水工钢筋混凝土结构学

1、钢筋混凝土优点：耐久性，耐火性，整体性，可模性，就地取材，节约钢材；缺点：自重大，施工复杂，浪费木材，抗裂性差，修补加固困难。

2、钢筋混凝土分类：按照外形：杆件体系，非杆件体系；制造方法：整体式，装配式，装配整体式；初始应力：预应力、普通钢筋混凝土结构。

3、常用钢筋：热轧钢筋，钢丝，钢绞线，钢棒，螺纹钢筋

4、钢筋按化学成分分类：碳素钢(中、低、高碳素钢)，普通低合金钢 5、提高性能的物质：硅，钒，锰，钛；有害物质：磷，硫

6、热轧钢筋按照外形：热轧光圆钢筋，热轧带肋钢筋（月牙肋，人字纹，螺旋纹）；热轧钢筋：HPB235，HRB335，HRB400，RRB400,HRB550

7、软钢从加载到拉断四个阶段：弹性、屈服、强化、破坏阶段。 8、钢筋的强度指标：屈服强度；塑性指标：伸长率，冷弯试验。

9、协定流限：经过加载或者卸载后仍有0.2%的永久残余变形式的应力；疲劳强度

ffyf

ffff与应力特性有关： 是重复荷载作用下最小应力与最大应力的比值，越小，y越

低， 重复作用200万次后，疲劳强度均为静止拉伸强度的44%~55%。钢筋疲劳强度：重复荷载作用下，钢筋在低应力下产生的断裂称为钢筋的疲劳；在规定的应力幅度内，经规定次数的重复荷载后，发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。

10、标准立方体抗压强度：用150mm×150mm×150mm的标准立方体试件所测得的抗压强度，用fcu表示。

11、立方体抗压强度标准值：以边长为150mm的立方体，在温度为（20±3）℃、相对湿度不小于90%的条件下养护28d，用标准试验方法测得的抗压强度，用fcuk表示。

12、不涂油脂、尺寸＜150mm、加载速度越快，强度较高。

13、混凝土立方体抗压强度的相关因素：水泥强度等级，水泥用量，水灰比，配合比，养护时间、施工方法，龄期

14复合应力状态下混凝土强度几点规律：1、双向受压时，混凝土的抗压强度比单向受压强度高。2、双向受拉时，混凝土一向抗拉强度基本上与另一向拉应力大小无关。3、一向受拉一向受压时，混凝土强度随另一向拉应力增加而降低。

15、混凝土的变形分类：在外荷载作用下产生的受力变形，温度和干湿变化产生的体积变形。

16、混凝土徐变：混凝土在荷载长期持续作用下，应力不变，变形随时间的增长而增长。

17、徐变产生的原因：1混凝土受力后，水泥石中的凝胶体产生的粘性流动（颗粒间的相对滑动）要延续一个很长的时间，因此沿混凝土的受力方向会继续发生随时间而增长的变形2混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下不断发展和增加，从而导致变形的增加。

影响徐变的因素：1、徐变与加载应力大小的关系2、徐变与加载期龄的关系3、周围湿度对徐变的影响。此外，水泥用量、水灰比、水泥品种、养护条件也有影响。

18、应力松弛：如果结构受外界约束而无法变形，则结构的应力随时间的增长而降低 19、钢筋与混凝土之间的粘结力测定：拉拔试验

20、锚固长度：与屈服强度和钢筋直径成正比，与粘结力成反比。 钢筋强度越高，直径越粗，混凝土强度越低，则锚固长度要求越长。

21、接长钢筋的方法：绑扎搭接，焊接，机械连接

22、预应力钢筋混凝土结构：在结构承受荷载以前，预先对混凝土施加压力，造成人为的压应力状态，使产生的压应力可全部或部分地抵消荷载引起的拉应力。

23、粘结力组成：1水泥凝胶体与钢筋表面直接的胶结力2混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力3钢筋表面不平整与混凝土之间产生的机械咬合力。带肋钢筋粘结力除了胶结力和摩擦力以外，更主要的是钢筋表面凸出的横肋对混凝土的挤压力。

24、徐变与塑性变形的不同?塑性变形主要是混凝土中结合面裂缝的扩展延伸引起的，只有当应力超过了材料的弹性极限后才发生，而且不可恢复的。徐变不仅部分可恢复，而且在较小的应力是就能发生。

第二章

1、结构的功能要求（结构可靠性）：安全性，适用性，耐久性 2、三个阶段：许可应力法设计、破坏阶段法、极限状态法。 3、荷载效应：荷载在结构构件内所引起的内力、变形和裂缝等反应。

