56)=83.26KN ·m<88 KN ·m
故需要采用双筋截面。
第二步：首先计算单筋梁部分，让单筋梁充分发挥作用（即令b ξξ=），求受压钢筋的面积'
s A
226'0'20'
4.56)35335(280)56.0
5.01(5
6.03352002.91088)()5.01(mm a h f bh f M A s sd b b cd s
=-??-????-?=---=ξξ 第三步：根据平衡条件，求受拉钢筋的截面面积s A
2/'1289280
4.5628033556.02002.9mm f A f bx f A sd s sd cd s =?+???=+= 于是，受拉区所需要的受拉钢筋总面积是1289mm 2。
受压区所需要的受压钢筋总面积是56.4mm 2。
3、已知一钢筋混凝土双筋矩形截面梁，其截面尺寸为b ×h=200mm ×400mm ，采用C30混凝土（MPa ，f cd 8.13=MPa f td 39.1=）和HRB335级钢筋（MPa f sd 280=，
MPa f sd 280/=），承受的弯矩组合设计值m KN M d ?=150，受压区已经配置了2根直径为16mm 的受压钢筋。Ⅰ类环境条件，安全等级为二级（0.10=γ），56.0=b ξ。试求受拉钢筋的面积。
解：本题为双筋矩形截面梁截面设计的第二种类型题，请按照以下步骤进行计算：
受压钢筋按一层布置，mm a s 35'=；受拉钢筋按二层布置，假设mm a s 65=，
h 0=400-65=335mm ，弯矩计算值为m KN M d ?=?=1501500.10γ。
第一步：计算单筋矩形截面的最大正截面承载力为
)5.01(20b b cd u bh f M ξξ-==13.8×200×3352×0.56×(1-0.5×0.56)=124.89KN ·m<150 KN ·m
故需要采用双筋截面。
第二步：首先计算“钢筋”梁部分（又称第二部分截面），求受拉钢筋的截面面积2s A
22/'24022801642280mm f A f A sd S sd s =???==π
第三步：计算单筋梁部分（实质上为单筋矩形截面截面设计），求受拉钢筋截面面积1s A []
375.03352008.13)35335(402280101500.1)(262020=??-??-??=-=bh f M M cd d d s γα
5.0375.0211211=?--=--=s αξ<5
6.0=B ξ
2011651280
8.133352005.0mm f f bh A sd cd s =??==ξ 于是，所需要的受拉钢筋的总面积为22120534021651mm A A A s s s =+=+=
4、已知翼缘位于受压区的钢筋混凝土单筋T 形简支梁，其截面尺寸b ×h=160mm ×1000mm ，mm mm h b f f 1101600'
'
?=?，承受的跨中截面弯矩组合设计值
m KN M d ?=1800，采用C25混凝土（MPa ，f cd 5.11=MPa f td 23.1=）和HRB335级钢
筋（MPa f sd 280=，MPa f sd 280/=），Ⅰ类环境条件，安全等级为一级（1.10=γ），
56.0=b ξ。求受拉钢筋截面面积s A 。
解：本题为第二类T 形截面截面设计类型题，请按照以下步骤进行计算。
设T 形截面受拉钢筋为两排，取mm a s 80=，则mm h 9208010000=-=。
第一步：判别T 形截面的类型。
m KN h h h b f f f f cd ?=-???=-76.1750)2
110920(11016005.11)2('0''
故属于第二类T 形截面。 第二步：首先计算“翼缘”梁部分（也称第二部分截面），求受拉钢筋面积2s A 。 2/ ' 27.6505280 110)1601600(5.11)(mm f h b b f A sd f f cd s =?-?=-= 第三步：计算单筋梁部分（实质上为单筋矩形截面截面设计），求受拉钢筋截面面积1s A 144.0920 1605.11)2110920(110)1601600(5.111018000.1)(262020=????????-??-?-??=-=bh f M M cd d d s γα 156.0144.0211211=?--=--=s αξ<56.0=B ξ 20113.943280 5.1192016015 6.0mm f f bh A sd cd s =???==ξ 于是，所需要的受拉钢筋的总面积为22183.7448 7.650513.943mm A A A s s s =+=+= 第四章 受弯构件斜截面承载力计算 二、复习题 （一）填空题 1、一般把箍筋和弯起（斜）钢筋统称为梁的 腹筋 ，把配有纵向受力钢筋和腹筋的梁称为 有腹筋梁 ，而把仅有纵向受力钢筋而不设腹筋的梁称为无腹筋梁。 2、钢筋混凝土受弯构件沿斜截面的主要破坏形态有 斜压破坏 、 斜拉破坏 和 剪压破坏 等。 3、影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有： 剪跨比 、 混凝土强度 、 纵向受拉钢筋配筋率 、 配箍率和箍筋强度 。 4、钢筋混凝土梁沿斜截面的主要破坏形态有斜压破坏、斜拉破坏和剪压破坏等。在设计时，对于斜压和斜拉破坏，一般是采用 截面限制条件 和 一定的构造措施 予以避免，对于常见的剪压破坏形态，梁的斜截面抗剪能力变化幅度较大，故必须进行斜截面抗剪承载力的计算。 《公路桥规》规定，对于配有腹筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算采用下属半经验半理论的公式： s sb sd sv sv k cu u d A f f f p bh V V θραααγsin )1075.0()6.02()1045.0(3,033210∑?++?=≤-- 5、对于已经设计好的等高度钢筋混凝土简支梁进行全梁承载能力校核，就是进一步检查梁沿长度上的截面的 正截面抗弯承载力 、 斜截面抗剪承载力 和 斜截面抗弯承载力 是否满足要求。 （二）判断题 1、在斜裂缝出现前，箍筋中的应力就很大，斜裂缝出现后，与斜裂缝相交的箍筋中的应力突然减小，起到抵抗梁剪切破坏的作用。…………………………………………………【×】 2、箍筋能把剪力直接传递到支座上。……………………………………………………【×】 3、配置箍筋是提高梁抗剪承载力的有效措施。…………………………………………【√】 4、梁的抗剪承载力随弯筋面积的加大而提高，两者呈线性关系。……………………【√】 5、弯筋不宜单独使用，而总是与箍筋联合使用。………………………………………【√】 6、试验表明，梁的抗剪能力随纵向钢筋配筋率的提高而减小。………………………【×】 7、连续梁的抗剪承载力比相同广义剪跨比的简支梁抗剪承载力要低。