混凝土结构设计原理知识点

混凝土结构原理知识点汇总

1、混凝土结构基本概念

1、掌握混凝土结构种类，了解各类混凝土结构的适用范围。

素混凝土结构:适用于承载力低的结构

钢筋混凝土结构:适用于一般结构

预应力混凝土结构:适用于变形裂缝控制较高的结构

2、混凝土构件中配置钢筋的作用:

①承载力提高②受力性能得到改善③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。

3、钢筋和混凝土两种不同材料共同工作的原因:

①存在粘结力②线性膨胀系数相近③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。

4、钢筋混凝土结构的优缺点。

混凝土结构的优点:

①就地取材②节约钢材③耐久、耐火④可模性好⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土结

构的整体性好、刚度大、变形小

混凝土结构的缺点:

①自重大②抗裂性差③性质较脆

2、混凝土结构用材料的性能

2.1钢筋

1、热轧钢筋种类及符号：

HPB300-

HRB335(HRBF335)-

HRB400(HRBF400)-

HRB500(HRBF500)-

2、热轧钢筋表面与强度的关系:

强度越高的钢筋要求与混凝土的粘结强度越高，提高粘结强度的办法是将钢筋表面轧成有规律的突出花纹，也即带肋钢筋（我国为月牙纹）。

HPB300级钢筋强度低，表面做成光面即可。

3、热轧钢筋受拉应力-应变曲线的特点，理解其抗拉强度设计值的取值依据。

热轧钢筋应力-应变特点: 有明显的屈服点和屈服台阶，屈服后尚有较大的强度储备。

全过程分弹性→屈服→强化→破坏四个阶段。

抗拉强度设计值依据:钢筋下屈服点强度

4、衡量热轧钢筋塑性性能的两个指标:

①伸长率伸长率越大，塑性越好。混凝土结构对钢筋在最大力下的总伸长率有明确要

求。

②冷弯性能:在规定弯心直径D和冷弯角度α下冷弯后钢筋无裂纹、磷落或断裂现象。

5、常见的预应力筋:

预应力钢绞线、中高强钢丝和预应力螺纹钢筋。

6、中强钢丝、钢绞线的受拉应力-应变曲线特点:

均无明显屈服点和屈服台阶、抗拉强度高。

7、条件屈服强度σ0.2

为对应于残余应变为0.2%的应力称为无明显屈服点的条件屈服点。

8、混凝土对钢筋性能要求:

①强度高 ②塑性好 ③可焊性好 ④与混凝土的粘结锚固性能好。

2.2混凝土

1、 （掌握）混凝土立方体抗压强度：《规范》规定以边长为150mm 的立方体在（20±3）℃的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准实验方法测得的具有95%保证率的抗压强度（以N/mm 2）作为混凝土的强度等级，并用符号f cu,k 表示，也即混凝土强度等级的数值。

轴心抗压强度：以150mm×150mm×300mm 或150mm×150mm×450mm 的棱柱体作为标准试件，养护条件与立方体试件相同，用符号f ck 表示。

试验量测到的f ck 比f cu,k 值小，轴心抗压强度（棱柱体强度）标准值f ck 与立方体抗压强度标准值f cu,k 之间存在折算关系k cu c c ck f f ,2188.0αα=

总结：f cu,k > f ck > f c > f tk > f t

2、 （掌握）试件高宽比越大强度越小；加载速度越快测得的强度越高；当试件承受接触面上不涂润滑剂时，混凝土的横向变形受到摩擦力的约束，形成“箍套”作用，因而强度比不涂时高。

3、 （理解）混凝土抗拉强度测试方法:国内外多采用立方体或圆柱体劈裂试验测定混凝土的抗拉强度，（在立方体或圆柱体上的垫条施加一条压力线荷载，这样试件中间垂直截面除加力点附近很小的范围外，有均匀分布的水平拉应力。当拉应力达到混凝土的抗拉强度时，试件被劈成两半。）

