湖北自学考试04619工程结构知识点(共8页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上工程结构构筑物的概念、组成:间接为人们提供服务的设施(如水池、水塔、管道支架、烟囱等)称为构筑物。建筑结构的分类和受力特点:材料不同分类:(1)钢筋混凝土结构;(2)砌体结构;(3)钢结构;(4)木结构受力特点分类:(1)砌体结构(2)框架结构;(3)剪力墙结构(4)框架-剪力墙(抗震墙);(4)筒体结构。混凝土结构的概念、砌体结构的概念、钢结构的概念,钢筋和混凝土共同工作的基础:混凝土结构:以混凝土为主制成的结构,包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构。砌体结构:是用块材和砂浆砌筑而成的结构。钢结构:是由钢材制作而成。钢筋和混凝土共同工作的基础:(1)有
2、良好的粘结性(2)具有基本相同的温度线膨胀系数(3)混凝土包裹着钢筋,起着保护钢筋免遭锈蚀的作用,加强了结构的耐久性。钢筋混凝土结构的优缺点、砌体结构的优缺点、钢结构的优缺点:钢筋混凝土的优缺点:优点:(1)取材容易(2)耐火耐久性好(3)可模性整体性好(4)保养费省;缺点(1)自重大(2)抗裂性能差(3)费工,费模板,现场施工周期长,且受季节性影响。砌体结构的概念及优缺点:概念,用块材和砂浆砌筑而成的结构;优点,(1)就地取材,廉价(2)耐火耐久性能好(3)隔热保温性能好;缺点(1)承载能力低(2)自重大(3)费工多 钢结构的优缺点:优点,(1)重量轻而承载能力高(2)钢材质地均匀(3)抗震
3、性能好(4)制作简便,施工速度快,工期短,具有良好的装配性;缺点(1)造价高(2)易于锈蚀(3)耐热性好,但耐火性差。第1章 钢筋混凝土材料的物理力学性能立方体抗压强度:标准值指照标准方法制作的边长为150mm的立方体试件,在温度为(203)、相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d,用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。混凝土结构设计规范按照其立方体抗压强度标准值得大小划分为14个等级。混凝土轴心抗压强度:轴心抗压强度试件采用与立方体试件相同的制作条件、尺寸为150mm150mm300mm或150mm150mm450mm的棱柱体作为混凝土混凝土轴心抗压强度试验的标准试件,用棱柱体
4、测得的抗压强度标准值。混凝土轴心抗拉强度的表达式:ftk(轴心抗拉强度标准值)=0.23根号下f2cu,k(立方体抗压强度)开三次方混凝土的变形种类:一类是荷载作用下的受力变形,如荷载短期作用、荷载长期作用和多次重复荷载作用下产生的变形;另一类是体积变形,如混凝土收缩、膨胀以及温度、湿度变化所产生的变形混凝土单轴受压时的应力应变曲线:是由柃柱体试件一次单轴短期加载所测定的。混凝土的徐变:混凝土在荷载长期作用下,即使应力维持不变,其应变随时间继续增长的现象。凝土单轴受压时的应力应变变形趋势和曲线图: 混凝土的弹性模量和变形模量的力学特性和表达式:混凝土的原点弹性模量、混凝土的变形模量、混凝土的切
5、线模量的表达式和力学原理:影响徐变的因素:内在因素、环境影响、应力条件。(1)内在因素:主要指混凝土的组成和配合比。水泥用量越多,徐变越大;水灰比越大,徐变越大;骨料的刚度越大,徐变越小。(2)环境影响:主要是指混凝土制作时的养护方法和使用条件。混凝土制作养护时温度高,相对湿度大,水泥水化作用充分,徐变越小,采用蒸汽养护,可使徐变减少20%-35%;混凝土受到作用后,所处环境温度越高,相对湿度越小,徐变越大;试件的尺寸,混凝土内部水分蒸发受到限制,徐变减小。(3)应力条件:应力越大徐变越大。混凝土收缩的影响因素:(1)水泥用量越多,水灰比越大,收缩越大;(2)骨料的弹性模量高,级配好,收缩小;
6、(3)水泥强度等级高制成的高强度混凝土,收缩大;(4)混凝土浇捣越密实,养护温度高,湿度大,收缩越小;(5)体表比越小,即表面积相对越大的构件,水分容易蒸发,因此收缩越大。利用混凝土的力学性能基本原理:求取某一混凝土构件的弹性模量:会求取混凝土构件的原点弹性模量、混凝土的变形模量、混凝土的切线模量:(重点)建筑结构中常用的热轧钢筋和冷拉钢筋的化学成分和组成以及表示方法:热轧钢筋是由低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成,按力学指标高低分为(HPB235一级)(HRB335二级)(HRB400三级)(RRB400热处理钢筋)建筑结构中常用的各种钢筋的用途和特征,理解钢筋的符号和等级建筑结构常用
