第８卷第５期解放军理工大学学巷（自然科学版）ＶｏＩ．８Ｎｏ．５１１１１兰！！！丝！！！！！！坠垒竺！竺墼！！塑！！！！！！三！！！！！！！些竺！！竺文章编号：１００９—３４４３（２００７）０５一０５２ｓ一０５
爆炸荷载下钢筋混凝土柱的动力响应
及破坏形态分析
魏雪英１，白国良２
（１．长安大学建筑工程学院．陕西西安７１００６１；２．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安７ｌ００５５）
摘要：在冲击、爆炸荷载作用下结构底层拄的硅坏可能导致结构的连续倒塌。利用ＬＳＤＹＮＡ对爆炸荷载下钢筋混凝土柱的动力响应进行了数值模拟。建立了三堆实体钢筋混凝土柱模型．爆炸荷载施加在柱子的前表面。钢筋采用塑性硬化模型。混凝土材料采用脆性损伤模型，考虑了损伤厦应变率效应。分别对矩形截面、方形截面的柱子在不同折合距离时的侧向位移和失效情况进行了分析。从结果可以看出，在配筋率相似的情况下，截面面积时柱子的动态响应具有显著的影响。当折合距离约为２．ｏ时，爆炸荷载对两种截面钢筋混凝土柱的影响均可以忽略不计。
关键词：爆炸荷裁；钢筋混凝土柱；脆性损伤模型；应变率效应；折合距离
中图分类号：ＴＵ３７５．ｚ文献标识码：Ａ
ＤｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｆａｉｆｕｒｅｍｏｄｅｓｏｆＲＣｃｏＩｕｍｎｕｎｄｅｒｂＩａｓｔＪｏａｄ
ｗＥｌＸＨｇ一如ｎ矿，ＢＡＩＧ∞一ｆ缸ｎ矿
（１．Ｓｃｈ００ｌｏｆＣＭＩＥ“ｇｌｎｅｅｒｉ“ｇ，Ｃｈａ“ｇ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｌ’ａｎ７１００６ｌ，Ｃｈｉｎａ，
２．Ｓｃｈｏｏｌ。ｆｃｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉ“ｇ，ｘ１７ａｎＵｎｉ性ｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈＩｃｅｃｔｕｒｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｘｌ’ａｎ７１００５５。Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｌ：Ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｔｈｅｒｅｊｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＲＣ）ｃ０１ｕｍｎｏｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄｆｌｏｏｒｍａｙｒｅｓｕｌｔｉｎｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｂｕｉｌｄｉｎｇ．ＴｈｅＲＣｃ０１ｕｍｎｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｂｌａｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｗ｜ｔｈｔｈｅｆｉ—ｎｉｔｅｅｉｅｍｅｎｔｐ∞解ａｍＬ孓ＤＹＮＡ．ＡｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａＩｓ０Ｉ过ｍｏｄｅｉｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｔｈｅＲＣｃｏｌｕｍｎ．Ｂｌａｓｔｌｏａｄｓｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄ。ｖｅｒｔｈｅｆｒｏｎｔｈｃｅｏ｛ｔｈｅｃｏｌｕｍｎ．Ｔｈｅｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｎｄｋｉｎｅｍａｔｉｃｈａｒｄｅｎｉ“ｇｐｌａｓｔｉｃｉ‘ｙｍａｔｅｒｉａｌｍｏｄｅｌｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ．Ａｂｒｉｔｔｌｅｄａｍａｇｅｒｎｏｄｅｌｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｔｈｅｄａｍａｇｅａｎｄｓｔｒａｉｎｒａｔｅｅｆｆｅｃｔｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｎｔｈｉｓｍｏｄｅｌ．ＴｈｅｌａｔｅｒａＩｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｏｆｓｑｕａｒｅｃｏｌｕｍｎ，ｒｅｃｔａ“ｇｕｌａｒｃ０１ｕｍｎｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｌａｓｔｌｏａｄｏｆｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｃａｌｅｄｄｌｓ—ｔａｎｃｅｗ｜ｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｔｃａｎｂｅｆｏｕｎｄｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｔｈａｔｔｈｅａｒｅａｏｆｔｈｅｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｈａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｎｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｃ０Ｉｕｍｎｗｉｔｈｔｈｅｓｉｍ“ａｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｒａｔｉｏ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｌａ８ｔｐｒｅｓｓｕｒｅｃａｎｂｅｎｅｇｌｅｃｔｅｄｆｏｒｔｈｅｔｗｏｔｙｐｅｓｏｆｃｏｌｕｍｎｗｈｅｎｓｃａｌｅｄｄｉｓｔａｎｃｅｉｓ２．Ｏ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂＩａｓｔｌｏａｄ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏＩｕｍｎ；ｂｒ“ｔＩｅｄａｍ８９ｅｍｏｄｅｌ，ｓｔｒａｉｎｒａｔｅｅｆｆｅｃｔ；ｓｃａｌｅｄｄｉｓ—ｔａｎｃｅ
钢筋混凝土结构除了承受准静态荷载以外．还有可能承受由于偶然或人为爆炸所引起的爆炸荷
收穑日期：２００７—０５—１８．
基盒项目：陕西省自然科学基金资助项目（２００５￡２０４）．
作者筒介：魏雪英（１９７４一）．女．博士．副教授；研究方向：材料及结构的动卷响应ｆＥ．㈣ｌ：狮ｉｘｙ＠ｃｈｄ．ｅｄｕ．ｃｎ．载。研究粱、板、柱等结构构件以及整个结构在爆炸荷载作用下的动力响应具有主要的意义，研究成果可以为结构的优化设计、防护措施提供理论依据。近年来国内外对于爆炸冲击荷载下的混凝土材料本构关系、结构构件的动态响应已进行了许多研究‘”“，
５２６解放军理工走学学报（自然科学版）第８卷
但是由于问题的复杂性，目前钢筋混凝土柱在爆炸
荷载作用下的动态响应研究较少。本文是基于数值
模拟的方法对钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的响
