熊丹安版《建筑结构》

第一章：绪论一、建筑物内在特质：安全性、适用性、耐久性；外在特性：使用性和美学要求。二、现代建筑结构需要满足的基本要求：平衡、稳定（雨篷的倾覆）、承载能力、适用、经济、美观三、建筑结构按材料分类：1、混凝土结构（优点：节省刚材、就地取材、耐火耐久、可模性好、整体性好；缺点：自重较大、抗裂性较差）2、砌体结构（优点：就地取材、成本低；缺点：材料强度较低、结构自重大、施工砌筑速度慢、现场作业量大）3、钢结构（优点：钢结构材料质量均匀、强度高、构件截面小、重量轻、可焊性好、制造工艺比较简单、便于工业化施工；缺点：钢材易锈蚀，耐火性较差、价格较贵）4、木结构（木结构制造简单、自重轻、加工容易。缺点是易燃、易腐、易受虫蛀）四、按受力和构造特点分类：混合结构、排架结构、框架结构、剪力墙结构、其他形式的结构第二章：建筑结构的设计标准和设计方法一、我国所采用的设计基准期为50年，使用70年。二、结构在规定的设计使用年限内，应满足安全性（结构安全性要求：在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用，在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性，即建筑结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌）、适用性、耐久性等各项功能要求三、作用：作用指施加在结构上的集中分布力（称为直接作用，即通常所说的荷载）以及引起结构外加变形或约束变形的原因。作用按时间的变异分类：永久作用（自重、土壤压力、基础沉降及焊接变形等）、可变作用（楼面活荷载、雪荷载、风荷载等）、偶然作用（地震、爆炸、撞击）四、由作用引起的结构或结构构件的反应。例如内力、变形和裂缝等，称为作用效应；荷载引起的结构的内力和变形，也成为荷载效应。五、抗力是结构或结构构件承重作用效应的能力（影响结构抗力因素是结构的几何参数和所用材料的性能）六、结构的可靠性：指结构在规定时间内，在规定的条件下完成预定功能的能力；结构的可靠度是对结构可靠性的定量描述，即结构在规定时间内、在规定条件下完成预定功能的概率。七、结构的功能函数：设R为结构抗力，S为作用效应，用功能函数Z=R-S描述结构的工作状态。八、极限状态的定义：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。九、极限状态按功能分类：承载能力极限状态和正常使用极限状态两类1、承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载力、疲劳破坏或者达到不适于继续承载的变形时超出该状态的情况：整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡；结构构件或其连接因超过材料超度而破坏，或因过度的变形而不适于继续承载；结构转为机动体系；结构或构件丧失稳定；地基丧失承载能力而破坏。2、正常使用极限状态：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。超出该状态的情况：影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用的振动；影响正常使用的其他特定状态。第三章：结构材料的力学性能一、刚才的力学性能：强度、塑性、冷弯性能、冲击韧性。二、有明显屈服点和无明显屈服点钢材（见教材32页）三、强度：屈服强度（钢材关键性的强度指标）、抗拉强度。塑性：塑性是指刚才破坏前产生变形的能力。反应塑性性能的指标是“伸长率”和“冷弯性能”。四、钢筋的冷拉注意事项：焊接时产生的高温会使钢筋软化（强度降低、塑性增加），因此对需要焊接的钢筋应先焊好再进行冷拉；此外。冷拉只能提高钢筋的抗拉度而不能提高钢筋的抗压强度，一般不采用冷拉钢筋作受压钢筋。由于钢筋冷拉后塑性降低，脆性增加，故不得用冷拉钢筋制作吊环。五、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求：强度、塑性、可焊性、与混凝土的粘结力六、立方体抗压强度：用边长150mm的立方体试块，在标准养护条件（温度20正负3度，相对湿度大于等于90%的潮湿空气中）养护28天，用标准实验方法（试块表面不涂润滑剂、全截面受压、加荷速度0.15~0.25N/(nm2.s)）加压至试件破坏时测得的最大压应力作为混凝土的立方体抗压强度。