………………【√】 （三）名词解释 1、剪跨比m ────剪跨比m 是一个无量纲常数，用0 Vh M m =来表示，此处M 和V 分别为剪压区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h 0为截面有效高度。 2、抵抗弯矩图────抵抗弯矩图又称材料图，就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示个正截面所具有的抗弯承载力。 （四）简答题 1、对于无腹筋梁，斜裂缝出现后，梁的应力状态有哪些变化？ 答：斜裂缝出现前，剪力由梁全截面抵抗。但斜裂缝出现后，剪力仅由剪压面抵抗，后者的面积远小于前者。所以斜裂缝出现后，剪压区的剪应力显著增大；同时，剪压区的压应力也要增大。这是斜裂缝出现后应力重分布的一个表现。 斜裂缝出现前，截面纵筋拉应力由截面处的弯矩所决定，其值较小。在斜裂缝出现后， 截面处的纵筋拉应力则由剪压面处弯矩决定。后者远大于前者，故纵筋拉应力显著增大，这是应力重分布的另一个表现。 2、简述无腹筋简支梁沿斜截面破坏的三种主要形态？ 答：斜拉破坏：在荷载作用下，梁的剪跨段产生由梁底竖直裂缝沿主压应力轨迹线向上延伸发展而成斜裂缝。其中有一条主要斜裂缝（又称临界斜裂缝）很快形成，并迅速伸展至荷载垫板边缘而使混凝土裂通，梁被撕裂成两部分而丧失承载力，同时，沿纵向钢筋往往伴随产生水平撕裂裂缝。这种破坏发生突然，破坏面较整齐，无压碎现象。 剪压破坏：梁在弯剪区段出现斜裂缝，随着荷载的增大，陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界裂缝。临界斜裂缝出现后，梁还能继续增加荷载，斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端（剪压区）的混凝土在正应力、剪应力和荷载引起的竖向局部压应力的共同作用下被压酥而破坏，破坏处可见到很多平行的斜向短裂缝和混凝土碎渣。 斜压破坏：当剪跨比较小时，首先是加载点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体相平行的斜裂缝，梁腹被分割成若干倾斜的小柱体。随着荷载的增大，梁腹发生类似混凝土棱柱体被压坏的情况，即破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝。 3、在斜裂缝出现后，腹筋的作用表现在哪些方面？ 答：①把开裂拱体向上拉住，使沿纵向钢筋的撕裂裂缝不发生，从而使纵筋的销栓作用得以发挥，这样，开裂拱体就能更多地传递主压应力；②腹筋将开裂拱体传递过来的主压应力传到基本拱体上断面尺寸较大还有潜力的部位上去，这就减轻了基本拱体上拱顶所承压的应里，从而提高了梁的抗剪承载力；③腹筋能有效地减小斜裂缝开展宽度，从而提高了斜截面上的骨料咬合力。 第六章 轴心受压构件的正截面承载力计算 二、复习题 （一）填空题 1、钢筋混凝土轴心受压构件按照箍筋的功能和配置方式的不同可分为两种： 普通箍筋柱 和 螺旋箍筋柱 。 2、普通箍筋的作用是： 防止纵向钢筋局部压屈、并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工 。 3、螺旋筋的作用是使截面中间部分（核心）混凝土成为约束混凝土，从而提高构件的 强度 和 延性 。 4、按照构件的长细比不同，轴心受压构件可分为 短柱 和 长柱 两种。 5、在长柱破坏前，横向挠度增加得很快，使长柱的破坏来得比较突然，导致 失稳破坏 。 6、纵向弯曲系数主要与构件的 长细比 有关。 《公路桥规》规定配有纵向受力钢筋和普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算公式如下： )(9.0''0s sd cd u d A f A f N N +=≤?γ 《公路桥规》规定配有纵向受力钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算公式如下： )(9.0''0s sd so sd cor cd u d A f A kf A f N N ++=≤γ （二）判断题 1、长柱的承载能力要大于相同截面、配筋、材料的短柱的承载能力。………………【×】 2、在轴心受压构件配筋设计中，纵向受压钢筋的配筋率越大越好。…………………【×】 3、相同截面的螺旋箍筋柱比普通箍筋柱的承载力高。…………………………………【√】 （三）名词解释 1、纵向弯曲系数────对于钢筋混凝土轴心受压构件，把长柱失稳破坏时的临界压力与短柱压坏时的轴心压力的比值称为纵向弯曲系数。 （四）简答题 1、轴心受压构件的承载力主要由混凝土负担，设置纵向钢筋的目的是什么？ 答：协助混凝土承受压力，减小构件截面尺寸；承受可能存在的不大的弯矩；防止构件的突然脆性破坏。 第七章 偏心受压构件的正截面承载力计算 二、复习题 （一）填空题 1、钢筋混凝土偏心受压构件随着偏心距的大小及纵向钢筋配筋情况不同，有以下两种主要破坏形态： 大偏心受压破坏（受拉破坏） 和 小偏心受压破坏（受压破坏） 。 2、可用 受压区界限高度 或 受压区高度界限系数 来判别两种不同偏心受压破坏形态，当b ξξ≤时，截面为 大偏心受压 破坏；当ξ>b ξ时，截面为 小偏心受压 破坏。 3、钢筋混凝土偏心受压构件按长细比可分为 短柱 、 长柱 和 细长柱 。 4、实际工程中最常遇到的是长柱，由于最终破坏是材料破坏，因此，在设计计算中需考虑由于构件侧向挠度而引起的 二阶弯矩 的影响。 5、试验研究表明，钢筋混凝土圆形截面偏心受压构件的破坏，最终表现为 受压区混凝土压碎 。 （二）判断题 1、在钢筋混凝土偏心受压构件中，布置有纵向受力钢筋和箍筋。对于圆形截面，纵向受力钢筋常采用沿周边均匀配筋的方式。………………………………………………………【√】 2、偏心受压构件在荷载作用下，构件截面上只存在轴心压力。………………………【×】 3、大偏心受压破坏又称为受压破坏。……………………………………………………【×】 4、小偏心受压构件破坏时，受压钢筋和受拉钢筋同时屈服。…………………………【×】 5、当纵向偏心压力偏心距很小时，构件截面将全部受压，中性轴会位于截面以外。…【√】 本章学习重点：对称配筋矩形截面偏心受压构件截面设计 （1）大、小偏心受压构件的判别 bh f N cd =ξ 若b ξξ≤，为大偏心受压构件； 若ξ>b ξ，为小偏心受压构件。 （2）大偏心受压构件（b ξξ≤）的计算 当，h x a b s 时0'2ξ≤≤ )()5.01('0'20' s sd cd s s s a h f bh f Ne A A ---==ξξ 式中：s s a h e e -+ =2 0η 当x <'2s a 时， ) ('0's sd s s a h f Ne A -= 式中：'0'2 s s a h e e +- =η （四）计算题 1、钢筋混凝土矩形截面偏心受压柱，截面尺寸b ×h=400mm ×500mm ，构件在弯矩作用方向和垂直于弯矩作用方向上的计算长度m l 40=，Ⅰ类环境条件，轴向力计算值 KN N 400=，弯矩计算值m KN M ?