应进行了分析计算。
ｌ爆炸荷载
利用ＡｕＴｏＤＹＮＡ对不同折合距离下的钢筋
混凝土柱进行爆炸模拟，此时假设钢筋混凝土柱为
完全刚性材料，得到的爆炸荷载曲线如图１所示。图
１中可以看出。爆炸压力峰值随着折合距离的增大
而迅速减小，计算不同折台距离下钢筋混凝土柱的
响应，可以得到普通钢筋混凝土柱的安全折合距离。
４０
如
皇２０
ｉ
１０
０
０２４６８１０１２１４
ｆ，ｍ＝
图ｌ不同折合距离下的荷载曲线
Ｆｉｇ．１ＢＩａｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｃａｌｅｄｄｉｓｔａⅡｃｅ
２数值模拟
２．１模型简介
本文分别对方形柱和矩形柱建立了三维有限元模型。方形混凝土柱，截面为６００ｍｍ×６００ｍｍ。柱高３６００ｍｍ，纵筋采用８根≠２５，箍筋≠ｌｏ，问距２００ｍｍ。矩形混凝土柱，截面为４００ｍｍｘ６００ｍｍ，柱高４４００ｍｍ，纵筋采用８根≠２０，箍筋≯１０，间距２００ｍｍ。假设柱的两端均为固定端。
混凝土采用三维固体单元．钢筋采用梁单元，网格划分如图２所示。爆炸荷载作用在柱子的右面（一面）上，则柱子可能产生的最大位移方向为＿），向。计算过程利用ＭａｔｅｒｉａｌＡｄｄＥｒｏｓｉｏｎ关键字计入了消蚀，应用拉力失效准则来控制。
（ａ）方形柱的网格划分
（ｂ）矩形柱的网格划分
图２钢筋棍凝土柱的有限元模型
Ｆ１９．２ＦＥＭｍｏｄｅｌｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎ
裹１混耗±材辩参数（单位＾ｇ—ｍｍ，ｓ）
ＴａｂｌｅｌＭａｔｅｒｊａＩｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ（Ｕｎｉｔ：ｋｇ，ｍｍ，ｓ）数值２．４×ｌＯ一６３．０×１０７０．２３．５×１０３１０．０×１０３
数值７．８×１０一６２．Ｏ×１０３ｏ．３５．ｏ×１０５ｏ．１２
２．２材料参数————混凝土采用Ｉ。ｓＤＹＮＡ中的Ｔｙｐｅ９６（Ｍａｔ－ｂｒｉ‘一３结果分析及比较
ｔｌｅ—ｄａｍａｇｅ）模型，钢筋采用Ｔｙｐｅ３（Ｍａｔ—ｐｌａｓｔｉｃ—
ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）模型，采用的材料参数，如表１所示。结果分析与比较，如图３～ｇ所示。
第５期魏雪英，等：爆炸荷载下钢筋混凝土柱的动力响应及破坏形态分析５２７３．１当折合距离为０．５时的结果
均未因为受拉而失效，产生的变形也很小。
对于方形柱折台距离为ｏ．５ｍ／ｋｇ“３时，压力峰
值接近４０ＭＰａ，钢筋混凝土柱产生了很大的变形，
在ｙ方向由于拉应力的作用，部分馄凝土已经完全
失效消蚀了。对于矩形柱折合距离为０．５ｍ／ｋｇ“３
时，柱首先从两端完全断开并以一定的速度飞出。
图３方形柱折台距离为０．５时的结果
Ｆ｜ｇ３ＲｅｓｕｌｔｓｏｆｓｑｕａｒｅｃｏｌｕｍｎｗｈｅｎｓｃａｌｅｄｄｉｓｔａｎｃｅｉｓＯ．５
３．２当折合距离为１．０时的结果
从计算结果可以看出，方形柱产生的变形很小，在荷载作用的整个过程中只有小部分混凝土失效。对于矩形柱，ｙ向的位移明显大于方形柱，并在端部混凝土已完全失效而断开。
３．３当折合距离为２．０时的结果
在这一折合距离下对于两种截面的柱，混凝土
图４矩形柱折合距离为ｏ．５时的结果
Ｆｉｇ．４Ｒｅｓｕｌｔｓ。ｆ他ｃｔａ“ｇ“ＩａｒｃｏＩｕｍｎｗｈｅｎｓｃａＩｅｄｄｉｓ－ｔａｎｃｅｉｓ
０．５
５２８
解放军理工大学学报（自然科学版）第８卷
图５方形柱折台距离为１．ｏ时的结果
Ｆ１９．５
Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆ３ｑｕａｒｅｃｏｌｕｍｎｗｈｅｎｓｃａｌｅｄｄｉｓｔａｎｃｅｉｓ
固６矩形柱折合距离为１．Ｏ时的结果
Ｆ１９．６
ＲｅｓｕＩｔｓｏｆｒｅｔａ“ｇｕＩａｒｃｏｌｕｍｎｗｈｅｎｓｃａｌｅｄｄｉｓ—
ｔａｎｃｅｉｓ１．Ｏ
图７方形柱折合距离为２．ｏ时的结果
Ｆｉｇ．７
ＲｅｓｕＩｔｓｏｆ
ｓｑｕａｒｅ
ｃｏｌｕｍｎ
ｗｈ…ｃａｌｅｄ
ｄｉｓｔａｎｃｅ诂
第５期魏雪英，等：爆炸荷栽下钢筋混凝土柱的动力响应厦磕坏形态分析
５２９
柱选择８０４６节点，方形柱选择１８８０８节点。图９比较了不同折合距离２种截面形状的柱的ｙ向位移，可以看出折合距离为ｏ．５时，方形柱最大位移达到８００ｍｍ，矩形柱因为中部已完全断开沿ｙ向飞出，位移曲线为线性，到ｏ．０５ｓ时位移为２０００ｍｍ。当折合距离为１．Ｏ时。方形柱ｙ向最大位移为１２ｍｍ，矩形柱ｊ，向最大位移为９０ｍｍ。折合距离为２．０时，最大位移均比较小，方形柱ｙ向位移约为２．Ｏｍｍ，矩形柱的ｙ向位移约为４ｍｍ，整根柱子只产生微小的振动。
但是应该注意在爆炸荷载作用下，由于荷载作用的时间非常短，而荷载的峰值可能较大，所以不能仅依靠侧向位移来判断构件的破坏程度，对于钢筋（ｂ）ｐｏ．０４５。时的ｙ向位移
混凝土柱，应该在爆炸荷载作用之后，再来考查柱子图８方形柱折合距离为２．ｏ时的结果
的剩余承载力，进而对柱子的破坏程度进行客观的
Ｆｉｇ．８
Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆ５ｑｕａｒｅｃ。ｌｕｍｎｗｈｅｎｓｃａｌｅｄ抵ｔａｎｃｅ
ｉｓ
评估。
２．Ｏ
４结语
ｇ
寻
１００
８０
６０
｛４０时
２００
０００
００２
Ｏ０４
Ｏ０６Ｏ０８
ＯＩＯ
０．１２
ｆ，ｓ
（ａ）折合距离为ｏ．５时的ｙ向位移
０∞
００２
００４
Ｏ０６００８
０１０
ｎ１２
ｆ，ｓ
（ｂ）折合距离为１，ｏ和２．ｏ时的ｙ向位移
图９不同折合距离，向位移比较
Ｆ１９．９
ｃｏｍｐａｒＩｓｉｏｎｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉ“ｙｄｉｒｅｃｔｉｏｎｕｎｄｅｒｄｊｆｆｅｒｅｎｔｓｃａｌｅｄｄｉｓｔａｎｃｅ
在柱的中部选择分别选择２个代表节点，矩形
本文计算了２种截面形状的钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的响应，分析了不同折合距离时柱子的侧向位移和失效情况。可以看到配筋率相似的情况下，爆炸荷载施加在矩形柱的弱方向，此时方形柱的抗爆能力明显高于矩形柱；当折合距离约为２．ｏ时，爆炸荷载对两种截面形状的钢筋混凝土柱的影
响均可以忽略不计。参考文献：
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（责任编辑：徐金龙）
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爆炸荷载下钢筋混凝土柱的动力响应及破坏形态分析
作者：魏雪英， 白国良， WEI Xue-ying， BAI Guo-liang
作者单位：魏雪英,WEI Xue-ying(长安大学,建筑工程学院,陕西,西安,710061)， 白国良,BAI Guo-liang(西安建筑科技大学,土木工程学院,陕西,西安,710055)
刊名：
解放军理工大学学报（自然科学版）
英文刊名：JOURNAL OF PLA UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：2007,8(5)
被引用次数：7次
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本文链接：https://www.doczj.com/doc/3d16749315.html,/Periodical_jfjlgdxxb200705020.aspx