7、钢筋的表示方法和符号的含义会用符号表示建筑结构钢筋钢筋的拉伸应力应变关系曲线的分类;钢筋屈服点的含义:对于有明显屈服点的钢筋,一般取屈服强度作为钢筋设计强度的限值。无明显屈服点的钢筋:无明显屈服点的钢筋为硬钢,一般取残余变形为0.2%时所对应的应力0.2作为强度设计限值称为条件屈服强度。对于无明显流幅的钢筋,其主要指标为极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能。钢筋冷拉的内涵和原理,钢筋冷拔的内涵和原理;钢筋弹性模量的含义有明显屈服点钢筋的应力应变曲线图及曲线图上各关键点的含义;钢筋冷加工的方法:钢筋冷加工的方法主要有冷拉和冷拔两种。冷拉只能提高钢筋的抗拉强度,不能提高钢筋的抗压强度;冷拔可同时提高钢筋
8、的抗拉强度和抗压强度。有明显屈服点钢筋的应力应变曲线及各关键点上钢筋的力学性能会画有明显屈服点钢筋的应力应变曲线,会画钢筋冷拉后的应力应变曲线混凝土结对钢筋性能的要求:(1)强度(2)延性(3)可焊性(4)与混凝土的粘接钢筋与混凝土粘结的力学原理和条件:粘接力主要是由胶结力、摩擦力和机械力三部分组成。钢筋屈服强度与极限强度的比值,称为屈强比,反映了钢筋的强度储备。冷弯是检验钢筋塑性性能的又一指标。弯折角度愈大,辊轴直径愈小,钢筋的塑性愈好。混凝土结构设计规范规定,纵向受力钢筋的锚固长度不应小于250mm粘结力的组成:粘接力主要是由胶结力、摩擦力和机械力三部分组成。第2章 钢筋混凝土结构的基本计
9、算原理建筑结构的功能要求:安全性、适用性和耐久性.结构的安全等级:(一级、二级、三级)结构上的作用的种类,按作用时间长短和性质划分的作用种类:结构上的作用上分直接作用和间接作用两种,按时间的长短和性质可分为永久作用(其值在使用期间,基本上保持不随时间变化)、可变作用(结构在使用期间,其值随时间变化)、和偶然作用(结构在使用期间,不一定出现,但一旦出现则其值很大且持续时间很短的作用)。荷载标准值:是指建筑结构在正常使用情况下出现的最大荷载值。荷载设计值和荷载分项系数的内涵:荷载设计值等于荷载分项系数乘于荷载标准值。材料强度标准值、设计值、材料分项系数的内涵:材料的强度设计值等于材料的强度标准值除
10、以材料分项系数r永久荷载设计值G=rGGk;一般,永久荷载分项系数rG=1.2;可变荷载设计值Q=rQQK;可变荷载分项系数rQ=1.4。对于工业建筑楼面,当面板活载标准值4KN/时,rQ=1.3荷载分项系数、材料分项系数、结构重要性系数的意义和取值运用荷载分项系数、材料分项系数、结构重要性系数计算荷载的标准值作用效应的内涵,结构抗力的内涵:设S表示由各种结构上的作用使结构或构件产生的内力和变形等,称为作用效应或荷载效应。设r表示结构或构件界面抵抗荷载效应能力,如受弯构件正截面受弯承载力M、斜截面受剪承载力V、最大扰度限值【f】、最大裂缝宽度限值w等,称为结构抗力。决定作用效应和结构抗力的因素
11、:结构抗力的大小主要取决于材料的力学性能。结构的功能函数结构的极限状态的概念;承载能力极限状态和正常使用极限状态的概念:结构的极限状态是指:整个结构或结构的一部分超出某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,称为该功能的极限状态。极限状态可分为承载能力状态、正常使用状态。承载能力极限状态是指:结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳或破坏或不适于继续承载的变形;包括:(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(2)结构构件或其连接因超出材料强度或塑性变形过大而不适于继续承载(3)结构或构件丧失平衡(4)结构形成几何可变形体系。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的某项规定
