混凝土结构设计知识点总结.docx
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混凝土结构设计知识点总结
混凝土结构设计知识点总结
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1.明确单向板和双向板的定义。
了解单向板和双向板肋梁楼盖截面设计与构造措施。
明确单向板和双向板的受力钢筋的方向，知道单向板的薄膜效应和双向板的穹顶作用。
2.进行楼盖的结构平面布置时,应注意以下问题:
受力合理;满足建筑要求;施工方便
3.按结构型式,楼盖分为：
单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖
4.按预加应力分为钢筋混凝土楼盖和预应力混凝土楼盖。
5.单向板肋梁楼盖结构平面布置方案通常有以下三种;ａ．主梁横向布置，次梁纵向布置；b.主梁纵向布置，次梁横向布置；c．只布置次梁,不设主梁
6.现浇单向板肋梁楼盖中的主梁按连续梁进行内力分析的前提条件是什么?
答:
（1）次梁是板的支座，主梁是次梁的支座，柱或墙是主梁的支座。
（ 2）支座为铰支座-－但应注意：
支承在混凝土柱上的主梁,若梁柱线刚度比<３,将按框架梁计算。
板、次梁均按铰接处理。
由此引起的误差在计算荷载和内力时调整。
（3）不考虑薄膜效应对板内力的影响。
（ ４）在传力时,可分别忽略板、次梁的连续性，按简支构件计算反力。
（5）大于五跨的连续梁、板,当各跨荷载相同，且跨度相差大10％时，可按五跨的等跨连续梁、板计算。
7.为什么连续梁内力按弹性计算方法与按塑性计算方法时，梁计算跨度的取值不同?
答：
从理论上讲，某一跨的计算长度应取为该跨两端支座处转动点之间的距离。
以中间跨为例,按考虑塑性内力重分布计算连续梁内力时其计算跨度是取塑性铰截面之间的距离,塑性铰具有一定的长度，能承受一定的弯矩并在弯矩作用方向转动,即取净跨度；而按弹性理论方法计算连续梁内力时，则取支座中心线间的距离作为计算跨度,即取。
8.单向板按弹性理论计算时，为何采用折算荷载？
答：
因为在按弹性理论计算时，其前提条件——计算假定中忽略了次梁对板的转动约束,这对连续板在恒荷载作用下的计算结果影响不大,但在活荷载不利布置下，次梁的转动将减小板的内力。
因此，为了使计算结果更好地符合实际情况，同时也为了简化计算,采用折算荷载。
9.按弹性理论计算单向板肋梁楼盖时，板和次梁的折算荷载分别为：
板：
;
次梁:
10.连续梁、板按弹性理论计算内力时活荷载的最不利布置位置规律（理解）
a）求某跨跨内最大正弯矩时，应在本跨布置活荷载,然后隔跨布置。
b）求某跨跨内最大负弯矩时，本跨不布置活荷载,而在其左右邻跨布置、然后隔跨布置;
c）求某支座绝对值最大的负弯矩或支座左右截面最大剪力时，应在该支座左右两跨布置活荷载,然后隔跨布置。
11.应力重分布和内力重分布
应力重分布:
由于钢筋混凝土的非弹性性质，使截面上应力的分布不再服从线弹性分布规律的现象。
（应力重分布是指沿截面高度应力分布的非弹性关系,它是静定的和超静定的钢筋混凝土都具有的一种基本属性）
内力重分布:
由于超静定钢筋混凝土结构的非弹性性质而引起的各截面内力之间的关系不再遵循线弹性关系的现象。
（塑性内力重分布是指超静定结构截面的内力间的关系不再服从线弹性分布规律,静定的钢筋混凝土结构不存在塑性内力重分布）
12.影响塑性内力重分布的因素
a）塑性铰的转动能力。
塑性铰的转动能力主要取决于纵向钢筋的配筋率钢材的品种和混凝土的极限压应变值。
b）斜截面受剪承载力。
要想实现预期的塑性内力重分布，其前提条件之一时在破坏机构形成之前,不能发生因斜截面承载力不足而引起的破坏,否则将阻碍塑性内力重分布继续进行。
c）正常使用条件。
在考虑塑性内力重分布时，应对塑性铰的允许转动量予以控制,也就是要控制塑性内力重分布的幅度,一般要求在正常使用阶段不应出现塑性铰
13.恰当考虑塑性内力重分布,有哪些优点?