4、结构抗力：结构和结构构件承受荷载效应的能力，指的是构件截面的承载力、构件的刚度、截面的抗裂度等。

5、结构的可靠度：结构在规定的时间、条件下完成预定功能的概率。

6、结构的极限状态：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

7、承载能力极限状态：对于结构或结构构件达到最大承载力或达不到不适于继续承载的变形

8、正常使用极限状态：对于结构或构件达到影响正常使用或耐久性能的某项规定限值 9、失效：结果或结构中的某一部分不能满足设计规定的某一功能要求，即达到或超过了承载能力极限状态或正常使用极限状态。

10、失效概率：指结构构件处于失效状态时的概率，用Pf表示。

11、分项系数：结构重要性系数0 ,设计状况系数，结构系数d，荷载分项系数G和

Q，材料分项系数c和s。1、结构重要性系数0：建筑物的结构构件安全级别不同，所要

求的目标可靠指标也不同，为反映这种要求，可在计算出的荷载效应值上再乘以结构重要性系数0。2、设计状况系数：结构在施工、安装、运行、检修等不同阶段可能出现不同的结构体系、不同的荷载以及不同的环境条件，所以在设计时应分别考虑不同的设计状况①持续状况②短暂状况③偶然状况。不同设计状况的可靠度水平要求可以不同，在设计表达式中就用设计状况系数来表示3、荷载分项系数G和Q：结构构件在运行期间，实际作用的荷载仍有可能超过规定的荷载标准值。为考虑这一超可能性，在承载能力极限状态设计中规定对荷载标准值还应乘以相应的荷载分项系数。4、材料分项系数c和s：为了充分考虑材料强度的离散性以及不可避免的施工误差等因素带来的使材料实际强度低于材料强度标准值的可能，在承载能力极限状态计算时，规定对混凝土和钢筋的强度标准值还应分别除以混凝土材料分项系数c和钢筋材料分项系数s5、结构系数d：引入结构系数d来反映上述4个分项系数未能涵盖到的其它因素对结构可靠度的影响，例如荷载效应计算时的计算模式不正确、结构抗力计算时的计算模式不正确以及尚未被人们认识和掌握的其他一些对可靠度有关的因素。

第三章

1、单筋截面：仅受拉区配置纵向受力钢筋的截面；双筋截面：受拉区和受压区都配置纵向受力钢筋的截面

2、梁内下部纵向钢筋的净距不应小于钢筋直径d，也不应小于25mm和最大骨料粒径的1.25倍；上部纵向钢筋的净距不应小于1.5d，也应不小于30mm及最大骨料粒径的1.5倍。

3、梁内各层钢筋的净间距：大于等于25mm和最大钢筋直径

4、为了便于施工，板中钢筋的间距不要过密，最小间距为70mm,每个板宽中最多放14根钢筋。

5、分布荷载作用：将板面荷载更均匀地传布给受力钢筋，同时在施工中用以固定受力钢筋，并起抵抗混凝土收缩和温度应力的作用。

6、梁的应力~应变阶段：基本按照直线分布。

7、钢筋混凝土梁从加载到破坏，正截面上的应力和应变不断变化，分为三个阶段：未裂阶段、裂缝阶段、破坏阶段

8、正截面的破坏特征随配筋量多少而变化，规律是：A少筋破坏：破坏弯矩接近与开裂弯矩，其大小取决于混凝土的抗拉强度及截面尺寸大小，属于脆性破坏 B 超筋破坏：配筋不能充分发挥作用，构件的破坏弯矩取决于混凝土的抗压强度及截面尺寸大小，属于脆性破坏 C适筋破坏：构件的破坏弯矩取决于配筋量、钢筋的等级、截面尺寸以及混凝土强度等级，属于延性破坏

9、界限破坏：在受拉钢筋的应力达到屈服强度的同时，受压区混凝土便于的压应变恰

好达到极限应变而破坏

10、正截面受弯承外力Mu与fc（混凝土轴心抗压强度设计值）、b（矩形截面宽度）、x（混凝土受压区计算高度）、ho（截面有效高度）等4个因素有关。

11、如果截面承受的弯矩很大，而截面尺寸受到建筑设计的不能增大，混凝土强度等级又不便于提高，以致采用单筋截面已无法满足ξ≤а1ξb的适用条件时，就需要在受压区配置受压钢筋来帮助混凝土受压，此时就成为双筋截面

12、影响曲率延性的因素：纵向钢筋用量、材料强度、箍筋用量。 第四章

1、腹筋的作用：1与斜裂缝相交的腹筋本身就能承担很大一部分给剪力。2腹筋能阻止斜裂缝开展过宽，延缓斜裂缝向上发展，保留了更大的混凝土余留截面，从而提高了混凝土的受剪承载力。3腹筋能有效的减少斜裂缝的开展宽度，提高了斜裂缝上的骨料咬合力。4箍筋可以有效纵向钢筋的竖向位移，有效地阻止混凝土沿纵向钢筋的撕裂，从而提高了纵筋的销栓力。