12、限值,以致无法正常使用。第3章 钢筋混凝土受弯构件受弯构件正截面破坏的形式(适筋破坏、超筋破坏和少筋破坏):适筋破坏:特点是受拉区纵向受力钢筋首先屈服,然后受压区混凝土被压碎。超筋破坏:特点是破坏时受压区混凝土被压碎而受拉区纵向受力钢筋却没有达到屈服。少筋破坏:特点是一裂即坏。建筑结构中受弯构件的情况:仅在受拉区配置纵向受力钢筋的矩形截面受弯构件称为单筋矩形截面受弯构件。适筋受弯构件正截面工作的三个阶段:适筋受弯构件正截面工作的三个阶段:(1)界面开裂前阶段:它所表示的界面应力状态可作为受弯构件抗裂验算的依据(2)从截面开裂到受拉区纵筋开始屈服:为一般梁的正常使用工作阶段,其应力状态可作为使用
13、阶段的变形和裂缝宽度验算时的依据。(3)破坏阶段:此阶段为梁承载能力极限状态,其应力状态可作为受弯承载力计算的依据。配筋率的内涵及计算:配筋率是指纵向受力钢筋截面面积与截面有效面积的百分比。受弯构件正截面承载力计算的四个基本假定:(1)界面应保持平面(2)不考虑混凝土的抗拉强度(3)混凝土受压的应力与应变曲线采用曲线加直线段(4)纵向受拉钢筋的应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积,但其绝对值不应大于其相应的设计强度。受弯构件正截面承载力计算基本公式建立的基本原理:根据混凝土受压区合力等效和截面弯矩等效的原则及等效后混凝土受压区合力大小相等、合力作用点位置不变的等效原则确定。单筋矩形截面受弯构件
14、正截面承载力的计算: 截面设计时步骤为:a. 选定钢筋等级、混凝土强度等级(或给定);b. 假定截面尺寸b、h(或给定); c. 计算结构最大内力;简支梁承受均布荷载时跨中最大弯矩为:简支梁承受中点集中荷载时跨中最大弯矩为:d. 配筋计算;单排布置受拉钢筋时,梁截面有效高度为:= h35mm布置双排钢筋时= h (5060)mm由前面的公式可联解也可查表求得受拉钢筋面积As。e. 验算适用条件; 截面复核时步骤为: a. 由已知条件b、h0、As、和,求出抗弯强度(极限弯矩)。 b. 求出结构设计弯矩的最大值,求法同上。 c. 判断是否安全如果,则重新设计截面尺寸。d. 验算适用条件 双筋矩形
15、截面受弯构件应用的三种情况:(1)截面承受的弯矩设计值很大,超过了单筋矩形截面适筋梁所能承受的最大弯矩,而构件的截面尺寸及混凝土强度等级又都受到限制而不能增大和提高(2)结构或构件承受某种交变的作用(如地震作用和风荷载),使构件同一截面上的弯矩可能发生变号(3)因某种原因在构件截面的受压区已经布置了一定数量的受力钢筋(如框架梁和连续梁的支座截面)。T形截面受弯构件在实际工程中的应用范围:对于整体肋行楼盖中的连续梁,由于支座处承受负弯矩,梁截面上部受拉,下部受压,因此,应按矩形截面计算,而跨中截面承受正弯矩,梁截面上部受压,下部受拉,应按T行截面计算。现浇钢筋混凝土板的最小厚度;板的受力钢筋的表
16、示方法;梁的截面尺寸的构造要求:矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.03.5;T形截面梁的高宽比h/b一般取2.54.0(此外,b为梁肋宽)。板的分布钢筋的内涵和作用:其作用就是将板面的荷载更均匀的传递给受力钢筋,与受力钢筋绑扎或焊接在一起形成钢筋网片,保证施工时受力钢筋的正确位置,承受由于温度变化,混凝土收缩在班内所引起的拉应力。梁的纵向构造钢筋的内涵和作用:对于单筋截面梁,在梁的受压区,还要布置架立筋,架立筋一般为两根,分别放在截面受压区的角部。架立筋的作用主要是固定箍筋并与截面受拉区的受力纵筋组成钢筋骨架。板的受力钢筋和梁的受力钢筋的配置要求:板内受力间距一般不小于70mm;当板厚h150
17、mm时,不宜大于200mm;当板厚h150mm时,不应大于1.5h,且不宜大于250mm;梁中常用的纵向受力钢筋直径为1028mm。当梁高h300mm时,受力钢筋直径不应小于10mm,根数不少于两根,分别布置在截面上、下两侧的角部,以便与箍筋绑扎而形成骨架。剪跨比的含义和计算公式:梁的斜截面剪切破坏形态及抗剪承载力都与剪跨比r有很大的关系定义r=M/Vh=a/h(剪跨a与截面有效高度h的比值)斜拉破坏、剪压破坏和斜压破坏:P65影响斜截面受剪承载力的主要因素:剪跨比、混凝土强度、配筋率、纵筋配筋率。剪跨比、混凝土强度等级、配筋率和箍筋强度纵向钢筋配筋率对斜截面受剪承载力的影响机理:剪跨比愈大,
