混凝土结构
1.钢筋的类型
我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有4种:热轧钢筋、余热处理钢筋、细晶粒带肋钢筋、预应力钢丝和钢绞线。
2.热轧钢筋的强度级别
HPB级(I级符号A)、HRB级(II级符号B)、HRB和HRB级(III级符号C)
3.软钢和硬钢的区别
软钢即有明显屈服点的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋),其应力-应变曲线上有明显的屈服点;硬钢即没有明显屈服点的钢筋(高强碳素钢丝、钢绞丝),其应力-应变曲线上无明显的屈服点。
4.常用钢筋外形
光圆钢筋、螺纹钢筋、人字钢筋、月牙纹钢筋
5.我国混凝土结构设计规范规定:对无明显屈服强度的钢筋,在结构承载力设计时,取极限抗拉强度的85%作为条件屈服点。
6.软钢应力应变曲线图上的特征
屈服强度、破坏强度
7.钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。
8.预应力钢绞丝钢丝的屈服强度标准值由0.2%的残余应变对应的应力来确定
9.混凝土的强度
立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度
10.立方体抗压强度标准值用表示,是将边长为mmxmmxmm的标准立方体试件在()℃的温度和相对湿度90%以上的潮湿空气中养护28d或设计规定龄期,按照标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值,单位为牛/米(N/mm)。
11.《混凝土结构设计规范》规定,钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20;当采用MPa及以上的钢筋时,混凝土强度等级不得低于C25。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40,不应低于C30;承受重复荷载的钢筋混凝土构件,混凝土强度等级不应低于C30.
12.轴心抗压强度标准值用表示,按标准方法制作的mmxmmxmm的棱柱体试件在温度为20和相对湿度为95%以上的条件下养护28d。用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度,对于同一混凝土,棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。
13.轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验方法来测定。目前国内外主要采用圆柱体或立方体的劈裂实验来间接测试混凝土的轴心抗拉强度。混凝土轴心抗拉强度只有立方抗拉强度的1/17~1/8(对普通混凝土),和1/24~1/20(对高强混凝土),混凝土强度等级越高,这个比值越小。
14.混凝土的强度等级是用抗拉强度来划分的。
15.混凝土强度等级为C30,即混凝土立方体抗压强度标准值为30N/m,它具有95%的保证率。
16.一次单调短暂荷载作用下应力—应变曲线图分为几个阶段
弹性变形、塑形变形、混凝土破坏
17.结构或材料承受的荷载或者应力不变,而应变或变形随时间增长的现象称为徐变。
18.混凝土的徐变特性主要与时间参数有关,与力无关。
19.粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、共同工作的基础。
20.钢筋的塑性变形性能通常用延伸率和冷弯性能两个指标来衡量。
21.钢筋与混凝土之间的黏结力由化学胶结力、机械咬合力、摩阻力(或摩擦力)组成。
22.混凝土的变形可以分为两类,混凝土在各种荷载作用下产生的变形为受力变形;硬化过程中的收缩以及温度和温度的变化产生的变形为体积变形。
23.同一强度等级的混凝土各强度(抗压、轴心抗压、抗拉)之间的大小关系