4、 （掌握）受压混凝土一次短期加载的应力-应变曲线（P20）

第Ⅰ阶段，混凝土变形主要是骨料和水泥结晶体的弹性变形

第Ⅱ阶段，稳定裂缝扩展，临界点B 对应的应力可作为长期受压强度的依据

第Ⅲ阶段，弹性应变能始终保持大于裂缝发展所需的能量，形成裂缝快速发展的不稳定状态，直至C 点，应力达到最高点fck ，峰值应变平均值ε0=0.002

5、 （理解）混凝土受压弹性模量与混凝土立方体抗压强度的定性关系（式中f cu 为立方体

抗压强度设计值，其值为f cu,k 除以大于1的材料分项系数）

cu

c f E 7.342.2105

+= 6、掌握混凝土双法向受力时的强度特点。

压一压：强度提高

拉一拉：强度不变

拉一压：抗拉抗压强度都低

7、了解混凝土在法向应力和剪应力作用下的强度性能。

拉一剪：抗拉，抗剪强度都低

压一剪：当σ/c f ≤0.6时，抗剪强度随压应力提高而增大。

当σ/c f >0.6时，内部裂缝增加，抗剪抗压强度均降低。

8、理解混凝土三向受压时抗压强度提高的原因。

混凝土在三向受压的情况下，其最大主压应力方向的抗压强度取决于侧向压应力的约束程度。实验证明，随着侧向压应力的增加，微裂缝的发展收到极大的限制，大大的提高了混

凝土纵向抗压强度，此时混凝土的变形性能接近理想的弹塑性体。最高强度值不宜超过单轴

抗压强度的5倍。

9、掌握混凝土徐变的定义，掌握影响徐变的主要因素及影响规律。

混凝土在荷载保持不变的情况下，随时间而增长的变形，称为徐变。

①混凝土的组成和配合比是影响徐变的内在因素。水泥用料越多和水灰比越大，徐变也

越大。骨料越坚硬、弹性模量越高，徐变就越小。骨料的相对体积越大，徐变越小。

②养护及使用条件下的温湿度是影响徐变的环境因素。养护时温度高、湿度大、水泥水

化作用充分，徐变就小。

③混凝土的应力条件是影响徐变的非常重要因素。加荷时，混凝土的龄期越长，徐变越

小。混凝土的应力越大，徐变越大。

10、理解混凝土徐变随时间变化的规律。

徐变开始半年内增长较快，以后逐渐减慢，经过一定时间后，徐变趋于稳定。

11、掌握混凝土收缩的定义、随时间的变化规律。

混凝土在空气中结硬时体积减小的现象，称为收缩。一个月大约可完成1/2的收缩，三个月后增长缓慢，一般两年后趋于稳定。

12、掌握混凝土收缩的主要原因和影响因素。

干燥失水是引起收缩的重要因素。

构件的养护条件、使用环境的温湿度及影响混凝土水分保持的因素，都对收缩有影响。

使用环境的温度越高、湿度越低，收缩越大。水泥用料越多、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时，收缩小。

13、理解收缩对混凝土结构的影响。

混凝土具有收缩的性质，而钢筋并没有这种性质，钢筋的存在限制了混凝土的自由收缩，使混凝土受拉、钢筋受压，如果截面的配筋率较高时会导致混凝土开裂。

14、了解混凝土选用的原则。

建筑工程中，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20，当采用400MPa及以上钢筋时，混凝土强度等级不应低于C25。

