结构设计原理-绪论

考试：工程结构设计原理——绪论与计算原则•1【单选】以下选项中，不属于钢结构的优点的是（）• A. 强度和强度质量高• B. 结构可靠性高• C. 施工简便、工期短• D. 价格便宜• A• B• C• D•正确答案：D2【单选】结构可靠指标与（）相关• A. 参与性• B. 可行性• C. 可靠度• D. 稳定性• A• B• D•正确答案：C3【单选】结构抵抗的主要水平荷载之一是（）• A. 构造作用• B. 抗震作用• C. 构建作用• D. 联结作用• A• B• C• D•正确答案：B4【多选】按照随时间的变异性，可将结构作用分为（）• A. 永久作用• B. 可变作用• C. 可动作用• D. 偶然作用• A• C• D•正确答案：A B D5【多选】结构的基本（单元）构件包括（）• A. 板• B. 梁• C. 索• D. 杆• A• B• C• D•正确答案：A B C D6【多选】结构抗力的不定性主要因素有（）• A. 材料性能的不定性• B. 几参数的不定性• C. 计算模式的不定性• D. 稳定功能的不定性• B• C• D•正确答案：A B C7【判断】现今，中国建筑行业和钢铁工业步入了一个高速增长的发展阶段（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：正确8【判断】结构的间接作用是直接以力的不同集结形式作用于结构（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：错误9【判断】结构由五个单元所组成的、用来传递、承受荷载和作用的结构骨架（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：错误10【判断】用柔性受拉索和薄膜及边缘构件组成的结构称为膜结构（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：正确。

《混凝土结构设计原理》第一章绪论课堂笔记◆主要知识点本章讲述混凝土结构的一般概念。

这些概念能启发以后的学习,而学过以后各章内容再重新学习本章内容的话，将会对这些概念有进一步的认识.◆主要内容混凝土和钢筋的基本材料特性混凝土结构的概念钢筋与混凝土共同工作的条件钢筋混凝土结构的优、缺点混凝土结构的发展与运用简况◆学习要求了解混凝土和钢筋的基本材料特性和配筋的主要作用及基本要求；认识钢筋与混凝土共同工作的条件；了解钢筋混凝土结构的主要优、缺点；了解本课程的性质和学习中需注意的问题。

◆本章的重点:配筋的主要作用及对配筋的基本要求。

钢筋与混凝土共同工作的条件。

学习本课程需注意的问题。

◆本章的难点：配筋的主要作用及对配筋的基本要求一、混凝土结构的一般概念（一）混凝土结构的分类主要以混凝土材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等,作为主要承重材料的结构，均可称为混凝土结构，主要有：素混凝土结构钢管混凝土结构钢筋混凝土结构钢骨混凝土结构预应力混凝土结构钢-混凝土结构钢筋混凝土结构（二）钢筋混凝土的概念1。

混凝土的基本特性混凝土是一种人工石材，简称“砼”，其抗压强度较高,而抗拉强度却很低,一般只有抗压强度的1/8～1/20,因此不宜用来受拉，而主要用来承受压力。

2。

钢筋混凝土的概念钢筋混凝土=混凝土+钢筋钢筋和混凝土是性能完全不同的材料，将它们按一定的方式和比例有机地结合在一起，可取长补短，充分利用其材料性能优点,使构件性能得到大大改善.下面通过素混凝土梁和钢筋混凝土梁的受力过程对比，说明这一概念。

3。

素混凝土梁的受力特点(1)跨中受拉边缘混凝土应力达到抗拉强度时，梁底将开裂,梁随即破坏，表现为脆性断裂，明显预兆.（2）破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到砼的抗压强度,混凝土抗强度高的特点未得到充分利用。

（3)钢筋混凝土梁受力性能的主要特点当梁底砼应力达到f tk时,梁受拉区将开裂。

砼开裂后拉力由钢筋承担，可继续增加荷载.钢筋屈服后，钢筋拉力不再继续增加，最后受压区混凝土压碎而达到极限承载力。

1、钢筋和混凝土为什么能结合在一起工作：①粘结力是这两种性质不同的材料能够共同工作基础，混凝土结硬后能和钢筋牢固粘结在一起，相互传递内力②线膨胀系数接近，温度变化时钢筋和混凝土不会发生粘结破坏2、钢筋混凝土结构有哪些主要优缺点：优点：合理用材，就地取材节约钢材耐久耐火可模性好整体性好，刚度大；缺点：自重大抗裂性差性质较脆费工费模3、混凝土结构对钢筋性能的要求及其达到的目的：强度高（节省钢材获得较好的经济效益）；塑性好（给人以破坏的征兆）；可焊性好（保证焊接后的接头性良好）；与混凝土的粘结锚固性能好（使钢筋的强度能够被充分利用，保证焊接后的接头性能良好）；严寒地区低温性能好4、钢筋的品种与性能HPB235级(Ⅰ级) （Hot rolled Plain S teel Bars）钢筋多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。