2、斜裂缝出现前后梁内应力状态的变化：A在斜裂缝出现前，梁的整个混凝土截面均能抵抗外荷载产生的剪力Va B在斜裂缝出现前，各截面纵向钢筋的拉力T由该截面的弯矩确定，因此T沿梁轴线的变化规律基本和弯矩图一致 C由于纵筋拉力的突增，斜裂缝更向上开展，是受压区混凝土面积进一步缩小 D由于Vd的作用，混凝土沿纵向钢筋还受到撕裂力

3、腹筋梁通过以下方面增强斜截面受剪承载力：1与斜裂缝相交的腹筋本身就能承担很搭一部分剪力2腹筋能阻止斜裂缝开展过宽，延缓斜裂缝向上延伸，保留了更大的混凝土余留截面，从而提高了混凝土的受剪承载力3腹筋能有效的减少斜裂缝的开展宽度，提高了斜裂缝上的骨料咬合力4箍筋可纵向钢筋的竖向位移，有效的阻止了混凝土沿纵

筋的撕裂，从而提高了纵筋的销栓力。

4、配置一定数量的腹筋，防止斜拉破坏；采用截面条件的方法，防止斜压破坏 5、受弯构件斜截面破坏形态：

A斜拉破坏 过程：在破坏形态中，斜裂缝一出现就很快形成临界斜裂缝，并迅速向上延伸到梁顶得集中作用点出，将整个截面裂通，整个构件被斜拉为两部分而破坏。

特点：整个过程破坏过程急速而突然，破坏荷载比斜裂缝形成时的荷载增加不多。 原因：由于混凝土余留截面上剪应力的上升，使截面上的主拉应力超过混凝土抗拉强度

B剪压破坏：过程：在这种破坏形态中，先出现垂直裂缝和几条细微的斜裂缝。当荷载增大到一定程度时，其中一条斜裂缝发展成临界斜裂缝，这条裂缝虽向上伸展，但仍能保留一定的压区混凝土截面不裂通，直到斜裂缝末端的余留混凝土在剪应力和压应力共同作用下被压碎而破坏

特点：他的破坏过程比斜拉破坏缓慢一些，破坏时的荷载明显高于荷载高于裂缝出现时的荷载

原因：由于混凝土余留截面上的主压应力超过了混凝土在压力和剪力共同作用下的抗压强度

C斜压破坏：过程：在这种破坏形态中，在靠近支座的梁腹部首先出现若干条大体平行的斜裂缝，梁腹部被分割成几条倾斜的受压柱体，随着荷载的增大，过大的主压应力将梁腹混凝土压碎

特点：就其受剪承载力而言，斜拉破坏最低，剪压破坏较高，斜压破坏最高 原因：就破坏性质而言，由于他们达到破坏时的跨中绕度都不大，因而均属于无预兆的脆性破坏，其中斜拉破坏脆性最为明显。

6、抵抗弯矩图：各截面实际能抵抗的弯矩图形 第五章

1、箍筋的作用：能阻止纵向钢筋受压时的向外弯凸，从而防止混凝土保护层横向胀裂剥落，还有抵抗剪力及增加受压构件延性的作用。

2、 采用过分细长的柱子是不合理的，因为柱子越细长，受压后越容易发生纵向弯曲而导致失稳，构件承载力降低越多，材料强度不能充分利用。

3、常用稳定系数ψ来表示长柱承载力较短柱降低的程度。Ψ是长柱承载力与短柱承载力的比值。影响ψ的主要因素是柱的长细比。

4、对于受压钢筋来说不宜采用高强度钢筋，因为它的抗压强度受到混凝土极限压应变的，不能充分发挥其高强度作用。

5、偏心受压短柱试件的破坏可归纳为两类：

a第一种破坏情况——受拉破坏（破坏发生于轴向压力偏心距较大的场合，称为“大偏心受压破坏”，特征是受拉钢筋应力先达到屈服强度，然后压区混凝土被压碎。）

b第二种破坏情况——受压破坏（当偏心距很小时，截面全部受压；当偏心距稍大时，截面也会出现小部分受拉区；当偏心距很大时，原来应该发生第一类大偏心受压破坏，但如果受拉钢筋配置特别多，那么受拉一侧的钢筋应变仍很小，破坏仍由受压区混凝土被压

碎开始。前两种破坏发生于轴向压力偏心距较小的场合，称为“小偏心受压破坏”）

6、工程实践中常在构件两侧配置相等的钢筋，称为对称钢筋。特点是构造简单，施工方便。特别是构件在不同的荷载组合下，同一截面可能承受数量相近的正负弯矩时，更应采用对称配筋。例如厂房的排架立柱在不同方向的风荷载作用时，同一截面就可能承受数值相差不大的正负弯矩，此时就应该设计成对称配筋。