预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。

承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土的强度等级不应低于C30。

2.3钢筋与混凝土的粘结

1、粘结力的定义：钢筋和混凝土有相对变形（滑移），就会在钢筋和混凝土交界面上，产生

沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种力称为钢筋和混凝土的粘结力。

粘结应力：单位面积上的粘结力。粘结应力主要分布在构件两端，距离端部超过l l后的各个截面上的粘结应力为0

2、理解粘结强度的定义：粘结破坏时的最大平均粘结应力代表钢筋与混凝土的粘结强度。

3、粘结力的组成：1:化学胶结力；2:摩擦力；3:机械咬合力；4:钢筋端部的锚固力。/

4、

4、影响钢筋和混凝土之间粘结强度的因素（p29) ：

①钢筋的粘结强度均随混凝土的强度提高而提高。

②混凝土保护层厚度c和钢筋之间净距离越大，劈裂抗力越大，因而粘结强度越高。

③横向钢筋限制了纵向裂缝的发展，可使粘结强度提高，因而在钢筋锚固区和搭接长

度范围内，加强横向钢筋（如箍筋加密等）可提高混凝土的粘结强度。

④钢筋端部的弯钩、弯折及附加锚固措施（如焊钢筋和焊钢板等）可以提高锚固粘结

能力，锚固区内侧向压力的约束对粘结强度也有提高作用。

5、保证钢筋与混凝土粘结强度的措施（p29）

①钢筋之间的距离和混凝土保护层不能太小。

②为了增加局部粘结作用和减小裂缝宽度，在同等钢筋面积的条件下，宜优先采用小

直径的变形钢筋。

③为保证钢筋伸入支座的粘结力，应使钢筋伸入支座有足够的的锚固长度，如支座长

度不够时，可将钢筋弯折，弯折长度计入锚固长度内，也可在钢筋端部焊短钢筋、短角钢等方法加强钢筋和混凝土的粘结能力。

④钢筋不宜在混凝土的受拉区截断，如必须截断，则应满足在理论上不需要钢筋点和

钢筋强度的充分利用点外伸一段长度才能截断。

⑤横向钢筋的存在约束了径向裂缝的发展，使混凝土的粘结强度提高，故在大直径钢

筋的搭接和锚固区域内设置横向钢筋（箍筋加密等），可增大该区段的粘结能力。

3、混凝土结构设计方法

3.1结构可靠度

1、（1）直接作用：以力的形式作用于结构上，习惯上称为荷载。例如各类自重、楼面活

荷载、风荷载、雪荷载等

（2）间接作用：以变形的形式作用在结构上。例如地震、基础差异沉降、温度变化、混凝土收缩。

2、结构上的作用按时间变异的分类：可分三类：

（1）永久作用：在结构使用期间，其值不随时间变化、或变化与平均值相比可以忽略不计、或变化是单调的并能趋于限值的作用，例如结构的自身重力、土压力、预应力等，通常称为永久荷载或恒荷载；

（2）可变作用：在结构使用期间，其值随时间变化且变化与平均值相比不可忽略的作用，例如楼面活荷载、桥面或路面的行车荷载、风荷载和雪荷载等，通常称为可变荷载或活荷载；

（3）偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其量值很大且持续时间很短的作用，例如强烈地震、爆炸、撞击等引起的作用，这种作用多为间接作用，当为直接作用时，通常称为偶然荷载。

3、作用效应的定义：直接作用或间接作用作用在结构构件上，由此对结构产生内力和变形

（如轴力、剪力、弯矩、扭矩及挠度、转角和裂缝等），称为作用效应。

结构抗力的定义：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，如构件的承载能力、刚度等。

理解结构抗力和作用效应均为随机变量：结构抗力：影响抗力的主要因素有材料性能（强度、变形模量等）、几何参数（构件尺寸等）和计算模式的精确性（抗力计算所采用的基本假设和计算公式不够精确等）。这些因素都是随机变量，因此由这些因素综合而成的结构抗力也是一个随机变量；作用效应：也称荷载效应，荷载与荷载效应之间一般近似地按线性关系考虑，二者均为随机变量或随机过程。

