《2019年二筑建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)備精講班第22講第三章第三節(jié)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（一）.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22講第三章第三節(jié)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（一）.pdf（6頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、資料第 1頁頁/共 6頁頁第三節(jié)第三節(jié) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一、概述（一）鋼筋混凝土的基本概念混凝土的抗壓強(qiáng)度很高，但抗拉強(qiáng)度很低，在拉應(yīng)力處于很小的狀態(tài)時(shí)即出現(xiàn)裂縫，影響了構(gòu)件的使用，為了提高構(gòu)件的承載能力，在構(gòu)件中配置一定數(shù)量的鋼筋，用鋼筋承擔(dān)拉力而讓混凝土承擔(dān)壓力，發(fā)揮各自材料的特性，從而可以使構(gòu)件的承載能力得到很大的提高。這種由混凝土和鋼筋兩種材料組成的構(gòu)件，就成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋和混凝土這兩種材料能有效地結(jié)合在一起共同工作，主要是由于混凝土硬結(jié)后，鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生了良好的粘結(jié)力，使兩者可靠地結(jié)合在一起，從而保證了在荷載作用下構(gòu)件中的鋼筋與混凝土協(xié)調(diào)變形、共同受力。其次

2、，鋼筋與混凝土兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)很接近混凝土：1.010-5/；鋼：1.210-5/(110-5/，即溫度每升高 1，每 1m 伸長 0.Olmm)；因此，當(dāng)溫度變化時(shí)，不致產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力而破壞兩者之間的粘結(jié)。鋼筋混凝土具有以下特點(diǎn)：資料第 2頁頁/共 6頁頁(1)節(jié)約鋼材，降低造價(jià)。由于合理地利用了兩種材料的特性，使構(gòu)件強(qiáng)度較高，剛度較大，比起鋼結(jié)構(gòu)來可節(jié)約鋼材。(2)耐久性和耐火性較好。由于混凝土對鋼筋起到保護(hù)作用，使構(gòu)件的耐久性和耐火性明顯優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。(3)可塑性好。鋼筋混凝土可根據(jù)需要澆筑成各種形狀。(4)現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性好、剛度大，又具有一定的延性，適用于抗震結(jié)構(gòu)。

3、(5)可以就地取材。鋼筋混凝土中的砂、石一般可以就地取材，降低造價(jià)。由于鋼筋混凝土具有以上優(yōu)點(diǎn)，因此，在建筑結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，鋼筋混凝土也存在著自重大、抗裂性差、隔熱隔聲性能較差、施工現(xiàn)場作業(yè)勞動(dòng)量大等缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)，隨著技術(shù)的進(jìn)步將會(huì)逐步得到克服和改善。（二）混凝土材料的力學(xué)性能1混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(1)立方體抗壓強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是混凝土種力學(xué)指標(biāo)的基代表值?；炷恋牧⒎襟w抗壓強(qiáng)度是根據(jù)邊長為 150mm 的立方體試件，在 28 天齡期或按設(shè)計(jì)規(guī)定的齡期以標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的具有 95%保證率的抗壓強(qiáng)度值。我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB

4、50010-2010（2015 版）（以下簡稱混凝土規(guī)范）規(guī)定，將混凝土的強(qiáng)度等級(jí)分為 14 級(jí)：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。符號(hào)中 C 表示混凝土，C 后面的數(shù)字表示立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，單位為 N/mm2?；炷恋牧⒎襟w抗壓強(qiáng)度與下列因素有關(guān)：1)試件表面不涂油的強(qiáng)度大于涂油的強(qiáng)度；2)加荷時(shí)試件的齡期越早，強(qiáng)度越低；3)試件的尺寸越小，強(qiáng)度越高，這種現(xiàn)象稱為尺寸效應(yīng)。(2)軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值軸心抗壓強(qiáng)度也稱為棱柱體抗壓強(qiáng)度。設(shè)計(jì)中通常采用的構(gòu)件并不是立方體構(gòu)件，而是長度往往大于邊長。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，隨著長度

