《2019年二筑建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)備精講班第23講第三章第三節(jié)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（二）.pdf》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年二筑建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)備精講班第23講第三章第三節(jié)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（二）.pdf（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、資料第 1頁(yè)頁(yè)/共 9頁(yè)頁(yè)(2)極限抗拉強(qiáng)度對(duì)于軟鋼，取應(yīng)力一應(yīng)變曲線中的最高點(diǎn) e 為極限抗拉強(qiáng)度；對(duì)于硬鋼，規(guī)范規(guī)定，將應(yīng)力一應(yīng)變曲線的最高點(diǎn)作為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的依據(jù)。(3)伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率是衡量鋼筋塑性性能的一個(gè)指稱，用表示。為鋼筋試件拉斷后的殘余應(yīng)變，其值為：(3-31)式中 鋼筋試件受力前的量測(cè)標(biāo)距長(zhǎng)度；試件經(jīng)拉斷并重新拼合后的量測(cè)得到的標(biāo)距長(zhǎng)度。伸長(zhǎng)率大的鋼筋塑性性能好，拉斷前有明顯的預(yù)兆；伸長(zhǎng)率小的鋼筋塑性性能差，其破壞會(huì)突然發(fā)生，呈脆性特征，具有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋有較大的伸長(zhǎng)率，而無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋伸長(zhǎng)率很小。(4)冷彎試驗(yàn)(圖 3-24)冷彎試驗(yàn)是檢驗(yàn)鋼筋塑性的另一種方法。伸長(zhǎng)率一般不

2、能反映鋼筋的脆化傾向，而冷彎性能可間接地反映鋼筋的塑性性能和內(nèi)在質(zhì)量。冷彎試驗(yàn)的兩個(gè)主要參數(shù)是彎心直徑 D 和冷彎角度 a。冷彎試驗(yàn)合格的標(biāo)準(zhǔn)為在規(guī)定的 D 和 a 下冷彎后的鋼筋無(wú)裂紋、鱗落或斷裂現(xiàn)象。圖 3-24 鋼筋冷彎【要點(diǎn)】上述鋼筋的 4 項(xiàng)指標(biāo)中，對(duì)有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋均須進(jìn)行測(cè)定，對(duì)無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋則只測(cè)定后 3 項(xiàng)。3鋼筋強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值(1)鋼筋強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)范規(guī)定，鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于 95%的保證率。普通鋼筋采用屈服強(qiáng)度作為標(biāo)志。預(yù)應(yīng)力鋼筋無(wú)明顯的屈服點(diǎn)，一般采用極限強(qiáng)度作為標(biāo)志。在鋼筋標(biāo)準(zhǔn)中，一般取 0.002 殘余應(yīng)變所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為其條件屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)

3、傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼資料第 2頁(yè)頁(yè)/共 9頁(yè)頁(yè)絞線取 0.85作為條件屈服強(qiáng)度(-極限抗拉強(qiáng)度)。(2)鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值普通鋼筋的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值“應(yīng)按新規(guī)范表 4.2.2-1 采用；預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按表 4.2.2-2 采用。普通鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按表 4.2.3-1 采用；預(yù)應(yīng)力筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值廠品應(yīng)按表 4.2.3-2 采用。4鋼筋材料的選用(3)預(yù)應(yīng)力筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。（四）鋼筋的混凝土之間的粘結(jié)力鋼筋混凝土構(gòu)件在外力作用下，在鋼筋與混凝土接觸面上將產(chǎn)生剪應(yīng)力