4、结构预定功能包括：

①在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用（包括荷载及外加变形或约

束变形）；

②在正常使用时保持良好的使用性能，如不发生过大的变形或过宽的裂缝等。

③在正常维护下具有足够的耐久性能，如结构材料的风化、腐蚀和老化不超过一定限

度等。

④当发生火灾时，在规定时间内可保持足够的承载力；

⑤当发生爆炸、撞击、认为错误等偶然事件时，结构能保持必需的整体稳固性，不出

现与起因不相称的破坏后果，防止出现结构的连续倒塌。

上述要求①、④、⑤项属于结构的安全性。

5、结构可靠性的定义：安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性；

结构可靠度的定义：指结构在规定的时间内、在规定的条件下完成预定功能的概率，即结构可靠度是结构可靠性的概率度量。

6、理解结构安全等级的划分：为根据房屋的重要性采用不同的可靠度水准，《统一标准》将

结构的安全等级分为一级、二级、三级。重要的房屋为一级，大量的一般房屋为二级，次要

的房屋为三级。

3.2荷载和材料强度

1、永久荷载标准值Gk的确定方法：按结构设计规定的尺寸和《荷载规范》规定的材料重

度（或单位面积的自重）平均值确定，一般相当于永久荷载概率分布的平均值。

2、可变荷载标准值Qk：楼面活荷载是设计基准期内荷载概率分布中具有95%保证率的数值。

风荷载标准值是由建筑物所在地的基本风压乘以高度变化系数、风载体型系数和风振系数确

定的。雪荷载标准值是由建筑物所在地的基本雪压乘以屋面积雪分布系数确定的。

3、材料强度标准值的定义：钢筋和混凝土的强度标准值是钢筋混凝土结构按极限状态设计

时采用的材料强度基本代表值。

4、C30中30表示表示混凝土的立方体抗压强度标准值为f cu，k=30N/mm2；

HRB335中335的含义是指钢筋屈服点数值，也即其强度标准值fyk。

3.3极限状态设计法

1、极限状态的概念：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某

一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。

2、承载能力极限状态：这种极限状态对应于结构或结构构件达到了最大承载能力或达到不

适于继续承载的变形。

正常使用极限状态：这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。

3、结构的四种设计状况：①持久设计状况；②短暂设计状况；③偶然设计状况；④地震

设计状况。

4、结构功能函数的含义：将影响结构可靠性的各种作用、材料性能、几何参数、计算公式

准确性等因素归结为荷载效应S和结构抗力R，

Z=g(R,S)=R-S

Z>0,结构可靠;Z<0,结构失效；Z＝0，结构处于极限状态

根据的Z大小，可以判断结构是否满足某一确定功能的要求，因此Z为的结构功能函数。

5、失效概率的区域：R、S概率密度曲线的重叠区。

可靠度的区域：除了失效概率的区域。

可靠指标的定义：β与失效概率p f具有数值上的对应关系，β越大，p f就越小，即结构越可靠，故β称为可靠指标。

结构设计可靠指标的影响因素：结构构件的重要性、破坏性质（延性、脆性）及失效后果。

3.4极限状态设计表达式

1、理解承载能力极限状态表达式与正常使用极限状态表达式及两者的区别。

总体表达式为承载能力极限状态：γ0S≤R

正常使用极限状态：S≤C

具体公式2-15、2-16、2-17、2-20、2-21、2-22

二者的区别：验算内容不同，承载能力极限状态的验算内容强度、稳定性等安全性内容，正常使用极限状态验算内容是变形、裂缝宽度等影响适用性和耐久性的内容。

荷载组合值不同，承载能力极限状态为荷载基本组合，正常使用极限状态则根据验算内容，取标准组合、准永久组合等。

2、理解荷载效应的基本组合、标准组合、频遇组合、准永久组合各适用于哪种极限状态。

基本组合用于承载能力极限状态；

标准组合用于正常使用极限状态中的抗裂验算；

频遇组合用于正常使用极限状态中的局部损坏、较大变形或短暂振动等（吊车梁）；

标准组合用于正常使用极限状态中的裂缝宽度和受弯构件的最大挠度验算；

3、理解承载能力极限状态计算时，荷载分项系数、组合值系数、材料分项系数的意义。

荷载分项系数：为使结构达到目标可靠度，针对保证率不同各类荷载标准值，而引入不同的调整系数，即为荷载分项系数。

组合值系数：当结构上作用几个可变荷载时，各可变荷载最大值在同一时刻出现的概率很小，设计中必须对可变荷载设计值乘以调整系数，以保证结构可靠度一致，该调整系数即为组合值系数。

材料分项系数：为了充分考虑材料的离散性和施工中不可避免的偏差带来的不利影响，将材料强度标准值除以一个大于1的系数，该系数即为材料分项系数。

4、理解可变荷载频遇值、准永久值与标准值的关系。

可变荷载频遇值=可变荷载频遇值系数ψf×（第一个可变作用）标准值+可变荷载准永久值系数ψq×（第二个以上的可变作用）标准值

可变荷载准永久值=可变荷载准永久值系数ψq×标准值

4、钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算

4.1轴心受拉构件

1.理解什么是轴心受拉构件？

纵向拉力作用线与构件截面形心线重合的构件。

2.理解轴心受拉构件从加载到破坏的三个阶段的特点？

第Ⅰ阶段：从开始加载到混凝土开裂前。

第Ⅱ阶段：混凝土开裂后至纵向钢筋屈服前。

第Ⅲ阶段：纵向钢筋屈服后，拉力N保持不变的情况下，构件的变形继续增大，裂缝不断加宽，直至构件破坏。

3.掌握轴心受拉构件正截面承载力计算基础和计算公式?

