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中外混凝土结构设计理论与方法的研究和探讨

作　者: 罗强军
导　师: 周东华
学　校: 昆明理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 矩形梁 T形梁统一方法无量纲图表法无量纲表格法 kh0法偏心受力抗剪抗扭桁架模型
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

我国《混凝土结构设计规范》历经三次全面修订，已日趋完善，但是与国外先进的规范和标准相比，我国规范采用的计算方法相对单一，侧重于公式计算；并且还有不少地方计算公式为实验回归所得，缺乏系统的理论推导；另外，还有个别地方存在纰漏。因此，本文借鉴欧美的先进规范，如EC2、ACI318等，以便取长补短，为今后我国规范的修订提供一些参考意见和可选择的设计方法。文章以大量篇幅重点介绍了在欧美规范中普遍采用并广泛应用的基于应变的抗弯设计“统一方法”，包括梁与柱等构件设计的一系列无量纲图表法，并将其与我国规范的基本假定相结合，提出了适合我国国情的设计方法，还给出了其详细的推导过程与相应的计算图表。该“统一方法”的一系列无量纲图表法与我国规范中传统的公式法以及一些手册的图表法相比，都具有公式简洁、图表简明、计算过程简便、结果精确、适用范围极广、图表信息容量大等众多突出的优点。这一系列无量纲图表法主要包括：（1）矩形梁的三种方法：无量纲图表法、无量纲表格法和k_ho法；（2）T形梁的一种方法：无量纲表格法；（3）柱的两种方法：无量纲图表法以及考虑二阶效应的无量纲图表法。特别值得一提的是，T形梁的无量纲表格法与柱的考虑二阶效应的无量纲图表法。其中，前者仅仅用了一张计算表格就成功地使得该法无需区分T形梁是第一类还是第二类，对单筋梁和双筋梁都适用，对矩形梁和各种截面尺寸的T形梁也都适用，对受弯构件和偏心受力构件也都适用，还对于标号C50及其以下混凝土与各种普通热轧钢筋的材料使用组合情况都适用。而后者也极具特色：无需区分构件是大偏心还是小偏心受力，直接将二阶效应纳入图表，计算过程非常简洁，图表还给出了诸如混凝土与钢筋应变等许多重要信息。纵上所述，基于应变的抗弯设计“统一方法”值得大力推广，建议将其作为可供选择的方法写入我国《混凝土结构设计规范》中。文章最后两章还简要介绍了抗剪与抗扭设计中的桁架模型，采用该模型推导的计算公式及其结果与规范的基于实验回归的经验公式能很好地吻合，因此桁架模型可以作为抗剪与抗扭的力学模型以及规范经验公式的理论模型。

全文目录

前言  4-6
摘要  6-8
Abstract  8-10
目录  10-14
第一章绪论  14-18
  第一节我国混凝土结构设计规范的发展历程  14-15
  第二节国外混凝土结构设计标准与规范的发展趋势  15-16
  第三节我国混凝土结构设计规范的发展趋势  16-18
第二章混凝土结构设计概论  18-32
  第一节正截面承载力计算的基本假定  18-19
    1 截面保持平面  18
    2 不考虑混凝土的抗拉强度  18
    3 材料本构关系  18-19
      3.1 混凝土的受压应力—应变关系  18-19
      3.2 钢筋的应力—应变关系  19
    4 钢筋与混凝土的极限应变  19
  第二节正截面应变状态的分区  19-20
  第三节受压区混凝土的应力分布  20-32
    1 等效矩形应力分布法  21-22
    2 实际应力分布法  22-30
      2.1 第一种情况:中和轴在截面内  22-27
        2.1.1 混凝土压应力不均匀系数α_c和压力位置系数k_α  22-25
        2.1.2 受压区高度系数k_x(即相对受压区高度)  25-26
        2.1.3 压力系数k_c和内力臂系数k_z  26
        2.1.4 受拉钢筋应变ε_s与受压钢筋应变ε_s  26-27
      2.2 第二种情况:中和轴在截面外  27-30
        2.2.1 混凝土压应力不均匀系数α_c和压力偏心率e/h  27-29
        2.2.2 受压区高度系数k_x(即相对受压区高度)  29
        2.2.3 压力系数k_c和内力臂系数k_z  29-30
        2.2.4 受拉钢筋应变ε_s与受压钢筋应变ε_s  30
    3 两种处理方法的比较  30-32
第三章实际应力分布法的实用计算方法(一)  32-65
  第一节无量纲图表法  32-38
    1 计算原理与计算方法  32-34
      1.1 计算原理  32-34
      1.2 计算方法  34
    2 计算例题  34-36
    3 讨论  36-38
      3.1 计算工作量与实用性  36-37
      3.2 求解的首要未知量与验算要求  37-38
      3.3 混凝土受压区合力  38
  第二节无量纲表格法  38-48
    1 计算原理与计算方法  39-44
      1.1 单筋梁  39-40
      1.2 双筋梁  40-44
    2 计算例题  44-47
    3 讨论  47-48
  第三节 K_(HO)法  48-56
    1 计算原理与计算方法  48-54
      1.1 单筋梁  48-50
      1.2 双筋梁  50-54
    2 计算例题  54-56
    3 讨论  56
  第四节无量纲表格法计算T形梁正截面配筋  56-65
    1 计算原理  56-61
      1.1 当-2.0‰≤ε_(cr)  57-58
      1.2 当-3.3‰≤ε_(cr)  58-61
    2 计算方法  61
    3 计算例题  61-63
    4 结论  63-65
第四章实际应力分布法的实用计算方法(二)  65-82
  第一节无量纲图表法计算偏心受力构件  65-76
    1 计算原理与计算方法  65-70
      1.1 区域①:  66
      1.2 区域②③④:  66-67
      1.3 区域⑤:  67-70
    2 计算例题  70-75
    3 结论  75-76
  第二节考虑二阶效应的无量纲图表法  76-82
    1 计算原理与方法  77-79
      1.1 计算原理  77-79
      1.2 计算方法  79
    2 计算例题  79-81
    3 结论  81-82
第五章斜截面承载力计算  82-92
  1 桁架模型的发展历程  82-84
  2 计算原理  84-88
  3 讨论  88-90
    3.1 箍筋的抗剪承载力V_(sν)  88-89
    3.2 腹剪破坏的临界荷载V_(cτ)  89
    3.3 偏移长度α_ι  89-90
    3.4 混凝土部分的抗剪承载力V_c  90
  4 结论  90-92
第六章扭曲截面承载力计算  92-97
  1 基本原理  92-95
  2 讨论  95-96
    2.1 抗扭钢筋与其抗扭承载力  95-96
    2.2 混凝土部分对抗扭的贡献  96
  3 结论  96-97
第七章结论与展望  97-99
  1 总结  97
  2 展望  97-99
谢辞  99-100
参考文献  100-103
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文目录  103-104
附录B 对称配筋矩形截面偏心受力构件的M—N相关曲线  104-108
附录C 考虑二阶效应的偏心受力构件M—N相关曲线  108-116

中外混凝土结构设计理论与方法的研究和探讨

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