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混凝土结构设计原理终极复习材料第一章 绪论1.配筋的主要作用：提高结构和构件的承载能力及变形能力2.配筋的基本要求：钢筋与混凝土两者变形一致；钢筋的位置和数量等也必须正确。3.砌体结构的主要特点：主要用于受压的结构和构件；砌体结构的尺寸应与块体尺寸相匹配；砌体结构除了满足承载力要求外，还要满足耐久性的要求；受力性能的离散性比较大；整体性比较差，对抗震不利。第二章 混凝土及砌体结构设计方法概述一、结构上的作用1.作用的定义：施加在结构上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因。作用包括：直接作用（直接作用在结构上的力）和间接作用（使结构产生外加变形或约束变形，但不是直接以力的形式出现的）2.作用的分类：按时间的变异，分为永久作用、可变作用、偶然作用。永久作用：在设计基准期内量值不随时间变化的作用，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。可变作用：在设计基准期内量值随时间变化的作用，或其变化与平均值相比不可以忽略不计的作用。偶然作用：在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间较短的作用。二、两类极限状态1.建筑结构的功能（*）（安全性、适用性、耐久性）（1）能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；（2）在正常使用时有良好的工作性能；（3）在正常维护下具有足够的耐久性；（4）在偶然事件，例如罕遇地震等发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性，即结构只产生局部损坏而不发生连续倒塌。结构的可靠性：结构在设计使用年限内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。结构的设计使用年限：指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。普通房屋和构筑物的设计使用年限为50年。建筑结构的安全等级分为三级。2.两类极限状态（结构的可靠性用结构的极限状态来判断）（1）极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足某一功能要求。（2）分类：承载能力极限状态（与安全性对应）和正常使用极限状态（与适用性和耐久性对应）。承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形时的状态。结构构件或连接因材料强度被超过而破坏，或因过度的塑性变形而不适于继续承载；结构转变为机动体系；结构或构件丧失稳定；整个结构或构件的一部分失去平衡（如倾覆、滑移）。正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态。影响正常使用或外观的过大变形；影响适用性或耐久性的局部损坏；影响正常使用的振动；达到影响正常使用的特定状态。3.荷载效应与结构抗力（1）荷载效应（S）：荷载引起的结构或构件的内力、应力、变形、裂缝等。荷载分项系数为荷载的设计值与荷载的标准值的比值。,一般 （2）结构抗力（R）：结构或构件承受荷载效应的能力。 （与材料强度、截面的几何参数有关）材料分项系数为材料强度的标准值与材料强度的设计值的比值。,第三章 混凝土结构材料的物理力学性能一、钢筋 光圆钢筋：HPB235表面形状 带肋钢筋：HRB335、HRB400、RRB400 有明显屈服点的钢筋：四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、破坏阶段），屈服强度力学性能 是主要的强度指标。 没有明显屈服点的钢筋：在承载力计算时，取“条件屈服强度”（0.85）混凝土结构对钢筋性能的要求：强度、塑性、可焊性、与混凝土的粘结。二、混凝土 立方体抗压强度（fcu,k）：用150mm150mm150mm的立方体试件作为标准试件，在温度为（203），相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法加压到破坏，所测得的具有95%保证率的抗压强度。（fcu,k为确定混凝土强度等级的依据）1.强度 轴心抗压强度（fc）：由150mm150mm300mm的棱柱体标准试件经标准养护后用标准试验方法测得的。（fck=0.67 fcu,k）轴心抗拉强度（ft）：相当于fcu,k的1/81/17, fcu,k越大，这个比值越低。 复合应力下的强度：三向受压时，可以使轴心抗压强度与轴心受压变形能力都得到提高。 