=240，采用C20混凝土（MPa f cd 2.9=） ，纵向钢筋采用HRB335级钢筋（MPa f f sd sd 280'==），56.0=b ξ。试求对称配筋时所需纵向钢筋的截面面积。 解：本题为矩形截面对称配筋大偏心受压构件截面设计类型题，必须掌握。 mm N M e 60010 4001024036 0=??== 8500 40000==h l >5，需要考虑偏心距增大系数η的影响。 设mm a a s s 50'==，mm a h h s 4500=-=。 =?+=+=450 6007.22.07.22.0001h e ζ 3.8>1，取0.11=ζ 07.1500 400001.015.101.015.102=?-=-=h l ζ>1，取0.12=ζ 偏心距增大系数η按照下式计算： 034.111)5004000(450600140011)(14001 12212000=????+=+=ζζηh l h e 首先，判断偏心受压构件的类别。 242.0450 4002.9104003 0=???==bh f N cd ξ<56.0=b ξ 故可按大偏心受压构件进行设计。 其次，求所需纵向受拉钢筋的面积。 mm a h e e s s 820502 500600034.120=-+?=-+=η 于是，所需纵向受拉钢筋的面积为： )50450(280)242.05.01(242.04504002.982010400)()5.01(23'0'20' -??-????-??=---==s sd cd s s s a h f bh f Ne A A ξξ =1513mm 2 圆形截面偏心受压构件的承载力计算基本公式如下： '220sd cd u d f r C f Ar N N ργ+=≤ '3300sd cd u d f gr D f Br M e N ργ+=≤ 第九章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 二、复习题 （一）填空题 1、对于所有的钢筋混凝土构件都要求进行强度计算，而对某些构件，还要根据使用条件进行 正常使用阶段 计算。 2、对于钢筋混凝土受弯构件，《公路桥规》规定必须进行使用阶段的 变形 和 弯曲裂缝最大裂缝宽度 验算。 3、在进行施工阶段验算时，应根据 可能出现的施工荷载 进行力组合。 4、钢筋混凝土结构的裂缝，按其产生的原因可分为以下几类： 由荷载效应引起的裂缝 、 由外加变形或约束变形引起的裂缝 和 钢筋锈蚀裂缝 。 5、裂缝宽度的三种计算理论法： 粘结滑移理论法 、 无滑移理论 和 综合理论 。 6、对于结构重力引起的变形是长期性的变形，一般采用 设置预拱度 来加以消除。 7、影响裂缝宽度的主要因素有： 钢筋应力 、 钢筋直径 、 配筋率 、 保护层厚度 、钢筋外形 、 荷载作用性质 和 构件受力性质 等。 （二）判断题 1、在使用阶段，钢筋混凝土受弯构件是不带裂缝工作的。……………………………【×】 2、对于钢筋混凝土构件在荷载作用下产生的裂缝宽度，主要是在设计计算和构造上加以控制。……………………………………………………………………………………………【√】 3、设置预拱度的目的是为了线型美观。…………………………………………………【×】 （三）简答题 1、简述钢筋混凝土受弯构件在使用阶段计算的特点？ 答：钢筋混凝土受弯构件的承载能力极限状态是取构件破坏阶段，而使用阶段一般是指梁带裂缝工作阶段。 在钢筋混凝土受弯构件的设计中，其强度计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋量及钢筋布置，以保证截面承载能力要大于荷载效应；计算方法分截面设计和截面复核两种方法。使用阶段计算是按照构件使用条件对已设计的构件进行计算，以保证在使用情况下的应力、裂缝和变形小于正常使用极限状态的限值，这种计算称为“验算”。 钢筋混凝土受弯构件的强度计算必须满足荷载效应小于等于截面承载能力，其中荷载效应为所考虑荷载组合系的效应值，且承载能力要考虑材料安全系数及工作条件系数。 2、简述设置预拱度的目的及如何设置预拱度？ 答：设置预拱度的目的是为了消除结构重力这个长期荷载引起的变形，另外，希望构件在平时无静活载作用时保持一定的拱度。《公路桥规》规定：当由作用（或荷载）短期效应组合并考虑作用（或荷载）长期效应影响产生的长期挠度不超过1600/l （l 为计算跨径）时，可不设预拱度；当不符合上述规定时则应设预拱度。钢筋混凝土受弯构件预拱度值按结构自重和2 1可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。 第二篇 预应力混凝土结构 第十二章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料 二、复习题 （一）填空题 1、钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题： 需要带裂缝工作 和 无法充分利用高强材料的强度 。 2、将配筋混凝土按预加应力的大小可划分为如下四级： 全预应力 、 有限预应力 、 部分预应力 和 普通钢筋混凝土结构 。 3、预加应力的主要方法有 先法 和 后法 。 4、后法主要是靠 工作锚具 来传递和保持预加应力的；先法则主要是靠 粘结力 来传递并保持预加应力的。 5、锚具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为： 依靠摩阻力锚固的锚具 、 依靠承压锚固的锚具 和 依靠粘结力锚固的锚具 。 6、夹片锚具体系主要作为锚固 钢绞线筋束 之用。 7、国桥梁构件预留孔道所用的制孔器主要有两种： 抽拔橡胶管 和 螺旋金属波纹管 。 8、预应力混凝土结构的混凝土，不仅要求高强度，而且还要求能 快硬 、 早强 ，以便能及早施加预应力，加快施工进度，提高设备、模板等利用率。 9、影响混凝土徐变值大小的主要因素有 荷载集度 、 持荷时间 、 混凝土的品质 与 加载龄期 以及 构件尺寸 和 工作环境 等。 10、国常用的预应力筋有： 冷拉热轧钢筋 、 热处理钢筋 、 高强度钢丝 、 钢绞线 、 冷拔低碳钢丝 。 （二）名词解释 1、预应力混凝土────所谓预应力混凝土，就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。 2、预应力度λ────《公路桥规》将预应力度定义为由预加应力大小确定的消压弯矩0M 与外荷载产生的弯矩s M 的比值。 3、预应力混凝土结构────由配置预应力钢筋再通过拉或其他方法建立预应力的结构，就称为预应力混凝土结构。 第十三章 预应力混凝土受弯构件的设计与计算 二、复习题 （一）填空题 1、预应力混凝土受弯构件，从预加应力到承受外荷载，直至最后破坏，可分为三个主要阶段，即 施工阶段 、 使用阶段 和 破坏阶段 。 2、摩擦损失，主要由于 管道的弯曲 和 管道的位置偏差 两部分影响所产生。 