以构件第Ⅲ阶段的受力情况为基础，建立轴心受拉构件正截面承载力计算公式：

N≦fyAs

N—轴向拉力组合设计值；

fy—钢筋抗拉强度设计值，按附表2—3取用；

As—纵向钢筋的全部截面面积。

4.了解受力纵筋布置的构造要求？

①纵向受力钢筋

1）轴心受拉构件的受力钢筋不应采用绑扎的搭接接头。

2）为避免配筋过少引起的脆性破坏，轴心受拉构件一侧的受拉钢筋的配筋率ρ=As/A应不小于0.2%和45ft/fy中的较大值，A为构件的截面面积。

3）受力钢筋沿截面周边均匀对称布置，并宜优先选择直径较小的钢筋。

②箍筋

箍筋直径不小于6mm，间距一般不宜大于200mm（屋架的腹杆中不宜超过150m）。

4.2轴心受压构件

1、掌握普通箍筋柱和螺旋箍筋柱的箍筋配置特点，理解两种构件中箍筋的作用。

答:根据箍筋的配置方式不同，轴心受压构件可分为配置普通箍筋和配置间距较密螺旋箍筋（或环式焊接钢筋）。在配置普通箍筋的轴心受压构件中箍筋可以固定纵向钢筋位置，

防止纵向钢筋在混凝土压碎之前压屈，保证纵筋与混凝土共同受力直到构件破坏；螺旋箍

筋对混凝土有较强的环向约束，因而能够提高构件承载能力和延性。

2、理解如何区分轴心受压构件短柱和长柱，理解几种长细比的表示。

答:根据构件长细比(构件计算长度l0与构件的截面回转半径i之比)的不同可分为短柱(一般构件l0/i≤28，矩形截面l0/b≤8, 圆形截面l0/d≤7)和长柱。

3、理解普通箍筋柱破坏过程和破坏特点。

答:配有普通箍筋的钢筋混凝土柱承受轴心压力，当为短柱时，初始偏心对构件承载力无明显影响，钢筋和混凝土的压应变相等，混凝土的压应力达到f ck，钢筋应力达到抗压屈

服强度f yk，，钢筋和混凝土的抗压强度都得到充分利用；当为长柱时，初始偏心距对构件

的承载力影响较大，使其产生附加弯矩和弯曲变形，在压应力尚未达到材料强度之前即因

丧失稳定而破坏。

4、理解混凝土构件中高强钢筋的抗压强度设计值的确定方法。

答:当混凝土强度等级不大于C50时，混凝土峰值应变为0.002,则钢筋应力为

0.002E s=0.002×2×105N/ mm2=400N/mm2，

此时高强度钢筋的达不到屈服，强度不能充分利用。

5、理解稳定系数的含义，理解同条件的长柱和和短柱的正截面承载能力不同的原因。

答:稳定系数φ用以考虑长柱纵向挠曲的不利影响，φ值小于1.0且随着长细比的增大而减小。

同条件的长柱正截面承载力小于短柱，是因为初始偏心距对长柱产生附加弯矩和弯曲变形，使其在材料达到强度之前丧失稳定而破坏。

6、掌握长细比的计算和稳定系数的确定，掌握普通箍筋柱正截面承载力设计和复核计算的

方法。

（P54-55，会根据长细比查稳定系数表，特别是线性内插的方法，会根据公式3-2计算）

7、理解普通箍筋柱截面尺寸、箍筋形式、纵筋配筋率的构造要求，理解纵筋的最小配筋率

和最大配筋率。

答:截面尺寸中矩形最小边长不宜小于250mm，圆形截面的直径不宜小于300mm，采用封闭式箍筋，纵向钢筋配筋率不宜超过5%，全部纵筋最小配筋率一二级钢筋0.60%,三级钢筋

0.55%。一侧纵筋最小配筋率0.20%。

8、理解螺旋箍筋柱正截面受压的破坏过程和破坏特征。

答:当荷载逐步加大到混凝土压应变超过无约束时的极限压应变后，箍筋外部的混凝土将被压坏开始剥落，而箍筋以内即核心部分的混凝土则能继续承载，只有当箍筋达到抗拉屈

服强度而失去约束混凝土侧向变形的能力时，核心混凝土才会被压碎而导致整个构件破坏。

9、理解螺旋箍筋柱比同条件普通箍筋短柱正截面受压承载力提高的原因。

答：配置螺旋箍筋能有效地阻止混凝土在轴心压力作用下产生的侧向变形和内部微裂缝的发展，从而使混凝土的抗压强度有较大的提高，即提高了正截面受压承载力。

10、掌握螺旋箍筋柱的工作条件。

答:只有当柱的长细比及螺旋式或焊接环式箍筋的直径、间距等满足一定的要求时，才能起到间接箍筋的作用，而且其受压承载力的大小不得超过普通箍筋轴心受压构件受压承载力的1.5倍。

11、理解螺旋箍筋柱的间接钢筋的构造要求。

答:在配有螺旋式或焊接环式间接钢筋的柱中，如计算中考虑间接钢筋的作用，则间接钢筋的间距不应大于80mm 及dcor/5(dcor 为按间接钢筋内表面确定的核心截面直径)，且不应小于40mm;间接钢筋的直径不应小于d/4，且不应小于6mm ，d 为纵向钢筋最大直径。

5、钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

5.1受弯构件正截面受力特性

1、理解梁、板的区别。

答：梁和板都是典型的受弯构件，梁的截面高度一般情况下大于其宽度，而板的截面高度远小于其宽度。

2、理解受弯构件中纵筋布置的位置，掌握纵筋配筋率的计算。

1）纵筋布置的位置：布置在梁的受拉区，主要作用是承受由弯矩在梁内产生的拉力。

2）纵筋配筋率：指纵向受力钢筋截面面积与截面有效面积之比，即

3、掌握不同纵筋配筋率时，正截面的三种破坏形态及特征。

1）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。（脆性破坏）

2）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，然后受压区混凝土被压碎，钢筋和混凝土的强度都得到充分利用。（塑性破坏）

3）超筋破坏：当构件的配筋率超过某一定值时，构件的破坏特征又发生质的变化，由于受压区的混凝土被压碎而引起，受拉区纵向钢筋不屈服。（脆性破坏）

4、掌握适筋受弯构件正截面受力全过程的三个阶段及各阶段的特点，理解第Ⅰa 阶段、第Ⅱa 阶段、第Ⅲa 阶段是哪些计算内容的基础。

答：第Ⅰ阶段——截面开裂前的阶段，特点是①混凝土没有开裂②截面内力很小，应力与应变成正比，截面的应力分布为直线。——第Ⅰa 阶段是截面开裂前的临界状态，是截面抗裂验算的基础。