双向受力时，（双向受压：一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加；双向受拉：混凝土的抗拉强度与单向受拉的基本一样；一向受拉一向受压：混凝土的抗拉强度随另一向压应力的增加而降低，混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增加而降低） 受力变形：（弹性模量：通过曲线上的原点O引切线，此切线的斜率即为弹性模量。反映材料抵2.变形 抗弹性变形的能力） 体积变形（温度和干湿变化引起的）：收缩和徐变等。（1）徐变：混凝土的应力不变，应变随时间而增长的现象。线性徐变：当应力较小时，徐变变形与应力成正比；非线性徐变：当混凝土应力较大时，徐变变形与应力不成正比，徐变比应力增长更快。影响因素：应力越大，徐变越大；初始加载时混凝土的龄期愈小，徐变愈大；水灰比大、水泥用量大，徐变大；骨料愈坚硬、弹性模量高，徐变小；温度愈高、湿度愈低，徐变愈大；尺寸大小，尺寸大的构件，徐变减小。对结构的影响：会使构件变形增加，会导致预应力混凝土的预应力损失等。（2）收缩：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象。影响因素：水泥用量愈多、水灰比愈大，收缩愈大；骨料的弹性模量大、级配好、密实度大、混凝土振捣愈密实，收缩愈小；使用环境温、湿度大时，收缩小；构件的体积与表面积的比值大时，收缩小。对结构的影响：会使构件产生表面的或内部的收缩裂缝，会导致预应力混凝土的预应力损失等。措施：加强养护，减少水灰比，减少水泥用量，采用弹性模量大的骨料，加强振捣等。三、钢筋与混凝土的粘结1.粘结的定义及组成（1）定义：钢筋与其周围混凝土之间的相互作用。（包括沿钢筋长度的粘结和钢筋端部的粘结）（2）组成：胶着力、摩擦力、机械咬合力。变形钢筋的粘结力最主要的是机械咬合力。2.保证可靠粘结的构造措施钢筋的锚固长度以拉伸锚固长度为基本锚固长度。任何情况下，纵向受拉钢筋的锚固长度不应小于250mm。变形钢筋及焊接骨架中的光圆钢筋、轴心受压构件中的光圆钢筋可不做弯钩。第四章 受弯构件的正截面受弯承载力一、梁、板的一般构造1.截面形式与尺寸板：厚度与跨度、荷载有关，以10mm为模数梁：宽度一般为100，120，150，（180），200，（220），250，300，以下级差为50mm；高度一般为250，300，800mm，级差为50mm，800以上级差为100mm。h/b=2.02.5(矩形)，h/b=2.53.0(T形)2.材料的选择与构造（1）钢筋：梁（纵向受力钢筋：常用HRB335，直径12，14，16，18，20，22；箍筋：常用HPB235或HRB335，直径6，8，10）；板（纵向受拉钢筋：常用HPB235、HRB335，直径6，8，10，12；分布钢筋：常用HPB235，直径6，8）（2）混凝土：常用C20，C25，C30.混凝土保护层厚度（C）：纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离。作用：减少混凝土开裂后纵向钢筋的锈蚀；在火灾等情况下，使钢筋的温度上升减缓；使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结。环境为一类，混凝土强度等级为C25C45，混凝土保护层最小厚度，梁为25mm，板为15mm。钢筋净距：受拉区25mm且d；受压区30mm且1.5d。二、梁的正截面受弯承载力1.适筋梁正截面受弯的三个受力阶段两个转折点：受拉区混凝土开裂点，纵向受拉钢筋开始屈服的点。（1）弹性阶段（）：a是受弯构件正截面抗裂验算的依据。特点：受拉区混凝土没有开裂；受压区混凝土的压应力图形是直线，受拉区混凝土的拉应力图形在第阶段前期是直线，后期是曲线；弯矩与截面曲率基本上是直线关系。（2）带裂缝工作阶段（）：是裂缝宽度与变形验算的依据。特点：在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土退出工作，拉力由纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服；受压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有上升段的曲线，最大压应力在受压区边缘；弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快了。（3）破坏阶段（）：a是正截面受弯承载力计算的依据。特点：受拉区绝大部分混凝土退出工作，钢筋屈服；受压区混凝土的压应力图形为有上升段与下降段的曲线，最大压应力不在受压区边缘，而在边缘的内侧，最终受压区混凝土被压碎使截面破坏；弯矩与截面曲率为接近水平的曲线关系。2.