3、预应力混凝土构件应力计算的容包括 混凝土正应力 、 剪应力与主应力 以及 钢筋的应力 。 4、验算主应力目的是 在于防止产生自受弯构件腹板中部开始的斜裂缝 。 5、主拉应力的验算实际上是 斜截面抗裂性 的验算。 6、预应力混凝土受弯构件的挠度，是由 偏心预加力引起的上挠度 和 外荷载所产生的下挠度 两部分所组成。 7、预应力混凝土梁的抵抗弯矩是由基本不变的 预加力 与随外弯矩变化而变化的 力偶臂 的乘积所组成。 （二）判断题 1、预应力混凝土梁的破坏弯矩主要与是否在受拉钢筋中施加预拉应力有关。………【×】 2、拉控制应力一般宜定在钢筋的比例极限之下。……………………………………【√】 3、对应一次拉完成的后法构件，混凝土弹性压缩也会引起应力损失。…………【×】 4、构件预加应力能在一定程度上提高其抗剪强度。……………………………………【√】 5、先法构件预应力钢筋的两端，一般不设置永久性锚具。…………………………【√】 6、预应力混凝土简支梁由于存在上挠度，在制作时一定要设置上挠度。……………【×】 （三）名词解释 1、预应力损失────设计预应力混凝土受弯构件时，需要事先根据承受外荷载的情况，估定其预加应力的大小，但是，由于施工因素、材料性能和环境条件等的影响，钢筋中的预拉应力将要逐渐减少，这种减少的应力就称为预应力损失。 2、拉控制应力con σ────拉控制应力是指预应力钢筋锚固前拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积，所求得的钢筋应力值。 《钢结构设计原理》讲义教案 钢结构的特点、设计方法和材料 一、钢结构的特点 （1）强度高，塑性和韧性好 强度高，适用于建造跨度大、承载重的结构。 塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然破坏。 韧性好，适宜在动力荷载下工作。 （2）重量轻 （3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合 钢材内部组织比较均匀，接近各向同性，实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。 （4）钢结构制作简便，施工工期短 钢结构加工制作简便，连接简单，安装方便，施工周期短。 （5）钢结构密闭性较好 水密性和气密性较好，适宜建造密闭的板壳结构。 （6）钢结构耐腐蚀性差 容易腐蚀，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。 （7）钢材耐热但不耐火 温度在200℃以内时，钢材主要力学性能降低不多。温度超过200℃后，不仅强度逐步降低，还会发生兰脆和徐变现象。温度达600℃时，钢材进入塑性状态不能继续承载。 （8）在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂。 二、钢结构的设计方法和设计表达式 《钢结构设计规范》除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。 1．极限状态 当结构或其组成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时，此特定状态就称为该功能的极限状态。 （1)承载能力极限状态包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于 继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。 （2)正常使用极限状态 包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括混凝土裂缝）。 以结构构件的荷载效应S 和抗力R 这两个随机变量来表达结构的功能函数，则 Z ＝g (R ，S )＝R -S (1) 在实际工程中，可能出现下列三种情况： Z ＞0 结构处于可靠状态； Z ＝0 结构达到临界状态，即极限状态； Z ＜0 结构处于失效状态。 按照概率极限状态设计方法，结构的可靠度定义为：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。这里所说“完成预定功能”就是对于规定的某种功能来说结构不失效(Z ≥0)。这样结构的失效概率f p 表示为 )0(<=Z P p f (2) 可靠指标β与f p 存在对应的关系，β增大，f p 减小；β减小，f p 增大。 2．分项系数的设计表达式 对于承载能力极限状态荷载效应的基本组合按下列设计表达式中最不利值确定 可变荷载效应控制的组合： f n i QiK ci Qi K Q Q GK G ≤?? ? ??++∑=2110σ?γσγσγγ （3） 永久荷载效应控制的组合： f n i QiK ci Qi GK G ≤?? ? ??+∑=10σ?γσγγ （4） 式中 0γ— 结构重要性系数，对安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构 件，不应小于1.1；对安全等级为二级或设计使用年限为50年及结构构件，不 应小于1.0；对安全等级为三级或设计使用年限为5年结构构件，不应小于0.9； GK σ——永久荷载标准值在结构构件截面或连接中产生的应力； K Q 1σ——起控制作用的第一个可变荷载标准值在结构构件截面或连接中产生的应力 （该值使计算结果为最大）； Q i K σ——其他第i 个可变荷载标准值在结构构件截面或连接中产生的应力； 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） 首页-我的作业列表-《结构设计原理》第一次作业答案 欢迎你，刘晓星（DI4131R6009 '你的得分：100.0 完成日期：2014年07月02日10点04分 一、单项选择题。本大题共25个小题，每小题2.0 分，共50.0分。在每小题给出的选项中，只有一 项是符合题目要求的。 若用S表示结构或构件截面上的荷载效应，用R表示结构或构件截面的抗力，结构或构件截面处于极限状态时，对应于（）式。 （B ） R> S R= S R v S R WS 对所有钢筋混凝土结构构件都应进行（）。 （D ） 抗裂度验算 裂缝宽度验算 变形验算 承载能力计算混凝土各项强度指标的基本代表值是（）。 （B ） 轴心抗压强度标准值立方体抗压强度标准值 轴心抗压强度平均值立方体抗压强度平均值 工程结构的可靠指标3与失效概率P f之间存在下列（）关系。 （D ） 3愈大，P f愈大 3与P f呈反比关系 3与P f呈正比关系 3与P f存在一一对应关系，3 愈大，P f愈小 (B ) a b c d 热轧钢筋冷拉后，()。 (A ) 可提高抗拉强度和抗压强度只能提高抗拉强度 可提高塑性，强度提高不多 只能提高抗压强度 无明显流幅钢筋的强度设计值是按()确定的。 (C ) 材料强度标准值x材料分布系数 材料强度标准值/材料分项系数 0.85 x材料强度标准值/材料分项系数 材料强度标准值/ (0.85 x材料分项系数) 钢筋混凝土梁的受拉区边缘混凝土达到下述哪一种情况时，开始出现裂缝？( ) (A ) 达到混凝土实际的轴心抗拉强度 达到混凝土轴心抗拉强度标准值 达到混凝土轴心抗拉强度设计值 达到混凝土弯曲受拉时的极限拉应变值 (D ) a b c d 第一章 1.钢筋混凝土梁比素混凝土梁，有哪些改善？ （1）钢筋混凝土梁充分利用了钢筋和混凝土各自的材料特点，使二者结合，共同工作。（2）提高构件的承载能力 （3）改善构件的受力性能 2.钢筋和混凝土共同工作机理？ （1）钢筋和混凝土之间有着良好的粘结力，在荷载作用下能很好的共同变形。 （2）钢筋和混凝土的线膨胀系数接近，当温度改变时，两者变形接近，不会产生较大的相对变形而破坏二者之间的粘结。 （3）混凝土作为保护层，保护钢筋不发生锈蚀。 3.钢筋混凝土结构的优点？ （1）钢筋被混凝土包裹不致锈蚀，有较好的耐久性。 （2）充分发挥了混凝土和钢筋两种材料的特点，形成的构件有较大的承载力和刚度。（3）可模性好，可以根据需要浇筑成各种结构形状和尺寸的结构。 （4）所用原材料大部分为砂石，便于就地取材。 （5）现浇钢筋混凝土结构整体性较好，设计合理时有良好的抗震、抗爆和抗振动性能。（6）耐火性较好，钢筋混凝土结构与钢结构相比具有较好的耐火性。 4.钢筋混凝土结构的缺点？ （1）自重大，使得结构很大一部分承载力消耗在承受自重上。 （2）抗裂性能较差，往往是带缝工作。 （3）施工受气候条件影响较大。 （4）检测、加固、拆除比较困难。 5.混凝土强度的3个指标（基本代表值）？ （1）混凝土立方体抗压强度fcu：边长为150mm的立方体标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95％以上的潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方式测得的抗压强度值。（立方体抗压强度标准值fcuk，具有95%的强度保证率，是混凝 土强度等级分级的根据。） （2）混凝土轴心抗压强度fc（棱柱体抗压强度）：以150mm×150mm×300mm的 标准试件，按照与立方体试件相同条件和试验方法，所得棱柱体抗压强度值称为混凝土轴心抗压强度。 （3）混凝土轴心抗拉强度ft：通过劈裂试验测定混凝土劈裂抗拉强度fts，再乘换算系数 0.9，得到混凝土轴心抗拉强度。 6.徐变：在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为徐变。 7.减小徐变的手段？ 降低水灰比，减少水泥用量；增大集料的体积比；适当提高混凝土养生的温度和湿度，使得水泥水化更充分。 8.徐变的好处与坏处？ 好处：（1）有利于结构构件产生应力重分布，减少应力集中现象（2）减小大体积混凝土的温度应力 坏处：（1）引起预应力损伤（2）在长期高应力作用下会导致破坏 9.混凝土的收缩：在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象。10：热轧钢筋的强度限值为什么取屈服强度？ 热轧钢筋受拉达到屈服点后，有比较大的流幅，构件会出现很大的变形和过宽的裂缝而不能正常使用，因此以屈服强度作为钢筋强度的限值。 对于硬钢，没有明显的流幅，一般取残余应变为0.2%时对应的应力作为其强度限值，称为条件屈服强度。 11.光圆钢筋与混凝土粘结机理？ （1）钢筋与混凝土中水泥胶体的胶结力 （2）钢筋与混凝土接触面上的摩擦力 本学期的第4次作业 二、主观题(共13道小题) 10. 极限状态法按预定功能划分为哪几种极限状态？ 答：极限状态法按预定功能划分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。 11. 钢管混凝土中，为什么混凝土的强度能提高？ 答：因为在较高应力状态下，混凝土的泊松比大于钢材泊松比，这样钢管对其内的混凝土形成横向“套箍作用”。 12. 为什么以钢材的屈服强度作为静力强度设计指标？ 答：（1）有强化阶段作为安全储备； （2）不致产生工程中不允许的过大变形； （3）实测值较为可靠； （4）可以近似沿用虎克定律。 13. 为什么伸长率试验时要规定标距长度？ 答：因为不同标距的试件测出的伸长率大小不同。 14. 防止脆性断裂的措施有哪些？ 答：（1）采用性能较好的钢材； （2）减少应力集中程度； （3）采用较薄厚度的钢板组成构件。 15. 什么叫钢材的硬化？ 答：钢材因加工等原因使其强度提高，塑性降低的现象。 16. 应力集中如何影响钢材的性能？ 答：应力集中会导致三向同号受力，与单向受力相比，三向同好受力更容易发生脆性断裂。 17. 什么叫钢材的塑性破坏？ 答：钢材应力达到或超过其屈服强度，破坏前有明显变形给以预兆，破坏不突然。 18. 影响钢材疲劳破坏的主要因素有哪些？ 答：（1）钢材本身的质量； （2）应力集中程度； （3）应力比； （4）应力循环次数； （5）应力幅。 19. 钢板厚度如何影响钢材脆性断裂？ 答：钢板厚度越大，因应力集中引起（三向同号受力中）板厚方向的应力就越大，主剪应力就越小，正应力就越有可能起控制作用，所以钢板越厚，越有可能发生度如何影响钢脆性断裂。 20. 各级焊缝的实际强度与母材强度的相对大小关系如何？规范规定如何取值？ 答：各级焊缝的抗压强度没有明显差异，可抗拉、抗剪就不同了。试验表明一、二级焊缝的实际强度高于母材强度，规范取母材强度；三级焊缝的拉、剪强度低于母材强度，规范专门规定了其取值。 21. 二．填空题： 1．我国钢材按化学成分可以分为、普通低合金钢两大类。2．在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉和。 3．混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、和混凝土轴心抗压强度。 4．混凝土的变形可分为受力变形和。 5．钢筋被混凝土包住，可以保护钢筋免于生锈，保证结构的。6．公路桥涵设计中所采用的荷载有永久荷载、可变荷载和。 7．当永久作用的效应对结构安全不利时，其作用分项系数取。8．当结构的状态函数Z服从正态分布时，其可靠指标与Z的成正比。9．容许应力是以平截面和的假定为基础。 10．近几十年来钢筋混凝土结构计算理论的发展，主要是由容许应力法向发展。 11．钢筋混凝土受弯构件常用的截面形式有矩形、和T形等。12．钢筋混凝土板可分为整体现浇板和。 13．混凝土保护层是具有足够厚度的混凝土层，它是取钢筋边缘至构件截面表面之间的。 14．肋板式桥的桥面板可分为周边支承板和。 15．梁内的钢筋常常采用骨架形式， 一般分为绑扎钢筋骨架和两种 形式。 16．为了避免少筋梁破坏，必须确定 钢筋混凝土受弯构件的。 17．受弯构件在荷载作用下，各截面 上除产生弯矩外，一般同时还 有。 18．把配有纵向受力钢筋和腹筋的梁 称为。 19．在矩形截面梁中，主拉应力的数 值是沿着某一条主拉应力轨迹线 逐步增大的。 