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1、混凝土设计原理01. 混凝土结构：以混凝土为主要材料制作的结构。包括：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构。钢筋混凝土结构优点：就地取材，节约钢材，耐久、耐火，可模性好，整体性好，刚度大，变形小。 缺点：自重大，抗裂性差，性质较脆。2. 钢筋塑性性能：伸长率，冷弯性能。 伸长率越大，塑性越好。3. 规定以边长为 150mm 的立方体在（20+-3）度的温度和相对湿度在 90%以上的潮湿空气中养护 28d，依照标准试验方法测得的具有 95%保证率的抗压强度（以 N/mm2 计）作为混凝土的强度等级。4. 收缩：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象。膨胀：混凝土在水中或处于饱和和湿度情况下
2、结硬时体积增大的现象。水泥用量越多、水灰比越大，收缩越大。骨料的级配好、弹性模量大，收缩小。构件的体积与表面积比值大，收缩小。5. 钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于 C20。采用 400MPa 以上钢筋，不应低于 C25。预应力混凝土结构，不宜低于 C40，不应低于 C30。承受重复荷载的，不应低于 C30。6. 粘结力的影响因素：化学胶结力(钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力)，摩擦力（混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住而产生的力） ，机械咬合力（钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力） ，钢筋端部的锚固力（一般是用在钢筋端部弯钩、弯折，在锚固区焊短钢筋、短角钢等方法来提供
3、锚固力） 。7. 结构的作用是指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的各种因素。 按时间的变异分：永久作用，可变作用，偶然作用。8. 结构抗力 R 是指整个结构或结构构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承承载能力、刚度等。9. 设计使用年限：是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按齐预定目的使用的时期，即结构在规定的条件下所达到呃使用年限。10. 轴心受拉（压）构件：纵向拉（压）力作用线与构件截面形心线重合的构件。轴心受力构件中配有纵向钢筋和箍筋，纵向钢筋的作用是承受轴向拉力或压力，箍筋的主要作用是固定纵向钢筋，使其在构件制作的过程中不发生变形和错位。
4、11. 受弯构件的破坏特征：少筋破坏（当构件的配筋率低于某一定值时，构件不但承载能力很低，而且只要其一开裂，裂缝便急速开展，裂缝截面处的拉力全部由钢筋承受，钢筋由于突然增大的应力而屈服 ，构件立即发生破坏） ，适筋破坏（当构件的配筋率不是太低也不是太高时，构件的破坏首先是由于受拉区纵向受力钢筋屈服，然后受压区混凝土呗压碎，钢筋和混凝土的强度都得到充分利用） ，超筋破坏（当构件的配筋率超过某一特定的值时，构件的破坏特征又发生质的变化构件的破坏是由于受压区的混凝土呗压碎而引起，受拉区纵向受力钢筋不屈服） 。12. 基本假定：截面应变保持平面。不考虑混凝土的抗拉强度。混凝土的受压的应力应变关系曲线按
5、下列规定取用。13. 双筋矩形截面适用情况：1.结构或构件承受某种交变的作用，使截面上的弯矩改变方向。2.截面承受的弯矩设计值大于单筋截面所能承受的最大弯矩设计值，而截面尺寸的材料品种等由于某些原因又不能改变。3.结构或构件的截面由于某种原因，在截面的受压区预先已经布置了一定数量的受力钢筋。14. T 形截面受弯构件按受压区的高度不同分：第一类T 形截面，中和轴在翼缘内。第二类 T 形截面，中和轴在梁肋内。15. 剪切破坏的形态：斜拉破坏（整个破坏过程急速而突然，破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载相当接近，破坏前梁的变形很少，并且往往只有一条斜裂缝。破坏具有明显的脆性） ，剪压破坏（这种破坏有一定的