第Ⅱ阶段——从截面开裂到受拉区纵向受力钢筋开始屈服的阶段，特点是①受拉区混凝土退出工作，钢筋拉应力突然增大。②受压区混凝土出现明显的塑性性质，应力图形呈曲线。——第Ⅱa 阶段受拉开始钢筋屈服的特定受力状态。第Ⅱ阶段是构件使用阶段的变形和裂缝宽度验算的基础。

第Ⅲ阶段——破坏阶段，特点是①受拉钢筋已屈服②混凝土受压区面积减小，压应力迅速增大③截面承载力无明显增加。——第Ⅲa 阶段是钢筋屈服后，受压区混凝土被完全压碎的特定受力状态，是截面承载力计算的基础。

5、掌握钢筋混凝土受弯构件正截面破坏时，受压边缘混凝土和受拉纵筋的应力、应变大小。 答：受压边缘混凝土：应变εcu 在C50以下时为 0.0033，应力为f c 。

受拉纵筋：应变0.01，应力f y 。

5.2受弯构件正截面承载力计算方法

1、理解正截面承载力计算的基本的假定。

0bh S

A =ρ

答：①截面应变保持平面

②不考虑混凝土的抗拉强度

③混凝土的应力-应变关系按《规范》规定取用

④纵向受拉钢筋的极限拉应变取0.01

⑤纵向钢筋的应力取钢筋应变与其弹性模量的乘积。

σs=E s εs

其值应符合-fy ’≤σs ≤fy 的要求。

2、掌握单筋截面和双筋截面的定义。

单筋矩形截面：只在截面的受拉区配有纵向受力钢筋的矩形截面。

双筋矩形截面：不但在截面的受力拉区，而且在截面的受压区同时配有纵向受力钢筋。

3、理解混凝土保护层厚度的概念。

答：构件边缘至最外侧钢筋边缘的距离。

4、理解界限破坏的定义，了解相对界限受压区高度的确定高度的确定方法。

定义：是适筋构件与超筋构件相对受压区高度的界限值。

相对界限受压区高度的计算可将钢筋的抗拉强度设计值f y 和弹性模量E s 带入下式计算：

ξb =β11+f y εcu E s

5、理解相对界限受压区高度判别适筋破坏和超筋破坏的原因。

答：截面相对受压区高度ξ>ξb 时，根据应变线性关系，相应于混凝土极限压应变εcu 的钢筋应变εs 小于其屈服强度对应的应变εy ，因而钢筋无法屈服，梁表现为超筋破坏。

6、理解正截面承载力计算图式，掌握正截面承载力计算的公式及适用条件，能进行矩形截面单筋截面受弯构件的纵筋设计和正截面承载力的计算。

（P68，式4-8,4-9，适用条件4-10,4-11，牢记，会用）

7、了解钢筋混凝土受弯构件采用双筋截面的条件。

答：①结构或构件承受某种交变的作用（如地震），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，而截面尺寸和材料品种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（如连续的某些支座截面）。