20．随着剪跨比的变化，无腹筋简支 梁沿斜截面破坏的主要形态有斜拉破 坏、斜压破坏和。 21．当主拉应力超过混凝土的抗拉强 度时，构件便会。 22．钢筋混凝土构件抗扭性能有两个 重要衡量指标，它们分别是构件的开裂 扭矩和构件的。 23．根据抗扭配筋率的多少，钢筋混 凝土矩形截面受扭构件的破坏形态一般 可分为少筋破坏、、超筋破坏 和部分超筋破坏。 24．在纯扭作用下，构件的裂缝总是 与构件纵轴成方向发展。 25．扭矩和抗扭刚度的大小在很大程 度上取决于的数量。 26．普通箍筋的作用是防止纵向钢 筋，并与纵向钢筋形成钢筋骨 架，便于施工。 27．轴压柱中，螺旋箍筋的作用是使 截面中间部分混凝土成为，从 而提高构件的承载力和延性。 28．按照构件的长细比不同，轴心受 压构件可分为两种。 29．在长柱破坏前，增加得 很快，使长柱的破坏来得比较突然，导 致失稳破坏。 30．当钢筋混凝土螺旋箍筋柱承受轴 心压力时，核心部分的混凝土将处于 的工作状态。 31．钢筋混凝土偏心受压构件随着偏 心距的大小及纵向钢筋配筋情况不同， 有两种主要破坏形态，分别是受拉破坏 和。 32．可用受压区高度界限系数或 来判别两种不同偏心受压破坏形态。 33．钢筋混凝土偏心受压构件按长细 比可分为短柱、长柱和。 34．实际工程中最常遇到的是长柱， 由于最终破坏是材料破坏，因此在设计 计算中需考虑由于构件侧向挠度而引起 的的影响。 35．试验研究表明，钢筋混凝土圆形 截面偏心受压构件的破坏最终表现 为。 36．当纵向拉力作用线与构件截面形 心轴线相重合时，此构件为。 37．对受拉构件施加一定的， 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。 《结构设计原理》课程教学试验指导 陈晓强编 钱培舒核 东南大学交通学院 桥梁与隧道工程系 2007年6月 试验一：钢筋混凝土矩形截面简支梁正截面抗弯试验 一、试验目的 研究适筋梁、超筋梁和少筋梁在纯弯区段内，沿截面高度混凝土的应变，观察梁的裂缝出现和开展及梁的挠度变化。观察梁最后破坏的外观特征。加深对钢筋混凝土梁正截面的三个工作阶段和两种破坏特征(塑性破坏、脆性破坏)的认识。 二、试验内容 1.观察梁在纯弯段内的第一条裂缝出现和开展过程，记下开裂荷载。 2.用位移计测量梁的跨中截面在各级荷载下的挠度值和支座沉降量，计算出梁的跨中截面在各级荷载下的实际挠度值，并绘制荷载—挠度的关系曲线，验证理论的开裂荷载是否正确。 3.用应变计量测梁的纯弯段内截面不同高度处混凝土应变值及主筋应变，绘制出沿梁高而变化的平均应变分布图，验证平截面假定是否成立。 4.观察梁的破坏特征和延性对比，记录下破坏荷载。 三、试验梁尺寸及试验方法 1. 受弯试验梁尺寸及配筋图，混凝土按强度等级C40进行配制。 图1—1 受弯试验梁尺寸及配筋(尺寸单位：mm) 2. 实验设备 ①反力架与加荷千斤顶 ②磁性表架与大行程百分表 ③手持应变仪、数据采集仪 ④读数显微镜 ⑤钢尺、铅笔等 3. 实验方法 ①受弯试验根据课程要求分适筋梁、超筋梁和少筋梁三组进行，按照一班分三组，一组十人的规模方式进行。 ②试验在静力试验台座上进行，用千斤顶、分配梁和反力架组合成加载系统，进行两点加载。 ③通过数据采集仪对荷载、应变和挠度传感器进行数据采集；或用手持应变仪量测截面应变，用百分表量测挠度，用读数显微镜测量裂缝宽度。 4.试验步骤 ①未加荷载前读出应变计、位移计和千斤顶油压表的初读数，检查混凝土梁的表面有无初始裂缝。 ②试验分五级加载，每次加荷维持3~5分钟后，再读取应变仪和位移计的各级读数。 ③在估计的开裂荷载前加载级差应减小，直至观察到第一条裂缝的出现。使用读数显微镜，读取主筋位置处的裂缝宽度。 ④.开裂后继续分级加载，观察各条裂缝开展形态，读取主筋位置处的裂缝宽度，及时用铅笔在梁上实际裂缝的近旁（2～3mm处）描绘裂缝开展图，在裂缝末端注明相应的加载数值。 ⑤加载至估计的破坏荷载之前，注意观察描述破坏时的特征，记录下破坏荷载值。 四、试验资料整理 1.材料力学性能、荷载分级及实测数据 (1)混凝土轴心抗压强度 f= MPa，钢筋抗拉强度s f= MPa。 c (2)实测数据汇总表 a、B—1梁 结构设计原理 交卷时间：2016-11-05 15:53:42一、单选题 1. (2分)钢筋屈服状态指 得分： 2 知识点：结构设计原理作业题 答案B 解析 考查要点： 试题解答： 2. (2分)地震荷载属于（） 得分： 2 知识点：结构设计原理作业题 答案D 解析 考查要点： 试题解答： 3. (2分)下列对结构的分类不属于按受力特征分类的是：（） 得分： 2 知识点：结构设计原理作业题 答案A 解析 考查要点： 试题解答： 4. (2分) 直径300mm的轴心受压柱，由C25混凝土（f cd=11.5Mpa），HPB300（f sd=270Mpa）钢筋制作，要它能够承担1400kN的压力，最好选直径25mm的钢筋（）根。 得分： 2 知识点：结构设计原理考试题 答案C 解析 考查要点： 试题解答： 5. (2分)梁内抵抗弯矩的钢筋主要是（） 得分： 2 知识点：结构设计原理作业题 答案A 解析 考查要点： 试题解答： 6. (2分)事先人为引入内部应力的混凝土叫（）。 得分： 2 知识点：结构设计原理作业题 答案C 解析 考查要点： 试题解答： 7. (2分)下列描述是适筋梁的是（） 得分： 2 知识点：结构设计原理考试题 答案C 解析 考查要点： 试题解答： 8. (2分)拉伸长度保持不变，钢筋中的应力随时间而减小的现象叫（）。 得分： 2 知识点：结构设计原理作业题 答案D 解析 考查要点： 试题解答： 9. (2分)针对地震荷载的计算属于（） 得分： 2 知识点：结构设计原理考试题 答案D 解析 考查要点： 试题解答： 10. 结构设计原理第十二章作业 1、何谓预应力混凝土？为什么要对构件施加预应力？ 答：在工程结构构件承受荷载之前，对受拉模块中的钢筋，施加预应力，提高构件的强度，推迟裂缝出现的时间，增加构件的耐久性。对于机械结构看，其含义为预先使其产生应力，其好处是可以提高构造本身刚性，减少震动和弹性变形，这样做可以明显改善受拉模块的弹性强度，使其原本的抗性更强。在结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力，以改善结构使用的性能的结构型式称之为预应力结构。 2、什么是预应力度？《公路桥规》对预应力混凝土构件如何分类？ 答：预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩与外荷载产生的弯矩的比值。 《公路桥规》分三类：○1全预应力混凝土构件—在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘不允许出现拉应力（不得消压）○2部分预应力混凝土构件—在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝○3钢筋混凝土构件—不预加应力的混凝土构件 3、预应力混凝土的预加力施工方法有哪些？ 