几个混凝土强度标准值的换算关系 fcu,k 《混凝土结构设计规范》规定混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定，用符号fcu,k表示。即用上述标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度作为混凝土的强度等级，有C15,C20,C80,共14个等级。例如C30表示立方体抗压强度标准值为30N/MM**2. 其中C50~C80属高强度混凝土范畴。 二、棱柱体抗压强度标准值fck 《混凝土结构设计规范》规定以上述棱柱体试件试验测得的具有95%保证率的抗压强度为混凝土轴心抗压强度标准值，用fck表示。 三、圆柱体抗压强度标准值fc 圆柱体抗压强度也应属于轴心的抗压强度范畴，只不过它是外国的规范采用的，如美国，日本等等。 四、圆柱体抗压强度标准值与立方体抗压强度标准值的换算关系 在C60以下：fc=0.79*fcu,k C60：fc=0.833*fcu,k C70：fc=0.857*fcu,k C80：fc=0.875*fcu,k
五、棱柱体抗压强度标准值fck与立方体抗压强度标准值的换算关系fck=0.88*c1*c2*fcu,k 其中：c1为棱柱体强度与立方体强度之比 C50及以下：c1=0.76 C80：c1=0.82 两者之间插值处理 c2为高强度混凝土的脆性折减系数 C40及以下：c2=1.00 C80及以下：c2=0.87 两者之间插值处理 六、圆柱体抗压强度标准值与棱柱体抗压强度标准值的换算关系 从四和五可以得到： C40以下时：fc=0.79*fcu,k，fck=0.88*c1*c2*fcu,k（其中c1=0.76，c2=1.00）故fc=0.79*fcu,k=0.79*fck/(0.88*0.76*1)=1.18fck 其他强度等级时，可类似求得。
钢筋混凝土结构习题及答案 一、填空题 1、斜裂缝产生的原因是：由于支座附近的弯矩和剪力共同作用，产生的 超过了混凝土的极限抗拉强度而开裂的。 2、随着纵向配筋率的提高，其斜截面承载力 。 3、弯起筋应同时满足 、 、 ，当设置弯起筋仅用于充当支座负弯矩时，弯起筋应同时满足 、 ，当允许弯起的跨中纵筋不足以承担支座负弯矩时，应增设支座负直筋。 4、适筋梁从加载到破坏可分为3个阶段，试选择填空：A 、I ；B 、I a ；C 、II ；D 、II a ；E 、III ；F 、III a 。①抗裂度计算以 阶段为依据；②使用阶段裂缝宽度和挠度计 算以 阶段为依据；③承载能力计算以 阶段为依据。 5、界限相对受压区高度b ζ需要根据 等假定求出。 6、钢筋混凝土受弯构件挠度计算中采用的最小刚度原则是指在 弯矩范围内，假定其刚度为常数，并按 截面处的刚度进行计算。 7、结构构件正常使用极限状态的要求主要是指在各种作用下 和 不超过规定的限值。 8、受弯构件的正截面破坏发生在梁的 ，受弯构件的斜截面破坏发生在梁 的 ，受弯构件内配置足够的受力纵筋是为了防止梁发生 破坏，配置足够的腹筋是为了防止梁发生 破坏。 9、当梁上作用的剪力满足：V ≤ 时，可不必计算抗剪腹筋用量，直接按构造配置箍筋满足max min ,S S d d ≤≥；当梁上作用的剪力满足：V ≤ 时，仍可不必计算 抗剪腹筋用量，除满足max min ,S S d d ≤≥以外，还应满足最小配箍率的要求；当梁上作用的 剪力满足：V ≥ 时，则必须计算抗剪腹筋用量。 10、当梁的配箍率过小或箍筋间距过大并且剪跨比较大时，发生的破坏形式为 ；
型钢混凝土组合结构构件的计算 【摘要】总结了承载能力极限状态下型钢混凝土组合梁、柱的正截面、斜截面的计算要点，再简要介绍了型钢混凝土梁柱节点、剪力墙的计算要点。 【关键词】型钢混凝土组合梁;型钢混凝土组合柱;型钢混凝土剪力墙;承载能力极限状态;正截面计算;斜截面计算;组合结构 0.概述钢筋混凝土结构容易出现开裂，普通重型钢结构民用建筑中含钢量高导致造价高和容易出现几何非线性的失稳和屈曲，将这两种结构从构件层次上通过剪力件进行组合，形成型钢混凝土组合结构可以很好的解决以上两种结构形式的缺点。我国从20世纪50年代开始应用型钢混凝土结构，但研究起步较晚。到了80年代初中国才有组织的进行对SRC结构的系统研究，全国许多单位对型钢混凝土结构构件（包括梁、柱、节点等）的承载力、刚度、裂缝以及延性进行了试验，依据试验结果进行了有关设计理论与计算方法的研究。1997年参照日本规程，原冶金部编制并颁发了《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082－97），2002年建设部又颁发了《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138－2001）。我国现采用的SRC结构计算方法是根据《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138－2001）基于钢筋混凝土结构的计算方法。型钢混凝土结构是由混凝土包裹型钢做成的，也是钢与混凝土组合的一种新型结构。过去，我国对这种结构的名称叫法不一致，有的称之为劲性钢筋混凝土结构，有的称之为钢骨混凝土结构。2002年建设部发布了《型钢混凝土组合结构技术规程》，将型钢混凝土组合结构(Steel Reinforced Concrete Composite Structure)定义为混凝土内配置轧制型钢或焊接型钢和钢筋的结构，简称SRC结构。型钢混凝土可以做成多种构件，更能组成各种结构，它可代替钢筋混凝土结构和钢结构应用于各类建筑和桥梁结构中。我国对型钢我国《规程》对型钢混凝土组合梁的计算方法是在钢筋混凝土的计算方法基础上进行考虑的，本文重点旨在对常见型钢混凝土组合构件的承载能力计算状态进行归纳总结。 1.型钢混凝土组合梁的计算1.1正截面受弯计算型钢混凝土框架梁，其正截面受弯承载力应按下列基本假定进行计算：(1)截面应变保持平面。(2)不考虑混凝土的抗拉强度。(3)受压边缘混凝土极限压应变?着■取0.003，相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值f■，受压区应力图形简化为等效的矩形应力图，其高度取按平截面假定所确定的中和轴高度乘以系数0.8，矩形应力图的应力取为混凝土轴心抗压强度设计值。(4)型钢腹板的应力图形为拉、压梯形应力图形。设计计算时，简化为等效矩形应力图形；钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。受拉钢筋和型钢受拉翼缘的极限拉应变?着■取0.01。根据中和轴的位置型钢截面可以分为三种情况，即第一种情况，中和轴在型钢腹板中通过；第二种情况，中和轴部通过型钢；第三种情况，中和轴恰好在型钢受压翼缘中通过。这三种情况在规范中通过M■,N■控制。型钢截面为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁 3.小结I.对于型钢混凝土结构而言，目前我国规程计算理论趋于成熟，完全
钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏机理截面形式：梁、板常用矩形，T形，Ⅰ形，槽形等。 下面以单筋矩形截面梁为例进行分析，其余截面形状梁可参考单筋矩形截面梁。单筋截面梁又分为适筋梁，超筋梁，少筋梁。 适筋梁正截面受弯承载力的实验： 一、实验装置 二、实验梁