HRB335级(Ⅱ级) （Hot rolled Ribbed Steel Bars）和HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋以增强与混凝土的粘结，外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋。

RRB400级(Ⅳ级) （Remained heat treatment Ribbed Steel Bars）钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋HRB400级和HRB335级钢筋一般用于普通混凝土结构中的受力钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。

光面钢筋的截面面积按直径计算，变形钢筋根据标称直径按圆面积计算确定。

非热轧钢筋由强度的大小来反映它的用途，较高强度的钢筋常用语预应力混凝土构件中的预应力钢筋，一般强度的钢筋用作普通混凝土的受力钢筋或构造钢筋。

5、混凝土结构内力计算和截面承载力设计的方法：最初是弹性方法来计算，20世纪30年代，截面设计方法变为按破损阶段计算法；20世纪50年代，按照极限状态设计法。

第1章 绪 论教学提示：本章主要讲述了混凝土结构的一般概念，重点阐述了性质不同的两种材料(钢筋和混凝土)能够结合在一起共同工作的可能性和有效性以及混凝土结构的特点；简要地介绍了钢筋混凝土结构在工程中的应用、发展前景及《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)，并对混凝土结构课程的特点及学习方法提出了建议。

教学要求：要求学生在了解混凝土结构一般概念的基础上，深刻理解和掌握钢筋和混凝土共同工作的条件，充分认识钢筋与混凝土的优缺点，了解钢筋混凝土结构在土木工程中的应用及发展前景，做好学习本课程的准备。

1.1 混凝土结构的一般概念混凝土，一般是指由胶凝材料(水泥)，粗、细骨料(石子、砂粒)，水及其他材料，按适当比例配制，拌和并硬化而成的具有所需形体、强度和耐久性的人造石材。

也被形象地称为“砼”。

混凝土结构是以混凝土为主要材料制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。

素混凝土结构是由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构，常用于路面(如图1.1所示)和一些非承重结构。

钢筋混凝土结构是由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构(如图1.2所示)。

预应力混凝土结构是充分利用高强度材料来改善钢筋混凝土结构的抗裂性能的结构。

是由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预应力的混凝土结构(如图1.3所示)。

图1.1 素混凝土路面图1.2 钢筋混凝土梁图1.3 预应力混凝土板钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构常用作土木工程中的主要承重结构。

在多数情况下混凝土结构是指钢筋混凝土结构。

钢筋和混凝土都是土木工程中重要的建筑材料，钢筋的抗拉和抗压强度都很高，但混混凝土结构设计原理·2· ·2·凝土的抗压强度较高而抗拉强度却很低。

为了充分发挥这两种材料性能的优势，把钢筋和混凝土按照合理的组合方式有机地结合在一起共同工作，使钢筋主要承受拉力，混凝土主要承受压力，以满足工程结构的使用要求。

钢结构设计原理复习第一章绪论1、钢结构的特点（前5为优点，后三为缺点）1）强度高、重量轻2）材质均匀，塑性、韧性好3）良好的加工性能和焊接性能（易于工厂化生产，施工周期短，效率高、质量好）4）密封性能好 5 )可重复性使用性 6 ) 耐热性较好，耐火性差7)耐腐蚀性差8)低温冷脆倾向2、钢结构的应用1）大跨结构【钢材强度高、结构重量轻】（体育馆、会展、机场、厂房）2）工业厂房【具有耐热性】3）受动力荷载影响的结构【钢材具有良好的韧性】4）多层与高层建筑【钢结构的综合效益指标优良】（宾馆、办公楼、住宅等）3、结构的可靠度：结构在规定的时间（50年），规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用、正常维护）下，完成预定功能的概率。

4、结构的极限状态：承载能力极限状态（计算时使用荷载设计值）、正常使用极限状态（荷载取标准值）5、涉及标准值转化为设计值的分项系数：恒荷载取1.2 活荷载取1.4第二章钢结构的材料1、钢材的加工①热加工：指将钢坯加热至塑性状态，依靠外力改变其形状，生产出各种厚度的钢板和型钢。

