混凝土结构基本原理 第九章 构件受冲切和局部受压性能
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学习必备 欢迎下载名词解释:1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。
2结构的可靠度: 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。
包括结构的安全性,适用性和耐久性。
3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。
4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。
5剪跨比m : 是一个无量纲常数,用0Vh 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。
6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。
7弯矩包络图:沿梁长度各截面上弯矩组合设计值的分布图。
9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。
10消压弯矩:由外荷载产生,使构件抗裂边缘预压应力抵消到零时的弯矩。
11钢筋的锚固长度:受力钢筋通过混凝土与钢筋的粘结将所受的力传递给混凝土所需的长度。
12超筋梁:是指受力钢筋的配筋率大于于最大配筋率的梁。
破坏始自混凝土受压区先压碎,纵向受拉钢筋应力尚小于屈服强度,在钢筋没有达到屈服前,压区混凝土就会压坏,表现为没有明显预兆的混凝土受压脆性破坏的特征。
13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。
14直接作用:是指施加在结构上的集中力和分布力。
15间接作用:是指引起结构外加变形和约束变形的原因。
16混凝土局部承压强度提高系数:混凝土局部承压强度与混凝土棱柱体抗压强度之比。
17换算截面:是指将物理性能与混凝土明显不同的钢筋按力学等效的原则通过弹性模量比值的折换,将钢筋换算为同一混凝土材料而得到的截面。
名词解释:1 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。
2结构的可靠度: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。
包括结构的安全性,适用性和耐久性。
3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,混疑土的应变随时间继续增长,这种现象被称为混凝土的徐变。
4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士的收缩。
5剪跨比m:是一个无里纲常数,用M来表示,此处M和V分别为剪压m=区段中棠价竖直截面的弯矩和剪力,ho为截面有效高度。
6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。
7弯拒包络图:沿梁长度各截面上弯矩组合设计值的分布图。
9预应力度《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Mo与外荷载产生的弯矩Mg的比值。
10消压弯拒:由外荷载产生,使构件抗裂边缘预压应力抵消到零时的弯矩。
l1钢筋的锚固长度:受力钢筋通过混凝土与钢筋的粘结将所受的力传递给混疑士所需的长度。
12超筋梁:是指受力钢筋的配筋率大于于最大配筋率的梁。
破坏始自混凝土受压区先压;碎,纵向受拉钢筋应力尚小于屈服强度,在钢筋没有达到屈服前,压区混凝土就会压坏,表现为没有明显预兆的混疑士受压脆性破坏的特征。
13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。
14直接作用:是指施加在结构上的集中力和分布力。
15间接作用:是指引起结构外加变形和约束变形的原因16混凝土局部承压强度提高系数:混凝士局部承压强度与混凝土棱柱体抗压强度之比。
17换算截面:是指将物理性能与混凝士明显不同的钢筋按力学等效的原则通过弹性模里比值的折换,将钢筋换算为同-混凝土材料而得到的截面。