6、预兆，破坏荷载较出现斜裂缝时的荷载过高。但与适筋梁的正截面破坏相比，减压破坏仍属于脆性破坏） ，斜压破坏（破坏荷载很高，但变形很小，亦属于脆性破坏） 。16. 平衡扭转：若结构的扭矩是由荷载产生的，其扭矩课根据平衡条件求得，与构件的抗扭刚度无关。 协调扭矩：另一类是超静定结构中由于变形的协调使截面产生的扭转。17. 偏心受压构件分为：单向偏心受压构件，双向偏心受压构件。当 剪压斜拉 破坏性质: 斜拉斜压剪压2、斜截面受剪承载力计算（1）影响斜截面受剪承载力的主要因素：1、剪跨比 2、混凝土强度等级 3、箍筋的配箍率 4、纵向受拉钢筋配筋率 5、横截面上的骨料咬合力 6、截面尺寸和形状 7、弯矩
7、比。（3）两个基本计算公式；一般公式 01025.7. hfsnAbhfVyvtu以集中荷载为主的独立梁 010.175hfsnAbhfVyvtu（4）计算公式的适用范围及条件：1、截面的最小尺寸（上限值：防止斜压破坏 ） 2、箍筋的最小含量（下限值：防止斜拉破坏）（5）厚板的计算公式：无腹筋的一般板类受弯构件，其受剪承载力随板厚的增大而降低。截面高度影响系数：08h14()h混凝土设计原理3当 h02000mm 时，取h0=2000mm。（6）计算方法计算截面：从支座边缘开始的截面；从弯起钢筋弯起点处开始的斜截面；箍筋直径或间距改变处的斜截面；肋宽改变处的斜截面。3、保证斜截面承载力的构造措
8、施1.抵抗弯矩图：将各个正截面的 Mu 值连接起来就构成 Mu 图。（表示的是构件每一正截面的受弯承载力设计值的大小）2.纵筋的弯起：弯起点应在该钢筋充分利用截面以外，0.5h 0；弯终点到支座边或到前一排弯起钢筋弯起点之间的距离，都不应大于箍筋的最大间距。3.纵向受拉钢筋的截断 07.bhfVt充分利用点至截断点的距离大于 al2.1不需要至截断点的距离大于 d00.ft在受拉区段内：充分利用点至截断点的距离大于 07.hla不需要至截断点的距离大于 或0312在受拉区段外：充分利用点至截断点的距离大于 0.la不需要至截断点的距离大于 或0hd4、梁、板内钢筋的其他构造要求第五章 受压构件
9、正截面承载力一受压构件的一般构造要求轴心受压构件：纵向压力作用线与构件纵向形心轴线重合的受压构件；偏心受压构件：当纵向压力作用线与构件的截面形心轴不重合，或在构件截面上同时作用有纵向压力和弯矩时。1.材料的强度等级：宜用强度等级较高的混凝土（C20,C25,C30） ，不宜用高强度钢筋。2.截面尺寸：方形和矩形柱的截面尺寸不宜小于 250250，尺寸800mm，取 50mm 的倍数，尺寸800mm，取 100mm 的倍数。3.纵向钢筋配筋率：全部纵向钢筋不小于 0.6%；一侧纵向钢筋不小于 0.2%；全部纵向钢筋不宜大于 5%。二、 、轴心受压构件正截面受压承载力计算1.轴心受压柱内纵筋的作用
10、：提高正截面受压承载力；改善破坏时的脆性，即提高变形能力；防止因偶然偏心而突然破坏；减小混凝土的徐变变形。箍筋的作用：防止纵筋的压曲，并与纵筋组成能站立的钢筋骨架。2.轴心受压柱的分类：根据长细比分为长柱和短柱。 （短柱：矩形截面柱 l0/b8,圆形截面柱 l0/d7，任意截面柱 l0/i28）3.稳定系数：反映长柱比短柱的正截面受压承载力的降低。4.正截面受压承载力计算：（ 3%，A 取 AA C，)(9.sycufAN）s（注意：1) 当 lo /b8 时，j1.0 ; 2) 当纵筋配筋率大于 3%时，A 应扣除纵筋面积。 ）5.螺旋筋和焊接环筋的作用：可以使核心混凝土处于三向受压状态，提