立方体抗压强度>轴心抗压强度>轴心抗拉强度即
24.影响混凝土徐变的主要因素
①水泥用量越多,水灰比越高,徐变越大
②骨料及配好,骨料的强度及弹性模量高,徐变小
③构件养护条件好,徐变小
④构件受到的压应力越大,徐变越大
⑤构件受力前的强度高,徐变小
25.混凝土徐变对结构的影响
徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响,由于混凝土的徐变,会使构件的变形增加,在钢筋混凝土截面中引起应力重分布,在预应力混凝土结构中会造成预应力的损失。26.钢筋混凝土结构对钢筋的性能的要求钢筋混凝土结构中钢筋应具备:(1)有适当的强度;(2)与混凝土黏结良好;(3)可焊性好;(4)有足够的塑性。
27.钢筋与混凝土能共同工作的原因是钢筋和混凝土之间存在粘结力、钢筋与混凝土材料的线膨胀系数接近、混凝土能裹住钢筋。
1.结构上的作用的分类(作用在结构上的荷载的类型)
①永久荷载,如结构自重,土压力,预应力等。
②可变荷载,如楼面活荷载、屋面活荷载、积灰荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载、温度作用等
③偶然荷载,如地震、爆炸力、冲击力等。
2.极限状态的分类
①承载能力极限状态。当结构或结构构件出现下列状态之一时,即认为超过了承载能力极限状态。
(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡,如(倾覆)等
(2)结构构件或连接因材料强度不够而破坏
(3)结构转变为机动体系结构或结构构件丧失稳定,如(柱子被压曲)等
(4)地基上是承载能力而破坏,如(失稳)等
②正常使用极限状态。当结构或结构构件出现下列状态之一时,即认为超过了正常使用极限状态。
(1)影响正常使用或外观的变形
(2)影响正常使用或耐久性能局部损坏,(包括裂缝)
(3)影响正常使用的振动
(4)影响正常使用的其他特定状态等。
3.结构设计的基本原则:即外界荷载的组合效应设计值应小于等于结构的承载能力极限状态设计值。
1.梁和板是典型的受弯构件。
2.梁的钢筋骨架里通常配置纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋、架力钢筋等,有时还配置纵向构造钢筋及拉筋等。
3.板的钢筋骨架通常只配置纵向受力钢筋和分布钢筋。
4.正截面破坏的三个过程
5.根据梁纵向钢筋配筋率的不同,钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁、少筋梁三种类型。
6.适筋梁的破坏特点:受拉钢筋应力先达到屈服强度,受压区砼后被压碎,破坏前裂缝开张很宽,挠度很大,有明显的破坏征兆,属于塑性破坏(延性破坏)。钢筋和混凝土两种材料都能得到充分利用。
7.超筋梁的破坏特点:受压区混凝土在钢筋屈服前即达到极限压应变被压碎而破坏,破坏时钢筋的应力还未达到屈服强度,因而裂缝宽度均较小,且形不成一根开展宽度较大的主裂缝,梁的挠度也较小,破坏是突然发生的没有明显预兆,属于脆性破坏。由于超筋梁破坏突然,不安全,而且破坏时钢筋强度没有得到充分利用,不经济,因此在实际工程中不允许采用。
8.少筋梁的破坏特点:梁破坏时裂缝往往集中出现一条,不但开展宽度大,而且沿梁高延伸较高,一旦出现裂缝钢筋的应力就会迅速增大,并超过屈服强度而进入强化阶段,甚至被拉断,少筋梁的破坏主要取决于砼的抗拉强度,即“一裂就坏”,属于脆性破坏,由于少筋梁破坏时,受压区混凝土没有得到充分的利用,其承载力大致相当于素混凝土梁的承载力,不经济也不安全,因此在实际工程中也不允许采用。
9.单筋矩形截面梁的配筋计算方法(计算题)
1.受弯构件斜截面的破坏形态:斜压破坏(、剪压破坏(斜拉破坏(,为剪跨比。
2.影响斜截面受剪力破坏的因素
①剪跨比λ。剪跨比λ越大,斜截面受剪承载力越小。当λ≤3时,斜截面受剪承载力随λ增大而减小,当λ>3时,影响不明显。
