第二章 混凝土的结构
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第一章混凝土结构用材料的性能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。
第二章混凝土结构的设计方法1、结构设计的目的,就是要使所设计的结构,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内力、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。
混凝⼟课后答案解析第⼆章混凝⼟结构材料的物理⼒学性能2.1 我国⽤于钢筋混凝⼟结构和预应⼒混凝⼟结构中的钢筋或钢丝有哪些种类?有明显屈服点钢筋和没有明显屈服点钢筋的应⼒—应变关系有什么不同?为什么将屈服强度作为强度设计指标?提⽰:我国混凝⼟结构⽤钢筋可分为热轧钢筋、冷加⼯钢筋、热处理钢筋及⾼强钢丝和钢绞线等。
有明显屈服点钢筋的应⼒—应变曲线有明显的屈服台阶,延伸率⼤,塑性好,破坏前有明显预兆;没有明显屈服点钢筋的应⼒—应变曲线⽆屈服台阶,延伸率⼩,塑性差,破坏前⽆明显预兆。
2.2 钢筋的⼒学性能指标有哪些?混凝⼟结构对钢筋性能有哪些基本要求?提⽰:钢筋的⼒学性能指标有强度和变形。
对有明显屈服点钢筋,以屈服强度作为钢筋设计强度的取值依据。
对⽆屈服点钢筋,通常取其条件屈服强度作为设计强度的依据。
钢筋除了要有⾜够的强度外,还应具有⼀定的塑性变形能⼒,反映钢筋塑性性能的⼀个指标是伸长率。
钢筋的冷弯性能是检验钢筋韧性、内部质量和加⼯可适性的有效⽅法。
混凝⼟结构对钢筋性能的要求:①强度⾼:强度越⾼,⽤量越少;⽤⾼强钢筋作预应⼒钢筋,预应⼒效果⽐低强钢筋好。
②塑性好:钢筋塑性性能好,破坏前构件就有明显的预兆。
③可焊性好:要求在⼀定的⼯艺条件下,钢筋焊接后不产⽣裂纹及过⼤的变形,保证焊接后的接头性能良好。
④为了保证钢筋与混凝⼟共同⼯作,要求钢筋与混凝⼟之间必须有⾜够的粘结⼒。
2.3 混凝⼟的⽴⽅体抗压强度是如何确定的?与试件尺⼨、试验⽅法和养护条件有什么关系?提⽰:我国规范采⽤⽴⽅体抗压强度作为评定混凝⼟强度等级的标准,规定按标准⽅法制作、养护的边长为150mm的⽴⽅体试件,在28d或规定期龄⽤标准试验⽅法测得的具有95%保证率的抗压强度值(以N/mm2计)作为混凝⼟的强度等级。
试件尺⼨:考虑尺⼨效应影响,试件截⾯尺⼨越⼩,承压⾯对其约束越强,测得的承载⼒越⾼,因此,采⽤边长为200mm的⽴⽅体试件的换算系数为 1.05,采⽤边长为100mm的⽴⽅体试件的换算系数为0.95。
第2章混凝土结构材料的物理力学性能2.1 混凝土的物理力学性能2.1.1 单轴向应力状态下的混凝土强度虽然实际工程中的混凝土结构和构件一般处于复合应力状态,但是单轴向受力状态下混凝土的强度是复合应力状态下强度的基础和重要参数。
混凝土试件的大小和形状、试验方法和加载速率都影响混凝土强度的试验结果,因此各国对各种单轴向受力下的混凝土强度都规定了统一的标准试验方法。
1 混凝土的抗压强度(1) 混凝土的立方体抗压强度f cu,k和强度等级我国《混凝土结构设计规范》规定以边长为150mm的立方体为标准试件,标准立方体试件在(20±3)℃的温度和相对湿度90%以上的潮湿空气中养护28d,按照标准试验方法测得的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度,单位为“N/mm2”。
用上述标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度作为混凝土的强度等级。
《混凝土结构设计规范》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。
例如,C30表示立方体抗压强度标准值为30N/mm2。
其中,C50~C80属高强度混凝土范畴。
图2-1 混凝土立方体试块的破坏情况(a)不涂润滑剂;(b) 涂润滑剂(2) 混凝土的轴心抗压强度混凝土的抗压强度与试件的形状有关,采用棱柱体比立方体能更好地反映混凝土结构的实际抗压能力。
用混凝土棱柱体试件测得的抗压强度称为轴心抗压强度。