冲切与局部承压承载力验算请选择章节绪论第1章钢筋砼结构的力学性能第2章钢筋混凝土结构的基本计算原则第3章钢筋砼受弯构件的正截面强度第4章钢筋砼受弯构件的斜截面强度第5章钢筋混凝土梁承载能力校核与构造要求第6章钢筋混凝土受压构件承载能力计算第7章钢筋混凝土受扭及弯扭构件第8章钢筋混凝土受拉构件的强度第9章冲切与局部承压承载力验算第10章受弯构件的裂缝与变形验算第11章预应力混凝土的基本概念及其材料第12章预应力混凝土受弯构件的应力损失第13章预应力混凝土受弯构件的设计与计算第14章预应力混凝土简支梁设计第15章部分预应力混凝土受弯构件第一节冲切承载力计算一、概述二、无腹筋板的冲切承载能力计算三、有腹筋板的冲切承载能力计算四、矩形截面墩柱的扩大基础一、概述(一)破坏形态如图。
(二)构造措施1、采用增加板的厚度或柱顶加腋的方法,如图所示。
2、配置腹筋(箍筋和弯起钢筋)提高抗冲切能力。
如图所示。
3、腹筋配置要求(1)板的厚度不应小于150mm,板的厚度太小,腹筋无法设置;(2)箍筋直径不应小于8mm,其间距不应大于1/3h0。
箍筋应采用封闭式,并箍住架立钢筋;按计算所需的箍筋,应配置在冲切破坏锥体范围内,此外,应以等直径和等间距的箍筋自冲切破坏斜截面向外延伸配置在不小于0.5h0范围内(每侧布设箍筋的长度≥1.5h0)。
(3)弯起钢筋直径不应小于12mm,弯起角根据板的厚度采用30~45度,每一方向不应少于五根;弯起钢筋的倾斜段应与冲切破坏斜截面相交,其交点应在离集中反力作用面积周边以外1/2h~2/3h范围内。
二、无腹筋板的冲切承载能力计算(一)计算简图计算简图如图所示。
(二)基本公式k为修正系数,取k=0.7,代入前式,并考虑截面高度尺寸效应,得无腹筋板抗冲切承载力计算基本公式:(三)计算方法已知板面荷载设计值,板的厚度,柱截面尺寸,混凝土强度等级,验算冲切承载能力,可按下列步骤进行: 1.求冲切力Fld 2.按式计算 3.代入式进行抗冲切验算。
一、承载能力极限状态的荷载效应组合 11结构重要性系数 22基本组合 3二、正常使用极限状态荷载效应组合12荷载效应标准组合设计值13荷载效应频遇组合设计值13荷载效应准永久组合设计值13公路桥涵设计通用规范的规定14三、结构倾覆、滑移或漂浮演算时的分项系数151规范的相关规定152漂浮演算163刚体倾覆演算174刚体滑移演算17一、民用建筑楼面均布活荷载18二、等效均布活荷载25三、工业建筑楼面活荷载29四、屋面活荷载31五、屋面积灰荷载33六、施工和检修荷载及栏杆水平荷载34七、动力系数37一、桥式吊车的受力情况371.吊车竖向荷载372.吊车水平荷载493.吊车纵向水平荷载T0 40二、规范规定41三、吊车梁所承担的吊车荷载42四、排架所承担的吊车荷载46一、规范规定52二、算例54一、风荷载标准值591.风荷载标准值计算公式592.基本风压603.风压高度变化系数uz 614.风荷载体型系数us 625.风向震动、风振系数656.风向风振69二、各类结构风荷载计算70(一)单层房屋的风荷载70(二)多层房屋的风荷载74(三)高层房屋的风荷载76(四)高层钢结构房屋的风荷载83(五)高耸结构83三、特殊情况下的风荷载计算86风荷载的群楼效应86山区的风荷载87远海海面和海岛的风荷载 89四、围护结构的风荷载90一、地震作用941。
抗震设防的三个水准目标942。
抗震设计的两阶段方法953。
抗震计算、抗震措施和抗震构造措施954。
设防烈度的调整955。
地震影响系数α101二、地震作用验算1021。
地震作用计算原则1022。
地震作用的计算方法1043。
偶然偏心的影响1074。
重力荷载代表值1095。
结构自振周期1116。
上部结构在基底的嵌固部位113一、底部剪力法1141。
筑抗震设计规范的规定1142。
高层建筑混凝土结构技术规程的规定1173。
楼层最小地震剪力1204。
屋面突出部分的地震作用效应计算1275。
钢筋混凝土结构的特点及配筋要求一、钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构是混凝土结构中应用最多的一种,也是应用最广泛的建筑结构形式之它具有如下优点:(1)就地取材。
钢筋混凝土的主要材料是砂、石,水泥和钢筋所占比例较小。
砂和石一般都可由建筑所在地提供,水泥和钢材的产地在我国分布也较广。
(2)耐久性好。
钢筋混凝土结构中,钢筋被混凝土紧紧包裹而不致锈蚀,即使在侵蚀性介质条件下,也可采用特殊工艺制成耐腐蚀的混凝土,从而保证了结构的耐久性。
(3)整体性好。
钢筋混凝土结构特别是现浇结构有很好的整体性,这对于地震区的建筑物有重要意义,另外对抵抗暴风及爆炸和冲击荷载也有较强的能力。
(4)可模性好。
新拌合的混凝土是可塑的,可根据工程需要制成各种形状的构件,这给合理选择结构形式及构件断面提供了方便。
(5)耐火性好。