轴心抗压强度：在实际结构中，受压构件是棱柱体而不是立方体。实验表明，用宽高比3~4的棱柱体测得的抗压强度与受压为主的混凝土构件中的混凝土抗压强度基本一致，因此棱柱体的抗压强度可作为以受压为主的混凝土结构构件的混凝土抗压强度，称为轴心抗压强度或棱柱强度。轴心抗压强度为结构混凝土最基本的指标。七、混凝土抗拉强度：混凝土的抗拉性能很差，抗拉强度标准值ftk大体是轴心抗压强度标准值的1/8~1/16,强度越高其差别越大。八、徐变：混凝土受压后除产生瞬间亚应变外，在维持其应力不变的情况下，即荷载长期不变，其应变随时间而增大，这种现象称为混凝土的徐变。影响徐变大小的因素：初始应力大小和时间长短；混凝土的组成和混凝土所处环境条件；混凝土养护条件越好（如采用蒸汽养护）、周围环境越潮湿、受荷时的龄期越长，则徐变越小；水泥用量越多、水灰比越高、混凝土不密实、骨料配级越差、骨料刚度越小，则徐变越大。九、混凝土的收缩：混凝土在空气中硬化时体积变小的现象十、《规范》将混凝土结构用混凝土硬化分为14个等级。从C15~C80，每级差5N/nm2十一、粘结力是存在于钢筋与混凝土界面上的作用力。三部分：一是由于混凝土收缩将钢筋紧紧喔固而产生的摩擦力；而是由于混凝土颗粒的化学作用而产生的胶合力；三是由于表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。十二、保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施：足够的锚固长度；一定的搭接长度；混凝土应有足够的厚度；钢筋末端应作弯钩；配置箍筋；注意浇注混凝土的钢筋位置。第四章：钢筋混凝土轴心受力构件一、构件从开始受力到破坏的全过程可以分为三个阶段：混凝土开裂前、混凝土开裂后、破坏阶段二、根据配置方式不同，轴心受压构件可分为配置普通箍筋的和配置螺旋箍筋的。作用：轴心受压构件的纵向钢筋除了与混凝土共同承担轴向压力外，还能承担由于初始偏心或其偶然因素引起的附加弯矩在构件中的拉力。在配置普通箍筋的轴心受压构件中，箍筋可以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；箍筋对核芯混凝土的约束作用可以在一定程度上改善构件最终可能发生突然破坏的脆性性质。螺旋形箍筋对混凝土有较强的环向约束，因而能够提高构件的承载力和延性。三、轴心受压柱。见教材P57第五章：钢筋混凝土受压构件一、板的配置，板内通常配置受力钢筋和分布钢筋。二、混凝土保护层厚度：一类环境下梁受力钢筋的混凝土保护层最小厚度可取20mm（混凝土强度等级C25时）或25mm（混凝土强度等级小于等于C25时），且不小于受力钢筋直径三、纵向受力钢筋直径一般不小于10mm，且宜优先选择直径较小的钢筋；当采用两种不同直径的钢筋时，其直径至少相差2mm，以便施工识别，但也不宜大于6mm四、架立筋直径d与梁的跨度l有关。当l4m时，d=8mm;当l=4~6,d=10mm;当l=6m,d=12mm五、弯起钢筋时利用梁的部分下部纵向受力钢筋在支座附近弯起成型的。钢筋和弯起钢筋统称为腹筋。六、梁受力三个阶段：1、弹性工作阶段（当荷载增加到使受压混凝土边缘纤维拉应变达到混凝土极限拉应变时，受拉混凝土将开裂，受拉混凝土应达到混凝土抗拉强度。这种将裂未裂的状态标志着1阶段的结束）2、带裂缝工作状态（当荷载增加到使钢筋应力达到屈服强度fy时，标志着第2阶段的结束）3、破坏阶段七、梁的正截面破坏特征：1、适筋破坏（破坏特征：适筋破坏，受拉钢筋首先屈服；随着钢筋塑性变形的发展，受压混凝土边缘纤维达到极限亚应变，混凝土压碎；梁在破坏前有明显预兆；破坏前裂缝和变形急剧发展，这种破坏称延性破坏）2、超筋破坏（受拉区混凝土裂缝不明显，破坏前无明显预兆，是一种脆性破坏）3、少筋破坏（受拉区一旦开裂，则裂缝处的钢筋拉应力迅速达到屈服强度并进入强化段，甚至钢筋被拉断；受拉区混凝土裂缝很宽、构件挠度很大，而受压混凝土并未达到极限压应变）八、斜裂缝产生的原因：在剪力和弯矩的共同作用下，剪弯段内的主拉应力将使构件在支座附近区段出现斜裂缝。斜裂缝的发展最终可导致斜截面破坏，与正截面破坏相比，斜截面破坏普遍带有脆性性质。九、斜截面三种破坏形态：斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏。影响斜截面抗剪承载力的主要因素：剪跨比、混凝土强度、箍筋配筋率、纵向钢筋的配筋率。此外、梁的截面尺寸和截面形状也对斜截面承载力有一定影响：大截面尺寸的梁的相对抗剪能力稍低，T形、I形截面梁的抗剪能力略高于矩形截面梁。第六章：钢筋混凝土偏心受力构件一、大小偏心受压破坏大：在偏心压力作用下，离压力较远的一侧截面受压，离压力较近的一侧截面受压。当压力N增加到一定程度。首先在受拉区出现短的横向裂缝，随着荷载的增加，裂缝不断发展和加宽，裂缝截面处的拉力完全由钢筋承担。在更大的荷载作用下，受拉钢筋首先达到屈服，并形成一条明显的主裂缝，随后主裂缝明显加宽并向受压一侧延伸，受压区高度缩小。受拉钢筋达到屈服，然后是受压钢筋达到屈服，最后受压区混凝土压碎而导致构件破坏。小：当荷载的偏心距较小、或者虽然偏心距较大但受拉钢筋配置过多时，构件将发生小偏心受压破坏。截面应力状态有两种：1、当偏心距很小时，构件全截面受压。2、桑偏心距较小或偏心距较大但受拉钢筋配置过多时，截面处于大部分受压而小部分受拉。无论是哪种，破坏都是由受压区混凝土压碎引起的，离纵向力较近一侧的钢筋受压屈服，而另一侧的钢筋无论是受压还是受拉，均达不到屈服强度，破坏无明显预兆，混凝土强度越高，破坏越突然。大小偏心的根本区别是截面破坏时受拉钢筋是否屈服。第七章：钢筋混凝土受扭构件一、受扭承载力降低系数βt：当受扭构件同时存在剪力作用时，构件的受扭承载力将有所降低。同样，由于扭矩的存在，也会引起构件受剪承载力的降低。这就是剪力与扭矩的相关性，用βt表示。二、当弯矩和扭矩的比值不同时，可能发生如下破坏形态：弯型破坏、扭型破坏、弯扭型破坏三、箍筋和受扭纵筋要求：箍筋必须做成封闭式，沿截面周边布置，且末端应有135度弯钩，弯钩末端直线长度不小于10d，或按受拉搭接方式配置，同时箍筋还应满足手腕构件规定。第八章：预应力混凝土结构一、钢筋混凝土构件存在一些难以克服的缺点：正常使用荷载下混凝土受压开裂；高强度钢筋不能充分发挥作用，构件截面尺寸较大。克服方法：在混凝土构件承受使用荷载前的制作阶段，预先对使用阶段的受拉压施加压应力，即采用预应力混凝土，这种构件称为预应力混凝土构件。二、施加预应力方法：一般是靠张拉（或加热）纵向受拉钢筋（称为预应力钢筋）三、引起预应力损失的原因：1、张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σ12、预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力的损失σ23、混凝土加热养护时，受拉钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的损失σ34、预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失σ45、混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失σ56、用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，当直径d≤3m时，由于混凝土的局部挤压引起预应力损失σ6项次预应力损失值的组合先张法构件后张法构件1混凝土预压前（第一批）损失σ1+σ3+σ4σ1+σ22混凝土预压后（第二批）损失σ5σ4+σ5+σ6第九章砌体和砌体结构一、砌体结构是指块状和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构，是砖砌体、砖块砌体和石砌体结构的统称。二、砂浆是由胶凝材料（如水泥、石灰等）和细骨料（砂）加水搅拌而成的混合材料。砂浆有水泥砂浆、混合砂浆、非水泥砂浆三类。三、影响砌体强度的主要因素：1块状和砂浆的强度。2块体尺寸和几何形状的影响。3砂浆性能的影响。4砌筑质量的影响--水平灰缝的饱满度越好，砌体抗压强度越高，要求水平灰缝的饱满度不小于80%，水平灰缝均匀时，砌体的抗压强度较高，砖砌体的水平灰缝厚度一般为10-12mm。四、局部受压的破坏形态：1因纵向裂缝的发展而破坏。2劈裂破坏。3砌体局部压坏。第十章：混合结构房屋一、混合结构房屋的结构布置方案，根据承重墙体和栓的位置可分为四种1纵墙承重方案2横墙承重方案3纵横墙混合承重方案4内框架承重方案二、按照房屋的空间工作性能，房屋的静力计算方案分为刚性方案，刚弹性方案和弹性方案。其划分主要是考虑