图2-2 混凝土棱柱体抗压试验和破坏情况我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081—2002)规定以150mm×150mm×300mm的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件。
《混凝土结构设计规范》规定以上述棱柱体试件试验测得的具有95%保证率的抗压强度为混凝土轴心抗压强度标准值,用符号f ck表示,下标c表示受压,k表示标准值。
《混凝土结构设计原理》教案大纲第一章:混凝土结构的基本概念1.1 混凝土结构的定义1.2 混凝土结构的分类1.3 混凝土结构的特点及应用范围1.4 混凝土结构设计的基本原则第二章:混凝土的基本性质2.1 混凝土的组成及材料性质2.2 混凝土的力学性能2.3 混凝土的耐久性2.4 混凝土的变形性能第三章:混凝土结构的受力分析3.1 概述3.2 单向板受力分析3.3 双向板受力分析3.4 梁、柱和节点受力分析3.5 框架结构受力分析第四章:混凝土结构的承载力计算4.1 概述4.2 抗拉、抗压承载力计算4.3 抗弯、抗剪承载力计算4.4 疲劳承载力计算4.5 极限状态设计方法第五章:混凝土结构的变形与裂缝控制5.1 混凝土结构的变形控制5.2 混凝土结构的裂缝控制5.3 钢筋的锚固、焊接与连接5.4 混凝土结构的施工缝处理第六章:混凝土结构的稳定性分析6.1 结构稳定性的基本概念6.2 压弯构件的稳定性分析6.3 受拉构件的稳定性分析6.4 钢筋混凝土构件的稳定性分析6.5 稳定性校核与提高稳定性的措施第七章:混凝土结构的抗震设计7.1 抗震设计的基本概念7.2 地震作用及地震反应7.3 抗震设计原则与要求7.4 混凝土结构的抗震设计方法7.5 抗震设计实例分析第八章:混凝土结构的耐久性设计8.1 耐久性的基本概念8.2 混凝土的侵蚀与碳化8.3 钢筋的腐蚀与防护8.4 混凝土结构的耐久性设计方法8.5 耐久性设计实例分析第九章:混凝土结构的设计实例9.1 工业与民用建筑混凝土结构设计实例9.2 桥梁混凝土结构设计实例9.3 港口与水利混凝土结构设计实例9.4 高层建筑混凝土结构设计实例9.5 特殊环境下的混凝土结构设计实例第十章:混凝土结构设计的软件应用10.1 结构设计软件的基本功能10.2 常见结构设计软件介绍10.3 混凝土结构设计软件操作实例10.4 结构设计软件在工程中的应用与优势10.5 结构设计软件的发展趋势与展望重点解析第一章:混凝土结构的基本概念重点:混凝土结构的定义、分类、特点及应用范围。
第二章 混凝土结构的基本计算原则第一节 概术结构设计的基本任和是正确合理地处理结构安全可靠与经济合理这一对矛盾。
总的来说,钢筯混凝土结构构件的基本计算方法按其发展先后,有下列几种:容许应力计算方法,破损阶段计算方法,极限状态计算方法。
材料的容许应力,是由材料的极限强度(混凝土)或者流限(钢筯)除以安全系数K 而得到的。
该法的主要优点是可沿用弹性匀质材料的《材料力学》概念计算,计算比较方便。
缺点是安全系数的确定比较主观。
这种方法的计算准则是:结构的最大内力不应大于结构的承载能力,其设计表达式为 K M M P /其中P M 是截面所能承受的破损内力。
K 是安全系数。
定值观点下的安全系数是人们对许多未知的无法了解和控制的因素的估计,以及对安全度的期望而经验地加以确定的。
它并不能从定量上度量结构的可靠程度,其要本原因在于它不能作为度理设计变量变异性的尺度。
第二节 几个基本概念结构上的作用可分为直接作用和间接作用。
按时间变异的特点,可以分为 永久作用,可变作用,偶然作用。
结构抗力的广义概念是指结构构件承受作的效应的各种能力。
对结构构件的变菜效应,相应地有结构的刚度,刚度也是一种广义的抗力。
第三节 概率极限状态设计方法安全,适用,耐久 总 为结构的可靠性。
结构的极限状态及分类:(1)承载能力极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力,或达到不适于继续承载的变用。
当结构或构件出现下列状态之一时,即可认为超过了承载能力极限状态:1 整个结构或构件的一部分作为刚体失去平衡。
2因其材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏),或因过度塑性变形而不适于继椟 承载。
3结构转变为机动体系。
4结构或构件丧失稳定性。
(2)正常使用极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值1影响正常使用和外观变形。