（热加工的开轧和锻压温度控制在1150-1300℃）②冷加工：指在常温下对钢材进行加工。

（冷作硬化现象：钢材经冷加工后，会产生局部或整体硬化，即在局部或整体上提高了钢材的强度和硬度，降低了塑性和韧性的现象）③热处理：指通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢材的组织结构发生变化，以获得所需性能的加工工艺。

（退火、正火、淬火和回火）3、钢材的六大机械性能指标屈服点f y：它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。

（作为钢结构设计可以达到的最大应力）抗拉强度f u：它是钢材破坏前所能承受的最大应力。

（强度的安全储备）伸长率δ：代表材料断裂前具有的塑性变形能力。

断面收缩率ψ：断面收缩率ψ越大，钢材的塑性越好。

冷弯性能（塑性）：钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对发生裂缝的抵抗能力。

冲击韧性：【韧性：反映钢材抵抗冲击荷载、动力荷载的能力，是钢材在变形和断裂中吸收能量的度量。

混凝土结构设计原理复习资料(大纲重点)混凝土结构设计原理复资料第1章绪论钢筋与混凝土的共同工作原理钢筋与混凝土之间有着良好的粘结力，使它们能够结合成一个整体，在荷载作用下能够共同变形，完成其结构功能。

此外，钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，不会产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。

同时，包围在钢筋外面的混凝土还能保护钢筋免遭锈蚀，从而保证了钢筋与混凝土的共同作用。

混凝土的优缺点混凝土作为建筑结构材料具有以下优点：材料利用合理、可模性好、耐久性和耐火性较好、现浇混凝土结构的整体性好、刚度大、阻尼大、易于就地取材。

但混凝土也有缺点，主要表现在自重大、抗裂性差、承载力有限、施工复杂、施工周期较长、修复、加固、补强较困难等方面。

建筑结构的功能和荷载分类建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面。

荷载按时间的变异可分为永久作用、可变作用、偶然作用。

结构的极限状态包括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。

荷载的标准值应小于荷载设计值，而材料强度的标准值应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混凝土的强度混凝土的立方体抗压强度（fcu,k是用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件，在温度为（2±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。

（fcu,k是确定混凝土强度等级的依据）。

混凝土的强度还包括强度轴心抗压强度（fc和轴心抗拉强度（ft其中，强度轴心抗压强度由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。

（f ck0.67 fcu,k轴心抗拉强度相当于fcu,k的1/8～1/17，fcu,k越大，这个比值越低。

混凝土在复合应力下的强度表现为三向受压时，可以提高轴心抗压强度和轴心受压变形能力。

混凝土结构设计原理课后习题答案第一章绪论问答题参考答案开始采用或积极发展性能化设计方法和理论。

性能化方法是确定工程结构要达到的总体目标或设计性能，设计师根据性能目标的不同，设计不同的设计方案，并评估设计方案是否达到性能目标的要求。

学习（1）钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材料，是非均匀、非连续、非弹性的材料。

力学关系是在试验的基础上，通过几何、物理和平衡关系建立的。

（2）钢筋混凝土构件中的两种材料在强度和数量上存在一个合理的配比范围。

如果钢筋和混凝土在面积上的比例及材料强度的搭配超过了这个范围，就会引起构件受力性能的改变，从而引起构件截面设计方法的改变，这是学习时必须注意的一个方面。

由于混凝土材料的复杂性、离散性，混凝土材料的理论体系是建立在试验的基础上的。

许多假定依赖与试验结果，许多公式来源于试验验证，许多因素无法控制，仍需通过构造措施加以解决，许多理论尚需不断发展与完善，具有不同功能的混凝土材料性能尚需不断挖掘。

（4）本课程主要讲解钢筋混凝土基本构件，应当了解每一种构件在结构体系的作用、受力情况。

例如梁、柱是受弯构件，主要受弯、受剪；柱、墙、受压弦杆是受压构件，主要受压、弯，受压、剪，双向受压弯；雨蓬梁、柱是受扭构件，主要受扭，受弯、剪、扭，受压、弯、剪、扭；受拉弦杆是受拉构件，主要受拉、弯。

（5）本课程所要解决的不仅是构件的承载力和变形计算等问题，还包括构件的截面形式、材料选用及配筋构造等。

结构构件设计是一个综合性的问题，需要考虑各方面的因素。

因此，学习本课程时要注意学会对多种因素进行综合分析，培养综合分析判断能力。

第一章绪论单选题1．与素混凝土梁相比，钢筋混凝上梁承载能力（）。

A．相同；B．提高许多；C．有所提高；2．与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力（）。

A.提高不多；B.提高许多；C.完全相同；3．与素混凝土梁相比，适量配筋的钢混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力（）。