混凝土是不良传热体,钢筋又有足够的保护层,火灾发生时钢筋不致很快达到软化温度而造成结构瞬间破坏。
钢筋混凝土缺点主要是自重大,抗裂性能差,现浇结构模板用量大、工期长等。
但随着科学技术的不断发展,这些缺点可以逐渐克服,例如采用轻质、高强的混凝土,可克服自重大的缺点;采用预应力混凝土,可克服容易开裂的缺点:掺入纤维做成纤维混凝土可克服混凝土的脆性;采用预制构件,可减小模板用量,缩短工期。
二、钢筋混凝土结构主要技术要求国家标准《混凝土结构通用规范》GB55008-2021对混凝土结构设计规定如下:混凝土结构工程应确定其结构设计工作年限、结构安全等级、抗震设防类别、结构上的作用和作用组合。
应进行结构承载能力极限状态、正常使用极限状态和耐久性设计,并应符合工程的功能和结构性能要求。
1.结构体系(1)混凝土结构体系应满足工程的承载能力、刚度和延性性能要求。
(2)混凝土结构体系设计应符合下列规定:①不应采用混凝土结构构件与砌体结构构件混合承重的结构体系。
②房屋建筑结构应采用双向抗侧力结构体系。
③抗震设防烈度为9度的高层建筑,不应采用带转换层的结构、带加强层的结构错层结构和连体结构。
冲切与局部承压承载力验算请选择章节绪论第1章钢筋砼结构的力学性能第2章钢筋混凝土结构的基本计算原则第3章钢筋砼受弯构件的正截面强度第4章钢筋砼受弯构件的斜截面强度第5章钢筋混凝土梁承载能力校核与构造要求第6章钢筋混凝土受压构件承载能力计算第7章钢筋混凝土受扭及弯扭构件第8章钢筋混凝土受拉构件的强度第9章冲切与局部承压承载力验算第10章受弯构件的裂缝与变形验算第11章预应力混凝土的基本概念及其材料第12章预应力混凝土受弯构件的应力损失第13章预应力混凝土受弯构件的设计与计算第14章预应力混凝土简支梁设计第15章部分预应力混凝土受弯构件第一节冲切承载力计算一、概述二、无腹筋板的冲切承载能力计算三、有腹筋板的冲切承载能力计算四、矩形截面墩柱的扩大基础一、概述(一)破坏形态如图。
(二)构造措施1、采用增加板的厚度或柱顶加腋的方法,如图所示。
2、配置腹筋(箍筋和弯起钢筋)提高抗冲切能力。
如图所示。
3、腹筋配置要求(1)板的厚度不应小于150mm,板的厚度太小,腹筋无法设置;(2)箍筋直径不应小于8mm,其间距不应大于1/3h0。
箍筋应采用封闭式,并箍住架立钢筋;按计算所需的箍筋,应配置在冲切破坏锥体范围内,此外,应以等直径和等间距的箍筋自冲切破坏斜截面向外延伸配置在不小于0.5h0范围内(每侧布设箍筋的长度≥1.5h0)。
(3)弯起钢筋直径不应小于12mm,弯起角根据板的厚度采用30~45度,每一方向不应少于五根;弯起钢筋的倾斜段应与冲切破坏斜截面相交,其交点应在离集中反力作用面积周边以外1/2h~2/3h范围内。
二、无腹筋板的冲切承载能力计算(一)计算简图计算简图如图所示。
(二)基本公式k为修正系数,取k=0.7,代入前式,并考虑截面高度尺寸效应,得无腹筋板抗冲切承载力计算基本公式:(三)计算方法已知板面荷载设计值,板的厚度,柱截面尺寸,混凝土强度等级,验算冲切承载能力,可按下列步骤进行: 1.求冲切力Fld 2.按式计算 3.代入式进行抗冲切验算。
《混凝土结构设计原理》教学大纲课程编号:T1330021课程中文名称:混凝土结构设计原理课程英文名称:Design Theory for Concrete Structure总学时:56 讲课学时:52 实验学时:4授课对象:土木工程学院本科生先修课程:工程制图材料力学结构力学建筑材料房屋建筑学建筑荷载与作用一、课程教学目的本课程是高等学校土木工程专业的主干专业课之一,是理论密切联系实践的工程类课程,所学内容与其它各门结构课程的学习紧密联系,也是工作中应用最多、最广的专业知识,并对学生在专业方向的进一步学习和发展起到至关重要的决定性作用。
因此,从某种意义上讲,《混凝土结构设计原理》课程的教学质量将直接反映土木工程专业的毕业生质量。
本课程特点是以理论分析为依据,注重科学试验,但其理论的严密性较差。
因此,在培养学生掌握基本构件的力学性能及设计方法的同时,要密切联系工程实践,逐步培养学生应用理论性和逻辑性很强的数学、力学知识来分析、解决工程中的具体问题,能灵活掌握影响结构性能的主要因素。
此外,通过本门课程的学习,要培养学生严谨、一丝不苟的工作态度和不断进取、努力创新的钻研精神。
二、教学内容及基本要求绪论(共2学时)钢筋混凝土结构一般概念及其特点,钢筋混凝土结构的发展概况及其应用。
本课程的主要内容、任务及学习方法。
第一章材料的力学性能(共6学时)钢筋:钢筋的成分、种类和级别,钢筋的应力--应变曲线,钢筋的塑性性能。
混凝土:立方体抗压强度,影响混凝土强度的因素,轴心抗压强度,轴心抗拉强度,复杂应力状态下混凝土的强度。