正截面受弯破坏形态(1)适筋截面破坏形态：钢筋先屈服，混凝土后压碎。（延性破坏），且(2)超筋截面破坏形态：混凝土先压碎，钢筋不屈服。（脆性破坏）(3)少筋截面破坏形态：一裂就坏。（脆性破坏）2.正截面承载力计算（1）计算假定：截面应变保持平面；不考虑混凝土的抗拉强度；混凝土受压的应力与应变关系，如图1；纵向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强度设计值，极限应变为0.01（如图2）。 图1 混凝土应力-应变计算曲线 图2 钢筋应力-应变计算曲线（2）等效矩形应力图形的条件：两图形的面积相等，即压应力的合力C的大小不变；图形的形心位置相同，即压应力合力C至中和轴的距离不变。（3）相对界限受压区高度（）：与混凝土及钢筋强度：界限受压区计算高度与截面有效高度的比值。相对受压区高度：受压区计算高度与截面有效高度的比值。最小配筋率的确定原则：由素混凝土截面计算得的受弯承载力（即开裂弯矩）与相应的钢筋混凝土截面按a阶段计算得到的受弯承载力相等。（4）T形截面判别条件：第一类T形截面，计算中和轴在翼缘内（xhf），或；第二类T形截面，计算中和轴在肋部（xhf），或。第五章 受弯构件的斜截面承载力一、斜截面受剪承载力（由计算保证）（1）三种主要破坏形态及其特征斜拉破坏（且箍筋过少）：斜裂缝一旦出现就迅速延伸到集中荷载作用点处，使梁沿斜向拉裂成两部分而突然破坏。脆性破坏。由最小配筋率来防止。剪压破坏（箍筋适量）：弯剪斜裂缝出现后，荷载有较大的增长；随着荷载的增大，出现临界斜裂缝，最后临界斜裂缝上端集中于荷载作用点附近，混凝土被压碎而造成破坏。脆性破坏。由斜截面受剪承载力计算来防止。斜压破坏（箍筋过多或梁腹过薄）：在荷载作用点与支座间的梁腹部出现若干条大体平行的腹剪斜裂缝，随着荷载增加，梁腹部被这些斜裂缝分割成若干个斜向受压的“短柱体”，最后它们沿斜向受压破坏。脆性破坏。由截面限制条件来防止。（2）影响斜截面受剪承载力的主要因素：剪跨比、混凝土强度等级、纵向受拉钢筋配筋率、腹筋（箍筋和弯起钢筋）。剪跨比：剪跨a与梁截面有效高度h0的比值。（剪跨a：计算截面至支座截面或节点边缘的距离）（3）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。二、斜截面受弯承载力（由构造保证）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，0.5h0；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。第六章 受扭构件扭曲截面的受扭承载力一、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：脆性破坏二、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，两者相差比率较大；超筋破坏：纵筋和箍筋两者都配置过多时。三、受扭承载力计算1.开裂扭矩：（：受扭构件的截面抗扭塑性抵抗矩）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。：受扭承载力降低系数，3.公式：或，可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和纯扭构件的受扭承载力分别计算；，可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力分别计算。，可不进行构件受剪承载力计算，仅按构造要求配置箍筋和纵向钢筋。第七章 受压构件的截面承载力轴心受压构件：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。一、构造要求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：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AAC，）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”。三、偏心受压构件正截面受压承载力计算1.偏心受压柱的破坏有材料破坏（l0/h30）和失稳破坏（l0/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）产生条件：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）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。3.Nu和Mu的关系：大偏心受压破坏时，Nu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，Nu随Mu的增大而减小。