8、双筋截面正截面承载力计算公式及适用条件，能进行计算。

（计算公式及条件：P .80-P .81，牢记，会用）

9、双筋截面受弯构件正截面承载力计算时，受压纵筋屈服的条件。

受压纵筋屈服的条件：s a'2x ≥

10、T 形截面翼缘计算宽度的概念及影响因素：

T 形截面翼缘计算宽度b’f ，是按规范确定的等效应力宽度范围，认为在此宽度内压应力均匀分布，该宽度以外压应力为0，其值按规范规定取用。

b’f 值与翼缘厚度、梁的跨度和受力情况等许多因素有关。

11、理解第一类、第二类T 形截面的分类方法。

答：第一类T 形截面中和轴在翼缘内，即f 'h x ≤；

第二类T 形截面中和轴在梁肋内，即f h'x ＞；

12、T 形截面梁的正截面承载力计算公式和适用条件，能进行计算。

（判断第一类或第二类的方法，及后续计算务必理解，会用）

13、掌握钢筋混凝土梁、板内的钢筋种类及作用

（1）梁中钢筋

受力筋：承受拉力；

架立筋：组成梁配筋的骨架；

箍筋：与纵筋绑扎成稳定的钢筋骨架、承受剪力；

弯起钢筋：在跨中区域为纵向受力钢筋，承受弯矩引起的拉力。在两端弯曲区域承受剪力。

（2）板中钢筋

受力钢筋：承受弯矩产生的拉力；

分布钢筋：将板上的外力更有效的传递到受力钢筋上去，防止由于温度变化和混凝土收缩等原因沿板跨方向产生裂缝，并固定受力钢筋，使其位置正确，并垂直于受力钢

筋。

14、受力纵筋的净距要求：P.95

受力纵筋距离底面或侧面为保护层厚度+箍筋直径；

受力纵筋之间的净距：底部≥25mm且≥d（较大钢筋直径），顶部≥30mm且≥1.5d

6、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算

6.1受弯构件斜截面受力分析及破坏形态

1、了解受弯构件斜截面破坏的本质原因：

答：当梁内的主拉应力或主压应力达到材料的抗拉或抗压强度值时，即引起构件截面的开裂和破坏。

2、理解受弯构件常见的两种斜裂缝。

弯剪型斜裂缝：斜裂缝由梁底的弯曲裂缝发展而成

腹剪型斜裂缝：梁的腹板很薄或集中荷载至支座距离很小时裂缝可能首先在腹部出现

3、掌握无腹筋梁、有腹筋梁斜截面的三种破坏形态、如何保证发生剪压破坏。

腹筋：箍筋和弯起钢筋的总称

斜拉破坏：发生在剪跨比λ较大(λ＞3)无腹筋梁或者腹筋梁配置过少。特点斜裂缝，一旦出现便迅速向集中荷载作用点延伸很快形成临界斜裂缝梁随即破坏。破坏过程，极速突然

破坏前梁的变形很小只有一条斜裂缝破坏具有明显的脆性。

剪压破坏：多发生在剪跨比λ适中(1.5＜λ≦3)的无腹筋梁或腹筋梁配置适量的特征是当加载到一定阶段时斜裂缝中的某一条发展成为临界斜裂缝。临界斜裂缝向荷载作用点缓慢发

展，剪压区高度逐渐减小，最后减压区混凝土被压碎。破坏有一定的预兆但与适筋梁的正面

破坏相比剪压破坏仍属于脆性破坏。

斜压破坏：一般多发生在剪力较大，弯距较小及剪跨比λ较小(λ＜1.5)或剪跨比大但腹筋配置过多以及梁的腹板很薄的薄腹梁中。过程，首先是腹部出现若干条平行的斜裂缝。随

着荷载的增加梁腹被这些斜裂缝分割为若干斜向短柱最后柱体混凝土被压碎。破坏荷载很高，但变形很小亦属于脆性破坏。

4、理解箍筋和弯起钢筋的位置和作用：

答：箍筋有效布置方式是与梁腹中的主拉应力方向一致但为施工方便一般和梁轴线成九十度布置；弯起钢筋是纵筋在梁的端部弯起，和箍筋有着相似的作用提高梁斜截面的抗剪承

载力。

5、掌握受弯构件斜截面受力性能主要因素，剪跨比、配箍率的定义

答：影响斜截面受力性能的因素：剪跨比和跨高比，腹筋的数量，混凝土强度等级，纵筋配

筋率，(其他因素截面形状，预应力，梁的连续性)

剪跨比：用λ表示梁截面的弯矩值与截面的剪力值和有效高度乘积之比。既λ=M/Vh o 配箍率：是指沿构件长度，在箍筋的一个间距s范围内，箍筋中发挥抗剪作用的各肢全部截面面积与混凝土截面面积b·s的比值（b为构件宽，其与剪力方向垂直，s为箍筋间距）