5、的增加，抗壓強(qiáng)度也隨之降低，但當(dāng)長寬比大于一定數(shù)值后，抗壓強(qiáng)度值即趨于定值。試驗(yàn)中取長寬比大于 34 的正方形棱柱體作為試塊，按表 3-18 采用。資料第 3頁頁/共 6頁頁軸心抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度，=0.67?；炷凛S心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）表 3-18強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度等級(jí)C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C8010.013.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.450.2(3)軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土抗拉強(qiáng)度取棱柱體尺寸(mm)：100100500 的試件，沿試塊軸線兩端預(yù)埋鋼筋（其直徑

6、應(yīng)保證試件受拉破壞時(shí)鋼筋不被拉斷，錨固長度應(yīng)保證破壞時(shí)鋼筋不被拔出），通過對鋼筋施加拉力使試件受拉，試件破壞時(shí)的平均拉應(yīng)力即為軸心抗拉強(qiáng)度 ft?；炷恋目估瓘?qiáng)度取決于水泥石（在凝結(jié)硬化過程中，水泥和水形成水泥石）的強(qiáng)度和水泥石與骨料間的粘結(jié)強(qiáng)度。采用增加水泥用量減少水灰比以及采用表面粗糙的骨料，可提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，按表 3-19 采用。表略。P144【要點(diǎn)】混凝土的抗拉強(qiáng)度很低，大約只相當(dāng)于立方體抗壓強(qiáng)度的 1/161/8 倍。以上三種強(qiáng)度大小排序?yàn)椋骸?混凝土強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值由強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)確定，混凝土的材料分項(xiàng)系數(shù)。（1）軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fc表略。P

7、144（2）軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ft表略。P1443混凝土的變形混凝土的變形分為兩類。一類是在荷載作用下的受力變形，如單調(diào)短期加荷、多次重復(fù)加荷以及荷載在長期作用下的變形。另一類與受力無關(guān)，稱為體積變形，如混凝土的收縮、膨脹以及由于溫度變化所產(chǎn)生的變形。(1)混凝土的變形模量資料第 4頁頁/共 6頁頁圖 7-20 表示混凝土棱柱體受壓試驗(yàn)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線。圖 3-20 混凝土應(yīng)力一應(yīng)變曲線與各種切線圖從應(yīng)力-應(yīng)變曲線的原點(diǎn) O 作曲線的切線，該切線的正切稱為混凝土的原點(diǎn)彈性模量，也稱為混凝土的彈性模量，用 Ec 表示，它反映了混凝土的應(yīng)力與其彈性應(yīng)變的關(guān)系，即：(3-29)對于一定強(qiáng)度等級(jí)的混

8、凝土，彈性模量 Ec 是一定值。割線模量和剪變模量等內(nèi)容略【要點(diǎn)】在計(jì)算鋼筋混凝土構(gòu)件變形、預(yù)應(yīng)力混凝土截面預(yù)壓應(yīng)力以及超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí)，都需引入混凝土的彈性模量?；炷恋膹椥阅Ａ?E=/反映了材料抵抗彈性變形的能力。(2)混凝土在長期荷載作用下的變形徐變在荷載的長期作用下，即使荷載維持不變，混凝土的變形仍會(huì)隨時(shí)間而增長，這種現(xiàn)象稱為徐變。影響徐變的因素有以下幾方面：1)水膠比大，徐變大；水泥用量多，徐變越大；2)養(yǎng)護(hù)條件好，混凝土工作環(huán)境濕度大，徐變越?。?)水泥和骨料的質(zhì)量好、級(jí)配好，徐變越??；4)加荷時(shí)混凝土的齡期越早，徐變越大；5)加荷前混凝土的強(qiáng)度越高，徐變越小；6)構(gòu)件的尺寸越大，

9、體表比（即構(gòu)件的體積與表面積之比）越大，徐變越小。徐變在開始發(fā)展很快，以后逐漸減慢，最后趨于穩(wěn)定。通常在前 6 個(gè)月可完成最終徐變量的 70%80%，在第一年內(nèi)可完成 90%左右，其余部分在后續(xù)幾年中完成。(3)混凝土的收縮與膨脹資料第 5頁頁/共 6頁頁混凝土在空氣中結(jié)硬體積會(huì)收縮，在水中結(jié)硬體積要膨脹。但是，膨脹值要比收縮值小得多，由于膨脹對結(jié)構(gòu)往往是有利的，所以一般不須考慮。影響收縮的因素有以下幾方面：1)水泥標(biāo)號(hào)越高、用量越多、水灰比越大，收縮越大；2)骨料的彈性模量大，收縮越??；3)養(yǎng)護(hù)條件好，在硬結(jié)過程中和使用過程中周圍環(huán)境濕度大，收縮越??；4)混凝土振搗密實(shí)，收縮越?。?)構(gòu)件的