三、弯矩-曲率图 适筋梁正截面受弯的全过程划分为三个阶段——未裂阶段、裂缝阶段、破坏阶段。 第一阶段：从加载开始至混凝土开裂瞬间，也叫整体工作阶段。 荷载很小时，弯矩很小，各纤维应变也小，混凝土基本处于弹性阶段，截面变形符合平截面假设。（垂直 于杆件轴线的各平截面（即杆的横截面）在杆件受拉伸、压缩或纯弯曲而变形后仍然为平面，并且同变形 后的杆件轴线垂直。根据这一假设，若杆件受拉伸或压缩，则各横截面只作平行移动，而且每个横截面的 移动可由一个移动量确定；若杆件受纯弯曲,则各横截面只作转动,而且每个横截面的转动可由两个转角确定。利用杆件微段的平衡条件和应力-应变关系，即可求出上述移动量和转角，进而可求出杆内的应变和应力。如果杆上不仅有力矩，而且还有剪力，则横截面在变形后不再为平面。但对于细长杆，剪力引起的变形远 小于弯曲变形，平截面假设近似可用。）荷载-挠度曲线（弯矩-曲率曲线）基本接近直线。拉力由钢筋和混凝土共同承担，变形相同，钢筋应力很小。受拉受压区混凝土均处于弹性工作阶段，应力、应变分布均为三角形。继续加载，弯矩增大，应变也随之增大。混凝土受拉边缘出现塑性变形，受拉应力图呈曲线，中性轴上移。继续加载，受拉区边缘混凝土达到极限
拉应变，即将开裂。 第二阶段：从混凝土开裂到受拉钢筋应力达到屈服强度，又称带裂工作阶段。 在弯矩作用下受拉区混凝土开裂，退出工作，开裂前混凝土承担的拉力转移到钢筋上，钢筋承担的应力突增，中性轴大幅度上移。随着荷载不断增大，裂缝越来越到，混凝土逐步退出工作，截面抗弯刚度降低，弯矩-曲率曲线有明显的转折。 荷载继续增加，钢筋拉应力、挠度变形不断增大，裂缝宽度也不断开展，受压区混凝土面积不断减小，应力和应变不断增加，受压区混凝土弹塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布。当钢筋应力达到屈服强度时，梁的受力性能将发生质变。 正常工作的梁一般都处于第二阶段，该阶段的应力状态为正常使用阶段和裂缝宽度计算的依据。 第三阶段：从受拉筋屈服至受压区混凝土被压碎，又称为破坏阶段。
低周反复加载静力试验 学习建筑结构的抗震试验，首先要解决如下的问题：抗震试验按照试验方法和试验手段的不同，可以分为哪几种方法？各有什么特点？低周反复加载静力试验的加载制度？伪静力试验量测项目和容一般应包括哪些？伪静力试验的结果如何表达，如何用于进行结构抗震性能的评定？如何通过结构的强度、刚度、延性、退化率和能量耗散等方面的综合分析，来分析结构的特性和能力？拟动力试验的特点？地震模拟振动台动力加载试验在抗震研究中有什么作用？在选择和设计振动台台面的输入运动时，需要考虑哪些因素？ 掌握结构抗震试验的特点是荷载作用反复，结构变形很大，试验要求做到结构构件屈服以后，进入非线性工作阶段，直至完全破坏。因此试验中要同时观测结构的强度、变形、非线性性能和结构的实际破坏状态。 建筑结构的抗震试验按照试验方法和试验手段的不同，可以分为低周反复加载试验（伪静力试验）、拟动力试验和动力加载试验。要理解各种试验方法和试验手段的特点，以便更好地获得测试结果和进行分析。 通过伪静力试验，能获得结构构件超过弹性极限后的荷载变形工作性能(恢复力特性)和破坏特征，也可以用来比较或验证抗震构造措施的有效性和确定结构的抗震极限承载能力。进而为建立数学模型，通过计算机进行结构抗震非线性分析服务，为改进现行抗震设计方法和修订设计规提供依据。这种试验方法的设备比较简单，甚至可用普通静力试验用的加载设备。加载历程可人为控制，并可按需要加以改变或修正。 试验过程中，可停下来观察结构的开裂和破坏状态，便于检验校核试验数据和仪器设备工作情况。由于对称的、有规律的低周反复加载与某一次确定性的非线性地震相差甚远，不能反映应变速率对结构的影响，无法再现真实地震的要求。 为了弥补伪静力试验的不足，可利用计算机技术，用计算机来检测和控制整个试验。结构的恢复力可直接通过测量作用在试验对象上的荷载值和位移值而得到，然后再通过计算机来完成非线性地震反应微分方程的求解。这种方法称为拟动力试验。 人们总希望通过动力加载试验来研究结构的动力反应、结构抵抗动力荷载的实际能力与安全储备。结构抗震动力试验的难度与复杂性比静力试验要大。首先，荷载是以动力形式出现，它以速度、加速度或一定频率对结构产生动力响应，由于加速度作用引起惯性力。以致荷载的大小又直接与结构本身的质量有关，动力荷载对结构产生共振使应变及挠度增大。其次，动力荷载作用于结构还有应变速率的问题。应变速率的大小，又直接影响结构材料的强度。在结构试验中，人们发现加荷速度愈高，引起结构或构件的应变速率愈高，则试件强度和弹性模量也就相应提高。在冲击荷载作用下，强度与弹性模量的变化尤为显著。在动力反复荷载作用下，结构的强度要比静力低周反复加载提高10％以上，由此可见动力加载对应变速率所产生的作用。结构抗震动力试验可以分为周期性的动力加载试验和非周期性的动力加载试验。要掌握其加载方式和响应特点。 一、建筑结构抗震的低周反复加载静力试验 学习加载制度，要掌握静力试验加载制度的种类： 掌握单向反复加载的方法（控制位移加载法，控制作用力加载法以及控制作用力和控制位移的混合加载法），特点和作用。在控制位移的情况下，掌握变幅加载、等幅加载和变幅等幅混合加载等方法的基本做法和研究目的。 了解双向反复加载的方法、特点、作用及适用围。 掌握《建筑抗震试验方法规程》(JGJl01—96)规定的伪静力试验加载方法，注意加载的分级，加载的阶段，加载控制，加载的次数以及明确需要获得的参数，结构伪静力试验的观测项目和量测仪器，掌握对结构伪静力试验的观测设计，构件选择。确定伪静力试验量测项
混凝土破坏准则 三轴受力下的混凝土强度准则-------古典 1.混凝土破坏准则的定义：混凝土在空间坐标破坏曲面的规律。 2.混凝土破坏面一般可以用破坏面与偏平面相交的断面和破坏曲面的子午线来表现。 （偏平面是与静水压力轴垂直的平面，破坏曲面的子午线即静水压力轴和与破坏曲面成某一角度θ的一条线形成的平面） (b) （1）最大拉应力强度准则（rankine强度准则）古典模型 按照这个强度准则，混凝土材料中任一点的强度达到单轴抗拉强度ft时，混凝土即达到破坏。 σ1=ft，σ2=ft, σ3= ft. 将上面的条件代入三个主应力公式中得到： 当00≤θ≤600度，且有σ1≥σ2≥σ3时，破坏准则为σ1=ft.即： θ θ σ cos 3 2 3 cos 3 2 2 1 2 J I f J f t m t = - = - 可以得()0 3 3 2 , , 1 2 2 1 = - + =f I J J I t COS fθ θ 因为J I 2 12 , 3 = =ρ ξ所以0 3 cos 2 ) , , (= - + =f t fξ θ ρ θ ξ ρ
在pi 平面上有：0=ξ，所以03 cos 2=-f t θρ，故θρcos 23f t = （2）Tresca 强度准则 Tresca 提出当混凝土材料中一点应力到达最大剪应力的临界值K 时，混凝土材料即达到极限强度： K =---)2 1 ,21,21max( 1 33221σσσσσσ 他的强度准则中的破坏面与静水压力 I 1 ξ的大小没有关系，子午线是与ξ平行的平行 线，在偏平面是为一正六边形，破坏面在空间是与静水压力轴平行的正六边形凌柱体。 （3）von Mises 强度理论 他提出的理论与三个剪应力都有关 取： [] 2)(2)(2)(21 13322 1*-+*-+*-σσσσσσ=K 的形式 用应力不变量来表示为：03)( 22 =-=K f J J 注：von 的强度准则的破坏面在偏平面是为圆形，较tresca 强度准则的正六边形在有限元计算中处理棱角较简单，所以其在有限元中应有很广，但其强度与ξ没有关系，拉压破坏强度相等与混凝土的性能不符。 莫尔-库仑强度理论