1）能更正确的估计结构的承载力和使用阶段的变形、裂缝;2）合理调整钢筋布置，从而提高施工效率和质量;3）简化设计4）充分发挥结构潜力，有效地节约材料
14.试比较钢筋混凝土塑性铰与结构力学中的理想铰和理想塑性铰的区别。
a）理想铰不能承受任何弯矩,而塑性铰则能承受基本不变的弯矩
b）理想铰集中于一点，塑性铰则有一定的长度
c）理想铰在两个方向都可产生无限的转动,而塑性铰则是有限转动的单向铰,只能在弯矩作用方向做有限的转动
15.弯矩调幅法的设计原则
弯矩调幅后引起结构内力图形和正常使用状态的变化，应进行验算,或有构造措施加以保证
受力钢筋宜采用HRB４00级、HRB335级热轧钢筋,混凝土强度等级宜在C20~C45范围内；截面相对受压区高度ξ应满足０.10≤ξ≤0.３５
16.什么是板的分布钢筋?
其与受力钢筋的相互位置如何？
分布钢筋有哪些作用？
板的分布钢筋是指与受力钢筋垂直的钢筋,平行于板的长跨，放置于受力钢筋的内侧。
分布钢筋的作用有：
（1）浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置;
（2）承受混凝土收缩和温度变化所产生的内力；（３）承受板上局部荷载产生的内力，以及沿长跨方向实际存在而计算时被忽略的弯矩。
17.板中构造钢筋的种类:
分布钢筋、防裂构造钢筋、与主梁垂直的附加钢筋、与承重砌体墙垂直的附加钢筋、板角附加短钢筋。
18.当梁端砌体局部受压承载力不足时，可在梁端设置刚性垫块，以增大局部承压面积。
19.双向板的支承形式包括四边支承、三边支承、两邻边支承或四点支承。
20.双向板板底沿45度方向开裂,由矢量与双向板对角线平行的主弯矩产生，而双向板顶面角部垂直于对角线的裂缝是由矢量与对角线垂直的主弯矩产生。
21.多跨双向连续板求最不利荷载布置规律
a）为了求连续双向板跨中最大正弯矩，活荷载应进行棋盘式布置。
b）为了求支座最大负弯矩可近似按满布活荷载布置。
22.双向板按塑性铰线法计算，一般将裂缝出现在板底的称为正塑性铰线,裂缝出现在板面的称为负塑性铰线。
23.塑性铰线的基本假定：
a）沿塑性铰线单位长度的弯矩为常数,等于相应板配筋的极限弯矩。
b）整块板仅考虑塑性铰线上的弯矩转动变形。
24.破坏机构的确定:
1对称结构具有对称的塑性铰线分布。
2正弯矩部位出现塑性铰线。
3塑性铰线应满足转动要求。
４塑性铰线的数量应使整块板称为一个可变体系。
25.幂式破坏机构：
对于两邻边连续，另两邻边简支的双向板,当部分跨中钢筋弯起后，弯起后正弯矩的承载能力下降,所以有可能在该处先于跨度中央出现塑性铰线,形成向下幂式破坏机构；如果双向板承受活荷载相对比较大,则当棋盘形间隔布置活荷载时，没有活荷载的区格也有可能发生向上幂式破坏机构。
研究表明,当支座负钢筋伸入长度大于１/４时，一般可以避免这种破坏。
26.对于双向板,由于是双向配筋,考虑到短裤啊方向的弯矩比长跨方向的大,故应将短跨方向的跨中受拉钢筋放在长跨方向的外侧,以期具有较大的截面有效高度。
27.单层厂房的结构组成有：
屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架、吊车梁、支撑、基础围护结构。
28.混凝土屋盖结构由屋面板（包括天沟板）、屋架或屋面梁（包括屋盖支撑）组成，有时还设有天窗架和托架。
混凝土屋盖结构分无檩和有檩两种屋盖体系。
29.横向平面排架由横梁（屋架或屋面梁）、横向柱列和基础组成,是厂房的基本承重结构。
30.纵向平面排架由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑和基础等组成，作用是保证厂房的纵向稳定性和刚性,并承受一些荷载作用（具体看书P11３）
31.单层厂房的支撑包括屋盖支撑和柱间支撑,其作用是
a）加强厂房结构整体稳定性的空间刚度。
b）保证结构构件的稳定与正常工作。
c）把纵向风荷载、吊车纵向水平荷载及水平地震作用等传递到主要承重构件
d）保证在施工安装阶段结构构件的稳定。
32.屋架（或屋面梁）、柱、基础是单层厂房的主要承重构件。
在有吊车梁的厂房中，吊车梁也是主要的承重构件。
33.变形缝包括伸缩缝、沉降缝和放裂缝。
34.屋盖支撑包括上、下弦水平支撑、垂直支撑及纵向水平系杆。
35.屋盖支撑的构成思路是：
在每一个温度区段内，由上、下弦水平支撑分别在温度区段的两端构成横向的上下弦水平刚性框,再用垂直支撑和水平系杆把两端的水平刚性框连接起来。
36.一般情况下单层厂房柱间支撑如何布置，为什么？
柱间支撑应布置在伸缩缝区段的中央或临近中央，这样有利于在温度变化或混凝土收缩时,厂房可自由变形而不产生较大的温度或收缩应力。
37.单层厂房的山墙面积比较大，一般需设置抗风柱将山墙分成区格，是墙面受到的风荷载,一部分直接传至纵向柱列，另一部分则传至抗风柱，再由抗风柱下端直接传至基础,而上端则通过屋盖系统传至纵向柱列。
38.圈梁的作用是增强房屋的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大震动荷载等对厂房的不利影响。
39.单层厂房的计算假定：
a）柱下端固结于基础顶面，上端与屋面梁或屋架铰接。
b）屋面梁或屋架没有轴向变形，即横梁或屋架两端的水平位移相等。
40.等高排架柱一般采用力矩分配法计算内力，柱顶水平力是按排架柱侧向刚度来分配的。
41.厂房的整体空间作用:
排架与排架、排架与山墙之间相互关联的整体作用。
42.产生单层厂房整体空间作用的条件有两个,一个是各横向排架之间必须有纵向构件将它们联系起来,另一个是横向排架彼此的情况不同或者是结构不同或者是承受的荷载不同。
43.单层厂房设计中，内力组合应该注意哪些问题?
答：
单层厂房设计中，内力组合应该注意：
（１）永久荷载在任何一种内力组合下都存在。
（2）吊车竖向荷载Dmａx可分别作用在一跨的左柱或右柱,对于这两种情况，每次只能选择一种情况参加内力组合。
（3）在考虑吊车横向水平荷载时,该跨必然作用有吊车竖向荷载，但在考虑吊车竖向荷载时，该跨不一定作用有吊车横向水平荷载。
（4）风荷载的作用方向有向左和向右两种，只能考虑其中一种参与组合。
44.单层厂房的钢筋混凝土柱（带牛腿）有哪些构造要求?