4.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。第八章 受拉构件承载力的计算一、轴心受拉构件1.破坏形态：在混凝土开裂前，由钢筋和混凝土共同承受拉力，横向裂缝出现后，在开裂截面全部外力都由纵筋承受，当全部纵筋都达到抗拉屈服强度时，横向裂缝开展很大，构件破坏。2.承载力计算公式：Nu=fyAs（受拉纵筋的最小配筋率取0.2%和0.45ft/fy的较大值）二、偏心受拉构件1.分类：根据纵向拉力N作用位置的不同，分为大偏心受拉构件和小偏心受拉构件。大偏心受拉构件（e0h/2as）：纵向拉力N作用在钢筋As合力点与钢筋As合力点之外。小偏心受拉构件（e0h/2as）：纵向拉力N作用在钢筋As合力点与钢筋As合力点之间。2.破坏形态：大偏心受拉构件：构件破坏时，靠近N一侧的受拉纵筋达到抗拉屈服强度设计值，另一侧的受压纵筋达到抗压强度设计值，受压区边缘混凝土达到极限压应变值而被压碎。小偏心受拉构件：截面上没有受压区，临近破坏时，裂缝贯通整个截面，拉力完全由纵筋承担，不考虑混凝土的受拉作用。3.轴心拉力的作用：轴心拉力的存在，使斜裂缝提前出现，有时甚至会使斜裂缝贯穿整个截面，使截面的受剪承载力比无纵向拉力时降低，降低程度几乎与N成正比。第九章 变形、裂缝与耐久性一、截面弯曲刚度1.定义：使截面产生单位转角需施加的弯矩值。（体现了截面抵抗弯曲变形的能力）或，（EI：截面弯曲刚度）截面弯曲刚度：，M小，大，B大；M大，小，B小。刚度是纯弯区段内的平均截面弯曲刚度。二、受弯构件的挠度验算最小刚度原则：在简支梁全跨长范围内，可都按弯矩最大处的截面弯曲刚度，用工程力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。当构件上存在正负弯矩时，可分别取弯矩区段内处截面的最小刚度计算挠度。公式：，（B：长期刚度，荷载长期作用下刚度会降低，降低原因：受压混凝土的徐变，使增大；裂缝件受拉混凝土的应力松弛，钢筋与混凝土的滑移徐变，使受拉混凝土不断退出工作，导致增大；混凝土的收缩变形）：荷载效应的标准组合值；：荷载效应的准永久组合值；：挠度增大系数；：短期刚度，;:纵向受拉钢筋应变不均匀系数，是纵向受拉钢筋的平均应变与裂缝截面处的钢筋应变的比值，0.41.0，M较大时，使与接近，使增大。：T形或I形截面的受压翼缘面积与肋部有效面积的比值。三、裂缝宽度验算第一条裂缝的出现：当混凝土的拉应变达到混凝土的极限拉应变值。最大裂缝宽度：构件受力特征系数；c：混凝土保护层厚度；：,为第种纵向钢筋的相对粘结特性系数。四、混凝土结构的耐久性1.混凝土结构耐久性：指设计使用年限内，在正常维护下，必须保持适合于使用，而不需要进行维修加固。2. 影响因素：（1）混凝土的碳化：环境因素（CO2的浓度）和材料本身的性质（水泥用量、水灰比、混凝土保护层厚度、混凝土表面覆盖层）；（2）钢筋的锈蚀：含氧水分、密实度、水灰比、氯离子、混凝土保护层厚度。第十章 预应力混凝土构件1.预应力混凝土：结构构件受外荷载作用前，预先对由外荷载产生的混凝土受拉区施加压力，由此产生的预压应力可以减小或抵消外荷载所引起的混凝土拉应力。预应力混凝土构件：用人工方法预先使构件截面中产生预压应力的混凝土构件。主要用于：要求裂缝控制等级较高的结构；大跨度或受力很大的构件；对刚度或变形要求较高的构件。2.预加应力的方法（1）先张法：在浇灌混凝土前张拉钢筋的方法。特点：生产工艺比较简单，质量较易保证，不需要永久性锚具；需要台座，第一次投资费用较大；适合工厂化成批生产中、小型预应力构件。传力：靠钢筋与混凝土间的粘结力来传递。（2）后张法：在混凝土结硬后在构件上张拉钢筋的方法。特点：工序较复杂，不需要台座，需要永久性的锚具，耗钢量大，成本高，适用于运输不便、现场成型的大型预应力混凝土构件。传力：永久性锚具。3.预应力混凝土构件对材料的要求混凝土：强度高，收缩、徐变小，快硬、早强。钢材（热处理钢筋、钢丝、钢绞线）：强度高，具有一定的塑性，良好的加工性能，与混凝土之间有较好的粘结强度。4.张拉控制应力（）（1）定义：指在张拉预应力钢筋时经控制达到的最大应力值。（2）影响因素：预应力钢筋的钢种和施加预应力的方法。先张法的控制应力大于后张法的控制应力，消除应力钢丝、钢绞线的控制应力大于热处理钢筋的控制应力。5.预应力损失（1）定义：由于张拉工艺和材料特性等种种原因，使得预应力构件从开始制作直到使用，预应力钢筋的张拉应力在不断降低。（2）预应力损失：预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；预应力筋与孔道壁间的摩擦引起的预应力损失；混凝土加热养护时受拉的预应力钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失；预应力筋松弛引起的预应力损失；混凝土收缩和徐变引起的预应力损失；用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于预应力钢筋对混凝土的挤压引起的预应力损失。