钢筋混凝土结构设计

一级注册建筑师考试建筑结构部分知识题：共同工作原因：由于混凝土硬结后，钢筋和混凝土之间产生了良好的粘结力；钢筋和混凝土的两种材料的温度线膨胀系很接近。

钢筋混凝土结构设计

• 共同工作原因
  • 由于混凝土硬结后，钢筋和混凝土之间产生了良好的粘结力
  • 钢筋和混凝土的两种材料的温度线膨胀系很接近
  • 钢筋受混凝土包裹，不易腐蚀，提高了耐久性
• 混凝土材料的力学性能
  • 混凝土强度标准值
    • 立方体抗压强度fcu,k
      • 立方体抗压强度标准值
        • 标注方法制作、养护
        • 边长150mm的立方体试件
        • 28天或设计规定龄期
        • 测得的具有95%的保证率的抗压强度值
      • 混凝土强度等级
        • 14级 C15～C80
    • 轴心抗压强度标准值fck
      • 长宽比大于3～4的正方形棱柱体
      • fck ≈0.67 fcu,k
    • 轴心抗拉强度标准值ftk
      • 100 x 100 x 500mm的试件
      • 很低，ftk ≈1/16～1/20 fcu,k
  • 混凝土强度设计值
    • 轴心抗压强度设计值fc≈fck/1.40
    • 轴心抗拉强度设计值ft ≈ftk/1.40
  • 混凝土的变形
    • 弹性模量
      • 材料抵抗弹性变形的能力
    • 徐变
      • 影响因素
        • 变大
          • 水灰比大、水泥用量越多
          • 加荷时混凝土龄期越早
        • 变小
          • 养护条件好，混凝土工作环境湿度越大
          • 水泥和骨料的质量好、级配越好
          • 加荷前混凝土的强度越高
          • 构件的尺寸越大，体表比越大
      • 开始时很快，6个月可完成最终徐变量的70%～80%
    • 收缩
      • 影响因素
        • 变大
          • 水泥强度等级越高、用量越多、水灰比越大
        • 变小
          • 骨料的弹性模量大
          • 养护条件好，周围环境湿度大
          • 混凝土振捣密实
          • 构件体表比大
  • 选用混凝土强度等级
    • 素混凝土不应低于C15
    • 钢筋混凝土结构不应低于C20
    • 采用强度400MPa及以上的钢筋时不应低于C25
    • 预应力混凝土结构不宜低于C40，不应低于C30
    • 承受重复荷载的混凝土构件不应低于C30
• 钢筋的种类及力学性能
  • 品种
    • 普通钢筋
      • 热轧光圈钢筋
        • HPB300
      • 热轧带肋钢筋
        • HRB335
        • HRB400
        • HRB500
      • 细晶粒带肋钢筋
        • HRBF400
        • HRBF500
      • 余热处理钢筋
        • RRB400
    • 预应力钢筋
      • 中强度预应力钢丝
      • 预应力螺纹钢筋
      • 消除应力钢丝
      • 钢绞丝
  • 力学性能
    • 应力应变曲线
      • 弹性阶段
      • 屈服阶段
        • 上屈服点
        • 屈服台阶
        • 下屈服点
          • 屈服强度
            • 普通钢筋
      • 强化阶段
        • 极限抗拉强度
          • 预应力钢筋
      • 破坏阶段
        • 颈缩现象
    • 伸长率
      • 伸长率大，塑性性能好，拉断前会有明显的预兆
      • 有明显屈服点的钢筋有较大的伸长率
    • 冷弯性能
      • 塑性性能指标
• 承载能力极限状态
  • 破坏类型
    • 适筋梁破坏（拉压破坏）
      • 塑性破坏，钢筋先受拉破坏，最后混凝土受压破坏
    • 超筋梁破坏（受压破坏）
      • 脆性破坏，混凝土先受压破坏
    • 少筋破坏（瞬时受拉破坏）
      • 脆性破坏
  • 配筋率
    • 钢筋截面面积/（截面宽度x截面有效高度）
    • 提高梁的承载力最有效的方法是加大截面高度，另外减小跨距也是有效方法
    • 最大配筋率是保证梁不发生超筋破坏
    • 最小配筋率保证梁不发生少筋破坏
• 正常使用极限状态
  • 绕度
    • 钢筋混凝土受弯构件的最大绕度应按荷载的准永久组合
    • 预应力混凝土受弯构件的最大绕度应按荷载的标准组合，并应考虑荷载长期作用的影响
    • 减小绕度的方法
      • 增加截面高度
        • 最有效的方法
      • 提高配筋率
      • 提高混凝土强度等级
      • 增加截面宽度
  • 裂缝
    • 三级
      • 一级：严格要求不出现
      • 二级：一般要求不出现
      • 三级：允许出现
    • 影响因素
      • 钢筋应力
        • 与钢筋强度等级无关，与钢筋直径有关
      • 钢筋与混凝土之间的粘结强度
        • 钢筋粗细
        • 变形钢筋
        • 混凝土强度等级越高，裂缝宽度越小
      • 钢筋的有效约束区
        • 配筋率越大，裂缝宽度越小
      • 混凝土保护层厚度
        • 越厚，受钢筋约束越小，裂缝宽度越大
• 耐久性
• 预应力混凝土结构
  • 分类
    • 按张拉工艺
      • 先张法
      • 后张法
    • 按传递预应力的途径
      • 有粘结
      • 无粘结
  • 优缺点
    • 主要优点
      • 提高抗裂性和抗渗性
      • 可充分利用高强度材料，提高结构承载力
      • 刚度大，变形小（抗弯刚度）
      • 提高工程质量和结构的耐久性
      • 不能提高强度
    • 主要缺点
      • 施工工序多
      • 施工需要相应的设备
      • 有时反拱过大
      • 延性较差
• 结构构件
  • 板
    • 双向板
      • L/W不大于2.0，应
      • L/W大于2.0，但小于3.0，宜
      • 跨厚比不大于40
    • 单向板
      • L/W不小于3.0，宜
        • 应沿长边方向布置构造钢筋
      • 两对边支撑的板
      • 跨厚比不大于30
    • 厚度
• 构造
  • 伸缩缝
    • 控制结构裂缝的措施
      • 加强屋盖保温隔热措施
      • 减小顶层结构的刚度
      • 增加薄弱部位的配筋率
      • 采用后浇带分段施工
      • 改善混凝土的质量，加强养护
  • 混凝土的保护层
    • 设计年限为50年
  • 钢筋锚固
    • 影响粘接强度的因素
      • 混凝土的强度
      • 保护层厚度、钢筋间距
      • 钢筋表面形状
      • 横向钢筋（箍筋）
    • 受拉钢筋的锚固长度不应小于200mm