答：
单层厂房的钢筋混凝土柱（带牛腿）构造要求有：
（1）纵向受力钢筋直径不宜小于12mｍ，通常在1２~32mm范围内选用。
（2）深入牛腿纵向受力筋的下弯位置，不应与上下柱的纵向受力筋相重合。
同时为了避免牛腿钢筋过密，牛腿的纵向受力筋与弯筋宜放置在上下两排。
（3）柱内箍筋应为封闭式，箍筋间距不应大于400mm,且不应大于构件截面的短边尺寸。
（4）当柱截面高度h≧6０0mm,在侧面应设置纵向构造钢筋，并相应设置附加箍筋,纵向构造筋间距不应大于50０mm.（５）柱与外纵墙用预留拉筋连接，预留拉筋沿柱高每500mｍ 设置一根。
45.单层厂房设计中,荷载组合方法有哪几种？
①由可变荷载效应控制的组合:
a、恒荷载+任一种活荷载b、恒荷载＋0.9（任意两种或两种以上的活荷载）②由永久荷载效应控制的组合
46.桥式吊车对排架的作用有竖向荷载和水平荷载两种。
1.作用在排架上的吊车竖向荷载设计值Dmax和Ｄｍiｎ。
Dmａx既可以发生在左柱也可以在右柱。
2.吊车的水平荷载分为纵向水平荷载与横向水平荷载两种,其中吊车纵向水平荷载是由大车的运行机构在刹车时引起的纵向水平惯性力，作用于刹车轮与轨道的接触点，方向与轨道一致，由纵向排架承受。
吊车横向水平荷载Tｍaｘ是当小车吊有重物时刹车所引起的横向水平惯性力,吊车横向水平荷载作用在吊车梁顶面的水平处。
47.从排架计算角度来看，柱顶水平位移相等的排架称为等高排架。
48.牛腿截面高度的确定,一般以控制其在使用阶段不出现或仅出现细微裂缝为准。
。
49.牛腿的破坏形态主要取决于值。
主要有三种形态:
弯压破坏:
当和纵向受力钢筋配筋率较低时，一般发生弯曲破坏。
斜压破坏
剪切破坏:
又分为纯剪破坏、斜压破坏和斜拉破坏三种。
局部受压破坏：
当加载板过小或混凝土强度过低时一般会发生。
50.计算时,可将长牛腿简化为悬臂梁计算,将牛腿简化为一个纵向钢筋为拉杆和混凝土斜撑为压杆的三角形桁架。
将基础底板简化为四块独立的悬臂梁
51.牛腿顶面的水平纵向受拉钢筋由两部分组成:
承受竖向力的抗弯钢筋，承受水平拉力的抗拉锚筋。
52.单层厂房柱下独立基础的常用形式是扩展基础,有阶梯型和锥形两大类。
53.基础高度应满足两个要求:
构造要求、满足柱与基础交接处混凝土受冲切承载力的要求。
（对于阶梯形基础还应按照相同原则对变阶处的高度进行验算）
54.确定基础底面尺寸时,为了与地基承载力特征值相匹配，应采用内力标准值，而在确定基础高度和配置钢筋,应按照基础自身承载能力极限状态的要求，采用内力的设计值。
55.在确定基础高度和配筋计算时,不应计入基础自身重力及其上方土的重力,即采用地基净反力设计值
56.吊车荷载具有以下四点特性：
移动荷载、重复荷载、动力特性、偏心荷载。
57.由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物的主要受力构件的结构,称为砌体结构。
分为三类：
砖砌体、砌块砌体和石砌体结构。
58.砌体结构主要用于受压构件，特别是建筑物中的墙、柱等构件。
59.砌体结构的主要优点是:
就地取材、造价低、运输和施工方便；耐久性和耐火性好,保温、隔热、隔声性能好。
60.砌体结构的主要缺点:
强度低，特别是抗拉、抗剪和抗弯强度很低；自重大、整体性差、抗震性能差手工操作，采用大量粘土砖侵占农田。
61.砌体结构有四个特点:
造价低,施工方便；主要用于墙、柱等受压构件;人工砌筑、质量的离散性大；整体性差,需要用圈梁构造柱等提高其整体性能和抗震性能。
62.块体由砖、砌体、天然石材三种，分别构成砖砌体、砌块砌体和石砌体结构。