2影响正常使用或耐久性能的局部受到损坏3造成不舒或对设备发生影响过大的振动。
其实可以理解为结构或结构构件使用功能的破坏或受损害 ,或结构质量的恶化。
第二章混凝土结构的设计方法一、填空题1、结构的、、、统称为结构的可靠性。
2、当结构出现或或或状态时即认为其超过了承载力极限状态。
3、当结构出现或或或状态时即认为其超过了正常使用极限状态。
4、结构的可靠度是结构在、、完成的概率。
5、可靠指标 = ,安全等级为二级的构件延性破坏和脆性破坏时的目标可靠指标分别是和。
6、结构功能的极限状态分为和两类。
7、我国规定的设计基准期是年。
8、结构完成预定功能的规定条件是、、。
9、可变荷载的准永久值是指。
10、工程设计时,一般先按极限状态设计结构构件,再按极限状态验算。
二、判断题1、结构的可靠度是指: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值。
2、偶然作用发生的概率很小,持续的时间很短,但一旦发生,其量值可能很大。
3、钢筋强度标准值的保证率为97.73%。
HPB235级钢筋设计强度210N/mm2,意味着尚有2.27%的钢筋强度低于210N/mm2。
4、可变荷载准永久值:是正常使用极限状态按长期效应组合设计时采用的可变荷载代表值。
5、结构设计的基准期一般为50年。
即在50年内,结构是可靠的,超过50年结构就失效。
6、构件只要在正常使用中变形及裂缝不超过《标准》规定的允许值,承载力计算就没问题。
7、某结构构件因过度的塑性变形而不适于继续承载,属于正常使用极限状态的问题。
8、请判别以下两种说法的正误:(1)永久作用是一种固定作用;(2)固定作用是一种永久作用。
9、计算构件承载力时,荷载应取设计值。
10、结构使用年限超过设计基准期后,其可靠性减小。
11、正常使用极限状态与承载力极限状态相比,失效概率要小一些。
12、没有绝对安全的结构,因为抗力和荷载效应都是随机的。
13、实用设计表达式中的结构重要性系数,在安全等级为二级时,取00.9γ=。
14、在进行正常使用极限状态的验算中,荷载采用标准值。
15、钢筋强度标准值应具有不少于95%的保证率。
16、结构设计的目的不仅要保证结构的可靠性,也要保证结构的经济性。
《混凝土结构设计原理》第二章 材料的物理力学性能 课堂笔记◆ 学习要点:钢筋砼的组成为非匀质的,又由于混凝土材料组成的非均匀性以及具有显著的非弹性性能,因此其力学性能与匀质弹性材料有很大的差异。
对钢筋和砼材料力学性能的了解,包括其强度和变形性能,以及对二者相互作用的了解是掌握钢筋砼构件受力特点,确立计算方法,制定构造措施的基础。
◆ 主要内容混凝土及其力学性能混凝土的组成、强度指标及其换算关系、变形性能、其它性能(疲劳、收缩、徐变)、钢筋及其力学性能。
钢筋品种、级别和型号、力学性能及性能要求。
钢筋与混凝土的粘结◆ 学习要求1、掌握混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心抗拉强度的测定方法和换算关系。
2、了解影响硷强度的因素,掌握砼应力一应变曲线特点,理解复合应力下硷强度和变形特点。
3、了解混凝土收缩、徐变现象及其影响因素;理解收缩、徐变对钢筋混凝土结构的影响。
4、了解钢筋的品种级别和使用范围。
掌握钢筋的应力一应变曲线的特点和强度的取值标准:,◆ 重点难点混凝土的强度及其影响因素,复合应力状态下的强度。
混凝土受压应力一应变关系的特征值。
混 凝土的收缩与徐变及其影响因素,一、混凝土(一)混凝土的组成结构砼是由水泥石(水泥胶结料)和骨料(石料)组成的一种内部结构复杂的复合材料。
从微观看:砼是不均匀的多相材料,存在许多内部微裂缝,这与其物理力学性能有密切的关系。
从宏观看:混凝土是粗骨料均匀分散在连续的砂浆基材中的两相材料,可视为各向同性的。
(二)混凝土的强度混凝土的强度是混凝土力学.隆能中的主要指标。
在工程中常用的混凝土强度指标有: ·立方体抗压强度fcu ·轴心抗压强度fc ·轴心抗拉强度ft1、混凝土立方体抗压强度砼立方体抗压强度是其力学性能中最基本的指标,也是评定fc 强度等级的标准。
砼强度等级是指按照标准方法制作养护的边长为150mm ,的立方体试件,在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度标准值 。