先张法：第一批损失：，第二批损失：。后张法：第一批损失：，第二批损失：。预应力总损失值小于下列数值时，按下列数值取：先张法100N/mm2，后张法80N/mm2。6.后张法预应力混凝土轴心受拉构件(1)计算：使用阶段承载力计算、抗裂度验算、裂缝宽度验算和施工阶段张拉（或放松）预应力筋时构件的承载力验算，对采用锚具的后张法构件还须进行端部锚固区局部受压验算。（2）构件的抗裂验算（使用阶段）：严格要求不出现裂缝的构件（一级构件）：（荷载效应的标准组合）；一般要求不出现裂缝的构件（二级构件）：（荷载效应的标准组合），（荷载效应的准永久组合）；允许出现裂缝的构件（三级构件）（3）承载力验算（施工阶段验算）：。第十一章 现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖1.钢筋混凝土梁板结构主要有现浇和预制两大类。现浇楼盖整体刚度好，抗震性能好，能适应于房间平面形状、设备管道、荷载或施工条件比较特殊的情况，缺点是费工、费模板、工期长、施工受季节影响大。常用楼盖：单向板肋形楼盖、双向板肋形楼盖、双重井式楼盖、无梁楼盖。2概念：单向板：只在一个方向弯曲或者主要在一个方向弯曲的板；双向板：在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板。（长边比短边）l2/l12的为双向板，（长边比短边）2l2/l13的宜按双向板计算；（长边比短边）l2/l13的为单向板。3.单向板肋梁楼盖的结构平面布置：一般取决于建筑功能要求，在结构上应力求简单、整齐、经济适用。柱网尽量布置成长方形或正方形。次梁的间距决定了板的跨度，一般板的跨度为1.72.7m，次梁跨度为47m，主梁跨度为58m。一、单向板肋梁楼盖的计算1.弹性理论的计算：指在进行梁（板）结构的内力分析时，假定梁（板）为理想的弹性体，按工程力学中的一般方法进行计算。2.计算简图：对于跨数超过五跨的多跨连续梁、板，按五跨来计算其内力；当梁、板跨数少于五跨时，按实际跨数计算。（梁、板的计算跨度指在计算弯矩时所采用的跨间长度，其值应按支座处板、梁的实际可能的转动情况确定，即与支承长度及构件本身刚度有关）3.荷载：传递路线：板次梁主梁柱（墙垛）基础。对于板从整个板面上沿板短跨方向取出1m宽板带作为计算单元，该板带可简化为一支承在次梁上承受均布荷载的多跨连续板；次梁则为支承在主梁上承受楼板传来均布线荷载的多跨连续梁；主梁则为支承在柱（或墙）上承受由次梁传来集中荷载的多跨连续梁一般主梁自重所占比例不大，可将其折算成集中荷载加到次梁传来的集中荷载内。4.活荷载最不利布置的原则（*）（1）求某跨跨中截面最大正弯矩时，应在本跨内布置活荷载，然后隔跨布置；（2）求某跨跨中截面最小正弯矩（或最大负弯矩）时，本跨不布置活载，而在相邻跨布置活荷载，然后隔跨布置；（3）求某一支座截面最大负弯矩时，应在该支座左、右两跨布置活荷载，然后隔跨布置；（4）求某支座左、右边的最大剪力时，活荷载布置与求该支座截面最大负弯矩时的布置相同。5.内力包络图：由最外轮廓所围得内力图。（目的：用来进行截面选择及钢筋布置）6.折算荷载：为了考虑支座抵抗转动的有利影响，一般采用增大恒荷载和相应减小活荷载的办法来处理。当板或梁支承在砖墙上时，则荷载不得进行折算。主梁按连续梁计算时，一般柱的刚度较小，柱对梁的约束作用小，故对主梁荷载不进行折算。二、连续板、梁考虑内力塑性重分布的基本原理1.塑性铰：弯矩与曲率曲线上接近水平的延长段说明了在M增加极少的情况下，截面相对转角剧增，截面产生很大的转动，好像出现一个铰一样。塑性铰与理想铰的不同：理想铰不承受任何弯矩，而塑性铰处则承受弯矩，其值等于该截面的受弯承载力；理想铰可沿任意方向转动，塑性铰只能绕弯矩作用方向转动；理想铰的转动是任意的，塑性铰只有一定限度的转动；理想铰集中于一点，塑性铰则是有一定长度的。2.弯矩调幅法：把连续梁、板按弹性理论算得的弯矩值和剪力值进行适当的调整，通常对那些弯矩绝对值较大的截面弯矩进行调整，然后按调整后的内力进行截面设计。设计原则：弯矩调幅后引起结构内力图形和正常使用状态变化，应进行验算，或有构造措施加以保证；受力钢筋宜采用HRB335级、HRB400级热轧钢筋，混凝土强度等级宜在C20C45范围；截面的相对受压区高度应满足。弯矩调幅法的计算步骤：用线弹性方法计算，并确定荷载最不利布置下的结构控制截面的弯矩最大值Mc；采用调幅系数降低各支座截面弯矩，设计值；结构的跨中截面弯矩值应取弹性分析；调幅后，支座和跨中截面的弯矩值均应不小于M0的1/3；各控制截面的剪力设计值按荷载最不利布置和调幅后的支座弯矩由静力平衡条件计算确定。