答;机械法(先张法、后张法)、电热法、自张法 4、什么是先张法？先张法构件是如如何实现预应力筋的锚固？ 答：（1）先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，待混凝土养护达到不低于混凝土设计强度值的75％，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结时，放松预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，对混凝土施加预应力的施工工艺。 （2）采用握裹锚固 5、什么是后张法？后张法构件是如何实现预应力筋的锚固的？ 答：（1）后张法是先浇筑构件混凝土待混凝土结硬后再张拉预应力钢筋并锚固的方法。 （2）利用锚具锚固 6.公路桥梁中常用的制孔器有哪些？ 答：橡胶管制孔器、金属伸缩管制孔器、钢管制孔器 7、预应力混凝土结构对所使用的混凝土有何要求？ 答：（1）高强度。预应力混凝土必须具有较高的抗压强度，才能建立起较高的预压应力，并可减小构件截面尺寸，减轻结构自重，节约材料。对于先张法构件，高强混凝土具有较高的粘结强度。 （2）收缩徐变小。这样可减小预应力损失。 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； 东北林业大学土木工程学院 教案 教研室：桥梁教研室 课程名称：结构设计原理 课程类型：专业基础课 学时： 72 讲课教师：贾艳敏 教案的有关要求： 教师应该在充分备课的基础上，每节课前应写好教案（课时计划）。教案一般应包括下列内容：本次课的目的、要求；讲授内容提要，重点、难点及其解决方法；各教学环节及时间分配；根据本节课的内容特点所采取的教学方法何实施步骤；模型、图表、幻灯、录像、演示实验、多媒体、CAI的配套使用；课堂讨论与课外学习的思考题、练习题及作业题；检测教育目标实现程序的具体措施等。 第一节课 本次课的目的：使同学了解钢筋混凝土结构发展，现状与应用 要求；学生掌握结构设计原理课程的研究方法 讲授内容提要，介绍钢筋混凝土结构发展，现状与应用，钢筋混凝土结构设计原理课程所讲述的内容、研究的方法 重点：设计原则 难点及其解决方法；该节课没有难点 各教学环节及时间分配：讲授2学时 根据本节课的内容特点所采取的教学方法：多媒体教学 第二节课 本次课的目的：使学生掌握钢筋混凝土构件受力特点，工作性能及优点，了解钢筋、混凝土材料本身的特性。重点掌握混凝土各种强度指标。 要求：学生掌握钢筋、混凝土各种强度指标 讲授内容提要：钢筋混凝土构件受力特点，工作性能及优点，钢筋、混凝土各种指标。 重点：混凝土各种强度指标 难点及其解决方法；该节课没有难点 各教学环节及时间分配：讲授1.6学时，讨论0.4学时 根据本节课的内容特点所采取的教学方法：多媒体教学 第三节课 本次课的目的：使学生掌握结构上的作用、构的抗力及其不定因素、结构的功能要求 要求：学生必须掌握作用的定义、分类及结构的功能要求。 讲授内容提要：结构上的作用、构的抗力及其不定因素、结构的功能要求。 重点：作用的分类，结构的抗力 难点及其解决方法；该节课没有难点 各教学环节及时间分配：2学时 根据本节课的内容特点所采取的教学方法：多媒体教学 第四节课 本次课的目的：使学生掌握作用效应组合、正常使用极限状态计算应计算的内容要求：学生掌握结构的极限状态的定义、分类；结构安全等级，作用效应组合讲授内容提要：结构的极限状态、结构安全等级，作用效应组合、基本组合、偶然组合、短期组合、长期组合 重点：作用效应组合、正常使用极限状态计算应计算的内容 难点及其解决方法；极限状态，列举工程实例 各教学环节及时间分配：2学时 根据本节课的内容特点所采取的教学方法：多媒体教学 立方体抗压强度fcu>轴心抗压强度fc>轴心抗拉强度ft ；fcu 和试验方法、实验尺寸有关。试验尺寸越小，强度值越大。（1）双向受压时，一向混凝土强度随另一向压应力增加而增加；（2）双向受拉时，双向抗拉强度接近单向抗拉强度（3）一侧受拉一侧受压，强度均低于单向受力强度。 影响砌体抗压强度主要因素：块材的强度、尺寸和形状，砂浆的物理力学性能，砌筑质量 分为荷载作用下的变形和体积变形（收缩）。徐变：在荷载长期作用下，混凝土变形随时间增加而增加，应力不变的情况下，应变随时间增加。 （1）混凝土强度越高，应力应变曲线下降越剧烈，延性越差。（2）应变速率小，峰值应力fc 降低，峰值应变增大，下降段曲线显著减缓（3）测试技术和实验条件 后者与前者相比，后者没有明显的流服或屈服点。同时其强度很高，但延伸率大为减少， 塑性性能降低。 软钢：有物理屈服点。以屈服点处的强度值作为计算承载力时的强度极限。 硬钢：无物理屈服点。设计上取相应残余应变为0.2%的应力作为假定屈服强度 结构功能：（1）结构应能承受在正常施工和正常使用期间出现的各种荷载、外加变形、约束变形的作用（2）结构在正常使用条件下具有良好的工作性能（3）结构在正常使用和正常维护条件下，具有足够的耐久性（4）在偶然荷载作用下或偶然事件发生时、发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。 功能函数：Z=R-S ≥０结构处于可靠、极限状态。 (1)适筋梁破坏；钢筋先屈服后混凝土被压碎，属延性破坏。 (2)超筋梁破坏；混凝土先被压碎，钢筋不屈服，属脆性破坏。 (3)少筋梁破坏；混凝土一开裂，钢筋马上屈服而破坏，属脆性破坏 （１）平截面假设：混凝土平均应变沿截面高度按直线分布。（２）不考虑混凝土的抗拉强度。拉力全部由钢筋承担。（３）纵向钢筋应力应变方程：s s =s y E f σε≤（纵向钢筋的极限拉应变取0.01） （４）混凝土受压应力应变曲线方程按规定取用 优点：提高了截面承受弯矩的能力；提高截面的延性。 缺点：钢筋用量增多，不经济 若超过４００，则混凝土破坏时钢筋未达到屈服强度，适用高强度钢筋不经济。 梁：纵向受拉钢筋（主钢筋）、弯起钢筋或斜拉钢筋、箍筋、架立钢筋和水平纵向钢筋。梁内 《混凝土结构设计原理》作业参考答案 作业一 一、填空题： 1. 1.05 0.95 接触摩阻力 2.化学胶着力 摩擦力 机械咬合力 3.最小配筋率 4.斜拉破坏 剪压破坏 斜压破坏 脆性破坏 5.少筋破坏 适筋破坏 超筋破坏 适筋破坏 脆性破坏 二、名词解释： 1.剪跨比：是一个无量纲常数，用 m ＝M /(Qh 0)来表示，此处M 和Q 分别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h 0为截面有效高度。 2.《规范》规定的混凝土立方体抗压强度是：边长为150mm 立方体试件、在20°C ±3°C 的温度、相对湿度在95%以上的潮湿空气中、养护28天、按标准制作方法和试验方法测得的具有95%保证率的混凝土抗压强度。 3.预应力筋张拉后，由于混凝土和钢材的性质以及制作方法上原因，预应力筋中预应力会从控制应力开始逐步减少，并经过相当长时间最终稳定下来，这种应力的降低称为预应力损失。 