适筋梁（延性） 适筋梁是指在生产实践中广泛应用的含有适量配筋的梁，它的破坏特点如前所述；钢筋首先进入屈服阶段，再继续增加荷载后，混凝土受压破坏，我们称这种破坏形式“适筋梁”。适筋梁的破坏不是突然发生的，破坏前裂缝与扰度有明显的增长，故适筋破坏属延性破坏，适筋梁的钢筋与混凝土均能充分发挥作用，且破坏前有明显的预兆，古正截面承载力计算是建立在适筋梁基础上的。 超筋梁（脆性） 如果在梁内放置的纵向受拉钢筋过多，在荷载作用下，受压混凝土边缘已达到弯曲受压的极限变形，而受拉钢筋的应力远小于屈服强度。此时混凝土已被压碎，不能再承担压力，虽然钢筋尚未屈服，但梁因不能继续承担弯矩而破坏，我们称此种破坏为超筋破坏。 超筋破坏是受拉钢筋未屈服，而混凝土是由于混凝土抗压强度，故破坏有一定的突然性，缺乏必要的预兆，具有脆性破坏的性质，梁的破坏是由于混凝土抗压强度的耗尽，钢筋强度没有得到充分利用，因此超筋梁的承载力与钢筋强度无关，仅取决与混凝土的抗压强度。因为它破坏时缺乏足够的预兆，设计时不允许出现 少筋梁 如在受拉区配置的钢筋过少，开始加荷时，拉力由受拉的钢筋与混凝土共同承担，当继续增加荷载至构件开裂时，裂缝截面混凝土所承担的拉力几乎全部转移给钢筋，使钢筋应力突然剧增。因此钢筋过少，其应力很快到达钢筋的屈服强度，甚至经过流富而进入强化阶段。此
时梁的裂缝开展很大，扰度也不小于，而且这种裂缝与扰度是不可恢复的。 基于上述，配筋率低于的梁称为少筋梁，这种梁一旦开裂，及标志这破坏，尽管开裂后仍保留一定的承载力实际上是不能利用的。少筋梁的强度取决于混凝土的抗拉强度，属于脆性破坏，因此是不安全的，故在建筑结构中不允许采用。
混凝土强度等级对照表 混凝土的抗压强度是通过试验得出的，我国最新标准C60强度以下的采用边长为150mm的立方体试件作为混凝土抗压强度的标准尺寸试件。按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002，制作边长为150mm的立方体在标准养护（温度20±2℃、相对湿度在95%以上）条件下，养护至28d龄期，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝土标准立方体抗压强度，以fcu表示。按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定，在立方体极限抗压强度总体分布中，具有95%强度保证率的立方体试件抗压强度，称为混凝土立方体抗压强度标准值（以MPa计），用fcu 表示。 依照标准实验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为混凝土强度等级。 按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定，普通混凝土划分为十四个等级，即：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。例如，强度等级为C30的混凝土是指30M Pa≤fcu<35MPa 影响混凝土强度等级的因素主要与水泥等级和水灰比、骨料、龄期、
养护温度和湿度等有关。 混凝土质量的主要指标之一是抗压强度，从混凝土强度表达式不难看出，混凝土抗压强度与混凝土用水泥的强度成正比，按公式计算，当水灰比相等时，高标号水泥比低标号水泥配制出的混凝土抗压强度高许多。一般来说，水灰比与混凝土强度成反比，水灰比不变时，用增加水泥用量来提高混凝土强度是错误的，此时只能增大混凝土和易性，增大混凝土的收缩和变形。 所以说，影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，要控制好混凝土质量，最重要的是控制好水泥质量和混凝土的水灰比两个主要环节。此外，影响混凝土强度还有其它不可忽视的因素。 粗骨料对混凝土强度也有一定影响，所以，工程开工时，首先由技术负责人现场确定粗骨料，当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配合比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度比卵石高。 因此我们一般对混凝土的粗骨料粒径控制与不同的工程部位相适应；细骨料品种对混凝土强度影响程度比粗骨料小，但砂的质量对混凝土质量也有一定的影响，施工中，严格控制砂的含泥量在3%以内，因此，砂石质量必须符合混凝土各标号用砂石质量标准的要求。
模拟试题 一、??? 1.采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为0.95。 2.钢材的含碳量越大，钢材的强度越高，因此在建筑结构选钢材时，应选用含碳量较高的钢筋。 3.在进行构件承载力计算时，荷载应取设计值。 4.活载的分项系数是不变的，永远取1.4。 5.承载能力极限状态和正常使用极限状态都应采用荷载设计值进行计算，这样偏于安全。 6.在偏心受压构件截面设计时，当时，可判别为大偏心受压。 7.配筋率低于最小配筋率的梁称为少筋梁，这种梁一旦开裂，即标志着破坏。尽管开裂后仍保留有一定的承载力，但梁已经发生严重的开裂下垂，这部分承载力实际上是不能利用的。 8.结构设计的适用性要求是结构在正常使用荷载作用下具有良好的工作性能。 9. 对于一类环境中，设计使用年限为100年的结构应尽可能使用非碱性骨料。 10.一些建筑物在有微小裂缝的情况下仍能正常使用，因此不必控制钢筋混凝土结构的小裂缝裂缝。 11.混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。 12.对任何类型钢筋，其抗压强度设计值。 13.在进行构件变形和裂缝宽度验算时，荷载应取设计值。 14.以活载作用效应为主时，恒载的分项系数取1.35 。 15.结构的可靠指标越大，失效概率就越大，越小，失效概率就越小。
16.在偏心受压破坏时，随偏心距的增加，构件的受压承载力与受弯承载力都减少。 17.超筋梁的挠度曲线或曲率曲线没有明显的转折点。 18.结构在预定的使用年限内，应能承受正常施工、正常使用时可能出现的各种荷载、强迫变形、约束变形等作用，不考虑偶然荷载的作用。 19.对于一类环境，设计使用年限为100年的结构中混凝土的最大氯离子含量为0.06%。 20.钢筋混混凝土受弯、受剪以及受扭构件同样存在承载力上限和最小配筋率的要求。 21.钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。 22.适筋破坏的特征是破坏始自于受拉钢筋的屈服，然后混凝土受压破坏。 23. 实际工程中没有真正的轴心受压构件. 24.正常使用条件下的钢筋混凝土梁处于梁工作的第?阶段。 25.梁剪弯段区段内，如果剪力的作用比较明显，将会出现弯剪斜裂缝。 26.小偏心受压破坏的的特点是，混凝土先被压碎，远端钢筋没有受拉屈服。 27.当计算最大裂缝宽度超过允许值不大时，可以通过增加保护层厚度的方法来解决。 28.结构在正常使用和正常维护条件下，在规定的环境中在预定的使用年限内应有足够的耐久性。 29.对于一类环境中，设计使用年限为100年的钢筋混混凝土结构和预应力混凝土结构的最低混凝土强度等级分别为C10和C20. 30.对于钢筋混凝土结构，在掌握钢筋混凝土构件的性能、分析和设计，必须注意决定构件破坏特征及计算公式使用范围的某些配筋率的数量界限问题。 ?? ??????