63.块体和砂浆的选择主要满足承载力和耐久性的要求。
64.地面以下或防潮层以下的砌体、超市房间的墙或环境类别２的砌体，所用材料的最低强度应符合表１5-2的要求。
地面以下或防潮层以下的砌体应采用水泥砂浆。
65.混凝土砌块砌体的管控混凝土强度等级不应小于Cb20，且不应小于1．5倍的块体强度等级。
灌孔混凝土的强度等级取同强度等级的混凝土强度指标。
66.试验表明,轴心受压的砌体短柱从开始加载到破坏，也和钢筋混凝土构件一样经历了未裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段。
67.试验表明，砌体的受压强度远低于块体的抗压强度,这主要是砌体的受压机理造成的。
１．块体在砌体中处于压、弯、剪的复杂受力状态,这是砌体抗压强度远低于块体抗压强度的主要原因。
2.砂浆使块体在横向受拉，从而降低块体的抗压强度3.竖向灰缝中存在应力集中。
68.影响砌体抗压强度的主要因素包括:
砌体的种类、强度等级和形状；砂浆性能；灰缝厚度和砌筑质量。
69.对矩形截面构件,当轴心力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时,除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向,按轴心受压进行运算。
70.无筋砌体局部受压可分为:
砌体局部均匀受压、梁端支座处砌体局部受压、垫块下砌体局部受压和垫梁下砌体局部受压四种情况。
71.当梁端支承处砌体局部受压承载力不足时，可通过在梁端下设置混凝土或钢筋混凝土刚性垫块,以增大梁对墙体的局部受压面积，防止局部破坏。
72.由配置钢筋的砌体作为建筑物主要受力构件的结构称为配筋砌体结构,其构件主要有配筋砖砌体构件和配筋砌体构件。
73.《砌体规范》规定：
1.网状配筋砌体只适用于高厚比β＜1６的轴心受压构件和偏心荷载作用在截面核心范围内的偏心受压构件,对于矩形截面，要求e/h≤０.１７。
2.对于矩形截面构件，当轴向力偏心防线的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压构件计算外,还应对较小边长方向按轴心受压进行验算。
3.当网状配筋砖砌体构件下端与无筋砌体交接时,应当验算交接处无筋砌体的局部受压承载力。
74.组合砖砌体构件的顶部和底部,以及牛腿部位,必须设置钢筋混凝土垫块,受力钢筋伸入垫块的长度必须满足锚固要求。
75.组合砖墙的施工顺序应为先砌墙后浇混凝土构造柱。
76.承重墙的结构布置有横墙承重、纵墙承重、纵横墙承重和内框架承重四种方案,其中纵墙承重的侧向刚度较差。
77.横墙承重方案的特点:
纵墙的处理比较灵活;侧向刚度大、整体性好；楼盖经济、施工方便。
78.纵墙承重方案的特点：
横墙布置比较灵活；纵墙上的门窗洞口受到限制；房屋的侧向刚度较差。
79.内框架承重方案的特点：
内部空间大，平面布置灵活，但因横墙少,侧向刚度差；抵抗地基的不均匀沉降的能力和抗震性能都比较弱。
80.承重墙的布置原则:
A.尽可能采用横墙承重方案。
Ｂ.承重墙的布置力求简单、规则,纵墙宜拉通,避免断开或转折，每隔一定距离设置一道横墙，将内外纵墙拉接起来,以增强房屋的空间刚度，并增强房屋抵抗不均匀沉降的能力。
C．墙上的门窗等洞口应上下对齐。
D.墙体布置时,应注意与楼（屋）盖结构布置相配合,尽量避免墙体承受偏心距过大的竖向偏心荷载。
81.在水平荷载作用下，屋盖将在自身平面（水平面）内弯曲,按两端支承在横墙上的水平梁受弯,横墙的间距ｓ就是他的跨度,房屋的宽度就是它的截面高度。
