刚结构设计原理笔记

自我介绍，熟悉学生。讲明《结构设计原理》专业基础课的重要性。

总论(general remarks)

一、本课程的任务及与其它课程的关系

1、本课程主要讨论各种工程结构的基本构件受力性能、计算方法和构造设计原理，它是学习和掌握桥梁工程和其它道路人工构造物设计的基础。是属“界于基础课和专业课之间的技术基础课”

（1）工程结构：建筑物中承受作用和传递作用的各个部件的总和统称为结构（或构造物的承重骨架组成部分统称为结构）。

（2）基本构件：组成构造物承重骨架的各种杆件和结点。结构由构件组成，按受力特点可分为：受弯构件（梁和板）、受压构件、受拉构件、受扭构件等。

2、与其他几门课程的关系

材料力学：提供截面应力、应变的计算方法（截面计算）； 结构力学：提供结构在施加荷载后，各截面的荷载（理想状况）； 桥梁工程：提供结构在施加荷载后，各截面的荷载（实际应用）；

本课程：主要是通过由桥梁工程提供的截面荷载，对截面进行设计或验算。 3、结构的分类：钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、石材及混凝土结构（圬工结构）、钢结构和木结构等。

本书将介绍钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、石材及混凝土结构等结构的材料特点及基本构件受力性能、设计计算方法和构造。 二、各种工

复习思考题 一．单选题： 12．有两根条件相同的受弯构件，但正截面受拉区受拉钢筋的配筋率?不同，一根大，另一根小，设Mcr是正截面开

26．受扭构件的配筋方式可为（ B、配置抗扭箍筋和抗扭

纵筋

我国现行规范中，混凝土立方体抗压强度fcu与其轴心抗压

裂弯矩，Mu是正截面抗弯强度，则?与Mcr/Mu的关系是（??强度fc的关系为（D、fc=0.7fcu)

小的，Mcr/Mu大）

2．当混凝土双向受力时，它的抗压强度随另一方向压应力

13．提高受弯构件正截面抗弯能力最有效的方法是（C、

的增大而（ A、增加)

增加截面高度）

3．在轴向压力和剪力的共同作用下，混凝土的抗剪强度

14钢筋混凝土板中分布钢筋的主要作用不是（A承受另一

（ C、随压应力的增大而增大，但压应力过大，抗剪强度

方向的弯矩

反而减小)

15．在T形梁正截面承载力计算中，认为在受压区翼缘计

4．一对称配筋的钢筋混凝土构件两端固定，由于混凝土收

算宽度b’f内，（压应力均匀分布）16．在T形截面正截面

缩（未受外荷）（B、混凝土中产生拉应力，钢筋中无应力)

强度计算中，当?0Md＞fcb’fh’f(h0-h’f/2)时，则该截面属于（B、

5．线性徐变不是指（ A、徐变与荷载持续时间t为

大学结构设计原理重点

一、简答题（每题5分，共计30分）

1. 钢筋混凝土之所以能一起工作的原因有哪些?

（1）钢筋和混凝土之间有着可靠的粘结力，能相互牢固地结成整体。在外荷载作用下，钢筋与相邻混凝土能够协调变形，共同受力；

-1（2）钢筋与混凝土的温度线膨胀系数(linear expansion coefficient)相近（钢为1.2×10-5℃，

-1混凝土为(1.0～1.5)×10-5℃）。因此，当温度发生变化时，在钢筋混凝土构件内只产生较小

的温度应力，因而不致破坏钢筋和相邻混凝土之间的粘结力；

（3）钢筋被混凝土所包裹，从而防止了钢筋的锈蚀，保证了结构的耐久性(durability)。

2. 钢筋和混凝土之间的粘结力是怎样产生的？

(1) 钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用，

(2) 混凝土收缩(shrinkage)，将钢筋紧紧握裹而产生的摩擦力。

(3) 钢筋与混凝土之间机械咬合作用力。

(4) 附加咬合作用

3. 什么是混凝土徐变？混凝土分别在什么情况下发生是线性徐变和非线性徐变？

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，这种现象被称为徐变。

当应力 0.5fc时，徐变大致与

工程结构设计原理

工程结构设计原理 天津城市建设学院土木工程系 结构教研室 2005年8月 年 月

工程结构设计原理

第一章 绪 论

工程结构设计原理

第一章 绪论

本章要点 建筑结构的基本概念； 建筑结构的基本概念； 建筑结构的分类; 建筑结构的分类 钢筋混凝土梁与素混凝土梁的差别； 钢筋混凝土梁与素混凝土梁的差别； 钢筋与混凝土共同工作的条件； 钢筋与混凝土共同工作的条件； 钢筋混凝土结构的优、缺点； 钢筋混凝土结构的优、缺点； 混凝土结构的发展简况; 混凝土结构的发展简况 学习本课程需注意的问题； 学习本课程需注意的问题；