混凝土的变形:混凝土一次短期加载时的应力--应变性能,不同混凝土强度等级及不同加载速度时混凝土的应力--应变关系,混凝土的横向变形系数。
混凝土的变形模量。
混凝土在重复荷载下的变形性能。
混凝土的徐变,混凝土的收缩。
钢筋与混凝土之间的粘结性能,粘结应力。
第二章钢筋混凝土结构的设计方法(共4学时)建筑结构的功能要求,结构的极限状态,结构设计方法概述。
第九章 预应力混凝土构件本章的意义和内容:本章讲述了预应力混凝土的基本知识、预应力混凝土构件设计的一般规定、预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析、预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算、预应力混凝土受弯构件的应力分析与设计计算以及预应力混凝土的构造要求。
通过本章的学习,使学生对预应力混凝土有全面的了解,并使学生掌握了以下的重点、难点:1. 预应力混凝土构件的工作原理,预应力混凝土改善了普通混凝土构件抗裂性差、刚度小、变形大、不能充分利用高强材料、适用范围受到限制的缺陷,可以运用到有防水、抗渗要求的特殊环境及大跨、重荷载结构。
2. 施加预应力的方法:先张法、后张法。
先张法是靠预应力钢筋和混凝土粘结力传递预应力的,在构件端部有预应力传递长度;后张法是依靠锚具传递预应力的,端部处于局压的应力状态。
3. 张拉控制应力con σ的取值。
con σ的大小对预应力混凝土构件非常重要,取值过高对构件安全有影响,过低预应力效果不好,因此张拉控制应力的取值应适当。
4. 与普通混凝土构件不同,预应力混凝土应采用高强钢筋和高强混凝土,对使用的锚具要求及施工要求比普通混凝土构件要更高。
5. 各项预应力损失的原因,损失的分析、计算方法以和减少各项损失的措施,以及先张法、后张法各有哪些损失,第一批和第二批损失是哪些组合。
6. 预应力混凝土轴心受拉构件,从施加预应力到施加荷载构件破坏经历了六个特殊阶段,各个阶段混凝土、钢筋的应力、应变情况,先张法和后张法有何相同点和不同点。
7. 预应力混凝土构件在外荷载作用后的使用阶段,两种极限状态的计算与普通混凝土构件类似,为了保证施工阶段构件的安全性,应进行相关的验算。
对后张法构件还应计算端部的局压承载力。
预应力混凝土受弯构件除了同普通混凝土受弯构件要进行使用阶段的承载能力计算(正截面、斜截面)、使用阶段的抗裂验算、使用阶段的变形验算,还要进行施工阶段的强度及抗裂验算。
一、概 念 题(一)填空题1.先张法构件的预应力总损失至少应取 ,后张法构件的预应力总损失至少应取 。
钢管混凝土局部受压时的工作机理研究一、本文概述钢管混凝土作为一种新型、高效的建筑结构材料,因其优异的力学性能和经济效益,在桥梁、高层建筑、地下工程等领域得到了广泛应用。
其中,钢管混凝土在局部受压工况下的工作机理研究,对于理解其整体受力性能、优化结构设计、提高工程安全性等方面具有重要意义。
本文旨在深入研究钢管混凝土在局部受压时的工作机理,通过理论分析、数值模拟和实验研究等多种方法,探讨其受力特性、破坏模式、承载能力及其影响因素。
文章首先回顾了钢管混凝土结构的发展历程和研究现状,总结了目前关于局部受压问题的主要研究成果和存在的不足。
在此基础上,提出了本文的研究思路、方法和技术路线,为后续研究奠定理论基础。
通过本文的研究,旨在揭示钢管混凝土在局部受压工况下的受力特点和破坏机理,提出合理的计算模型和设计方法,为工程实践提供科学依据。
本文的研究也有助于推动钢管混凝土结构理论的发展和完善,为相关领域的学术研究和技术创新做出贡献。
二、钢管混凝土基本性能钢管混凝土,作为一种复合建筑材料,其基本性能主要体现在其优越的承载能力和良好的变形性能上。
钢管与混凝土之间的相互作用,使得这种材料在受力时能够充分发挥两种材料的优点,实现优势互补。
钢管对混凝土起到了约束作用。
在受到外部压力时,钢管能够有效地防止混凝土的横向变形,从而提高混凝土的抗压强度。
同时,钢管的约束还能改善混凝土的脆性,使其在受力时表现出更好的延性。
混凝土对钢管起到了填充和支撑作用。
混凝土填充在钢管内部,能够有效地防止钢管在受力时发生局部屈曲,从而提高钢管的承载能力。
混凝土还能够吸收钢管在受力时产生的应力集中,减少钢管的应力腐蚀和疲劳破坏的可能性。
钢管与混凝土的协同工作,使得钢管混凝土在受力时表现出良好的整体性能。
在轴向受压时,钢管混凝土能够充分发挥其承载能力,实现高效的能量传递和分散。
在受到弯曲、剪切等复杂应力作用时,钢管混凝土也能够表现出良好的变形性能和耗能能力,从而有效地保护结构的安全。