Constitutive model for the triaxial behaviour of concrete Author(en):William, K.J. / Warnke, E.P. Objekttyp:Article Zeitschrift:IABSE reports of the working commissions = Rapports des commissions de travail AIPC = IVBH Berichte der Arbeitskommissionen Band(Jahr):19(1974) Persistenter Link:https://www.doczj.com/doc/3d16749315.html,/10.5169/seals-17526 Erstellt am:22.08.2011 Nutzungsbedingungen Mit dem Zugriff auf den vorliegenden Inhalt gelten die Nutzungsbedingungen als akzeptiert. Die angebotenen Dokumente stehen für nicht-kommerzielle Zwecke in Lehre, Forschung und für die private Nutzung frei zur Verfügung. Einzelne Dateien oder Ausdrucke aus diesem Angebot k?nnen zusammen mit diesen Nutzungsbedingungen und unter deren Einhaltung weitergegeben werden. Die Speicherung von Teilen des elektronischen Angebots auf anderen Servern ist nur mit vorheriger schriftlicher Genehmigung des Konsortiums der Schweizer Hochschulbibliotheken m?glich. Die Rechte für diese und andere Nutzungsarten der Inhalte liegen beim Herausgeber bzw. beim Verlag. SEALS Ein Dienst des Konsortiums der Schweizer Hochschulbibliotheken c/o ETH-Bibliothek, R?mistrasse 101, 8092 Zürich, Schweiz retro@seals.ch http://retro.seals.ch
型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点施工工法 广西建工集团第一建筑工程有限责任公司 唐光暹郑毅成翠艳葛智超黄扬 1.前言 型钢混凝土结构是一种内配型钢的组合结构，它综合了钢筋混凝土结构及钢结构的特点，能充分发挥钢结构和钢筋混凝土结构各自材料的优点，具有承载力高，延性好，抗震性能优越等优点，成为结构工程领域重要的研究方向并在工程建设中广泛应用。 型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点是一种新型组合节点形式，国内外均未见相关文献报道。该类节点复杂，型钢的吊装定位、节点核心区钢筋绑扎、混凝土的浇筑工艺均不同于普通的钢筋混凝土节点，也与常规型钢混凝土梁柱节点有所区别。我们知道，节点是有效连接梁、柱构件并使二者共同工作的重要部分，其施工质量直接影响到整个结构的安全性，该节点的施工工艺将是施工控制的重点。 我公司在施工四川省南充市泰合·青年城项目过程中，通过优化创新、方案改革，总结了型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点施工方法。采用本工法，该工程节点施工质量满足设计要求，缩短工期，节约成本。表明本工法可推广性强，在跨度大的转换层结构及类似工程领域具有广泛的应用前景。 2.工法特点 2.1 应用CAD三维建模技术，优化型钢梁开孔位置及节点区内钢筋精确定位排布，提高型钢梁加工制作的准确性。 2.2型钢梁构件实行工厂化制作，避免了现场纠偏、补开孔的工作量，保证构件尺寸、精度及开孔位置的准确，保证了柱纵向受力钢筋能准确、顺利的穿过型钢梁。 2.3 对节点区自密实混凝土进行试配，并根据试验最终确定自密实混凝土工作性控制参数范围，保证了节点区混凝土的质量。 2.4充分利用梁内型钢的结构刚度进行梁支撑系统的设计计算，梁侧模板需设对拉螺栓时，可在型钢梁腹板上设耳板，将其固定于耳板上，耳板应在钢结构深化设计时考虑并在工厂加工时完成。 2.5本工法具有施工简单、快捷、易于掌握，施工综合费用低等特点，保证了质量和施工进度，有较高的应用推广价值。 3.适用范围 型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点是型钢混凝土结构中的一种新型节点形式。本工法适用于型钢混凝土梁柱节点的施工，也适用于型钢混凝土梁与钢筋混凝土梁、柱相交的结构体系。
混凝土抗压强度试验 (一)概述 水泥混凝土抗压强度就是按标准方法制作得150mm×l50mm×l50mm ,100mm×l00mm×l00mm立方体试件, 在温度为20±3℃及相对湿度 90％以上得条件下, 养护 28d 后, 用标准试验方法测试, 并按规定计算方法得到得强度值。 (二)试验仪具 1.压力试验机:压力试验机得上、下承压板应有足够得刚度, 其中一个承压板上应具有球形支座,为了便于试件对中,球形支座最好位于上承压板上。压力机得精确度(示值得相对误差)应在±2％以内,压力机应进行定期检查,以确保压力机读数得准确性。 根据预期得混凝土试件破坏荷载,选择压力机得量程,要求试件 破坏时得读数不小于全量程得 20％,也不大于全量程得 80％。 2.钢尺:精度 lmm。 3.台秤:称量 100kg,分度值为 lkg。 (三)试验方法 1.按试验一成型试件,经标准养护条件下养护到规定龄期。 2.试件取出,先检查其尺寸及形状,相对两面应平行,表面倾 斜偏差不得超过 0、5mm。量出棱边长度,精确至 lmm。试件受力截面积按其与压力机上下接触面得平均值计算。试件如有蜂窝缺陷,应在
试验前 3d 用浓水泥浆填补平整,并在报告中说明。在破型前,保持试件原有湿度,在试验时擦干试件,称出其质量。 3.以成型时侧面为上下受压面,试件妥放在球座上,球座置压力机中心, 几何对中(指试件或球座偏离机台中心在 5mm 以内,下同),以 0、3～0、8MPa/s 得速度连续而均匀地加荷,小于 C30 得低强度等级 混凝土取 0、3～0、5MPa/s 得加荷速度, 强度等级不低于 C30 时取 0、5～0、8MPa/s 得加荷速度,当试件接近破坏而开始变形时, 应停止调整试 验机油门,直至试件破坏,记下破坏极限荷载。 1MPa=1N/m㎡4. 4.试验结果计算 (1)混凝土立方体试件抗压强度 fcu(以 MPa 表示)按式(3—1)计算: 式中:F—极限荷载(N); A—受压面积(mm2)。 龄期与强度经验公式 在标准养护条件下,混凝土强度得发展,大致与其龄期得常用对数成正比关系(龄期不小于3d)。 式中 fn———nd龄期混凝土得抗压强度(MPa);