4.当偏心受压构件的相对偏心距00/e h 较小，或受拉侧纵向钢筋配置较多时，受拉侧的钢筋应力较小，没有达到屈服或承受压力，截面是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。 5.混凝土在长期不变的荷载作用下，混凝土的应变随时间的增加二持续增长的现象。 三、简单题： 1.钢筋混凝土结构中的钢筋和混凝土两种不同的材料为什么能共同工作？ 钢筋与混凝土之所以能共同工作，主要是由于：两者间有良好的粘结力、相近的温度线膨胀系数和混凝土对钢筋的保护作用。 2.什么是结构的承载能力极限状态？它的表现特征包括哪些方面？ 承载能力极限状态：是指结构或结构构件达到最大承载力或不适于极限承载的变形或变位的状态。四个表现特征： （1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡，如滑动、倾覆等； （2）结构构件或连接处因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不能继续承载； （3）结构转变成机动体系；（4）结构或结构构件丧失稳定，如柱的压屈失稳等。 3.预应力混凝土结构中传递和保持预应力的主要方式有哪些？ 预应力混凝土结构，后张法是靠工作锚具来传递和保持预加应力的；先张法则是靠粘结力来传递并保持预加应力的。 4.偏心受压构件的破坏特征如何？主要取决于什么因素？ 破坏特征：大偏心受压构件的破坏从受拉钢筋开始，受拉钢筋先达到屈服强 度，然后受压区混凝土被压坏；小偏心受压构件的破坏从受压区开始，受压 区边缘混凝土先达到极限压应变而破坏，受拉钢筋一般达不到屈服强度。 主要影响因素：相对偏心距大小和配筋率。 四、计算题： 1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？ 混凝土梁的受拉能力很弱，当荷载超过c f 时，混凝土受拉区退出工作，受拉区钢筋承担全部荷载，直到达到钢筋的屈服强度。因此，钢筋混凝土梁的承载能力比素混凝土梁提高很多。 2解释名词： 混凝土立方体抗压强度：以边长为150mm 的混凝土立方体为标准试件，在规定温度和湿度下养护28天，依照标准制作方法，标准试验方法测得的抗压强度值。 混凝土轴心抗压强度：采用150*150*300的混凝土立方体为标准试件，在规定温度和湿度下养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的混凝土抗压强度值。 混凝土抗拉强度：采用100*100*150的棱柱体作为标准试件，可在两端预埋钢筋，当试件在没有钢筋的中部截面拉断时，此时的平均拉应力即为混凝土抗拉强度。 混凝土劈裂抗拉强度：采用150mm 立方体试件进行劈裂抗拉强度试验，按照规定的试验方法操作，按照下式计算A F A F 673.02f ts ==π 3 混凝土轴心受压的应力—应变曲线有何特点？影响混凝土轴心受压应力—应变曲线有哪几个因素？ 完整的混凝土轴心受压的应力-应变曲线由上升段OC ，下降段CD,收敛段DE 组成。 0~时呈直线；~曲线偏离直线。之后，塑性变形显著增大，曲线斜率急速减小，fc 点时趋近于零，之后曲线下降较陡。D 点之后，曲线趋于平缓。 因素：混凝土强度，应变速率，测试技术和试验条件。 4 什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？ 在荷载的长期作用下，混凝土的变形随时间增长，即在应力不变的情况下，混凝土应变随时间不停地增长。这种现象称为混凝土的徐变。 主要影响因素：混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小，加载时龄期，混凝土结构组成和配合比，养生及使用条件下的温度和湿度。 5 混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形，两者有和不同之处？ 徐变变形是在长期荷载作用下变形随时间增长，收缩变形是混凝土在凝结和硬化的物理化学反应中体积随时间减小的现象，是一种不受外力的自由变形。 6 普通热轧钢筋的拉伸应力-应变关系曲线有什么特点？《公路桥规》规定使用的普通热轧钢筋有哪些强度级别？强度等级代号分别是什么？ 答：屈服钢筋从试验加载到拉断共四个阶段：弹性阶段，屈服阶段，强化阶段，破坏阶段 按屈服强度分为：235MPa ，300MPa ，335MPa ，400MPa ，500MPa 代号：HPB235(R235),HRB335，HRB400，RRB400(KL400) 《结构设计原理（2）》教学大纲 第一部分教学大纲说明 一、课程的性质与任务 1．《结构设计原理》（2）是中央广播电视大学工科土建类土木工程专业（专升本）本科一门必修课程。本课程针对中央广播电视大学土木工程专业（专科）学生具有钢筋混凝土结构基本知识，在此基础上，理解结构设计理论，掌握构件计算方法。本课程的主要任务是：1）理解结构设计理论，掌握构件设计计算方法。2）了解现行《公路桥规》对结构构件计算的有关规定。 2．《结构设计原理》课程是在已开设的《建筑材料学》、《材料力学》、《结构力学》等先修课程的基础上设置的专业基础课，后续课程是《桥梁工程》。 3．《结构设计原理》课程内容包括：钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、混凝土与砌体结构、钢结构、钢—混凝土组合结构。 二、课程的目的与要求 1．《结构设计原理》课程研究各种结构构件的设计计算理论、截面应力应变、承载力计算方法。通过对材料力学性能、截面受力性能的分析、结合试验，给出截面承载力计算方法，应力、位移、裂缝计算方法。本课程要求学生重点掌握：结构设计计算理论、截面受力分析、承载力计算方法。 2．《结构设计原理》课程，在了解材料力学性能、本构关系、掌握受力分析的基础上，要求学生了解结构试验方法、观察试验过程、能将试验结果应用到承载力计算中。 3．《结构设计原理》课是一门实践性较强的课程。一方面各种构件计算方法都有试验分析作为基础，同时截面设计要考虑构造要求；另一方面设计计算为工程实际服务。要求学生加强实践性环节：如观摩受弯构件正截面试验分析、受压构件强度试验、预应力施工技术等。了解《公路桥规》有关构造要求。 4．通过习题练习加深对所学内容的理解。 三．课程教学要求层次 教学环节中，基本概念、定义、截面性质、受力性能等概念，由低到高分为“知道、了解、掌握”三个层次。有关截面承载力计算、应力计算、连接计算、变形、裂缝计算等公式及其设计计算方法，由低到高分为“会、掌握、熟练掌握”三个层次。 第二部分媒体使用与教学过程建议 一．学时分配与学分 1．学时分配 本课程共72个学时（具体课时分配如下表）。《钢结构设计原理》讲义教案(83页WORD版)
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