11、高了混凝土的抗压强度和变形能力，从而间接提高了轴心受压柱的受压承载力和变形能力，螺旋筋和焊接环筋也可称为“间接纵向钢筋”或“间接钢筋” 。1.按式计算的 Nu 不应大于按式(813) 计算 Nu 的 1.5 倍。2.当遇到下列任意一种情况时，不应计入间接钢筋的影响：1）当 lo/d 12；2）当按式(818)计算的 Nu 小于按式(813) 计算的 Nu 时；3）当 Asso 小于纵筋全部面积的 25 。三、偏心受压构件正截面破坏形态1.偏心受压柱的破坏有材料破坏（l 0/h30）和失稳破坏（l 0/h30） 。2.偏心受压短柱的正截面破坏形态（*）（1）大偏心受压破坏（受拉破坏） b产生条件
12、：轴心压力 N 的相对偏心距 e0/h0 较大、且离 N 较远一侧的纵筋 As 配置不太多时。破坏特征：破坏始于离偏心轴向压力较远一侧的纵向钢筋受拉屈服；离偏心轴向压力较近一侧的纵向钢筋受压屈服，受压区边缘混凝土被压碎。延性破坏。（2）小偏心受压破坏（受压破坏） b产生条件：轴心压力 N 的相对偏心距 e0/h0 很小，或者虽然 e0/h0不是太小，但离 N 较远侧的纵筋 As 配置很多时。破坏特征：破坏始于靠近 N 一侧的受压区边缘混凝土压应变达到其极限压应变值，混凝土被压碎；靠近 N 一侧的纵筋 As达到抗压强度；远离 N 一侧的纵筋 As 可能受压也可能受拉，但都不屈服；脆性破坏。4、偏
13、心受压构件的二阶弯矩五、矩形截面受压构件正截面受压承载力的基本计算公式六非对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力七对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力8、Nu-Mu 相关曲线.Nu 和 Mu 的关系：大偏心受压破坏时，N u 随 Mu 的减小而减小，随 Mu 的增大而增大，界限破坏时的 Mu 为最大。小偏心受压破坏时，N u 随 Mu 的增大而减小。Nu-Mu 相关曲线反映了在压力和弯矩共同作用下正截面承载力的规律，具有以下一些特点：相关曲线上的任一点代表截面处于正截面承载力极限状态时的一种内力组合。如一组内力（N，M）在曲线内侧说明截面未达到极限状态，是安全的；如（N，M）在曲线外侧，
14、则表明截面承载力不足；当弯矩为零时，轴向承载力达到最大，即为轴心受压承载力N0（A 点） ；当轴力为零时，为受纯弯承载力 M0（C 点）截面受弯承载力 Mu 与作用的轴压力 N 大小有关； 当轴压力较小时，Mu 随 N 的增加而增加（CB 段） ； 当轴压力较大时，Mu 随 N 的增加而减小（AB 段） ；截面受弯承载力在 B 点达(Nb，Mb)到最大，该点近似为界限破坏； CB 段（NNb）为受拉破坏； AB 段（N Nb）为受压破坏；如截面尺寸和材料强度保持不变，Nu-Mu 相关曲线随配筋率的增加而向外侧增大；对于对称配筋截面，达到界限破坏时的轴力 Nb 是一致的。九、偏心受压构件斜截面受
15、剪承载力的计算轴向压力的作用：轴向压力的存在能延缓斜裂缝的出现和开展，使截面保留有较大的混凝土剪压区面积，因而使受剪承载力得以提高。 （当 N0.3fcA 时，取 N=0.3fcA）第七章 受扭构件承载力的计算一、纯扭构件扭曲截面的受扭承载力计算1、素混凝土纯扭构件受力状态：三面开裂、一面受压； 破坏面：空间扭曲面； 破坏类型：脆性破坏2、钢筋混凝土纯扭构件1.受扭钢筋型式：螺旋筋（很少） ；沿构件纵轴方向不知封闭的受扭箍筋和受扭纵筋，两者必须同时设置。2.破坏形态：适筋破坏：纵向钢筋和箍筋配置适当；少筋破坏：纵筋和箍筋配置过少或其中之一配置过少时；部分超筋破坏：纵筋和箍筋不匹配置，两者相差比
16、率较大；超筋破坏：纵筋和箍筋两者都配置过多时。3、受扭承载力计算1.开裂扭矩： （ ：受扭构件的截面抗扭塑性tWfT7.0crt抵抗矩）混凝土设计原理4M幍幍幍 幍 幍2.变角空间桁架机理：纵筋为桁架的弦杆，箍筋为桁架的竖腹杆，裂缝间混凝土为桁架的斜腹杆，整个杆件如同一个空间桁架。混凝土斜腹杆与构件纵轴间的夹角不是定值，而是在 3060之间变化。基本假定：忽略核心混凝土对抗扭的作用及钢筋的销栓作用；纵筋和箍筋只承受轴向拉力，分别为桁架的弦杆和腹杆；混凝土腹杆只承受轴向压力，其倾角为 。受扭承载力计算公式： ：受扭的纵向钢筋与箍筋的配筋强度比。 ，表 7.16.0明抗扭纵筋和抗扭箍筋的数量配置合适，构件破坏时，两者都能达到其抗拉屈服强度。二、矩形截面弯