82.影响μ1的主要因素是横墙的间距s（也就是水平梁的跨度）和楼盖或屋盖的类别。
s小，楼盖或屋盖在自身平面内的弯曲刚度大,μ1就小,也即μｓ就小。
83.根据房屋的空间工作性能分为刚性方案、弹性方案和刚弹性方案三种。
84.砌体结构中的墙、柱是受压构件，除要满足截面承载力外还必须保证其稳定性,墙、柱高厚比验算是保证砌体结构在施工阶段和使用阶段稳定性和房屋空间刚度的重要措施。
85.验算墙、柱高厚比时，不考虑高厚比修正系数γβ。
86.刚性方案房屋中屋盖和楼盖可以视为纵墙的不动铰支点，墙体在每层高度范围内就成了两端铰支的竖向构件。
横墙只需计算竖向荷载作用下的承载力。
87.多层刚性方案房屋,在竖向荷载作用下,墙、柱在每层高度范围内，可近似地视作两墙铰支的竖向构件，在水平荷载作用下，墙、柱可视作竖向连续梁。
88.钢－混凝土组合梁的特点:
a）截面高度小、自重轻、延性性能好。
b）相对于纯钢梁具有更好的整体稳定性而不易发生侧扭失稳。
c）具有较高的刚度和承载力,其整体性能明显优于混凝土板与钢梁二者受力性能的简单叠加。
89.抗剪连接件是保证钢梁和混凝土板共同工作的关键部件。
其中栓钉力学性能优良、施工快速方便,是最常用的抗剪连接件。
钢梁与混凝土板的界面滑移是由连接件自身的变形和周围混凝土的变形引起的。
90.栓钉的破坏形式有两种,一是连接件本身的弯剪破坏;二是连接件附近混凝土的受压或劈裂破坏。
91.按弹性方法设计组合梁时,可根据刚钢材与混凝土的弹性模量比，采用换算截面法来验算施工及使用组合梁的应力。
同时，应考虑温差及混凝土收缩对组合梁应力状态的影响。
92.组合梁采用塑性方法设计其承载能力。
抗弯承载力验算时,根据截面塑性中和轴位置不同,按极限平衡的方法进行计算。
剪力可认为由钢梁腹板单独承担。
93.连续组合梁可按弹性方法进行内力分析,但应考虑负弯矩区混凝土开裂等因素所引起的内力重分布。
负弯矩作用下,组合截面由钢梁和混凝土翼板有效宽度内配置的纵向钢筋所组成。
94.采用柔性抗剪连接件的简支组合梁,其变形计算应考虑滑移效应的影响。
对于连接组合梁，还应验算负弯矩区混凝土翼板的最大裂缝宽度不超过规范限值。
95.与钢筋混凝土结构相比,型钢混凝土（钢骨钢筋混凝土结构）具有以下突出的优点:
1承载能力高：
2抗震性能好；3施工速度快；
96.与钢结构相比,型钢混凝土结构具有以下优点;
1刚度大;2防火、防锈蚀能力好;3稳定性好
97.型钢混凝土结构与钢筋混凝土结构的显著区别之一是型钢与混凝土的粘结力远远小于钢筋与混凝土的粘结力。
98.与普通钢筋混凝土或型钢混凝土柱相比,钢管混凝土柱的本质特征在于钢管可对混凝土产生较强的约束作用，这种约束作用使得材料的力学性能有别于其在单向受力（无约束作用）下的力学性能。
99.归纳起来，钢管混凝土的基本原理有以下两点。
1由于钢管对核心混凝土的约束作用使得核心混凝土处于三向受力状态,从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和抗压缩变形能力；；2钢管管壁的稳定性提高,不易发生局部屈曲。
100.圆形截面的钢管混凝土结构稳定性最好,对混凝土的约束效果最好，其次是多边形截面,再次是矩形截面。
101.钢管混凝土宜用作轴心受压或小偏心受压构件，不宜用作受拉构件。
当轴心受压构件的长度较长时,宜采用格构式截面。
102.长期荷载作用下核心混凝土的徐变与收缩将影响到钢管混凝土构件整体刚度和承载力。
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