工程结构设计原理

第一章 绪论

1.1 建筑结构的基本概念及其分类 1.1.1建筑结构的基本概念 建筑结构的基本概念所谓建筑结构，就是由梁、板、墙(或柱)、基 础等基本构件构成的建筑物的承重骨架体系 承重骨架体系。 承重骨架体系

1.1.2建筑结构的分类 建筑结构的分类

1.1 建筑结构的基本概念及其分类

工程结构设计原理

第一章 绪论

按所使用的材料分类: 混凝土结构 砌体结构 钢结构 木结构

1.1 建筑结构的基本概念及其分类

工程结构设计原理

第一章 绪论

按承重结构类型分类:

例3-6 某钢筋混凝土T形梁，已定截面尺寸b=160mm，

b'f=1600mm，h=1000mm，h'f=110mm，跨中弯矩组合设计值Md=735KN.M，结构重要性系数?0=1.1，拟采用C25混凝土

（fcd=11.5MPa）、HRB335钢筋（fsd=280MPa），求受拉钢筋截面积As

解 先看看梁肋的宽度b和梁的高度h的大小，以此判断受拉钢筋的排数布置（此步骤不作计算要求）

查表1-1、表1-4得：C25混凝土fcd=11.5MPa,ftd=1.23MPa，HRB335钢筋fsd=280MPa；查表3-2得：HRB335钢筋?b=0.56 首先判断T形梁截面类型

由于梁肋宽度b=160mm，相对比较小，设此T形梁截面受拉钢筋为3排，设as=100mm

截面的有效高度：h0?h?as=1000-100=900mm 由公式?0Md?fcdb'fx(h0?)得，当x?h'f时

fcdb'fh'f(h0?h'f) 2110) 2x2=11.5?1600?110?(900-

=1710.28KN?m??0Md?1.1?735?808.5KN?m

则x?h'f，可判定此截面属于第一种T形梁截面。可按矩形截面计算 由公式?0Md?fcdb

1．试述钢筋混凝土受弯构件第Ⅱ工作阶段计算的基本假定?（5分）

2．钢筋混凝土梁内有几种钢筋？每种钢筋有何作用？它们各自如何确定？（10分） 3．为什么预应力混凝土结构必须采用高强混凝土和高强钢筋？（10分） 1．（5分）答：平截面、弹性体、不考虑受拉区混凝土承受拉应力

2．（10分）答：五种。纵筋：承受纵向拉、压力，由正截面承载力计算确定。箍筋：抗剪、定位、构成钢筋骨架，由计算和构造要求确定。斜筋：抗剪，由计算和构造要求共同确定。架立钢筋：形成钢筋骨架，定位，由构造确定；纵向水平钢筋，防止混凝土收缩、温度变化而引起的开裂，由构造确定。

3．（10分）答：采用高强混凝土的原因：预应力混凝土结构相对于普通钢筋混凝土结构而言，处在更高的应力状态，因而要求有较高的承压和其它能力，而高强混凝土具有较高的抗拉、抗弯、局部抗压等能力，而且有大的弹性模量，使得受力变形小、收缩徐变小、应力损失小，为了能充分发挥高强钢筋的作用，也必须采用高标混凝土。如果不使用高强钢筋，就无法克服由于预应力损失而建立起有效预应力。

1．什么是极限状态？试述《公路桥规》中承载能力极限状态计算的理论基础、设计原则及其表达式？（8分）

2．钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力计算是建立在哪

一、钢筋和混凝土之所以能有效结合共同工作的原因是什么？

答：1. 混凝土硬化后，钢筋和商品混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体，从而保证在荷载作用下，钢筋和商品混凝土能变形协调，共同工作，不易失稳。 2.钢筋与混凝土两者有相近的膨胀系数，两者之间不会发生相对的温度变形而使粘结力遭到破坏。

3.在钢筋的外部，应按照构造要求设置一定厚度的商品混凝土保护层，钢筋包裹在混凝土之中，受到混凝土的固定和保护作用，钢筋不容易生锈，发生火灾时，不致使钢筋软化导致结构的整体倒塌。