4、，這種剪應(yīng)力稱為粘結(jié)力。鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力由以下三部分組成：(1)由于混凝土收縮將鋼筋握裹擠壓而產(chǎn)生的摩擦力；(2)由于混凝土顆粒的化學(xué)作用產(chǎn)生的混凝土與鋼筋之間的膠合力；(3)由于鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合力。上述三部分中，以機(jī)械咬合力作用最大，約占總粘結(jié)力的一半以上。帶肋鋼筋比光圓鋼筋的機(jī)械咬合力作用大。此外，鋼筋表面的輕微銹蝕也可增加它與混凝土的粘結(jié)力。粘結(jié)力的測(cè)定通常采用拔出試驗(yàn)方法(圖 3-25)。將鋼筋的一端埋人混凝土內(nèi)，在另一端施加拉力將鋼筋拔出，則粘結(jié)強(qiáng)度為：(3-32)式中 P-拔出力；資料第 3頁(yè)頁(yè)/共 9頁(yè)頁(yè)d-鋼筋直徑；l鋼筋埋入長(zhǎng)度。根據(jù)拔出試驗(yàn)

5、可知：(1)粘結(jié)應(yīng)力按曲線分布，最大粘結(jié)應(yīng)力在離試件端頭某一距離處，且隨拔出力的大小而變化。(2)鋼筋錨入長(zhǎng)度越長(zhǎng)，拔出力越大，但埋入過長(zhǎng)時(shí)則尾部的粘結(jié)應(yīng)力很小，甚至為零。(3)粘結(jié)強(qiáng)度隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而增大。(4)帶肋鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度比光圓鋼筋的大。根據(jù)試驗(yàn)資料，光圓鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度為 1.53.5N/mm2，帶肋鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度為 2.56.ON/mm2，其中較大的值系由較高的混凝土強(qiáng)度等級(jí)所得。(5)在光圓鋼筋末端做彎鉤可以大大提高拔出力。（五）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念1預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，由于混凝土的極限抗拉應(yīng)變較小(約為 0.00010.00015)，在使用荷

6、載的作用下，構(gòu)件均帶裂縫工作。對(duì)于使用上要求不開裂的構(gòu)件，受拉鋼筋的應(yīng)力為 2030N/mm2，遠(yuǎn)小于其屈服強(qiáng)度；如果鋼筋應(yīng)力達(dá)到 250N/mm2時(shí)，裂縫寬度已達(dá) 0.20.3mm，不宜在高濕度及侵蝕性環(huán)境中使用?？傊?，普通混凝土構(gòu)件由于抗裂性能較差，控制裂縫開展的能力較弱，不易充分利用高強(qiáng)材料，而預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)則可以解決這些問題。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，是在結(jié)構(gòu)承受外荷載之前，預(yù)先施加壓力，使其在外荷載作用時(shí)的受拉區(qū)混凝土內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，以抵消或減小外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力。這樣，構(gòu)件在正常使用情況下將不開裂或裂縫寬度較小。采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的原因主要有以下幾方面：(1)滿足裂縫控制要求，以改善普通混凝土構(gòu)件的

7、抗裂性能；(2)充分利用高強(qiáng)度材料，因鋼筋預(yù)先受拉混凝土受壓，則在使用荷載的作用下，就能充分利用高強(qiáng)度的鋼筋；(3)提高構(gòu)件的剛度，由于提高了構(gòu)件的抗裂度或減小了裂縫的寬度，使剛度不致因裂縫而降低太多。同時(shí)，由于預(yù)加壓力的偏心作用使構(gòu)件產(chǎn)生的反拱（反向撓曲），還可以抵消或減小在使用荷載作用下的變形。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可以分為全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土。當(dāng)構(gòu)件是按使用荷載作用下截面上混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般稱為全預(yù)應(yīng)力混凝土；當(dāng)構(gòu)件是按在使用荷載作用下允許出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度不超過允許值的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般稱為部分預(yù)應(yīng)力混凝土。對(duì)于后張法施工的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，通常的做

8、法是在構(gòu)件中預(yù)留孔道，待預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉至控制資料第 4頁(yè)頁(yè)/共 9頁(yè)頁(yè)應(yīng)力后，用壓力灌漿將孔道填實(shí)。這種預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中鋼筋與混凝土之間存在粘結(jié)力，其鋼筋稱為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋。如果預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土接觸表面之間不存在粘結(jié)作用，兩者能相對(duì)滑移的，則其鋼筋稱為無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋的一般做法是將預(yù)應(yīng)力鋼筋的外表面涂以瀝青，油脂等防銹材料，以減小張拉時(shí)的摩擦力且防止銹蝕，然后用紙帶或塑料帶包裹或套以塑料管，將其就位于模板中再澆搗混凝土，待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后即可進(jìn)行張拉。與有粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件相比，采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋不需要留孔、穿筋和灌漿，可以簡(jiǎn)化施工工藝。2施加預(yù)應(yīng)力的方法及預(yù)應(yīng)力