②混凝土强度。混凝土强度对斜截面受剪承载力有着重要影响,试验表明,混凝土强度越高受剪承载力越大。
③配箍率。构件中箍筋的配置数量可用配箍率表示。钢筋混凝土梁的配箍率在适当的范围内,受剪承载力随增大而增大。
④弯起钢筋。与斜裂缝相交的弯起钢筋承担拉力,也能承担一部分剪力,所以弯起钢筋的截面面积越大,强度越高,梁的受剪承载力也就越高。一般在配置腹筋时应优先选用箍筋。
⑤纵向钢筋配筋率。纵向钢筋能承受一定的剪力,起销栓作用,可以抑制斜裂缝的开展,梁的斜截面受剪承载力,随纵向钢筋配筋率增大而提高。试验表明,纵向钢筋配筋率较小时,对梁受剪承载力的影响并不明显。只有配筋率时,对梁受剪承载力的影响才较为明显。
⑥除上述因素外,斜截面形状、荷载种类和作用方式等对斜截面受剪承载力都有影响。
3.斜截面破坏剪力由受压区混凝土、箍筋、弯起钢筋三者共同承担。
1.钢筋混凝土受压构件按其受力情况可以分为轴心受压构件、偏心受压构件(单向偏心受压构件和双向偏心受压构件)。
2.轴心受压构件分为轴心受压普通箍筋柱和轴心受压螺旋箍筋柱。
3.轴心受压构件钢筋构造
选用直径较粗的纵向钢筋,通常采用钢筋的直径为12~13mm,矩形截面柱根数不应少于4根,圆形截面柱不应少于6根(以不少于8根为宜)
箍筋直径宜不小于1/4d(d为纵向钢筋最大直径)且不应小于6mm。当纵筋配筋率超过3%时,箍筋直径不应小于8mm,间距不应大于10d(为纵向钢筋的最小直径),且不应大于mm,箍筋间距不应大于mm及构件横截面的短边尺寸,且不应大于15d。箍筋直径不应小于8mm。
4.螺旋箍筋柱钢筋构造。
5.轴心受压普通箍筋柱承载力计算。
6.轴心受压螺旋箍筋柱承载力计算。
7.箍筋在普通箍筋柱中起构造作用;在螺旋箍筋柱中起受力作用,当普通箍筋柱承受很大轴心压力,且柱截面尺寸由于建筑上及使用上的要求受到限制,且采用提高混凝土强度等级和增大配筋量也不能满足承载力要求时,可以考虑采用螺旋筋或焊接环式钢筋(均称为间接钢筋),以提高承载力来满足要求。
8.短柱指的是长细比(矩形截面,b为截面短边尺寸)、(圆形截面,d为直径)或(i为任意截面回转半径)。反之,即为长柱。
9.短柱的破坏特征
主要是发生材料破坏,破坏时,一般是钢筋先达到抗压屈服强度,然后混凝土达到极限压应变,柱子四周出现明显的纵向裂缝,混凝土保护层剥落,箍筋间的纵向钢筋向外凸出,混凝土被压碎,整个柱子破坏。
10.长柱的破坏特征
主要是发生失稳破坏,破坏特征是无征兆,瞬间失稳。
1.根据轴向力的偏心距和配筋情况的不同,偏心受压构件正截面破坏形态有大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两种。
2.大偏心受压破坏的特点是受拉钢筋先达到屈服,最终导致压区混凝土界面破坏,这种破坏形态在破坏前有明显的预兆,与适筋梁类似,属于延性破坏。
3.小偏心受压破坏形态的特点是混凝土先被压碎,远侧钢筋可能受拉也可能受压,但都不屈服,属于脆性破坏类型。
4.大、小偏心判别条件
当时,破坏形态为大偏心破坏;当时,破坏形态为小偏心破坏。
1.预应力是指为了改善结构或构件在各种使用条件下的工作性能和提高其强度而在使用前预先施加的永久性内应力。
2.预应力混凝土构件是指在构件承受荷载之前,预先对外荷载作用时的受拉区混凝土施加压应力的构件。3.先张法是先张拉钢筋,后浇混凝土。
4.后张法是先浇混凝土,后张拉钢筋5.先张法适合于生产构件中小型构件,后张法适合于生产大型或特殊构件构件。6.当材料强度等级和构件截面尺寸相同时,预应力混凝土构件的承载力和普通混凝土构件的承载力相同。
7.预应力混凝土构件的基本工作原理
在构件承受外荷载作用之前,预先对混凝土施加压力,造成人为的应力状态,它所产生的预压应力能抵消外荷载所引起的部分或全部拉应力。这样,在外荷载作用下,裂缝就能延缓或不会产生,即使出现了裂缝,裂缝宽度也不致过大。
8.由于预应力施工工艺和材料性能等种种原因,使得预应力钢筋中的初始预应力,在制作运输、安装及使用过程中不断降低,这种现象称为预应力损失。