4、钢筋端部有足够的锚固长度。

二、影响粘结强度的因素有哪些？

答：1，混凝土强度；粘结强度随混凝土的强度等级的提高而提高。 2，钢筋的表面状况；如变形钢筋的粘结强度远大于光面钢筋。

3，保护层厚度和钢筋之间的净距。因此，构造规定，混凝土中的钢筋必需有一个最小的净距。

4，混凝土浇筑时钢筋的位置；对于梁高超过一定高度时，施工规范要求分层浇筑及采用二次振捣。

三、什么叫混凝土的徐变？影响混凝土徐变的因素有哪些？

答：答：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，这种现象称为混凝土的徐变。 主要影响因素：

（1）混

一、单项选择题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1.对于预应力混凝土结构，下列各项预应力损失中，属于长期损失的是（ ） A.摩擦损失 B.锚固损失

C.混凝土弹性压缩损失 D.混凝土的收缩引起的损失 2.体外预应力结构的二次效应增加了结构受力状态下的不确定性和分析计算的复杂性，因此为减小二次二、判断题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）

判断下列各题，正确的在题后括号内打“√”，错的打“×”。

土的抗压设计强度为fcd=18.4MPa；为满足该截面的承载能力，试计算截面配置预应力钢铰线最小面积Ap，并假定所有钢铰线的重心到截面顶缘的距离hp=1100mm，钢铰线的抗拉设计强度

1.混凝土轴心抗压强度一般要大于立方体抗压强度。fpd=1260MPa。 （ ）

2.徐变是混凝土构件相当重要的一个特性，加载龄期越短，加载应力越大，同一时刻混凝土徐变量越大。（ ）

3.局部承压区混凝土和间接钢筋共同提供局部承压区的抗裂作用。（ ）

效应的大小最有效的措施是（ ）

A.提高体外预应力筋的

1．已知翼缘位于受压区的单筋T形截面尺寸：b/f=600mm，b=300mm，h/f=120mm，h=700mm，拟采用C30混凝土和HRB400钢筋，fcd=13.8MPa，fsd=330MPa，ξb=0.53，ρ

min

=0.2%，承受的弯矩组合设计值，Md=550kN·m，as=70mm，结构重要性系数?0=1.0，求受拉钢筋的面积。（10分）

1．（10分）解：设a=70 mm h0 =700－70=630mm

① 判断类型：fcdb/fh/f（h0－h/f/2）=13.8×600×120×（630－60）=566.352（kN·m）

＞550kN·m 属于第一类T形截面

② 列出基本公式： fcd bfx= fsd As

/ ?0Md= fcdb/fx（h0-x-/2）

x=116.1 mm＜ξb h0=0.53×630=333.9mm As=2913（mm2） ③??As2913??1.54%＞ρbh0300?630min=0.2%

2．已知矩形截面偏心受压短柱（?＝1），截面尺寸b×h=400×500mm，采用C25混凝土和

///HRB335钢筋，as=as=40mm，fcd

结构设计原理习题

结构设计原理习题

3.1 结构的功能主要有哪几项？结构的极限状态有几类，主要内容是什么？

结构的功能主要包括以下几项：

（1）结构承载力（2）结构变形控制（3）结构耐久性（4）结构抗震

结构的极限状态类型及内容：

1.承载力极限状态，结构或构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形的极限状态。

（1）整个结构或其中的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、过大的滑移）（2）结构构件或连接部位因材料强度超过而破坏，包括承受多次重复荷载构件产生的疲劳破坏；

（3）结构构件或连接因产生过度的塑性变形而不适于继续承载（如受弯构件中的少筋梁）；

（4）结构转变为机动体系；

（5）结构或构件丧失稳定（如细长柱达到临界荷载发生压屈）；

（6）地基丧失承载力而破坏。

2.正常使用极限状态，结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值的极限状态。

（1）影响正常使用火外观的变形（如梁产生超过了挠度限值的过大挠度）；

（2）影响正常使用或耐久性的局部损坏（如不允许出现裂缝的构建开裂）；

（3）影响正常使用的振动；

（4）影响正常使用的其他特定状态（如由于钢筋锈蚀产生的沿钢筋的纵向裂缝）。

3.2 建筑结构的设计基准期是多少年？超过这个年限的结构是否就不能再使用了，为什么？

结构设计