9、材料張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的方法主要有兩種：一種是先張法，一種是后張法。(1)先張法在澆灌混凝土之前先張拉鋼筋的方法，稱為先張法。其主要工序如下（圖 3-26）：資料第 5頁(yè)頁(yè)/共 9頁(yè)頁(yè)1)在臺(tái)座上張拉鋼筋，并將它臨時(shí)錨固在臺(tái)座上，如圖 3-26(a)、(b)所示。2)支模、綁扎鋼筋，并澆灌混凝土，見圖 3-26(c)。3)待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 75%以上，切斷并放松預(yù)應(yīng)力鋼筋，鋼筋回縮擠壓混凝土使混凝土受壓，見圖 3-26(d)。(2)后張法在混凝結(jié)硬后再?gòu)埨A(yù)應(yīng)力鋼筋的方法稱為后張法。其主要工序?yàn)椋▓D 3-27）：1)先澆灌混凝土構(gòu)件，并在構(gòu)件中預(yù)留孔道，見圖 3-27（a）。2）待混凝土到達(dá)

10、規(guī)定的強(qiáng)度后，穿鋼筋，并張拉鋼筋，同時(shí)混凝土受到預(yù)壓，見圖 3-27(b)。3)當(dāng)張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)到規(guī)定值后，在張拉端用錨具錨住，使構(gòu)件保持預(yù)壓狀態(tài)，見圖 3-27(c)。4)最后在預(yù)留孔道內(nèi)灌漿，使預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土形成整體，見圖 3-27(d)。資料第 6頁(yè)頁(yè)/共 9頁(yè)頁(yè)圖 3-27 后張法主要工序示意圖(a)制作構(gòu)件，預(yù)留孔道，穿入預(yù)應(yīng)力鋼筋；(b)安裝千斤頂；(c)張拉鋼筋；(d)錨住鋼筋，拆除千斤頂，孔道壓力灌漿(3)預(yù)應(yīng)力混凝土材料預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 C30；當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作為預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于 C40。預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用碳素鋼

11、絲、刻痕鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋，以及冷拉、級(jí)鋼筋。3預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件計(jì)算的一般規(guī)定(1)預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力是指張拉鋼筋時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋中達(dá)到的最大應(yīng)力值，即用張拉設(shè)備所控制的總張拉力除資料第 7頁(yè)頁(yè)/共 9頁(yè)頁(yè)以預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積所得出的應(yīng)力值，以表示，其值見混凝土規(guī)范表 6.1.3。(2)預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼筋從張拉、錨固至運(yùn)輸、安裝使用的各個(gè)過程中，由于張拉工藝和材料特性等種種原因，鋼筋中的張拉應(yīng)力將逐漸降低，稱為預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失會(huì)降低預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的抗裂性及剛度。常見的預(yù)應(yīng)力損失包括以下 7 項(xiàng)：(1)張拉端錨具變形和預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失，可以通過減少墊板塊

12、數(shù)或增加臺(tái)座長(zhǎng)度的辦法以減小損失。(2)預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁、張拉端錨口之間，以及在轉(zhuǎn)向塊處摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失，可以通過兩端張拉或超張拉的辦法以減小損失。(3)蒸養(yǎng)時(shí)受張拉預(yù)應(yīng)力筋與承受拉力設(shè)備之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失，可以采用兩次升溫的辦法以減小損失。后張法無(wú)此項(xiàng)損失。(4)預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失，可以采用超張拉的辦法以減小損失。(5)環(huán)形構(gòu)件螺旋式預(yù)應(yīng)力筋擠壓混凝土引起的預(yù)應(yīng)力損失，此項(xiàng)約占總損失的 50%60%。(6)用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失。當(dāng)環(huán)形構(gòu)件直徑3m 時(shí)，可忽略不計(jì)。先張法無(wú)此項(xiàng)損失。(7)混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損