钢与混凝土组合结构期末复习指导 考核方式：本次考试为闭卷考试，考试时间120分钟，期末考试成绩占总成绩的80%。考试题型分填空、选择、简答、计算等。考试内容不超出大纲及教材内容。 考核内容及要求 第一章概述 1.了解组合结构的形式和分类，掌握组合结构的特点，组合板，组合梁，组合楼盖及组合柱的优点和制约因素； 2.了解组合结构的发展历史及应用情况。 重点：组合结构的类型、特点、制约因素； 难点：各种组合结构的特点； 复习题：思考题1.1、1.3、1.4、1.5 第二章组合结构材料与基本设计原则 1.掌握钢材的常用钢号，压型钢板钢材应符合的性能要求，常用钢材的物理性能，了解组合结构中的混凝土构件采用的钢筋级别和强度指标。 2.掌握混凝土的强度等级和强度设计值，了解普通混凝土和高强混凝土的应力－应变曲线的特点。 3.理解结构连接的常用三种方法，焊接连接、螺栓连接和抗剪连接件。 4.理解极限状态设计法的设计表达式，承载力极限状态和正常使用极限状态的设计表达式。组合结构应该满足要求。 重点：组合结构对材料的要求，极限状态的设计表达式； 复习题：思考题2.1、2.2、2.3、2.6 第三章钢－混凝土组合板 1.了解常用的钢－混凝土组合板的概念和种类；理解各自的优缺点，应用范围及现状； 2.了解压型钢板组合板的材料规格和组合方法，理解受力特点，熟练掌握压型钢板与混凝土组合板的设计原则；组合板两个阶段的荷载，内力分析，组合板极限状态验算的公式和截面。熟练掌握组合板正截面受弯承载力的计算，掌握组合板的斜截面受剪承载力，受冲切承载力，叠合面的受剪承载力验算。掌握组合板的挠度验算。了解压型钢板组合板的构造要求。 3.理解组合板的构造要求及施工要点。 掌握组合梁的工作原理，掌握组合梁的内力计算方法，了解组合梁的截面尺寸的一般要求和规定。重点：组合板与非组合板的区别，压型钢板与混凝土组合板的设计原则和方法； 难点：压型钢板与混凝土组合板的设计方法； 复习题：例3.1、3.2；思考题3.1、3.3、3.4、3.8；习题3.9 第四章抗剪连接件设计 1.了解抗剪连接件的形式和分类； 2.掌握抗剪连接件的承载力，掌握确定承载力的试验方法，掌握影响承载力的因素； 3.掌握抗剪连接件的承载力计算； 4.理解抗剪连接件的设计方法，分弹性和塑性分析方法。 5.了解抗剪连接件的构造要求。 重点：影响承载力的因素、抗剪连接件设计的弹性方法和塑性方法。 复习题：思考题4.1、4.2、4.6、4.7、4.8、4.11； 第五章钢与混凝土组合梁设计 1.了解组合梁的基本概念和分类，理解组合梁的受弯特点， 2.了解组合梁的稳定性分析，整体稳定和局部稳定。 3.掌握简支组合梁的弹性设计方法：了解组合梁的截面尺寸的一般要求和规定，掌握内力计算的基
混凝土结构习题集3
北京科技大学土木与环境工程学院2007年5月
综合练习 一、 填空题 1 .抗剪钢筋也称作腹筋，腹筋的形式可以是 和 。 2.无腹筋梁中典型的斜裂缝主要有 裂缝和 裂缝。 3.对梁顶直接施加集中荷载的无腹筋梁，随着剪跨比λ的 ，斜截面受剪承载力有增高的趋势。当剪跨比对无腹筋梁破坏形态的影响表现在：一般3λ>常为 破坏；当1λ<时，可能发生 破坏；当13λ<<时，一般是 破坏。 4.无腹筋梁斜截面受剪有三种主要破坏形态。就其受剪承载力而言，对同样的构件， 破坏最低， 破坏较高， 破坏最高；但就其破坏性质而言，均属于 破坏。 5.影响无腹筋梁斜截面受剪承载力的主要因素有 、 和 。 6.剪跨比反映了截面所承受的 和 的相对大笑，也是 和 的相对关系。 7.梁沿斜截面破坏包括 破坏和 破坏 8.影响有腹筋梁受剪承载力的主要因素包括 、 、 和 。 9.在进行斜截面受剪承载力的设计时，用 来防止斜拉破坏，用 的方法来防止斜压破坏，而对主要的剪压破坏，则给出计算公式。 10.如按计算不需设计箍筋时，对高度h> 的梁，仍应沿全梁布置箍筋；对高度h= 的梁，可仅在构件端部各 跨度范围内设置箍筋，但当在构件中部跨度范围内有集中荷载作用时，箍筋应沿梁全长布置；对高度为 以下的梁，可不布置箍筋。 11.纵向受拉钢筋弯起应同时满足 、 和 三项要求。 12.在弯起纵向钢筋时，为了保证斜截面有足够的受弯承载力，必须把弯起钢筋伸过其充分利用点至少 后方可弯起。 13.纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断，如必须截断时，应延伸至该钢筋理论截断点以外，延伸长度满足 ；同时，当/c d V V V ≤时，从该钢筋强度充分利用截面延伸的长度，尚不应小于 ，当/c d V V V >时，从该钢筋强度充分利用截面延伸的长度尚不应小于 。 14.在绑扎骨架中，双肢箍筋最多能扎结 排在一排的纵向受压钢筋，否则应采用四肢箍筋；或当梁宽大于400㎜，一排纵向受压钢筋多于 时，也应采用四肢箍筋。 15.当纵向受力钢筋的接头不具备焊接条件而必须采用绑扎搭结时，在从任一接头中心 至 1.3倍搭结长度范围内，受拉钢筋的接头比值不宜超过 ，当接头比值为 或 时，钢筋的搭结长度应分别乘以1.2及1.2。受压钢筋的接头比值不宜超过 。 16.简支梁下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度用s l α表示。当/c d V V V ≤时，
混凝土抗压强度计算表 混凝土的抗压强度是通过试验得出的，我国最新标准C60强度以下的采用边长为150mm的立方体试件作为混凝土抗压强度的标准尺寸试件。按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002，制作边长为150mm的立方体在标准养护(温度20±2℃、相对湿度在95%以上)条件下，养护至28d龄期，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝土标准立方体抗压强度，以fcu表示。[1]按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定，在立方体极限抗压强度总体分布中，具有95%强度保证率的立方体试件抗压强度，称为混凝土立方体抗压强度标准值(以MPa计)，用fcu表示。 依照标准实验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为混凝土强度等级。 按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定，普通混凝土划分为十四个等级，即:C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。例如，强度等级为C30的混凝土是指30MPa≤fcu<35MPa 影响混凝土强度等级的因素主要与水泥等级和水灰比、骨料、龄期、养护温度和湿度等有关。 混凝土质量的主要指标之一是抗压强度，从混凝土强度表达式不难看
出，混凝土抗压强度与混凝土用水泥的强度成正比，按公式计算，当水灰比相等时，高标号。 水泥比低标号水泥配制出的混凝土抗压强度高许多。一般来说，水灰比与混凝土强度成反比，水灰比不变时，用增加水泥用量来提高混凝土强度是错误的，此时只能增大混凝土和易性，增大混凝土的收缩和变形。 所以说，影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，要控制好混凝土质量，最重要的是控制好水泥质量和混凝土的水灰比两个主要环节。此外，影响混凝土强度还有其它不可忽视的因素。 粗骨料对混凝土强度也有一定影响，所以，工程开工时，首先由技术负责人现场确定粗骨料，当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配合比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度比卵石高。 因此我们一般对混凝土的粗骨料粒径控制与不同的工程部位相适应;细骨料品种对混凝土强度影响程度比粗骨料小，但砂的质量对混凝土质量也有一定的影响，施工中，严格控制砂的含泥量在3%以内，因此，砂石质量必须符合混凝土各标号用砂石质量标准的要求。