7、对于同为大偏心受压的情况，如内力组合中弯矩M值相同，则轴向压力N值越小越危险。当内力组合中N值相同，则M值越大就越危险。

同为小偏心受压的情况，如M相同，则N较大者危险；如N相同，则M较大者危险。

8、最不利组合：±Mmax及相应的N、Nmax及相应的±M、Nmin及相应的±M 第六章

1、当轴向拉力N作用在钢筋As和As＇之间时，在截面开裂后不会有压区存在，否则截面受力不能平衡，因此破坏时必然全截面裂通，仅由钢筋As和As＇受拉以平衡轴向拉力N。称为小偏心受拉。公式：

KNe＇≤Nue＇=fyAs（ho-a＇），KNe≤Nue=fyAs＇（ho-a＇）。变形得纵向钢筋截面面积为As=、As＇=

当N作用在As外侧时，截面虽然开裂，但必然有压区存在，否则截面受力得不到平衡。既然还有压区，截面就不会裂通，称为大偏心受拉。综述，可将轴向拉力的作用点在纵向钢筋之外或在纵向钢筋之间，作为判别大、小偏心受拉的界限。

第八章

1、非荷载因素引起的裂缝：温度变化引起的裂缝、混凝土收缩引起的裂缝、混基础部均匀沉降引起的裂缝、冰冻引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、减—骨料化学反应一起的裂缝。

2、裂缝一般与主拉应力方向大致垂直，且最先在内力最大处产生。如果内力相同，则裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。

3、由荷载引起的裂缝主要通过合理的配筋，例如选用与混凝土粘结较好的带肋钢筋、控制使用期钢筋应力不过高、钢筋的直径不过粗、钢筋的间距不过大等措施，来控制正常使用条件下的裂缝不致过宽。

4、裂缝控制措施：改用较小直径的带肋钢筋，减小钢筋间距，适当增加受拉区纵向钢筋截面面积等。但增加的钢筋截面面积不宜超过承载力计算所需纵向钢筋截面面积的30%。如仍不能满足要求，则宜考虑采取其他工程措施，如采用更为合理地结构外形，减小高应力区范围，降低应力集中程度，在应力集中区局部曾配钢筋；在受拉区混凝土中设置钢筋网或掺加钢纤维；在混凝土表面涂敷或设置防护面层等

5、粘结滑移理论：认为裂缝的开展是由于钢筋和混凝土之间不再保持变形协调而出现相对滑移造成的。无滑移理论：假定裂缝开展后，混凝土截面在局部范围内不再保持为平面，而钢筋与混凝土之间的粘结力并不破坏，相对滑移可忽略不计。综合理论：它即考虑了保护层厚度对的影响，也考虑了钢筋可能出现的滑移。

6、影响裂缝宽度的因素除了钢筋应力以外，主要是钢筋直径与配筋率的比值。 7、混凝土结构的耐久性：指结构在指定的工作环境中，正常使用和维护条件下，随时间变化而仍能满足预定功能要求的能力。

第九章

1、单向板肋形结构：当梁格布置使板的长、短跨之比L2/L3≥3时，则板上荷载绝大部分沿短跨L1方向传到次梁上，因此可仅考虑板在短跨方向受力，称这种板为单向板。双向板肋形结构：当梁格布置使板的长、短跨之比L2/L3＜3时，则板上荷载将沿两个方向传到四边的支承梁上，计算时应考虑两个方向受力，称为双向板。

2、钢筋混凝土肋形结构设计步骤：结构的梁格布置，板和梁的计算简图确定，板和梁的内力计算，截面设计，配筋图绘制。

3、内力包络图：将各种活荷载不利布置的弯矩图与剪力图分别叠画在一张坐标图上，则最外轮廓所围的内力图称为内力包络图。

5、塑性铰与理想铰的不同之处在于：

a理想铰不能传递弯矩，而塑性铰能承担相当于该截面极限承载力Mu的弯矩。 B理想铰可以在两个方向自由转动，而塑性铰却是单向铰，不能反向转动，只有弯矩Mu作用下沿弯矩作用方向作有限的转动。塑性铰的转动能力与配筋率及混凝土极限压应变

cu有关，越小塑性铰转动能力越大；塑性铰不能无地转动，当截面受压区混凝土被

压碎时，转动幅度也就达到其极限值。

C理想铰集中于一点，塑性铰不是集中于一点而是有一个塑性铰区。 6、连续板的配筋形式有两种：弯起式、分离式

7、在主梁与次梁交接处，主梁的两侧承受次梁传来的集中荷载，因而可能在主梁的中下部引起斜裂缝。为防止这种破坏，应在次梁两侧设置附加横向钢筋。