18、梁的受剪承载力愈低;混凝土强度等级与受力承载力之间大致为线性关系;在配筋量适当的范围内,梁的箍筋配得愈多,箍筋强度愈高,梁的受剪承载力也愈大;纵向钢筋配筋率与斜截面受剪承载力大致为线性关系配箍率的计算: psv=Asv/bs Asv为配置在同一截面内箍筋各肢的全截面面积;b为沿构件长度方向的箍筋间距;s为构件截面的肋宽。斜截面受剪承载力计算:P68P75斜截面受剪承载力的计算步骤:1.验算截面尺寸2.验算是否按计算配置腹筋3.计算腹筋数量。斜截面受剪承载力的计算位置:(1)支座边缘的截面(2)受拉区弯起点截面(3)箍筋截面面积或间距改变处的截面(4)腹板宽度改变处截面。裂缝控制划分的三个等级:
19、(1)严格要求不出现裂缝(2)一般要求不出现裂缝(3)构件在使用阶段允许出现裂缝,但对其裂缝宽度加以限制。产生裂缝的原因大致可分为:一是由荷载引起的裂缝;而是由非荷载引起的裂缝;裂缝宽度及受弯构件变形计算均为正常使用极限状态验算问题,在验算中,材料强度及荷载均取用标准值。主要因素:钢筋应力、钢筋直径、钢筋表面特征、混凝土抗拉强度及粘结强度、混凝土保护层厚度、混凝土有效受拉面积、构件的受力形式等。减小裂缝宽度的措施:1不宜采用高强钢筋 2尽可能采用带肋钢筋 3采用直径较小的钢筋作为受拉钢筋 4不宜采用过厚的保护层裂缝的出现、分布和开展;平均裂缝间距的计算公式;受弯构件挠度的计算:P80P89第4
20、章 钢筋混凝土受压构件构件常用的截面形式:一般采用方形或矩形,也有采用工字形、圆形、环形或多边形。截面尺寸及其遵循的模数:对于方形或者矩形截面最小尺寸不宜小于250 mm;柱边长在800 mm以内时为50 mm倍数;超过800 mm时为100 mm倍数。混凝土强度等级范围:受压构件的承载能力主要取决于混凝土强度等级。一般采用混凝土强度等级为C20C40纵向钢筋的作用:协助混凝土承受压力、提高构件的承载力、以减少构件截面尺寸、承受偶然偏心引起的较小弯矩、改善构件破坏时的延性、防止构件产生突然的脆性破坏及减少混凝土的徐变变形。纵向钢筋的等级:柱中纵向钢筋一般采用HRB335级、HRB400级、RR
21、B400级钢筋。直径不宜小于12mm,一般宜采用根数少而粗的钢筋,以形成刚度较好的骨架,通常采用的直径为1632mm,通常的全部纵向受力钢筋的配筋率为0.6%2%,不宜超过5%。一级箍筋的等级和间距:对一级环境柱内纵筋的混凝土保护层取30mm,纵向钢筋净距不应小于50mm。纵向受力钢筋之间的中距不应大于300mm。上、下层柱搭接的构造要求:当柱每侧纵向钢筋根数不超过3根时,可允许在同一截面搭接。超过3根,钢筋接头位置应相互错开,在接头区段搭接面积不宜大于50%。当上、下层柱的截面尺寸不同时,可在梁高范围内将下层住的纵向钢筋弯折,深入上层柱,其斜度不应大于1/6.轴心受压构件在长期荷载作用下混凝
22、土徐变的影响:随着混凝土徐变变形的发展,混凝土的压应力逐渐减小,钢筋的压应力逐渐增大。轴心受压柱的承载力计算:P99P100轴心受压构件承载力的影响因素:长细比偏心受压构件的概念:当轴向压力N不作用在构件截面形心轴线上,离构件截面形心的距离为e,e称为偏心距,截面上如存在有轴向压力N和M=Ne时,这种构件均称偏心受压构件。受拉破坏的含义(大偏心受压破坏):受压破坏的承载力主要取决于受压混凝土强度及受压钢筋的强度和数量。受拉破坏的力学内涵:在破坏过程中,其破坏特征是远离轴向压力一侧的受拉钢筋的应力首先达到屈服强度,然后受压钢筋A的应力达到屈服强度,最后由受压区混凝土压碎而导致构件破坏。这种破坏形
23、态在破坏前有明显的预兆,属于延性破坏。受拉破坏的力学内涵:在破坏时,靠近轴向压力作用一侧的受压钢筋A应力达到屈服强度,受压混凝土因压应力较大,其压应变达到了极限压应变ecu=0.0033,混凝土先行被压碎。这种破坏没有明显的预兆,属脆性破坏。界限破坏的影响:当受拉钢筋达到屈服,受压区混凝土也刚好达到极限压应变ecu=0.0033,混凝土出现纵向裂缝并被压碎。大、小偏心受压的界限: 按平截面假定,可以推出受拉钢筋达到屈服与压区混凝土达到极限压应变同时发生时的界限相对受压区高度的计算公式当时,属于大偏心受压破坏;当时,属于小偏心受压破坏。短柱、长柱和细长柱的含义:矩形截面柱,当长细比l0/h5时,
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