ρsv=A sv

b?s =nA sv1

b?s

6.2受弯构件斜截面设计方法

1、理解受弯构件斜截面受剪承载力的含义

答：相应于剪压破坏时，钢筋混凝土构件承受剪力的能力。

2、理解受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式，各个参数的含义，公式的适用条件。

（理解，会用）

3、理解利用斜截面受剪承载力公式进行腹筋的设计过程。

（理解，会用）

4、理解斜截面受剪承载力校核的位置。

答：支座边缘处截面、弯起钢筋弯起点位置截面、箍筋截面面积或间距改变处截面、腹板宽度改变处截面。

5、理解斜截面受弯承载力的概念。

答：在剪力和弯矩共同作用下产生的斜裂缝，还会导致与其相交的纵向钢筋拉力增加，引起沿斜截面受弯承载力不足及锚固不足的破坏。

6、理解抵抗弯矩图的概念，理解抵抗弯矩图包住弯矩图的含义。

答：抵抗弯矩图指按实际配置的纵向钢筋计算的梁上各正截面所能承受的弯矩图。如果抵抗弯矩图能将荷载弯矩图完全覆盖，则每一个截面都安全；反之若不能全覆盖，未覆盖截

面则不安全。

7、理解保证斜截面受弯承载力的纵筋弯起条件。

答：为了保证斜截面的抗弯承载力，纵向受力钢筋弯起点应设置在按正截面抗弯承载力计算该钢筋的强度充分被利用的截面以外，其距离s l应大于或等于h0/2处。

8、了解纵筋的锚固长度，延伸长度，搭接长度的意义。

答：锚固长度:构件深入支座时，其受力钢筋通过混凝土与钢筋的粘结将所受的力传递给混凝土所需的长度

延伸长度:为维持钢筋有足够的抗力，钢筋应从“强度充分利用截面”外伸一定的长度l dl，该长度称为延伸长度。

搭接长度:两根钢筋采用绑扎搭接时，所需的最小重叠长度。

9、理解钢筋混凝土梁在承受竖向荷载时可能的裂缝位置和方向

答：在竖向荷载引起的弯矩作用下，在梁跨中区域受拉边缘处产生垂直于构件轴线的裂缝。在竖向荷载引起的剪力的作用下，在剪力较大区域梁侧面产生与构件轴线斜交的裂缝。

7、钢筋混凝土受扭构件承载力计算

7.1概述

1、常见的受扭构件:吊车梁，雨篷梁，螺旋楼梯，框架边梁及框架结构角柱。

2、平衡扭转:结构扭矩是由荷载产生的，其扭矩可根据平衡条件求得，与构件的抗扭刚度无

关的扭转。

协调扭转（或附加扭转）:超静定结构中由于变形的协调使截面产生的扭转。

7.2受扭构件试验研究

1、纯扭构件矩形截面的剪应力分布特点:截面形心处剪力值等于零，截面边缘处剪应力值较

大，其中截面长边中点处剪应力值为最大。

2、素混凝土矩形截面纯扭构件的开裂过程和破坏特点:无筋矩形截面混凝土构件在扭矩的作

用下，首先在截面长边中心点附近最薄弱处产生一条呈45°角方向的斜裂缝，然后迅速地以螺旋形向相邻两个面延伸，最后形成一个三角面开裂一面受压的空间扭曲破坏面，使构件立即破坏，破坏带有突然性，具有典型脆性破坏性质。

3、抗扭钢筋的种类和作用:纵筋和箍筋；承受主拉应力，承受扭矩作用效应。

4、钢筋混凝土纯扭构件破坏的4种破坏形态的发生条件和破坏特征:

①当混凝土受扭构件配筋数量较小时(少筋构件)；属于脆性破坏。

②当混凝土受扭构件按正常数量配筋时(适筋构件)；属于延性破坏。

③当混凝土受扭构件配筋数量过大或混凝土强度等级过低时(超筋构件)；属于脆性

破坏。

④当混凝土受扭构件的纵筋与箍筋比率相差较大时(部分超筋构件)；结构具有一定

的延性性质。

5、如何保证纯扭构件发生适筋受扭破坏:

对构件的截面尺寸作了限制，间接限定抗扭钢筋最大用量；

受扭箍筋和纵向受扭钢筋的配筋率不得小于各自的最小配筋率，并应符合受扭钢筋的构造要求。

6、掌握为防止纯扭构件发生部分超筋受扭破坏时的配筋强度比的范围:

0.6≤ζ≤1.7

7.3受扭构件承载力计算

1、了解矩形截面纯扭构件的开裂扭矩的影响因素和计算公式，理解钢筋对开裂扭距的影响

较小。

答：影响因素见教材：混凝土抗拉强度设计值、截面塑性抵抗矩

开裂扭矩计算公式为

T cr=0.7f t W t

式中f t——混凝土抗拉强度设计值

W t——截面受扭塑性抵抗距，对于矩形截面W t=b2/6(3h－b)

结构混凝土即将出现裂缝时，由于混凝土极限拉应变很小，因此钢筋的应力也很小，它对结构提高开裂荷载作用不大，在进行开裂扭矩计算时可忽略钢筋的影响。

2、理解矩形截面纯扭构件的抗扭承载力计算假定和组成部分，了解计算公式及适用条件。

答：《规范》关于钢筋混凝土受扭构件的计算，是建立在变角空间桁架模型的基础上的。

构件的抗扭承载力由混凝土的抗扭承载力T c和箍筋与纵筋的抗扭承载力T s两部分构成，即

T u=T c+T s（详见P142公式6-8）

适用条件：0.6≤ζ≤1.7、截面尺寸和最小配箍率的要求。

3、理解配筋强度比对纯扭构件破坏形态的影响。

答：当0.6≤ζ≤1.7时，发生适筋破坏，超出此范围时，发生部分超筋破坏。

4、了解弯剪扭构件的三种破坏类型。

答：弯型破坏：裂缝首先在受拉底面出现，然后发展到两个侧面。一般是弯矩比扭矩显著大的时候出现这种破坏。

剪扭型破坏：裂缝首先出现在侧面。主要是剪力和扭矩都比较大，剪力和扭矩在侧面进行叠加，使得某侧面的剪应力较大。

扭型破坏：受压区首先发生破坏，然后向两个侧面延伸。一般是扭矩比剪力和弯矩显