三、构造要求1、板（1）计算特点：板的计算宽度取1m，一般可按考虑塑性内力重分布的调幅法进行内力计算。对四周与梁整体连接的单向板，其中间跨的跨中截面及中间支座，计算所得的弯矩可减少20%，其他截面则不予减少。（2）构造要求：板的厚度，一般屋面（5060）mm，一般楼面60mm，工业房屋楼面80mm；板厚不小于板跨的1/40（连续板）、1/35（简支板）、1/12（悬臂板）分布钢筋的作用：抵抗混凝土收缩和温度变化所引起的内力；浇捣混凝土时，固定受力钢筋的位置；将板上作用的局部荷载分散在较大的宽度上，以使更多的受力钢筋参与工作；对四边支承的单向板，可承受在计算中没有考虑的长跨方向上实际存在的弯矩。在板与主梁相接处的板面上部配置附加钢筋。2、次梁（1）计算特点：次梁按考虑塑性内力重分布的调幅法进行内力计算。由于次梁和板整体现浇在一起，板可以作为次梁的翼缘，故承受正弯矩的跨中截面，板处于梁的受压区，次梁按T形截面考虑，其翼缘计算宽度bf；承受负弯矩的支座截面，T形翼缘位于受拉区，按宽度等于梁宽b的矩形截面计算。（2）构造要求：高跨比h/l=1/181/12,宽高比b/h=1/21/3,一般不必进行使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。受力钢筋的弯起和截断，原则上按弯矩包络图确定。3、主梁（1）计算特点：计算时，不考虑次梁的连续性，为了简化计算，可将主梁的自重折算成集中荷载计算；跨中承受正弯矩的截面按T形截面计算，支座处承受负弯矩的截面则按矩形截面计算；主梁内力计算可按弹性理论方法进行。在主梁支座处，次梁与主梁支座负弯矩钢筋相互交叉，通常次梁负弯矩钢筋放在主梁负弯矩钢筋上面。(2)构造要求：高跨比h/l=1/141/8,宽高比b/h=1/21/3,一般不必进行使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。受力钢筋的弯起和截断，通过在弯矩包络图上作抵抗弯矩图来确定。为了防止斜裂缝引起的局部破坏，应在主梁承受次梁传来的集中力处设置附加横向钢筋（箍筋或吊筋），将上述的集中荷载有效地传递到主梁的上部受压区域。附加横向钢筋应布置在长度为s=2h1+3b的范围内，第一道附加箍筋离次梁边50mm，吊筋下部尺寸为次梁的宽度加100mm即可。第十二章 砌体材料及其力学性能砌体结构：由砖、石或砌块用砂浆砌筑的结构。一、块体与砂浆1.常用的块体：砖、砌块、石材。 烧结普通砖：240mm115mm53mm砖 烧结多孔砖：P型砖（240mm115mm90mm）和M型砖（190mm190mm90mm），优点：孔洞尺寸小而数量多，具有减轻结构自重、减少粘土用量及减少能源消耗等优点。 蒸压灰砂砖及蒸压粉煤灰砖：砌块：小型砌块（高度小于380mm）、中型砌块（高度在380mm900mm）、大型砌块（高度大于900mm）。小型空心混凝土砌块的规格尺寸为390mm190mm190mm.石材：料石和毛石。2.砂浆（*）（1）定义：由胶凝材料（水泥、石灰）、细骨料（砂）、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等，按照一定的比例混合后搅拌而成。（2）作用：将砌体中的块体粘结成整体而共同工作，同时，砂浆抹平块体表面能使砌体受力均匀，此外，砂浆填满块体间的缝隙，也提高了砌体的隔音、隔热、保温、防潮、抗冻等性能。（3）分类：水泥砂浆、混合砂浆、非水泥砂浆（石灰砂浆）。注：混合砂浆砌筑的砌体比同强度等级的水泥砂浆砌筑的砌体强度高。3.块体和砂浆的强度等级砖的强度等级（MU）：由抗压强度和抗折强度综合确定。砂浆的强度（M）：用边长为70mm的立方体试块的抗压强度表示。验算施工阶段新砌筑的砌体承载力及稳定性时，取砂浆强度为零。块体和砂浆的选用，主要应考虑材料的强度和耐久性。二、砌体的种类砌体：由块体和砂浆砌筑而成的整体。分为无筋砌体、配筋砌体和预应力砌体。1.无筋砌体：分为砖砌体、砌块砌体和石砌体。砖砌体用作内外承重墙、柱、围护墙及隔墙，其厚度是根据承载力及高厚比的要求确定的，但外墙厚度往往还需考虑到保温、隔热等建筑物理的要求。2.配筋砌体：网状配筋砖砌体（在砌体柱或墙的水平灰缝内配置网状钢筋）、组合砖砌体（由砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组成，用作承受偏心压力较大的墙或柱）、组合砖墙（由砖砌体和钢筋混凝土构造柱组成）、配筋砌块砌体（在砌块砌体的灰缝或灌孔混凝土中配置钢筋）。3.预应力砌体：在砌体的孔洞或槽口内放置预应力钢筋。三、砌体的计算指标1.砌体的抗压强度（1）砌体轴心受压破坏特征（*）第一阶段：大约达到破坏荷载的50%70%时，单个块体内产生细小裂缝，如不增加荷载，这些细小裂缝亦不发展。