思考题与习题————绪论一、简答题1-1.1 什么是混凝土结构？1-1.2 钢筋混凝土结构有哪些主要优点？有哪些主要缺点？如何克服这些缺点？1-1.3 学习混凝土结构课程时应注意那些特点？二、填空题1-2.1 混凝土结构是_______________、__________________和___________________的总称。

1-2.2 钢筋和混凝土的物理、力学性能不同，它们能够结合在一起共同工作的主要原因是_____________和__________________。

思考题与习题（材料）一、简答题2-1.1 混凝土结构中使用的钢筋主要有哪些种类？根据钢筋的力学性能，钢筋可以分为哪两种类型？其屈服强度如何取值?2-1.2 有明显屈服点钢筋和没有明显屈服点钢筋的应力~应变曲线有什么不同？2-1.3 钢筋的冷加工方法有哪几种? 冷拉和冷拔后的力学性能有何变化？《结构规范》是否主张继续推广应用冷加工钢筋，为什么？2-1.4 什么是钢筋的应力松弛？2-1.5 钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？2-1.6 混凝土的强度等级是如何确定的？我国《规范》规定的混凝土强度等级有哪些？2-1.7 混凝土的立方体抗压强度平均值m cu,f 、轴心抗压强度平均值m c,f 和轴心抗拉强度平均值m t,f 是如何确定的？为什么m c,f 低于m cu,f ？m c,f 与m cu,f 有何关系？m t,f 与m cu,f 有何关系？2-1.8 混凝土的受压破坏机理是什么？根据破坏机理，提高混凝土强度可采取什么方法？2-1.9 混凝土的单轴抗压强度与哪些因素有关？混凝土轴心受压应力–应变曲线有何特点？2-1.10 混凝土的变形模量和弹性模量是怎样确定的？各有什么用途？2-1.11 混凝土受拉应力–应变曲线有何特点？极限拉应变是多少？2-1.12什么是混凝土的徐变？徐变的规律是什么？徐变对钢筋混凝土构件有何影响？影响徐变的主要因素有哪些？如何减少徐变？2-1.13 什么是混凝土的收缩？收缩有什么规律？与哪些因素有关？混凝土收缩对钢筋混凝土构件有什么影响？如何减少收缩？2-1.14 影响钢筋与混凝土粘结性能的主要因素有哪些? 为保证钢筋与混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些主要措施？2-1.15 在哪些情况下可以对钢筋的基本锚固长度进行修正？2-1.16 钢筋的连接应遵循哪些基本设计原则？2-1.17 何谓搭接连接区？如何求搭接连接区的长度？在搭接连接区内钢筋的接头面积百分率应满足什么条件？二、填空题2-2.1 钢筋的变形性能用_________和_________两个基指标表示。

第一章：绪论1.什么是钢筋混凝土结构?配筋的主要作用和要求是什么?答∶(1)钢筋混凝土结构是指由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构。

(2）配筋的作用是∶在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能起到充分利用材料，提高结构承载能力和变形能力的作用。

(3）配筋的要求是∶在钢筋混凝土结构和构件中，受力钢筋的布置和数量都应由计算和构造要求确定，施工也要正确。

2.钢筋混凝土结构有哪些主要优点和主要缺点?答∶钢筋混凝土结构的主要优点是∶①取材容易。

③耐久性较好。

④耐火性好。

⑤可模性好。

⑥整体性好。

钢筋混凝土结构的主要缺点是∶①自重较大。

②钢筋混凝土结构抗裂性较差③钢筋混凝土结构的施工复杂、工序多、隔热隔声性能较差。

3.结构有哪些功能要求?简述承载能力极限状态和正常使用极限状态的概念。

答:(1)建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面。

(2)承载能力极限状态是指结构或构件达到最大承载能力或者变形达到不适于继续承载的状态。

正常使用极限状态是指结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态。

4.本课程主要包括哪些内容?学习本课程要注意哪些问题?答:(1）混凝土结构课程通常按内容的性质可分为“混凝土结构设计原理和"混凝土结构设计”两部分。

前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面计算和构造等基本理论，属于专业基础课内容。

后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。

(2）学习本课程要注意的问题︰①加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面;②突出重点，并注意难点的学习;③深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。

5.在素混凝土梁内配置受力钢筋的主要目的是提高构件的承载能力和变形能力。

【解析】素混凝土梁中，混凝土的抗压性能较强而抗拉性能很弱，钢筋的抗拉性能则很强。

因此，在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝与主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能起到充分利用材料，提高结构承载能力和变形能力的作用。

混凝⼟结构设计原理复习重点⾮常好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。