13、失?；炷烈?guī)范規(guī)定，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在各階段的預(yù)應(yīng)力損失值宜按表 3-22 進(jìn)行組合。各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合表 3-22預(yù)應(yīng)力損失值的組合先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件混凝土預(yù)壓前（第一批）的損失混凝土預(yù)壓后（第二批）的損失如果求得的預(yù)應(yīng)力總損失值小于下列數(shù)值時(shí)，則按下列數(shù)值取用：先張法：lOON/mm2；后張法：80N/mm2。4預(yù)應(yīng)力構(gòu)件和非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的比較資料第 8頁(yè)頁(yè)/共 9頁(yè)頁(yè)現(xiàn)對(duì)兩種構(gòu)件進(jìn)行比較。一種是普通鋼筋混凝土構(gòu)件，另一種是截面尺寸，材料及配筋數(shù)量均與普通構(gòu)件相同的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。通過兩種構(gòu)件的比較，說(shuō)明預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力特點(diǎn)如下：(1)在非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，在構(gòu)件開裂前鋼筋的應(yīng)力值很小

14、，而在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋一直處于高拉應(yīng)力狀態(tài)，充分利用了鋼筋和混凝土兩種材料的特性。(2)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件產(chǎn)生裂縫時(shí)的外荷載遠(yuǎn)比非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的大。即預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的抗裂度比非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件大為提高，同時(shí)也提高了構(gòu)件的剛度。(3)由于兩種構(gòu)件破壞時(shí)都是受拉鋼筋達(dá)到抗拉強(qiáng)度而受壓區(qū)混凝土被壓碎，故此兩種構(gòu)件的承載能力相等。二、承載能力極限狀態(tài)計(jì)算（一）正截面承載力計(jì)算1一般規(guī)定(1)正截面承載力計(jì)算的基本假定1)截面應(yīng)變保持平面。2)不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度。3)混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系按有關(guān)規(guī)定取用。4)縱向鋼筋應(yīng)力取等于鋼筋應(yīng)變與其彈性模量的乘積，但其絕對(duì)值不應(yīng)大于其相應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。即：（3-33）

15、式中 fy普通鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；第 i 層縱向普通鋼筋的應(yīng)力，正值代表拉應(yīng)力，負(fù)值代表壓應(yīng)力。受拉鋼筋的極限拉應(yīng)變?nèi)?0.01。(2)受壓區(qū)混凝土的等效矩形應(yīng)力圖形在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，一般采用等效矩形應(yīng)力分布圖形來(lái)代替曲線的應(yīng)力分布圖形。但要滿足以下兩個(gè)條件：1)曲線應(yīng)力分布圖形和等效矩形應(yīng)力分布圖形的面積要相等，即合力大小要相等；2)兩個(gè)圖形合力作用點(diǎn)的位置相同。(3)相對(duì)界限受壓區(qū)高度當(dāng)縱向受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土破壞同時(shí)發(fā)生時(shí)，即達(dá)到所謂“界限破壞”。資料第 9頁(yè)頁(yè)/共 9頁(yè)頁(yè)界限受壓區(qū)高度與截面有效高度的比值即為相對(duì)界限受壓區(qū)高度經(jīng)推導(dǎo)，與鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和鋼筋的彈性模量 Es 有關(guān)。(4)縱向鋼筋應(yīng)力縱向鋼筋應(yīng)力應(yīng)符合規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。鋼筋應(yīng)力應(yīng)符合式（3-33）。2受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算(1)受彎構(gòu)件破壞的基本特征根據(jù)梁內(nèi)配筋的多少，鋼筋混凝土梁分為適筋梁、超筋梁和少筋梁，它們的破壞形式很不相同。