第二阶段：随着荷载的增加，达到破坏荷载的80%90%时，单个块体内的裂缝连接起来而形成连续的裂缝，沿竖向贯通若干皮砌体，即使不增加荷载，这些裂缝仍会继续发展，砌体已接近破坏。第三阶段：压力继续增加，接近破坏荷载时，砌体中裂缝发展很快，并连成几条贯通的裂缝，从而将砌体分成若干个小柱体（个别砖可能被压碎），随着小柱体的受压失稳，砌体明显向外鼓出从而导致砌体试件的破坏。（2）砖砌体受压应力状态分析砌体抗压强度远低于它所用砖的抗压强度，原因：砌体是通过砂浆用人工砌成整体，由于灰缝厚度及密实性不均匀，单个块体在砌体内并不是均匀受压；块体和砂浆的弹性模量及横向变形系数的不同；把水平灰缝内的砂浆视为弹性地基，块体为弹性地基上的梁，砂浆的弹性模量愈小，块体的弯曲变形愈大，弯剪应力愈高；砌体内的竖直灰缝往往不能很好的填满，不能保证块体粘结成整体。（3）影响砌体抗压强度的主要因素块体的物理力学性能；砂浆的物理力学性能；砌筑质量（砌体的组砌方式、块体形状的规则程度、砂浆和砖的粘结力、竖向灰缝饱满程度以及构造方式）；砌体抗压强度的设计值。（4）砌体轴心抗拉、弯曲抗拉和抗剪强度轴心受拉破坏特征：当轴向拉力与砌体的水平灰缝平行时，砌体可能沿齿缝截面破坏，也可能沿块体和竖向灰缝截面破坏；当轴向拉力与砌体的水平灰缝垂直时，砌体可能沿通缝截面破坏。砌体的抗拉承载力主要取决于砂浆与块体之间的粘结强度。弯曲受拉破坏形态：沿齿缝截面破坏，沿砖和竖向灰缝截面破坏，沿通缝截面破坏。受剪破坏特征：沿通缝截面破坏，沿阶梯形截面破坏。（5）砌体强度设计值的调整对于下列情况的各种砌体，其砌体强度设计值应乘以调整系数：无筋砌体构件，其截面面积小于0.3m2时，为其截面面积加0.7（）。当砌体用水泥砂浆砌筑时，对抗压强度设计值，为0.9。砌体弹性模量取应力-应变曲线上应力为0.43fm点的割线模量，并考虑砌体种类和砂浆强度。第十三章 无筋砌体构件的承载力一、受压构件承载力计算1.截面上应力的变化：轴心受压时，截面压应力均匀分布；偏心距增大一些后，截面应力分布变得不均匀，压应力呈曲线分布；偏心距再增大，远离轴向力的截面一侧边缘由压应力变为拉应力；当拉应力达到砌体沿通缝截面的弯曲抗拉强度时，就产生水平裂缝。2.承载力计算：高厚比的墙、柱为短柱，短柱的受压承载力随其偏心距的增大而减少。引入“偏心影响系数”来反映截面承载力与偏心距的关系，与有关。，对矩形截面的长柱，当轴向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，按轴心受压进行验算。二、砌体局部受压承载力1.砌体的局部受压：当在砌体的局部面积上作用有轴向压力时。局部均匀受压：当局部受压面积上的压应力均匀分布时。影响砌体局部受压承载力的因素：块体和砂浆的强度等级、局部受压面积、构件截面上影响砌体局部抗压强度的计算面积、局部压力的作用位置等。第十四章 多层混合结构房屋设计一、基本概念1.混合结构房屋：在一个房屋中，承重结构是由两种或两种以上结构材料做成的。比如，内外墙体、柱和基础等竖向承重构件采用砌体结构，而屋盖、楼盖等水平承重构件采用混凝土结构。2.铺板式钢筋混凝土楼盖：（特点）加快施工速度，需构件运输和吊装设备，与用模板现浇的楼盖相比，可节约模板，但抗震性能差。装配式钢筋混凝土楼盖的型式：铺板式、密肋式和无梁式。预制板布置时的空隙宽度可用调整板缝（细石混凝土灌缝）和用局部现浇（钢筋混凝土现浇带）的方法。3.铺板式楼盖的连接（1）板与板的连接：采用不低于C20细石混凝土灌缝；楼面有振动荷载或房屋有抗震设防要求，应在板缝内设置拉结钢筋以加强其整体刚性。（2）板与墙和板与梁的连接：坐浆1020mm，板在墙上支承长度应100mm，在圈梁上支撑长度不宜小于80mm。板与非承重墙的连接，一般采用细石混凝土灌缝。（3）墙与梁的连接：一般预制梁支承处应坐浆1020mm，其支承长度应180mm。二、多层混合结构房屋墙、柱的设计1.房屋墙体的承重体系及布置方案承重墙：多层混合结构房屋中，除承受墙体自重外还承受屋盖和楼盖传来荷载的墙。自承重墙（非承重墙）：仅承受自身及墙体内的门窗等重力的墙体。承重墙体的布置方案：（1）纵墙承重方案：由纵墙直接承受屋面、楼面荷载的结构布置方案。传递路线：屋（楼）面荷载纵墙基础地基。特点：建筑平面可以灵活布置，室内空间较大；在纵墙上设置门窗洞口时，洞口的宽度和位置会由于纵墙的受力情况而受到一定的限制；由于房屋的横墙数量少，所以房屋的横向刚度一般较纵向刚度差；与横墙承重方案房屋相比，纵墙承重方案房屋往往要设置较多的屋面梁和楼面梁，所以屋盖、楼盖构件所用的材料较多而墙体材料的用量较少。适用范围：大空间的工业与民用房屋，如教学楼、实验楼、办公楼、厂房和仓库等。（2）横墙承重方案：由横墙直接承受屋面、楼面荷载的结构布置方案。传递路线：屋（楼）面荷载横墙基础地基。