2.钢筋混凝土梁在正常使用情况下（ A ）。 A．通常是带裂缝工作的；B．一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面； C．一旦出现裂缝，沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽； D．通常是无裂缝的。 3．钢筋与混凝土能共同工作的主要原因是（ C ）。 A.防火、防锈； B.混凝土对钢筋的握裹及保护； C.混凝土与钢筋有足够的粘结力，两者线膨胀系数接近； D.钢筋抗拉而混凝土抗压。 4．规范确定所用试块的边长是（ A ）。 A．150 mm；B．200 mm；C．100mm；D．250 mm。 5．对长细比大于12的柱不宜采用螺旋箍筋，其原因是（ D ）。 A．这种柱的承载力较高；B．施工难度大； C．抗震性能不好； D．这种柱的强度将由于纵向弯曲而降低，螺旋箍筋作用不能发挥；6．受弯构件正截面承载力计算基本公式的建立是依据哪种破坏形态建立的（ B ） A少筋破坏；B适筋破坏；C超筋破坏；D界限破坏。 7.在钢筋混凝土受扭构件设计时，《混凝土结构设计规范》要求，受扭纵筋和箍筋的配筋强度比应（ D ）。 A不受限制；B；C；D。 8．《混凝土结构设计规范》规定，预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于（ B ）。 A.C20 ； B.C30 ； C.C35 ； D.C40 。 9. 对于无腹筋梁，当时，常发生什么破坏（ B ）。 A．斜压破坏；B.剪压破坏；C.斜拉破坏；D.弯曲破坏。 10.先张法预应力混凝土构件，预应力总损失值不应小于（ B ）。 A．；B．；C．；D．。
三、名词解释(本大题共2小题，每小题5分，共10分) 1.结构的极限状态 答：分别为承载力极限状态和正常使用极限状态。 （1）承载力极限状态即结构或构件达到最大承载能力，或达到不适于继续承载的变形的极限状态。 （2）结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态，如：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。 2.结构的可靠度 答：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，称为结构可靠度 四、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分) 1. 钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的？ 答：钢筋和混凝土之间的粘结力由四部分组成： （1）化学胶结力：混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力。（2）摩擦力：混凝土收缩后，将钢筋紧紧地握裹住而产生的力，当钢筋和混凝土产生相对滑移时，在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。 （3）机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力，取决于混凝土的抗剪强度。 （4）钢筋端部的锚固力：一般是用在钢筋端部弯钩、弯折，在锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力。 各种粘结力中，化学胶结力较小；光面钢筋以摩擦力为主；变形钢筋以机械咬合力为主。 2．钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式？其破坏特征有何不同？ 答：钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。 梁配筋适中会发生适筋破坏。受拉钢筋首先屈服，钢筋应力保持不变而产生显著的塑性伸长，受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变，混凝土压碎，构件破坏。梁破坏前，挠度较大，产生较大的塑性变形，有明显的破坏预兆，属于塑性破坏。梁配筋过多会发生超筋破坏。破坏时压区混凝土被压坏，而拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，拉区的裂缝宽度较小，破坏是突然的，没有明显预兆，属于脆性破坏，称为超筋破坏。 梁配筋过少会发生少筋破坏。拉区混凝土一旦开裂，受拉钢筋即达到屈服，并迅速经历整个流幅而进入强化阶段，梁即断裂，破坏很突然，无明显预兆，故属于脆性破坏。
第一章绪论 1.五大结构：传统的木结构、钢结构、砌体结构、混凝土结构和钢与混凝土组合结构 2.钢与混凝土组合结构的类型：压型钢板与混凝土组合板钢与混凝土组合梁钢管混凝土型钢混凝土外包钢混凝土组合桁（网）架 第二章钢与混凝土组合梁设计 1.钢与混凝土组合梁的类型：普通工字钢组合梁箱形组合梁蜂窝式组合梁钢桁架式组合梁 2.钢与混凝土组合梁的设计方法有两种：弹性设计方法和塑性设计方法【其他组合梁按塑性设计】 3.组合梁承载力计算假定： ①钢材和混凝土均为理想弹性体; ②混凝土板和钢梁之间的相对滑移可以忽略不计; ③截面符合平截面假定; ④不考虑混凝土翼板内钢筋和板托的作用 ⑤不考虑混凝土受拉工作。 4.钢与混凝土组合梁塑性设计适用范围： 符合下列条件的组合梁。可按塑性设计方法进行承载力计算。 ①在设计荷载作用下，不会因交替发生拉、压屈服而使材料产生低周疲劳破坏的构件。 ②构成组合梁的各部件在达到承载力前不发生局部破坏，确保组合梁截面能形成塑性铰。 ③组合梁的塑性中和轴位于混凝土受压翼板内。 ④当组合梁的塑性中和轴位于钢梁内时，钢梁的板件宽厚比应满足表2-2的要求。 5.部分抗剪连接组合梁适用于下列三种情况: ①组合梁上各截面的弯矩达不到其极限弯矩的情况。此种情况下，组合梁的械面高度与钢梁的板件厚度不取决于截面所需的抗弯强度，而主要取决于截面刚度或板件的局部稳定。 ②组合梁中最大正弯矩截面达到抗弯承载力时，不能达到极限弯矩的某些区段。 ③当抗剪连接件受构造等原因的影响，不能按完全抗剪连接设计时 6.抗剪连接件种类：按刚度可分为刚性连接件和柔性连接件。目前常用及我国规范推荐的抗剪连接件均为柔性连接件，主要有栓钉、槽钢和弯起钢筋三种形式。 第三章压型钢板与混凝土组合板设计 1.组合板的计算 组合板应进行施工阶段和使用阶段的设计验算。在混凝土还未达到75%强度前的施工阶段，压型钢板作为混凝土的模板，独立承担楼板上的全部荷载和混凝土质量，此时需按钢结构受弯构件对压型钢板进行承载力计算和变形验算。在使用阶段,则需要验算组合板的承载力、变形、裂缝、振动等。 2.组合板的破坏模式：弯曲破坏纵向剪切破坏斜截面剪切破坏局部荷载作用下的冲切破坏 《钢管混凝土结构技术规范》( GB 50936- -2014) 中基于统一理论的设计方法和
关于混凝土破坏的研究与想法 摘要： 钢筋混凝土的破坏多种多样，针对超声波传感器监测桥梁内部钢筋健康状况的数据采集方式，研究系统分析混凝土的破坏形式，精确地分析混凝土破坏时钢筋与混凝土的变化，对于各种情况进行分析总结并系统的分类总结。此分析对于数据采集起到指导性的作用，为将来的数据分析积累切合实际的经验。 关键词： 超声波，钢筋混凝土， （一）研究背景 一般的对于大型工程钢筋混凝土的用量十分的巨大，所以研究混凝土的各种形式是十分的必要。建筑结构中就有几种破坏的方式：超筋破坏，少筋破坏与适筋破坏。当然既然是大型工程应该做好了配筋的演算多数为适筋破坏。适筋破坏是延性破坏所以在破坏之前会有较大的形变所以超声波传感器会检测出钢筋较大的形变还有混凝土有较大的裂缝。所以超声波的使用在大型工程的无损检测中可以利用这些形变与裂缝判断出钢筋混凝土健康与否。 （）种类的分析 适筋破坏少筋破坏超筋破坏。 （）超声波对钢筋混凝土检测的可行性研究 在桥梁的的破环时候应该是钢筋的先屈服，接着才应该是混凝土的破坏。所以当发现钢筋有较大的塑性变形之后根据超声波的监测装置得
到的数据就可以识别出，分析数据后就能得到是否结构已经达到了变形极限，相应地采取恰当的措施。 超声波对钢筋监测的同时可以对混凝土的裂缝进行检查，钢筋混凝土本来就是带裂缝进行工作的，检查裂缝的存在可以估算出此时钢筋的工作状态，所以超声波对裂缝的监测同样可以对钢筋混凝土的结构稳定性进行分析。 钢筋混凝土本身就是砂、石的混合物，是一种集结型复合材料，所以在混凝土中存在广泛的异质界面，例如：砂浆与骨料的结合面，以及那些因缺陷形成的复杂界面。超声波在混凝土中的传播比均匀介质中复杂的多。超声波会在异介质界面发生散射、吸收和扩散现象，为了减少衰减在混凝土中可以使用频率较低的超声波。目前虽然对超声波在混凝土中的传播进行定性的分析，对于监测数据进行转换同样可以实现量的判断。 （四）局限性 1.只能对重要部件进行检测，对整体分析只能局部到整体，无法进行全面的检测，对于未检测部分的健康状况无法把握。