10、體表比越大，收縮越小。收縮變形在開始階段發(fā)展較快，2 周可完成全部收縮量的 25%，1 個(gè)月約完成 50%，3 個(gè)月后增長緩慢。例 2 下列關(guān)于混凝土收縮的敘述，哪一項(xiàng)是正確的？A 水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，收縮越?。籅 水泥用量越多，收縮越小C 水灰比越大，收縮越大；D 環(huán)境溫度越低，收縮越大答案：C4混凝土材料的選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不宜采用強(qiáng)度過低的混凝土，因?yàn)楫?dāng)混凝土強(qiáng)度過低時(shí)，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度太低，將影響鋼筋強(qiáng)度的充分利用。規(guī)范規(guī)定：(1)素混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20;采用強(qiáng)度等級(jí) 400MPa 及以上的鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)

11、不宜低于 C25。(2)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于 C40，且不應(yīng)低于 C30。(3)承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 C30。（三）鋼筋的種類及其力學(xué)性能1鋼筋的品種和級(jí)別在鋼筋混凝土中，采用的鋼材類型有兩大類：一類是勁性鋼筋，由型鋼（如角鋼、槽鋼、工字鋼等）組成。在鋼筋混凝土構(gòu)件中置人型鋼的稱為勁性鋼筋混凝土，通常在荷重大的構(gòu)件中才采用。另一類是柔性鋼筋，即通常所指的鋼筋。柔性鋼筋又包括鋼筋和鋼絲兩類。鋼筋按外形分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋兩種。鋼筋的品種很多，可分為碳素鋼和普通低合金鋼。碳素鋼按其含碳量的多少，分為低碳鋼（含碳小于 0.25%）、中碳鋼(含碳

12、0.25%0.6%)和高碳鋼（含碳 0.6%1.4%）。低碳鋼強(qiáng)度低但塑性好，稱為軟鋼；高碳鋼強(qiáng)度高但塑性、可焊性差，稱為硬鋼。普通低合金鋼，除了含有碳素鋼的元素外，又加入資料第 6頁頁/共 6頁頁了少量的合金元素，如錳、硅、礬、鈦等，大部分低合金鋼屬于軟鋼。根據(jù)新版 混凝土規(guī)范，對鋼筋的牌號(hào)、強(qiáng)度級(jí)別和應(yīng)用做了較大補(bǔ)充和修改（詳見第 4.2.2,4.2.3條）。新規(guī)范提倡使用高強(qiáng)、高性能鋼筋。為了解決鋼筋密集施工不便的問題，可采用加大鋼筋直徑或并筋方案。并筋可采用二并筋或三并筋方案。二并筋，鋼筋面積取 1.41 倍單根鋼筋直徑面積；三并筋，鋼筋面積取 1.73 倍單根鋼筋直徑面積。2鋼筋的應(yīng)力一應(yīng)變曲線和力學(xué)性能指標(biāo)鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中所用的鋼筋可分為兩類：有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋（一般稱為軟鋼）和無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋（一般稱為硬鋼）。鋼筋的力學(xué)性能指標(biāo)有 4 個(gè)，即屈服強(qiáng)度、極限抗拉強(qiáng)度、伸長率和冷彎性能。(1)屈服強(qiáng)度如上所述，對于軟鋼，取下屈服點(diǎn) c 的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度。對無明顯屈服點(diǎn)的硬鋼，設(shè)計(jì)上通常取殘余應(yīng)變?yōu)?0.2%時(shí)所對應(yīng)的應(yīng)力作為假想的屈服點(diǎn)，稱為條件屈服強(qiáng)度，用來表示。對鋼絲和熱處理鋼筋的，規(guī)范統(tǒng)一取 0.85 倍極限抗拉強(qiáng)度。