特点：横墙是房屋的主要承重墙，纵墙一般仅承担其本身的自重，主要起维护、隔断及把横墙连接成整体的作用；房屋的横向刚度较大整体性好，对抵抗风荷载、地震作用和地基的不均匀沉降等较纵墙承重方案有利；与纵墙承重方案相比，横墙承重方案的屋盖、楼盖结构比较简单，结构布置铰经济，施工方便；楼面结构材料用量较少，但墙体材料的用量较多。适用范围：房间大小固定、横墙间距较密的民用房屋，如住宅、宿舍、旅馆等。（3）纵横墙承重方案：由纵墙和横墙结合承受房屋的屋面和楼面荷载的结构布置方案。特点：房屋在两个相互垂直的方向上的刚度均较大，有较强的抗风和抗震能力；砌体的应力分布较均匀，可以充分利用材料的承载能力，同时建筑物基础底面土层的应力分布也比较均匀。（4）内框架承重方案：由设置在房屋内部的钢筋混凝土框架和外部的砖墙、砖柱共同承受屋面、楼面的荷载。特点：房屋的内部空间大，平面布置较为灵活，房屋的空间刚度较差；建筑物抵抗地基不均匀沉降的能力和抗震能力一般较弱。适用范围：用作多层工业厂房、仓库和商店等。承重墙体布置时，宜遵循的原则：在满足使用要求的前提下，尽可能采用横墙承重体系；承重墙的布置要力求简单、规则，纵墙宜拉通，避免断开和转折，每隔一定的距离设置一道横墙，将内外纵墙拉结在一起，形成空间受力体系；承重墙所承受的荷载力求明确，荷载传递的途径应简捷直接；与楼盖、屋盖的布置相配合，墙体布置时应避免承受偏心距过大的荷载。2.房屋的静力计算方案（*）（1）刚性方案：当房屋的横墙间距较小、楼盖和屋盖的水平刚度较大时，房屋的空间刚度较大，在荷载的作用下，房屋墙、柱顶端的相对位移很小，认为墙、柱顶端的水平位移等于零。（2）弹性方案：当房屋的横墙间距较大、楼盖和屋盖的水平刚度较差时，房屋的空间刚度较差，在荷载的作用下，房屋的墙、柱顶端的相对位移较大。（3）刚弹性方案：房屋的空间刚度介于上述两种方案之间，在荷载作用下，纵墙顶端的相对水平位移较弹性方案房屋的要小，但又不能忽略不计。3.房屋的空间作用：将山墙（横墙）间的水平距离、山墙在其平面内的刚度、屋盖的水平刚度等对计算单元受力的影响。“空间性能影响系数”：用来反映房屋空间作用的大小。愈大，表示房屋的纵墙顶的最大水平位移与平面排架的位移愈接近，即房屋的空间性能较差。影响房屋空间性能的因素：屋（楼）盖刚度、横墙间距、屋架的跨度、排架的刚度和荷载的类型等。4.墙、柱的高厚比墙、柱的计算高度：对墙、柱进行承载力计算或高厚比验算时所采用的高度。承重墙、柱除了要满足承载力要求外，还必须保证其稳定性。对于自承重墙，为防止其截面尺寸过小，必须满足稳定性要求。墙、柱的稳定性，主要通过限制其高厚比来保证。墙、柱砌筑砂浆的强度等级愈高，高厚比的值就愈大。5.墙体的构造措施（1）墙体产生裂缝的原因：砌体的抗裂性能、温度变化、砌体干缩和地基不均匀沉降等。防止或减轻墙体开裂的构造措施：合理地选择房址，争取房屋建于地基土层较好的地段，并做好基础设计；对体型较复杂或建于软弱地基上的房屋，应考虑设置沉降缝；合理地布置墙体，使整个房屋具有较大的空间刚度和整体性；在墙体内可能产生拉应力的部位设置圈梁；墙体转角处和纵横墙交接处宜沿竖向每隔400500mm设拉结钢筋；在底层的窗台下墙体灰缝中设置3道焊接钢筋网片或2根直径为6的钢筋，并伸入两边窗间墙不小于600mm，或采用钢筋混凝土窗台板。（2）圈梁的设置及构造要求1）定义：在砌体结构房屋中，沿外墙四周及内墙水平方向设置连续封闭的钢筋混凝土梁。2）作用：增强房屋的整体性；防止地基不均匀沉降或较大振动荷载等对墙体产生的不利影响。三、现浇钢筋混凝土板式楼梯1.楼梯的组成:梯段斜板、平台板、平台梁。梯段斜板内力的计算特点：斜板的跨中弯矩可按平置板计算，即跨度取斜板的水平投影长度，而荷载亦按沿水平长度计算；斜板的支座剪力为平置板的支座剪力乘以。2.钢筋混凝土雨篷组成：雨篷板和雨篷梁。雨篷板的挑出长度通常为6001000mm，厚度为60100mm。破坏情况：雨篷板在支座处受弯裂断；雨篷梁受弯、剪、扭破坏；整个雨篷倾覆翻倒。（2）过梁定义：是砌体结构房屋墙体门窗洞上常用的构件，用来承受洞口顶面以上砌体的自重及上层楼盖梁板传来的荷载，并将这些荷载传递给窗间墙。分类：过梁可采用砖砌过梁（砖砌平拱过梁、钢筋砖过梁）和钢筋混凝土过梁。破坏特征：在荷载作用下，随着荷载的不断增大，将先后在跨中受拉区出现垂直裂缝，在靠近支座处出现沿灰缝近于45的阶梯形斜裂缝。破坏情况：过梁跨中正截面的受弯承载力不足而破坏；过梁支座附近截面受剪承载力不足，沿灰缝产生45方向的阶梯形斜裂缝不断扩展而破坏；过梁支座端部墙体宽度不够，引起水平灰缝的受剪承载力不足而发生支座滑动而破坏。(3)挑梁：一端嵌入砌体墙内另一端外挑的钢筋混凝土悬臂构件。四、抗震构造措施地震：地面运动产生的振动。震害：窗间墙出现X形交叉裂缝；纵横墙交接处的竖向裂缝及外墙外闪与倒塌；沿墙长度方向的水平裂缝；房屋端部（山墙）墙角处开裂与破坏。